廣東西樵山國家森林公園景觀格局分析及優(yōu)化

羅皓 趙慶 張凌宇

城郊森林公園是位于城市（城鎮(zhèn)）及其周邊，以森林景觀為主體，生態(tài)環(huán)境良好，休憩健身設施完善，開展公眾游覽、休憩、健身、科普、文化等活動的戶外特定區(qū)域[1]。森林健康是指森林生態(tài)系統(tǒng)既能滿足人類合理需要，又能維持其多樣性和穩(wěn)定性[2]。以往研究多通過構建“活力-組織結構-恢復力”評價模型，評估森林生態(tài)系統(tǒng)在林分、景觀、區(qū)域尺度的健康狀況[3]。但這些研究很難定量分析森林和非森林景觀、森林景觀內部要素之間的差異。景觀格局是景觀形狀、大小以及數(shù)量等各要素在空間上的排列和組合，能夠充分體現(xiàn)景觀異質性[4]。因此，開展森林景觀格局研究，能夠更客觀、精細地刻畫森林生態(tài)系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性和健康狀況[5]。目前，景觀格局研究的內容包括景觀要素的形態(tài)、空間結構關系和空間構型分析等[6]，研究方法主要有景觀指數(shù)法和空間統(tǒng)計學法[7]，研究尺度涉及區(qū)域宏觀尺度、景觀中觀尺度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或社區(qū)的微觀尺度[8]。針對城郊森林公園景觀格局的研究，主要從區(qū)域宏觀尺度[9]和景觀中觀尺度[10]開展，采用景觀格局指數(shù)法分析景觀格局特征[11]和演變特征[12]，著重分析林地景觀，缺少對其他景觀類型的整合。而綜合考慮多種景觀類型，有利于合理規(guī)劃土地，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展[13]。因此，本文以廣東西樵山國家森林公園為研究對象，基于不同景觀類型分析其景觀格局，為森林景觀健康評價提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西樵山國家森林公園位于廣東省佛山市南海區(qū)的西南部（22°55′～22°57′N，112°56′～113°0′E），占地面積約1 304.84 hm2。公園地處南亞熱帶季風氣候區(qū)，冬暖夏涼，四季溫和，雨量充沛，年均氣溫21.8℃，年均降雨量1 638.5 mm。園內植被豐富，植被類型多為亞熱帶常綠林，植物種類多達800余種[14]。園區(qū)由生態(tài)培育區(qū)（A區(qū)）、風景游賞區(qū)（B區(qū)）、居民社會生活區(qū)（C區(qū)）、服務接待區(qū)（D區(qū)）四大功能區(qū)組成（圖1）。

圖1 西樵山國家森林公園功能分區(qū)圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

以西樵山國家森林公園2021年10月13日的Google Earth遙感影像圖（分辨率為0.30 m）為基礎數(shù)據(jù)源，經過幾何校正、圖像配準后，參照《國土空間調查、規(guī)劃、用途管制用地用海分類指南（試行）》分類標準[15]，通過目視解譯法①目視解譯是遙感圖像解譯的一種，是由專業(yè)人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲取特定目標地物信息的過程。在Arcgis10.5中完成圖像解譯，結合實地考察中利用RTK測量儀（合眾思壯G960，北京合眾思壯科技股份有限公司）所建立的100個解譯標志，對解譯成果進行核驗，核驗精度達到95%以上。實地考察時間集中在2022年4—5月，經過3次為期4天的野外調查，根據(jù)公園各景觀的功能特點，劃為農田、草地、水體、林地及建設用地5類景觀。因研究區(qū)農田、草地和水體的面積較小，而林地與建設用地是最主要的兩類景觀，因此將其進一步劃分，最終確定12種景觀類型（表1，圖2）。

表1 西樵山國家森林公園景觀類型

1.3 研究方法

以西樵山國家森林公園遙感影像圖為底圖，利用Arcgis10.5將公園景觀類型分類結果矢量化，通過實地考察確定廊道、斑塊的類型與邊界，運用Fragstats4.2提取面積、周長等基本信息。

景觀格局指數(shù)反映景觀組成單元的空間配置特征[16]?；谇叭搜芯砍晒鸞6~8]，從類型水平和景觀水平，選取廊道長度（CL）、廊道寬度（CW）、廊道面積（CA）、廊道密度（CD）、斑塊數(shù)量（NP）、平均斑塊面積（MPS）、斑塊密度（PD）、斑塊面積（PA）、斑塊面積占比（PLAND）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊形狀指數(shù)（MSI）、平均分維度（MPFD）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、香農多樣性指數(shù)（SHDI）、香農均勻度（SHEI）等指數(shù)進行分析（表2）。

2 結果與分析

2.1 廊道特征

廊道是起物質和能量傳輸、引導交通等作用的線性空間[17]。西樵山國家森林公園的道路總長124.44 km，具有交通和輸導作用，因此為公園的主要廊道。道路由車行道和人行道組成，寬度差異大、結構明顯，CD值為2.17 km/hm2（表3），表明路網密度合理，能有效組織游覽路線[18]。

表3 廊道特征

2.2 斑塊特征

基質是景觀中面積最大、連續(xù)性最好的景觀要素類型[17]。西樵山國家森林公園林地面積占比76.74%，其中風景林面積最大（PA=885.25 hm2），用材林（PA=65.94 hm2）次之。建筑（PA=95.04 hm2）與水體（PA=61.14 hm2）的面積也較大。此外，風景林的MPS值（11.07）和LPI值（30.35%）均最大（表4）。由此可認為，風景林是公園景觀的基質，對整體景觀的控制作用最強；用材林、建筑和水體作為公園主要景觀類型，與風景林共同構成公園的大體骨架。

表4 斑塊類型特征

NP值和PD值越大，則破碎度高且異質性越強。公園各景觀類型的破碎化程度不同，建筑破碎化程度最高（NP=162個，PD=12.42個/100 hm2），其空間分布零散，受人為干擾程度強。此外，與湖南[7]、遼寧[12]等同類城郊森林公園景觀斑塊邊緣變化小且規(guī)則（MPFD值接近1）類似，西樵山國家森林公園各景觀類型斑塊形狀（MSI值為1.41~2.12，MPFD值為1.10~1.24）也較為規(guī)則，由此表明隨著人類活動逐漸增強，城郊森林公園受人為干擾強度較大。

LSI反映不同類型斑塊的邊緣情況。防護林的LSI值（3.15）最小，表明其邊緣效應較弱，受到較為嚴重的人為干擾。就廊道密度CD而言，建筑、廣場、景觀與管理設施的值較高，說明建設用地大多景觀類型的可達性較高；林地的值較低，特別是風景林（0.64 km/hm2），因此可適當加大對森林公園林內道路的開發(fā)力度。

2.3 各功能區(qū)景觀格局分析

西樵山國家森林公園的A區(qū)以生態(tài)保護功能為主，B區(qū)兼具生態(tài)保護和游憩利用功能，兩區(qū)斑塊形狀相對復雜，所受人為干擾強度較小。C區(qū)與D區(qū)多為住宅、商業(yè)服務和公共服務用地，以服務居民社會生活和接待游客的游憩利用功能為主，CD值相對較高（表5）。由此可知，公園按照不同功能區(qū)主導功能的差異進行了合理布局。

表5 不同功能區(qū)景觀指數(shù)對比分析

D區(qū)作為游客出入口、重要景觀打造區(qū)域，其景觀多樣性最高（SHDI=1.92，SHEI=0.87），景觀的配置分布較均勻（LSI=8.60）。而A區(qū)作為森林生態(tài)保護和修復區(qū)域，存有大面積成片林地，因此該區(qū)景觀多樣性相對較少，優(yōu)勢斑塊最明顯（LSI=18.38），斑塊空間分布不均。以上表明，今后森林公園的景觀保護和提升建設還需加強各區(qū)之間的聯(lián)系，注意功能區(qū)內不同景觀類型的均衡性。

2.4 景觀格局總體特征分析

分析西樵山國家森林公園的整體景觀格局（表6）得知，公園斑塊形狀較為復雜（LSI=22.83），但景觀多樣性較低（SHDI=1.31），斑塊空間分布不均（SHEI=0.53）。這主要受林地的影響，面積最大的風景林聚集于公園中心區(qū)域，其余林地類型面積小且分散于公園邊界附近。此外，公園CD值較低，主要由于道路集中分布在生態(tài)培育區(qū)和風景游賞區(qū)的中心位置，缺少與公園邊界區(qū)域的連接。因此，除了注重對林地景觀斑塊結構完整性的管理，還需提升林地景觀的多樣性，并通過合理布置道路的協(xié)調手段，均衡利用林地與其他景觀類型，以改善公園整體景觀的多樣性。

表6 整體景觀格局分析

3 結論與討論

3.1 結論

西樵山國家森林公園在空間分布上表現(xiàn)為景觀斑塊（用材林、建筑、水體等）鑲嵌在基質（風景林）當中，并由道路廊道串聯(lián)，形成了較為完整的“斑塊-廊道-基質”景觀結構。公園各景觀類型的破碎化程度不同，但平均分維度較低，受人為干擾影響較大。公園景觀格局總體呈現(xiàn)為景觀多樣性較低，斑塊空間分布不均，斑塊形狀較為復雜的特征，各功能分區(qū)的格局特征差異明顯，主導功能劃分合理，但各區(qū)景觀連通性不足。

城區(qū)高密度的人口和擁擠的生活環(huán)境刺激了居民的自然休閑需求，城郊森林公園成為市民休閑游憩的選擇[19]。但游客人數(shù)的增加影響了現(xiàn)有自然景觀，一定程度上導致公園水體、風景林、用材林的斑塊數(shù)量大，斑塊密度高，破碎化程度強。同時，公園管理處為提高單位土地的使用效益，常采用土地集約利用方式，但過度集約化會簡化景觀結構的復雜性[18]。西樵山國家森林公園各景觀類型MPFD在1.10~1.24，斑塊形狀均較為規(guī)則，這主要受趨于集約的土地利用方式的影響。與上海[8]、福建[10]等城郊森林公園在影響因素方面類似，人為因素深刻影響著森林公園景觀格局的變化。

目前較多研究基于土地分類和優(yōu)勢樹種的角度，將林地分為純林、混交林、竹林、灌木林等類型進行景觀格局研究[11~12]。但此類劃分方法所得結果多停留在景觀特征描述方面，缺少與景觀功能的聯(lián)系，不能對城郊森林公園如何發(fā)揮和利用森林景觀功能提供可行建議。因此，本文從景觀功能的角度將林地分為防護林、用材林、經濟林、風景林，更有助于森林資源的功能化管理和經營。

3.2 優(yōu)化建議

西樵山國家森林公園的景觀格局優(yōu)化，首先需降低景觀破碎化程度，增加斑塊的完整性。例如，合并具有相同功能且距離較近的建筑，縮減建筑斑塊的數(shù)量，為游人提供合理、有效的集散空間；減少水體景觀周邊人造景觀的建設，串聯(lián)相鄰水體，使其生態(tài)功能得到充分發(fā)揮；在林地邊緣增加疏林或灌叢草地等人工植被景觀斑塊，強化邊緣效應，豐富原有景觀。其次，減少不同景觀的分離度，提升內部景觀連通性。適當減少居民社會生活區(qū)和服務接待區(qū)內景觀的分離度，提升生態(tài)培育區(qū)和風景游賞區(qū)內部景觀的連通性，并加強各功能分區(qū)之間的溝通與聯(lián)系，實現(xiàn)景觀綜合價值的最大化。最后，重視不同景觀類型的均衡利用，增加斑塊分布的均勻度，強化景觀系統(tǒng)的多樣性。在保證土地集約利用的同時，加強對各類景觀的管理和分類，不隨意減少和破壞景觀類型，采取豐富植被多樣性、增設景觀設施等措施改善景觀的多樣性，以更好地發(fā)揮城郊森林公園生態(tài)保護、休閑游憩的綜合功能。

3.3 研究展望

本研究采用斑塊類型、景觀2個級別的景觀指數(shù)反映了單一時空尺度下西樵山國家森林公園的景觀格局特征，而如何利用城郊森林公園不同時期的遙感影像圖分析景觀格局動態(tài)演變特征及其驅動因素，以深入揭示景觀格局作用機制，有待進一步研究。此外，后期還需進一步基于生態(tài)保護、游憩利用等景觀功能，對斑塊與廊道進行細化分類，以精準識別景觀格局特征，實現(xiàn)景觀與生態(tài)協(xié)同的最優(yōu)格局。

注：圖片均為作者自繪