北京明長城沿線景觀與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局分析

龔俊杰，楊 華，鄧華鋒

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

北京明長城沿線景觀與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局分析

龔俊杰，楊 華，鄧華鋒

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

為了分析北京明長城周邊的森林景觀格局與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況，以北京市長城普查數(shù)據(jù)和近期森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，以北京境內(nèi)明長城沿線兩側(cè)3 000 m范圍為研究區(qū)域，在選取常用景觀指數(shù)分析了研究區(qū)森林景觀格局的基礎(chǔ)上，引入景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)(Ei)和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ri)，結(jié)合趨勢(shì)分析和Kriging插值方法，定量直觀地描述了研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布格局特點(diǎn)。結(jié)果表明：（1）研究區(qū)森林覆蓋率較高，以有林地和灌木林地為優(yōu)勢(shì)景觀類型，二者面積比重之和占總面積的83.38%。其中，有林地中又以闊葉林比重為最高，達(dá)21.64%。疏林地和無立木林地二者面積較少，均不到總面積的1%，屬于絕對(duì)弱勢(shì)的景觀類型。（2）闊葉林、灌木林地以及未成林林地等3種景觀斑塊面積較大，且斑塊分布相對(duì)較集中，斑塊連接性好，破碎化現(xiàn)象較輕。針葉林、疏林地、無立木林地及其他用地等4種景觀斑塊面積則相對(duì)較小，斑塊連接性差，破碎化現(xiàn)象嚴(yán)重。（3）研究區(qū)主要以0.5 km2以下的中小型斑塊居多，大型斑塊及以上等級(jí)斑塊數(shù)量急劇減少，部分景觀甚至沒有超大及巨型斑塊，斑塊較為零碎，完整性和連通性較差，存在一定的破碎化現(xiàn)象。（4）研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局具有明顯的區(qū)域分異特點(diǎn)。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要分布于延慶、懷柔和密云3個(gè)區(qū)縣的一些較著名長城段，整體上呈中部高、四周低分布。

明長城；景觀；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；分布格局

長城不僅僅是一座防御工程，同時(shí)也是與自然融為一體的自然文化景觀。然而，當(dāng)前不論是長城本身還是其周邊的自然環(huán)境仍面臨著來自自然和人為因素的雙重威脅。長城的保護(hù)，不僅是長城本身的保護(hù)，應(yīng)連同它周邊的自然環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行保護(hù)和建設(shè)。目前，有關(guān)長城的研究已有不少，如孔繁德[1]、胡平平[2]、申紅寶[3]對(duì)長城及其周邊自然地理環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的保護(hù)管理策略；張漢雄等[4]通過建立長城沿線農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與重建SD模型，對(duì)3種典型治理模式進(jìn)行了仿真研究；袁秀等[5]則主要對(duì)長城北京段風(fēng)景區(qū)的植被特征及植物多樣性進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，并提出了保護(hù)建議；而劉磊[6]則從長城北京段的展示利用入手，提出了對(duì)長城及周圍景觀環(huán)境的保護(hù)利用及管理建議。然而，目前從景觀層面上對(duì)于長城周邊生態(tài)環(huán)境狀況的研究卻很少，對(duì)于森林景觀格局和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及其分布特點(diǎn)也知之甚少。因此，為了進(jìn)一步了解長城周邊的景觀格局特征，掌握生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布特點(diǎn)，本研究引入?yún)^(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，從景觀層面上對(duì)長城周邊的生態(tài)狀況進(jìn)行分析。

區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在區(qū)域尺度上描述和評(píng)價(jià)環(huán)境污染、人為活動(dòng)或自然災(zāi)害對(duì)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能等產(chǎn)生不利作用的可能性和危害程度[7-9]。而景觀既是自然社會(huì)的資源又是人類開發(fā)利用的對(duì)象，人類經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動(dòng)主要也是在景觀層次上進(jìn)行，因此，景觀尺度被認(rèn)為是研究人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的適宜尺度[10-11]。根據(jù)北京市文物局在京文物[2003]428號(hào)《關(guān)于劃定長城臨時(shí)保護(hù)區(qū)的通知》的規(guī)定，將長城墻體兩側(cè)500 m范圍內(nèi)劃分為非建設(shè)區(qū)，長城墻體兩側(cè)500～3 000 m范圍劃分為限制建設(shè)區(qū)。在此背景下，本研究以北京境內(nèi)明長城沿線兩側(cè)3 000 m范圍為研究對(duì)象，在選用常用景觀指數(shù)對(duì)景觀格局進(jìn)行描述分析的基礎(chǔ)上，參照前人研究成果[12-14]，從已提出的許多定量描述景觀格局特征的判別指標(biāo)[15]中，選取破碎度、分離度以及優(yōu)勢(shì)度構(gòu)建景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，結(jié)合趨勢(shì)分析和Kriging插值方法定量直觀地描述了研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布格局特點(diǎn)。通過對(duì)研究區(qū)森林景觀格局以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局的探討分析，了解及掌握它們的分布特點(diǎn)，以期為日后研究區(qū)森林景觀格局優(yōu)化以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防御工作提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

北京地區(qū)的明長城從東到西橫跨平谷、密云、懷柔、延慶、昌平和門頭溝等6個(gè)區(qū)縣，沿燕山和太行山內(nèi)側(cè)山脊而行，整體走勢(shì)呈比較連續(xù)完整的不規(guī)則半環(huán)形。北京地貌景觀總體是西北高，東南低，地勢(shì)垂直高差大。西部、北部及東北部三面環(huán)山，東南部是向渤海緩傾的平原。研究區(qū)位于 40°10′08″～ 41°11′09″N、115°55′51″～ 117°57′53″E 之間，基本處在北京山區(qū)地帶，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均氣溫10～12 ℃，全年無霜期180～200 d，年平均降水量600 mm左右，為華北地區(qū)降雨最多的地區(qū)之一。土壤一般呈垂直地帶性分布，主要有山地棕壤、山地褐土、砂壤土、壤土砂土以及潮土等類型?；鶐r主要有石灰?guī)r、大理巖、熔礫巖、花崗巖等，基本可分為3類：巖漿巖（又稱火成巖）、變質(zhì)巖和沉積巖。主要的地帶性植被類型為暖溫帶落葉闊葉林和溫帶針葉林，主要喬木樹種有油松Pinus tabuliformis、蒙古櫟Quercus mongolica、側(cè)柏Platycladus orientalis、山楊Populus davidiana等，灌叢植被以酸棗Ziziphus jujuba var. spinosa、山杏Armeniaca sibirica、荊條Vitex negundo var.heterophylla等灌叢為主。

1.2 數(shù)據(jù)處理

本次研究以北京市長城普查數(shù)據(jù)和近期森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，1/10萬地形圖、TM（123-32、123-33）遙感數(shù)據(jù)以及林相圖等為輔助材料，應(yīng)用ArcGIS 10.0的緩沖區(qū)功能，以北京明長城為主體中心，向其兩側(cè)建立3 km緩沖區(qū)作為研究區(qū)域（部分長城段緩沖范圍超出北京地界的，選取北京境內(nèi)部分）。在參考《森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查主要技術(shù)規(guī)程》的基礎(chǔ)上，選用地類和優(yōu)勢(shì)樹種兩個(gè)因子進(jìn)行森林景觀分類，將研究區(qū)的景觀類型分為11種類型：闊葉林、針葉林、經(jīng)濟(jì)林、混交林、疏林地、灌木林地、未成林林地、無立木林地、宜林地、農(nóng)地和其他用地，具體如表1所示。

表1 景觀分類系統(tǒng)Table 1 Landscape classification system

2 研究方法

2.1 景觀綜合指數(shù)的構(gòu)建

2.1.1 基于景觀格局的景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)Ei

景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)Ei用以反映和描述不同景觀生態(tài)系統(tǒng)所受干擾（主要是人為活動(dòng)）的程度。公式為：

式中：Ei為景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)；Ci為類型斑塊破碎度；Si為類型斑塊分離度；Di為類型斑塊優(yōu)勢(shì)度；a、b、c為各指標(biāo)的權(quán)重，且a + b + c= 1。

破碎度指數(shù)Ci：景觀破碎化分析可以在一定程度上反映景觀穩(wěn)定性以及人類活動(dòng)對(duì)景觀的影響程度。其公式為：

分離度指數(shù)Si：斑塊個(gè)體分離程度可用來分析各景觀類型的空間分布特征。其公式為：

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Di：優(yōu)勢(shì)度分析可直接反映斑塊對(duì)景觀格局形成和變化的影響程度。其公式為：

式中：Ci為景觀類型i的破碎度；Ni為景觀類型i的斑塊數(shù)；Ai為景觀類型i的總面積；Si為景觀類型i的分離度；pi為景觀類型i的面積占景觀總面積的比例；Di為景觀類型i的優(yōu)勢(shì)度；Mi為斑塊i的數(shù)目與斑塊的總數(shù)目之比；Qi為斑塊i出現(xiàn)的樣方數(shù)與總樣方數(shù)之比；Pi為斑塊i的面積與樣方的總面積之比。

根據(jù)式（2）～式（4）分別計(jì)算出Ci、Si、Di等指標(biāo)，由于三者量綱不同，先進(jìn)行歸一化處理，然后結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，根據(jù)重要性對(duì)破碎度、分離度和優(yōu)勢(shì)度分別賦予權(quán)值0.5、0.3、0.2。

2.1.2 基于景觀組分的景觀脆弱度指數(shù)

（1）選取背景：脆弱度指數(shù)是用以描述生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾后的脆弱程度，跟生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與景觀組分之間的作用方式以及景觀組分自身在自然演替過程中所處的階段有關(guān)[16-18]。因此，不同的景觀類型抵抗外界干擾能力及對(duì)外界敏感程度存在差別，要準(zhǔn)確確定某類景觀類型的脆弱程度存在困難。所以，本研究對(duì)各景觀類型脆弱度（Fi）的賦值更多強(qiáng)調(diào)的是不同景觀類型之間相對(duì)的脆弱程度。

（2）賦值方法：不少前人研究[19-20]中根據(jù)不同景觀類型之間相對(duì)的脆弱程度進(jìn)行賦值，最后將所賦數(shù)值進(jìn)行歸一化作為對(duì)應(yīng)景觀的脆弱度。雖然這種方法能夠直觀地反映不同景觀類型在脆弱程度上的差別，但所賦數(shù)值的確定帶有較大主觀性。本研究在此基礎(chǔ)上，結(jié)合層次分析法[21]將各景觀類型脆弱度賦值分為兩層，并根據(jù)賦值結(jié)果，構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最后以所求特征向量作為各景觀類型的脆弱度權(quán)重。檢驗(yàn)結(jié)果所得兩層一致性指標(biāo)分別為CR1=0.029 2，CR2=0.043 3，二者均小于0.1，說明所建判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，并具有滿意的一致性。各景觀脆弱度權(quán)重分別為：有林地為0.023 1（闊葉林為0.006 1，針葉林為0.013 1，經(jīng)濟(jì)林為0.002 7，混交林為0.001 3），疏林地為0.032 7，灌木林地為0.106 5，未成林林地為0.071 3，無林木林地為0.158 5，宜林地為0.231 9，農(nóng)地為0.047 9，其他用地為0.328 0。表明其他用地最為敏感，有林地最穩(wěn)定，而受人為作用強(qiáng)，可以通過管理輸入負(fù)熵的生態(tài)系統(tǒng)類型，如農(nóng)地、經(jīng)濟(jì)林往往比其他生境類型較穩(wěn)定[22]。

2.2 區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的構(gòu)建

2.2.1 區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

為建立景觀結(jié)構(gòu)與區(qū)域綜合生態(tài)環(huán)境狀況之間的聯(lián)系，利用景觀組分的面積比重，引入景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，用于描述一個(gè)樣地內(nèi)綜合生態(tài)損失的相對(duì)大小，以便通過采樣方法將景觀空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成空間化的生態(tài)環(huán)境變量[23]。其計(jì)算公式如下：

式中：Ri為區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；n為景觀組分類型數(shù)量；Ski為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)i類景觀組分的面積；Sk為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)總面積；Ei和Fi分別為i類景觀的結(jié)構(gòu)指數(shù)和脆弱度指數(shù)。

2.2.2 風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的劃分

采樣化處理是將數(shù)據(jù)空間化的必要手段，根據(jù)景觀斑塊的面積情況，以1 000 m為半徑的樣圓作為一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在研究區(qū)范圍內(nèi)均勻布設(shè)樣圓。布設(shè)時(shí)相鄰樣圓間不能相交（相切最好），且盡量減少跨出研究區(qū)邊界的樣圓數(shù)量，對(duì)于有跨出的樣圓應(yīng)盡量使樣圓一半以上面積處于研究區(qū)內(nèi)。通過樣圓采樣，將景觀空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為空間化的生態(tài)環(huán)境變量。最后根據(jù)式(1)～式(5)計(jì)算各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的相關(guān)指標(biāo)，并以此作為樣圓圓心處的指標(biāo)進(jìn)行分析。以上操作由ArcGIS 10.0操作實(shí)現(xiàn)，共劃分得367個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)，所有風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)所覆蓋面積占研究區(qū)總面積的80%以上，符合抽樣要求，能夠較好地表征研究區(qū)的情況。

2.3 GIS空間分析方法

常用的GIS空間分析方法有許多，本研究主要選用趨勢(shì)分析以及Kriging插值來進(jìn)行探討分析。

趨勢(shì)分析能夠提供一個(gè)三維視圖，根據(jù)空間抽樣數(shù)據(jù)分別在xz和yz兩個(gè)平面上進(jìn)行投影，進(jìn)而對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出一個(gè)數(shù)學(xué)曲面，通過該數(shù)學(xué)曲面來反映空間分布的變化狀況。

Kiring插值法適用于存在空間自相關(guān)的區(qū)域化變量，根據(jù)未知樣點(diǎn)有限鄰域內(nèi)的若干已知樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，在考慮樣本點(diǎn)的形狀、大小及空間方位與未知樣點(diǎn)的相互空間位置關(guān)系基礎(chǔ)上，對(duì)未知樣點(diǎn)進(jìn)行一種線性無偏最優(yōu)估計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)的預(yù)測(cè)模擬分析。本研究以各風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)中心點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為已知樣本數(shù)據(jù)，通過正態(tài)QQ圖檢測(cè)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過LOG處理后的數(shù)據(jù)最為接近正態(tài)分布，同時(shí)利用半方差法測(cè)試確定指數(shù)模型擬合效果為最優(yōu)。在以上基礎(chǔ)上，選用普通Kriging插值法進(jìn)行插值得到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)分布圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)森林景觀格局指數(shù)分析

根據(jù)景觀分類系統(tǒng)的劃分，選取常用的景觀格局指數(shù)對(duì)各景觀類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而了解研究區(qū)森林景觀的結(jié)構(gòu)狀況（如表2所示）。

表2 各景觀類型景觀格局指數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Landscape pattern index statistics of different landscape types

由面積指標(biāo)可以明顯看出，研究區(qū)森林覆蓋率較高，有林地面積比重達(dá)56.8%，而有林地中又以闊葉林為主要類型，混交林比重則較低。此外，灌木林地也在研究區(qū)中占有相當(dāng)大比重，達(dá)26.58%，遠(yuǎn)高于其它景觀類型，和闊葉林一樣為優(yōu)勢(shì)景觀類型。相反，疏林地和無立木林地相對(duì)較少，均不足1%，處于絕對(duì)弱勢(shì)，離散分布于森林景觀中。綜合斑塊數(shù)量、平均斑塊面積、斑塊密度、破碎度及分離度等指標(biāo)分析，可以發(fā)現(xiàn)，闊葉林、灌木林地以及未成林林地三者斑塊面積較其它景觀要大，且斑塊分布相對(duì)較集中，斑塊連接性好，破碎化現(xiàn)象較輕，其中以灌木林地最為明顯。不同于以上3種景觀，針葉林、疏林地、無立木林地及其他用地等4種景觀斑塊面積則相對(duì)較小，除針葉林斑塊數(shù)量較多，分布較密集外，其余3種景觀斑塊分布均較離散；但四者均表現(xiàn)出斑塊連接性差、破碎化現(xiàn)象嚴(yán)重的特征，其中，以無立木林地表現(xiàn)最為突出嚴(yán)重。而剩余的經(jīng)濟(jì)林、混交林、宜林地及農(nóng)地則處于中等水平，其中經(jīng)濟(jì)林和混交林景觀格局相近，而宜林地與農(nóng)地景觀格局相近。

3.2 研究區(qū)森林景觀斑塊結(jié)構(gòu)特征分析

為了更為直觀地反映研究區(qū)各景觀類型的格局結(jié)構(gòu)情況，現(xiàn)根據(jù)斑塊面積大小將斑塊分為：小型班塊（＜0.05 km2）、中型斑塊（0.05～0.5 km2）、大型斑塊（0.5～1 km2）、超大斑塊（1～5 km2）以及巨型斑塊（＞5 km2）等5個(gè)等級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體統(tǒng)計(jì)情況如表3所示。

表3 各景觀類型斑塊等級(jí)頻率分布Table 3 The frequency distribution of each landscape patch level

表3顯示，研究區(qū)主要以0.5 km2以下的中小型斑塊居多，大型和超大型斑塊較少，而巨型斑塊最少。觀察發(fā)現(xiàn)，除其他用地以小型斑塊為主外，其余景觀均以中型斑塊為最多。同時(shí)，所有景觀均表現(xiàn)出大型及以上等級(jí)斑塊數(shù)量急劇減少甚至消失的現(xiàn)象，說明研究區(qū)斑塊較為零碎，完整性和連通性較差，存在一定的破碎化現(xiàn)象。就景觀類型而言，灌木林地景觀結(jié)構(gòu)較為完整，破碎化程度最低，而無立木林地斑塊最為破碎，分布零星。此外，根據(jù)無立木林地的斑塊數(shù)量及其等級(jí)分布，不難看出研究區(qū)中存在一些采伐跡地或者火燒跡地，或是因地形地貌因素限制產(chǎn)生的其他無林地，但也從側(cè)面說明研究區(qū)森林覆蓋率較高，森林保護(hù)狀況較好，同時(shí)有望進(jìn)一步提高森林覆蓋率。

3.3 研究區(qū)森林景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局分析

通過對(duì)森林景觀類型格局狀況的分析，可以初步判斷出研究區(qū)森林景觀潛在的生態(tài)問題，而這些生態(tài)問題綜合作用的結(jié)果就可能引起生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。為了定量度量生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況，引入景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，借助趨勢(shì)分析和Kriging插值方法，對(duì)研究區(qū)森林景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局進(jìn)行較為直觀的分析和預(yù)測(cè)。

從圖1中可以看出，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在東西和南北兩個(gè)方向上的變化趨勢(shì)線均表現(xiàn)出中間高兩邊低的凸型曲線發(fā)展趨勢(shì)，其中南北方向上趨勢(shì)線凸度較為明顯，即表明研究區(qū)中部地區(qū)景觀結(jié)構(gòu)較差，斑塊破碎化與分離現(xiàn)象嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)較脆弱，風(fēng)險(xiǎn)程度較高，而四周相對(duì)較好。

圖1 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)趨勢(shì)分布Fig.1 The trend distribution of landscape ecological risk index

圖2的插值預(yù)測(cè)結(jié)果較為直觀地體現(xiàn)了研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布格局特征。不難看出，研究區(qū)多數(shù)地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較高，主要分布于延慶南部的八達(dá)嶺、水關(guān)，懷柔的黃花城、箭扣、慕田峪和大水峪，密云西北部的五座樓、北石城、石塘路以及北部的古北口、司馬臺(tái)和五道梁等長城段一帶。其中，以懷柔與密云接壤處的大水峪附近生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度最高。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域則主要分布于三處區(qū)域：懷柔“北京結(jié)”偏北的九眼樓，延慶的四海等長城段區(qū)域、密云西北角的白馬關(guān)長城段以及密云和平谷的東部長城線?？傊?，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布整體上表現(xiàn)出明顯的區(qū)域分異特點(diǎn)。

4 結(jié) 論

綜合全文分析，可得以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）研究區(qū)森林景觀以有林地和灌木林地為優(yōu)勢(shì)景觀類型，二者面積比重之和占總面積的83.38%。其中，有林地中又以闊葉林比重為最高，而混交林面積較少。相反，疏林地和無立木林地二者面積較少，均不到總面積的1%，屬于絕對(duì)弱勢(shì)的景觀類型。整體反映出研究區(qū)森林覆蓋率較高，森林保護(hù)較為完好，并仍有望進(jìn)一步提高森林面積。

（2）闊葉林、灌木林地以及未成林林地三者斑塊面積較其他景觀要大，且斑塊分布相對(duì)較集中，斑塊連接性好，破碎化現(xiàn)象較輕。而針葉林、疏林地、無立木林地及其他用地等4種景觀斑塊面積則相對(duì)較小，除針葉林斑塊數(shù)量較多、分布較密集外，其余3種景觀斑塊分布均較離散；但四者的斑塊連接性均較差，破碎化現(xiàn)象嚴(yán)重。

（3）研究區(qū)主要以0.5 km2以下的中小型斑塊居多，大型和超大型斑塊數(shù)量較少，巨型斑塊最少。說明研究區(qū)斑塊較為零碎，完整性和連通性較差，存在一定的破碎化現(xiàn)象。

（4）研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局具有明顯的區(qū)域分異特點(diǎn)。從整體趨勢(shì)上看，表現(xiàn)為中部高、四周低的分布特點(diǎn)。局部分布而言，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)高值區(qū)主要分布于延慶、懷柔和密云三個(gè)區(qū)縣，且多分布在一些比較著名的長城段，如延慶的八達(dá)嶺、懷柔的黃花城和慕田峪以及密云的五座樓古北口和司馬臺(tái)等。

圖2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Kriging插值Fig.2 Kriging interpolation of landscape ecological risk index

5 討 論

長城北京段基本處于華北平原北界燕山山脈，屬于中國北方半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)地帶，同時(shí)也是兩種自然環(huán)境的過渡地帶。一方面，自然環(huán)境的過渡性質(zhì)決定了長城周邊生態(tài)環(huán)境的脆弱性，生態(tài)環(huán)境越脆弱，對(duì)外界的變化越敏感；另一方面，在山區(qū)，長城大部分位于分水嶺或山脊地帶，還有少量地段位于斷層崖頂部，長期以來自然災(zāi)害與人為破壞嚴(yán)重，周邊環(huán)境多為灌木林地或退化嚴(yán)重的次生林，特殊的地形地貌也導(dǎo)致了長城周邊生態(tài)環(huán)境變得敏感而脆弱。研究區(qū)雖然森林覆蓋率較高，但樹種結(jié)構(gòu)較為單調(diào)，且純林比重較大，其中又以落葉闊葉林居多。針葉林多為人為改造或植樹造林等措施后天補(bǔ)植，雖已具有一定面積，但斑塊規(guī)模較小，斑塊間連通性差?；旖涣置娣e比重較少，削弱了有林地整體維持生態(tài)穩(wěn)定的能力，林種改造和樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整措施應(yīng)當(dāng)趕上。

由于長城北京段處于過渡帶上，特殊的地質(zhì)地貌使得該區(qū)域容易發(fā)生水土流失和泥石流，半濕潤與半干旱氣候過渡地帶降水集中，又易引發(fā)洪水，導(dǎo)致水蝕嚴(yán)重。而研究區(qū)中部分森林景觀結(jié)構(gòu)不合理，如有些景觀類型斑塊分布密度大，但斑塊規(guī)模卻較小，連通性差，容易加劇了破碎化進(jìn)程，進(jìn)而使得森林整體在抵抗外部干擾時(shí)的抵御能力降低。內(nèi)外因素相結(jié)合，加之人為活動(dòng)的干擾，就容易引發(fā)一系列生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局來看，相對(duì)于低值區(qū)域，高值區(qū)一方面多已被人為開發(fā)，受到人為活動(dòng)干擾較大；另一方面，這些地區(qū)地形地貌特殊，多處于平原與山區(qū)的過渡區(qū)域，有的地段甚至處于斷裂帶上，地勢(shì)險(xiǎn)峻。自然和人為的雙重作用促使了這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境更為脆弱和嚴(yán)峻。

張煜星等[24]在對(duì)我國西南部典型的生態(tài)脆弱區(qū)三峽庫區(qū)的破碎化演變研究中認(rèn)為，人工造林對(duì)森林景觀格局的變化具有重要作用，破碎化是森林生態(tài)系統(tǒng)變化的逆向過程，涉及到森林的空間結(jié)構(gòu)分布，但大規(guī)模造林帶的形成，并不意味著森林破碎化趨勢(shì)的變好。因此，針對(duì)北京明長城脆弱帶的實(shí)地情況，在進(jìn)行森林景觀恢復(fù)或者景區(qū)開發(fā)時(shí)，應(yīng)因地制宜，區(qū)別對(duì)待，宜林則林，宜草則草。同時(shí)，在進(jìn)行荒山綠化、或退耕還林、或封山育林等人為改造過程中，應(yīng)進(jìn)一步考慮基于自然地理?xiàng)l件的人為干擾措施的合理性，進(jìn)而保障保護(hù)長城生態(tài)防線的修筑工作順利完成，有效控制長城兩側(cè)的生態(tài)惡化。

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Analysis of landscape and ecological risk distribution pattern along Ming Great Wall in Beijing

GONG Jun-jie, YANG Hua, DENG Hua-feng
(Key Laboratory for Silviculture and Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

This paper analyzed the characteristics of the landscape pattern distribution and ecological risk distribution along the Ming Great Wall in Beijing using the Beijing Great Wall census data and recent forest resource survey data as the main data source, at a 3 000 m corridor on both sides of the Ming Great Wall in Beijing. The forest landscape pattern of the study area was analyzed using the commonly used landscape index. Then combined with trend analysis and Kriging interpolation method, the landscape structure indices(Ei) and landscape ecological risk index (LERi) were used, and the distribution pattern of ecological risk in the study area was described quantitatively and intuitively. The results showed that: (1) There was a high forest coverage rate in the study area. Forest land and shrub land was the dominant landscape types with a sum area proportion accounted for 83.38% of the total area. Among them, broad-leaved forest was the highest one in forest land with proportion of 21.64% of the total area. However, both open forest land and no stumpage forest were the absolute weak landscape types less as only 1% of the total area respectively.(2) The patch area of broad-leaved forest,shrub land and immature forest land was larger, with a relatively concentrated patch distribution, good patch connectivity and lighter fragmentation phenomenon. In comparison, the patch size of coniferous forest, open forest land, no stumpage forest, and other land was relatively small, which had a poor patch connectivity and serious patch fragmentation phenomenon. (3) The study area was in the majority of small and medium-sized patches below 0.5 km2. The number of large patches and above grade was drastically reduced.Part of landscape types which were not even exist very large and giant patches, showing a more fragmented patches, less integrity and connectivity, and a higher patch fragmentation phenomenon. (4) There was an obvious regional different characteristics in the pattern of ecological risk distribution. High risk areas were mainly located in some of the more famous Great Wall sections in Yanqing, Miyun and Huairou in Beijing. The whole distribution shows high in the central and low around.

Ming Great Wall; landscape; ecological risk; distribution pattern

S718.57；F301.24

A

1673-923X(2016)05-0114-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.05.021

2015-02-18

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201104051）

龔俊杰，碩士研究生 通訊作者：楊 華，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師；E-mail：huayang@bjfu.edu.cn

龔俊杰，楊 華，鄧華鋒. 北京明長城沿線景觀與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布格局分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016,36(5):114-120.

[本文編校：謝榮秀]