廣東省森林景觀空間格局特征

李 偉，張華英，魏安世，丁 勝，陳 鑫，彭展花

（廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510000）

廣東省森林景觀空間格局特征

李 偉，張華英，魏安世，丁 勝，陳 鑫，彭展花

（廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510000）

運(yùn)用3S技術(shù)和景觀分析等技術(shù)手段，分別從景觀面積、斑塊類型面積、斑塊數(shù)、斑塊平均大小、斑塊均方差等5個(gè)方面對(duì)廣東省森林景觀空間格局特征進(jìn)行了較為全面的分析。結(jié)果表明：（1）廣東省森林景觀主要分布在粵北；粵東、粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)次之，以針葉林、闊葉林為主要組成部分。景觀內(nèi)部斑塊面積變化程度與景觀面積關(guān)系密切，基本呈正相關(guān)。（2）疏林地等景觀面積較小的森林類型破碎度較大，而針葉林、闊葉林等主要森林類型破碎度較小；粵西森林景觀破碎度較大，粵北及粵東較小。（3）針對(duì)現(xiàn)有森林景觀空間格局特征，提出了合理配置森林結(jié)構(gòu)、減少人為干擾、加大保護(hù)力度等應(yīng)對(duì)措施。

森林景觀；空間格局；3S技術(shù)；廣東省

森林景觀是指由森林群落及其環(huán)境因子構(gòu)成的景觀總稱。景觀空間格局是指大小和形狀不一的景觀斑塊在空間上的排列，它是景觀異質(zhì)性的重要表現(xiàn)，同時(shí)又是各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結(jié)果[1]。近年來，隨著景觀格局研究方法的不斷完善，景觀格局的研究對(duì)象也變得更加廣泛，研究主要集中在過渡帶及島嶼等景觀實(shí)體[2-4]，沙地、濕地及森林等自然區(qū)域[5-8]，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)及地質(zhì)狀況變化[9-12]等方面，而針對(duì)廣東省全省范圍內(nèi)森林景觀空間格局的研究卻開展較少。

本研究基于景觀生態(tài)學(xué)原理，在3S技術(shù)的支持下，分析了整個(gè)廣東省森林景觀格局特征，研究產(chǎn)生和控制空間格局的主導(dǎo)因子及其作用機(jī)制，為廣東省森林景觀規(guī)劃提供了一種新的思路和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣東省位于我國(guó)南部，東鄰福建，西接廣西，北接江西、湖南，南臨南海，西南端隔瓊州海峽與海南相望，珠江三角洲東西兩側(cè)分別與香港、澳門特別行政區(qū)接壤，地理坐標(biāo)為北緯20°09′～25°31′和東經(jīng) 109°45′～ 117°20′，陸地總面積為17.98萬km2，海域面積約41.9萬km2，在地理位置上有海陸兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn)。2010年末廣東省常住人口10 430.31萬人，為中國(guó)常住人口最多的省區(qū)。全省氣候具有熱帶、亞熱帶季風(fēng)海洋氣候特點(diǎn)，由北向南分別為中亞熱帶、亞熱帶和熱帶氣候。年平均氣溫19～24℃，年降水量1 500～2 000 mm，年平均日照1 500～2 300 h，是中國(guó)光熱和水資源最豐富的地區(qū)之一。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來及處理

廣東省TM多光譜遙感數(shù)據(jù)、IRS-P6多光譜遙感數(shù)據(jù)、SPOT5正射影像、2004年森林資源二類調(diào)查資料、第六次國(guó)家森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)、土地利用祥查圖、森林分布圖、林種分布圖、生態(tài)公益林分布圖及土壤分布圖等有關(guān)專題圖件和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

利用廣東省TM多光譜遙感數(shù)據(jù)和IRS-P6多光譜遙感數(shù)據(jù)，在綜合分析經(jīng)幾何校正、波段合成、圖像增強(qiáng)和分辨率融合后遙感影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣東省第六次森林資源連續(xù)清查的3 685個(gè)地面固定樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，建立廣東省景觀要素類型解譯標(biāo)志，進(jìn)而采用圖像監(jiān)督分類的方法對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯。根據(jù)監(jiān)督分類結(jié)果，最終得到廣東省森林景觀要素信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 森林景觀要素分類

依土地利用性質(zhì)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查規(guī)范，將景觀要素劃分為林業(yè)用地和非林業(yè)用地2大類，針葉林、闊葉林、針闊混交林、紅樹林、竹林、疏林地、灌木林地、未成林地、采伐跡地、火燒跡地、宜林地、非林業(yè)用地12個(gè)景觀類型。

2.3 森林景觀指數(shù)

本研究采用了景觀指數(shù)計(jì)算法來度量和評(píng)價(jià)景觀格局，建立景觀結(jié)構(gòu)與過程或現(xiàn)象的聯(lián)系，更好地解釋與理解景觀功能。根據(jù)廣東省景觀斑塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本著準(zhǔn)確、全面、簡(jiǎn)潔地描述廣東省森林景觀格局為原則，本研究在斑塊水平上選用了景觀面積、類型面積、斑塊數(shù)、斑塊平均大小、斑塊面積均方差等5個(gè)指標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林景觀面積

依據(jù)地理分布結(jié)果（見圖1）顯示，廣東省森林景觀主要集中分布在粵北及周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)，特別是清遠(yuǎn)、韶關(guān)、梅州、河源、肇慶等5個(gè)區(qū)域，說明粵北地區(qū)森林景觀保護(hù)力度較好，與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化推進(jìn)速度存在密切關(guān)系，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)、粵東沿海區(qū)域的森林景觀面積就恰恰相反，相對(duì)較小。

圖1 各市景觀面積分析Fig.1 Landscape areas of main cities in Guangdong province

3.2 斑塊類型面積

依據(jù)景觀類型分析結(jié)果（見圖2）顯示，廣東省11類森林景觀面積共有1 061.1萬hm2，其中面積比例最大的是針葉林，占37.76%；其次為闊葉林斑塊，占36.04%，針闊混交林占8.06%，竹林占3.20%，紅樹林占0.21%，灌木林占6.40%，疏林地占0.46%，未成林地占3.14%，采伐跡地占1.06%，火燒跡地占1.14%，宜林地占2.52%。

圖2 景觀斑塊類型面積分析Fig.2 Areas of landscape patches of each land type

依據(jù)地理分布結(jié)果（見圖3）顯示，廣東省針葉林主要分布在粵北及周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)（梅州、河源、韶關(guān)、清遠(yuǎn)、肇慶、云?。渲忻分葆樔~林面積為61.3萬hm2，占總針葉林面積的15.3%；河源針葉林面積為59.0萬hm2，占14.7%；韶關(guān)針葉林面積53.4萬hm2，占13.3%；而其它經(jīng)濟(jì)區(qū)的針葉林相對(duì)較小。闊葉林也主要分布在粵北及周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)（清遠(yuǎn)、韶關(guān)、惠州、河源），其中清遠(yuǎn)闊葉林面積為47.2萬hm2，占總闊葉林面積的12.4%；韶關(guān)闊葉林面積為44.2萬hm2，占11.6%。

圖3 各市景觀斑塊類型面積分析Fig.3 Areas of landscape patches of each land type in each city

3.3 斑塊數(shù)

斑塊數(shù)是測(cè)度某一景觀類型范圍內(nèi)景觀分離度與破碎性最簡(jiǎn)單的指標(biāo)。它反映景觀的空間格局，經(jīng)常被用來描述整個(gè)景觀的異質(zhì)性，其值的大小與景觀的破碎度也有很好的正相關(guān)性，一般規(guī)律是斑塊數(shù)大，破碎度高；斑塊數(shù)小，破碎度低。

依據(jù)景觀類型分析結(jié)果（見圖4）顯示，景觀類型斑塊數(shù)大小的排列順序與各森林景觀類型面積的排列順序并不完全一致，在斑塊數(shù)所占比例中闊葉林排在第一位，說明盡管針葉林斑塊總面積較大，但斑塊數(shù)目卻較小，而闊葉林總面積小于針葉林總面積，但其斑塊數(shù)多于針葉林，因此闊葉林景觀破碎度較針葉林景觀破碎度大，而針葉林較灌木林地破碎度大。

圖4 各景觀類型斑塊數(shù)量分析Fig.4 Numbers of landscape patches of each land type

依據(jù)地理分布結(jié)果（見圖5）顯示，粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊數(shù)目較多，特別是茂名、湛江的闊葉林較為明顯；粵北及其周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊數(shù)目也較大，但各類型之間差別較小。就各市的森林景觀類型斑塊數(shù)目來看，闊葉林中，茂名斑塊數(shù)目最大，其次為湛江，說明茂名、湛江闊葉林景觀類型破碎程度較大；而針葉林景觀中，肇慶、韶關(guān)、清遠(yuǎn)斑塊數(shù)目相對(duì)較大，其破碎程度也較大；灌木林地景觀中，清遠(yuǎn)、韶關(guān)、河源斑塊數(shù)目相對(duì)較大，其破碎度也較大。斑塊數(shù)目與景觀類型面積有一定關(guān)系，但并不呈正相關(guān)性。

圖5 各市景觀類型斑塊數(shù)量分析Fig.5 Numbers of landscape patches of each land type in each city

3.4 斑塊平均大小

斑塊平均大小用于描述景觀粒度，在一定意義上揭示景觀破碎化程度，是景觀類型數(shù)量和面積的綜合測(cè)度，可以表征景觀類型的破碎度。在斑塊級(jí)別上，一個(gè)具有較小斑塊平均面積值的斑塊類型比一個(gè)具有較大斑塊平均面積值的斑塊類型具有更高的破碎度。

依據(jù)景觀類型分析結(jié)果（ 見圖6）顯示，非林地平均斑塊面積最大，說明非林地基本上是成片分布，聚集度較高。而在森林景觀類型中，針葉林所占面積比例最大，其平均斑塊面積也是最大，為46.68 hm2，最小的為疏林地，為14.43 hm2；所有的森林景觀類型平均斑塊大小依次為：針葉林＞闊葉林＞針闊混交林＞火燒跡地＞灌木林＞紅樹林＞未成林地＞采伐跡地＞竹林＞宜林地＞疏林地。

圖6 各景觀類型的斑塊平均大小分析Fig.6 Mean size of landscape patches of each land type

依據(jù)地理分布結(jié)果（見圖7）顯示，珠三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)和粵東沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)的紅樹林斑塊較大，特別是珠海、揭陽(yáng)的紅樹林平均斑塊面積分別達(dá)到262.98、221.62 hm2，說明紅樹林景觀斑塊單位面積較大，斑塊成片狀分布，連通性較好。在珠三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)范圍內(nèi)優(yōu)勢(shì)森林類型主要為闊葉林，闊葉林構(gòu)成的斑塊面積較大，在很大程度上控制著整個(gè)珠三角的生態(tài)環(huán)境。潮州、揭陽(yáng)、汕尾、茂名、陽(yáng)江、云浮、肇慶的針葉林平均斑塊面積相對(duì)較大?；浳餮睾＝?jīng)濟(jì)區(qū)主要以人工種植的速生闊葉樹為主，所以其斑塊平均面積較小，特別是湛江，說明其景觀斑塊較小，連通性較差，分散性較大。

圖7 各市景觀類型的斑塊平均大小分析Fig.7 Mean size of landscape patches of each land type in each city

3.5 斑塊面積均方差

斑塊面積均方差反映各森林景觀類型內(nèi)部斑塊面積的變化程度、斑塊大小相比較的差異程度。

依據(jù)景觀類型分析結(jié)果（見圖8）顯示，各景觀類型的斑塊面積均方差差異性較為明顯，從大到小依次為：非林地＞闊葉林＞針葉林＞灌木林＞竹林＞紅樹林＞宜林地＞針闊混交林＞采伐跡地＞火燒跡地＞未成林地＞疏林地。由此可說明，森林景觀類型內(nèi)部斑塊的面積大小不一，并且針葉林、闊葉林斑塊大小差異最明顯，疏林地斑塊差異最小。

圖8 各景觀類型斑塊面積均方差分析Fig.8 Mean-variance analysis of landscape patches of each land type

依據(jù)地理分布結(jié)果（見圖9）顯示，各市的闊葉林斑塊面積方差相差較大，粵東沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)的針葉林表現(xiàn)尤為突出。森林景觀類型內(nèi)部斑塊的面積也是相對(duì)較大，并且以針葉林和闊葉林大小的差異最大。針葉林景觀類型中，茂名的斑塊面積均方差最大；闊葉林景觀類型中，惠州、陽(yáng)江、汕尾較大；針闊混交林景觀類型中，揭陽(yáng)、惠州、東莞較大；灌木林地景觀類型中，清遠(yuǎn)、肇慶相對(duì)較大，說明在所有的森林景觀類型中，不同類型的景觀內(nèi)部斑塊面積差異相對(duì)較大。

圖9 各市景觀類型的斑塊面積均方差分析Fig.9 Mean-variance analysis of landscape patches area of each land type

4 結(jié) 論

（1）森林景觀結(jié)構(gòu)組成可以從景觀要素斑塊數(shù)量、面積及其在景觀中的分布情況來反映。廣東省森林景觀斑塊總面積為1 061.2萬hm2，占全省國(guó)土面積的60.03%，主要分布在粵北及周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)；粵東、粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)次之；最小的為珠三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)，不同地區(qū)之間景觀分布面積和類型差別較大。全省景觀表現(xiàn)的是一個(gè)由森林景觀斑塊構(gòu)成的鑲嵌體，森林景觀以喬木林為主，由針葉林、闊葉林、針闊混交林共同構(gòu)成，以針葉林占優(yōu)勢(shì)。針葉林和闊葉林為森林景觀的主要組成部分，是整個(gè)廣東森林景觀的基質(zhì)，對(duì)廣東整體結(jié)構(gòu)、功能和變化特征有很大的控制作用。

（2）斑塊數(shù)方面，森林類型中闊葉林斑塊數(shù)最大，其次是針葉林、灌木林及竹林等；從地理分布上看，粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊數(shù)較多，特別是茂名、湛江2市，粵北及其周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊數(shù)也較大，而粵東較發(fā)達(dá)區(qū)域的斑塊數(shù)均較小。斑塊平均大小方面，森林類型中針葉林斑塊平均面積最大，而疏林地最??；珠三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)和粵東沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊平均面積較大，其次是粵北及其周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)，而粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)較小，說明廣東省主要森林景觀類型的破碎度均較大。地理分布上看，粵西沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)的破碎度最大，人為干擾最嚴(yán)重，而珠三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)和粵東沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)的保護(hù)度最好，因此破碎度也最小。

（3）森林景觀類型內(nèi)部斑塊面積大小變化差異較為明顯，變化最大的是針葉林、闊葉林斑塊，最小的是疏林地；地理分布上看，粵北及其周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊面積變化差異較為明顯，而粵東、粵西等沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)斑塊面積變化差異較小。

（4）根據(jù)廣東省森林集中分布在粵北，但保護(hù)力度欠缺，主要類型以配置不合理的針葉林和闊葉林為主的現(xiàn)狀，應(yīng)加大森林結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，加大粵東、粵西發(fā)達(dá)地區(qū)的林地種植面積，同時(shí)將現(xiàn)有的森林景觀類型向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最佳的天然混交林轉(zhuǎn)化。在保護(hù)力度方面，增加粵北欠發(fā)達(dá)地區(qū)的林業(yè)保護(hù)經(jīng)費(fèi)，加大該地區(qū)森林景觀的保護(hù)力度。

[1] 張金屯,邱 揚(yáng),鄭鳳英. 景觀格局的數(shù)量研究方法[J]. 山地學(xué)報(bào) , 2000, 18(4)： 346-352.

[2] 楊國(guó)靖,肖篤寧.中祁連山淺山區(qū)山地森林景觀空間格局分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2004,15(2)：269-272.

[3] 黃永梅,劉鴻雁,崔海亭.內(nèi)蒙古高原東南緣森林草原過渡帶景觀的若干特征[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2001,25(3)：257-264.

[4] 郭志華,肖文發(fā),蔣有緒.海南島植被景觀的斑塊特征[J].林業(yè)科學(xué) ,2004,40(2)：9-15.

[5] 陳玉福,董 鳴.毛烏素沙地景觀的植被與土壤特征空間格局及其相關(guān)分析[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2004,25(3)：265-269.

[6] 曹 宇,歐陽(yáng)華,肖篤寧,等.額濟(jì)納天然綠洲景觀變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J].地理研究,2005,24(1)：130-139.

[7] 蔣群星,李際平,袁曉紅,等.基于GIS的桃源縣森林景觀格局特征分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(7)：97-101.

[8] 黃尤優(yōu),劉守江,張 鶴,等.唐家河自然保護(hù)區(qū)植被景觀空間格局分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(1)：108-112.

[9] Feng M Y, Yang Z, Deng Y L, et al. Grassland rehabilitation and social development in the low mountain area of the Jinsha River Valley, China [J].Mountain Research and Developmen, 2003,23(2)： 124-127.

[10] Zhang J, Tian G, Li Y, et al. Requirements for success of reforestation projects in a semiarid low-mountain region of the Jinsha River Basin, Southwestern China[J]. Land Degradation &Development, 2002,13(5)： 395-401.

[11] Huang J, Zhang Z L, Yu G. Occurrence of dissolved PAHs in the Jinsha River (Panzhihua)——Upper reaches of the Yangtze River, Southwest China [J]. Journal of Environmental Monitorin,2003, 5(4)： 604-609.

[12] Yi S, Saito Y, Zhao Q H, et al. Vegetation and climate changes in the Changjiang (Yangtze River) Delta, China, during the past 13 000 years inferred from pollen records [J]. Quaternary Science Revews, 2003,22：1501-1519.

Study on forest landscape spatial patterns characteristics in Guangdong province

LI Wei, ZHANG Hua-ying, WEI An-shi, DING Sheng, CHEN Xin, PENG Zhan-hua
(Guangdong Institute of Forest Inventory and Planning, Guangzhou 510000, Guangdong , China)

By using 3S technology and landscape analysis technical, the spatial distribution features of Guangdong province forest landscape, such as landscape area, patch type area, numbers of patches, the average size of patch and mean square deviation of patch,were analyzed. The results show that (1) The forest landscape of Guangdong is mainly distributed in the northern Guangdong, next in eastern and western Guangdong coastal economic zone, and the forest landscape consists of coniferous forest, broadleaved forest as the main part; the landscape area changes were is closely related to the changes of patch areas in the landscape, being a positive correlation. (2)Open forest land of smaller landscape area had larger fragmentation, but the fragmentation of coniferous forest and broad-leaved forest were smaller; the fragmentation of western part’s forest landscape was larger, that of northern and eastern were smaller. (3) In view of the characteristics of existing forest landscape spatial pattern, the suggestions were put forward of reasonable conf i guration of forest structure, reducing the artif i cial interference, increasing the protection measures.

forest landscape; spatial pattern; 3S technology; Guangdong province

S718.5；Q948

A

1673-923X(2013)03-0079-05

2012-10-16

國(guó)家林業(yè)局專題項(xiàng)目“國(guó)家森林資源和生態(tài)狀況綜合監(jiān)測(cè)：廣東省試點(diǎn)專題”

李 偉（1975-），男，河北承德人，高級(jí)工程師，碩士，從事資源監(jiān)測(cè)及3S技術(shù)應(yīng)用研究；E-mail：liw1996@163.com

[本文編校：謝榮秀]