黄龙生,高 琛,刘甲午
(河北农业大学林学院,河北 保定 071000)
森林景观生态规划是景观生态规划的一个重要研究领域,其主要任务是,在分析森林景观空间格局的基础上,结合景观规划原则及森林景观管理的目标,确定规划的目标景观要素及森林景观最佳组成结构,确定森林景观空间结构和森林景观理想格局的时空分析和计划工作。20 世纪80年代以来是景观生态规划主要发展时期,在此之前其主要研究方向侧重于生态调查和关系的研究。此后,景观生态规划更关注于生态过渡带、边缘效应、破碎化等方面的研究。以往对森林的各种功能价值和生境的考虑一般都限于林分或经营单位,而很少考虑景观特征。
在欧洲和北美,森林景观生态规划的研究比较活跃,尤其是美国,其研究包括森林景观格局与功能相互关系、森林景观生态过程模拟与决策模型、森林景观变化和森林破碎化过程及其景观调控研究等。我国的景观生态规划的研究和实践相对较晚,但其吸收现代生态学的新成果,同时与我国城市、农村发展及生态环境问题和可持续发展等相结合,形成独有的研究特色并已达到较高的水平。此外,我国森林景观生态规划研究由于起步较晚,在深度和广度上与国外存在较大差距,尤其是森林景观规划模型建模、森林空间结构的模拟等研究很少见,需要开展进一步的深入研究。
我国森林景观生态规划研究起步较晚,研究方法尚未成熟,技术手段相对落后,森林景观生态规划的研究内容及现状大概可以归纳为以下几个方面。
森林景观生态规划研究方法近年来不断地提出,不仅为森林资源可持续管理提供了理论依据,而且其方法也通过研究案例得到阐述。例如,李明阳(1999)根据临安森林景观生态规划的目标,在对该地区1983~1994年的森林景观格局研究中,将森林资源调查结果作为主要信息源,并将该研究方法运用于森林景观格局分析。陈鑫峰(2000)等以森林景观视觉质量为研究内容,为森林景观生态规划利用提供了有效方法。郭晋平(2001)在其著作中不仅对森林景观生态规划的目标、任务、原则及步骤等进行了全面阐述,而且依据森林经理中分类经营对森林景观进行规划。如在关帝山森林的研究中,郭晋平通过研究案例,介绍了运用GIS 技术进行空间分析,进而建立空间数据库和空间分析模型的方法。喻庆国(2007)在分析、总结国外和我国森林景观生态研究内容和特点的基础上,根据世界森林景观生态研究的发展趋势和我国实际情况,提出了促进我国森林景观生态研究的持续发展应对策略。
森林群落内物种间的关系可通过森林空间结构来反映。森林的空间结构即林分中林木的水平分布格局和空间排列方式。森林的结构主要指林木的空间格局及其属性,如树种、年龄和大小等的分布。现代森林经理学认为,林分空间结构应主要从林木空间分布格局、树种空间隔离程度、林木个体大小分化程度等三个方面加以描述。森林结构决定了森林的功能,在很大程度上影响着林木的生长和林分的稳定性。目前,无论是研究森林生态学还是森林培育学,对林木在水平地域上的分布以及林木的各个属性的分布信息都越来越重视。
研究森林空间结构优化问题,对充分发挥森林经营的生态效益、经济效益和社会效益有积极促进作用。同时,也是目前森林可持续经营技术的重要组成部分。例如,杨学军(1997)在“森林可持续经营的生态学原理和景观规划的实现途径”中分析了森林可持续经营的生态学特征和要求及生态学原理,并探讨了景观生态规划设计方法在森林经营中的应用前景。徐化成等(1998)分析了大兴安岭原始森林景观结构特点及其在人为影响作用下所发生的变化。刘先银等(1994)利用林场林相图对属于华北的北京石质山地次生林区山海关林场景观结构与动态进行分析,并应用景观格局分析指数分析了该研究地区景观结构过程与变化趋势。
森林景观动态模型一般分为空间模型和非空间模型。空间模型可分为:零假设模型、景观空间动态模型、景观个体行为模型以及景观过程模型。非空间模型主要以FORET 为代表,其主要功能是模拟森林演替。李传荣等(2000)采用SPACE 模型,模拟了小兴安岭人工林的动态过程。郝占庆等(2001)利用LINK2AGES 模型对长白山自然保护区内主要树种在各斑块类型中对气候变化的响应进行了模拟,表明阔叶红松林在未来气候变暖情况下仍将维持目前的结构状态。汤孟平(2003)等采用最大覆盖模型,研究了森林类型多样性与保护地的优化选择,结果表明,在研究区内森林类型多样性并非完全是自然形成的,存在人为因素的干扰。Markov 模型是一种常用的景观空间动态模型,韩文权(2004)运用该模型对长白山地区森林景观进行动态研究,得出四种贡献率高的树种,这四种景观对长白山自然保护区的景观动态起到至关重要的作用。常禹(2004)等利用逻辑斯蒂回归模型对长白山自然保护区当前森林景观垂直带与环境因子间的关系进行了研究。
近年来,我国森林景观生态规划研究取得了较大发展和一定的成就,充分展现了森林景观生态规划在我国的发展前景。但与国际先进水平相比,我国森林景观生态规划研究还存在很大差距,主要有以下几方面的问题:
(1)我国林业中森林经营和规划的依据主要有:立地评价及分类、森林经营目标和森林资源调查数据等,对景观生态学思想和应用没有形成一定的研究规模。
(2)大多数研究是通过分析森林的空间结构实现森林景观分类,而利用空间结构的分析来达到景观生态规划目的的研究还不多见。
(3)森林景观生态规划模型预测能力弱,大多数是结果控制模型而非过程控制模型,同时揭示景观过程与群落生态过程之间关系的研究力度不够,在景观空间结构和景观生态规划的技术方法上研究成果有限。
(4)我国森林景观生态规划研究中,理论和技术体系有待补充和完善,操作方便,实用性强的景观规划软件缺乏。
2.2.1 森林经营管理与景观生态规划相结合 由于森林景观生态学具有综合整体性和宏观区域性的特点,常用来研究中大尺度的森林资源和生态环境问题。森林经理学是研究如何实现森林永续利用的理论和技术的一门综合性学科。同时森林经理的对象在地域上是辽阔的,是大尺度的自然—社会—经济复合生态系统,具有等级结构特征、异质性及空间属性,人类的干扰贯彻始终。这正是森林景观生态学研究的特点,从而决定了森林景观生态学与森林经理学在研究对象、内容及方法上存在着密切联系。研究景观生态规划,可在景观尺度上为研究区的森林经营活动提供方案、对策及建议,进而使森林经营实现经济效益、社会效益和生态效益的最大发挥。
森林资源调查中积累的大量图表、数据等材料,根据需要进行调整和补充后,可为森林景观规划提供信息,从而为获取数据资料节省大量人力、物力、财力。此外,森林经理调查成果中的林相图和森林分布图等,可以为森林景观空间格局分析提供参考。利用森林资源调查获得的信息,借助GIS 空间分析软件,通过森林景观格局和森林空间动态分析,进而实现森林景观生态规划,这将为景观生态学思想应用于森林经营管理开辟一条崭新的道路。
2.2.2 多尺度森林景观生态规划和森林经营 多尺度的森林空间结构的分析和优化问题是森林景观生态规划研究的核心。目前,大尺度的景观过程的模拟是森林景观生态规划的重要内容,在经营规划中必定要考虑多尺度、多空间因素,从而增加了解决问题的难度,进而可使得更复杂的森林空间优化模型被提出,这将为景观生态规划提供更多可行的方法。因此,加强机理模型研究,完善专业空间优化经营模型,提高模型的可解释性和实用性是今后景观模拟模型的发展趋势。
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