連城縣森林資源景觀要素變化分析

林榮標

摘要 對連城縣2003年、2014年2期森林資源二類調查檔案數據進行森林景觀要素變化進行分析，結果表明：各景觀要素斑塊面積數量發生了顯著變化，林地與非林地的面積保持相對穩定。研究時段各景觀要素間發生了斑塊異質相互轉化，表現了森林景觀在人為干擾下的恢復演替過程，總體景觀異質性增強。

關鍵詞 森林資源；景觀要素；變化分析；演替；福建連城

中圖分類號 S718.55 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0136-03

森林景觀生態研究是以森林及其相關的景觀為研究對象，探討其格局現狀、形成原因、動態變化及趨勢預測。森林生態是保護環境與發展經濟的基礎，21世紀可持續發展的首要問題是科學修復歷史生態創傷，恢復森林自然生境，維護森林生態平衡。研究連城森林景觀要素變化，以期掌握森林資源的動態特征，提供保護和合理利用森林生態資源的依據。

1 研究區概況

連城縣位于北緯25°14′～25°56′，東經116°32′～117°10′，是福建西部的山地林區縣，下轄8鎮9鄉，土地總面積257 924 hm2，森林覆蓋率80.05%（2014年）。氣候屬中亞熱帶海洋性季風氣候，植被為中國東部濕潤森林區常年溫暖闊葉林帶，南嶺東部常綠櫧類林區，閩西博平嶺常綠櫧類闊葉林小區，主要喬木樹種：針葉樹為馬尾松、杉木、柳杉、長苞鐵杉、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級梅花山自然保護區內的“閩西第一峰”狗子腦（梅花峰）坐落在連城境內。

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

2.1.1 數據來源。研究數據為連城縣2003年、2014年2期森林資源檔案二類調查地理信息系統數據和這期間的林業生產、征占用林地等。

2.1.2 數據處理方法。通過ArcGIS10.0軟件把2003年、2014年2期森林資源二類調查地信數據轉換成shapefile格式矢量數據，用ArcToolbox的融合工具把2期矢量數據分別按地類或優勢樹種相同的相鄰小班進行融合處理，生成融合后的2003年、2014年2期森林景觀要素斑塊矢量數據，然后用Feature to Raster工具將2期融合后的矢量數據柵格化（柵格大小10 m×10 m），最后將2期柵格數據導入Fragstats中進行景觀指數計算。用聯合工具把融合后的2期森林景觀要素斑塊矢量數據進行空間疊加計算研究時段景觀要素斑塊轉化數據[1-2]。

2.1.3 保持研究區范圍一致性的處理。因2010年林地落界縣界調整和梅花山自然保護區（在連城縣界內有10 865 hm2）管理的特殊性，因此在數據處理時先利用ArcToolbox的融合工具提取不含梅花山保護區的2014年研究區界，再去裁剪2003年的數據圖層，以確保2期數據圖層研究區域一致性。

2.2 景觀要素劃分

根據研究目的，以地上覆蓋特征和森林資源調查地類、植被分類的依據，按地類、優勢樹種2個因子把研究區劃分為馬尾松林、杉木林、其他針葉林、闊葉林、竹林、經濟林、疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、無立木林地（包括采伐跡地、火燒跡地、宜林荒山荒地、林業輔助生產用地）和非林地12種景觀要素[3]。

2.3 景觀指數分析

本研究主要從景觀斑塊的面積、數量、邊界形狀、空間分布上著手，選取景觀要素斑塊面積比重、斑塊數比重、斑塊平均面積（MPSi）、優勢度（Di）、分維度（FDi）、斑塊密度（PDi） 和邊緣密度（EDi）7個指數進行2期森林景觀要素分析，計算公式如下[4-5]：

2.4 區域景觀要素相對變化分析

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

式中，Kai、Kbi分別為區域第i類景觀要素研究時段期初與期末的面積，Cai、Cbi分別為全區第i類景觀要素研究時段期初與期末的面積。當Ri>1時則表明該區域的第i類景觀要素的面積變化較全區大。

3 結果與分折

3.1 景觀要素組成結構

從圖1和表1可知，在研究區景觀格局中，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較穩定，2期對比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，其他都發生較大變化，表明各景觀要素斑塊面積數量變化顯著。景觀斑塊面積增加的有竹林、闊葉林、經濟林、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、無立木林地、非林地的優勢度在減少，表明在景觀中的作用在減弱；其他景觀要素的優勢度都在增大，其中竹林、闊葉林、經濟林、疏林地的優勢度有較大的增加，表明在景觀中的作用在增強。但馬尾松林、非林地的優勢度仍為24%以上，遠大于其他景觀要素，對研究區森林景觀的控制作用占居主導地位。

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；邊緣密度則表現為闊葉林、竹林、經濟林和苗圃地是下降，其余為上升。說明馬尾松林、杉木林、其他針葉林、未成林造林地、灌木林地、無立木林地、非林地的部分大斑塊被分割蠶食轉化，斑塊數增加，破碎度增大，異質性增強；闊葉林、竹林、經濟林的斑塊數量的增加與合并，部分小斑塊的消失，使景觀要素規模不斷擴大，邊緣密度減少；疏林地斑塊總體規模擴大，破碎度減小，異質性減弱，但邊緣密度增大表明與其他異質斑塊的信息交換加強；苗圃地斑塊形狀最簡單較規整，破碎度和異質性減小。主要是在研究時段研究區建設用地不斷增大、經營性林木采伐，和大力扶持發展竹業、果樹、油茶產業等人為因素綜合影響，景觀斑塊發生了活躍、豐富的物質交換即景觀異質斑塊的轉化。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，各景觀要素斑塊發生相互轉化，總體結果馬尾松林減少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，經濟林增加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，伐后林分生長空間、光熱條件得到很的好改善，促進了保留樹種的生長，使林分演替成闊葉樹、毛竹等占優勢的林分，另外2005年研究區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最大。疏林地的增加與擇伐“拔大毛”和火燒跡地水土流失嚴重立地質量差有關。無立木林地從2011年全省大造林后大幅減少。

3.4 景觀變化區域差異

從表4可知，不同鄉鎮各景觀要素的面積相對變化率有顯著差異。結合圖2可知，馬尾松林面積相對變化率較全區大的鄉鎮是姑田、塘前、四堡；杉木林面積相對變化率較全區大的鄉鎮有揭樂、廟前、賴源、宣和，且變化面積都為負增長，主要原因是塘前、揭樂、賴源為采伐利用，四堡、廟前為森林火災，姑田、宣和2種皆有。竹林面積減少相對變化率最大是蓮峰鎮，經濟林面積減少相對變化率較大是莒溪、蓮峰、林坊，因蓮峰鎮是縣城所在地，林坊與蓮峰相鄰是城郊，區位發展需要，這2個鄉鎮的竹林、經濟林的面積減少都是被征用為建設用地，莒溪鎮是研究區20世紀80年代柑桔種植大鎮，后來因樹體老化效益低，大部都報廢轉化成闊葉林、非林地等；竹林面積增長較大鄉鎮有賴源、姑田、莒溪、塘前，該4個鄉鎮是研究區毛竹生長的主要分布區；經濟林面積增長較大鄉鎮有北團、羅坊、四堡、文亨，其中北團、文亨種植的主要經濟樹種是油茶，羅坊鄉是茶葉，四堡鄉是研究區水蜜桃之鄉，果樹產業發展較好。賴源鄉、莒溪鎮是研究區的主要林區鄉鎮，其非林地面積減少量大，主要原因是山區勞動力流向城市，出現大量長期荒廢的坡耕地、山腳農地，經自然飛仔、毛竹擴鞭，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、姑田7個鄉鎮，是研究區的南北和東南的交通帶，人口密集，研究時段新建了贛龍鐵路、G76夏蓉高速、G25長深高速和省204線改建，及朋口工業區、連城縣工業園、城鎮化建等，使這7個鄉鎮有較多的林地轉化為建用地。

4 結論

（1）2003—2014年，研究區林地與非林地的斑塊面積相對較穩定，11年間林地面積只減少13.95 hm2。各景觀要素斑塊面積數量發生了顯著變化，全區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）研究區森林景觀要素受人為干擾，2003—2014年各景觀要素間發生了斑塊異質相互轉化，表現了森林景觀在人為干擾下的恢復演替過程，總體景觀異質性增強。研究區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）對于能帶來較高林副產品收益以及處于城鎮、交通等區位上的森林景觀最容易受到人為干擾。研究區賴源鄉、莒溪鎮是主要林區鄉鎮，森林資源豐富，表現增長趨勢；朋口、文亨、林坊、蓮峰、隔川、北團、姑田7個鄉鎮是研究區的南北與東南的交通帶，受人為干擾較多，森林資源表現下降趨勢；受市場和政策影響，北團、羅坊、四堡、文亨4個鄉鎮經濟林面積增加較大，賴源、姑田、莒溪、塘前4個鄉鎮竹林面積增長較大。

5 參考文獻

[1] 張會儒，何鵬，郎璞玫.基于森林資源二類調查數據的延慶縣森林景觀格局分析[J].西部林業科學，2010，39（4）：1-7.

[2] 蔣群星，李際平，袁曉紅，等.基于GIS的桃源縣森林景觀格局特征分析[J].中南林業科技大學學報，2011，31（7）：97-101.

[3] 楊玉婷，石培基，潘竟虎.干旱內陸河流域土地利用程度差異分析：以張掖市甘區為例[J].干旱地區資源與環境，2012，26（2）：102-107.

[4] 張兵，金鳳君，董曉峰.甘肅中部地區景觀生態格局與土地利用變化研究[J].地理科學進展，2005，24（3）：34-43.

[5] 韋素瓊，陳健飛.福建省土地利用類型景觀格局變化及驅動力分析[J].中國土地資源態勢與持續利用研究（云南），2004（7）：210-214.

[6] 朱會義，李秀彬，何書金，等.環渤海地區土地利用的時空變化分析[J].地理學報，2001，56（3）：253-260.

[7] 張蕓香，郭晉平.森林景觀斑塊密度及邊緣密度動態研究：以關帝山林區為例[J].生態學雜志，2001，20（1）：18-21.

[8] 李崢.濕地景觀類型時空演變分析系統研究[J].林業勘察設計（福建），2010（2）：96-99.

[9] 陳振雄.基于森林資源二類調查數據的森林景觀格局動態變化分析：以湖南靖州苗族侗族自治縣坳上鎮為例[J].中南林業調查規劃，2009（3）：48-52.