五臺山植被景觀格局分析

劉宏芳，袁建英

（1.太原科技大學 環(huán)境與安全學院，山西 太原030024；2.山西省環(huán)境科學研究院 生態(tài)環(huán)境遙感研究所 山西 太原030027）

景觀就是從生態(tài)學角度研究地理、環(huán)境功能等交互相關的綜合作用體［1］。在景觀生態(tài)學中，景觀由一系列景觀要素構成。景觀要素（或稱景觀結構組分）是地面上相對同質(zhì)的生態(tài)要素或單元。一個景觀由多個景觀要素構成，而每個景觀要素又由多個斑塊構成。景觀中不同的斑塊數(shù)量和斑塊形狀形成了景觀的空間差異（即景觀空間異質(zhì)性）。景觀指數(shù)常被作為研究空間異質(zhì)性的主要參數(shù)。研究景觀指數(shù)既可以使生態(tài)景觀得到一定程度的量化而且還可以有針對性的進行景觀格局分析與比較，從而獲得景觀的結構組成和空間配置［2，3］。因此，景觀指數(shù)是景觀生態(tài)學研究中的常用方法［4～6］。近年來，隨著地理信息技術的高速發(fā)展，大量的學者把遙感技術應用到植被景觀格局的研究中［5，6］。

五臺山地處中國山西省東北部忻州市五臺縣東北角，位于北緯39°50′～40°07′，東經(jīng)114°47′～115°30′之間，位居我國佛教四大名山之首。每年都有大量的游客出入，所以該地區(qū)的生態(tài)景觀不可避免的會受到人為活動的干擾和影響。因此對該地區(qū)進行生物多樣性保護和植被景觀研究具有重大的生態(tài)學意義。本研究采用景觀指數(shù)，定量分析了五臺山地區(qū)的景觀格局的特征，為進一步加強五臺山地區(qū)的景觀保護和景觀規(guī)劃與管理提供重要參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)源采用中巴資源衛(wèi)星所接收的CCD／HR影像數(shù)據(jù)（2010），覆蓋整個五臺山地區(qū)，采用植被的生長季節(jié)作為成像時間。除了基本的影像數(shù)據(jù)外，還采用了五臺山地區(qū)1∶50 000的地形圖、土地分類圖、現(xiàn)狀圖等，并且獲取了野外現(xiàn)場的實景影音資料。為了能更準確的利用遙感影像反映的地面信息，必須先進行一系列數(shù)據(jù)預處理，然后再利用收集到的五臺山地區(qū)相關圖件合成該地區(qū)的整體影像圖件［7］。

1.2 研究方法

首先，利用遙感影像解譯軟件對遙感影像進行解譯處理得到解譯后的基礎圖件［7～9］；其次，利用遙感解譯的基礎圖件繪制生態(tài)景觀類型分類圖；再次，利用GIS軟件導入解譯結果完成一系列分析計算；最后，通過對生態(tài)景觀指數(shù)進行計算，完成五臺山植被景觀要素的基本特征分析。具體的研究方法與步驟如圖1所示。

圖1 研究方法與步驟Fig.1 Research methods and procedures

1.3 數(shù)據(jù)分析

圖2為五臺山植被景觀格局影像解譯圖。各種參數(shù)的計算公式見表1。

圖2 五臺山植被景觀格局圖Fig.2 Landscape around Wutai Mountain

表1 各參數(shù)計算公式Table 1 The calculation formula of parameters

2 結果分析

2.1 景觀要素的特征

五臺山植被景觀要素總面積54 018.62hm2，共有植被景觀要素10種，分別為云杉林景觀（Ⅰ）、華北落葉松林景觀（Ⅱ）、云杉和臭冷杉林景觀（Ⅲ）、油松林景觀（Ⅳ）、遼東櫟林景觀（Ⅴ）、山楊白樺林景觀（Ⅵ）、溫帶灌叢景觀（Ⅶ）、溫帶草原及溫帶灌草叢景觀（Ⅷ）、山地草甸景觀（Ⅸ）和農(nóng)田景觀（Ⅹ）。其中Ⅰ～Ⅵ為森林景觀，Ⅶ為溫帶灌叢景觀，Ⅷ為溫帶草原及溫帶灌草叢景觀、Ⅸ為山地草甸景觀、Ⅹ為農(nóng)田景觀。各景觀要素的基本特征見表2。

表2 五臺山景觀要素基本特征Table 2 The basic characteristics of the vegetation landscape elements in Wutai Mountain

由表2可見，在五臺山地區(qū)的10種景觀要素中，山地草甸景觀要素面積最大（24 067.91hm2），臭冷杉林景觀要素的面積最小（53.73hm2），景觀的平均面積為5401.86hm2。山地草甸景觀的面積是云杉、臭冷杉林景觀面積的448倍，兩者面積相差24 014.2hm2。從以上數(shù)據(jù)分析可以看出，五臺山地區(qū)的景觀要素的面積有比較顯著的差異，也就是各個景觀要素所占面積大小極不均勻。由表2還可以看出，周長的長短排序與面積的大小排序類似，仍舊是草甸景觀的周長值最大（711 441.2 m），云杉、臭冷杉林景觀要素的周長值最?。?294.84m），兩者周長相差708 146.4m。景觀的面積與周長呈二次方關系，因此周長發(fā)生較小的變化都會造成面積發(fā)生顯著的變化。

2.2 景觀的斑塊特征

從表3的計算結果可知，遼東櫟林景觀（景觀Ⅴ）的斑塊密度最小，溫帶灌叢景觀（景觀Ⅶ）、溫帶灌草叢及溫帶草原景觀（景觀Ⅷ）和山地草甸景觀（觀Ⅸ）的斑塊密度次之，說明這4類景觀要素在該地區(qū)分布較為集中，破碎化程度低。而農(nóng)田景觀的斑塊密度值最大，說明農(nóng)田景觀在該地區(qū)的破碎化程度較高，沒有集中分布。

景觀分離度指數(shù)是指同一景觀要素中各個斑塊分布的離散程度，分離度指數(shù)值越大，斑塊的離散程度越重，且各斑塊之間的間隔距離越大，景觀的分布情況也越復雜［10］。

從表3可以發(fā)現(xiàn)，五臺山地區(qū)各景觀要素中景觀Ⅴ、景觀Ⅶ、景觀Ⅷ和景觀Ⅸ分離度指數(shù)值相對其余的景觀的值要小一些。從表2中可以發(fā)現(xiàn)，10類景觀要素的面積大小排序為景觀Ⅸ＞景觀Ⅷ＞景觀Ⅶ＞景觀Ⅴ＞景觀Ⅰ＞景觀Ⅳ＞景觀Ⅱ＞景觀Ⅹ＞景觀Ⅵ＞景觀Ⅲ。景觀Ⅴ、景觀Ⅶ、景觀Ⅷ和景觀Ⅸ的面積分別占到10類景觀總面積的4.99%，18.97%，27.80%和44.55%，共占總面積的96.31%。這4類景觀中的斑塊離散度和分離度都較小。各景觀要素斑塊的分離度指數(shù)值的大小順序為：景觀Ⅲ＞景觀Ⅹ＞景觀Ⅱ＞景觀Ⅰ＞景觀Ⅵ＞景觀Ⅳ＞景觀Ⅴ＞景觀Ⅶ＞景觀Ⅸ＞景觀Ⅷ。從表3還可以發(fā)現(xiàn)，斑塊密度和分離度指數(shù)具有相同的大小排序。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，斑塊密度和分離度指數(shù)之間呈正相關關系。事實上，斑塊密度是斑塊數(shù)的面密度，而分離度指數(shù)是斑塊數(shù)的線密度，都反映的是斑塊的數(shù)量多少與分散程度，兩者呈互補關系。然而，分離度指數(shù)對景觀斑塊的破碎化程度的分辨能力比斑塊密度要低一些，所以斑塊密度在科學研究中應用更廣泛一些。

表3 五臺山景觀斑塊特征Table 3 The characteristics of vegetation landscape patches in Wutai Mountain

圖3 分離度與斑塊密度的關系圖Fig.3 The relationship between the patch density and the separation

3 結論

（1）在植被景觀斑塊類型中，山地草甸景觀的斑塊面積最大（24 067.91hm2），云杉和臭冷杉林景觀的斑塊面積最?。?3.73hm2），山地草甸景觀的面積是云杉、臭冷杉林景觀面積的448倍，兩者面積相差24 014.2hm2。

（2）斑塊密度的計算結果表明在五臺山地區(qū)，遼東櫟林（景觀Ⅴ）景觀的斑塊密度最小，溫帶灌叢景觀（景觀Ⅶ）、溫帶灌草叢及溫帶草原景觀（景觀Ⅷ）和山地草甸景觀（觀Ⅸ）的斑塊密度次之，說明這4類景觀要素在該地區(qū)破碎化程度低。而農(nóng)田景觀的斑塊密度值最大，說明農(nóng)田景觀在該地區(qū)的破碎化程度較高。

就五臺山地區(qū)景觀格局而言，斑塊密度和分離度指數(shù)呈正相關關系。

為了進一步加強五臺山地區(qū)生態(tài)景觀的保護，實現(xiàn)生態(tài)資源的友好利用，今后應該不斷完善該地區(qū)生態(tài)保護與旅游開發(fā)的各項政策和生態(tài)景觀的規(guī)劃與管理，從而更好的實現(xiàn)人類活動與生態(tài)環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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