丹霞山風景名勝區(qū)森林景觀格局分析

杜 志，甘世書，郭韋韋

(1.國家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014； 2.北京林業(yè)大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林景觀作為區(qū)域整體景觀的組成部分，是人類游憩活動的重要載體。森林景觀格局及其變化是環(huán)境變遷、生態(tài)過程及人類活動綜合作用的反映[1]，研究森林景觀格局對指導森林可持續(xù)經(jīng)營、優(yōu)化森林景觀空間分布結(jié)構(gòu)以及合理發(fā)揮生態(tài)經(jīng)濟效益具有重要的理論和實踐意義[2]。森林景觀格局分析已成為國內(nèi)外學者研究熱點之一，采用棋盤格式模型、空間點格局Ripley’ K函數(shù)[2]和O-ring統(tǒng)計[3]、以及結(jié)合3S技術(shù)的景觀格局指數(shù)[4-5]等多樣研究方法，從森林景觀的地類、優(yōu)勢樹種、起源和齡組等結(jié)構(gòu)組成，以及動態(tài)變化等方面開展了大量的研究。

丹霞山作為全球首批世界地質(zhì)公園，是國家級風景名勝區(qū)、國家級自然保護區(qū)和國家5A級旅游景區(qū)，依托丹霞地貌的森林景觀承載著頻繁的旅游開發(fā)、科研和科普活動，長期經(jīng)歷著不同程度的人為經(jīng)營活動，森林景觀格局變化且復(fù)雜。本文基于2017年廣東省仁化縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果，分析縣域內(nèi)丹霞山風景名勝區(qū)的景觀格局變化，以期為景區(qū)優(yōu)化森林資源空間配置，從而促進生態(tài)景觀建設(shè)和旅游開發(fā)等提供參考。

1 區(qū)域概況

丹霞山風景名勝區(qū)位于廣東省韶關(guān)市東北的仁化、曲江兩縣交界地帶，介于113°36′15″—113°46′40″E， 24°51′49″—25°03′36″N。錦江自北向南穿境而過，風景區(qū)由本體山峰和外圍景觀組成，由紅色陸相碎屑巖構(gòu)成的赤壁丹崖，具有單體類型的多樣性和地貌景觀的珍奇性，是中國丹霞地貌的命名地。區(qū)內(nèi)的準南亞熱帶季雨林發(fā)育較好，在核心區(qū)和圍閉溝谷及山頂尚保存成片的準南亞熱帶原始雨林和天然次生林，林內(nèi)藤蔓交織、層次豐富，郁閉度高；其余的丘陵地帶則主要是馬尾松、濕地松、杉木等人工林。屬中亞熱帶向南亞熱帶過渡的季風性濕潤氣候，年降雨量達1 665 mm，地表水異常豐富。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

收集2017年廣東省仁化縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果(SHAPE格式)，提取丹霞山風景名勝區(qū)范圍內(nèi)小班數(shù)據(jù)，建立研究區(qū)森林景觀類型斑塊圖及屬性數(shù)據(jù)庫，根據(jù)土地類型和優(yōu)勢樹種組2個因子進行景觀劃分(表1)，劃分后對屬性一致且地理位置相鄰的小班進行合并。

表1 景觀分類體系景觀級別分類因子景觀要素一級土地類型有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、耕地、水域、建筑用地二級優(yōu)勢樹種杉木、馬尾松、濕地松、桉樹、其它軟闊、其它硬闊、針葉混交林、針闊混交林、闊葉混交林、竹林、經(jīng)濟樹種

2.2 研究方法

運用濃縮景觀格局信息的景觀指數(shù)，來反應(yīng)空間配置特征和結(jié)構(gòu)組成等信息[6]，根據(jù)指標之間的相關(guān)性，運用Fragstats景觀格局分析軟件，從景觀水平和斑塊水平，計算斑塊類型面積(CA)、斑塊類型百分比(PLAND)、斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)、邊緣密度(ED)、聚集度(AI)、蔓延度(CONTAG)、散布與并列指數(shù)(IJI)、景觀豐富度(PR)、景觀豐富度密度(PRD)、多樣性(SHDI)和均勻度(SHEI)等指標，分析評價丹霞山風景名勝區(qū)的森林景觀格局。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀要素的組成結(jié)構(gòu)

3.1.1 土地類型要素組成分析

丹霞山風景名勝區(qū)面積24 209.761 hm2，斑塊1283個。由表2可知，所有景觀要素中，有林地面積最大，斑塊類型面積為18 585.808 hm2，占風景名勝區(qū)面積的76.77%；其次為耕地、灌木林地、無立木林地等。疏林地面積最少，僅為景區(qū)面積的0.02%。整體而言，景區(qū)一級景觀中林地面積比重大，森林覆蓋率高。

表2 土地類型景觀要素的整體組成結(jié)構(gòu)一級景觀面積/hm2百分比/%斑塊數(shù)/個有林地18 585.80876.7775疏林地5.3790.021灌木林地1 549.8826.40371未成林地4.7070.022無立木林地982.3764.06314宜林地40.3440.176耕地1 832.2907.57220水域926.5673.83173建筑用地282.4081.16121

圖1顯示結(jié)果與表2表現(xiàn)一致。有林地分布基本覆蓋整個風景名勝區(qū)，是集中分布明顯的景觀基質(zhì)。灌木林地的分布破碎化程度較高，與表2中體現(xiàn)的斑塊類型面積大和斑塊數(shù)最多的情況相吻合。無立木林地基本呈帶狀分布，與地形地貌相關(guān)，連綿丹霞地貌的山腰部位地勢陡峭，難以生長高大植物。景區(qū)北面為仁化縣城，人為活動頻繁，表現(xiàn)為建筑用地和耕地的主要集中區(qū)域。

圖1 一級景觀地類分布示意圖

3.1.2 優(yōu)勢樹種組要素組成分析

進一步對丹霞山風景名勝區(qū)森林按優(yōu)勢樹種組進行景觀要素劃分，得到結(jié)果如表3，森林景觀中馬尾松面積最大，為6 720.638 hm2，約占森林面積的1/3；其次為針闊混交林，面積占15.72%；其它優(yōu)勢樹種組面積比重均不超過15%；針葉混交林面積最少，面積為320.737 hm2。在景區(qū)森林中，針葉林、針闊混交林和闊葉林的面積比重為43∶16∶41，針葉林和闊葉林的面積比重相當。

表3 優(yōu)勢樹種組景觀要素的整體組成結(jié)構(gòu)二級景觀面積/hm2百分比/%斑塊數(shù)/個杉木656.2623.3179馬尾松6 720.63833.86101濕地松898.9994.5386桉樹707.3653.5655其它軟闊685.1763.4575其它硬闊2 569.24012.9530針葉混交林320.7351.6135針闊混交林3 119.93615.7284闊葉混交林1 986.27010.0135竹林932.6194.70375經(jīng)濟樹種1 249.9926.30321

從圖2可知，馬尾松、針闊混交林、其它硬闊和闊葉混交林等分布較為集中，其它優(yōu)勢樹種零星分布。桉樹和經(jīng)濟樹種的分布于景區(qū)周邊，與景區(qū)管理相關(guān)，名勝區(qū)由內(nèi)而外，管理程度逐步加強，景觀人為干擾程度則相應(yīng)減少。對照圖1可知，竹林主要分布于河流兩岸，體現(xiàn)竹林生長的規(guī)律性。

圖2 二級景觀優(yōu)勢樹種組分布示意圖

3.2 景觀斑塊類型水平異質(zhì)性分析

景觀斑塊異質(zhì)性指景觀要素斑塊間的空間結(jié)構(gòu)特征[6]，常用斑塊密度、邊緣密度和聚集度格局指標描述。斑塊密度表征景觀整體分化程度，與景觀異質(zhì)性呈正相關(guān)；邊緣密度用來反應(yīng)景觀中異質(zhì)性斑塊之間物質(zhì)、能量和物種交換的潛力及其相互影響的強度；聚集度指標是景觀類型空間連接性大小的體現(xiàn)。

按土地類型劃分的一級景觀要素中，表4顯示斑塊密度差異明顯，灌木林地的斑塊密度最高，為1.532個/hm2，表明其分布分散，異質(zhì)性高。有林地的邊緣密度明顯高于其它地類，疏林地邊緣密度最低，說明有林地與周邊地類之間物質(zhì)或能量交換具有較大潛力，疏林地向外擴展的趨勢最小。有林地聚集度較高，說明此類景觀要素的空間連接度大、連通性好。

各優(yōu)勢樹種組的異質(zhì)性指標特征值中，竹林和經(jīng)濟樹種的斑塊密度最高，聚集度最低，邊緣密度相對較高，三個指標均體現(xiàn)竹林和經(jīng)濟樹種的水平異質(zhì)性高，主要受人為經(jīng)營管理的影響，景觀要素斑塊小且分散，破碎化程度較高。其它硬闊的斑塊密度最低，聚集度最高，說明其水平分布上最為集中。二級景觀的異質(zhì)性指標特征值表現(xiàn)與圖2各優(yōu)勢樹種組的分布情況相吻合。

表4 景觀要素異質(zhì)性指標特征值景觀級別土地類型、優(yōu)勢樹種PD/(個/hm2)ED/(個/hm2)AI有林地0.31039.26389.217疏林地0.0040.04790.000灌木林地1.53215.27950.543未成林地0.0080.06850.000一級景觀無立木林地1.29711.15443.937宜林地0.0250.35663.462耕地0.90915.10357.755水域0.7159.30849.944建筑用地0.5003.30638.924景觀級別土地類型、優(yōu)勢樹種PD/(個/hm2)ED/(個/hm2)AI杉木0.3984.54960.191馬尾松0.50915.04383.396濕地松0.4335.08267.577桉樹0.2773.50869.936其它軟闊0.3784.35165.198二級景觀其它硬闊0.1514.63690.383針葉混交林0.1761.95867.473針闊混交林0.4239.82582.139闊葉混交林0.1766.04081.669竹林1.8898.25134.717經(jīng)濟樹種1.61711.01947.480

3.3 景觀水平異質(zhì)性分析

蔓延度指數(shù)、散布與并列指數(shù)、豐富度、景觀豐富度密度、香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)用來反映丹霞山風景名勝區(qū)水平景觀異質(zhì)性。蔓延度指數(shù)是描述景觀各類型的團聚程度，其數(shù)值高低反映景觀中優(yōu)勢斑塊類型的連接性好壞。從表5可知，因一級景觀中有林地的面積大，占景觀面積的3/4，空間上表現(xiàn)為連通性較高，而二級景觀中各優(yōu)勢樹種面積分布相對較為均勻，故在蔓延度指數(shù)上，一級景觀的指數(shù)值大于二級景觀的指數(shù)值。散布與并列指數(shù)能反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)受自然條件影響的特征，對于植被等景觀的分布反應(yīng)較為明顯，優(yōu)勢樹種景觀的散布與并列指數(shù)明顯高于土地類型的數(shù)值。

豐富度和景觀豐富度密度代表了景觀斑塊的數(shù)目，多樣性和均勻度指標從不同方面反映風景名勝區(qū)空間水平分布的均勻性和復(fù)雜程度。一級景觀的要素類型種類少于二級景觀的要素類型種類，在豐富度和景觀豐富度密度方面明顯表現(xiàn)出來。結(jié)合圖1、圖2與表5可知，二級景觀要素均勻度指數(shù)0.845，其空間分布較一級景觀要素表現(xiàn)出較顯著的均勻性，聚集程度明顯減少。相對于一級景觀的多樣性指數(shù)，二級景觀在整體上的水平顯著提高，優(yōu)勢樹種組要素類型在面積分布上均勻度增加是多樣性增加的原因。

表5 景觀水平異質(zhì)性指標特征值景觀級別CONTAGIJIPRPRD/(個/hm2)SHDISHEI一級景觀64.92757.4029.0000.0370.8950.408二級景觀41.82188.36511.0000.0552.0250.845

4 結(jié)論與討論

本研究以廣東省仁化縣2017年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，從土地類型和優(yōu)勢樹種組2個景觀層次，采用12個景觀指數(shù)對丹霞山風景名勝區(qū)的景觀要素組成、斑塊類型和景觀類型水平異質(zhì)性等進行了分析評價。

1)丹霞山風景名勝區(qū)以有林地為優(yōu)勢，而耕地、灌木林地和水域等要素鑲嵌的景觀。景區(qū)森林覆蓋率和林地利用率高。森林景觀中，馬尾松景觀要素面積占比最大，約占森林面積的1/3；針闊混交林、闊葉混交林和其它硬闊景觀要素空間分布較為集中，面積占比均在10%左右；桉樹和經(jīng)濟樹種等高強度經(jīng)營的樹種面積小，零散分布于景區(qū)周邊。說明景區(qū)的經(jīng)營管理到位，有效的限制了景區(qū)人為干擾程度，切實保護好景觀核心區(qū)域的森林生態(tài)。

2)一級景觀要素中有林地斑塊和二級要素的馬尾松斑塊，均表現(xiàn)有較高的邊緣密度和聚集度，說明景區(qū)的優(yōu)勢景觀要素具有較高的空間連接性，與周邊要素之間物質(zhì)或能量交換具有較大潛力。有林地等森林大斑塊能提供更多物種的生存環(huán)境，有利于維持景區(qū)的穩(wěn)定性，對于保護物種和增加多樣性方面都有促

進作用。景區(qū)森林景觀整體上在一定的豐富度基礎(chǔ)上能顯示較高的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)，表明景區(qū)森林生物多樣性高，維持了自然原始的生態(tài)環(huán)境。

3)景觀格局隨長期的環(huán)境變化或者短期的人為干擾活動而發(fā)生相應(yīng)的變化，因此利用多期數(shù)據(jù)分析同一區(qū)域的景觀格局動態(tài)變化，研究生物多樣性的反應(yīng)和物質(zhì)能量的流通，可為設(shè)計或優(yōu)化風景區(qū)和保護區(qū)等森林景觀空間規(guī)劃提供科學依據(jù)，也是今后仍需探討的方向。