廣州快速城市化進程中近自然林的景觀和活力演變

陳燕喬, 黃雪清, 楊龍, 溫美麗, 孫中宇, *, 彭長連

廣州快速城市化進程中近自然林的景觀和活力演變

陳燕喬1, 2, 黃雪清1, 楊龍1, 溫美麗1, 孫中宇1, 2, *, 彭長連2, *

1. 廣東省地理空間信息技術與應用公共實驗室/廣州地理研究所, 廣州 510070 2. 華南師范大學生命科學學院, 廣州 510631

我國快速城市化過程中城市森林的結構、功能及服務受到了強烈的人為干擾。快速城市化過程中如何規劃和保護森林資源, 使其更有效地服務于城市生態系統, 是當前亟需解決的問題。以高度城市化的廣州市近自然林為研究對象, 從城市化的時間尺度(1979—2013年)和空間尺度(市中心-近郊-遠郊)兩個方面探討了廣州市近自然林的景觀及活力對快速城市化的響應過程。研究結果一致表明: 快速城市化導致廣州市近自然林的景觀破碎化。近自然林的面積及活力在快速城市化進程中先迅速降低, 隨后降速減緩并緩慢回升。城市不透水面和產業結構是影響近自然林景觀和活力的關鍵因子。城市化程度較低時, 近自然林對城市化因子的響應為線性響應, 隨著城市化的推進, 這種線性響應逐漸轉變為非線性。城市化因子對近自然林的景觀和活力的影響隨著城市化進程先增強后減弱并逐漸趨于多元化和去中心化。對城市近自然林景觀和活力調控的最佳時期是快速城市化早期。高度城市化背景下的政策和管理等行政因素可顯著改善近自然林的景觀和活力。

城郊梯度; 歸一化植被指數; 城市森林; 景觀指數; 歷史演變

0 前言

世界范圍內的城市化進程正以驚人的速度推進。相關研究表明, 1900年世界城市人口占世界總人口的比例僅為9%, 1980年增長為40%, 2000年則達到50%, 預計2025年將會上升至60%[1, 2]。中國中小城市發展報告(2013)[3]顯示, 截至2012年, 中國城市化率已達到52.60%, 預計2020年將達到60.34%, 屆時中國的城市人口將達到8.37億。城市化帶來高度人類文明的同時, 也對區域內原有的自然環境和植被造成了難以估量的生態影響, 引發諸如熱島效應、霧霾、酸雨、土地污染和植被景觀破碎化等城市生態問題。在此背景下, 城市森林的生物多樣性、植物功能群組成特征和生態系統服務功能等也受到了嚴重的威脅[4-6]。隨著城市化壓力的增加, 城市森林的物種多樣性降低, 生態服務功能減弱, 系統恢復力受損, 受到外來物種入侵和形成新生生態系統(novel ecosystem)的風險都會顯著增加[7-9]。如何準確評價、保護和修復城市化過程中受損城市森林斑塊的結構、功能及發展動力, 是當前亟需解決的重要課題。

城市近自然林是一類特殊的城市森林, 也是城市森林中最為重要的一種森林類型。不同于一般意義上的城市綠地, 城市近自然林具有類似自然林的組成和結構, 發揮著與自然林相當的生態系統服務功能[10, 11], 對全球變化背景下的森林研究有重要意義[12]。與其它城市綠地相比, 城市近自然林可顯著提高空氣負離子濃度, 降低空氣中的細菌含量, 同時改善土壤微生物群落結構[13]。當前, 城市森林的研究多以城市化背景下的城市森林整體作為研究對象, 而針對城市近自然林單獨的研究較少, 尤其缺乏空間梯度和時間序列相結合的研究案例[14]。本研究以廣州市快速城市化過程中殘存的近自然林為研究對象, 從城郊梯度和時間序列兩個方面探討我國快速城市化背景下的城市近自然林景觀和活力變化。本研究以景觀指數和NDVI的年際變化分別指征近自然林的景觀和植被活力變化, 重點關注以下科學問題: (1)快速城市化過程中城市近自然森林的景觀與活力如何變化？(2)不同城市化時期引發城市近自然林景觀和活力變化的主要城市化因子是哪些？(3)在快速城市化過程中如何協調這些城市化因子, 合理規劃和保護城市近自然森林？相關研究結果可為我國快速城市化過程中的近自然林規劃和保護提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域

本研究選取高度城市化的廣州市作為研究區域。廣州是廣東省的政治和經濟中心, 是我國改革開放的前沿陣地, 也是我國快速城市化的典型案例之一。廣州市地處我國華南地區, 屬于南亞熱帶典型的季風海洋性氣候, 夏季盛行西南風, 冬季以偏北風為主。受此影響, 該區形成了以南亞熱帶季風常綠闊葉林為主的地帶性植被和以赤紅壤為主的地帶性土壤。廣州市2017年全年平均溫度為22.4℃, 平均相對濕度81.1%, 降雨量2638.3 mm, 日照時數1519.7 h[15]。廣州市1980年的城市化率為45.5%, 2016年達到86.06%; 1978年地區生產總值為43.09億元, 2016年增至19547.44億元[15]。短短的30多年時間, 廣州便完成了西方國家歷時50-100年才完成的城市化進程, 為我國其他城市的城市化推進提供了借鑒。2017年廣州市全市面積達到7434.40平方公里, 常住人口增至1404.35萬人, 常住人口密度達1889人/平方公里。隨著經濟的發展和城市化進程的推進, 廣州市中心城區、郊區以及遠郊區的植被受到了強烈的人為干擾, 植被覆蓋率不斷降低[16], 森林景觀破碎化, 形成諸多殘存的“近自然林”。這些近自然林以地帶性植被為主, 群落結構完整、物種多樣性豐富、生物量高、趨于穩定狀態、近自然生長, 在無較大人為干擾下可演替成地帶性頂極群落。2004年, 廣州市現存的近自然林面積僅為290 km2, 占廣州市土地面積的3.9 %, 并且均以保護區、風水林和風景林的形式存在[17]。本研究首先根據廣州市的用地強度和不透水面的分布將廣州市劃分為 “市中心區-近郊區-遠郊區”的城郊梯度(圖1)。隨后在城郊梯度上的市中心蒲崗(PG)、近郊蘿崗(LG)和遠郊大嶺山(DLS)選取3片近自然林, 以采樣點為中心設定5 Km×5 Km的研究區域(圖1B), 研究區域概況及近自然林群落特征列于表1。市中心蒲崗、近郊蘿崗和遠郊大嶺山所受到的人為干擾強度逐漸降低, 具有明顯的城市化梯度(圖1)。

a. 廣州市土地利用圖 b.廣州市不透水面分布圖

Figure 1 The location of study area PG/LG/DLS in Guangzhou

表1 研究區域概況及研究區近自然林的群落特征

1.2 研究方法

1.2.1 城市化因子的選取

目前國內外對衡量城市化水平的標準尚未達成統一認識。當前衡量城市化水平有兩種常用的方法, 一種是單一指數法, 多以城市人口比例作為衡量標準; 另一種是綜合指數法, 選取多個指數來衡量城市化水平。所選取的指數多集中在以下四個方面[18]: ①人口相關的城市化指標, 主要用來反映城市化過程中的人口集中過程; ②土地相關的城市化指標, 主要反映地域景觀的變化過程; ③經濟類的城市化指標, 主要反映經濟結構的非農轉變; ④社會類的城市化指標, 用來反映生活方式的變化。這些衡量城市化水平的指標, 均在不同程度上反映了城市化過程對城市近自然林所產生的環境壓力。本研究依據以上原則, 同時兼顧數據的可獲取性、連續性和可比較性, 最終選取以下18個城市化因子表征城市化壓力: 常住人口密度(X1)、GDP(X2)、第二產業產值(X3)、第三產業產值(X4)、常用耕地面積(X5)、農林牧漁業總產值(X6)、房地產開發投資額(X7)、批發零售業商品銷售總額(X8)、公共財政支出(X9)、城市居民可支配收入(X10)、建設用地面積(X11)、機動車數量(X12)、大氣二氧化硫含量(X13)、大氣二氧化氮含量(X14)、大氣一氧化碳含量(X15)、大氣總懸浮顆粒物含量(X16)、降水pH值(X17)和酸雨頻率(X18)。以上數據依據歷年廣州市統計年鑒和廣州市環境公報提取。

1.2.2 基于TM影像的景觀指數提取方法

基于廣州市1979年、1990年、1999年、2005年和2013年TM高分辨率(30 m)影像數據, 提取研究區5 km×5 km范圍內城市化過程中的土地利用變化信息。本研究將土地資源分類系統中5種土地利用類型歸為5大類景觀, 即林地、農用地(耕地和園地)、濕地、未利用地(裸地)、建設用地(人工表面), 并把林地、農用地及濕地歸類為生態用地, 建設用地和未利用地歸類為非生態用地。

在此基礎上, 本研究參照鄔建國[19]的方法計算了1979—2013年研究區內的斑塊總個數(NP)、斑塊密度(PD)、邊界密度(ED)、景觀形狀指數(LSI)、最大斑塊指數(LPI)、香農多樣性指數(SHDI)、香農均勻度指數(SHEI)和景觀破碎化指數(FNI)。

1.2.3 基于TM影像的植被活力表征方法

在TM遙感影像中, 近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差與近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之和的比值被稱為歸一化植被指數(NDVI)。NDVI可以反映植物的水分、色素和養分含量, 從而間接反映植被的健康和活力。在TM影像中, NDVI的計算公式可表示為:

NDVI=(ρband4-ρband3)/(ρband4+ρband3)

其中NDVI為歸一化植被指數, ρband3和ρband4分別為TM影像紅光波段和近紅外波段的反射率。本研究根據NDVI值將植被活力分為三個等級, 即非植被(-1≤NDVI≤-0.2), 低活力植被(-0.2＜NDVI≤0.5)和高活力植被(0.5＜NDVI≤1)。

1.2.4 數理統計方法

采用主成分分析(PCA)方法對城市化要素進行降維處理。采用回歸分析(RA)來探討城市近自然林對城市化的響應方式。采用相關分析(CA)判別城郊梯度上對城市近自然林景觀和活力產生顯著影響的城市化要素。以上分析均采用SPSS for windows 13.0軟件運行處理。

2 結果與分析

2.1 1979—2013年間廣州市城郊梯度上近自然林的景觀和活力演變

廣州市城郊梯度上近自然林1979—2013年的森林景觀變化如圖2所示。1979年遠郊大嶺山95%以上均為森林, 近郊蘿崗主要由森林和農用地組成, 而市中心蒲崗則由森林、農田和其他土地組成。1990年至2013年間, 蒲崗森林面積有所增加, 但被大量建筑所包圍和切割, 森林及周邊景觀更為破碎化。近郊區蘿崗的部分農用地轉變為林地, 但被道路切割嚴重, 森林景觀也逐漸破碎。遠郊大嶺山的森林景觀則較為穩定, 期間變化并不顯著。由表2可知, 研究對象所在地5 km×5 km范圍內的斑塊數量(NP), 斑塊密度(PD), 邊界密度(ED), 景觀形狀指數(LSI), 最大斑塊指數(LPI), 香農多樣性指數(SHDI), 香農均勻度指數(SHEI), 景觀破碎化指數(FNI)均隨著城市化時間的推進逐漸增加。同一時期市中心研究區的上述景觀指數均大于近郊區和遠郊區, 遠郊近自然林景觀的變化最小。

廣州市蒲崗、蘿崗和大嶺山研究區域1979-2013年植被指數(NDVI)變化如圖3所示。本研究將NDVI值分為3個等級來表示植被活力, 即-1至-0.2, -0.2至0.5, 0.5至1, 分別代表非植被、低活力植被和高活力植被。從市中心的蒲崗和近郊的蘿崗區域來看, 隨著城市化的進程, 一些植被活力較低的農業用地被建設用地所替代。隨著道路和房屋的修建, 高活力的植被景觀(主要是城市近自然林)被切割和碎片化。遠郊大嶺山也是同樣的趨勢, 但由于城市化壓力較小, 變化并不顯著。

圖2 廣州市蒲崗、蘿崗、大嶺山研究區域 1979-2013 年土地利用景觀演化圖

Figure 2 The change of landscape and land use in PG/LG/DLS from 1979 to 2013

表2 1979-2013年廣州市蒲崗/蘿崗/大嶺山研究區的景觀指數

表3表明, 1979—2005年間市中心蒲崗的高活力植被面積和比例逐年減小, 2005—2013年間有所回升。遠郊蘿崗區域的高活力植被面積呈持續下降趨勢。低活力植被和無活力區域逐年增加。遠郊大嶺山的高活力植被、低活力植被和無活力區域的面積則變化不明顯。

圖3 廣州市蒲崗、蘿崗、大嶺山研究區域1979-2013年植被指數NDVI變化圖

Figure 3 The change of NDVI in PG/LG/DLS from 1979 to 2013

表 3 廣州市蒲崗、蘿崗和大嶺山研究區植被活力變化

1.2 1979—2013年間廣州市城市化因子對近自然林景觀和活力的影響

本文以廣州市1979/1990/1999/2005/2013年的常住人口密度(X1)、GDP(X2)、第二產業產值(X3)、第三產業產值(X4)、常用耕地面積(X5)、農林牧漁業總產值(X6)、房地產開發投資額(X7)、批發零售業商品銷售總額(X8)、公共財政支出(X9)、城市居民可支配收入(X10)、建設用地面積(X11)、機動車數量(X12)、大氣二氧化硫含量(X13)、大氣二氧化氮含量(X14)、大氣一氧化碳含量(X15)、大氣總懸浮顆粒物含量(X16)、降水pH值(X17)和酸雨頻率(X18)等數據為基礎, 用SPSS軟件對廣州城市化過程中所涉及到的城市化要素進行主成分分析并輸出總方差解釋。結果表明, 所有城市化要素可歸為三個主成分, 其中主成分Z1和Z2的特征根λ>1, 并且Z1的貢獻率達到86.51%, Z1和Z2兩個主成分的累積貢獻率達到95.19%(表4)。從SPSS軟件輸出的主成分載荷矩陣可知(表5), 主成分Z1與城市化各要素均有強烈的相關性, 可歸結為綜合城市化因子; 主成分Z2則與土地利用類型及環境要素相關性較強, 可歸結為土地利用與環境因子。

表4 SPSS軟件輸出總方差解釋

表5 SPSS軟件輸出主成分載荷矩陣

本文以貢獻率達86.51%的主成分Z1的對數logZ1為自變量, 以研究區森林面積、高活力植被(近自然林)比例以及景觀香農多樣性指數為因變量進行相關分析和線性回歸分析(圖4)。結果表明, 遠郊區大嶺山研究區內的森林面積對城市化進程的響應表現為線性遞減(2=0.771); 而市中心區蒲崗和近郊區蘿崗研究區內的森林面積對城市化進程的響應則趨于非線性(2分別為0.1643和0.1184)。植被活力方面, 遠郊區大嶺山、近郊區蘿崗和市中心區蒲崗研究區內高活力植被(近自然林)的比例均隨著城市化進程線性遞減, 但蒲崗區的決定系數2<0.5,更趨于非線性響應。景觀多樣性方面, 遠郊大嶺山的景觀多樣性隨城市化進程線性增加(2=0.7041); 近郊蘿崗和市中心蒲崗則更趨于非線性變化(2分別為0.2918和0.4164)(圖4)。從線性回歸的決定系數2值可以看出, 城市中心、近郊和遠郊林對廣州市城市化進程的響應形式有所不同, 距離市中心越遠響應形式越簡單, 越接近于線性響應, 而距離市中心越近, 響應形式越復雜, 越接近于非線性響應。

本研究選取1979—2013年廣州市的人口、GDP、城市化率、不透水率、房地產投資額等主要城市化因子, 與研究區景觀破碎度、多樣性指數、最大斑塊指數、高活力植被比例等4個指標一同進行相關性分析(表6)。結果表明:

市中心蒲崗的景觀指數, 包括斑塊密度、景觀香農指數和最大斑塊指數與各城市化因子均為正相關; 而高活力植被(近自然林)比例與各城市化因子均為負相關。蒲崗區的城市化率、不透水率與斑塊密度相關性最高; 而不透水率和農林牧漁業總產值與景觀香農指數和最大斑塊指數相關性最高。與植被活力關系最為密切的則是不透水率、城市化率和第二產業產值。指標的相關性結果表明, 不透水率、城市化率是影響蒲崗區植被活力及景觀破碎度的最關鍵因子。而GDP、房地產開發投資額以及人均可支配收入對蒲崗森林的影響相對較小。

圖4 城市化因子對數logZ1與研究區森林面積、高活力植被比例及研究區景觀香農多樣性指數的回歸關系

Figure 4 The regression between urbanization factor logZ1 and forest area, proportion of high vigor vegetation and SHDI

表6 研究區城市化因子與森林景觀類指數間的相關矩陣

近郊區蘿崗研究區的斑塊密度和香農多樣性指數與各城市化因子均正相關; 最大斑塊指數和植被活力則與各城市化因子負相關。與蘿崗景觀指數關系最密切的城市化因子是GDP和第二產業產值。與植被活力相關性較高的則是城市化率和農林牧漁業總產值。從城市化各要素與蘿崗植被活性的顯著負相關可以看出, 近郊區是受廣州市城市化影響最為劇烈的區域, 人為干擾對植被活力的影響最大。

遠郊大嶺山研究區的斑塊密度, 景觀香農多樣性指數與各城市化因子均正相關, 關系最為密切的是人口密度和不透水率。最大斑塊指數和高活力植被比例則與各城市化因子負相關。其中與最大斑塊指數關系最為密切的因子為GDP和房地產開發投資額; 與植被活力關系最為密切的是城市化率和農林牧漁產業總值。

3 討論

3.1 快速城市化過程中城市近自然森林的景觀與活力變化

時間序列和空間梯度上的研究結果一致表明, 城市化過程使廣州城市近自然林的景觀破碎化, 植被活力隨著城市化的推進先迅速降低, 隨后降速減緩, 最后有所回升。廣州市城市化過程中部分近自然林景觀首先被轉為農業用地, 隨后被道路切割破碎化, 最終轉化為城市建設用地。深圳市城市近自然林在快速城市化過程中也表現出類似的轉化特征[20], 說明破碎化和用地類型轉化很可能是我國快速城市化乃至全球城市化過程中城市近自然林發展的普遍特征[21, 22]。快速城市化初期, 用地類型的轉換較為劇烈, 大量的林地被轉為農用地或建設用地, 導致區域內景觀破碎化, 植被活力迅速降低。快速城市化中期, 用地類型開始穩定, 基本的城市格局已經形成, 近自然林的景觀格局也相對穩定, 植被活力的降低有所減緩。快速城市化后期, 隨著城市居民生活水平的提高, 對城市生態環境的需求也逐漸升高。城市管理者對城市綠化及城市綠地的管理投入也相應提高。破碎的近自然景觀通過廊道作用重新連通, 研究區內的近自然林植被活力開始回升。這與快速城市化背景下上海的植被景觀格局變化相類似[23], 也與城市化的“諾瑟姆曲線”相吻合。同時也說明, 快速城市化后期, 合理的政策和管理可以顯著改善城市近自然林的景觀和植被活力。

城市化過程中城市森林對城市化壓力的響應越來越復雜, 由線性響應逐漸轉為非線性響應。本研究中, 廣州市近自然林在快速城市化初期對城市化壓力的響應基本為線性響應, 線性回歸的決定系數超過0.7; 但隨著城市化的進展, 線性回歸的決定系數降至0.1—0.3, 城市近自然林對城市化壓力因子的響應越來越趨于非線性。這種趨勢在美國明尼蘇達州城郊梯度上的森林中也得到了證實[24]。這可能與城市化壓力的復雜性密切相關。快速城市化初期, 城市化的壓力因子較為簡單和集中, 對城市近自然林的影響也相對直接。而快速城市化中后期, 城市的人口、社會、經濟和政策因子越來越多元化, 對城市近自然林的影響也變得越來越復雜。城市近自然林的景觀和活力對單一城市化因子的依賴性逐漸降低, 而更容易受到政策及管理等行政要素的影響。城市近自然林對城市化的這種非線性的響應過程, 實際反映了城市化壓力因子不斷復雜化, 不斷多元化的過程。相關研究表明, 中國的快速城市化受到多元因子的驅動。隨著城市化進程的推進, 市場力、外向力、行政力的影響逐漸上升, 而內源力的影響會逐漸下降[18]。這是導致城市近自然林對城市化的響應越來越趨于非線性化的根本原因。

此外, 1990—1999年間研究地近自然林的土地利用轉換最為劇烈。這與該時期的城市化特征密切相關。相關研究表明, 廣州1990-1999年期間, 存在顯著的“郊區化”擴散現象[25], 即中心區人口減少, 郊區人口的比重逐漸超過中心區。郊區人口增加導致近郊區和遠郊區近自然林的城市化壓力增大, 在景觀上表現得更為破碎, 植被活力顯著下降。而此時廣州正處于城市化的快速發展期, 廣州市的GDP每年以雙位數的平均增速增長, 房地產市場投資大幅增加, 大規模的市政工程依次開啟, 城市樣貌因為產業結構的發展和城市建設而出現了巨大變化, 這對市域內近自然林的景觀和活力產生了巨大影響。

3.2 影響城市近自然林景觀與活力的主要城市化因子

綜合蒲崗、蘿崗和大嶺山的研究結果可以看出, 快速城市化過程中處于不同城市化階段的城市近自然林對城市化因子的敏感性有所不同(表6)。快速城市化早期影響城市近自然林景觀的關鍵因子為人口密度和不透水率; 影響植被活力的關鍵因子為城市化率和農林牧漁產業總值。隨著快速城市化的推進, GDP和第二產業產值成為影響近自然林景觀的關鍵因子; 而城市化率和農林牧漁產業總值則主要影響近自然林的植被活力。城市化后期, 不透水率和農林牧漁產業總值成為影響近自然林景觀的關鍵因子; 第二產業產值和不透水率則主要影響影響近自然林的植被活力。至此, 我們可以看到城市化因子對城市近自然林景觀及活力產生的負面影響是毋庸置疑的, 但城市化率并不是城市近自然林的景觀變化的決定因素, 尤其在快速城市化的早期和后期。真正對城市近自然林面積和活力產生影響的是快速城市化過程中的產業結構變化及自然資源配置變化。此外, 城市化因子對城市近自然林的景觀和活力的影響在快速城市化早期到中期逐漸升高, 快速城市化后期有所降低。因此改善城市近自然林的景觀和活力的最佳階段是在快速城市化早期。快速城市化早期存在若干關鍵的影響因子, 只需對這些因子進行適當調整, 即可達成優化目標。而快速城市化后期, 影響城市近自然林景觀和活力的因素變得多元化和去中心化, 改善城市近自然林景觀和活力的難度增加, 往往需要通盤考慮自然、社會、經濟、土地和政策等因子, 對城市化因子進行系統優化才能達到理想效果[26]。

3.3 快速城市化過程中的城市近自然林資源的規劃與保護

快速城市化過程中合理規劃和保護近自然林資源, 是維持城市生態系統健康, 保障城市居民福祉的必要舉措。從本研究的結果來看, 優化和改善城市近自然林的景觀和活力需要在快速城市化早期控制人口密度, 避免驅趕型城市化, 同時避免快速城市化早期用地類型的劇烈變化。在快速城市化過程中宜采用新材料、新技術和新方法以盡量控制不透水地面的比例, 同時合理規劃產業結構, 不斷優化自然資源的空間配置。隨著快速城市化的推進, 仍應控制城市化速率, 盡量避免第二產業對生態環境產生的負面影響。快速城市化后期, 不透水率和產業結構依然是影響城市近自然林景觀和活力的關鍵因子。該時期政策和管理等行政要素發揮著重要的作用[27]。通過行政干預, 持續強化產業結構升級, 增加近自然林的景觀連通度, 引導群眾共同努力改善近自然林的生存環境[28, 29], 才能有效提升城市近自然林的生存質量。

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Landscape and dynamic evolution of near natural forest in the process of rapid urbanization in Guangzhou

CHEN Yanqiao1, 2, HUANG Xueqing1, YANG Long1, WEN Meili1, SUN Zhongyu1, 2, *, PENG Changlian1, *

1. Guangdong Open Laboratory of Geospatial Information Technology and Application, Guangzhou Institute of Geography, Guangzhou 510070, China 2. School of Life Sciences, South China Normal University, Guangzhou 510631, China

The structure, function, and services of urban forest are intensely disturbed by human activities during the rapid urbanization in China. How to plan and protect the forest resources during rapid urbanization and make it effectively serve the urban ecosystem, is an urgent issue. This study takes the near-natural forests in highly urbanized city Guangzhou as the study objects. The processes of near-natural forest in Guangzhou responded to urbanization were discussed from two aspects, i.e., temporal scale (1979-2013) and spatial scale (urban-rural gradient). The results consistently showed that urbanization caused landscape fragmentation of near-natural forest. The area and vigor of near-natural forest decreased rapidly, and then the trend slowed down and finally increased slowly during the rapid urbanization. The impervious surface coverage and industrial structure were the key factors influencing the landscape and vigor of near-natural forest. There was a linear response to urbanization in near-natural forest when the urbanization level was low, and the response turned to non-linear when the urbanization level increased. Accompanying with the rapid urbanization process, the influences of urbanization factors on the landscape and vigor of near-natural forest increased and then decreased. The urbanization factors that influenced urban near-natural forest turned to multivariate and non-dominant. The best period to adjust the landscape and vigor of near-natural forest was in the early urbanization stage. The administrative factor, such as policy and management could play a vital role for the improvement of the landscape and vigor of near-natural forest in late urbanization stage.

urban-rural gradient; NDVI;urban forest;landscape index;historical evolution

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.04.029

陳燕喬, 黃雪清, 楊龍, 等. 廣州快速城市化進程中近自然林的景觀和活力演變[J]. 生態科學, 2020, 39(4): 233–243.

CHEN Yanqiao, HUANG Xueqing, YANG Long, et al. Landscape and dynamic evolution of near natural forest in the process of rapid urbanization in Guangzhou[J]. Ecological Science, 2020, 39(4): 233–243.

Q14

A

1008-8873(2020)04-233-11

2019-11-27;

2020-05-02

國家自然科學基金(31400380); 廣東省科技計劃 (2018B030324002); 廣東省科學院實施驅動發展能力建設專項(2017GDASCX-0805; 2018GDASCX-0101; 2020GDASYL-040101)

陳燕喬(1979—), 女, 廣東饒平人, 博士, 高級工程師, 主要從事城市生態學研究, E-mail: yanqiaochen@163.com

孫中宇, 男, 博士, 副研究員, 主要從事恢復生態學研究, E-mail: sunzhyu@gdas.ac.cn

彭長連, 男, 博士, 教授, 主要從事植物生態學研究, E-mail: pengchl@scib.ac.cn