基于景观稳定性的浏阳市森林生态质量分析研究

郭晓妮，董雅雯，张 娟，丁 山

(1.国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014； 2.湖南省森林植物园，长沙 410116)

社会经济的发展，人口急剧增多，资源大量消耗导致了生态环境急剧恶化，环境污染等生态安全问题日益突出，影响到人类的可持续发展[1-2]。笔者以浏阳市森林资源为例，对森林生态质量进行分析评价研究，以期为生态安全、森林资源的保护和开发利用提供参考。

1 区域概况及方法

1.1 研究区概况

浏阳市森林生态状况良好，森林覆盖率高(66.82%)，且集中分布。浏阳市林业用地面积34.47万hm2，占国土总面积的68.8%。主要以马尾松、杉木林和阔叶林为主；面积分别为1.68，2.23万hm2和2.44万hm2。

1.2 指标计算方法

采用移动窗口法来计算指标。移动窗口法用来反映景观指数变异特征，分析景观指数与环境因素间的联系性，判定出景观格局与自然、社会的相关性[3]。从左到右、自上而下的移动方式，移动距离为1个栅格像元大小。

2 森林生态质量评价理论方法

2.1 评价体系构建

森林生态质量高低决定于森林健康及森林景观格局状况的好坏[4-6]。一级指标选择具有一定代表性和较强操作性的，在一级指标基础上再细化出二级指标，需分别对乔木、灌木森林生态质量进行评价。在建立灌木评价体系时，一级指标层仅包括可持续性(B2)、地形敏感度(B3)和景观适应度(B4)。见表1。

2.2 森林健康指标选取

选取系统活力性和可持续性2个指标作为森林健康评价指标。系统活力性包括龄组、平均胸径和单位蓄积量3个测定因子；可持续性包括土层厚度、起源和郁闭度3个测定因子。灌木和乔木存在差异，不存在系统活力性指标，灌木森林健康仅考虑可持续性指标，可持续性指标中土层厚度、起源和郁闭度3个测定因子，评价标准详见表2。

表1 森林生态质量评价体系目标层(O)准则层(S)一级指标层(B)二级指标层(C)森林生态质量评价森林健康(S1)森林景观稳定性(S2)系统活力性(B1)可持续性(B2)地形敏感度(B3)景观适应度(B4)龄组(C11)平均胸径(C12)单位蓄积量(C13)土层厚度(C21)起源(C22)郁闭度(C23)海拔(C31)坡度(C32)景观类型破碎度指数(C41)优势度指数(C42)聚合度指数(C43)分维数倒数指数(C44)斑块丰度指数(C45)

2.3 森林景观稳定性指标选取

2.3.1 地形敏感度指标选取

地形敏感度选取了海拔、坡度2个指标因子，详见表3。

表2 森林健康的指标及评价标准指标因子分类标准幼龄林柏木、慢阔10<～20;杉木、马尾松、国外松、中阔5<～10;三杉、杨树、桉树、其他速阔≤5中龄林柏木、慢阔20<～40;杉木、马尾松、中阔10<～20,国外松10年<～15;三杉、杨树、桉树、其他速阔5<～10龄组(A)/a近熟林柏木、慢阔40<～50;中阔20<～30,杉木20<～25;马尾松20<～30;国外松15<～20;三杉、杨树、桉树、其他速阔10<～15系统活力性成熟林柏木、慢阔50<～70;杉木26<～35;马尾松30<～50;国外松、中阔20<～30;三杉、杨树、桉树、其他速阔15<～25过熟林柏木、慢阔>70;杉木>35;国外松>30;马尾松、中阔>50;三杉、杨树、桉树、其他速阔>25;平均胸径(D)/cm小径组≤12中径组12<～24大径组24<～36特大径组>36单位蓄积量(S)S=立木材积总量/有林地面积

续表2 森林健康的指标及评价标准指标因子分类标准薄土≤40土层厚度(T)/cm中土40<～80厚土>80天然林天然下种或萌生起源(Q)人工林人工直播(条播或穴播)、植苗、分殖或扦插造林、人工促进天然更新可持续性飞播林飞机播种或模拟飞播造林高≥0.7郁闭度(Y)中0.4～<0.7低0.2～<0.4疏<0.2

表3 地形敏感度指数因子及评价标准因子分类标准高海拔≥800较高海拔600～<800海拔(H)/m中等海拔400～<600较低海拔200～<400低海拔<200急坡及险坡≥35陡坡25～<35坡度(α)/°斜坡15～<25缓坡5～<15平坡<5

2.3.2 景观适应度指标选取

景观适应度高低取决于景观系统的功能及结构是否完善。采用景观格局指数体现生态系统的多样性程度[7]，因此，选取景观类型斑块丰度指数(PRD)、优势度指数(DO)、破碎度指数(FN)、分维数倒数指数(FD)和聚合度指数(AI)。

3 结果与分析

3.1 森林生态质量计算

通过主成分分析，乔木森林健康度、森林健康稳定性的权重分别为0.534 7和0.465 3；森林健康包括系统活力性、可持续性，权重依次为0.029 3和0.505 4；森林景观稳定性包括地形敏感度、景观适应度，权重依次为0.383 9和0.081 3。灌木的森林健康度、森林健康稳定性的权重分别为0.220 5和0.779 5；森林健康仅包括可持续性，其权重为0.2205；森林景观稳定性包括地形敏感度、景观适应度，权重依次为0.269 2和0.510 3。森林生态质量状况如图1所示。

图1 浏阳市森林生态质量

3.2 森林生态质量分析

利用自然断裂法对森林生态质量状况进行分类，包括乔木生态质量状况、灌木生态质量状况。如表4所示，乔木、灌木生态质量均划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级5个等级。

乔木不同生态质量状况等级，按面积由大到小依次为极好>良好>一般>好>差；其对应的面积分别为73 347.09，43 120.45，40 164.54，38 052.43 hm2和10 738.13 hm2；分别占乔木林总面积的35.71%，20.99%，19.55%，18.52%和5.23%。结果表明，乔木生态质量状况主要处于极好、良好的占乔木林总面积的50%以上，处于一般、好的占乔木林总面积的近20%，处于极差的仅占乔木林总面积的约5%。灌木不同生态质量状况等级，按面积由大到小依次为良好>一般>极好>差>好；其对应的面积分别为10 904.90，7 003.52，3 809.48，2 391.77 hm2和2267.98 hm2；分别占灌木林总面积的41.34%，26.55%，14.44%，9.07%和8.60%。结果表明，生态质量状况主要处于良好、一般的占灌木林总面积超过2/3，处于极好的占灌木林总面积近15%，生态质量状况差、好的占灌木林总面积均低于10%。

表4 浏阳市森林生态质量面积及百分比森林生态等级生态级别森林类别取值范围面积/hm2占类别百分比/%占森林百分比/%差Ⅰ乔木[0.0511,0.3312)10738.1313129.915.235.66灌木[0.3228,0.4703)2391.779.07一般Ⅱ乔木[0.3312,0.3942)40164.5447168.0719.5520.35灌木[0.4703,0.5055)7003.5226.55良好Ⅲ乔木[0.3942,0.5797)43120.4554025.3520.9923.31灌木[0.5055,0.5712)10904.9041.34好Ⅳ乔木[0.5797,0.7863)38052.4340320.4118.5217.39灌木[0.5712,0.6514)2267.988.60极好Ⅴ乔木[0.7863,0.9438)73347.0977156.5735.7133.29灌木[0.6514,0.7315)3809.4814.44

综合分析森林生态质量状况(图1)，森林不同生态质量状况等级，按面积由大到小依次为为极好>良好>一般>好>差；其对应的面积分别为77156.57，54 025.35，47 168.07，40 320.41 hm2和13129.91 hm2；分别占总森林面积的33.29%，23.31%，20.35%，17.39%和5.66%。结果表明，森林生态质量状况处于极好、良好的占总森林面积超过50%；处于一般、好的均占总森林面积20%左右；处于极差的仅占总森林面积5%左右，表明浏阳市目前生态环境整体状况良好。

浏阳市森林生态质量总体呈现四周优于中部区域，海拔较高区域优于海拔较低区域。其中：质量极好和好的主要分布在北部及东部地区，该区域林地以天然林为主，多为近熟林和成熟林，森林生态质量明显优于其余地区；质量良好、一般的主要分布在中部和西部地区，该区域林地以经济林为主，大多为幼龄林、中龄林；质量差的主要分布在中部地区，该区域人口较多，人为干扰多，对森林生态质量影响很大。

4 结论与讨论

结合森林生态系统的内部基础构架、外部形态特征和景观生态学基本理论，从森林健康和森林景观稳定性2个方面，构建了多层次的森林生态质量评价体系，森林生态质量整体状况良好，不同生态质量状况等级按面积由大到小依次为极好>良好>一般>好>差。对森林生态质量进行分析研究，了解其质量状况及分布，对浏阳市生态安全、森林资源的保护和开发利用具有实践指导意义，为政府能应对森林生态变化，及时作出合理、有效的反应方案，具有重要参考价值。

本研究从森林景观斑块之间的相互作用及自身的生态状况2个角度，选取森林健康、森林景观稳定性2个综合指标，构建森林生态质量评价体系，提出了森林生态质量评价的思路。但受限于数据获取途径，未将水源涵养、固碳释氧等生态服务价值影响因素列入考虑范围，今后在进一步的分析研究中，可通过实地调研的方式加以完善。