李建華,莫志剛,袁麗萍
(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院,云南 大理 671000)
景觀格局在學(xué)術(shù)上理解為景觀的空間格局,是指大小和形狀不一的景觀斑塊(Patch)在景觀空間上的排列;景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn),也是各種生態(tài)過程在不同尺度上共同作用的結(jié)果[1]。林地景觀格局則是指存在于某一區(qū)域各種大大小小的斑塊所構(gòu)成的景觀組成類型、數(shù)量,以及在空間上的排列方式,通過對林地景觀格局的分析研究,可以在無序的景觀變化中找到潛在的規(guī)律,從而為林地景觀格局的規(guī)劃設(shè)計(jì)、景觀功能優(yōu)化提供一定的基礎(chǔ),總結(jié)出景觀格局與生態(tài)功能的相互作用[2]。
香格里拉市氣候寒冷、地勢陡峭,林木生長緩慢,造林難度大,成活率較低,一旦其對生態(tài)環(huán)境造成破壞就難以恢復(fù),對其林地景觀格局進(jìn)行一次全新的調(diào)查分析具有一定的現(xiàn)實(shí)意義,可為該區(qū)域強(qiáng)化林地管理特別是生態(tài)紅線管理、實(shí)現(xiàn)林地景觀優(yōu)化配置及林業(yè)可持續(xù)經(jīng)營提供一定的依據(jù)。目前,已有學(xué)者運(yùn)用3S技術(shù)對香格里拉市的天然林景觀、森林景觀、森林景觀演化及變化的驅(qū)動力等方面進(jìn)行了研究,下一步將運(yùn)用3S技術(shù),結(jié)合林地實(shí)際變化情況對香格里拉市的林地景觀格局進(jìn)行實(shí)時更新分析,并對香格里拉市林地景觀未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究與展望,已是該領(lǐng)域必不可少的研究方向。
香格里拉市地處三江并流保護(hù)區(qū),位于云南省的西北部,是迪慶州的行政中心,生態(tài)區(qū)位非常重要。地質(zhì)地貌在構(gòu)造上屬于青藏高原南延部分和橫斷山脈縱谷地帶,山脈南北走向,地勢北高南低,為云南省的高山區(qū),全市山高坡陡,大部分地區(qū)位于海拔3 200 m以上的高寒地區(qū),熱量不足,溫度較低,屬于山地寒溫帶季風(fēng)氣候,具有干濕季分明,四季不明顯,夏秋多雨,冬春干旱的氣候特征[3]。香格里拉擁有著豐富的森林資源[4],典型的立體氣候,給各種植物和動物提供了適宜的生存環(huán)境,植物種類繁多,野生動物種類和數(shù)量較多,生物多樣性豐富。
本人參加了由云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院完成的香格里拉市2017年度林地變更調(diào)查,收集相關(guān)數(shù)據(jù)時征得大理分院同意由項(xiàng)目組提供,數(shù)據(jù)包括香格里拉市2017年度林地變更小班區(qū)劃圖和小班數(shù)據(jù)庫,2017年影像圖等。
在對某一區(qū)域的景觀格局進(jìn)行研究時,需要根據(jù)研究對象的特點(diǎn)以及研究目的選擇適宜的景觀格局描述指數(shù)[5],本研究根據(jù)香格里拉市景觀類型及森林資源分布的特點(diǎn),選取斑塊數(shù)量等8個景觀指數(shù)從斑塊特征、異質(zhì)性、多樣性3個方面對該地區(qū)的林地景觀格局進(jìn)行分析比較(表1)。
對某一區(qū)域景觀格局進(jìn)行研究,主要是為了掌握景觀結(jié)構(gòu)、類型動態(tài)變化特點(diǎn)以及景觀類型受人為干擾的情況,分析其景觀格局的穩(wěn)定性,研究其發(fā)展趨勢,通過對景觀類型進(jìn)行有效地管理規(guī)劃,對景觀實(shí)施生態(tài)保護(hù)、恢復(fù)、建設(shè)和管理[6]。
根據(jù)研究目的和香格里拉市的實(shí)際情況,結(jié)合林業(yè)管理和生產(chǎn)需要,對林地景觀格局進(jìn)行分類,具體將香格里拉市林地景觀分為以下幾個類型:其中,一級林地景觀分類標(biāo)準(zhǔn)參考我國《森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定》(2003年)林地分類系統(tǒng),結(jié)合區(qū)域內(nèi)國土開發(fā)和利用特點(diǎn),將其林地景觀類型分為六大類別,由于研究區(qū)有林地類型豐富,物種多樣,遂結(jié)合其景觀的差異性及森林生態(tài)價值、經(jīng)濟(jì)價值的重要性,將一級分類中的有林地景觀細(xì)分為4類二級林地景觀,分別是針葉林景觀、闊葉林景觀、竹林景觀、果樹林(表2)。
研究區(qū)景觀共分為9種:1)闊葉林景觀(闊葉純林、闊葉混交林及以闊葉樹種為優(yōu)勢樹種的闊針混交林,代碼:11);2)針葉林景觀(針葉純林、針葉混交林及以針葉樹種為優(yōu)勢樹種的針闊混交林,代碼:12);3)竹林景觀(主要包括灌竹、箭竹等竹類,代碼:13);4)果樹林景觀(包括核桃,花椒,青刺果,油橄欖等,代碼:14);5)灌木林景觀(包括一般灌木林和特別灌木林,代碼:20);6)未成林造林地景觀(人工造林未成林地,封育未成林地,代碼:30);7)其它林地景觀(主要包括其他無立木林地,采伐跡地,其它宜林地,林業(yè)輔助生產(chǎn)用地等,代碼:40);8)草地景觀(包括草原及牧場,代碼:50);9)非林地景觀(包括道路交通用地,水域,建設(shè)用地及未利用地,代碼:60)。
表1 香格里拉市林地景觀指數(shù)選取Tab.1 Selection of forestland landscape index in Shangri-La
表2 香格里拉市林地景觀分類Tab.2 Classification of forestland landscape in Shangri-La
以香格里拉市2017年度林地變更數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運(yùn)用ArcGIS10.0軟件,根據(jù)不同景觀類型分類建立圖層,并轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)。選取相應(yīng)的景觀指數(shù),將轉(zhuǎn)換好的柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入景觀格局分析軟件Fragstas4.2中進(jìn)行景觀指數(shù)計(jì)算,將結(jié)果導(dǎo)入Excel 2003進(jìn)行匯總處理,最后對香格里拉林地景觀進(jìn)行分析。
以香格里拉市2017年度林地變更數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ),計(jì)算出林地各景觀類型的斑塊數(shù)量、斑塊面積和斑塊平均大小等景觀斑塊特征值(表3)。
從表3可知,香格里拉市2017年共有斑塊66 272塊,斑塊數(shù)量在前3的景觀類型分別為:針葉林29 164塊、灌木林11 784塊和非林地10 368塊,斑塊數(shù)量位于中間的景觀類型依次為:闊葉林、草地和其它林地,斑塊數(shù)量靠后的景觀類型依次為:未成林造林地、果樹林和竹林。斑塊類型面積大小依次為針葉林、灌木林、闊葉林、非林地、草地、其它林地、未成林造林地、果樹林和竹林。針葉林景觀在香格里拉市表現(xiàn)出其景觀內(nèi)部生境的多樣性,隨著海拔的變化構(gòu)成了許多大小不一的森林生態(tài)系統(tǒng),其系統(tǒng)內(nèi)各物種相互依賴,彼此制約,共同抵御外界的干擾,物質(zhì)與能量達(dá)到一個動態(tài)平衡的狀態(tài)。斑塊平均大小依次為針葉林、闊葉林、灌木林、非林地、竹林、草地、未成林造林地、其它林地和果樹林。斑塊平均大小較大,說明其景觀內(nèi)部的物種豐富性較高,物種間、物種內(nèi)可以進(jìn)行頻繁的物質(zhì)與能量交流。香格里拉市的林地景觀類型主要以針葉林、闊葉林和灌木林為主;城鎮(zhèn)化建設(shè)和交通建設(shè)帶來了大量的附屬工程,增加了非林地景觀的斑塊面積和斑塊數(shù)量,非林地景觀的斑塊數(shù)量超過了闊葉林景觀的斑塊數(shù)量,斑塊面積也將接近闊葉林景觀,說明人為干擾對林地景觀格局的變化可以造成一定的影響。
表3 香格里拉市2017年林地景觀類型斑塊特征Tab.3 Patch characteristics of forestland landscape type in Shangri-La in 2017
通過軟件分析得到香格里拉市2017年林地景觀類型斑塊異質(zhì)性指數(shù)數(shù)值(表4)。
表4 格里拉市 2017年林地景觀類型斑塊異質(zhì)性指數(shù)Tab.4 Patch heterogeneity index of forestland landscape type in Shangri-La in 2017
從表4可知,香格里拉市2017年林地景觀以針葉林為主,面積占比為所有景觀類型的53.16%,其次為灌木林,占比為15.72%,針葉林、闊葉林和灌木林景觀斑塊面積占了總面積的82.44%,果樹林較少,面積占比僅為0.27%。一般來說,林地景觀內(nèi)部物種的多樣性與景觀的百分比成正比關(guān)系,香格里拉市2017年的林地景觀內(nèi)部物種豐富度排名前3的景觀類型大小依次為:針葉林、灌木林和闊葉林,其它林地景觀面積均太少,且呈零星分布,分離度較大,景觀內(nèi)部的物種多樣性較低,抗干擾能力較弱,一旦受到外界干擾,極易發(fā)生質(zhì)的變化,向其它林地景觀發(fā)生轉(zhuǎn)移。斑塊密度大于0.1的分別為果樹林景觀,其它林地景觀和未成林造林地景觀,說明了它們的破碎度較大,受人為干擾較大;破碎度最小、連接性最強(qiáng)的為針葉林景觀,其斑塊密度為0.048,說明其斑塊類型比較集中。非林地景觀與闊葉林景觀相比,景觀占比略小,但斑塊密度卻略大,說明其景觀的破碎化程度大于闊葉林,闊葉林景觀的銜接性較非林地景觀的好。從分離度來看,分離度最大的景觀類型為果樹林,最小的為針葉林??梢?,城鎮(zhèn)化對非林地景觀的影響是巨大的,雖然政府已嚴(yán)令禁止違法破壞森林,但受傳統(tǒng)文化影響,亂砍濫伐現(xiàn)象依然存在,尤其是靠近人類生產(chǎn)生活區(qū)域的林分,如若管理不當(dāng),森林就會被小塊且不規(guī)則地蠶食,導(dǎo)致非林地斑塊面積增加,破碎度增強(qiáng)。通過對林地合理地規(guī)劃和經(jīng)營,森林中的一些小型非林地景觀斑塊也會被林地所取代,可增強(qiáng)斑塊的連接性,降低斑塊的破碎度,增加林地景觀面積。
分別從多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)對香格里拉市2017年林地景觀多樣性進(jìn)行分析(表5)。
表5 香格里拉市2017年林地景觀多樣性指數(shù)Tab.5 Forest landscape diversity index of Shangri-La City in 2017
根據(jù)香農(nóng)均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義,SHEI值為1時,表示景觀具有最大多樣性,各景觀類型均勻分布,其值較小時,優(yōu)勢度一般較高,SHEI值較大時,優(yōu)勢度較低;SHDI值為0時,說明該區(qū)域中僅存在一種景觀類型,其值越大,說明該研究區(qū)的景觀類型越多,土地利用率越高。經(jīng)計(jì)算,香格里拉市2017年林地景觀的多樣性指數(shù)為1.356 1,香農(nóng)均勻性指數(shù)為0.617 2,說明該時期林地景觀較為豐富,多樣性較高,各景觀類型不均勻分布,優(yōu)勢景觀類型較為突出,以針葉林景觀類型為主。
3.4.1林地景觀類型分布不均
從香格里拉市2017年林地景觀格局來看,該區(qū)域內(nèi)林地景觀類型分布不均,優(yōu)勢景觀針葉林的平均斑塊面積最大,分布較廣。針葉林、闊葉林和灌木林景觀均以面積較大的斑塊為主,且相互連接,破碎化程度較低,其余景觀類型破碎化程度較大,空間異質(zhì)性極高,特別是果樹林和竹林景觀,在人類居住外緣區(qū)呈點(diǎn)狀少量分布,以小斑塊分布為主。從分布區(qū)域來看,針葉林在低海拔地區(qū)、高海拔地區(qū)均大量分布,特別是在人類尚未涉足的區(qū)域;灌木林則主要分布于干熱河谷地區(qū)、喬木線以上雪線帶以下;在人類活動較為頻繁的區(qū)域分布著未成林造林地、草地、非林地景觀,總體來看,林地景觀類型的分布不太均衡。
3.4.2林地景觀多樣性豐富,斑塊內(nèi)部連通性較強(qiáng)
從香格里拉市林地景觀斑塊的多樣性和異質(zhì)性分析結(jié)果中可以看出,研究區(qū)林地景觀多樣性較為豐富,優(yōu)勢景觀類型突出,針葉林、闊葉林和灌木林景觀的斑塊大小差別較小,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好,景觀斑塊內(nèi)部連通性較強(qiáng),促進(jìn)了相鄰斑塊間的物質(zhì)和能量流動,3種景觀內(nèi)的生物穩(wěn)定性均較強(qiáng),分隔脅迫力弱于其它6種景觀類型。
3.4.3景觀類型斑塊數(shù)量大,非林地景觀破碎化嚴(yán)重
分析香格里拉市林地景觀格局斑塊特征可以得出,2017年林地景觀的總斑塊數(shù)量為 66 272 塊,針葉林、闊葉林、灌木林和非林地均在 7 000 塊以上,其中以針葉林斑塊數(shù)量最多,針葉林、闊葉林、灌木林景觀斑塊數(shù)量的居多性在很大程度上促進(jìn)了生態(tài)平衡及環(huán)境的保護(hù)。非林地景觀受當(dāng)?shù)刈匀灰蛩睾腿藶橐蛩赜绊懀邏K涉及的區(qū)域較大,且分布零散,一些非林地斑塊的面積極小,破碎化較為嚴(yán)重。
香格里拉市林地景觀格局類型較為豐富,存在比較明顯的異質(zhì)性。2017年香格里拉市林地景觀的優(yōu)勢景觀由針葉林、灌木林、闊葉林這3類景觀斑塊組成,最主要的林地景觀類型為針葉林景觀,其面積最大,斑塊密度和分離度均為最小,景觀的整體生態(tài)功能較強(qiáng)。針葉林、灌木林、闊葉林面積占比分別為53.16%、15.72%、13.56%,共占了所有景觀類型的82.44%。香格里拉作為云南省西北生態(tài)屏障和“三江并流”腹地,其生態(tài)位置的重要性不言而喻,3種景觀類型的占比將對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及生物多樣性的維護(hù)起到重要作用。
林地景觀作為動植物的棲息地,對生態(tài)系統(tǒng)的多樣性有著決定性作用,因此,研究林地景觀對景觀的生態(tài)安全顯得尤為重要。針葉林作為該區(qū)域中最大的林地景觀,其景觀內(nèi)部的動植物種類和數(shù)量較多,物質(zhì)與能量流動較為頻繁,景觀整體功能性最好。針葉林、闊葉林、灌木林景觀斑塊面積、斑塊數(shù)量、平均斑塊大小均較大,在研究區(qū)內(nèi)交叉分布,且3種景觀的分離度均較小,較好地維持了林地景觀的穩(wěn)定性。香格里拉市林地景觀主要以有林地為主,一方面可以有效防控病蟲害,另一方面增加了景觀的生態(tài)價值和社會價值。
受人類活動特別是工程建設(shè)的影響,非林地景觀的分布較為集中,主要位于城鎮(zhèn)邊緣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的交通要道附近,有效地降低了林地景觀的破碎化程度,在社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中,非林地景觀的數(shù)量和面積也會持續(xù)增加和增大,這也將對林地保護(hù)造成一定的壓力。草地景觀在境內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布,斑塊面積適中,斑塊數(shù)量較少,以致于平均斑塊大小排名較靠前,其余景觀類型的斑塊數(shù)量均較少,斑塊面積較小,分離度較大,景觀的破碎化程度較高,景觀內(nèi)部構(gòu)造較為單一,容易受到其它林地景觀的影響。政策對林地變化具有導(dǎo)向性作用,相關(guān)政府部門應(yīng)充分利用好林地與非林地之間的轉(zhuǎn)化形式,在加快城市化建設(shè)和快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時,也應(yīng)該采取相應(yīng)的措施來提高有林地景觀的覆蓋率,對未來的林地經(jīng)營及管理作出有效的規(guī)劃,從而提高林地整體效益和林地質(zhì)量,進(jìn)一步增加林地的使用價值。
林地利用的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)自然力加人工力產(chǎn)生“1加1大于2”的綜合協(xié)同效果。合理地編制林地利用方案,有利于優(yōu)化林地資源結(jié)構(gòu),提高林地生產(chǎn)力;有利于維護(hù)林地景觀格局的穩(wěn)定,提高景觀的整體功能;有利于保護(hù)生物多樣性,改善野生動植物的棲息環(huán)境;有利于提高林地經(jīng)營者的經(jīng)濟(jì)效益,改善林區(qū)經(jīng)濟(jì)社會狀況,促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展[7]。綜上所述,建議以年度林地變更成果為基礎(chǔ),林地景觀格局為導(dǎo)向,結(jié)合全市社會、經(jīng)濟(jì)、自然條件,組織編制香格里拉市林地利用方案,盡快建立起生態(tài)合理、經(jīng)濟(jì)可行、社會可接受的林地利用運(yùn)行機(jī)制,合理的林地景觀布局將有利于增強(qiáng)林地景觀的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益??梢酝ㄟ^人工造林更新、綠色生態(tài)廊道建設(shè)等方式,將破碎化程度較高的林地景觀連接起來,改善斑塊的連通性,改變點(diǎn)狀的林地景觀分布方式,從而對破碎化的景觀類型進(jìn)行有效整合,提高研究區(qū)林地景觀格局的穩(wěn)定性。
香格里拉屬于少數(shù)民族自治區(qū),群眾的所有生產(chǎn)生活都離不開森林資源。據(jù)森林資源消耗量調(diào)查顯示,香格里拉市燒材消耗量及民居建材消耗量均比較高,為此,建議采取如下措施:1)政府應(yīng)從嚴(yán)控制森林資源的消耗,特別是低價值的消耗,雖然做飯取暖、建造房屋等消耗森林資源是生活之需,屬于剛性需求,但也應(yīng)引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用窀淖兩a(chǎn)生活方式,在生產(chǎn)生活中推廣使用新能源,建蓋房屋盡量采用混泥土結(jié)構(gòu),從而有效地減少木材消耗量。2)建議對該區(qū)域的林地資源采取分區(qū)分治的管理措施,在使用林地較為頻繁的地區(qū),建立林地變化緩沖區(qū),加大林業(yè)用地監(jiān)督,嚴(yán)格控制征占用林地面積,有效防止未批先占、少批多占等現(xiàn)象的發(fā)生,杜絕林地資源的非法流失;在毀林開荒較為嚴(yán)重的地區(qū),加強(qiáng)對當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生態(tài)文明教育,鼓勵及引導(dǎo)其通過其它方式來發(fā)展經(jīng)濟(jì),從而降低林地的破碎化程度,促進(jìn)林地景觀的優(yōu)化。
“智慧林業(yè)”是指充分利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù),通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段,形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務(wù)內(nèi)外一體的林業(yè)發(fā)展模式[8]。香格里拉市森林資源豐富,森林覆蓋率高,地域廣闊,林地資源監(jiān)管具有一定的難度,傳統(tǒng)林業(yè)已不能滿足時代發(fā)展的要求,為此,應(yīng)充分利用新一代信息技術(shù),結(jié)合當(dāng)?shù)氐牧謽I(yè)特點(diǎn)建設(shè)“智慧林業(yè)”,實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息實(shí)時采集、快速傳輸、海量存儲、智能分析、共建共享的林業(yè)體系,從而實(shí)現(xiàn)對林地資源進(jìn)行有效管理,最終使當(dāng)?shù)鼐用衲軓淖匀唤缰蝎@取最大生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
繼續(xù)實(shí)施自然保護(hù)區(qū)建設(shè)和生物多樣性保護(hù)、世界自然遺產(chǎn)地保護(hù)、天然林資源保護(hù)、退耕還林、森林生態(tài)效益補(bǔ)償?shù)葒抑攸c(diǎn)生態(tài)建設(shè)工程,強(qiáng)化全市生態(tài)公益林的保護(hù)管理。香格里拉要創(chuàng)建“生態(tài)文明建設(shè)排頭兵”,首先離不開林業(yè),必須加強(qiáng)森林資源監(jiān)控,實(shí)施森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升工程,尤其是要加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)的森林保護(hù),重點(diǎn)地區(qū)的林分改造急需換擋加速。加大金沙江沿岸植被恢復(fù)工程,城鎮(zhèn)面山植被恢復(fù)工程,礦山、公路邊坡等復(fù)綠工程的建設(shè)力度,提高植被的覆蓋率,擴(kuò)大森林的生態(tài)效益,全面優(yōu)化香格里拉市林地景觀格局。
為了促進(jìn)香格里拉市林地景觀格局的穩(wěn)定性和多樣性,建議對征占用林地進(jìn)行有效的規(guī)劃管理,建立健全林地使用方案。征占用林地應(yīng)以構(gòu)造景觀的穩(wěn)定性和多樣性為前提,多考慮林地變化對邊緣林地景觀及生態(tài)環(huán)境帶來的影響,其斑塊的分布方式應(yīng)盡量集中且連片,以降低林地景觀的破碎化程度;對臨時占用林地進(jìn)行規(guī)范化管理,應(yīng)盡量選擇靠近交通發(fā)達(dá),人類活動較為頻繁的區(qū)域;在林地景觀類型管理上,注意重點(diǎn)保護(hù)集中連片具有一定面積規(guī)模的森林資源,以保障持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮其整體生態(tài)功能,使其免受破壞或遭人為活動的威脅,應(yīng)盡量不占用針葉林和闊葉林等喬木林地,以及集中連片的灌木林地。林業(yè)部門應(yīng)加大對林地植被恢復(fù)的監(jiān)督力度,嚴(yán)厲打擊“批甲占乙,少批多占,未批先占”等違法違規(guī)行為,對修復(fù)還林的土地、臨時占用到期的林地應(yīng)及時進(jìn)行人工更新造林,緩解社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)效益之間的矛盾。