荊門市十里牌林場森林景觀空間格局動態(tài)分析研究

簡 陽,李小華

(1.廣東省林業(yè)調查規(guī)劃院，廣東 廣州 51000；2.湖北荊門市森林資源監(jiān)測中心，湖北 荊門 431800)

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荊門市十里牌林場森林景觀空間格局動態(tài)分析研究

簡 陽1,李小華2

(1.廣東省林業(yè)調查規(guī)劃院，廣東 廣州 51000；2.湖北荊門市森林資源監(jiān)測中心，湖北 荊門 431800)

摘要：以湖北荊門市十里牌林場為研究對象,以二類調查數據為信息源,利用GIS技術和Fragstats軟件,對林場2009～2014年期間的景觀格局特征情況進行了分析。結果表明: 林場景觀具有較高多樣性，斑塊分布較為均勻，彼此之間連接較好，結構穩(wěn)定。針葉林、闊葉林一直是林場主要景觀類型。林場受外界干擾較小，開展多種經營、服務城市發(fā)展是主要變化原因，變化主要集中于未成林地、宜林地、苗圃地、針葉林、非林地。林場整體景觀破碎度增加、多樣性呈下降趨勢。

關鍵詞：十里牌林場；森林景觀；景觀格局；GIS

1引言

城郊型國有林場因資源相對集中，管理水平較高，經營目的多樣，綜合效益顯著等特點，在保障城市生態(tài)安全，提升群眾生態(tài)福祉，促進綠色發(fā)展上發(fā)揮著重要作用。但同時受地理因素影響，其保護與發(fā)展矛盾日漸突出。2015年，中共中央、國務院印發(fā)《國有林場改革方案》和《國有林區(qū)改革指導意見》，將國有林場功能明確定位于保護培育森林資源，維護國家生態(tài)安全[1]。因此，研究新形勢下城郊型國有林場如何更好發(fā)揮生態(tài)職能更有意義。本文以國有湖北荊門市十里牌林場為研究對象，通過研究其內部景觀空間格局特征變化，分析變化規(guī)律及影響因子，為實現森林資源的可持續(xù)經營和更好服務城市經濟發(fā)展提供科學依據。

2研究區(qū)域概況

荊門市十里牌林場始建于1956年，現與湖北千佛洞國家森林公園實行兩塊牌子一套班子，屬副縣級事業(yè)單位。林場現經營面積4.48萬畝, 場部位于荊門市中心城區(qū)，下設天關、羅漢山、青山、王坡、黃山、五嶺等六大分場，全場南北相距40 km，東西相距16 km，國土范圍與4區(qū)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)25個村近百個單位接壤。林場處亞熱帶向溫帶過度的地帶，在《中國植被》區(qū)劃系統(tǒng)中屬北亞熱帶常綠、落葉針、闊葉混交林帶(圖1)。

3研究方法

3.1研究思路

本文主要以荊門市十里牌林場2009年森林資源二類調查數據和2014年林地變更數據庫(均為shapefile格式，含屬性數據和空間數據)為基礎數據，根據研究目的和景觀生態(tài)學相關知識建立景觀分類系統(tǒng)，選取表征景觀靜態(tài)分布特征值的景觀指數。利用地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS10.2將兩期森林資源數據轉為GRID格式，并導入景觀分析軟件Fragstats 4.2，對林場不同時期的森林景觀格局指數進行計算，根據計算結果對景觀特征及動態(tài)變化情況、原因進行分析。

圖1　荊門市十里牌林場位置

3.2景觀分類

景觀生態(tài)分類是景觀結構和功能研究的基礎，揭示了景觀內部格局、分布規(guī)律、演替方向[2]。本次研究根據研究目的、林地類型和植被分布情況，將林場森林景觀分為1-針葉林、2-針葉林、3-針闊混交林、4-灌木林地、5-未成林地、6-苗圃地、7-無立木林地、8-宜林地、9-林業(yè)輔助生產用地、10-非林地等10個景觀類型。

3.3景觀指數

景觀指數是高濃度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置某些方面的簡單定量指標[3]。景觀格局指數一般分為斑塊、斑塊類型、景觀等3個水平級。根據確定的研究尺度，本文選取斑塊類型水平及景觀水平上生態(tài)學意義上比較明顯的幾種常用指數[4～7](表1)。

表1　景觀指數及其生態(tài)學意義

4研究結果與分析

4.1景觀格局組成及變化分析

從表2可以看出，2009年針葉林、闊葉林兩類景觀斑塊所占景觀面積比例最大，為林場主要景觀類型，林場各類景觀類型面積大小依次為針葉林>針葉林>非林地>宜林地>未成林地>灌木林地>苗圃地>針闊混交林>無立木林地>林業(yè)輔助生產用地，2014年則為針葉林>針葉林>非林地>宜林地>未成林地>苗圃地>灌木林地>針闊混交林>林業(yè)輔助生產用地>無立木林地，針葉林、闊葉林仍為林場主要景觀類型，但針葉林優(yōu)勢度所有下降。所有景觀類型中除宜林地、非林地外，其它景觀類型的最大斑塊所占面積比均呈下降趨勢，反映出優(yōu)勢度減小。從面積指數和斑塊所占景觀類型比例指數變化情況可以得出，針葉林面積減少最為顯著，為 45.7 hm2，非林地類型面積增加最多，為42.8 hm2。全部景觀類型中，無立木林地變化幅度最大，減幅97.2 %。從斑塊類型數量來看，總數變化不大，但未成林地、非林地數量變化明顯，反映出外界對林場景觀格局的影響主要作用在這兩個方面。

表2　2009年、2014年斑塊類型特征指數變化情況

表3　2009～2014年土地利用類型轉移矩陣

表4　2009年、2014年林場空間異質性指數變化

從轉出角度看，轉出面積最大的景觀類型為未成林地，轉出面積78.2 hm2，主要轉向闊葉林、針葉林。其次為針葉林，轉出面積63 hm2，主要轉向未成林地、非林地。而面積變化幅度最大的為無立木林地，面積減少25.1 hm2，變化幅度達97.2 %，且全部轉為未成林地。從轉入角度看，轉入面積最大的景觀類型為未成林地，面積為51.7 hm2，主要來源無立木林地和針葉林。其次為闊葉林，轉入面積50.5 hm2，主要來源為未成林地。

4.2景觀異質性變化分析

從表4可以得知，2009年、2014年林場不同景觀要素類型之間斑塊密度、邊緣密度、景觀形狀指數、平均斑塊面積差異明顯，表明斑塊分化程度較高。針葉林、闊葉林為主要景觀類型，其斑塊形狀復雜，周邊很發(fā)達，受外界影響也較大。宜林地、非林地雖然不為主要景觀類型，但其邊緣密度、景觀形狀指數較高，也表明景觀的割裂程度大，人類活動較多。2009～2014年，林場各類景觀指數均有小幅變化，表明外界干擾力度總體不大。其中，針葉林、灌木林、苗圃地、非林地的斑塊密度增加，表明外界干擾力度增大，景觀破碎程度增加，其它指數變化情況進一步佐證了變化結果。未成林地的斑塊密度增邊緣密度、景觀形狀指數均呈下降趨勢，平均斑塊面積增加，表明景觀破碎度降低，外界干擾減小。

4.3景觀多樣變化分析

從表5可以看出，2009年、2014年林場景觀蔓延度、散布與并列、香濃多樣性、香濃均勻度指數均較高，表明林場整體景觀水平多樣性較高，森林景觀類型較為豐富，景觀斑塊類型間的鄰接程度較大，景觀結構組成趨于復雜，斑塊類型之間分布較為均勻，具有較好的連接性。但2014年度指數較2009年均所有降低，表明受林場人為活動的影響，景觀破碎化趨勢增大，景觀結構的豐富度降低。

表5　2009、2014年景觀多樣性變化情況

4.4變化原因分析

從林場各類景觀指數變化和土地轉移矩陣情況可以得出，2009～2014年間，林場景觀變化主要集中于針葉林、未成林地、無立木林地、非林地等，通過研究變化方向和搜集資料，變化原因主要體現在3個方面。

4.4.1促進自身發(fā)展的需要

因歷史原因，林場包袱較重，導致自身發(fā)展滯后，林場基礎設施建設、職工基本福利等保障困難。為改變落后生產經營狀態(tài)，林場轉變發(fā)展思路，充分發(fā)揮地域、資源優(yōu)勢，大力發(fā)展花卉苗木產業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)，特別是2009～2014年，花卉苗木和生態(tài)休閑業(yè)一直為林場主導產業(yè)，為林場創(chuàng)造良好經濟效益。同時，林場爭取國家項目資金力度加大，啟動了棚戶區(qū)改造、森林防火設施修建、彩葉植物組培繁育中心等建設項目，加快推進了場區(qū)基礎設施改造升級，改善了自身生產經營環(huán)境。

4.4.2提升森林資源質量的需要

為實現“兩增”目標，確保森林資源健康發(fā)展。2009～2014年林場通過開展植樹造林，及時對各類跡地和遭受火災、病蟲害、氣候災害等危害的林地進行更新造林和補植補造，實施低產林改造、森林撫育工程等，逐步改變單一造林模式，積極營造混交林，提高闊葉林、混交林比重，加快林分林相改造，實現森林資源質量提升。

4.4.3服務城市發(fā)展大局的需要

近年來荊門市城市發(fā)展迅速，人口不斷向中心城區(qū)聚集，市域范圍不斷拓展，城市用地日趨緊張。而十里牌林場坐落于市域范圍內，特別是王坡、青山、羅漢山分場位于中心城區(qū)，隨著城市化進程的加快，路網、電網等基礎設施建設不可避免的經過林場，因此部分林地被征占用。加之近年來林場周邊農業(yè)活動增加和農家樂的興起，導致蠶食林地現象時有發(fā)生，增加森林資源管理難度。

5結語

(1)林場主要景觀類型為針葉林、闊葉林。2014年，林場主要景觀類型仍為針葉林、闊葉林，但針葉林比重呈下降趨勢，闊葉林、苗圃地、非林地比重呈增加趨勢。

(2)從總體上看，林場景觀具有較高多樣性，斑塊分布較為均勻，彼此之間連接較好。2014年，各類景觀指數有小幅變化，表明外界干擾力度總體不大，林場景觀仍具有較高的多樣性，但在外界干擾影響下，大部分景觀斑塊形狀變得復雜,彼此間作用變強，破碎度增加，整體景觀的多樣性呈下降趨勢。

(3)從面積變化情況看，林地與非林地之間整體變化幅度不大，表明林場林地保護情況較好，但。從轉移情況可以看出，變化主要集中于針葉林、未成林地、無立木林地、非林地景觀類型上，反映出景觀的變化方向和人類活動的干擾方向。經調查了解，開展植樹造林、林分改造、多種經營是針葉林、闊葉林、未成林地、宜林地變化的主要因素，服務城市發(fā)展、改善林場生產經營環(huán)境是非林地增多的主要原因。

參考文獻：

[1]佚名.中共中央國務院印發(fā)《國有林場改革方案》和《國有林區(qū)改革指導意見》[EB/OL][2015-03-18].http://cpc.people.com.cn/n/2015/0318/c64387-26710265.html.

[2]肖篤寧,李秀珍,高峻,等.景觀生態(tài)學[M].北京:科學出版社，2003.

[3]鄭新奇,付梅臣.景觀格局空間分析及與其應用[M].北京:科學出版社，2010.

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[6]陸元昌.基于森林資源二類調查數據的森林景觀分類研究[J].林業(yè)科學,2005(2):21～29.

[7]李智.牛首山森林景觀空間格局分析與動態(tài)研究[D].南京：南京林業(yè)大學，2009.

收稿日期：2016-04-10

作者簡介：簡陽(1984—)，男，碩士，助理工程師，主要從事3S技術在林業(yè)中的應用研究工作。

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0018-04

Dynamic Study on Forest Landscape Pattern in Shilipai Forest Farm of Jingmen

Jian Yang1,Li Xiaohua2

(1.GuangDongForestrySurveyandPlanningInstitute,Guangzhou51000,China；2.ForestResourcesMonitoringCenterofJingmen,Jingmen431800,China)

Abstract:Suburban forest farm plays an important role in city development process.This paper using data from the second type inventory of forest farm resources in 2009 and 2014, through calculating multiple landscape indexes by using GIS and Fragstats, investigated and studiedthe forest landscape pattern in Shilipai Forest Farm.The results showed that this forest farm had high landscape diversity level and stable structure, whose patch showedan evenly distribution and good communication with each other.Coniferous and broad leaved forests had always been the main landscape types.Less disturbed on the forest farm,its diversified economy and services for city development were the main reason for change. Changes were mainly concentrated inimmatureforestland,suitable landfor forest, nursery land,coniferousforestand non-forestry land.It showed a upgoingfragmentation and adecreasingdiversity.

Key words:Shilipai Forest Farm;forest landscape;landscape pattern;GIS