廣西國有欽廉林場烏家分場2009—2019年森林景觀格局變化

陳衛(wèi)國，陳 戀，盧 凱，蘇 強，龐海恩，余玉珠

（廣西壯族自治區(qū)國有欽廉林場 廣西欽州 535000）

景觀生態(tài)學是研究一個大的區(qū)域內，由許多不同生態(tài)系統(tǒng)所組成的整體（即景觀）的空間結構、相互作用、協(xié)調功能及動態(tài)變化的一門生態(tài)學新分支。景觀生態(tài)學源于歐洲，20 世紀90年代，中國景觀生態(tài)學進入應用研究階段[1]。景觀生態(tài)學研究方法較多。全志杰等[2]運用GIS 和RS 對子午嶺1986 — 1994年的森林景觀格局動態(tài)進行研究；孫擁康等[3]基于GIS 技術對長嶺崗林場森林景觀格局特征進行研究；和曉風等[4]通過數(shù)字高程模型（DEM）與森林資源調查數(shù)據(jù)，分析蘆頭林場森林景觀格局隨地形變化特征；孫飛等[5]利用森林資源管理一張圖，分析2019年常州市武進區(qū)森林景觀格局；楊金明等[6]利用3S技術，借助景觀空間格局指標定量分析1991—2016年諸城市城鎮(zhèn)森林景觀格局及其動態(tài)變化；童媛等[7]利用RS 和GIS 技術分析恩施州森林景觀格局；薛春燕[8]基于森林資源調查數(shù)據(jù)分析上海城市森林景觀格局。當前，地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）應用比較廣泛，可利用其進行建?；蚨糠治?。森林景觀是以森林生態(tài)系統(tǒng)為主體所構成的景觀，是景觀生態(tài)學研究的重點和熱點[9]，其目的在于通過對森林景觀結構、功能、動態(tài)變化及相互影響進行研究，運用調控手段進行科學規(guī)劃，對景觀實施生態(tài)保護、恢復、建設和管理[5]。景觀格局是指景觀空間結構特征，包括景觀組成單元的類型、大小、形狀和空間分布配置[3]。森林景觀是自然界中客觀存在的一個實體[9]，因不同的地理、氣候、立地和社會經濟條件，形成了復雜多樣的森林景觀。國有林場經營的主體是林地，植被的變化會直接反映林場森林景觀類型，因此，研究國有林場森林景觀格局動態(tài)十分必要。

本研究以廣西國有欽廉林場烏家分場為研究對象，基于2009 和2019年森林資源二類調查資料，分析烏家分場兩個時期森林景觀格局的變化，可為林場森林經營方案編制中的優(yōu)化森林景觀方案提出指導性建議。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣西國有欽廉林場烏家分場（109°04′～109°44′E，21°77′～21°82′N）位于廣西南部沿海地帶，屬亞熱帶海洋性季風氣候，日照較強，熱量充足，雨量充沛，夏熱冬暖，無霜期長。年均氣溫23.7 ℃，年均降水量1 688 mm，年均日照時長1 920 h。轄區(qū)內有8 個工區(qū)32 個林班，其中丹竹江工區(qū)、新工區(qū)和烏家工區(qū)位于G325 國道旁邊，林地平緩，海拔5 m 左右。林地以喬木林為主，分為商品林和公益林；商品林以速生桉為主，幼齡、中幼林居多，平均樹高10 m 以上；公益林以松樹類及一般闊葉樹為主，平均樹高5 ～11.5 m。由于靠近沿海，每年夏秋季出現(xiàn)臺風頻率高，經營的林木容易遭受臺風影響。

1.2 研究方法

1.2.1 材料來源

以廣西國有欽廉林場2009 和2019年兩個時期的森林資源二類調查資料為研究材料。2009 和2019年的森林資源二類調查資料主要包括矢量林相圖（Shape 面圖層）、小班屬性數(shù)據(jù)庫、地形圖及研究區(qū)相關統(tǒng)計資料等。

1.2.2 森林景觀類型劃分

森林景觀類型是分析和研究森林景觀的重要技術指標[10]。根據(jù)2009年森林規(guī)劃設計調查、廣西區(qū)2019年森林督查暨森林資源管理“一張圖”年度更新操作細則及GB/T 21010—2017[11]，結合研究區(qū)經營實際，將烏家分場森林景觀劃分為10 大類，分別是有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、荒山、苗圃地、輔助生產林地和非林地。在ArcGIS 10.6 軟件支持下，以Shape 面圖層和小班屬性數(shù)據(jù)庫作為基礎數(shù)據(jù)，按照10大類進行劃分和繪制圖層，獲取相關小班屬性數(shù)據(jù)（圖1 ～2）。分析過程中如有異議，通過走訪核實。

圖1 2009年烏家分場景觀類型分布圖Fig.1 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2009

圖1 烏家分場2009和2019年森林景觀水平異質性指數(shù)統(tǒng)計Fig.1 Statistics of forest landscape level heterogeneity indexes of Wujia branch farm in 2009 and 2019

1.2.3 景觀指數(shù)選取

景觀指數(shù)是反映景觀格局的定量指標，可分析景觀格局變化過程[12]，主要從斑塊尺度、景觀類型尺度和景觀尺度3 個方面對景觀格局進行描述，反應景觀特征和變化趨勢[13]。結合烏家分場森林景觀類型實際情況，選取10個具有代表性的景觀指數(shù)分析景觀格局變化，分別為斑塊面積（CA，hm2）、斑塊數(shù)（NP，個）、斑塊面積百分比（PLAND，%）、平均斑塊面積（MPS，hm2/個）、景觀斑塊密度（PDi，個/100 hm2）、景觀破碎度（C）、香農多樣性指數(shù)（SHDI）、香農均勻度指數(shù)（SHEI）、景觀優(yōu)勢度指數(shù)（SLDI）和動態(tài)度（K，%）。景觀指數(shù)計算方法[14-15]如下：

圖2 2019年烏家分場景觀類型分布圖Fig.2 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2019

式中，i表示斑塊類型（i= 1,2……m）；j表示斑塊數(shù)目（j=1,2……n）；aij為斑塊ij的面積。

式中，ni為某一類型景觀斑塊的數(shù)量。

式中，A為景觀總面積。

式中，Pi為景觀中某一景觀類型在整個景觀水平中的面積比；m為景觀中景觀類型的個數(shù)。

式中，Aa、Ab分別為某一景觀類型期初和期末的面積；T為研究間隔時間。

2 結果與分析

2.1 烏家分場森林景觀斑塊面積變化

烏家分場的主導景觀類型為有林地，2009 和2019年占比分別為59.63%和48.99%；其次為無立木林地和輔助生產地，2009 和2019年占比分別為19.96%和9.59%及12.96%和15.42%；2009年，占比較少的景觀類型是疏林地、未成林地、宜林地、苗圃地和非林地；2019年，占比較少的景觀類型是荒山、苗圃地和疏林地（表1）。2009—2019年，景觀類型減少1個，為疏林地；有林地、無立木林地、荒山和苗圃地占比分別減少10.64%、7.00%、1.04%和0.43%；灌木林地、未成林地、宜林地、輔助生產地和非林地占比分別增加1.70%、5.90%、2.72%、5.83%和3.19%，未成林地和輔助生產地景觀類型面積增長較快，景觀格局發(fā)生一定變化。2019年烏家分場森林景觀斑塊數(shù)比2009年高出19.47%，有林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、苗圃地和非林地景觀類型斑塊數(shù)均增加，說明景觀破碎化趨勢加??；荒山和輔助生產用地的斑塊數(shù)減少。

2.2 烏家分場森林景觀破碎度分析

有林地、無立木林地和苗圃的平均斑塊面積減少，其他景觀類型的平均斑塊面積增加（表1）。斑塊密度可反映景觀破碎化程度，與景觀破碎化程度呈正比。2009和2019年，荒山和輔助生產林地的斑塊密度減小，說明破碎化程度有所減弱；其他景觀類型的斑塊密度均增大。總平均斑塊面積減少0.346 2 hm2，景觀破碎度增加0.122 6，說明景觀出現(xiàn)破碎（表2）。

表1 烏家分場2009和2019年森林景觀斑塊特征指數(shù)Tab.1 Patch characteristic indexes of forest landscapes in Wujia branch farm in 2009 and 2019

續(xù)表1 Continued

表2 烏家分場2009 和2019年總平均斑塊面積和景觀破碎度變化Tab.2 Total MPS and C of Wujia branch farm in 2009 and 2019

2.3 烏家分場森林景觀水平異質性指數(shù)分析

2009年的香農多樣性指數(shù)和香農均勻度指數(shù)均比2019年小，分別減少0.345 5 和0.130 3；2009年的景觀優(yōu)勢度指數(shù)比2019年大，增加0.691 1，說明各景觀類型在景觀中的比重發(fā)生變化，各景觀類型面積比重趨向均衡性變化（圖3）。

2.4 景觀動態(tài)度分析

2019年的森林景觀斑塊面積比2009年減少78.54 hm2，10年間動態(tài)度為0.27%；2009—2019年，有林地、無立木林地、荒山和苗圃地的斑塊面積減少，其他景觀類型的斑塊面積增加。宜林地面積猛增，動態(tài)度為230.61%；其次為未成林地，動態(tài)度為170.93%；有林地、無立木林地、荒山和苗圃地呈減少趨勢。

3 討論與結論

2009 — 2019年，森林景觀類型中有林地斑塊面積百分比均最大，說明研究區(qū)域占主導作用的景觀類型沒有發(fā)生太大變化，其他景觀類型僅作為補充，分散鑲嵌于景觀之中。景觀類型減少1個（疏林地），有林地、無立木林地、荒山和苗圃地斑塊面積百分比均減少，有林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、苗圃地和非林地斑塊數(shù)均增加，總平均斑塊面積減少0.346 2 hm2；除荒山和輔助生地的斑塊密度在減小，其他景觀類型的斑塊密度均增大，說明森林景觀斑塊出現(xiàn)不同程度破碎。森林景觀總平均斑塊面積減少的主要原因是隨著廣西北部灣經濟區(qū)發(fā)展，城鎮(zhèn)化發(fā)展進程加快，土地開發(fā)利用速度加快；國家建設高速鐵路、地方修建高速公路和發(fā)展園區(qū)經濟等項目，在經過或使用到烏家分場林地時，林地被征用。除荒山和輔助生產地外，森林景觀斑塊數(shù)增加的主要原因是烏家分場臨近沿海，經營的林木常年遭受臺風影響，經濟效益不佳，為優(yōu)化樹種結構或提升林地價值，烏家分場近些年嘗試發(fā)展特色經濟樹種、林下經濟和園區(qū)經濟等產業(yè)，人為活動干擾頻率增加，景觀斑塊數(shù)增加。

2009—2019年，有林地、疏林地、無立木林地、荒山和苗圃地的面積減少，其他景觀類型面積增加。有林地減少主要集中在烏家分場烏家工區(qū)、新工區(qū)等地段，主要原因為地方政府建設產業(yè)園、構建道路等使用林地；疏林地、無立木林地和荒山面積的減少主要是因為近些年加大資源培育力度，如開墾、植苗更新造林等；苗圃減少的主要原因是被地方政府征用，發(fā)展產業(yè)園區(qū)。烏家分場兩個時期森林景觀類型中，宜林地和未成林地的面積大幅增加，動態(tài)度分別為230.6%和170.9%，可能是因為修筑貯木場等輔助基礎設施使非林地面積增加，成熟林采伐后新植苗造林或備耕造林使宜林地和未成林地面積增加。非林地面積持續(xù)增加，不利于森林資源保護，在今后森林經營方案編制中應科學合理規(guī)劃非林地的使用面積，加強有林地的保護。

森林香農多樣性指數(shù)和香農均勻度指數(shù)減小，景觀優(yōu)勢度指數(shù)增大，說明各森林景觀類型的比重差異性減小，各景觀類型面積比重趨向均衡，雖然仍以有林地為主要景觀類型，若各景觀類型長期向均衡性轉變，不利于森林資源的保護，偏離林場主職。在今后的生產中，除撫育措施外，應減少或禁止人為活動，加強對林地的保護，使破碎的斑塊重新連接起來；通過多種方式完善對森林資源的監(jiān)測，長期定期監(jiān)測，掌握其動態(tài)變化，防止生態(tài)退化，為合理保護森林資源提供保障。