贵州省黔南州森林景观与地形因子关系研究

杨清武 李可相 禹 龙

(1.黔南州林业局，贵州 都匀 558000；2.贵州省山地资源研究所，贵阳 550001；3.贵州省土地绿色整治工程研究中心，贵阳 550001；4.贵州省山地资源研究所有限公司，贵阳 550001)

地形是一个多维变量，包括海拔、坡度、坡向及地表粗糙度等，是形成景观及其发展变化的重要物质基础[1-2]，可直接调控地表物质及能量的流动和转化，对景观格局有重要影响，可作为生境环境条件的综合指标，是大尺度景观空间分布格局的决定性因素[3-5]。目前从山地、丘陵森林景观的角度，通过提取DEM地形信息，研究区域景观随地形的变化规律，定量分析二者间关系的研究并不多见，特别是在岩溶发育强烈地区[6-7]。贵州省黔南州岩溶发育强烈，在自然演替和人为干扰的作用下，森林景观格局变化复杂，景观要素的空间分布趋势和规律难以直观掌握，如何快速直观地把握森林景观格局的空间分布趋势和规律，合理配置森林景观资源结构，完善林下经济等经营方式，提高林地生产力及美学价值，是目前该区域森林改造和更新中急需解决的关键问题。

本研究以贵州省黔南州为研究区域，基于3S技术，从DEM中提取4个森林地形因子(海拔、坡向、坡度及地表粗糙度)，从森林景观角度，定量分析森林景观与地形因子间的关系，研究地形因子对黔南州森林景观产生的影响，客观认识人类活动扰动下的森林景观格局空间分布趋势和规律，更加精确地分析与评价区域环境问题，以便更加科学地恢复和改造地区森林景观，为区域生态环境、林下经济及旅游等产业发展提供新的研究方法与思路。

1 研究区概况

贵州省黔南布依族苗族自治州处于云贵高原东南部向广西丘陵过渡的斜坡地带，苗岭横贯全境，位于106°12′～108°18′E，25°04′～27°29′N，境内植物种类繁多，有保存完好的喀斯特森林地貌，是长江、珠江上游的生态屏障，亦是多民族聚居地。地势西北高、东南低，海拔高差大，平均海拔997 m，属于喀斯特地形区，岩溶发育强烈，地下溶洞较多，地貌类型以山地、丘陵为主，成土母质有石灰岩、砂岩、页岩等，土壤类型以黄壤和石灰土为主。属于亚热带温暖湿润季风气候，阴雨天气较多，空气湿度大，见图1。

图1 黔南州位置示意图

2 研究方法

2.1 数据来源及处理

采用2019年贵州省黔南州森林资源调查数据资料，从DEM中提取地形因子，并划分等级，根据黔南州森林资源特点及区域地形特征，采用400 m间隔将海拔划分为5个等级，坡度划分为6个等级，坡向划分为5个方位，地表粗糙度采用自然间断点分级法分为5级[8-10]，具体划分见表1。使用ArcGIS10.2，从DEM中提取海拔、坡度、坡向及地表粗糙度分布图。

表1 地形因子分级表

2.2 森林景观类型划分

根据黔南州森林资源特点及区域地形特征，以森林的林地地类为对象，依据《中华人民共和国森林法实施条例》及《贵州省第四次森林资源规划设计调查实施细则》将研究区森林景观共划分为6类：乔木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地、其他林地。

采用ArcGIS10.2，对贵州省黔南州的森林资源分布图进行数字化处理，得到研究区森林景观分布图，并与4个地形因子分布图进行空间叠加分析，计算研究区森林景观随地形因子变化的分布情况。

3 结果与分析

3.1 森林景观类型与海拔的关系

黔南州6种森林景观随海拔上升的分布特征呈现地带性分布特征(表2)，在海拔400～1 200 m的占比均达到75.0%以上，分布比例呈现中间高两边低的特点，6种森林景观均主要分布在海拔800～1 200 m范围内，所占比例最低值达到41.77%，最高达到62.81%，而在400～800 m与1 200～1 600 m均明显下降，如乔木林800～1 200 m占比达到55.55%，而400～800 m与1 200～1 600 m占比分别为25.87%和18.04%，这说明黔南州森林资源主要集中分布于海拔中部区域，并由中部区域向高海拔和低海拔地区逐渐减少，这可能与森林植被在低海拔地区易受人类活动影响，而在高海拔地区由于温度逐渐降低、土壤厚度逐渐变薄等因素影响，导致森林植被逐渐减少有关。

表2 不同森林景观类型随海拔分布情况

3.2 森林景观类型与坡度的关系

黔南州森林景观类型随着坡度的增大，整体分布呈现不均匀现象，6种森林景观面积比例均随着坡度增加而呈现先增加后减少趋势，以斜坡为最高点，曲线变化趋势接近于正态分布(表3)。乔木林和竹林在斜坡的分布比例较为接近，所占比例分别为36.50%和36.63%。疏林地在斜坡的分布比例最高，所占比例为38.24%，而灌木林地在斜坡的分布比例最低，所占比例为29.71%。其他林地在斜坡的分布比例接近宜林地，所占比例为34.00%。森林景观类型在不同坡度上的分布不均说明在森林经营过程中，植被特性、林木生长周期以及合适的立地条件是提升造林成活率的重要因素。

表3 不同森林景观类型随坡度分布情况

3.3 森林景观类型与坡向的关系

由表4可以看出，黔南州森林景观类型随坡向变化的分布特征亦表现出不均匀现象，从整体看，森林景观类型主要分布在阴坡。各森林景观类型均主要分布在半阴坡，乔木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地和其他林地所占的比例分别为48.02%、49.30%、45.79%、45.52%、46.05%和44.22%。在半阳坡及阳坡分布比例最高的森林景观类型均为其他林地，所占比例分别为30.38%和15.92%，最低的均为竹林，所占比例为24.98%和12.12%。森林景观类型在不同坡向的分布产生不均匀现象，主要分布在阴坡，主要原因是相较于阳坡，阴坡水分较难蒸发，湿度较大，土壤肥沃，能为森林植被的繁育生长营造良好的水、土和有机质含量条件。

表4 不同森林景观类型随坡向分布情况

3.4 森林景观类型与地表粗糙度的关系

黔南州森林景观类型随着地表粗糙度的增大，分布呈现逐渐减少的趋势，地表粗糙度为1～1.07的区域面积占比最大，其次为1.07～1.22的区域(表5)。森林景观类型主要分布于地表粗糙度为1～1.22的范围内，其中分布比例大于90%的森林景观有4种，分别为竹林、疏林地、宜林地及其他林地。当地表粗糙度大于1.22时，面积占比大幅下降，当地表粗糙度大于1.97时，面积占比最小，6种森林景观类型均低于1%，这说明地表粗糙度严重影响黔南州森林资源的分布，地表粗糙度越大越不利于该区域内森林生长，在森林经营过程中应注意通过人工干预减小地表粗糙度，以拓展区域内森林资源的适生空间。

表5 不同森林景观类型随地表粗糙度分布情况

4 结论与讨论

通过对贵州省黔南州森林景观与地形因子关系的研究，结果表明，(1)研究区各森林景观在海拔上的分布比例呈现中间高两边低的特点，6种森林景观在海拔400～1 200 m的占比均达到75%以上。(2)研究区森林景观随着坡度的增大，整体分布呈现不均匀现象，6种森林景观类型面积比例均随着坡度增加而呈现先增加后减少趋势，以斜坡为最高点，曲线变化趋势接近于正态分布。(3)研究区森林景观随坡向变化的分布特征，亦表现出不均匀现象，从整体看，森林景观类型主要分布在阴坡。(4)地表粗糙度严重影响研究区森林资源的分布特征，随着地表粗糙度的增大，6种森林景观面积占比均显著下降。

本研究以贵州省黔南州为研究区，探讨了喀斯特森林景观与地形因子间的关系，从以上结论可以看出黔南州优势林业资源主要集中分布于地区海拔中部，斜坡地带，阴坡对地区植被生长较阳坡具有明显优势，地表粗糙度对区域内森林资源的分布特征具有显著影响。因此，在区域生态环境、林下经济及旅游等产业发展过程中，建议将海拔中部地区作为生态安全屏障加以保护，适度发展林下经济及旅游产业，高海拔与低海拔区域重点进行生态修复和森林景观改造；在优先考虑当地乡土植物的基础上，筛选适宜的植被组合结构，提高阳坡的森林数量与质量，增强森林景观的异质性；并应从景观生态学的角度，采用耐旱植物，乔木与灌木相结合的方式，克服地表粗糙度给森林景观分布带来的影响。