發(fā)生學(xué)視角下南湖風(fēng)景區(qū)植物群落退化及優(yōu)化

張雪，王旭輝，劉建軍，田蕓溪，呼海濤，田倩倩

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2. 陜西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，陜西 西安 710082）

森林退化是全球范圍內(nèi)最緊迫且普遍存在的環(huán)境問(wèn)題之一［1］，近幾十年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和森林資源的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)利用等全球性問(wèn)題，直接或間接導(dǎo)致了森林的退化［2］，這也是生物多樣性持續(xù)喪失的重要原因［3］。統(tǒng)計(jì)資料表明，全球森林凈損失為每年339 萬(wàn)hm2，其中大部分在發(fā)展中國(guó)家［4］。中國(guó)作為森林面積前十的國(guó)家，森林生態(tài)系統(tǒng)退化現(xiàn)象十分廣泛，表現(xiàn)形式復(fù)雜多樣，并且還有進(jìn)一步退化的趨勢(shì)［5］。森林恢復(fù)是減緩（減少）森林退化的重要途徑，與人類福祉息息相關(guān)［6］。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）2020年指出要在2030年前實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，就必須加強(qiáng)全球退化森林和景觀恢復(fù)工作［7］。加強(qiáng)全球退化森林和景觀恢復(fù)的前提和基礎(chǔ)，在于如何準(zhǔn)確構(gòu)建退化評(píng)估體系，其構(gòu)建的準(zhǔn)確性和科學(xué)性直接影響退化林的評(píng)估與恢復(fù)策略的制定。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在退化森林評(píng)價(jià)及恢復(fù)方面已開(kāi)展了一些工作，大多數(shù)研究注重于森林生態(tài)系統(tǒng)的退化評(píng)估及退化林恢復(fù)。森林是一種復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，鑒于森林退化評(píng)估的實(shí)用性及可操作性，眾多學(xué)者都采用實(shí)地調(diào)查、遙感監(jiān)測(cè)的方法，例如Duarte等［8］提出了一種利用陸地衛(wèi)星時(shí)間序列監(jiān)測(cè)退化的方法，并通過(guò)該方法研究了多米尼加共和國(guó)的松林地區(qū)退化情況，最后證實(shí)了遙感監(jiān)測(cè)森林退化的有效性。Bahamondez等［9］提出了一種可以從生產(chǎn)力角度定量地評(píng)估森林退化的方法，并以智利的生產(chǎn)林為例對(duì)該方法進(jìn)行了說(shuō)明，其結(jié)果表明，以林分生長(zhǎng)衡量的森林生產(chǎn)力可以用來(lái)建立一個(gè)閾值，用于通知管理層以作出應(yīng)對(duì)［9］。Thompsont 等［10］通過(guò)評(píng)估森林生產(chǎn)力、生物多樣性、異常干擾、保護(hù)功能和碳儲(chǔ)存5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)遙感獲取這些指標(biāo)，最終確定森林退化的類型和程度 。而Sasaki等［11］從停止導(dǎo)致退化的原因開(kāi)始，讓森林自行再生，通過(guò)積極管理退化地區(qū)的自然再生來(lái)加快樹(shù)木的再生和生長(zhǎng)，結(jié)果表明采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行森林恢復(fù)比傳統(tǒng)種植更有效益。王云霖［12］從景觀格局、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以及病蟲(chóng)害風(fēng)險(xiǎn)等方面對(duì)大灣區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估分析，識(shí)別主要生態(tài)退化空間并提出生態(tài)修復(fù)對(duì)策建議。不同的學(xué)者和國(guó)際組織由于對(duì)森林管理的目的不同對(duì)評(píng)價(jià)退化森林生態(tài)系統(tǒng)選取的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，雖然其對(duì)退化概念理解存在差異，但基本內(nèi)涵一致：即森林生產(chǎn)力和生態(tài)服務(wù)功能的逆向改變［13］?？v觀國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)森林退化評(píng)估及修復(fù)的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前研究對(duì)風(fēng)景名勝區(qū)這一特殊景觀屬性的森林退化評(píng)估及修復(fù)未有涉及，如何更有針對(duì)性地開(kāi)展風(fēng)景區(qū)內(nèi)植物群落優(yōu)化工作，需要清楚地判斷森林退化情況，結(jié)合風(fēng)景名勝區(qū)不同的功能分區(qū)，用鄉(xiāng)土植物和宮脅法修復(fù)具有重要的理論和實(shí)踐意義。

發(fā)生學(xué)基于對(duì)某個(gè)過(guò)程的認(rèn)知，通過(guò)構(gòu)建發(fā)生模型將過(guò)程要素與發(fā)生過(guò)程中主要的、本質(zhì)的、必然的要素相聯(lián)系，通過(guò)調(diào)控發(fā)生要素實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果發(fā)生的預(yù)判。本研究基于發(fā)生學(xué)理論構(gòu)建“群落演替發(fā)生模型”，對(duì)南湖馬尾松群落運(yùn)用退化程度、退化趨勢(shì)、退化格局三維評(píng)估體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。從退化程度來(lái)講，退化的生產(chǎn)力程度在生態(tài)管理的情況下難以評(píng)估，但可以在林分或景觀水平上通過(guò)森林中數(shù)量、密度或大小等級(jí)分布隨時(shí)間或距離某一確定點(diǎn)的距離的順序減少來(lái)識(shí)別日益增長(zhǎng)的種群退化［11］。從退化趨勢(shì)來(lái)講，退化林造成的原因包括自然因素與人為因素，其中導(dǎo)致森林退化的主要原因是人為因素［13］，開(kāi)展退化趨勢(shì)研究對(duì)森林造成強(qiáng)烈干擾的人類活動(dòng)影響下，有益于識(shí)別森林退化的趨勢(shì)變化。使用土地覆被變化圖可以直觀地觀察到風(fēng)景區(qū)土地覆被時(shí)空趨勢(shì)變化情況。從退化格局來(lái)看，南湖風(fēng)景區(qū)位于巴山北麓邊緣的淺山丘陵地帶，歷經(jīng)飛播造林時(shí)期以及景區(qū)初代建設(shè)時(shí)期，并將在之后繼續(xù)承擔(dān)區(qū)域生態(tài)生物多樣性支持的主要載體［14］，開(kāi)展森林景觀格局研究有益于識(shí)別區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)及其相互作用過(guò)程，對(duì)指導(dǎo)森林資源保護(hù)、綜合服務(wù)功能提升意義重大［15］。構(gòu)建DTP 退化評(píng)估體系，并運(yùn)用此體系研究南湖風(fēng)景名勝區(qū)植物群落退化狀態(tài)，科學(xué)、有效地提出植物退化和景觀恢復(fù)對(duì)策建議，對(duì)此類植物群落退化識(shí)別和景觀恢復(fù)具有理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

漢中南湖風(fēng)景名勝區(qū)位于陜西省漢中市南鄭區(qū)青樹(shù)鎮(zhèn)西北側(cè)（圖1），北依秦嶺，南鄰巴山，風(fēng)景區(qū)所在區(qū)域?qū)儆诖蟀蜕降蜕角鹆甑囊徊糠?，海拔除大漢山主峰超過(guò)1 400 m 外，其余多在600～1 000 m，相對(duì)高度為100～500 m 。南鄭氣候?qū)俦眮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)、受地形影響，氣溫、降水垂直差異顯著。平川丘陵北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，包括海拔800 m 以下的地區(qū)，極端最低氣溫-10～-6 ℃，極端最高氣溫36～37 ℃；年降水量 900～1 100 mm。山地暖溫帶常濕氣候區(qū)，包括800～1 400 m 的淺山地區(qū)。年平均氣溫在9.7～13.3 ℃；極端最低氣溫在-15～-11 ℃，降水量1 300～1 500 mm。南鄭區(qū)土壤以黃棕壤類為主，占82.4%，其次是水稻土，占15.7%。棕壤、淤土、潮土分別占1.04%、0.5%、0.3%。

圖1 研究區(qū)地理位置Figure 1 Geographical location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究綜合考慮漢中市云量、沙塵暴等天氣情況及植被生長(zhǎng)季節(jié)性差距等影響，選取2000 年7 月30日、2010年5月23日、2020 年6月3日3個(gè)不同時(shí)期植被茂盛，云量0～10%、影像質(zhì)量良好、無(wú)異常的Landsat（5/7/8）系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（分辨率：30 m），數(shù)據(jù)于美國(guó)地質(zhì)勘探局（United States Geological Survey，簡(jiǎn)稱USGS）官網(wǎng)獲得。2000～2020 年地表覆被數(shù)據(jù)、南湖風(fēng)景區(qū)行政邊界圖等遙感及矢量數(shù)據(jù)從中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云30 m×30 mDEM數(shù)據(jù)、30 m全球地表覆蓋數(shù)據(jù)GlobeLand 30 數(shù)據(jù)集從陜西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)獲得，其余資料來(lái)源于實(shí)地調(diào)查資料和大量文獻(xiàn)資料。

1.3 研究方法

1.3.1 發(fā)生學(xué)方法框架 發(fā)生學(xué)方法主要特征是：把研究對(duì)象作為發(fā)展的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)考察；有分析地注重考察歷史過(guò)程中主要的、本質(zhì)的、必然因素［16］。本研究借鑒“發(fā)生學(xué)”視角與研究方法，首先，將風(fēng)景區(qū)植物群落演替的發(fā)生發(fā)展認(rèn)定為一個(gè)動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，從植物群落的原型出發(fā)，通過(guò)對(duì)原型的抽象、簡(jiǎn)化、類比等方法，將其退化的特征抽象出來(lái)構(gòu)建為退化評(píng)估體系，確定、闡釋其構(gòu)成，以此修正、回饋群落演替的發(fā)生發(fā)展。其次，森林群落結(jié)構(gòu)是隨著時(shí)間的發(fā)展而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的。通過(guò)結(jié)合不同功能分區(qū)退化情況，可通過(guò)針對(duì)性恢復(fù)措施使其實(shí)現(xiàn)自然更新，生物多樣性顯著升高，形成風(fēng)景名勝區(qū)鄉(xiāng)土天然林，滿足風(fēng)景名勝區(qū)發(fā)展需求，最終以“回溯”的方式實(shí)現(xiàn)歷史與邏輯的統(tǒng)一（圖2）。

圖2 植物群落發(fā)生學(xué)模型Figure 2 Plant coenogenetic model

1.3.2 退化評(píng)估體系構(gòu)建 森林退化的表現(xiàn)為森林面積減少、結(jié)構(gòu)喪失、質(zhì)量降低、功能下降［13］。本研究基于退化林的基本內(nèi)涵，結(jié)合南湖風(fēng)景區(qū)發(fā)展需求及南湖數(shù)據(jù)獲取，遵循評(píng)價(jià)體系五大原則［16-18］，采用遙感判讀與現(xiàn)地調(diào)查相結(jié)合的方法，構(gòu)建包含退化程度（degree）、退化趨勢(shì)（trend）、退化格局（pattern）的DTP 三維評(píng)價(jià)體系（表1），表明南湖植物群落退化情況。

表1 DTP退化評(píng)估體系研究方法一覽表Table 1 List of research methods for DTP degradation assessment system

1.3.2.1 退化程度

1）NDVI計(jì)算 利用ENVI5.3對(duì)Landsat遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等預(yù)處理后，計(jì)算NDVI（歸一化植被指數(shù)）。計(jì)算公式如下：

式中：NIR為L(zhǎng)andsat5、7、8遙感影像的近紅外波段值（Landsat5/7 為Band 4，Landsat8 為Band 5）；R為L(zhǎng)andsat5、7、8 遙感影像的紅外波段值（Landsat5/7為Band 3，Landsat8為Band 4）［20］。

2） 像元二分模型 利用NDVI與FVC（植被覆蓋度）兩者之間的線性關(guān)系，通過(guò)創(chuàng)建轉(zhuǎn)換關(guān)系，建模提取區(qū)域FVC。其像元二分模型表達(dá)公式如下：

范堅(jiān)強(qiáng)突然打電話給一杭，約他去辦公室談《真相》的創(chuàng)作進(jìn)度。一杭不太喜歡談?wù)撜趯?xiě)作的小說(shuō)，他認(rèn)為創(chuàng)作是很私密的事情，別人的意見(jiàn)容易造成不必要的干擾，何況，還沒(méi)成型的東西，說(shuō)出去也是對(duì)自己的不負(fù)責(zé)。當(dāng)然，這一次他準(zhǔn)備去，就算范堅(jiān)強(qiáng)不找他，他也要尋個(gè)機(jī)會(huì)去一趟一風(fēng)公司。他需要確認(rèn)，核桃臉記事本上提到的范總是不是范堅(jiān)強(qiáng)。

式中：NDVIV為代表純植被NDVI像元值，NDVIS為代表裸地或物質(zhì)被覆蓋NDVI像元值。

按照植被覆蓋估算理論方法分析可知，NDVIS與NDVIV取值為0 與1，但是實(shí)際由于干擾因素，其數(shù)值會(huì)存在不明的小浮動(dòng)。以此為依據(jù)，選取累計(jì)2%為NDVIS，98%為NDVIV。目前為止還沒(méi)有統(tǒng)一的植被覆蓋度的分級(jí)閾值標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)國(guó)家《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》、《草場(chǎng)資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》、水利部頒布的《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》和結(jié)合研究區(qū)植被長(zhǎng)勢(shì)獨(dú)有的生態(tài)特征，對(duì)FVC進(jìn)行閾值分割處理。其中FVC的閾值分割按照傳統(tǒng)分類方法分為Ⅰ級(jí)［0，20%］、Ⅱ級(jí)［20%，30%］、Ⅲ級(jí)［30%，60%］、Ⅳ級(jí)［60%，100%］等 4 個(gè)等級(jí)，分別代表為裸地或極低（含水域）、低、中、高植被覆蓋［21］。

3） 影像圖差值比較法 為了揭示南湖風(fēng)景區(qū)不同時(shí)期植被覆蓋度空間變化情況，利用影像圖差值比較法來(lái)計(jì)算南湖風(fēng)景區(qū)不同時(shí)期植被覆蓋變化量（ΔFVCg），差值范圍在［-1，1］。計(jì)算公式如下：

式中：ΔFVCg_t2和ΔFVCg_t1分別為南湖風(fēng)景區(qū)研究時(shí)段內(nèi)不同兩期對(duì)應(yīng)的植被覆蓋等級(jí)柵格數(shù)據(jù)，變化量劃分為植被覆蓋增加區(qū)（+）、減少區(qū)（-）與不變（0），其中增加區(qū)劃分為極度改善區(qū)（+3），其閾值范圍為（0.66＞ΔFVCg＞1）、中度改善區(qū)（+2），其閾值范圍為（0.33＞ΔFVCg＞0.66）、輕度改善區(qū)（+1），其閾值范圍為（0＞ΔFVCg＞0.33），減小區(qū)劃分為輕度退化區(qū)（-1），其閾值范圍為（0＞ΔFVCg＞-0.33）、中度退化區(qū)（-2），其閾值范圍為（-0.33＞ΔFVCg＞-0.66）、極度退化區(qū)（-3），其閾值范圍為（-0.66＞ΔFVCg＞-1）。

1.3.2.2 退化趨勢(shì)

1） 土地覆被變化 30 m 全球地表覆蓋數(shù)據(jù)GlobeLand30 數(shù)據(jù)集包含10 個(gè)主要的地表覆蓋類型，其中南湖風(fēng)景區(qū)包含耕地、林地、草地、水體4類。以2020 年土地覆被圖為基礎(chǔ)，結(jié)合天地圖、BIGEMAP、實(shí)地調(diào)研進(jìn)行對(duì)比，得到南湖風(fēng)景區(qū)土地覆被變化圖。

2） 土地覆被轉(zhuǎn)移矩陣 土地覆被轉(zhuǎn)移矩陣可以有效地研究不同時(shí)期研究區(qū)內(nèi)不同覆被時(shí)空變化特征，是分析景觀變化的常用方法［22］。

1.3.2.3 退化格局 景觀格局分析方法是指用來(lái)研究景觀結(jié)構(gòu)組成特征和空間配置關(guān)系的分析方法［23-25］。本研究基于ArcGIS 處理后的南湖風(fēng)景區(qū)地表覆蓋，利用Fragstants 4.2 景觀格局分析軟件對(duì)整體景觀及各類型在不同時(shí)期的斑塊密度、散布與分列指數(shù)等11個(gè)景觀評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 南湖風(fēng)景區(qū)植被樹(shù)種構(gòu)成

本文以南湖風(fēng)景名勝區(qū)森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，獲得研究區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為：馬尾松、杉木、櫟類以及其他硬闊樹(shù)種等8 類（圖3、表2）。其中馬尾松占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其面積占比為89.41%；其他硬闊樹(shù)種與櫟類次之，其面積分別占比5.88%、2.9%；其余4類優(yōu)勢(shì)種僅占1.81%，這與飛播造林選種有關(guān)。馬尾松林為近熟林及成熟林，平均胸徑14.8 cm，郁閉度在0.55～0.8；其余優(yōu)勢(shì)種均為幼齡林及中齡林，櫟類和其他硬闊樹(shù)種郁閉度分別為0.4～0.6、0.3～0.6。

表2 南湖風(fēng)景區(qū)優(yōu)勢(shì)種情況一覽表Table 2 List of dominant species in Nanhu Scenic Area

圖3 南湖風(fēng)景區(qū)優(yōu)勢(shì)種空間分布Figure 3 Spatial distribution of dominant species in Nanhu Scenic Area

2.2 南湖植物群落退化程度

基于NDVI和像元二分模型，利用ENVI 5.3及ArcGIS10.4計(jì)算得出南湖風(fēng)景區(qū)不同3期植被覆蓋度，結(jié)合其特有的生長(zhǎng)特性，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行像元閾值分割，得到南湖風(fēng)景區(qū)2000年、2010年、2020年不同3 個(gè)時(shí)期植被覆蓋度空間格局分布圖（圖4）。從圖4中可以看出，南湖風(fēng)景區(qū)整體植被以高植被覆蓋類型為主，中、低植被覆蓋以風(fēng)景游覽區(qū)及風(fēng)景恢復(fù)區(qū)為中心，呈小面積零散式分布，隨時(shí)間增長(zhǎng)逐步向四周擴(kuò)散。

圖4 南湖風(fēng)景區(qū)2000～2020年植被覆蓋度空間不同等級(jí)分布圖Figure 4 Spatial distribution of different grades of vegetation coverage in Nanhu Scenic Area from 2000 to 2020

為了進(jìn)一步揭示南湖風(fēng)景區(qū)2000～2020年植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化過(guò)程及特征，利用遙感影像差值比較法計(jì)算圖像像元DN差值，像元DN差值為正數(shù)表示覆蓋面積增加（+）、為負(fù)數(shù)表示覆蓋面積減少（-）、為零表示覆蓋面積不變（0）。

計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，南湖風(fēng)景區(qū)3個(gè)時(shí)期植被覆蓋度退化區(qū)域面積明顯大于改善區(qū)域面積，整體處于變化之中，穩(wěn)定區(qū)域較少，改善區(qū)集中在南湖風(fēng)景區(qū)風(fēng)景游覽區(qū)并向四周擴(kuò)散，其他功能區(qū)內(nèi)少數(shù)散布。結(jié)合圖3 退化區(qū)以高植被覆蓋度為主，改善區(qū)則以中、低植被覆蓋度為主。從不同時(shí)段及其不同等級(jí)絕對(duì)變化程度分析可知（圖5），2000～2020年間植被覆蓋度減少面積明顯大于增加區(qū)域面積，其中輕度退化區(qū)面積最大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕度改善區(qū)；2010 年～2020 年期間植被覆蓋度增加面積上升，其中輕度改善區(qū)以風(fēng)景游覽區(qū)及風(fēng)景恢復(fù)區(qū)為主呈大面積片狀式增加，同時(shí)伴隨出現(xiàn)極度退化區(qū)增加的情況，主要分布在風(fēng)景恢復(fù)區(qū)內(nèi)；2000～2020 年植被覆蓋面積基本與2000～2010 年區(qū)域一致，明顯可以看到2000～2020 年各功能區(qū)極度退化區(qū)、中度退化區(qū)面積增加?？傮w而言，南湖風(fēng)景區(qū)植被覆蓋退化程度加劇。

圖5 南湖風(fēng)景區(qū)2000～2020年植被覆蓋度絕對(duì)變化量空間分布圖Figure 5 Distribution map of absolute change of vegetation coverage in Nanhu Scenic Area from 2000 to 2020

2.3 馬尾松退化趨勢(shì)

根據(jù)3 期土地覆被（圖6）運(yùn)用ArcGIS 經(jīng)重分類、柵格計(jì)算得出南湖風(fēng)景區(qū)耕地、林地、草地及水體的變化圖（圖7）。根據(jù)不同時(shí)段變化量來(lái)看，南湖風(fēng)景區(qū)不同土地覆被類型面積總體不變，風(fēng)景游覽區(qū)變化較大，主要呈現(xiàn)為林地的變化，2個(gè)時(shí)間段林地的減少量均大于增加量，隨著時(shí)間的推移，減少的幅度不斷擴(kuò)大，這與前期飛播造林及后期建設(shè)使用的措施相關(guān)。特別保護(hù)區(qū)有極少量增加，其余功能區(qū)內(nèi)各有增減。

圖6 2000～2020三期土地覆被空間分布圖Figure 6 Spatial distribution of land cover in phase iii from 2000 to 2020

圖7 2000～2020年土地覆被變化圖表Figure 7 Chart of land cover change from 2000 to 2020

圖8 南湖風(fēng)景區(qū)2000～2020年景觀水平指數(shù)變化Figure 8 Change of landscape level index in Nanhu Scenic Area from 2000 to 2020

利用ArcGIS 軟件根據(jù)南湖土地覆被數(shù)據(jù)獲得不同時(shí)期各類景觀類型轉(zhuǎn)移面積與比例（表3～4）。不同時(shí)期林地與非林地轉(zhuǎn)移過(guò)程中，2010年較2000年林地轉(zhuǎn)耕地比耕地轉(zhuǎn)林地多近1.6%；林地轉(zhuǎn)水域比水域轉(zhuǎn)林地少近6.9%，但綜合下來(lái)林地總體面積依然是減少的，耕地面積增加，水域面積減少，這與南湖景區(qū)人為干擾有很大的關(guān)系。2010～2020 年，林地轉(zhuǎn)耕地比耕地轉(zhuǎn)林地多近0.6%；林地轉(zhuǎn)草地比草地轉(zhuǎn)林地少34.1%；林地轉(zhuǎn)水域比水域轉(zhuǎn)林地多4.9%，其中林地轉(zhuǎn)水域面積占比最高。2010～2020年較2000～2010 年林地轉(zhuǎn)非林地轉(zhuǎn)移面積逐年升高，2010～2020年間林地面積大幅度降低。

表3 2000～2010年土地覆被轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 Land cover transfer matrix from 2000 to 2010

2.4 景觀格局指數(shù)變化

以南湖風(fēng)景區(qū)2000、2010、2020年3期景觀類型柵格為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用Fragstats 4.2景觀格局分析軟件從類型水平及景觀水平2個(gè)尺度上對(duì)森林的景觀格局指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

南湖風(fēng)景區(qū)景觀水平上的景觀格局指數(shù)如表5所示，可以看出，3期中研究區(qū)的斑塊密度（PD）呈先增加后減少的趨勢(shì)；蔓延度指數(shù)（Contag）呈不斷減少的趨勢(shì)，研究區(qū)內(nèi)各類景觀類型的斑塊沒(méi)有形成良好的連接，景觀連通性逐漸變差；散布與分列指數(shù)（LJI）、景觀分裂指數(shù)（Division）、分離度指數(shù)（Split）均呈先減后增的趨勢(shì)，這表明了南湖風(fēng)景區(qū)在2000～2010 年，整體格局分布較集中，但在2010～2020年相反，景觀破碎化程度有所增大；香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）先減后增，2000～2010 年減少了0.28，2010～2020增加了0.32；香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）從2000 年的0.82 變?yōu)?010 年的0.75，指數(shù)值減少了0.07，2010～2020 年由0.75 變?yōu)?.85，增加了0.1，其增量為2000～2010 年的1.43倍，表明了景觀格局向著均勻化發(fā)展，各斑塊不存在明顯的優(yōu)勢(shì)類型。

表5 景觀水平指數(shù)Table 5 Landscape level index

如圖9所示，從景觀類型水平來(lái)看，近20 a南湖風(fēng)景區(qū)林地斑塊密度（PD）、有效粒度面積（MESH）、景觀形態(tài)指數(shù)（LSI）均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；林地斑塊2010～2020 年期間受到人為干預(yù)，使得形狀趨于簡(jiǎn)單。斑塊凝聚度（cohesion）、景觀分裂指數(shù)（division）、分離度指數(shù)（split）、聚合度指數(shù)（AI）呈先降低在增加趨勢(shì)；散布與分列指數(shù)（LJI）則連年降低，這表明林地形成優(yōu)勢(shì)景觀。

3 討論

森林退化是一個(gè)需要迫切解決的全球環(huán)境問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，就必須加強(qiáng)全球退化森林和景觀恢復(fù)工作。然而一直以來(lái)，森林退化有多種定義，解釋各不相同，不僅反映了森林結(jié)構(gòu)之間的差異，還反映了不同認(rèn)知、目標(biāo)及價(jià)值觀［26］，因此如何科學(xué)地、準(zhǔn)確地進(jìn)行退化評(píng)估將是今后發(fā)展的方向及趨勢(shì)。同時(shí)，風(fēng)景名勝區(qū)是具有資源保護(hù)和利用的雙重屬性的區(qū)域，在強(qiáng)調(diào)資源保護(hù)的同時(shí)，還需充分發(fā)揮景源的綜合潛力。結(jié)合以往文獻(xiàn)，由于某些指標(biāo)在獲取上有一定的困難，本研究結(jié)合風(fēng)景名勝區(qū)需求，選取了空間屬性上的指標(biāo)，從退化程度、退化趨勢(shì)、退化格局三維全面地反映了風(fēng)景區(qū)群落退化狀況，但是也存在一些不足。對(duì)于南湖風(fēng)景區(qū)植物群落退化的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題，我們應(yīng)在以下幾個(gè)方面展開(kāi)深入研究及探索：1）構(gòu)建風(fēng)景區(qū)退化森林評(píng)估體系的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，更為深入地對(duì)不同階段退化過(guò)程進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、對(duì)比；2）通過(guò)對(duì)發(fā)生模型進(jìn)行更深入分析，馬尾松面積在南湖占比高達(dá)89.41%，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。馬尾松適應(yīng)性強(qiáng)、耐貧瘠與干旱，是我國(guó)南方地區(qū)飛播造林的主要樹(shù)種［27-29］。陜南地區(qū)夏秋多雨，長(zhǎng)期種植會(huì)造成林下土壤酸化、肥力下降、生物多樣性降低，水土流失逐年加劇，不利于微生物活動(dòng)，從而加劇土壤退化速度［30］。整個(gè)飛播區(qū)林分稀疏，“遠(yuǎn)看綠油油，近看水土流”的現(xiàn)象顯著［31］，與南湖“爭(zhēng)4A 景區(qū)，強(qiáng)文旅產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展目標(biāo)諸多不協(xié)調(diào)，將遙感分析與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合，從根本上有針對(duì)性的對(duì)不同功能分區(qū)馬尾松林進(jìn)行退化景觀恢復(fù)工作迫在眉睫。

4 結(jié)論與建議

本文構(gòu)建了DTP退化評(píng)估體系，運(yùn)用此體系研究了南湖風(fēng)景名勝區(qū)植物群落退化狀態(tài)，并提出植物退化和景觀恢復(fù)對(duì)策建議，對(duì)此類植物群落退化識(shí)別和景觀恢復(fù)具有理論和實(shí)踐意義。本研究對(duì)南湖馬尾松群落運(yùn)用退化程度、退化趨勢(shì)、退化格局三維評(píng)估體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明：1）從退化程度來(lái)說(shuō)，南湖風(fēng)景區(qū)植被覆蓋退化程度加劇。南湖風(fēng)景區(qū)整體植被以高植被覆蓋類型為主，中、低植被覆蓋以風(fēng)景游覽區(qū)及風(fēng)景恢復(fù)區(qū)為中心，呈小面積零散式分布，隨時(shí)間增長(zhǎng)逐步向四周擴(kuò)散。3個(gè)時(shí)期植被覆蓋度退化區(qū)域面積明顯大于改善區(qū)域面積，整體處于變化之中，穩(wěn)定區(qū)域較少，改善區(qū)集中在南湖風(fēng)景區(qū)風(fēng)景游覽區(qū)并向四周擴(kuò)散，其他功能區(qū)內(nèi)少數(shù)散布；2）從退化趨勢(shì)來(lái)看，南湖風(fēng)景區(qū)林地呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。隨著時(shí)間的推移，2000～2010 年、2010～2020 年南湖風(fēng)景區(qū)林地減少的幅度不斷擴(kuò)大，這與前期飛播造林及后期建設(shè)使用的措施相關(guān)。從土地覆被轉(zhuǎn)移可以看出，2010～2020 年較2000～2010 年林地轉(zhuǎn)非林地轉(zhuǎn)移面積逐年升高，2010～2020 年間林地面積大幅度降低；3）從退化格局來(lái)看，景觀格局逐年下降，斑塊破碎化嚴(yán)重，無(wú)法滿足現(xiàn)階段風(fēng)景名勝區(qū)發(fā)展要求。景觀水平上，近20 a 間蔓延度指數(shù)連續(xù)降低，斑塊密度先增加后減少，散布與分列指數(shù)、景觀分裂指數(shù)、分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)先減少后增加。表明景觀連通性變差，各斑塊之間沒(méi)有形成好的連接，中小型斑塊逐漸增加，土地利用豐富，破碎化程度變高且各斑塊類型分布均勻，不存在明顯的優(yōu)勢(shì)類型。從類型水平可知，南湖風(fēng)景區(qū)林地近20 a 間散布與分列指數(shù)連年降低，斑塊密度、有效粒度面積、景觀形態(tài)指數(shù)先增加后降低，斑塊凝聚度、景觀分裂指數(shù)、分離度指數(shù)、聚合度指數(shù)先降低再增加。表明南湖風(fēng)景區(qū)林地斑塊受到人為干預(yù)，形狀趨于簡(jiǎn)單化。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外森林修復(fù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議：

森林演替的本質(zhì)是森林發(fā)展過(guò)程中優(yōu)勢(shì)種的變化。為適應(yīng)風(fēng)景名勝區(qū)觀賞需求，通過(guò)對(duì)發(fā)生模型進(jìn)行更深入分析，通過(guò)調(diào)控發(fā)生要素實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)風(fēng)景區(qū)的退化林恢復(fù)?；谀虾L(fēng)景名勝區(qū)現(xiàn)狀植物群落退化分布情況，根據(jù)自然演替理論和適度干擾理論，運(yùn)用宮脅法和間伐調(diào)控群落演替主要的、本質(zhì)的因素，即通過(guò)對(duì)南湖占比89%以上的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種-馬尾松進(jìn)行鄉(xiāng)土樹(shù)種引進(jìn)，通過(guò)改變其優(yōu)勢(shì)種變化，改變南湖植物群落立地條件，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)景區(qū)退化林和景觀恢復(fù)，促進(jìn)植物群落林相更新以及植物群落生物多樣性恢復(fù)［32-33］。最后，使其實(shí)現(xiàn)自然更新，生物多樣性顯著升高，形成風(fēng)景名勝區(qū)鄉(xiāng)土天然林，在時(shí)間與空間維度縮短風(fēng)景區(qū)森林的自然演替進(jìn)度，快速形成風(fēng)景區(qū)生態(tài)本底，進(jìn)而滿足南湖風(fēng)景名勝區(qū)的觀賞需要和生態(tài)要求。