福泉市林地景观斑块特征演变分析

郭 倩，李可相，兰良鸿

(1.贵州省福泉市林业局，贵州 福泉 558000；2.贵州省山地资源研究所，贵州 贵阳 550001；3.贵州省土地绿色整治工程研究中心，贵州 贵阳 550001；4.贵州省山地资源研究所有限公司，贵州 贵阳 550001)

1 引言

林地是森林资源的载体，是自然资源的重要组成部分，是林业发展的基础，在实现区域经济、社会、生态协调可持续发展、建设生态文明战略中起着不可替代的作用[1～3]。景观是生态过程发生和发展的基础，而林地景观的演变受到生态过程、人类活动等因素的影响，能反映森林生态系统林地空间格局、形态特征及功能等的变化[4，5]。景观斑块的演变具有科学性与规律性，通过斑块尺度景观格局分析可发现形成森林资源空间格局的因素及机制，从而确认景观格局与生态功能之间的联系，发现林地景观与其生态功能间的联系，以及景观的演变特征[6～11]。研究林地景观的变化规律，揭示景观斑块的演变规律，对区域森林资源的空间分布结构优化、充分发挥生态经济效益及可持续利用具有现实指导意义。而目前针对云贵高原岩溶地区森林景观演变的研究并不多，特别是缺少基于斑块尺度的森林景观定量分析。

在此背景下，本文以贵州省福泉市为研究区，利用2015、2019年两期森林资源调查数据，借助ArcGIS10.4、Fragstats4.2等分析工具，采用景观指数描述林地景观，分析了福泉市2015～2019年林地景观斑块特征演变情况，以揭示研究区林地景观在结构组成与空间分布上的特征。这可为研究区域进行景观斑块尺度的森林空间结构单元调控，提高森林对环境干扰的自我调节能力，以及区域森林资源可持续发展奠定数据和理论基础。

2 研究区概况

福泉市位于黔南布依族苗族自治州北部，地理坐标26°32′28″～27°02′23″N，107°14′24″～107°45′35″E。境内地貌强烈切割，多为山地、丘陵地貌，仅有少量坝地，属扬子准台地的黔南坳陷褶断层，境内地表出露岩石主要以碳酸盐岩为主，其次是碎屑岩。气候属于亚热带季风气候华中湿润区，年平均气温14 ℃。

3 研究方法

3.1 数据来源及预处理

本文以贵州省黔南州福泉市为研究区域，采用的福泉市2015、2019年林地数据来源于福泉市森林资源调查成果。以《贵州省第四次森林资源规划设计调查实施细则》和优势树种为依据，将研究区内林地类型分为：乔木林、竹林、疏林地、灌木林地、宜林地及其他林地6类景观类型[12]。

3.2 林地景观指数的提取

林地景观斑块特征研究指标选取斑块数、斑块面积、斑块周长、景观形状指数、分维数、斑块密度6个指数[13～16]，具体见表1。在ArcGIS10.4中将2015年和2019年福泉市森林资源调查成果图转换为栅格格式后进行林地景观分类，再导入Fragstats4.2中，计算得到景观指数值，并将结果导出至Excel中进行统计分析。

表1 景观生态特征指标及生态意义

4 结果与分析

4.1 林地景观斑块的总体特征

福泉市2015、2019年林地景观分别有12719和13090个斑块，各类景观类型的斑块总面积和总周长极不均衡。在2015、2019年间，乔木林在整体林地景观中都占有绝对优势，斑块总面积分别占52.22%和53.96%(表2)，斑块数分别占57.77%及61.48%，均超过50%。其次是灌木林地斑块总面积分别占43.20%和45.09%，斑块数分别占31.32%和34.26%，由此可知，乔木林和灌木林是福泉市的主要林地景观类型，构成了福泉市整个林地景观的基质，其余林地景观类型呈镶嵌式分布其中，呈现小面积零星分布。其他林地斑块总面积分别占4.47%和0.66%，而斑块数所占比重分别为9.95%和2.33%，且斑块数、斑块总面积、斑块总周长都大幅下降，说明在2015～2019年期间福泉市其他林地破碎化程度逐渐加重，受人为干扰的程度逐渐加深，但区域整体生态环境趋于良好，其他林地逐渐转化为乔木林、灌木林地等。以上分析表明福泉市的其他林地在自然成长或在森林培育、林分改造等人为干预下，已转化并融入到其余林地景观类型中，从而表现出其他林地在景观层面破碎化程度逐渐加重，但区域内生态环境整体趋于良好的现象。

表2 福泉市林地景观斑块数量变化特征

4.2 林地景观斑块的形状及破碎化特征

斑块的平均面积可以反映林地景观的连通性，平均面积越大，说明连通性就越好，反之则越差。研究区各类景观总体的斑块面积平均值由2015年的4.26 hm2下降为2019年的3.85 hm2，由表3可见，除疏林地保持不变，宜林地略有上升外，其余林地景观类型的斑块平均值均有所下降，这表明研究区林地景观斑块的整体连通性正在下降，仅宜林地的连通性略有上升，疏林地连通性保持不变。

LSI数值越大说明形状越复杂，反之，越简单。福泉市除疏林地、其他林地外，其余林地景观类型的LSI指数均有所上升，形状趋于复杂。其中LSI上升最明显的为宜林地，其次是灌木林地，然后是乔木林，之后是竹林。下降最明显的为其他林地，其次是疏林地；PAFRAC取值范围为1～2，取值越小，表明斑块形状越有规律，反之，斑块形状越复杂，受人为干扰的程度小。研究区在2015～2019年期间，除疏林地的PAFRAC保持不变外，其余各林地景观类型的PAFRAC均有所下降，形状趋于规律，说明人为干扰对林地景观斑块的影响正在加强。

表3 福泉市林地景观斑块形状及破碎化的变化特征

PD越大，斑块的破碎程度越大，其在景观中的分布越广、影响也越大，反之越小。2015～2019年期间，福泉市除其他林地的PD保持不变外，其余各林地景观类型的PD都有所上升，受干扰程度有所增加，其中乔木林的PD分别为4.32块/100 hm2和4.72块/100 hm2，其一直是福泉市的基质景观，总体面积虽大，但连通性较差，导致其PD较其余林地景观类型高，表明其受人为因素及自然地理分割作用的影响较大。

4.3 林地景观斑块的稳定性特征

FRAC的取值范围为1～2，值越小，表明斑块类型形状越简单，复杂程度越低；值越大则表明斑块类型的几何形状越复杂，越趋于不规则，当其大于1.5时，就表明空间结构越不稳定；SI的理论取值范围为0.0～0.5，值越大表明景观要素类型越稳定，反之，景观要素类型稳定性越差。2015～2019年期间，福泉市6种景观类型的FRAC及SI差异较小，年际变化不明显(表4)。其中，竹林的FRAC最小，SI最大，表明竹林的形状最简单，但最稳定，其次是疏林地与宜林地；到2019年，乔木林、疏林地及其他林地的FRAC与SI值均相同，其FRAC值在6种景观类型最大，其SI值在6种景观类型最小，表明乔木林、疏林地及其他林地的斑块形状最复杂，但其抵抗外界干扰以维持其形态的能力最差。

表4 福泉市林地景观斑块稳定性特征

5 结论与讨论

本文采用GIS分析工具及景观生态学原理，分析了福泉市林地景观斑块特征的演变，得出以下结论。

(1)研究区各类林地景观的NP、CA及PERIM极不均衡，乔木林和灌木林是福泉市的主要景观类型，构成了福泉市整个林地景观的基质。其余林地景观类型呈镶嵌式分布其中，呈现小面积零星分布。

(2)研究区除疏林地、其他林地外，其他林地景观类型的LSI指数均有所上升，形状趋于复杂。LSI上升最明显的为宜林地，其次是灌木林地，然后是乔木林，之后是竹林。下降最明显的为其他林地，其次是疏林地。

(3)研究区除疏林地的PAFRAC保持不变外，其余各林地景观类型的PAFRAC均有所下降，形状趋于规律。

(4)研究区除其他林地的PD保持不变外，其余各林地景观类型的PD都有所上升，受干扰程度有所增加。其中乔木林的总体面积虽大，但连通性较差，导致其PD一直较其余林地景观类型高，表明其受人为因素及自然地理分割作用的影响较大。

(5) 研究区林地斑块的稳定性差异较小，年际变化不明显，其中竹林斑块最稳定，而乔木林、疏林地及其他林地稳定性差，易受外界干扰，导致形态发生变化。

从以上结论可以看出：研究区主要林地景观斑块形状趋于复杂、规律，破碎化有所上升，林地斑块的稳定性差异较小且年际变化不明显。为降低林地破碎化程度，维持林地景观的稳定性，建议在研究区的林地景观规划、建设当中，进一步加强林地斑块的规划和建设，对不同林地景观斑块进行分类经营，优化森林景观配置，预防研究区内的森林景观要素向单一化发展，实现林业可持续经营。