广西里骆林场森林景观格局分析

廖力勤，袁 胜，罗仕特

(1.广西壮族自治区林业勘测设计院，南宁 530028； 2.广西壮族自治区森林资源与生态环境监测中心， 南宁 530028; 3.龙胜各族自治县里骆林场，广西 龙胜 541799)

广西里骆林场森林景观格局分析

廖力勤1，袁 胜2，罗仕特3

(1.广西壮族自治区林业勘测设计院，南宁 530028； 2.广西壮族自治区森林资源与生态环境监测中心， 南宁 530028; 3.龙胜各族自治县里骆林场，广西 龙胜 541799)

为了解里骆林场森林景观空间分布特征，科学指导林场森林经营与管理，以SPOT5遥感影像及野外调查资料为数据源，应用景观空间格局理论和方法，对里骆林场森林景观格局的现状进行了分析,探讨不同森林景观随地形变化的分异特征。结果表明，构成森林景观的主体为杉木林、阔叶林和灌木林，整体景观破碎化程度较高，景观异质性较强，人为干扰严重，景观类型丰富度较低；景观格局随地形分异特征明显，随着高程的变化呈现出明显的垂直分异，而坡度在15～35°之间的森林景观类型最为丰富。

森林景观；景观格局指数；地形分异；里骆林场

景观生态学 (landscape ecology)是在1939年由德国地理学家C特洛尔提出的[1-2]。它是以整个景观为对象，通过物质流、能量流、信息流与价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非生物以及与人类之间的相互作用与转化，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护，主体是生态学和地理学，重点研究景观的结构、功能和变化以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学分支学科[3]。森林景观是景观生态学研究的重点和热点[4-6]，代表在自然干扰和人为因素下形成的景观格局，它是以森林生态系统为主体所构成的景观。森林景观的研究目的在于通过对森林景观结构、功能、动态变化、相互影响和控制机制的研究，揭示基本规律，掌握调控手段并通过科学的规划设计，对景观实施生态保护、恢复、建设和管理[7]。

景观格局是指景观的空间结构特征，包括景观组成单元的类型、数目、以及空间分布与配置，它影响生态学过程，是揭示其空间状况及空间变异的有效手段[8]。过去人们对森林景观的研究，多注意个体、群落层次，自80年代后期以来，逐渐成为世界上资源、环境、生态方面研究的一个热点。森林景观，作为自然界中客观存在的一个实体，为人类提供了一个景观富于变化的游慈场所，是建设森林公园、开展森林旅游业的主要物质基础。不同的地理条件、气候条件、立地条件和社会经济条件，形成了复杂多样的森林景观。森林景观类型，是分析和研究森林景观的重要技术指标[9]，森林景观资源的质量评价是森林资源管理系统的重要环节，是森林景观建设的依据。随着森林旅游业的发展，如何进行森林景观的质量评价并利用评价的结果来指导生产实践已显得十分重要。本文以广西龙胜里骆林场的森林景观为研究对象，利用遥感影像(SPOT5数据)为主要信息源，通过目视解译对林场森林景观进行分类，利用Arcgis及景观格局指数分析软件Fragstats对森林景观格局特征进行定量研究，并以数字高程模型(DEM)为基础，分析龙胜里骆林场不同景观类型随地形变化的分异特征。

1 研究区概况

国有里骆林场地处龙胜县东北部，位于25°50′—25°57′N， 110°02′—110°06′E之间。东与泗水、马堤乡交界，北与伟江乡相接，西南与龙胜镇毗邻。林场地貌属中山，低山地貌类型，地势北面高，南面低，一般海拔500～1 200 m，最高海拔1 705 m，最低海拔227 m，一般坡度25～35°；气候属中亚热带季风气候，年平均气温18.1℃，平均降雨量1 543 mm，霜期多出现在11月份中旬至翌年3月上旬；成土母岩主要为砂岩、砂页岩、页砂。林区内植被种类繁多，天然植被是热带绿阔叶林，主要树种有樟科的樟树等，壳斗科的米椎、红椎、栓皮栎等栎类树种，茶科的荷木、楝科的苦楝树、香椿等；人工林以杉木、松树、柳杉为主。

2 研究材料与方法

2.1 材料来源

资料来源包括研究区2013年林相图、森林资源二类调查数据、2013年SPOT遥感数据、数字高程模型(DEM)以及里骆林场历史经验沿革等。

2.2 景观要素的类型划分

森林景观分类是确定景观构成要素及其空间分布格局，在大尺度上探讨森林生态系统整合问题的基础。它是根据一定的特征把对象区域定义为几种相对均质的土地生态单位，基于系统科学的一般原理，这种划分是一个多级细化的结构体系。通过对预处理后的SPOT5遥感影像进行人工目视解译获得地面信息，以2013年广西省国有林场森林资源调查土地类型划分标准为依据，根据森林景观的外在特征，结合里骆林场森林景观要素类型结构特点，构建了以森林优势树种为主要依据的景观要素分类体系。具体将林场森林景观划分为以下7种类型：阔叶林、杉木林、竹林、灌木林、松林、其他林地、非林地。详见表1和图1。

表1 景观要素分类系统一级分类二级分类三级分类阔叶林林地有林地杉木林竹林松林灌木林灌木林其他林地其他林地非林地非林地非林地

图1 里骆林场三级分类森林景观类型分布图

2.3 景观格局指数选取

为了分析里骆林场景观格局变化特征，选择了景观要素斑块规模指数、斑块密度、斑块形状指数、分维数、破碎度、香农多样性指数、香农均匀度指数等景观格局指数进行分析。以上指数由景观格局分析软件包 Fragstats 4.3计算得出。

1) 平均斑块面积MPS在斑块级别上等于某一斑块类型的总面积A(hm2)除以该类型的斑块数目N。

(1)

2) 景观要素斑块形状指数。它是景观中所有斑块边界的总长度E(m)除以景观总面积A(m2)的平方根，再乘以正方形校正常数。

(2)

3) 景观斑块密度。景观要素斑块密度PD是指景观中某类景观要素的单位面积斑块数，比值越大，破碎化程度越高[10]。m是研究范围内某空间分辨率上的景观要素类型总数。

(3)

4) 景观边缘密度。景观要素边缘密度EDi是指研究对象单位面积上某类景观要素斑块与其相邻异质斑块之间的边缘长度[11-12]。Pij是景观中第i类景观要素斑块与第j类景观要素斑块间的边界长度。

(4)

5) 多样性指数与均匀度。当景观是由单一要素构成时，景观是均质的，其多样性指数为0；由两个以上的要素构成的景观，当各景观类型所占比例相等时，其景观的多样性最高；各景观类型所占比例差异增大，则景观的多样性下降[13]。其中以Shannon-Weaner指数较常用。

(5)

式中：H是Shannon指数，Pi为景观类型中斑块数与面积之比，表示景观要素的多少和各景观要素所占比例。当景观中只有一种斑块类型时，多样性指数为0；当斑块类型增加，或各类型斑块所占面积比例趋于相似时，多样性指数也相应增高；各景观类型所占比例相等时，景观多样性最高。均匀度是景观实际多样性指数(H)与最大多样性指数(Hmax)的相对比值。

E=H/Hmax

(6)

式中：Hmax=ln(m)，m为景观斑块类型总数。

2.4 分析方法

山区地形分异规律一直停留在缺乏精度的定性描述水平上，进行定量科学地分析区域地形、地貌的特征规律，将有助于准确分析地形因素对森林景观格局的影响及其作用，并可为制定合理的区域开发利用和管理提供科学依据[14-15]。为方便对林区内地形分异进行定量分析，本研究利用数字高程模型(DEM),以100 m为基数分带，统计其地势变化规律，将高程分割成14级；坡度以5°为分割间隔，分成9级；坡向按照平地、北、东北、东、东南、南西、西、西北坡分为9级。

3 结果与分析

3.1 景观要素斑块规模分析

研究区景观要素斑块数、斑块平均面积、最大和最小斑块面积、斑块面积标准差和变动系数等统计分析结果如表2所示。

从表2可看出，林场共有斑块309个，面积为3 474.5 hm2，平均斑块规模为9.55 hm2，斑块面积与各景观类型斑块数分布不均。阔叶林和杉木林是本地区的主要景观类型，面积分别为1 266.66 hm2和1 507.07 hm2，总贡献率为79.83%，是整个景观格局的基质，在景观功能上有着举足轻重的作用；其次为灌木林和其他林地(未成林、采伐迹地、辅助生产林地)，斑块面积分别为262.03 hm2和171.49 hm2，占总景观面积的12.47%；面积和斑块数最小的则为竹林，其面积仅占总面积的1.56%。由此可知，林场整个景观要素面积分布及不平衡，面积差异非常大，这与林场的生态功能和人为活动密不可分。从表2中可看出各类景观要素的标准差，杉木林>阔叶林>其他林地>灌木林>非林地>竹林>松林，表明同种景观类型中斑块面积的变动程度大小，即杉木林、阔叶林景观要素中斑块面积大小差异明显。

表2 景观要素斑块特征表景观类型斑块数斑块面积/hm2面积比平均值/hm2极大值/hm2极小值/hm2标准差变异系数阔叶林1061266 6636 456611 9497380 64740 753666 3763555 4660灌木林48262 037 54175 459034 46861 507212 5842230 5233杉木林481507 0743 375531 3970301 62833 229692 1111293 3754竹林1454 041 55543 860211 72231 77635 5090142 7140非林地47134 033 85762 851715 98361 07656 1195214 5814其他林地21171 494 93598 166443 98100 968917 1019209 4188松林2579 132 27743 16508 00581 72253 9142123 6711

综合上述分析可知，杉木林和阔叶林是森林景观的主体，两者所占比重基本持平，这种结构有利于维持林场生态系统的稳定。

3.2 景观要素斑块形状分析

斑块形状指数表征景观要素的空间形状复杂程度，值越大表明斑块形状越复杂，在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度。在对林场景观要素斑块形状特征进行分析时，选取了类斑形状指数、平均斑块形状指数和分维数三个指标。其结果如表3所示。

表3 斑块形状指数表景观类型形状指数平均形状指数平均分维数平均周长面积比分形维数阔叶林14 66361 56991 0808712 98781 3656灌木林9 63641 48221 0747499 45771 3627杉木林13 13081 82501 0918416 78131 3837竹林4 80001 38771 0735493 98951 1371非林地9 84511 46491 0791609 52941 4159其他林地5 31251 41121 0709561 61651 2225松林6 78181 42721 0734495 54011 3021

从表3看出，阔叶林的形状指数最大，为14.663 6，表明该景观要素类型的形状结构最为松散，边界形状最复杂；其次是杉木林13.130 8；阔叶林和杉木林是面积分布最广的景观类型，其边界被其他类型景观要素斑块所割分，所以其边界弯延曲折形状破碎化较严重。灌木林的形状指数较低，结构相比较于阔叶林和杉木林更为紧密，因大多都是经济林，林场长期经营的结果。其他林地和竹林的形状指数最低，分别为5.312 5和4.8，分布集中，表明其他林地和竹林受人为活动干扰严重，由于林场内90%以上的竹林都为人工林，人工林在营造时其形状相对规则，经营集约化；而幼龄林一般是人工造林，属于人类有目的的干扰的结果，受人类活动制约较大，所以边界简单规整。

3.3 景观异质性分析

表4可看出各景观要素之间的斑块密度有着明显的差异。竹林的斑块密度最小，仅有0.4029，其次分别为其他林地<松林<非林地<灌木林<杉木林<阔叶林。说明竹林斑块大且集中，集约经营程度高；阔叶林被分割的程度化很大，斑块破碎，异质性高，与前面分析的阔叶林形状指数最大，边界最复杂的结论相吻合。

同样斑块边缘密度表现出了与斑块密度相异质的规律，阔叶林和杉木的边缘密度最大，分别为51.9673和51.1835；竹林的最小，仅有4.0418。这表明该林场阔叶林和杉木林在景观中处于扩张状态，其内部之间、要素与要素之间都在进行着活跃的物质交换，景观形态更为复杂。这种结果或许是由于人为干扰，例如间歇性砍伐再造形成的，也可能是由于自然生态过程的分化导致的。聚集度反映了景观类型的的空间连接度，值越大说明景观类型的空间连通性越好。

表4 景观斑块类型异质性指数表景观类型斑块密度边缘密度聚集度阔叶林3 050851 967363 1010灌木林1 381516 582778 3192杉木林1 383551 183562 4675竹林0 40294 041872 8931非林地1 352711 445574 4069其他林地0 60447 082676 8454松林0 71956 393263 9744

3.4 景观多样性分析

不同类型大的景观在时间动态、空间结构和功能方面的多样化和变异性称之为景观多样性，它也可以用来评价景观异质性，多样性指数越高说明景观异质性越强。景观多样性有多种不同的测度指标，选取景观香农多样性指数、蔓延度、均匀度指数和优势度指数来分析里骆林场森林景观总体空间格局。

表5 景观总体格局指数指标蔓延度多样性指数均匀度优势度林场58 03901 35010 69380 5872

分析表5可知，里骆林场景观多样性指数为1.350 1，说明存在占优势的景观类型，整体景观多样性不高；均匀度指数为0.693 8，优势度为0.587 2，说明各斑块类型分布不均，整体景观受一种或几种景观要素控制的程度较高，景观异质性较低，结合前面的分析可知，阔叶林和杉木林是林场的优势斑块类型，其他各类景观镶嵌其中；景观水平上蔓延度指数为58.039 0，说明该林场有少数团聚的大斑块组成，具有良好的连接性。

3.5 高程分异特征

林场主要森林景观类型占各自总面积的比例随海拔带上升的分布曲线均为单一峰值(图2)。杉木森林景观主要分布在400～500 m区间内，700 m以上呈下降趋势；阔叶林景观的分布曲线较均匀，分布曲线呈正态分布的变化，与杉木比较，发现两种景观在分布范围、优势区域和最大值上基本相等，但是阔叶林林相在各高程带分布更均匀，它的分布曲线也更加的平滑，起伏变化不大；灌木林景观优势分布在500～900m区间内，约占其总面积的近80%；竹林景观分布的最大值出现在300～900 m范围内，其主要分布梯度在600～800 m范围内。林区灌木、松树、竹林景观的面积在不断的减少，主要与受到人为干扰和逐渐增加的人工林有关(如阔叶林的侵蚀和杉木的大量的培育)。实地调查发现，林场主要是以人工林为主，包括竹林、杉木、松树和灌木林等，并且广泛均匀的分布在整个林区内，占到林地面积的80%，是林场的主要森林资源，生长状况和条件也最有优势。

图2 主要森林景观组分随高程梯度分布比例

3.6 坡度分异特征

里骆林场森林景观类型的分布与坡度的关系比较显著，杉木、阔叶林、松树等林区优势森林景观类型主要分布在陡、急坡地上，10～40°区间内，分别占其总面积60%，65%和40%，但是坡度较小的平缓坡上也有分布，在坡度上表现出分布不均，多是因人工种植和培育；竹林、杉木、松树、阔叶林地的分布曲线较为相似，有单一的最大值，其均出现在20～30°的范围，与灌木林的曲线分布有较大的不同，优势分布在25°以上的陡急坡地；灌木林森林景观类型主要集中在15～25°，较其他森林类型大，分布曲线较为随机，坡度曲线总体上是对称的，在区内均匀分布；所有的森林类型景观分布曲线大体上是随坡度上升面积比例先增加后逐渐减少，灌木林则出现过一段平滑区(图3)。通过上面的分析，结合实地调查的数据，林场杉木林景观的分布特征受人为因素的影响较大，再因杉木林自身的生长和繁殖能力较强，不断增加面积比例，侵蚀其他森林景观的分布，导致杉木林的分布较广，杉木林人为景观与自然景观的灌木和阔叶林存在明显的分异。。研究结果表明：在陡坡地，水土保持能力差，水土易流失，无论是自然生长植被还是人工生长植被都需要合理的保护，里骆林场大部分森林景观分布在坡度为25°左右的区域，森林结构受人工和自然恢复双重影响，需要合理的分配两者的比例关系，保持森林的可持续发展。

图3 主要森林景观组分随坡度的分布比例

3.7 主要森林景观类型坡向分异特征

从图4可看得出，森林景观在坡向上的分布是均匀的受坡向影响的主要集中在南北坡，这主要是林场多为人工杉木分布范围广和南北的水热条件有着明显的区别所导致。但在同一高度，坡向却是影响水热条件变化的主要因素，阳坡的蒸发量要大于阴坡，阴坡的湿度要高于阳坡。林场的阔叶树森林景观类型的坡向分异格局具有一定的规律性，因阔叶树需要大量光照条件，从而主要集中在北坡。

图4 主要森林景观组分随坡向的分布比例

4 结论与讨论

1) 研究区森林植被景观类型垂直地带性分布明显，杉木、马尾松、灌木林在海拔400 m 以上和 25°以上范围内分布较多，占有绝对优势。该区的森林植被一旦遭到破坏，恢复森林的顶极群落周期将十分漫长。

2) 森林资源景观类型主要为杉木林、阔叶林、灌木林、竹林、松林、其他林地和非林地，景观类型多样性不高。杉木林所占比重要大于阔叶林，杉木林对整个里骆林场森林资源景观的构建起着主导作用，是里骆林场森林资源景观的主导类型，而阔叶林所提供的生态效益要优于针叶林，因此在不破坏其地带性植被的要求和前提下，可采取“裁针保阔增混”的方法增强森林生态系统的抗性和稳定性。

3) 杉木林、阔叶林的分离度最大，而灌木林和竹林的分离度均较小；林地中多种地类的分维度在1.0～1.1居多，说明这个区间的景观形状相似，里骆林场的森林资源景观稳定性中等，动态性趋于平稳。阔叶林和杉木林具有最大的面积、平均斑块面积、斑块周长，是该地区受人为干扰相对较小、仍需要进行保护的景观要素类型。

4) 通过景观格局指数分析，里骆林场景观破碎程度较高，多样性较低。建议在今后森林经营中，应该注意保护大型斑块的景观要素类型，提高景观多样性指数，增加景观斑块类型，减少人为干扰。如禁止交通道路从生态集中区穿越和分割，使其发展成连片的森林；避免营造同龄纯林，混交异龄林的组合比纯林具有更高的生产力和稳定性；处理好保护与开发、近期与远期、整体与局部的关系，提高森林的自养能力，促进森林资源景观和地方经济的协调发展。

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AnalysisonForestLandscapePatternofLiluoForestFarminGuangxi

LIAO Liqin1，YUAN Sheng2，LUO Shite3

(1.Guangxi Forest Inventory & Planning Institute，Nanning 530028，Guangxi，China； 2.Guangxi Forest Resources and Environment Monitoring Center，Nanning 530028， Guangxi，China； 3.Liluo forest farm of Longsheng Multinational Autonomous County，Longsheng 541799，Guangxi，China)

In order to understand landscape spatial distribution characteristics, and give the scientific direction of forest management and administration of Liluo forest farm, this paper analyzed the status of forest landscape pattern and studied the distribution variation pattern of different forest landscape types according to the landscape spatial pattern theory and method, by using the SPOT5 image and field investigation as data sources.The results showed that the main part of forest landscape in Liluo forest farm were Chinese fir forest, broad-leaved forest and shrub forest. The overall landscape fragmentation degree was pretty high. The landscape heterogeneity was strong, the human disturbance was severe, and the landscape type richness was low; the vertical differentiation of forest landscape was obvious with the variety of altitude, between the slope of 15 degree and 35 degree, the types of forest landscape was the most plentiful.

forest landscape；landscape pattern index；topographic differentiation；Liluo forest farm

2016-05-19

廖力勤(1981-),女,广西桂林人,工程师,主要从事森林经理方面的研究。

袁胜(1979-)，男，广西柳州人，工程师，主要从事森林生态方面的研究。

S 718.55+7

A

1003-6075(2016)03-0033-06

10.16166/j.cnki.cn43-1095.2016.03.008