快速城市化地區(qū)城市森林景觀破碎化的動態(tài)演變分析

楊沅志, 薛冬冬, 張浩, 徐正春, 唐光大

(1 廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州 510520； 2 廣東省嶺南綜合勘察設計院， 廣東 廣州， 510520； 3 香港高等科技教育學院 設計學院，香港 00852; 4 華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院， 廣東 廣州 510642)

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快速城市化地區(qū)城市森林景觀破碎化的動態(tài)演變分析

楊沅志1, 薛冬冬2, 張浩3, 徐正春4, 唐光大4

(1 廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州 510520； 2 廣東省嶺南綜合勘察設計院， 廣東 廣州， 510520； 3 香港高等科技教育學院 設計學院，香港 00852; 4 華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院， 廣東 廣州 510642)

摘要：【目的】綜合分析城市森林景觀破碎化的動態(tài)演變趨勢，為快速城市化地區(qū)的城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、森林城市建設、城市可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。【方法】基于廣東省惠州市1990、2000、2010年Landsat TM/ETM+衛(wèi)星影像，采用景觀格局數(shù)量分析和轉(zhuǎn)移矩陣從中心區(qū)、近郊區(qū)和遠郊區(qū)3個梯度分析城市森林景觀破碎化動態(tài)特征及演變?！窘Y果】惠州市城市中心區(qū)斑塊密度由1990年的0.08個·hm-2增加到2010年的0.25個·hm-2，平均斑塊面積由11.81 hm2下降到3.92 hm2；近郊區(qū)的斑塊密度和平均斑塊面積也呈相似的變化趨勢，但2000—2010年間的變化相對較小，說明破碎化斑塊逐步縮??；在遠郊區(qū)，景觀破碎化趨勢較為緩慢，斑塊密度由0.18個·hm-2增加到0.30個·hm-2，再降至0.11個·hm-2,平均斑塊面積由9.12 hm2減小至3.51 hm2。在1990—2000年期間，城市無序和快速的擴張，城市綠地的斑塊數(shù)量增多，面積減??；但在2000—2010年期間，通過城市公園、人工荒山綠化、生態(tài)修復等人工綠地的有序建設，城市綠地斑塊面積逐漸增大，斑塊整合逐漸加強，景觀破碎化程度逐步降低，表現(xiàn)出典型的逆破碎化趨勢?！窘Y論】人為有序和有規(guī)劃的生態(tài)修復和重建可以有效地改善城市森林景觀狀態(tài)，提高城市森林覆蓋率。

關鍵詞：快速城市化；城市森林；景觀破碎化；逆破碎化；惠州

近年來，快速城市化已成為全球共同關注的熱門話題之一。全球經(jīng)濟復蘇和生產(chǎn)力水平提高，使得全球城市化進程在21世紀加快了步伐[1]。近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前，全球五大洲70%的森林主要分布于1 km范圍內(nèi)的林地邊緣[2]，森林和綠地景觀破碎化已非常嚴重。在中國，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)村城市化進程的快速推進，城市建設用地需求急劇增長，城市的大規(guī)模擴張已造成綠地景觀結構的劇烈變化[3]，人為干擾讓城市綠地景觀的不穩(wěn)定性和脆弱性不斷增強[4]。原來的綠地、農(nóng)田等自然半自然景觀被改造為工礦、住宅和道路等人工景觀，由此而引發(fā)城市熱島效應、環(huán)境污染、土地退化等一系列的生態(tài)環(huán)境問題，從而導致區(qū)域生態(tài)安全隱患日益彰顯[5]。已有研究表明,城市快速擴張中所出現(xiàn)的各種生態(tài)問題，實質(zhì)上與人為干擾造成的城市景觀破碎化密切相關[6-7]。

城市綠地景觀格局是各種力量作用于綠地生態(tài)系統(tǒng)的信息積累，景觀破碎化的演變可有效揭示景觀生態(tài)系統(tǒng)安全狀況的變化趨勢[8]。近年來，國內(nèi)外學者對城市景觀破碎化開展了一系列的研究，如在景觀格局變化與模擬[9-10]、大尺度范圍景觀破碎化程度的評估[11-12]、大城市邊緣區(qū)景觀破碎化和空間異質(zhì)性[13]、城市建設用地景觀破碎化[14]、城市土地景觀變化機制及其驅(qū)動力[15-16]、森林城市景觀格局[17]、景觀破碎化的社會經(jīng)濟驅(qū)動力分析[18]、建筑物密度對城市森林景觀逆破碎化的影響[19]、景觀生態(tài)規(guī)劃[20]等方面取得了卓有成效的研究成果，為全方位理解城市化對森林景觀格局的影響提供了豐富的研究素材。

惠州市是珠三角城市化發(fā)展最快的地級市之一，隨著城市化水平的不斷提高，大規(guī)模的土地利用變化和頻繁的人為干擾造成該地區(qū)森林景觀劇烈變化。本文以惠州市1990、2000和2010年的Landsat TM/ETM+影像為研究對象，綜合分析城市森林景觀破碎化的動態(tài)演變趨勢，可為快速城市化地區(qū)的城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、森林城市建設、城市可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

惠州市地處廣東省珠江三角洲東端(N 22°24′～23°57′，E 113°51′～115°28′)，現(xiàn)轄惠城區(qū)、惠陽區(qū)2區(qū)和博羅縣、惠東縣、龍門縣3縣，設有大亞灣經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)(簡稱“大亞灣區(qū)”)和仲愷高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)(簡稱“仲愷區(qū)”)。全市陸地面積1.12萬km2，占珠江三角洲地區(qū)面積的1/4。惠州市屬南亞熱帶海洋性氣候，年均氣溫21.7 ℃，年均降雨量1 700～2 000 mm，主要集中在4—9月[21]。該市地勢地貌復雜，地貌類型以中等山地、丘陵和山間小盆地為主，地勢南北高中間低，地形大致是北部和東北部高，逐步向南和西南傾斜。森林土壤主要為赤紅壤和紅壤，現(xiàn)已形成以近郊森林、遠郊森林、城市公園、植物園、綠化帶等為主脈的城市森林體系，地帶性植被為南亞熱帶常綠闊葉林，喬木層建群種主要為樟科的中華楠Machilus chinensis、殼斗科的米錐Castanopsis carlesii、紅錐C. hystris、羅浮錐C. faberi、狗牙錐C. lamontii等，人工植被主要樹種有馬尾松Pinus massoniana、濕地松P. elliottii、大葉相思Acacia auriculaeformis和尾葉桉Eucalyptus urophylla等。20世紀80年代初到90年代中期，是惠州市城市化起步階段，1988年惠州市的城市化率是30.1%；20世紀90年代中期到2l世紀初是惠州市城市化快速發(fā)展時期，2000—2007年的7年內(nèi)，惠州城市化率由35.4%迅速提高至 55.8%。

1.2研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源與處理選用3期惠州市Landsat TM/ETM+影像遙感數(shù)據(jù)(1990年10月13日、2000年10月12日和2010年10月19日)，影像數(shù)據(jù)成像質(zhì)量較好，研究區(qū)內(nèi)晴朗無云，大氣可見度高。對遙感數(shù)據(jù)進行去云、去噪、直方圖匹配和圖像拼接等前期處理后，將影像坐標系轉(zhuǎn)換為西安80坐標系。用ENVI 4.5計算1990、2000和2010年植被指數(shù)(NDVI指數(shù))分布圖(圖1)。根據(jù)植被蓋度(λ)-NDVI模型來反演惠州市域植被蓋度，即 λ=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)。按照等距梯度劃分法，將植被蓋度(λ)劃分為5個植被覆蓋等級，即0≤λ<0.2為低植被覆蓋，0.2≤λ<0.4為較低植被覆蓋，0.4≤λ<0.6為中植被覆蓋，0.6≤λ<0.8為較高植被覆蓋，0.8≤λ<1.0為高植被覆蓋(圖2)。

圖1　惠州市3期植被指數(shù)(NDVI)分布圖(1990、2000和2010年)

圖2　惠州市3期植被蓋度(λ)分布圖(1990、2000和2010年)

1.2.2城市梯度的劃分利用景觀指數(shù)對比不同城鄉(xiāng)梯度上景觀變化特征是分析城市化對森林景觀影響的有效方法。城市梯度的劃分參照任引等[22]所使用的方法，依照惠州市不同區(qū)域的城市化程度，劃分城市中心區(qū)、近郊區(qū)和遠郊區(qū)的城市梯度。城市中心區(qū)包括惠城區(qū)內(nèi)江南、橋西和橋東街道等(人口密度≥51人·hm-2)；近郊區(qū)包括惠城區(qū)內(nèi)河南、龍豐街道和惠陽區(qū)淡水街道以及大亞灣區(qū)、仲愷區(qū)(8人·hm-2≤人口密度< 50人·hm-2)；遠郊區(qū)包括龍門、博羅和惠東等縣(人口密度≤ 8人·hm-2)。

1.2.3總體景觀變化的表征在ArcGIS 10.1中統(tǒng)計不同景觀類型的面積，計算不同景觀類型的面積比例。為進一步了解城市化進程中不同景觀類型的轉(zhuǎn)移情況，利用ArcGIS空間分析模塊的Tabulate Area工具計算1990—2000年和2000—2010年不同景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣。

1.2.4景觀指數(shù)選取從面積、形狀、邊界、連通性和空間分布方面度量城市森林破碎化動態(tài)和景觀格局變化，用斑塊密度、平均斑塊面積、景觀形狀指數(shù)、鄰近距離指數(shù)來描述斑塊水平上景觀組成和構成變化，用景觀多樣性指數(shù)、蔓延度指數(shù)來確定景觀水平上的森林景觀破碎化程度和異質(zhì)性[22-23]。采用基于柵格數(shù)據(jù)的FRAGSTATS 3.3從斑塊水平和景觀水平分別計算，相關指數(shù)的計算方式和意義參閱軟件說明。

2結果與分析

2.1總體景觀變化

惠州市中心區(qū)、近郊區(qū)和遠郊區(qū)的景觀類型面積比例變化情況如圖3所示。1990—2010年，中心區(qū)植被低覆蓋區(qū)域的面積呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(1990年為51.57%，2000年為74.66%，2010年為57.30%)。在1990— 2000年，中心區(qū)植被中覆蓋區(qū)域的面積比例急劇減少，到2010年比例又恢復到1990年相近水平(1990年為21.88%，2000年為3.22%，2010年為19.7%)，由中心區(qū)景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣可知，1900—2010年間，植被低覆蓋區(qū)、較低覆蓋區(qū)和中覆蓋區(qū)之間的轉(zhuǎn)移劇烈。1990—2000年，由于中心區(qū)城市化進程加快，大量林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO用地，使這一時期林地面積減少，非林地面積增加；2000—2010年，惠州進入城市化后期，中心城區(qū)新建了大量城市公園，人工補充了許多綠地，使原先的植被低覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈采w區(qū)。然而，植被高覆蓋區(qū)的面積比例顯著下降，在1990年存在的高覆蓋區(qū)，到2000年之后幾乎完全消失(圖3)。

近郊區(qū)植被低覆蓋區(qū)域面積也呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(1990年為20.97%，2000年為45.84%，2010年為29.1%)；較高覆蓋區(qū)域面積比例由1990年23.38%下降到2000年的2.44%，2010年又增加到10.77%。近郊區(qū)景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣表明，1990—2000年89.5%的植被較高覆蓋區(qū)面積發(fā)生轉(zhuǎn)移，這主要是城郊附近的林地發(fā)生改變造成的，林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO用地的比例迅速擴大，使這一時期林地面積減少，特別是龍門縣龍城街道、博羅縣石灣鎮(zhèn)，城市建成區(qū)擴張最為明顯，林地變化劇烈。2000—2010年36.5%的植被低覆蓋區(qū)面積發(fā)生轉(zhuǎn)移，說明近郊區(qū)城市森林建設取得初步成效。

1990—2010年，遠郊區(qū)植被低覆蓋區(qū)和較低覆蓋區(qū)面積比例先增加后減少，植被中覆蓋區(qū)基本維持穩(wěn)定，較高覆蓋區(qū)面積比例則呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(1990、2000和2010年分別為28.65%、8.01%和40.41%)，說明2000年以后，通過林分改造和封山育林等營林措施遠郊區(qū)植被覆蓋狀況明顯改善。

圖3　研究區(qū)植被景觀類型的面積比例(1990、2000和2010年)

2.2不同城市梯度的斑塊類型破碎化動態(tài)特征

2.2.1中心區(qū)1990—2010年期間，惠州市城市中心區(qū)的植被低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量成倍減少，斑塊數(shù)量由1990年的158個變?yōu)?010年的73個，斑塊密度由1990年的0.035個·hm-2降低為2010年的0.016 個·hm-2，平均斑塊面積卻從1990年的14.81 個·hm-2增加到2010年的35.60個·hm-2，景觀形狀指數(shù)也逐步下降，僅有鄰近距離指數(shù)先明顯增大，然后明顯減小，說明在1990—2000年期間，斑塊空間分布呈現(xiàn)出快速離散和分化的狀態(tài)，而在2000—2010年期間，斑塊空間分布又逐步整合，離散狀態(tài)減弱。植被較低覆蓋區(qū)和低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度變化趨勢一致，僅在平均斑塊面積方面，遠遠小于植被低覆蓋區(qū)的平均斑塊面積；較低覆蓋區(qū)的鄰近距離指數(shù)在2000年之后變化較小(表1)，反映出植被低覆蓋區(qū)和較低覆蓋區(qū)的斑塊面積不斷增大，斑塊越來越整合，景觀破碎化程度在逐步降低，并且低覆蓋區(qū)的斑塊整合力度比植被較低覆蓋區(qū)更強。

植被中覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度也呈逐漸降低的趨勢，但平均斑塊面積和鄰近距離指數(shù)均呈現(xiàn)出先明顯減小、后明顯增大的大幅度變化狀態(tài)，而景觀形狀指數(shù)在前10年快速減少，后10年逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)；植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度先減小后增大，平均斑塊面積相應表現(xiàn)為先減小后增加(表1)，說明植被較高覆蓋區(qū)在前期破碎化程度加劇，后期破碎化減緩。景觀形狀指數(shù)和鄰近距離指數(shù)先減小后增大，說明總體上植被較高覆蓋區(qū)面積不斷增加，且逐漸集聚為較大斑塊連片分布。

表1中心區(qū)植被斑塊類型的景觀指數(shù)變化情況

Tab. 1The changes of landscape indices for vegetation patches in the central area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個斑塊密度/(個·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.219901580.03514.8114.091048.0220001450.03223.3611.942459.932010730.01635.609.121492.33較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.419905180.1141.4338.2436.8420002330.0514.3124.32154.7220101410.0315.9324.38156.37中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.619902470.0544.0229.60139.3120001770.0390.8215.428.0420101010.0228.8516.99177.51較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.819902160.0482.0919.4063.99200010.0000.091.000.002010690.0153.009.8212.61高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.01990170.0040.634.611.592000020100

2.2.2近郊區(qū)近郊區(qū)植被低、較低和中覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度變化與城市中心區(qū)相似，呈現(xiàn)出先增加、后減少的趨勢，但近郊區(qū)的斑塊數(shù)量比中心區(qū)多50倍左右，斑塊面積卻總體小于中心區(qū)。1900—2000年期間，近郊區(qū)植被低、較低的平均斑塊面積呈增加趨勢，但多為細小分散的零散斑塊，中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積有所減少，在2000—2010年期間，植被低、較低和中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積迅速擴大，景觀形狀指數(shù)在逐步減小(表2)，說明后10年期間，斑塊整合的速度加快。

表2近郊區(qū)植被景觀類型的景觀指數(shù)變化情況

Tab. 2The changes of landscape indices for vegetation patches in the suburban area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個斑塊密度/(個·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.2199050140.0424.9474.631447.35200062750.0538.6393.293047.44201026030.02213.2154.661460.48較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.41990119670.1011.87184.50148.802000121020.1022.92192.94501.56201036870.0318.80122.83901.15中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.6199080740.0685.46166.101376.91200084260.0713.03129.12851.94201033430.02811.4694.41405.91較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.8199081020.0693.59112.23418.17200031820.0270.9167.2614.30201020560.0176.1953.81122.69高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.019904580.0121.0342.6413.9220001100.0000.2013.400.2120102560.0021.2218.363.22

植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量呈快速減少的趨勢，平均斑塊面積先迅速減小，后又迅速增大，景觀形狀指數(shù)總體上逐漸減小，鄰近距離指數(shù)先減小、后增大，說明近郊區(qū)植被較高覆蓋區(qū)在1990—2000年期間，城市森林景觀受人為干擾較大，斑塊消失速度快，主要體現(xiàn)在近郊區(qū)的森林斑塊被建設用地取代，土地利用變化劇烈，城市森林景觀破碎化程度不斷加劇。植被高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量遠遠小于其他覆蓋區(qū)，斑塊密度非常低，平均斑塊面積也較小，1990—2010年期間，斑塊數(shù)量和平均斑塊面積呈現(xiàn)出先減小、后增大的趨勢，景觀形狀指數(shù)和鄰近距離指數(shù)均遠遠小于其他植被覆蓋區(qū)，也呈現(xiàn)出先迅速減小、后略有增長的趨勢(表2)。說明近郊區(qū)植被高覆蓋區(qū)也受到一定程度的人為干擾，但干擾強度遠遠低于其他植被覆蓋區(qū)。

2.2.3遠郊區(qū)遠郊區(qū)植被低和較低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量與中心區(qū)和近郊區(qū)相似，先明顯增加，后明顯減少，但斑塊數(shù)量遠遠多于中心區(qū)和近郊區(qū)，平均斑塊面積也持續(xù)增加，景觀形狀指數(shù)呈逐漸增加的趨勢(表3)。植被中、較高和高覆蓋區(qū)斑塊數(shù)量逐漸減少，植被中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積持續(xù)增加，植被較高和高覆蓋區(qū)的平均斑塊面積在前10年期間存在明顯減小，后10年明顯增大，但這3個覆蓋區(qū)的景觀形狀指數(shù)逐漸下降，僅植被高覆蓋區(qū)的鄰近距離指數(shù)在后10年略有增加(表3)。植被中覆蓋區(qū)雖然斑塊數(shù)量顯著減少，但是平均斑塊面積卻明顯增加，破碎化程度減少，這主要是由于人為活動在遠郊區(qū)可達性高的區(qū)域開展植樹造林活動所導致；植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度在后期顯著減少，平均斑塊面積增大，表明植被較高覆蓋區(qū)在后期破碎化程度減弱，這主要是由于分散的植被中覆蓋區(qū)在后期進階為較高覆蓋區(qū)。

遠郊區(qū)是荒山綠化造林的重點區(qū)域，通過實施四江流域水源涵養(yǎng)林、中央投資防護林建設、綠色通道建設等，城市森林綠地斑塊在1990—2000年期間，數(shù)量明顯增多，面積也逐步增大，而在2000—2010年期間，斑塊數(shù)量減少，平均斑塊面積成倍增大，充分說明了城市森林重點生態(tài)工程對遠郊區(qū)的綠地覆蓋率有明顯的促進作用。

表3遠郊區(qū)植被斑塊類型景觀指數(shù)的變化情況

Tab. 3The changes of landscape indices for vegetation patches in the outer suburban area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個斑塊密度/(個·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.21990329970.0332.68198.333353.042000625260.0634.35248.172148.782010174980.0187.45274.451661.79較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.41990787060.0791.72314.06310.0920001160540.1162.46444.35137.742010281940.0287.32583.03173.58中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.61990851680.0853.95523.94472.912000643260.0645.62452.78344.142010314810.03211.08315.76339.21較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.81990528930.0537.63370.01547.392000499030.0601.34304.76300.552010211380.02113.54216.71224.84高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.01990347650.0351.02223.4385.422000111480.0010.19135.5841.272010112240.0112.4385.75235.66

2.3城市梯度上景觀類型水平動態(tài)

2.3.1中心區(qū)1990—2010年中心區(qū)斑塊密度逐漸增大，平均斑塊面積卻減小(表4)，說明城市森林景觀破碎化程度提高。但是2000—2010年的變化量小于1990—2000年的變化量(表4)，說明破碎化程度減緩。1990—2010年，中心區(qū)蔓延度指數(shù)由47.20下降到45.70，多樣性指數(shù)由1.09增加到1.21(表4)，反映出景觀中不同植被覆蓋區(qū)域之間的轉(zhuǎn)移加劇，有更多的景觀類型均勻分布。中心區(qū)破碎化程度方面，雖然從數(shù)量、面積變化來看，在城市化快速發(fā)展的后期并沒有急劇變化，但是斑塊空間分布上卻表現(xiàn)為更強的異質(zhì)性，破碎化增強。說明城市化過程中，人為活動對中心區(qū)的植被覆蓋干擾不斷增強。結合前面不同林地面積的比例和轉(zhuǎn)化可知，人類活動的干擾主要表現(xiàn)在植被低覆蓋區(qū)和中覆蓋區(qū)之間的相互轉(zhuǎn)換，植被高覆蓋區(qū)略有減少。

2.3.2近郊區(qū)近郊區(qū)的斑塊密度主要表現(xiàn)為先快速上升、后有所下降，景觀形狀指數(shù)先增大、后減小，平均斑塊面積表現(xiàn)為先減小后增大，但指標后期變化幅度小(表4)，說明近郊區(qū)破碎化程度前期加劇，后期減緩。蔓延度指數(shù)先減小后增大，多樣性指數(shù)先增大后減小(表4)，說明前期景觀中多為不同景觀類型的密集分布，而后期景觀異質(zhì)性減小。近郊區(qū)是城市化發(fā)展過程中易受人為活動干擾的敏感區(qū)，城市化快速發(fā)展的區(qū)域，如大亞灣區(qū)、惠陽區(qū)淡水街道等區(qū)域，原先的林地斑塊(植被中覆蓋區(qū))逐漸被建設用地取代。

2.3.3遠郊區(qū)遠郊區(qū)的斑塊密度也表現(xiàn)為先上升、后下降，景觀形狀指數(shù)和平均斑塊面積變化整體表現(xiàn)為前期顯著，后期差異不大(表4)，說明遠郊區(qū)的景觀類型組成和構成趨于穩(wěn)定。1990—2000年，斑塊數(shù)量增加將近1倍(表3)，斑塊密度和景觀形狀指數(shù)顯著增加，但蔓延度指數(shù)緩慢降低(表4)，數(shù)據(jù)顯示景觀破碎化程度加劇，主要是因為經(jīng)過人工造林的改造提升，使得森林斑塊數(shù)量增多，但森林綠地斑塊間尚未完全整合，造成遙感提取和運算的數(shù)據(jù)顯示景觀破碎化增強的現(xiàn)象。2000—2010年，景觀形狀指數(shù)變化不明顯，蔓延度指數(shù)也逐漸降低，多樣性指數(shù)變化較小，說明城市化進程中，人為活動對遠郊區(qū)森林綠地的土地利用現(xiàn)狀改變較小。

表41990—2010年不同城市化區(qū)域的植被景觀指數(shù)變化情況

Tab. 4The changes of landscape indices for urban vegetation from 1990 to 2010 in different study areas

區(qū)域年度斑塊密度/(個·hm-2)景觀形狀指數(shù)平均斑塊面積/hm2蔓延度指數(shù)多樣性指數(shù)19900.0814.9011.8147.201.09中心區(qū)20000.2220.658.1664.820.7620100.2524.323.9245.701.2119900.1086.499.8946.381.14近郊區(qū)20000.28139.473.5234.721.4020100.25123.253.9340.171.3319900.18262.289.1240.261.28遠郊區(qū)20000.30407.783.2939.111.3420100.11404.393.5137.291.42

3討論與結論

城市綠地景觀的破碎化主要是快速城市化對原有綠地的占用所造成[3- 4]，由于城市的快速擴張，原有綠地轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)用地、建筑用地和道路用地等[5]，造成城市綠地斑塊數(shù)量增多，面積減小。但隨著人工綠地的有序重建，城市綠地面積會逐漸增加，且斑塊數(shù)量減少，破碎化程度得到緩解，這種過程被稱為逆破碎化[19]?；葜菔械靥帍V東省珠三角經(jīng)濟發(fā)達區(qū)，緊鄰深圳、東莞和廣州，近年來經(jīng)濟發(fā)展非常迅速，城市擴張速度也非?？?。在1990—2000年期間，因城市中心區(qū)和近郊區(qū)的建設用地快速增加，對城市森林的剛性保護較弱，造成城市森林景觀破碎化嚴重。2000年以后，城市森林作為城市綠色生態(tài)基礎設施受到政府層面的高度重視，大型城市森林綠地得到有效保護，營建了較大面積的城市公園、森林公園和濕地公園，2014年9月惠州市獲國家林業(yè)局授予“國家森林城市”稱號，城市森林景觀在人為干擾下趨于正向演化，結構逐漸優(yōu)化，表現(xiàn)出典型的逆破碎化趨勢和狀態(tài)。城市森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建，可以有效地改善城市森林綠地景觀狀態(tài)，提高城市森林覆蓋率和綠化覆蓋率，充分說明人工森林重建對森林綠地景觀格局的變化具有重要作用，這在中國西部人工植被恢復和三峽庫區(qū)人工造林等方面均得到較好的驗證[23-24]。

利用不同時期的遙感影像數(shù)據(jù)，通過相關軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以很清晰地反映出城市森林景觀破碎化的演變趨勢，也可較為準確地監(jiān)測城市快速擴張過程中，城市用地的動態(tài)性變化?；葜菔兄行膮^(qū)、近郊區(qū)和遠郊區(qū)的城市森林破碎化動態(tài)具有差異性。中心區(qū)植被景觀變化的總體特征表現(xiàn)為破碎化程度不斷加劇，人類活動對植被類型的改造強度不斷增加，植被高覆蓋區(qū)逐漸被替代，后期城市公園建設和道路綠化等得到重視，城市綠地相關規(guī)劃和管理的重要性不斷顯現(xiàn)。近郊區(qū)破碎化程度前期加劇，后期減緩，近郊區(qū)部分區(qū)域城市建設非常快，土地利用變化劇烈，如大亞灣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的成立和城市建設、博羅縣石灣鎮(zhèn)城市化快速發(fā)展等，這些區(qū)域需要加強森林經(jīng)營管理和景觀規(guī)劃。遠郊區(qū)是惠州市森林主要分布地區(qū)，1990年以來，植被中、高覆蓋區(qū)面積占50%以上，由于地形、道路影響，可達性較差，城市化程度較低，人工荒山造林和生態(tài)修復對植被中、高覆蓋區(qū)的數(shù)量和面積有較大的貢獻，綠地景觀整體性強，這些區(qū)域是惠州市區(qū)的天然綠色屏障，在未來城市規(guī)劃和建設過程中，應按照林業(yè)生態(tài)紅線要求嚴格控制林地轉(zhuǎn)為建設用地。

參考文獻：

[1] 石磊, 張云路, 李佳懌. 城鎮(zhèn)化背景下中國鄉(xiāng)村綠地系統(tǒng)規(guī)劃相關基礎內(nèi)容探討[J]. 中國園林, 2015(4): 55-57.

[2]NICK M, HADDAD L A, BRUDVIG J C, et al. Habitat fragmentation and its lasting impact on Earth’s ecosystems[J/OL]. Sci Adv, 2015, 1(2):e1500052[2015- 03-20].http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.1500052.

[3]陳利頂, 孫然好, 劉海蓮. 城市景觀格局演變的生態(tài)環(huán)境效應研究進展[J]. 生態(tài)學報, 2013, 33(4): 1042-1050.

[4]GIULIO M D, HOLDEREGGER R, TOBIAS S. Effects of habitat and landscape fragmentation on humans and biodiversity indensely populated landscapes[J]. J Environ Manage, 2009,90(10): 2959-2968．

[5]黃碩, 郭青海. 城市景觀格局演變的水環(huán)境效應研究綜述[J]. 生態(tài)學報, 2014,34(12): 3012-3150.

[6]周雅星, 劉茂松, 徐馳, 等. 南京市市域熱場分布與景觀格局的關聯(lián)分析[J]. 生態(tài)學雜志, 2014, 33(8): 2199-1050.

[7]戴蘭, 王海軍, 高娟, 等. 快速城市化背景下景觀生態(tài)安全時空動態(tài)分析：以南昌市區(qū)為例[J]. 華中師范大學學報(自然科學版), 2015, 49(2): 267-273.

[8]李曉燕, 張樹文. 基于景觀結構的吉林西部生態(tài)安全動態(tài)分析[J]. 干旱區(qū)研究, 2005,22(1): 57- 62.

[9]XI J Y, CHO N N. Spatial and temporal dynamics of urban sprawl along two urban-rural transects: A case study of Guangzhou, China[J]. Landscape Urban Plan, 2007, 79(1):96-109.

[10]POELMANS L, ROMPAEY A V. Detecting and modeling spatial patterns of urban sprawl in highly fragmented areas: A case study in the Flanders Brussels region[J]. Landscape Urban Plan, 2009,93(1):10-19.

[11]孫飛, 陳敏學, 毛麗君, 等. 中國大陸省級尺度森林破碎化特征評價[J]. 西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版), 2011, 39(1): 43-51.

[12]RAFAEL M S, JUAN M T R,FRANCISCO M S, et al. National assessment of the fragmentation, accessibility and anthropogenic pressure on the forests in Mexico[J]. J Forest Res, 2012, 23(4): 529-541.

[13]李燦, 張鳳榮, 朱泰峰, 等. 大城市邊緣區(qū)景觀破碎化空間異質(zhì)性：以北京市順義區(qū)為例[J]. 生態(tài)學報, 2013,33(17): 5363-5374．

[14]WEI Y P, ZHANG Z Y. Assessing the fragmentation of construction land in urban areas: An index method and case study in Shunde, China[J]. Land Use Policy, 2013, 29(2): 417- 428.

[15]BUYANTUYEV A, WU J G, GRIES C. Multiscale analysis of the urbanization pattern of Phoenix Metropolitan landscape of USA: Time, space and thematic resolution[J]. Landscape Urban Plan, 2010, 94(3/4): 206-217.

[16]SHRESTHA M K, YORK A M, BOONE C G, et al. Land fragmentation due to rapid urbanization in the Phoenix Metropolitan Area: Analyzing the spatiotemporal patterns and drivers[J]. Appl Geogr, 2012,32(2):522-531.

[17]葉偉, 吳榮良, 賴日文, 等. 基于3S技術的森林城市景觀結構分析[J]. 中南林業(yè)科技大學學報, 2015, 35(1): 56- 61.

[18]李明詩, 劉圖強, 潘潔. 森林破碎化的社會經(jīng)濟驅(qū)動力分析：以美國阿拉巴馬州為例[J]. 東北林業(yè)大學學報, 2010, 38(6): 57-59.

[19]劉常富, 張幔芳. 不同建筑密度下城市森林景觀逆破碎化趨勢[J]. 西北林學院學報, 2012, 27(5): 266-271.

[20]HONG B, LIU S, LI S H. Ecological landscape and design of an urben landscape fringe area: A case study of Yang’an district of Jiande City[J]. Procedia Eng, 2011(21): 414- 420.

[21]陳修康, 張華俊, 顧繼光, 等. 惠州市3座供水水庫沉積物重金屬污染特征應[J]. 應用生態(tài)學報, 2012, 23(5):1244-1262.

[22]任引, 王大睿. 廈門城市森林景觀破碎化時空演變特征分析[J]. 福建林學院學報, 2012,32(3): 213-219.

[23]王鵬, 李賢偉, 趙安玖, 等. 植被恢復對洪雅縣近15年景觀格局的影響[J]. 生態(tài)學報， 2013,33(20): 6721- 6729.

[24]張煜星, 嚴恩萍, 夏朝宗, 等. 基于多期遙感的三峽庫區(qū)森林景觀破碎化演變研究[J]. 中南林業(yè)科技大學學報, 2013,33(7):1-7.

【責任編輯李曉卉】

Analysis on dynamic development of landscape fragmentation for urban forest in fast-urbanization regions

YANG Yuanzhi1, XUE Dongdong2, ZHANG Hao3, XU Zhengchun4, TANG Guangda4

(1 Guangdong Forestry Survey and Planning Institute, Guangzhou 510520,China; 2 Guangdong Lingnan Comprehensive Survey and Design Institute, Guangzhou 510520,China; 3 Faculty of Design,Technological and Higher Education Institute of Hong Kong, Hong Kong 00852, China; 4 College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China)

Abstract：【Objective】 The purpose of this study was to analyze dynamic development of landscape fragmentation for urban forest in fast-urbanization regions, and provide scientific basis for master urban plan, urban green space system plan, urban forest construction and sustainable development in fast-urbanization regions. 【Method】Based on the Landsat TM/ETM+ satellite images taken in 1990, 2000 and 2010, the dynamic trends of landscape fragmentation for urban forest in Huizhou, Guangdong were analyzed by landscape pattern indices analysis and transition matrixes along three gradients including the central area, suburban area, and outer suburban area.【Result】The patch density of the central area increased from 0.08 to 0.25 per hm2during 1990—2010. Meanwhile, the mean patch area decreased from 11.81 to 3.92 hm2. Similar changes in patch density and patch area happened to the suburban area, but the change scale reduced from 2000 to 2010 suggesting that the fragmented patches gradually narrowed in the central and suburban area. The landscape fragmentation process was relatively slow in the outer suburban area. The patch density of the outer suburban area first increased from 0.18 to 0.30 per hm2, and then decreased to 0.11 per hm2, and the mean patch area decreased from 9.12 to 3.51 hm2. In 1990—2000, rapid and out-of-order urbanization led to the increased number and decreased area of urban green patches. However, during 2000—2010 the area of urban green patches gradually increased, the patch integration enhanced, and the landscape fragmentation decreased through construction of urban parks, afforestation in barren hills, and ecological restoration. A typical defragmentation trend was observed. 【Conclusion】Ecological restoration and reconstruction in an organized process can effectively improve the landscape condition of urban forest and increase urban forest coverage.

Key words：fast-urbanization; urban forest; landscape fragmentation; defragmentation; Huizhou City

收稿日期：2015- 11- 23優(yōu)先出版時間：2016- 06- 01

作者簡介：楊沅志(1981—)，男，高級工程師，碩士，E-mail: 89985200@qq.com；通信作者：唐光大(1982—)，男，副教授，博士，E-mail: gdtang@scau.edu.cn.

基金項目：廣東省林業(yè)科技計劃項目(2012- 03)

中圖分類號：S731.2

文獻標志碼：A

文章編號：1001- 411X(2016)04- 0097- 08

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20160601.1630.040.html

楊沅志, 薛冬冬, 張浩， 等.快速城市化地區(qū)城市森林景觀破碎化的動態(tài)演變分析[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2016,37(4):97- 104.