廣西六萬林場森林公園景觀多樣性分析

溫志偉

摘 要：在廣西國有六萬林場六萬大山森林公園各景觀類型斑塊的基礎上，應用ArcMap 9.2和Fragstas 3.3軟件，從景觀類型多樣性、格局多樣性和斑塊多樣性3個方面開展了景觀多樣性研究。結果表明：青秀山景區由喬木林、經濟林、觀賞性灌木林、草坪、水域、苗圃地和建筑用地景觀類型組成;建筑用地的斑塊密度、斑塊形狀指數最大，說明其斑塊的破碎化程度高、人為干擾大;而喬木林的分離度最小，說明其占地面積大，人為干擾較小;景區整體多樣性為1.2656，優勢度和均勻度分別為0.6803、0.6508，說明景觀多樣性豐富，各類型比例不均勻，優勢程度不高。

關鍵詞：景觀;景觀多樣性;多樣性指數;六萬林場

中圖分類號 S718.5文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）20-0065-04

Analysis on Landscape Diversity of Forest Park in Liuwan Forest Farm of Guangxi

WEN Zhiwei

（State owned Liuwan forest farm in Guangxi Zhuang Autonomous Region，Yulin 537000，China）

Abstract：Based on the landscape patches of Liuwan Dashan Forest Park in Guangxi state-owned 60000 forest farm，this paper studies the landscape diversity from three aspects of landscape type diversity，pattern diversity and patch diversity by using arcmap 9.2 and fragstas 3.3 software technology. The results show that：Qingxiu mountain scenic area is composed of arbor forest，economic forest，ornamental shrub forest，lawn，water area，nursery land and construction land landscape types;the patch density and patch shape index of construction land are the largest，which indicates that the patch fragmentation degree is high and human disturbance is large;the separation degree of arbor forest is the smallest，which indicates that it covers a large area and has less human disturbance;the overall scenic area has the largest patch density and patch shape index The diversity was 1.2656，dominance degree and evenness degree were 0.6803 and 0.6508 respectively，which indicated that landscape diversity was rich，the proportion of each type was uneven，and the dominance degree was not high.

Key words：Landscape;Landscape diversity;Diversity index ;Liuwan forest farm

景觀生境的破碎化和生境破壞是物種滅絕速率加快的主要原因[1]。而生物多樣性研究是現代生態學的重點和熱點，其中包含景觀多樣性（landscape diversity）[2]。景觀多樣性是指景觀結構、功能和時間變化方面的多樣性，是景觀水平上生物組成多樣化程度的表征[3]。它構成了其他層次生物多樣性的背景，并制約著這些生物多樣性的時空格局及其變化過程[4]。景觀多樣性對于物質遷移、能量交換、生產力水平和物種在景觀中的遷移、轉化和遷徙有著重要的影響[5]。為了解人類活動嚴重干擾下的森林景觀動態，筆者對玉林六萬大山森林公園風景區的森林景觀的類型、格局、斑塊破碎度進行了多樣性分析，以期為人類活動脅迫下的森林景觀生態規劃和管理及森林資源的可持續利用提供科學依據。

1 研究區域概況

六萬大山森林公園位于玉林市西面（109°52′35.86″E，22°35′29.83″N），屬南亞熱帶季風氣候區，干濕分明。年均氣溫22.1℃，年均降雨量1350mm，全年無霜期325～350d，年均日照時數為1921h。土壤主要是由砂巖和砂頁巖等風化而成的赤紅壤，呈微堿性和中性。目前主要植被類型為馬尾松純林和馬尾松與大葉棟、火力楠（Michelia macclurel）等針闊混交林，景區內人工群落類型豐富多樣，種植了天南星科、桑科、百合科等亞熱帶觀賞植物，建造了棕櫚園、蘇鐵園、香花園等及草坪，還建成了陽桃園等果園和種植大花紫薇、幌傘楓等苗圃，形成了具有一定特色的亞熱帶森林景觀。

2 試驗方法

2.1 景觀要素類型劃分 根據研究目的和研究對象特點，將六萬大山景區景觀劃分為以下類型：建筑用地（辦公樓、店鋪、飯店旅館、長廊等），喬木林（馬尾松林、馬尾松與大葉櫟、火力楠混交林、闊葉林等），經濟林（八角、芒果、肉桂等），觀賞性灌木林，草坪，水域，苗圃地（秋楓、雞冠刺桐、三角梅、海南蒲桃等）。

2.2 景觀多樣性的測定 （1）斑塊類型面積（CA），它等于某一斑塊類型中所有斑塊的面積之和。其值的大小制約著以此類型斑塊作為聚居地的物種的豐度、數量、食物鏈及其次生種的繁殖等。（2）斑塊所占景觀面積的比例（%LAND），它等于某一斑塊類型的總面積占整個景觀面積的百分比。其值趨于0時，說明景觀中此斑塊類型變得十分稀少;其值等于100時，說明整個景觀只由一類斑塊組成。（3）最大斑塊所占景觀面積的比例（LPI），它等于某一斑塊類型中的最大斑塊占整個景觀面積的比例。有助于確定景觀的模地或優勢類型等。其值的大小決定著景觀中的優勢種、內部種的豐度等生態特征;其值的變化可以改變干擾的強度和頻率，反映人類活動的方向和強弱。

2.3 景觀多樣性指數 景觀多樣性指數（landscape Diversity Index）的大小反映出景觀要素的多少和各景觀要素所占比例的變化。當景觀由單一要素構成時，其多樣性指數為0;由2個以上的要素構成的景觀，當各景觀類型所占比例相等時，其景觀的多樣性為最高;各景觀類型所占比例差異增大，則景觀的多樣性下降[5]。

（1）景觀多樣性指數[6]（landscape diversity index）

[H=-k=1nPKIn（PK）]

式中：H-多樣性指數，Pk-景觀類型所占面積的比例。

（2）景觀豐富度指數（landscape richness idex）[7]

[Rd=mA]

式中，m-景觀中現有的景觀類型，A-景觀總面積。

（3）景觀優勢度指數D（landscape dominance index）是多樣性指數的最大值與實際值之差。優勢度指數越大，則表明偏離程度越大，或者說某一種或少數景觀類型占優勢。D值大時，表示景觀只受一個或少數幾個類型所支配;D值小時，表示該景觀是由多個比例大致相等的斑塊類型所組成;當D為0時，該指標在完全同質的景觀中（[m]=1）無用。用于測定景觀結構組成中一種或一些景觀要素類型支配景觀程度。其公式為：

[D=Hmax-H] [Hmax=In（n）]

式中：Hmax-最大多樣性指數。

（4）景觀均勻度指數E（landscape evenness index）反映了景觀中各綴塊在面積上分布的不均勻程度。它與優勢度為負相關，優勢度與均勻度是對于同一個問題從不同側面的度量，均勻度指示意義與優勢度相反，用均勻度可印證優勢度的計算結果，通常以多樣性指數和其最大值的比來表示。其計算公式[8]如下：

[E=H/HMax]

式中：E-均勻度，H-多樣性指數，Hmax-最大多樣性指數。

2.4 景觀格局多樣性的測定 格局多樣性的測定多考慮景觀中不同景觀類型的空間分布和相鄰景觀類型間聚集和分散的程度，常用的指數是距離指數和分離度[9-11]。

（1）景觀分離度（Landscape apartness index）是指某一景觀類型中不同斑塊個體分布的分離程度。其計算公式[12]：

[Fi=Di/Si]

式中：Fi-景觀類型i的分離度，Di-景觀類型i的距離指數，Si-景觀類型i的面積指數。[Si=Ai/A]式中：Ai-景觀類型i的總面積，A-經管的總面積。

（2）距離指數（Landscape distance index）

距離指數是用來描述某一景觀類型中不同斑塊個體之間的距離遠近程度[13]。其計算公式為：

[Di=12nA]

式中：Di-景觀類型i的距離指數，A-景觀的總面積，n-景觀類型i的斑塊總個數。

2.5 景觀斑塊多樣性的測定 斑塊多樣性的測定多考慮景觀中斑塊的總數，單位面積上斑塊的數目。常用的指數是斑塊形狀、密度和分維數。

（1）斑塊形狀指數（Plaques shape index）是通過計算某一斑塊形狀與相同面積的圓或正方形之間的偏離程度來測量其形狀的復雜程度[14]。斑塊的形狀越復雜，LSI的值就越大。常見的形狀指數LSI有2種形式：

[LSI=P2πA]（以圓為參照幾何形狀）;

[LSI=0.25A]（以正方形為參照幾何形狀）

式中：LSI-景觀斑塊形狀指數，P-斑塊周長，A-斑塊面積。

（2）斑塊密度指數（Plaques shape index）即斑塊個數與面積的比值。比值愈大，破碎化程度愈高，以此可以比較不同類型景觀的破碎化程度及整個景觀的破碎化狀況。景觀斑塊密度指數為[15]：

[PDi=Ni/Ai]

式中：PDi-第i類景觀斑塊密度，Ni-第i類景觀斑塊總數，Ai-第i類景觀的總面積。

（3）分維數（Fractal dimension）反映景觀格局總體特征的重要指標，它一定程度上也反映了人類活動對景觀格局的影響。一般來說，受人類活動干擾小的自然景觀的分數維值高，而受人類活動影響大的人為景觀的分數維值低。分維數為1時代表形狀最簡單的正方形或圓形，分維數為2代表周長最復雜的斑塊類型，通常其值的可能上限為1.5。其公式[9]為

[FD=2ln（P/K）/ln（A）]

式中：P-斑塊周長;A-斑塊面積。D值越大，表明斑塊形狀越復雜，D值的理論范圍為1.0～2.0，1.0代表形狀最簡單的正方形斑塊，2.0表示等面積下周邊最復雜的斑塊。

2.6 分析方法 （1）以拍照、勾繪等方式在外業圖上依據景區現狀劃分斑塊，并記下各斑塊的現狀。（2）利用掃描儀將清繪好的外業圖掃描上計算機，調整大小，且獲取底圖。（3）利用ArcMap9.2軟件進行地圖矢量化、景觀斑塊區劃、邊界數字化、構建空間數據庫，并判讀其斑塊類型，計算各斑塊及類型的周長和面積;以此作為景觀多樣性分析的基礎數據。（4）最后利用Fragstat3.3軟件在斑塊級別、斑塊類型級別、景觀級別3個應用尺度上計算出所需的景觀指標，并用Excel進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 六萬大山公園景觀 現存的喬木林為近幾十年來培育的人工林為主，其中以優勢種馬尾松、大葉櫟、火力楠為主，伴生著一些竹林、米老排、窿緣桉、樟樹等。農業用地被利用成苗圃地，種植有秋楓、海南蒲桃、垂葉榕、三角梅等觀賞植物，并增加了觀賞性灌木林如桃樹、杜鵑、桂花、白玉蘭等。此外，隨著森林公園的開發，林地利用結構發生了變化較大，草坪的面積增加了，經濟林主要以八角肉桂為主。由表1可知，玉林六萬大山森林景區以喬木林和苗圃地為主，分別占56.31%、20.94%，2種景觀類型面積合計占總面積的77.25%，其次是建筑用地、草坪，分別為10.98%、6.02%;經濟林的面積最少，僅占0.48%。而從景觀斑塊數來看，最多的是建筑用地，占45.84%，其次是喬木林、水域，分別占14.58%、10.42%、;草坪和苗圃地同為8.33%，水域和觀賞性灌木林最少且相同，為6.25%。在這7種景觀類型中，喬木林平均周長和平均面積最大，分別為3401.12m、34.98hm2，說明它是風景區的主要景觀類型。經濟林和水域的平均斑塊面積是最少的，說明這兩種景觀類型面積少、斑塊數也不多，受到人的干預大。苗圃地和觀賞性灌木林的平均周長在整個研究區域中很少，也說明受到人類干擾最大，破碎化程度高。

3.2 景觀斑塊多樣性 從表2可以看出，研究區域的總體斑塊密度為0.1104，建筑用地的密度指數最大，為5.0584，其次為喬木林和水域，分別為1.6095、1.1496，而經濟林和觀賞性灌木林的斑塊密度最低同為0.6898。說明建筑用地的破碎度最高，是人為干擾最嚴重的類型，斑塊呈散布型分布，局部地區斑塊小而密集;經濟林和觀賞性灌木林的破碎度低。從斑塊形狀指數和分維數綜合來看，各類型的斑塊形狀較復雜，其中經濟林的形狀指數較低，為2.1172，說明其斑塊數少，斑塊較規則，而建筑用地和喬木林則較高，達到了6.5029、5.7240，說明斑塊面積大，形狀復雜。分維數最高的是建筑用地，說明受到人類干擾最嚴重;喬木林的分維數次之，而觀賞性灌木林由于近年來才開始建成，得到了一定的保護和經營，故各個指數都不高。

3.3 景觀格局多樣性 由表3可知，研究區域總的分離度為3.1041，屬中等數值;不同類型中，經濟林的分離度最大，達到了55245.4，這是由于它的總面積小，斑塊數少且零散分布又離得很遠的緣故;其次與人為因素較為相關的斑塊類型，如水域、觀賞性灌木林，分別為28674.1、1111.20，說明分離度的大小既與生境有關，也受人為活動的影響。苗圃地也較小，為33.844;而喬木林最小，僅為3.4736，說明它們的分離程度低，大部分是聚集在一起，占地面積大，斑塊群連接性好，而且大的斑塊連成一大片，同時也說明喬木林是有規律的間伐，而沒有大片處理。距離指數是用來描述某一景觀類型中不同斑塊個體之間的距離遠近程度。建筑用地的距離指數最低，為0.0025，說明在景區里建成了零散的建筑地，而這些建筑地包括了各個景點，旅館住宅區，分布在景區的各個角落;其次是經濟林和觀賞性灌木林，同為0.0417，這也是規劃中的景點，達到視角的效果;最高的是喬木林，為0.0634，說明喬木林是大部分是連接的，景區也是主要由喬木林組成。

3.4 景觀類型多樣性 斑塊多樣性對能力和營養的分布，生物多樣性水平，物種種群的大小，生物的擴散，動物的覓食以及物質和能量的遷移都有著重要影響。由表4可知，研究區域整體的多樣性指數為1.2656，優勢度指數為0.6803，均勻度指數為0.6503，豐富度密度相對較低，說明景觀多樣性較豐富。而在各個景觀類型的多樣性指數中最大苗圃地達到了0.3272，這是由于苗圃地是人工剛開發的，種植的花草樹木比較均勻，優勢樹種突出;而其次是喬木林，為0.3233;說明喬木林的物種豐富、群落結構層次明顯。水域的多樣性最少，僅為0.0400，因為水域除水之外沒有其他的物種。各類型的優勢度指數相差不大，但是經濟林占很大的優勢度，則其優勢度物種很小，亦表示物種單一;苗圃地的優勢度最低，僅為1.6187，表明人為干擾嚴重，且優勢樹種單一。均勻度則相對較低，沒有出現某一類型很均勻的現象。最高的是苗圃地，為0.1681，指示了群落內物種數量多，分布比較均勻，這是因為苗圃地里培育的都是些觀賞植物。研究區域只有7中類型，所以豐富度密度很低，僅為0.01609。

4 結論與討論

六萬大山森林公園主要由喬木林、苗圃地、建筑用地組成。建筑用地的斑塊密度和斑塊形狀指數最高，喬木林次之;經濟林的分離度最大，喬木林最小，總體區域更小;喬木林的距離指數最大，建筑用地最低;研究區域豐富度密度低，各類型優勢度相差不大，喬木林和苗圃地的均勻度較其他類型高，但景觀總體的多樣性高。

景觀多樣性是區域生態平衡和可持續發展的基礎。隨著時間的推移，人類活動對六萬大山森林公園景觀多樣性的影響越來越強烈，特別是風景區建立以后，進行大規模的森林景觀和亭臺樓閣等建筑景觀的建設。景觀的破碎度在加大，且影響的程度和范圍均有所不同，與人類活動密切相關的景觀類型，如苗圃地和喬木林，景觀的分離度在減小;對于那些受人類活動影響遺留下來的自然或半自然景觀類型，如水域、經濟林，景觀的分離度在不斷增加。因此，應加強環境破壞和恢復的研究，加強景觀資源的保護，制定合理有效的保護措施來保護生物資源，嚴防物種流失，嚴防生態系統遭到干擾和破壞。并極力避免森林火災、森林病蟲害的危害，盡可能地減少人類活動的干擾，促進區域生態平衡。在修復過程中要注重反映北熱帶風景名勝區的特色，要逐步改善森林的組成、水平結構和垂直結構，減少面積太小的斑塊，促進各斑塊間彼此的聯系，提高景觀多樣性。從景觀要素保護出發提出有利于生物多樣性保護的空間戰略，為自然保護區的建立和科學管理提供有效指導。

參考文獻

[1]胡海輝，卓麗環，馬靖林.廬山風景名勝區森林景觀多樣性現狀分析與發展對策[J].東北農業大學學報，2007，5（3）：90-92.

[2]劉紅.景觀多樣性及其保護對策[J].環境導報，1999（6）：26-28.

[3]肖篤寧，李秀珍，高峻，等.景觀生態學[M].北京：科學出版社，2002.

[4]劉茂松，張明娟.景觀生態學——原理與方法[M].北京：化學工業出版社，2004.

[5]馬克明，傅伯杰，周華鋒.景觀多樣性測度：格局多樣性的親和度分析[J].生態學報，1998，18（1）：76-81.

[6]肖寒，陽志云，趙景柱，等.海南島景觀空間結構分析[J].生態學報，2001，2l（l）：20-27.

[7]鄔建國.景觀生態學——格局、過程、尺度和等級[M].北京：教育出版社，2000.

[8]Romme，W.H.Fire and landscape diversity in subalpine forests of Yellow Nationl Park[M].Ecological Monogruph，1982，5（2）：199-211.

[9]王憲禮，肖篤寧.遼河三角洲濕地的結果格局分析[J].生態學報，1997，17（3）：317-323.

[10]馬克明，傅伯杰，周華鋒.北京東嶺山地區森林的植物多樣性和景觀格局多樣性研究[J].生態學報，1999，19（1）：1-7.

[11]Scheiner，S.M.Measruing pattern diversity[J].Ecology，1992，73（5）：1860-1867.

[12]陳麗項，傅伯杰.黃河三角洲地區人類活動對景觀格局的影響分析-以山東省東營市為例[J].生態學報，1996，16（4）：337-344.

[13]劉燦然，陳靈芝.北京地區植被景觀中斑塊形狀的指數分析[J].生態學報，2000，20（4）：559-567.

[14]汪愛華，張樹清.三江平原沼澤濕地景觀空間格局變化[J].生態學報，2003，23（2）：237-243.

[15]郭晉平.森林景觀生態研究[M].北京：北京大學出版社，2001.

（責編：張宏民）