楊清武 李可相 禹 龍

(1.黔南州林業(yè)局，貴州 都勻 558000；2.貴州省山地資源研究所，貴陽(yáng) 550001；3.貴州省土地綠色整治工程研究中心，貴陽(yáng) 550001；4.貴州省山地資源研究所有限公司，貴陽(yáng) 550001)

地形是一個(gè)多維變量，包括海拔、坡度、坡向及地表粗糙度等，是形成景觀及其發(fā)展變化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2]，可直接調(diào)控地表物質(zhì)及能量的流動(dòng)和轉(zhuǎn)化，對(duì)景觀格局有重要影響，可作為生境環(huán)境條件的綜合指標(biāo)，是大尺度景觀空間分布格局的決定性因素[3-5]。目前從山地、丘陵森林景觀的角度，通過(guò)提取DEM地形信息，研究區(qū)域景觀隨地形的變化規(guī)律，定量分析二者間關(guān)系的研究并不多見(jiàn)，特別是在巖溶發(fā)育強(qiáng)烈地區(qū)[6-7]。貴州省黔南州巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，在自然演替和人為干擾的作用下，森林景觀格局變化復(fù)雜，景觀要素的空間分布趨勢(shì)和規(guī)律難以直觀掌握，如何快速直觀地把握森林景觀格局的空間分布趨勢(shì)和規(guī)律，合理配置森林景觀資源結(jié)構(gòu)，完善林下經(jīng)濟(jì)等經(jīng)營(yíng)方式，提高林地生產(chǎn)力及美學(xué)價(jià)值，是目前該區(qū)域森林改造和更新中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

本研究以貴州省黔南州為研究區(qū)域，基于3S技術(shù)，從DEM中提取4個(gè)森林地形因子(海拔、坡向、坡度及地表粗糙度)，從森林景觀角度，定量分析森林景觀與地形因子間的關(guān)系，研究地形因子對(duì)黔南州森林景觀產(chǎn)生的影響，客觀認(rèn)識(shí)人類(lèi)活動(dòng)擾動(dòng)下的森林景觀格局空間分布趨勢(shì)和規(guī)律，更加精確地分析與評(píng)價(jià)區(qū)域環(huán)境問(wèn)題，以便更加科學(xué)地恢復(fù)和改造地區(qū)森林景觀，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境、林下經(jīng)濟(jì)及旅游等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新的研究方法與思路。

1 研究區(qū)概況

貴州省黔南布依族苗族自治州處于云貴高原東南部向廣西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，苗嶺橫貫全境，位于106°12′～108°18′E，25°04′～27°29′N(xiāo)，境內(nèi)植物種類(lèi)繁多，有保存完好的喀斯特森林地貌，是長(zhǎng)江、珠江上游的生態(tài)屏障，亦是多民族聚居地。地勢(shì)西北高、東南低，海拔高差大，平均海拔997 m，屬于喀斯特地形區(qū)，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，地下溶洞較多，地貌類(lèi)型以山地、丘陵為主，成土母質(zhì)有石灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖等，土壤類(lèi)型以黃壤和石灰土為主。屬于亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，陰雨天氣較多，空氣濕度大，見(jiàn)圖1。

圖1 黔南州位置示意圖

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

采用2019年貴州省黔南州森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)資料，從DEM中提取地形因子，并劃分等級(jí)，根據(jù)黔南州森林資源特點(diǎn)及區(qū)域地形特征，采用400 m間隔將海拔劃分為5個(gè)等級(jí)，坡度劃分為6個(gè)等級(jí)，坡向劃分為5個(gè)方位，地表粗糙度采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法分為5級(jí)[8-10]，具體劃分見(jiàn)表1。使用ArcGIS10.2，從DEM中提取海拔、坡度、坡向及地表粗糙度分布圖。

表1 地形因子分級(jí)表

2.2 森林景觀類(lèi)型劃分

根據(jù)黔南州森林資源特點(diǎn)及區(qū)域地形特征，以森林的林地地類(lèi)為對(duì)象，依據(jù)《中華人民共和國(guó)森林法實(shí)施條例》及《貴州省第四次森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查實(shí)施細(xì)則》將研究區(qū)森林景觀共劃分為6類(lèi)：?jiǎn)棠玖?、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地、其他林地?/p>

采用ArcGIS10.2，對(duì)貴州省黔南州的森林資源分布圖進(jìn)行數(shù)字化處理，得到研究區(qū)森林景觀分布圖，并與4個(gè)地形因子分布圖進(jìn)行空間疊加分析，計(jì)算研究區(qū)森林景觀隨地形因子變化的分布情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林景觀類(lèi)型與海拔的關(guān)系

黔南州6種森林景觀隨海拔上升的分布特征呈現(xiàn)地帶性分布特征(表2)，在海拔400～1 200 m的占比均達(dá)到75.0%以上，分布比例呈現(xiàn)中間高兩邊低的特點(diǎn)，6種森林景觀均主要分布在海拔800～1 200 m范圍內(nèi)，所占比例最低值達(dá)到41.77%，最高達(dá)到62.81%，而在400～800 m與1 200～1 600 m均明顯下降，如喬木林800～1 200 m占比達(dá)到55.55%，而400～800 m與1 200～1 600 m占比分別為25.87%和18.04%，這說(shuō)明黔南州森林資源主要集中分布于海拔中部區(qū)域，并由中部區(qū)域向高海拔和低海拔地區(qū)逐漸減少，這可能與森林植被在低海拔地區(qū)易受人類(lèi)活動(dòng)影響，而在高海拔地區(qū)由于溫度逐漸降低、土壤厚度逐漸變薄等因素影響，導(dǎo)致森林植被逐漸減少有關(guān)。

表2 不同森林景觀類(lèi)型隨海拔分布情況

3.2 森林景觀類(lèi)型與坡度的關(guān)系

黔南州森林景觀類(lèi)型隨著坡度的增大，整體分布呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，6種森林景觀面積比例均隨著坡度增加而呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，以斜坡為最高點(diǎn)，曲線(xiàn)變化趨勢(shì)接近于正態(tài)分布(表3)。喬木林和竹林在斜坡的分布比例較為接近，所占比例分別為36.50%和36.63%。疏林地在斜坡的分布比例最高，所占比例為38.24%，而灌木林地在斜坡的分布比例最低，所占比例為29.71%。其他林地在斜坡的分布比例接近宜林地，所占比例為34.00%。森林景觀類(lèi)型在不同坡度上的分布不均說(shuō)明在森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，植被特性、林木生長(zhǎng)周期以及合適的立地條件是提升造林成活率的重要因素。

表3 不同森林景觀類(lèi)型隨坡度分布情況

3.3 森林景觀類(lèi)型與坡向的關(guān)系

由表4可以看出，黔南州森林景觀類(lèi)型隨坡向變化的分布特征亦表現(xiàn)出不均勻現(xiàn)象，從整體看，森林景觀類(lèi)型主要分布在陰坡。各森林景觀類(lèi)型均主要分布在半陰坡，喬木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地和其他林地所占的比例分別為48.02%、49.30%、45.79%、45.52%、46.05%和44.22%。在半陽(yáng)坡及陽(yáng)坡分布比例最高的森林景觀類(lèi)型均為其他林地，所占比例分別為30.38%和15.92%，最低的均為竹林，所占比例為24.98%和12.12%。森林景觀類(lèi)型在不同坡向的分布產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，主要分布在陰坡，主要原因是相較于陽(yáng)坡，陰坡水分較難蒸發(fā)，濕度較大，土壤肥沃，能為森林植被的繁育生長(zhǎng)營(yíng)造良好的水、土和有機(jī)質(zhì)含量條件。

表4 不同森林景觀類(lèi)型隨坡向分布情況

3.4 森林景觀類(lèi)型與地表粗糙度的關(guān)系

黔南州森林景觀類(lèi)型隨著地表粗糙度的增大，分布呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，地表粗糙度為1～1.07的區(qū)域面積占比最大，其次為1.07～1.22的區(qū)域(表5)。森林景觀類(lèi)型主要分布于地表粗糙度為1～1.22的范圍內(nèi)，其中分布比例大于90%的森林景觀有4種，分別為竹林、疏林地、宜林地及其他林地。當(dāng)?shù)乇泶植诙却笥?.22時(shí)，面積占比大幅下降，當(dāng)?shù)乇泶植诙却笥?.97時(shí)，面積占比最小，6種森林景觀類(lèi)型均低于1%，這說(shuō)明地表粗糙度嚴(yán)重影響黔南州森林資源的分布，地表粗糙度越大越不利于該區(qū)域內(nèi)森林生長(zhǎng)，在森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中應(yīng)注意通過(guò)人工干預(yù)減小地表粗糙度，以拓展區(qū)域內(nèi)森林資源的適生空間。

表5 不同森林景觀類(lèi)型隨地表粗糙度分布情況

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)貴州省黔南州森林景觀與地形因子關(guān)系的研究，結(jié)果表明，(1)研究區(qū)各森林景觀在海拔上的分布比例呈現(xiàn)中間高兩邊低的特點(diǎn)，6種森林景觀在海拔400～1 200 m的占比均達(dá)到75%以上。(2)研究區(qū)森林景觀隨著坡度的增大，整體分布呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，6種森林景觀類(lèi)型面積比例均隨著坡度增加而呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，以斜坡為最高點(diǎn)，曲線(xiàn)變化趨勢(shì)接近于正態(tài)分布。(3)研究區(qū)森林景觀隨坡向變化的分布特征，亦表現(xiàn)出不均勻現(xiàn)象，從整體看，森林景觀類(lèi)型主要分布在陰坡。(4)地表粗糙度嚴(yán)重影響研究區(qū)森林資源的分布特征，隨著地表粗糙度的增大，6種森林景觀面積占比均顯著下降。

本研究以貴州省黔南州為研究區(qū)，探討了喀斯特森林景觀與地形因子間的關(guān)系，從以上結(jié)論可以看出黔南州優(yōu)勢(shì)林業(yè)資源主要集中分布于地區(qū)海拔中部，斜坡地帶，陰坡對(duì)地區(qū)植被生長(zhǎng)較陽(yáng)坡具有明顯優(yōu)勢(shì)，地表粗糙度對(duì)區(qū)域內(nèi)森林資源的分布特征具有顯著影響。因此，在區(qū)域生態(tài)環(huán)境、林下經(jīng)濟(jì)及旅游等產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，建議將海拔中部地區(qū)作為生態(tài)安全屏障加以保護(hù)，適度發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)及旅游產(chǎn)業(yè)，高海拔與低海拔區(qū)域重點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和森林景觀改造；在優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物的基礎(chǔ)上，篩選適宜的植被組合結(jié)構(gòu)，提高陽(yáng)坡的森林?jǐn)?shù)量與質(zhì)量，增強(qiáng)森林景觀的異質(zhì)性；并應(yīng)從景觀生態(tài)學(xué)的角度，采用耐旱植物，喬木與灌木相結(jié)合的方式，克服地表粗糙度給森林景觀分布帶來(lái)的影響。