貴州省黔南州森林景觀與地形因子關系研究

楊清武 李可相 禹 龍

(1.黔南州林業(yè)局，貴州 都勻 558000；2.貴州省山地資源研究所，貴陽 550001；3.貴州省土地綠色整治工程研究中心，貴陽 550001；4.貴州省山地資源研究所有限公司，貴陽 550001)

地形是一個多維變量，包括海拔、坡度、坡向及地表粗糙度等，是形成景觀及其發(fā)展變化的重要物質基礎[1-2]，可直接調控地表物質及能量的流動和轉化，對景觀格局有重要影響，可作為生境環(huán)境條件的綜合指標，是大尺度景觀空間分布格局的決定性因素[3-5]。目前從山地、丘陵森林景觀的角度，通過提取DEM地形信息，研究區(qū)域景觀隨地形的變化規(guī)律，定量分析二者間關系的研究并不多見，特別是在巖溶發(fā)育強烈地區(qū)[6-7]。貴州省黔南州巖溶發(fā)育強烈，在自然演替和人為干擾的作用下，森林景觀格局變化復雜，景觀要素的空間分布趨勢和規(guī)律難以直觀掌握，如何快速直觀地把握森林景觀格局的空間分布趨勢和規(guī)律，合理配置森林景觀資源結構，完善林下經濟等經營方式，提高林地生產力及美學價值，是目前該區(qū)域森林改造和更新中急需解決的關鍵問題。

本研究以貴州省黔南州為研究區(qū)域，基于3S技術，從DEM中提取4個森林地形因子(海拔、坡向、坡度及地表粗糙度)，從森林景觀角度，定量分析森林景觀與地形因子間的關系，研究地形因子對黔南州森林景觀產生的影響，客觀認識人類活動擾動下的森林景觀格局空間分布趨勢和規(guī)律，更加精確地分析與評價區(qū)域環(huán)境問題，以便更加科學地恢復和改造地區(qū)森林景觀，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境、林下經濟及旅游等產業(yè)發(fā)展提供新的研究方法與思路。

1 研究區(qū)概況

貴州省黔南布依族苗族自治州處于云貴高原東南部向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，苗嶺橫貫全境，位于106°12′～108°18′E，25°04′～27°29′N，境內植物種類繁多，有保存完好的喀斯特森林地貌，是長江、珠江上游的生態(tài)屏障，亦是多民族聚居地。地勢西北高、東南低，海拔高差大，平均海拔997 m，屬于喀斯特地形區(qū)，巖溶發(fā)育強烈，地下溶洞較多，地貌類型以山地、丘陵為主，成土母質有石灰?guī)r、砂巖、頁巖等，土壤類型以黃壤和石灰土為主。屬于亞熱帶溫暖濕潤季風氣候，陰雨天氣較多，空氣濕度大，見圖1。

圖1 黔南州位置示意圖

2 研究方法

2.1 數據來源及處理

采用2019年貴州省黔南州森林資源調查數據資料，從DEM中提取地形因子，并劃分等級，根據黔南州森林資源特點及區(qū)域地形特征，采用400 m間隔將海拔劃分為5個等級，坡度劃分為6個等級，坡向劃分為5個方位，地表粗糙度采用自然間斷點分級法分為5級[8-10]，具體劃分見表1。使用ArcGIS10.2，從DEM中提取海拔、坡度、坡向及地表粗糙度分布圖。

表1 地形因子分級表

2.2 森林景觀類型劃分

根據黔南州森林資源特點及區(qū)域地形特征，以森林的林地地類為對象，依據《中華人民共和國森林法實施條例》及《貴州省第四次森林資源規(guī)劃設計調查實施細則》將研究區(qū)森林景觀共劃分為6類：喬木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地、其他林地。

采用ArcGIS10.2，對貴州省黔南州的森林資源分布圖進行數字化處理，得到研究區(qū)森林景觀分布圖，并與4個地形因子分布圖進行空間疊加分析，計算研究區(qū)森林景觀隨地形因子變化的分布情況。

3 結果與分析

3.1 森林景觀類型與海拔的關系

黔南州6種森林景觀隨海拔上升的分布特征呈現地帶性分布特征(表2)，在海拔400～1 200 m的占比均達到75.0%以上，分布比例呈現中間高兩邊低的特點，6種森林景觀均主要分布在海拔800～1 200 m范圍內，所占比例最低值達到41.77%，最高達到62.81%，而在400～800 m與1 200～1 600 m均明顯下降，如喬木林800～1 200 m占比達到55.55%，而400～800 m與1 200～1 600 m占比分別為25.87%和18.04%，這說明黔南州森林資源主要集中分布于海拔中部區(qū)域，并由中部區(qū)域向高海拔和低海拔地區(qū)逐漸減少，這可能與森林植被在低海拔地區(qū)易受人類活動影響，而在高海拔地區(qū)由于溫度逐漸降低、土壤厚度逐漸變薄等因素影響，導致森林植被逐漸減少有關。

表2 不同森林景觀類型隨海拔分布情況

3.2 森林景觀類型與坡度的關系

黔南州森林景觀類型隨著坡度的增大，整體分布呈現不均勻現象，6種森林景觀面積比例均隨著坡度增加而呈現先增加后減少趨勢，以斜坡為最高點，曲線變化趨勢接近于正態(tài)分布(表3)。喬木林和竹林在斜坡的分布比例較為接近，所占比例分別為36.50%和36.63%。疏林地在斜坡的分布比例最高，所占比例為38.24%，而灌木林地在斜坡的分布比例最低，所占比例為29.71%。其他林地在斜坡的分布比例接近宜林地，所占比例為34.00%。森林景觀類型在不同坡度上的分布不均說明在森林經營過程中，植被特性、林木生長周期以及合適的立地條件是提升造林成活率的重要因素。

表3 不同森林景觀類型隨坡度分布情況

3.3 森林景觀類型與坡向的關系

由表4可以看出，黔南州森林景觀類型隨坡向變化的分布特征亦表現出不均勻現象，從整體看，森林景觀類型主要分布在陰坡。各森林景觀類型均主要分布在半陰坡，喬木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地和其他林地所占的比例分別為48.02%、49.30%、45.79%、45.52%、46.05%和44.22%。在半陽坡及陽坡分布比例最高的森林景觀類型均為其他林地，所占比例分別為30.38%和15.92%，最低的均為竹林，所占比例為24.98%和12.12%。森林景觀類型在不同坡向的分布產生不均勻現象，主要分布在陰坡，主要原因是相較于陽坡，陰坡水分較難蒸發(fā)，濕度較大，土壤肥沃，能為森林植被的繁育生長營造良好的水、土和有機質含量條件。

表4 不同森林景觀類型隨坡向分布情況

3.4 森林景觀類型與地表粗糙度的關系

黔南州森林景觀類型隨著地表粗糙度的增大，分布呈現逐漸減少的趨勢，地表粗糙度為1～1.07的區(qū)域面積占比最大，其次為1.07～1.22的區(qū)域(表5)。森林景觀類型主要分布于地表粗糙度為1～1.22的范圍內，其中分布比例大于90%的森林景觀有4種，分別為竹林、疏林地、宜林地及其他林地。當地表粗糙度大于1.22時，面積占比大幅下降，當地表粗糙度大于1.97時，面積占比最小，6種森林景觀類型均低于1%，這說明地表粗糙度嚴重影響黔南州森林資源的分布，地表粗糙度越大越不利于該區(qū)域內森林生長，在森林經營過程中應注意通過人工干預減小地表粗糙度，以拓展區(qū)域內森林資源的適生空間。

表5 不同森林景觀類型隨地表粗糙度分布情況

4 結論與討論

通過對貴州省黔南州森林景觀與地形因子關系的研究，結果表明，(1)研究區(qū)各森林景觀在海拔上的分布比例呈現中間高兩邊低的特點，6種森林景觀在海拔400～1 200 m的占比均達到75%以上。(2)研究區(qū)森林景觀隨著坡度的增大，整體分布呈現不均勻現象，6種森林景觀類型面積比例均隨著坡度增加而呈現先增加后減少趨勢，以斜坡為最高點，曲線變化趨勢接近于正態(tài)分布。(3)研究區(qū)森林景觀隨坡向變化的分布特征，亦表現出不均勻現象，從整體看，森林景觀類型主要分布在陰坡。(4)地表粗糙度嚴重影響研究區(qū)森林資源的分布特征，隨著地表粗糙度的增大，6種森林景觀面積占比均顯著下降。

本研究以貴州省黔南州為研究區(qū)，探討了喀斯特森林景觀與地形因子間的關系，從以上結論可以看出黔南州優(yōu)勢林業(yè)資源主要集中分布于地區(qū)海拔中部，斜坡地帶，陰坡對地區(qū)植被生長較陽坡具有明顯優(yōu)勢，地表粗糙度對區(qū)域內森林資源的分布特征具有顯著影響。因此，在區(qū)域生態(tài)環(huán)境、林下經濟及旅游等產業(yè)發(fā)展過程中，建議將海拔中部地區(qū)作為生態(tài)安全屏障加以保護，適度發(fā)展林下經濟及旅游產業(yè)，高海拔與低海拔區(qū)域重點進行生態(tài)修復和森林景觀改造；在優(yōu)先考慮當地鄉(xiāng)土植物的基礎上，篩選適宜的植被組合結構，提高陽坡的森林數量與質量，增強森林景觀的異質性；并應從景觀生態(tài)學的角度，采用耐旱植物，喬木與灌木相結合的方式，克服地表粗糙度給森林景觀分布帶來的影響。