喀斯特地區林草生態系統動態變化研究

陳洪升 許玉鳳

[摘要]以遙感數據為基礎數據，基于反演、模型分析等方法，利用GIS技術定量分析了羅甸縣近35年來林地和草地生態系統的面積變化。研究結果表明，森林生態系統面積比例呈現微弱的上升趨勢，且階段變化顯著;草地生態系統面積比例呈現下降趨勢，波動變化顯著。林草生態系統的轉化主要在森林生態系統、草地生態系統和農田生態系統等生態用地之間轉化，還有部分退化為石漠化狀態。通過林草生態系統的動態變化及轉化研究，為當地生態保護提供科學參考。

[關鍵詞]生態系統;喀斯特地區;羅甸縣

[中圖分類號]Q149[文獻標識碼]A

陸地生態系統是聯結植被、土壤與水體的樞紐，具有增加可利用水資源、減少土壤侵蝕、調節徑流和凈化水質等重要功能。貴州省南部喀斯特地區是珠江流域的上游地區，是重要的水源地生態環境保護區，也是石漠化比較嚴重的區域。由于地形地貌復雜，生物多樣性豐富，生態系統復雜，是西南地區乃至全國重要的生態屏障區。區域生態環境的變化可以通過生態系統的變化來呈現，因此，生態系統對區域生態環境變化有重要的指示作用。開展貴州南部生態系統的變化研究，有助于促進該區域生態環境保護。

1 ? ?研究區概況

平塘縣隸屬貴州省黔南布依族苗族自治州，位于貴州省南緣中部，南與廣西壯族自治區南丹縣接壤。東鄰獨山縣，西與惠水縣、羅甸縣相連，北與貴定縣、都勻市接壤。地理范圍在東經106°40′29″～107°26′19″、北緯25°29′55″～26°06′4l″之間。

平塘縣地處中亞熱帶巖溶喀斯特地區、云貴高原東南坡向廣西丘陵的過渡地帶上。境內山巒疊嶂、河谷深切，峰林谷地、坡立谷、間歇泉、落水洞、地下河、漏斗井泉、溶洞、陰潭等應有盡有。境內植被保護較好，森林覆蓋率達63.4%，自然山水風光優美怡人，風物景觀以山、水、林、泉、洞、湖、瀑、竹海、河灘和峽谷為主。全縣以山地為主，境內地勢西北高東南低，最高點是大塘鎮艮上坡，海拔1487.7m，最低點是甲茶鎮甲茶村六硐河出口處，海拔402m。山地、丘陵、盆（壩）地分別占86%、11.9%和1.8%。

河流屬珠江流域紅水河水系，主要河流有平舟河、曹渡河、霸王河及其支流32條。礦藏有煤、鐵、大理石、花石、高嶺土等。灌木覆蓋率15.17%;林木綠化率為53.50%。312省道公路穿境而過。平塘縣旅游資源豐富，有平舟河谷風景區、甲茶風景區、龍塘風景區、克度溶洞群、天眼景區等景點。

屬中亞熱帶季風濕潤氣候區，夏無酷暑，冬無嚴寒，熱量豐富，雨量充沛，無霜期312天，年平均氣溫17℃，年均降雨量1259 mm。氣候條件有利于各種植物的生長，為發展生態旅游和生態農業締造了得天獨厚的條件。

2 ? ?數據來源與研究方法

2.1 ? ?數據來源

本文研究數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心 （http：//www.resdc.cn）。中國陸地生態系統宏觀結構數據在遙感解譯獲取的1：10萬比例尺土地利用/土地覆蓋數據的基礎上，通過對各生態系統類型進行辨識和研究，經過分類處理形成多期中國陸地生態系統類型空間分布數據集。其中森林生態系統主要包括土地利用/土地覆蓋遙感分類系統中的密林地（有林地）、灌叢、疏林地、其它林地;草地生態系統主要包括土地利用/土地覆蓋遙感分類系統中的高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、 低覆蓋度草地。

2.2 ? ?生態系統間的轉移矩陣及其轉移分析

各類生態系統間的轉移面積可以用轉移矩陣來具體分析，可以直觀反映不同時期內不同生態系統間的變化結構和轉移方向。轉移矩陣結構如下：

（1）

式中，S代表面積，n代表生態系統的類型，i，j分別代表研究期初和研究期末的生態系統類型。

3 ? ?結果分析

3.1 ? ?林地和草地生態系統的時間變化

森林生態系統在平塘縣所有生態系統中所占面積最大，1980年占其總面積的57.5%。研究期間，森林生態系統占研究區面積比例呈現微弱的上升趨勢，年增加率為0.0114/a;具有波動變化的特點，1980～1995年為顯著上升階段;1995～2000年間下降趨勢較大;2000～2005年間呈顯著增加趨勢;2005年之后有所下降（見圖1）。

草地生態系統在平塘縣所有生態系統中僅次于森林和農田生態系統。研究期間，草地生態系統占研究區面積比例呈現下降趨勢，年下降率為0.1943/a;具有階段性變化特點（見圖1）。其中，1980～1990年間呈上升趨勢，然后從1990～2005年間呈現下降趨勢，2005～2015年間呈現上升趨勢。

3.2 ? ?林草生態系統的轉化

為了深入了解森林和草地生態系統的時間變化和動態變化，對各階段各生態系統之間的轉化進行了研究。不同生態系統之間的轉化是人類活動作用于自然資源和環境的最顯著的表現形式。為了對每一個階段生態系統轉化狀況進行了解，分階段對其轉化進行研究。

1980～1995年間，森林生態系統面積增加，主要由農田、草地和濕地等生態系統用地轉化，其中17.28%是由農田生態系統轉化而來，7.57%是由草地生態系統轉化而來，還有0.06%是由濕地生態系統轉化而來;草地生態系統面積增加，主要由農田和林地轉化而來，其中19.61%是由農田生態系統轉化而來，24.96%是由林地生態系統轉化而來。

1995～2005年間，期間1995～2000年間，森林生態系統面積減少較多，主要轉化為耕地和草地;2000～2005年間，森林生態系統面積迅速增加，超過了前一階段，主要是由于退耕還林政策的實施起到了重要作用。森林生態系統面積增加，主要由農田、草地和濕地等生態系統用地轉化，其中15.25%是由農田生態系統轉化而來，9.36%是由草地生態系統轉化而來，還有0.06%是由濕地生態系統轉化而來。草地生態系統面積在減少，主要是由23.00%的草地轉化為農田生態系統，還有部分轉化為森林生態系統，且轉化為農田和林地的面積大于農田和林地轉化為草地的面積。

2005～2015年間，這一段時間生態系統類型之間的轉化較少。森林生態系統面積在減少，其中有轉化為農田和完全退化成石漠化的部分地區，同時僅有0.12%的農田轉化為森林生態系統;草地生態系統面積增加，主要由農田和林地轉化而來，其中1.12%是由農田生態系統轉化而來，5.04%是由林地生態系統轉化而來，但是也有部分區域退化為石漠化狀態。

4 ? ?結論和討論

本文利用GIS技術將1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年七期生態系統數據，通過空間分析處理獲得近35年來平塘縣森林和草地生態系統變化的數據，利用單一動態度和轉移矩陣來直觀反映。研究發現，研究期間平塘縣的林草生態系統變化表現為：

（1）從時間變化來看，研究期間森林生態系統面積有微弱上升趨勢，草地生態系統呈下降趨勢，并有明顯的階段變化。

（2）從動態變化來看，研究期間森林生態系統面積階段變化波動較大，草地生態系統階段變化也比較明顯，變化幅度較大。

（3）從不同生態系統類型之間的轉化來看，林草生態系統與農田生態系統之間的相互轉化較多。

近幾十年來，由于人口增加等原因，毀林毀草開荒、伐薪燒柴使脆弱的生態環境遭到破壞，森林覆蓋率降低，生態系統結構變化較大。為了保護環境，改善惡劣的環境條件，加大了生態保護力度，加上退耕還林、封山育林等政策的實施，森林覆蓋率逐漸增加。由此可見，導致各類生態系統變化的主要因素應該與人口增加、經濟發展和宏觀政策的影響有關，只有守住生態和發展兩條底線，在保護生態環境的前提下進行開發，才能促進人口、資源、環境的協調、可持續發展。

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