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摘要：利用arcgis及fragstats软件,从景观类型组成、多样性、优势类型、破碎度及离散度、形状等方面对江川区景观格局进行分析。结果表明:江川区景观格局以林业为主,景观类型间的聚合程度较高,属于多种要素的密集景观格局,农业景观、针叶林景观面积占比最大,景观生态系统抗风险能力较低,林业景观中竹林破碎度高、针叶林破碎度低,林业景观中阔叶林形状最不规则,非林地景观中农业景观最不规则。提出加大实施退耕还林、湖泊治理保护工程,在未来土地利用规划中,应注重以生态保护核心区为约束条件、优化土地利用空间格局,限制星云湖周边建筑开发强度,适当增加阔叶林人工种植比例等景观优化对策。
关键词： 优化对策 斑块 景观格局 林业景观 江川区 测绘学
江川区以生态立区为主要发展战略,围绕星云湖保护治理持续开展“绿盾”专项行动和森林江川建设[1]。山、林、田、湖等构成了江川区多要素景观类型。通过景观格局分析比较不同景观类型的特征,研究景观格局现状与当下政策的联系,结合存在的生态问题提出优化意见建议,对江川区生态建设及可持续发展具有现实意义。
1、研究区自然概况
江川区位于云贵高原西南部,云南省中部偏东,行政隶属于玉溪市,东与华宁县交界、南与通海县相连、西与红塔区接壤、北与澄江县和昆明市晋宁区相连,地理坐标为东经102°34′～102°55′,北纬24°12′～24°32′。全区土地总面积80868hm2,地形四周高、中间低,东北部有全国最深的淡水湖抚仙湖。境内沟谷纵横交错,地形复杂,相对高差较大。气候属中亚热带半干燥高原季风气候,干湿季分明。年均降雨量811.0mm,年均日照时数2392.9h。境内的16条主要河流均为季节性河流,多数流入星云湖和抚仙湖。主要森林土壤有红壤、棕壤和紫色土。主要植被类型为半湿润常绿阔叶林、暖温性针叶林和人工林[2]。
2、研究内容和方法
利用江川区2015年森林资源规划设计调查数据,结合景观特点和景观格局研究需要,依据土地利用现状和附着物类型[3],将研究区景观分为针叶林、阔叶林、灌木林、竹林、无立木、水域、农业、人工建筑等8种景观类型。运用arcgis软件处理生成栅格化数据,再借助fragstats3.3软件计算选取景观格局分析指数[4],最后进行研究区景观格局分析。
3、结果与分析
3.1组成分析
研究区总面积为80868hm2,斑块总数共计3654个,平均斑块面积22.13hm2。8种景观类型中:针叶林、阔叶林、灌木林、竹林为林业景观,其余类型为非林业景观。利用斑块密度(孔隙度)可揭示景观基质被该类型斑块分割的程度,孔隙度越高,表明某一类型在景观中的分布越广、影响越大[5]。计算结果显示,阔叶林景观斑块密度较其余景观类型大,其次为农业、针叶林等,表明阔叶林在景观格局中分布最广、影响最大,该景观特征符合江川区大力发展梨、桃、核桃等经济乔木的林产业现状。针叶林、阔叶林、灌木林等景观类型斑块密度合计远大于农业及水域景观,说明研究区景观格局以林业为主,农业为辅(图1)。
图1江川区2015年景观格局示意图
3.2多样性分析
(1)景观形状指数、聚散性指数均较大,说明景观形状复杂,这是由于江川区境内沟谷纵横交错,地形、地质构造复杂,相对高差较大,易导致土壤退化、水土流失等原因造成的。(2)聚合指数、分裂度指数、相似邻近比例都较高,说明景观类型间的聚合程度较高,优势景观类型的连接性一般,属于要素密集分布的景观格局。根据graham等[6]研究,蔓延度可用于评估生态风险,但研究区景观蔓延度仅为55.28%,低蔓延度反映出研究区生态系统抗风险能力较低。景观香农多样性指数、均匀性指数、斑块丰富度密度3个指数的值都较低,这是由于本研究主要以土地利用现状和附着物划分景观类型,从根源上降低了景观多样性和丰富度(表1)。
3.3优势类型分析
斑块面积不仅影响物种的分布和生产力水平,而且影响能量和养分的分布。所有景观类型中,农业景观、针叶林景观面积占比最大,依次为31.3%、27.4%,其次为阔叶林及水域景观,占比分别为15.36%、13.59%,其余4类景观占比较少。由此可知,从影响物种分布和生产力水平的角度来说,应注重针叶林景观的保护和建设。
表1景观尺度上的景观格局指数
最大斑块指数表征景观中优势种的丰度等生态特征。林地景观中,针叶林景观面积占比约为阔叶林景观的2倍,但最大斑块指数约为阔叶林景观的6倍,表明针叶林景观中有较大斑块,斑块分布较灌木林、阔叶林集聚。以云南松、华山松等为主的针叶林占主导地位,分布更为集中,而以梨、桃等经济乔木为主的阔叶林面积可观,但分布较为零散、破碎。灌木林景观面积仅为阔叶林面积的1/3,但最大斑块指数仍高于阔叶林景观,表明灌木林地中有较大斑块,单一分布且较为集中。
3.4破碎度、离散度分析
破碎度、离散度分析主要针对林地景观类型。平均斑块面积可以指征景观的破碎程度,其值越小,景观越破碎。江川区平均斑块面积由小到大依次为竹林、阔叶林、灌木林、针叶林,阔叶林平均斑块面积与灌木林相近,约为针叶林的1/3。欧氏邻近距离可以指征景观的离散程度,其值越大,景观越离散。欧氏邻近距离由大到小排列依次为竹林、灌木林、阔叶林、针叶林,阔叶林欧氏邻近距离约为灌木林的1/2,与针叶林相近;竹林的破碎程度、离散程度最高,反映出研究区内竹林小规模、零散种植的特点,针叶林破碎程度、离散程度最低,可能与天然林保护工程森林管护的持续实施有关。阔叶林破碎程度与灌木林相近,离散程度与针叶林相近。破碎程度与离散程度间没有正向相关性(表2)。
表2部分斑块类型景观格局指数
3.5形状分析
斑块形状影响着许多重要的生态过程,如斑块内部小型哺乳动物迁移、木本植物的入侵,动物取食策略及物质和能量的迁移等。当景观中斑块形状不规则或偏离方形时,形状指数的值越大[5]。因各景观类型面积差别大,面积加权平均形状指数更能表征各景观类型的形状特征。通过计算结果可知,非林地景观中,农业景观形状最不规则,其次为人工建筑、无立木、水域,说明耕地等农业景观人为干扰最大,其次为城镇及湖泊周边建筑,这也从侧面佐证了江川区是玉溪市工农业最强区域[7]。林地景观中,阔叶林形状最不规则,其次是针叶林、灌木林、竹林表明林地景观中,阔叶林受人为干扰最大,这可能与阔叶林中经济林比重较大有关。
4、讨论
1)研究区生态系统抗风险能力较低。根据李益敏等[7]研究,林地、水域、沼泽地等又属于生态系统中的高敏感区,属于生态保护核心区。因此,在江川区未来土地利用规划中,要更加注重以生态保护核心区为区域约束条件,优化土地利用空间格局,统筹提高生态抗风险能力和满足经济发展需要。
2)星云湖、局部抚仙湖构成了研究区的水域景观,具有重要的生态功能,如回收养分、净化水,补给地下水和为野生动物提供栖息地等。但人类活动对水源环境的干扰较强,高强度的人类活动和高速发展的社会经济对湖泊生态系统的结构和功能造成了严重的影响。从景观分布来看,星云湖、抚仙湖周边有大量人工建筑,抚仙湖周边尤为密集。因此在水域治理保护中,首要任务是控制湖泊周边的旅游建筑开发强度,根据《星云湖流域水污染防治“十三五“规划”》,在星云湖周边设定100m环湖湿地带,降低水污染风险,同时加大退耕还林、森林管护工程的实施力度,提高森林对水源的保护作用,形成对两大湖泊的生态保护局势。
3)在退耕还林、增加森林植被的同时,森林防火压力也势必增大[8]。根据凌仲达等研究[9],阔叶林比针叶林具有更强的蓄水保土能力、防火能力。研究区阔叶林面积仅为针叶林面积的1/2,且比针叶林更加破碎。建议在人工造林时适当增加阔叶林种植比例,特别是在防火地带的阔叶林种植比例。
4)除水域景观外,研究区其它景观类型破碎化程度高,形状不规则,边缘效应较为强烈。边缘的加成效应、协和效应、集肤效应等使边缘具有不同于栖息地内部的独有特征[10]。这与江川区种群稀、数量少、分区区域小、生态适应能力低、对外界的影响非常敏感等现状是相符的。根据廉振民等研究[11],边缘效应对野生生物有正反两方面影响,边缘地带普遍生物多样性较高,但当栖息地斑块破碎到无真正的内部环境时,会使得适宜内部生存环境的物种数量减少,甚至灭绝。因此,在保护江川区生物多样性的同时,应根据实际情况调控边缘,防止林业景观过于破碎,导致森林生态系统失衡。
5、结论
1)研究区景观格局以林业为主,农业为辅。各景观类型所占比例差别大,破碎化程度较高,分布不均匀,优势景观类型的连接性一般,属于多种要素的密集分布格局。
2)研究区生态系统抗风险能力较低。建议在未来土地利用规划中,应注重以生态保护核心区为约束条件,优化土地利用空间格局;加大实施退耕还林、湖泊治理保护工程,特别注重防止林业景观过于破碎化,巩固林、湖生态保护局势。
3)水域景观是江川区景观格局的重要组成部分,但受周边人类活动影响,被污染风险较大,建议限制星云湖周边人工建筑的开发强度,切实实施设定环湖湿地带等水源保护工程。
4)林业景观中,阔叶林景观类型以较大优势影响着林业景观格局。但阔叶林景观与针叶林景观相比面积更小,破碎度更高,形状更不规则,结合蓄水、防火等需要,建议在人工造林中增大阔叶林种植比例。
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