連城縣森林資源景觀要素變化分析

林榮標(biāo)

摘要 對(duì)連城縣2003年、2014年2期森林資源二類調(diào)查檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行森林景觀要素變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明：各景觀要素斑塊面積數(shù)量發(fā)生了顯著變化，林地與非林地的面積保持相對(duì)穩(wěn)定。研究時(shí)段各景觀要素間發(fā)生了斑塊異質(zhì)相互轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)了森林景觀在人為干擾下的恢復(fù)演替過(guò)程，總體景觀異質(zhì)性增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 森林資源；景觀要素；變化分析；演替；福建連城

中圖分類號(hào) S718.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）16-0136-03

森林景觀生態(tài)研究是以森林及其相關(guān)的景觀為研究對(duì)象，探討其格局現(xiàn)狀、形成原因、動(dòng)態(tài)變化及趨勢(shì)預(yù)測(cè)。森林生態(tài)是保護(hù)環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的首要問(wèn)題是科學(xué)修復(fù)歷史生態(tài)創(chuàng)傷，恢復(fù)森林自然生境，維護(hù)森林生態(tài)平衡。研究連城森林景觀要素變化，以期掌握森林資源的動(dòng)態(tài)特征，提供保護(hù)和合理利用森林生態(tài)資源的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

連城縣位于北緯25°14′～25°56′，東經(jīng)116°32′～117°10′，是福建西部的山地林區(qū)縣，下轄8鎮(zhèn)9鄉(xiāng)，土地總面積257 924 hm2，森林覆蓋率80.05%（2014年）。氣候?qū)僦衼啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，植被為中國(guó)東部濕潤(rùn)森林區(qū)常年溫暖闊葉林帶，南嶺東部常綠櫧類林區(qū)，閩西博平嶺常綠櫧類闊葉林小區(qū)，主要喬木樹種：針葉樹為馬尾松、杉木、柳杉、長(zhǎng)苞鐵杉、南方紅豆杉等，闊葉樹為甜櫧、拉氏栲、南嶺栲、紅粟栲、石櫟、青剛櫟、樟樹、木荷等。全縣中山占32%、低山占32.5%、高丘占35.5%，海拔高度275～1 811 m，世界A級(jí)梅花山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的“閩西第一峰”狗子腦（梅花峰）坐落在連城境內(nèi)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

2.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源。研究數(shù)據(jù)為連城縣2003年、2014年2期森林資源檔案二類調(diào)查地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)和這期間的林業(yè)生產(chǎn)、征占用林地等。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理方法。通過(guò)ArcGIS10.0軟件把2003年、2014年2期森林資源二類調(diào)查地信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成shapefile格式矢量數(shù)據(jù)，用ArcToolbox的融合工具把2期矢量數(shù)據(jù)分別按地類或優(yōu)勢(shì)樹種相同的相鄰小班進(jìn)行融合處理，生成融合后的2003年、2014年2期森林景觀要素斑塊矢量數(shù)據(jù)，然后用Feature to Raster工具將2期融合后的矢量數(shù)據(jù)柵格化（柵格大小10 m×10 m），最后將2期柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入Fragstats中進(jìn)行景觀指數(shù)計(jì)算。用聯(lián)合工具把融合后的2期森林景觀要素斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加計(jì)算研究時(shí)段景觀要素斑塊轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)[1-2]。

2.1.3 保持研究區(qū)范圍一致性的處理。因2010年林地落界縣界調(diào)整和梅花山自然保護(hù)區(qū)（在連城縣界內(nèi)有10 865 hm2）管理的特殊性，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)先利用ArcToolbox的融合工具提取不含梅花山保護(hù)區(qū)的2014年研究區(qū)界，再去裁剪2003年的數(shù)據(jù)圖層，以確保2期數(shù)據(jù)圖層研究區(qū)域一致性。

2.2 景觀要素劃分

根據(jù)研究目的，以地上覆蓋特征和森林資源調(diào)查地類、植被分類的依據(jù)，按地類、優(yōu)勢(shì)樹種2個(gè)因子把研究區(qū)劃分為馬尾松林、杉木林、其他針葉林、闊葉林、竹林、經(jīng)濟(jì)林、疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、無(wú)立木林地（包括采伐跡地、火燒跡地、宜林荒山荒地、林業(yè)輔助生產(chǎn)用地）和非林地12種景觀要素[3]。

2.3 景觀指數(shù)分析

本研究主要從景觀斑塊的面積、數(shù)量、邊界形狀、空間分布上著手，選取景觀要素斑塊面積比重、斑塊數(shù)比重、斑塊平均面積（MPSi）、優(yōu)勢(shì)度（Di）、分維度（FDi）、斑塊密度（PDi） 和邊緣密度（EDi）7個(gè)指數(shù)進(jìn)行2期森林景觀要素分析，計(jì)算公式如下[4-5]：

2.4 區(qū)域景觀要素相對(duì)變化分析

引用土地利用變化區(qū)域差異模型，用單一景觀類型相對(duì)變化率來(lái)反映區(qū)域景觀要素面積變化的差異。區(qū)域景觀要素相對(duì)變化率（Ri）計(jì)算公式如下[6-8]：

式中，Kai、Kbi分別為區(qū)域第i類景觀要素研究時(shí)段期初與期末的面積，Cai、Cbi分別為全區(qū)第i類景觀要素研究時(shí)段期初與期末的面積。當(dāng)Ri>1時(shí)則表明該區(qū)域的第i類景觀要素的面積變化較全區(qū)大。

3 結(jié)果與分折

3.1 景觀要素組成結(jié)構(gòu)

從圖1和表1可知，在研究區(qū)景觀格局中，最大的景觀要素是馬尾松林，其次是非林地。2003—2014年林地與非林地的斑塊面積相對(duì)較穩(wěn)定，2期對(duì)比2014年林地面積只減少13.95 hm2。2期各景觀要素斑塊面積比例除馬尾松林、非林地、苗圃地的位序不變外，其他都發(fā)生較大變化，表明各景觀要素斑塊面積數(shù)量變化顯著。景觀斑塊面積增加的有竹林、闊葉林、經(jīng)濟(jì)林、疏林地、苗圃地和非林地，其中竹林增量最多，占整體景觀的3.5%；其次是闊葉林，占2.39%。斑塊面積減少的有馬尾松林、杉木林、無(wú)立木林地、未成林造林地、灌木林地和其他針葉林，其中馬尾松林減量最大，占整體景觀的3.04%；其次是杉木林，減少2.43%。在2003—2014年11年間，馬尾松林、杉木林、灌木林地、無(wú)立木林地、非林地的優(yōu)勢(shì)度在減少，表明在景觀中的作用在減弱；其他景觀要素的優(yōu)勢(shì)度都在增大，其中竹林、闊葉林、經(jīng)濟(jì)林、疏林地的優(yōu)勢(shì)度有較大的增加，表明在景觀中的作用在增強(qiáng)。但馬尾松林、非林地的優(yōu)勢(shì)度仍為24%以上，遠(yuǎn)大于其他景觀要素，對(duì)研究區(qū)森林景觀的控制作用占居主導(dǎo)地位。

3.2 景觀斑塊特征變化

從表2可知，2003—2014年平均斑塊面積只有疏林地和苗圃地是上升增加，其余都表現(xiàn)下降減少；斑塊密度僅疏林地和苗圃地下降，其余都為上升；邊緣密度則表現(xiàn)為闊葉林、竹林、經(jīng)濟(jì)林和苗圃地是下降，其余為上升。說(shuō)明馬尾松林、杉木林、其他針葉林、未成林造林地、灌木林地、無(wú)立木林地、非林地的部分大斑塊被分割蠶食轉(zhuǎn)化，斑塊數(shù)增加，破碎度增大，異質(zhì)性增強(qiáng)；闊葉林、竹林、經(jīng)濟(jì)林的斑塊數(shù)量的增加與合并，部分小斑塊的消失，使景觀要素規(guī)模不斷擴(kuò)大，邊緣密度減少；疏林地斑塊總體規(guī)模擴(kuò)大，破碎度減小，異質(zhì)性減弱，但邊緣密度增大表明與其他異質(zhì)斑塊的信息交換加強(qiáng)；苗圃地斑塊形狀最簡(jiǎn)單較規(guī)整，破碎度和異質(zhì)性減小。主要是在研究時(shí)段研究區(qū)建設(shè)用地不斷增大、經(jīng)營(yíng)性林木采伐，和大力扶持發(fā)展竹業(yè)、果樹、油茶產(chǎn)業(yè)等人為因素綜合影響，景觀斑塊發(fā)生了活躍、豐富的物質(zhì)交換即景觀異質(zhì)斑塊的轉(zhuǎn)化。2期各景觀要素斑塊的分維度大部分都在1.31～1.49之間，只有苗圃地是1.1左右，2期間變化都差異不大，表明景觀要素的轉(zhuǎn)化雖然是人為因素，但斑塊的形狀還是取決于自然地形地貌。

3.3 景觀面積遷移變化

景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣可反映景觀遷移變化的特征與方向。從表3可知，各景觀要素斑塊發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，總體結(jié)果馬尾松林減少7 510.8 hm2，杉木林減少5 997.7 hm2，其他針葉林減少157.0 hm2，闊葉林增加5 903.0 hm2，竹林增加8 657.7 hm2，經(jīng)濟(jì)林增加924.7 hm2，疏林地增加853.0 hm2，灌木林地減少218.7 hm2，未成林造林地減少428.0 hm2，無(wú)立木林地減少2 058.4 hm2，苗圃地和非林地少量增加。馬尾松林、杉木林的斑塊面積向其他景觀要素斑塊遷出的面積最大，分別達(dá)10 453.38、7 668.18 hm2，主要是向竹林、闊葉林遷移。馬尾松林向竹林、闊葉林的面積遷移比例為37.2%、20.9%，杉木林向竹林、闊葉林的面積遷移比例為47.2%、19.1%，這主要是由于林木采伐利用，特別是福建省自2010年11月開始，停止天然闊葉林的采伐和天然針葉林的皆伐，轉(zhuǎn)變采伐方式改皆伐為擇伐，擇伐只采伐馬尾松、杉木等針葉樹，伐后林分生長(zhǎng)空間、光熱條件得到很的好改善，促進(jìn)了保留樹種的生長(zhǎng)，使林分演替成闊葉樹、毛竹等占優(yōu)勢(shì)的林分，另外2005年研究區(qū)開始大面積引種桉樹加大人工闊葉林的比例，因此闊葉林、毛竹林的增加在景觀中表現(xiàn)最大。疏林地的增加與擇伐“拔大毛”和火燒跡地水土流失嚴(yán)重立地質(zhì)量差有關(guān)。無(wú)立木林地從2011年全省大造林后大幅減少。

3.4 景觀變化區(qū)域差異

從表4可知，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)各景觀要素的面積相對(duì)變化率有顯著差異。結(jié)合圖2可知，馬尾松林面積相對(duì)變化率較全區(qū)大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是姑田、塘前、四堡；杉木林面積相對(duì)變化率較全區(qū)大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有揭樂(lè)、廟前、賴源、宣和，且變化面積都為負(fù)增長(zhǎng)，主要原因是塘前、揭樂(lè)、賴源為采伐利用，四堡、廟前為森林火災(zāi)，姑田、宣和2種皆有。竹林面積減少相對(duì)變化率最大是蓮峰鎮(zhèn)，經(jīng)濟(jì)林面積減少相對(duì)變化率較大是莒溪、蓮峰、林坊，因蓮峰鎮(zhèn)是縣城所在地，林坊與蓮峰相鄰是城郊，區(qū)位發(fā)展需要，這2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的竹林、經(jīng)濟(jì)林的面積減少都是被征用為建設(shè)用地，莒溪鎮(zhèn)是研究區(qū)20世紀(jì)80年代柑桔種植大鎮(zhèn)，后來(lái)因樹體老化效益低，大部都報(bào)廢轉(zhuǎn)化成闊葉林、非林地等；竹林面積增長(zhǎng)較大鄉(xiāng)鎮(zhèn)有賴源、姑田、莒溪、塘前，該4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)是研究區(qū)毛竹生長(zhǎng)的主要分布區(qū)；經(jīng)濟(jì)林面積增長(zhǎng)較大鄉(xiāng)鎮(zhèn)有北團(tuán)、羅坊、四堡、文亨，其中北團(tuán)、文亨種植的主要經(jīng)濟(jì)樹種是油茶，羅坊鄉(xiāng)是茶葉，四堡鄉(xiāng)是研究區(qū)水蜜桃之鄉(xiāng)，果樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好。賴源鄉(xiāng)、莒溪鎮(zhèn)是研究區(qū)的主要林區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其非林地面積減少量大，主要原因是山區(qū)勞動(dòng)力流向城市，出現(xiàn)大量長(zhǎng)期荒廢的坡耕地、山腳農(nóng)地，經(jīng)自然飛仔、毛竹擴(kuò)鞭，更新為馬尾松、闊葉樹林分和毛竹林；非林地面積增加較大是朋口、文亨、林坊、蓮峰、隔川、北團(tuán)、姑田7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是研究區(qū)的南北和東南的交通帶，人口密集，研究時(shí)段新建了贛龍鐵路、G76夏蓉高速、G25長(zhǎng)深高速和省204線改建，及朋口工業(yè)區(qū)、連城縣工業(yè)園、城鎮(zhèn)化建等，使這7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有較多的林地轉(zhuǎn)化為建用地。

4 結(jié)論

（1）2003—2014年，研究區(qū)林地與非林地的斑塊面積相對(duì)較穩(wěn)定，11年間林地面積只減少13.95 hm2。各景觀要素斑塊面積數(shù)量發(fā)生了顯著變化，全區(qū)減幅最大是馬尾松林減少7 510.8 hm2，其次是杉木林減少5 997.7 hm2；增幅最大是竹林增加8 657.7 hm2，第二為闊葉林增加5 903.0 hm2，其他景觀要素的面積都有不同程度的增減變化。

（2）研究區(qū)森林景觀要素受人為干擾，2003—2014年各景觀要素間發(fā)生了斑塊異質(zhì)相互轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)了森林景觀在人為干擾下的恢復(fù)演替過(guò)程，總體景觀異質(zhì)性增強(qiáng)。研究區(qū)各景觀要素斑塊的分維度變化差異不大，斑塊的形狀主要取決于自然地形地貌。

（3）對(duì)于能帶來(lái)較高林副產(chǎn)品收益以及處于城鎮(zhèn)、交通等區(qū)位上的森林景觀最容易受到人為干擾。研究區(qū)賴源鄉(xiāng)、莒溪鎮(zhèn)是主要林區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，森林資源豐富，表現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；朋口、文亨、林坊、蓮峰、隔川、北團(tuán)、姑田7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)是研究區(qū)的南北與東南的交通帶，受人為干擾較多，森林資源表現(xiàn)下降趨勢(shì)；受市場(chǎng)和政策影響，北團(tuán)、羅坊、四堡、文亨4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)林面積增加較大，賴源、姑田、莒溪、塘前4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)竹林面積增長(zhǎng)較大。

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