廣西六萬(wàn)林場(chǎng)森林公園景觀多樣性分析

溫志偉

摘 要：在廣西國(guó)有六萬(wàn)林場(chǎng)六萬(wàn)大山森林公園各景觀類(lèi)型斑塊的基礎(chǔ)上，應(yīng)用ArcMap 9.2和Fragstas 3.3軟件，從景觀類(lèi)型多樣性、格局多樣性和斑塊多樣性3個(gè)方面開(kāi)展了景觀多樣性研究。結(jié)果表明：青秀山景區(qū)由喬木林、經(jīng)濟(jì)林、觀賞性灌木林、草坪、水域、苗圃地和建筑用地景觀類(lèi)型組成;建筑用地的斑塊密度、斑塊形狀指數(shù)最大，說(shuō)明其斑塊的破碎化程度高、人為干擾大;而喬木林的分離度最小，說(shuō)明其占地面積大，人為干擾較小;景區(qū)整體多樣性為1.2656，優(yōu)勢(shì)度和均勻度分別為0.6803、0.6508，說(shuō)明景觀多樣性豐富，各類(lèi)型比例不均勻，優(yōu)勢(shì)程度不高。

關(guān)鍵詞：景觀;景觀多樣性;多樣性指數(shù);六萬(wàn)林場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào) S718.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）20-0065-04

Analysis on Landscape Diversity of Forest Park in Liuwan Forest Farm of Guangxi

WEN Zhiwei

（State owned Liuwan forest farm in Guangxi Zhuang Autonomous Region，Yulin 537000，China）

Abstract：Based on the landscape patches of Liuwan Dashan Forest Park in Guangxi state-owned 60000 forest farm，this paper studies the landscape diversity from three aspects of landscape type diversity，pattern diversity and patch diversity by using arcmap 9.2 and fragstas 3.3 software technology. The results show that：Qingxiu mountain scenic area is composed of arbor forest，economic forest，ornamental shrub forest，lawn，water area，nursery land and construction land landscape types;the patch density and patch shape index of construction land are the largest，which indicates that the patch fragmentation degree is high and human disturbance is large;the separation degree of arbor forest is the smallest，which indicates that it covers a large area and has less human disturbance;the overall scenic area has the largest patch density and patch shape index The diversity was 1.2656，dominance degree and evenness degree were 0.6803 and 0.6508 respectively，which indicated that landscape diversity was rich，the proportion of each type was uneven，and the dominance degree was not high.

Key words：Landscape;Landscape diversity;Diversity index ;Liuwan forest farm

景觀生境的破碎化和生境破壞是物種滅絕速率加快的主要原因[1]。而生物多樣性研究是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，其中包含景觀多樣性（landscape diversity）[2]。景觀多樣性是指景觀結(jié)構(gòu)、功能和時(shí)間變化方面的多樣性，是景觀水平上生物組成多樣化程度的表征[3]。它構(gòu)成了其他層次生物多樣性的背景，并制約著這些生物多樣性的時(shí)空格局及其變化過(guò)程[4]。景觀多樣性對(duì)于物質(zhì)遷移、能量交換、生產(chǎn)力水平和物種在景觀中的遷移、轉(zhuǎn)化和遷徙有著重要的影響[5]。為了解人類(lèi)活動(dòng)嚴(yán)重干擾下的森林景觀動(dòng)態(tài)，筆者對(duì)玉林六萬(wàn)大山森林公園風(fēng)景區(qū)的森林景觀的類(lèi)型、格局、斑塊破碎度進(jìn)行了多樣性分析，以期為人類(lèi)活動(dòng)脅迫下的森林景觀生態(tài)規(guī)劃和管理及森林資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

六萬(wàn)大山森林公園位于玉林市西面（109°52′35.86″E，22°35′29.83″N），屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕分明。年均氣溫22.1℃，年均降雨量1350mm，全年無(wú)霜期325～350d，年均日照時(shí)數(shù)為1921h。土壤主要是由砂巖和砂頁(yè)巖等風(fēng)化而成的赤紅壤，呈微堿性和中性。目前主要植被類(lèi)型為馬尾松純林和馬尾松與大葉棟、火力楠（Michelia macclurel）等針闊混交林，景區(qū)內(nèi)人工群落類(lèi)型豐富多樣，種植了天南星科、?？啤俸峡频葋啛釒в^賞植物，建造了棕櫚園、蘇鐵園、香花園等及草坪，還建成了陽(yáng)桃園等果園和種植大花紫薇、幌傘楓等苗圃，形成了具有一定特色的亞熱帶森林景觀。

2 試驗(yàn)方法

2.1 景觀要素類(lèi)型劃分 根據(jù)研究目的和研究對(duì)象特點(diǎn)，將六萬(wàn)大山景區(qū)景觀劃分為以下類(lèi)型：建筑用地（辦公樓、店鋪、飯店旅館、長(zhǎng)廊等），喬木林（馬尾松林、馬尾松與大葉櫟、火力楠混交林、闊葉林等），經(jīng)濟(jì)林（八角、芒果、肉桂等），觀賞性灌木林，草坪，水域，苗圃地（秋楓、雞冠刺桐、三角梅、海南蒲桃等）。

2.2 景觀多樣性的測(cè)定 （1）斑塊類(lèi)型面積（CA），它等于某一斑塊類(lèi)型中所有斑塊的面積之和。其值的大小制約著以此類(lèi)型斑塊作為聚居地的物種的豐度、數(shù)量、食物鏈及其次生種的繁殖等。（2）斑塊所占景觀面積的比例（%LAND），它等于某一斑塊類(lèi)型的總面積占整個(gè)景觀面積的百分比。其值趨于0時(shí)，說(shuō)明景觀中此斑塊類(lèi)型變得十分稀少;其值等于100時(shí)，說(shuō)明整個(gè)景觀只由一類(lèi)斑塊組成。（3）最大斑塊所占景觀面積的比例（LPI），它等于某一斑塊類(lèi)型中的最大斑塊占整個(gè)景觀面積的比例。有助于確定景觀的模地或優(yōu)勢(shì)類(lèi)型等。其值的大小決定著景觀中的優(yōu)勢(shì)種、內(nèi)部種的豐度等生態(tài)特征;其值的變化可以改變干擾的強(qiáng)度和頻率，反映人類(lèi)活動(dòng)的方向和強(qiáng)弱。

2.3 景觀多樣性指數(shù) 景觀多樣性指數(shù)（landscape Diversity Index）的大小反映出景觀要素的多少和各景觀要素所占比例的變化。當(dāng)景觀由單一要素構(gòu)成時(shí)，其多樣性指數(shù)為0;由2個(gè)以上的要素構(gòu)成的景觀，當(dāng)各景觀類(lèi)型所占比例相等時(shí)，其景觀的多樣性為最高;各景觀類(lèi)型所占比例差異增大，則景觀的多樣性下降[5]。

（1）景觀多樣性指數(shù)[6]（landscape diversity index）

[H=-k=1nPKIn（PK）]

式中：H-多樣性指數(shù)，Pk-景觀類(lèi)型所占面積的比例。

（2）景觀豐富度指數(shù)（landscape richness idex）[7]

[Rd=mA]

式中，m-景觀中現(xiàn)有的景觀類(lèi)型，A-景觀總面積。

（3）景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)D（landscape dominance index）是多樣性指數(shù)的最大值與實(shí)際值之差。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)越大，則表明偏離程度越大，或者說(shuō)某一種或少數(shù)景觀類(lèi)型占優(yōu)勢(shì)。D值大時(shí)，表示景觀只受一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)類(lèi)型所支配;D值小時(shí)，表示該景觀是由多個(gè)比例大致相等的斑塊類(lèi)型所組成;當(dāng)D為0時(shí)，該指標(biāo)在完全同質(zhì)的景觀中（[m]=1）無(wú)用。用于測(cè)定景觀結(jié)構(gòu)組成中一種或一些景觀要素類(lèi)型支配景觀程度。其公式為：

[D=Hmax-H] [Hmax=In（n）]

式中：Hmax-最大多樣性指數(shù)。

（4）景觀均勻度指數(shù)E（landscape evenness index）反映了景觀中各綴塊在面積上分布的不均勻程度。它與優(yōu)勢(shì)度為負(fù)相關(guān)，優(yōu)勢(shì)度與均勻度是對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題從不同側(cè)面的度量，均勻度指示意義與優(yōu)勢(shì)度相反，用均勻度可印證優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算結(jié)果，通常以多樣性指數(shù)和其最大值的比來(lái)表示。其計(jì)算公式[8]如下：

[E=H/HMax]

式中：E-均勻度，H-多樣性指數(shù)，Hmax-最大多樣性指數(shù)。

2.4 景觀格局多樣性的測(cè)定 格局多樣性的測(cè)定多考慮景觀中不同景觀類(lèi)型的空間分布和相鄰景觀類(lèi)型間聚集和分散的程度，常用的指數(shù)是距離指數(shù)和分離度[9-11]。

（1）景觀分離度（Landscape apartness index）是指某一景觀類(lèi)型中不同斑塊個(gè)體分布的分離程度。其計(jì)算公式[12]：

[Fi=Di/Si]

式中：Fi-景觀類(lèi)型i的分離度，Di-景觀類(lèi)型i的距離指數(shù)，Si-景觀類(lèi)型i的面積指數(shù)。[Si=Ai/A]式中：Ai-景觀類(lèi)型i的總面積，A-經(jīng)管的總面積。

（2）距離指數(shù)（Landscape distance index）

距離指數(shù)是用來(lái)描述某一景觀類(lèi)型中不同斑塊個(gè)體之間的距離遠(yuǎn)近程度[13]。其計(jì)算公式為：

[Di=12nA]

式中：Di-景觀類(lèi)型i的距離指數(shù)，A-景觀的總面積，n-景觀類(lèi)型i的斑塊總個(gè)數(shù)。

2.5 景觀斑塊多樣性的測(cè)定 斑塊多樣性的測(cè)定多考慮景觀中斑塊的總數(shù)，單位面積上斑塊的數(shù)目。常用的指數(shù)是斑塊形狀、密度和分維數(shù)。

（1）斑塊形狀指數(shù)（Plaques shape index）是通過(guò)計(jì)算某一斑塊形狀與相同面積的圓或正方形之間的偏離程度來(lái)測(cè)量其形狀的復(fù)雜程度[14]。斑塊的形狀越復(fù)雜，LSI的值就越大。常見(jiàn)的形狀指數(shù)LSI有2種形式：

[LSI=P2πA]（以圓為參照幾何形狀）;

[LSI=0.25A]（以正方形為參照幾何形狀）

式中：LSI-景觀斑塊形狀指數(shù)，P-斑塊周長(zhǎng)，A-斑塊面積。

（2）斑塊密度指數(shù)（Plaques shape index）即斑塊個(gè)數(shù)與面積的比值。比值愈大，破碎化程度愈高，以此可以比較不同類(lèi)型景觀的破碎化程度及整個(gè)景觀的破碎化狀況。景觀斑塊密度指數(shù)為[15]：

[PDi=Ni/Ai]

式中：PDi-第i類(lèi)景觀斑塊密度，Ni-第i類(lèi)景觀斑塊總數(shù)，Ai-第i類(lèi)景觀的總面積。

（3）分維數(shù)（Fractal dimension）反映景觀格局總體特征的重要指標(biāo)，它一定程度上也反映了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)景觀格局的影響。一般來(lái)說(shuō)，受人類(lèi)活動(dòng)干擾小的自然景觀的分?jǐn)?shù)維值高，而受人類(lèi)活動(dòng)影響大的人為景觀的分?jǐn)?shù)維值低。分維數(shù)為1時(shí)代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形或圓形，分維數(shù)為2代表周長(zhǎng)最復(fù)雜的斑塊類(lèi)型，通常其值的可能上限為1.5。其公式[9]為

[FD=2ln（P/K）/ln（A）]

式中：P-斑塊周長(zhǎng);A-斑塊面積。D值越大，表明斑塊形狀越復(fù)雜，D值的理論范圍為1.0～2.0，1.0代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形斑塊，2.0表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。

2.6 分析方法 （1）以拍照、勾繪等方式在外業(yè)圖上依據(jù)景區(qū)現(xiàn)狀劃分斑塊，并記下各斑塊的現(xiàn)狀。（2）利用掃描儀將清繪好的外業(yè)圖掃描上計(jì)算機(jī)，調(diào)整大小，且獲取底圖。（3）利用ArcMap9.2軟件進(jìn)行地圖矢量化、景觀斑塊區(qū)劃、邊界數(shù)字化、構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并判讀其斑塊類(lèi)型，計(jì)算各斑塊及類(lèi)型的周長(zhǎng)和面積;以此作為景觀多樣性分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（4）最后利用Fragstat3.3軟件在斑塊級(jí)別、斑塊類(lèi)型級(jí)別、景觀級(jí)別3個(gè)應(yīng)用尺度上計(jì)算出所需的景觀指標(biāo)，并用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 六萬(wàn)大山公園景觀 現(xiàn)存的喬木林為近幾十年來(lái)培育的人工林為主，其中以?xún)?yōu)勢(shì)種馬尾松、大葉櫟、火力楠為主，伴生著一些竹林、米老排、窿緣桉、樟樹(shù)等。農(nóng)業(yè)用地被利用成苗圃地，種植有秋楓、海南蒲桃、垂葉榕、三角梅等觀賞植物，并增加了觀賞性灌木林如桃樹(shù)、杜鵑、桂花、白玉蘭等。此外，隨著森林公園的開(kāi)發(fā)，林地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化較大，草坪的面積增加了，經(jīng)濟(jì)林主要以八角肉桂為主。由表1可知，玉林六萬(wàn)大山森林景區(qū)以喬木林和苗圃地為主，分別占56.31%、20.94%，2種景觀類(lèi)型面積合計(jì)占總面積的77.25%，其次是建筑用地、草坪，分別為10.98%、6.02%;經(jīng)濟(jì)林的面積最少，僅占0.48%。而從景觀斑塊數(shù)來(lái)看，最多的是建筑用地，占45.84%，其次是喬木林、水域，分別占14.58%、10.42%、;草坪和苗圃地同為8.33%，水域和觀賞性灌木林最少且相同，為6.25%。在這7種景觀類(lèi)型中，喬木林平均周長(zhǎng)和平均面積最大，分別為3401.12m、34.98hm2，說(shuō)明它是風(fēng)景區(qū)的主要景觀類(lèi)型。經(jīng)濟(jì)林和水域的平均斑塊面積是最少的，說(shuō)明這兩種景觀類(lèi)型面積少、斑塊數(shù)也不多，受到人的干預(yù)大。苗圃地和觀賞性灌木林的平均周長(zhǎng)在整個(gè)研究區(qū)域中很少，也說(shuō)明受到人類(lèi)干擾最大，破碎化程度高。

3.2 景觀斑塊多樣性 從表2可以看出，研究區(qū)域的總體斑塊密度為0.1104，建筑用地的密度指數(shù)最大，為5.0584，其次為喬木林和水域，分別為1.6095、1.1496，而經(jīng)濟(jì)林和觀賞性灌木林的斑塊密度最低同為0.6898。說(shuō)明建筑用地的破碎度最高，是人為干擾最嚴(yán)重的類(lèi)型，斑塊呈散布型分布，局部地區(qū)斑塊小而密集;經(jīng)濟(jì)林和觀賞性灌木林的破碎度低。從斑塊形狀指數(shù)和分維數(shù)綜合來(lái)看，各類(lèi)型的斑塊形狀較復(fù)雜，其中經(jīng)濟(jì)林的形狀指數(shù)較低，為2.1172，說(shuō)明其斑塊數(shù)少，斑塊較規(guī)則，而建筑用地和喬木林則較高，達(dá)到了6.5029、5.7240，說(shuō)明斑塊面積大，形狀復(fù)雜。分維數(shù)最高的是建筑用地，說(shuō)明受到人類(lèi)干擾最嚴(yán)重;喬木林的分維數(shù)次之，而觀賞性灌木林由于近年來(lái)才開(kāi)始建成，得到了一定的保護(hù)和經(jīng)營(yíng)，故各個(gè)指數(shù)都不高。

3.3 景觀格局多樣性 由表3可知，研究區(qū)域總的分離度為3.1041，屬中等數(shù)值;不同類(lèi)型中，經(jīng)濟(jì)林的分離度最大，達(dá)到了55245.4，這是由于它的總面積小，斑塊數(shù)少且零散分布又離得很遠(yuǎn)的緣故;其次與人為因素較為相關(guān)的斑塊類(lèi)型，如水域、觀賞性灌木林，分別為28674.1、1111.20，說(shuō)明分離度的大小既與生境有關(guān)，也受人為活動(dòng)的影響。苗圃地也較小，為33.844;而喬木林最小，僅為3.4736，說(shuō)明它們的分離程度低，大部分是聚集在一起，占地面積大，斑塊群連接性好，而且大的斑塊連成一大片，同時(shí)也說(shuō)明喬木林是有規(guī)律的間伐，而沒(méi)有大片處理。距離指數(shù)是用來(lái)描述某一景觀類(lèi)型中不同斑塊個(gè)體之間的距離遠(yuǎn)近程度。建筑用地的距離指數(shù)最低，為0.0025，說(shuō)明在景區(qū)里建成了零散的建筑地，而這些建筑地包括了各個(gè)景點(diǎn)，旅館住宅區(qū)，分布在景區(qū)的各個(gè)角落;其次是經(jīng)濟(jì)林和觀賞性灌木林，同為0.0417，這也是規(guī)劃中的景點(diǎn)，達(dá)到視角的效果;最高的是喬木林，為0.0634，說(shuō)明喬木林是大部分是連接的，景區(qū)也是主要由喬木林組成。

3.4 景觀類(lèi)型多樣性 斑塊多樣性對(duì)能力和營(yíng)養(yǎng)的分布，生物多樣性水平，物種種群的大小，生物的擴(kuò)散，動(dòng)物的覓食以及物質(zhì)和能量的遷移都有著重要影響。由表4可知，研究區(qū)域整體的多樣性指數(shù)為1.2656，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)為0.6803，均勻度指數(shù)為0.6503，豐富度密度相對(duì)較低，說(shuō)明景觀多樣性較豐富。而在各個(gè)景觀類(lèi)型的多樣性指數(shù)中最大苗圃地達(dá)到了0.3272，這是由于苗圃地是人工剛開(kāi)發(fā)的，種植的花草樹(shù)木比較均勻，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種突出;而其次是喬木林，為0.3233;說(shuō)明喬木林的物種豐富、群落結(jié)構(gòu)層次明顯。水域的多樣性最少，僅為0.0400，因?yàn)樗虺鉀](méi)有其他的物種。各類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)相差不大，但是經(jīng)濟(jì)林占很大的優(yōu)勢(shì)度，則其優(yōu)勢(shì)度物種很小，亦表示物種單一;苗圃地的優(yōu)勢(shì)度最低，僅為1.6187，表明人為干擾嚴(yán)重，且優(yōu)勢(shì)樹(shù)種單一。均勻度則相對(duì)較低，沒(méi)有出現(xiàn)某一類(lèi)型很均勻的現(xiàn)象。最高的是苗圃地，為0.1681，指示了群落內(nèi)物種數(shù)量多，分布比較均勻，這是因?yàn)槊缙缘乩锱嘤亩际切┯^賞植物。研究區(qū)域只有7中類(lèi)型，所以豐富度密度很低，僅為0.01609。

4 結(jié)論與討論

六萬(wàn)大山森林公園主要由喬木林、苗圃地、建筑用地組成。建筑用地的斑塊密度和斑塊形狀指數(shù)最高，喬木林次之;經(jīng)濟(jì)林的分離度最大，喬木林最小，總體區(qū)域更小;喬木林的距離指數(shù)最大，建筑用地最低;研究區(qū)域豐富度密度低，各類(lèi)型優(yōu)勢(shì)度相差不大，喬木林和苗圃地的均勻度較其他類(lèi)型高，但景觀總體的多樣性高。

景觀多樣性是區(qū)域生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著時(shí)間的推移，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)六萬(wàn)大山森林公園景觀多樣性的影響越來(lái)越強(qiáng)烈，特別是風(fēng)景區(qū)建立以后，進(jìn)行大規(guī)模的森林景觀和亭臺(tái)樓閣等建筑景觀的建設(shè)。景觀的破碎度在加大，且影響的程度和范圍均有所不同，與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)的景觀類(lèi)型，如苗圃地和喬木林，景觀的分離度在減小;對(duì)于那些受人類(lèi)活動(dòng)影響遺留下來(lái)的自然或半自然景觀類(lèi)型，如水域、經(jīng)濟(jì)林，景觀的分離度在不斷增加。因此，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境破壞和恢復(fù)的研究，加強(qiáng)景觀資源的保護(hù)，制定合理有效的保護(hù)措施來(lái)保護(hù)生物資源，嚴(yán)防物種流失，嚴(yán)防生態(tài)系統(tǒng)遭到干擾和破壞。并極力避免森林火災(zāi)、森林病蟲(chóng)害的危害，盡可能地減少人類(lèi)活動(dòng)的干擾，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)平衡。在修復(fù)過(guò)程中要注重反映北熱帶風(fēng)景名勝區(qū)的特色，要逐步改善森林的組成、水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)，減少面積太小的斑塊，促進(jìn)各斑塊間彼此的聯(lián)系，提高景觀多樣性。從景觀要素保護(hù)出發(fā)提出有利于生物多樣性保護(hù)的空間戰(zhàn)略，為自然保護(hù)區(qū)的建立和科學(xué)管理提供有效指導(dǎo)。

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（責(zé)編：張宏民）