丹霞山風景名勝區森林景觀格局分析

杜 志，甘世書，郭韋韋

(1.國家林業和草原局中南調查規劃設計院，長沙 410014； 2.北京林業大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

森林是陸地生態系統的主體，森林景觀作為區域整體景觀的組成部分，是人類游憩活動的重要載體。森林景觀格局及其變化是環境變遷、生態過程及人類活動綜合作用的反映[1]，研究森林景觀格局對指導森林可持續經營、優化森林景觀空間分布結構以及合理發揮生態經濟效益具有重要的理論和實踐意義[2]。森林景觀格局分析已成為國內外學者研究熱點之一，采用棋盤格式模型、空間點格局Ripley’ K函數[2]和O-ring統計[3]、以及結合3S技術的景觀格局指數[4-5]等多樣研究方法，從森林景觀的地類、優勢樹種、起源和齡組等結構組成，以及動態變化等方面開展了大量的研究。

丹霞山作為全球首批世界地質公園，是國家級風景名勝區、國家級自然保護區和國家5A級旅游景區，依托丹霞地貌的森林景觀承載著頻繁的旅游開發、科研和科普活動，長期經歷著不同程度的人為經營活動，森林景觀格局變化且復雜。本文基于2017年廣東省仁化縣森林資源規劃設計調查成果，分析縣域內丹霞山風景名勝區的景觀格局變化，以期為景區優化森林資源空間配置，從而促進生態景觀建設和旅游開發等提供參考。

1 區域概況

丹霞山風景名勝區位于廣東省韶關市東北的仁化、曲江兩縣交界地帶，介于113°36′15″—113°46′40″E， 24°51′49″—25°03′36″N。錦江自北向南穿境而過，風景區由本體山峰和外圍景觀組成，由紅色陸相碎屑巖構成的赤壁丹崖，具有單體類型的多樣性和地貌景觀的珍奇性，是中國丹霞地貌的命名地。區內的準南亞熱帶季雨林發育較好，在核心區和圍閉溝谷及山頂尚保存成片的準南亞熱帶原始雨林和天然次生林，林內藤蔓交織、層次豐富，郁閉度高；其余的丘陵地帶則主要是馬尾松、濕地松、杉木等人工林。屬中亞熱帶向南亞熱帶過渡的季風性濕潤氣候，年降雨量達1 665 mm，地表水異常豐富。

2 數據和方法

2.1 數據來源與處理

收集2017年廣東省仁化縣森林資源規劃設計調查成果(SHAPE格式)，提取丹霞山風景名勝區范圍內小班數據，建立研究區森林景觀類型斑塊圖及屬性數據庫，根據土地類型和優勢樹種組2個因子進行景觀劃分(表1)，劃分后對屬性一致且地理位置相鄰的小班進行合并。

表1 景觀分類體系景觀級別分類因子景觀要素一級土地類型有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、耕地、水域、建筑用地二級優勢樹種杉木、馬尾松、濕地松、桉樹、其它軟闊、其它硬闊、針葉混交林、針闊混交林、闊葉混交林、竹林、經濟樹種

2.2 研究方法

運用濃縮景觀格局信息的景觀指數，來反應空間配置特征和結構組成等信息[6]，根據指標之間的相關性，運用Fragstats景觀格局分析軟件，從景觀水平和斑塊水平，計算斑塊類型面積(CA)、斑塊類型百分比(PLAND)、斑塊數(NP)、斑塊密度(PD)、邊緣密度(ED)、聚集度(AI)、蔓延度(CONTAG)、散布與并列指數(IJI)、景觀豐富度(PR)、景觀豐富度密度(PRD)、多樣性(SHDI)和均勻度(SHEI)等指標，分析評價丹霞山風景名勝區的森林景觀格局。

3 結果與分析

3.1 景觀要素的組成結構

3.1.1 土地類型要素組成分析

丹霞山風景名勝區面積24 209.761 hm2，斑塊1283個。由表2可知，所有景觀要素中，有林地面積最大，斑塊類型面積為18 585.808 hm2，占風景名勝區面積的76.77%；其次為耕地、灌木林地、無立木林地等。疏林地面積最少，僅為景區面積的0.02%。整體而言，景區一級景觀中林地面積比重大，森林覆蓋率高。

表2 土地類型景觀要素的整體組成結構一級景觀面積/hm2百分比/%斑塊數/個有林地18 585.80876.7775疏林地5.3790.021灌木林地1 549.8826.40371未成林地4.7070.022無立木林地982.3764.06314宜林地40.3440.176耕地1 832.2907.57220水域926.5673.83173建筑用地282.4081.16121

圖1顯示結果與表2表現一致。有林地分布基本覆蓋整個風景名勝區，是集中分布明顯的景觀基質。灌木林地的分布破碎化程度較高，與表2中體現的斑塊類型面積大和斑塊數最多的情況相吻合。無立木林地基本呈帶狀分布，與地形地貌相關，連綿丹霞地貌的山腰部位地勢陡峭，難以生長高大植物。景區北面為仁化縣城，人為活動頻繁，表現為建筑用地和耕地的主要集中區域。

圖1 一級景觀地類分布示意圖

3.1.2 優勢樹種組要素組成分析

進一步對丹霞山風景名勝區森林按優勢樹種組進行景觀要素劃分，得到結果如表3，森林景觀中馬尾松面積最大，為6 720.638 hm2，約占森林面積的1/3；其次為針闊混交林，面積占15.72%；其它優勢樹種組面積比重均不超過15%；針葉混交林面積最少，面積為320.737 hm2。在景區森林中，針葉林、針闊混交林和闊葉林的面積比重為43∶16∶41，針葉林和闊葉林的面積比重相當。

表3 優勢樹種組景觀要素的整體組成結構二級景觀面積/hm2百分比/%斑塊數/個杉木656.2623.3179馬尾松6 720.63833.86101濕地松898.9994.5386桉樹707.3653.5655其它軟闊685.1763.4575其它硬闊2 569.24012.9530針葉混交林320.7351.6135針闊混交林3 119.93615.7284闊葉混交林1 986.27010.0135竹林932.6194.70375經濟樹種1 249.9926.30321

從圖2可知，馬尾松、針闊混交林、其它硬闊和闊葉混交林等分布較為集中，其它優勢樹種零星分布。桉樹和經濟樹種的分布于景區周邊，與景區管理相關，名勝區由內而外，管理程度逐步加強，景觀人為干擾程度則相應減少。對照圖1可知，竹林主要分布于河流兩岸，體現竹林生長的規律性。

圖2 二級景觀優勢樹種組分布示意圖

3.2 景觀斑塊類型水平異質性分析

景觀斑塊異質性指景觀要素斑塊間的空間結構特征[6]，常用斑塊密度、邊緣密度和聚集度格局指標描述。斑塊密度表征景觀整體分化程度，與景觀異質性呈正相關；邊緣密度用來反應景觀中異質性斑塊之間物質、能量和物種交換的潛力及其相互影響的強度；聚集度指標是景觀類型空間連接性大小的體現。

按土地類型劃分的一級景觀要素中，表4顯示斑塊密度差異明顯，灌木林地的斑塊密度最高，為1.532個/hm2，表明其分布分散，異質性高。有林地的邊緣密度明顯高于其它地類，疏林地邊緣密度最低，說明有林地與周邊地類之間物質或能量交換具有較大潛力，疏林地向外擴展的趨勢最小。有林地聚集度較高，說明此類景觀要素的空間連接度大、連通性好。

各優勢樹種組的異質性指標特征值中，竹林和經濟樹種的斑塊密度最高，聚集度最低，邊緣密度相對較高，三個指標均體現竹林和經濟樹種的水平異質性高，主要受人為經營管理的影響，景觀要素斑塊小且分散，破碎化程度較高。其它硬闊的斑塊密度最低，聚集度最高，說明其水平分布上最為集中。二級景觀的異質性指標特征值表現與圖2各優勢樹種組的分布情況相吻合。

表4 景觀要素異質性指標特征值景觀級別土地類型、優勢樹種PD/(個/hm2)ED/(個/hm2)AI有林地0.31039.26389.217疏林地0.0040.04790.000灌木林地1.53215.27950.543未成林地0.0080.06850.000一級景觀無立木林地1.29711.15443.937宜林地0.0250.35663.462耕地0.90915.10357.755水域0.7159.30849.944建筑用地0.5003.30638.924景觀級別土地類型、優勢樹種PD/(個/hm2)ED/(個/hm2)AI杉木0.3984.54960.191馬尾松0.50915.04383.396濕地松0.4335.08267.577桉樹0.2773.50869.936其它軟闊0.3784.35165.198二級景觀其它硬闊0.1514.63690.383針葉混交林0.1761.95867.473針闊混交林0.4239.82582.139闊葉混交林0.1766.04081.669竹林1.8898.25134.717經濟樹種1.61711.01947.480

3.3 景觀水平異質性分析

蔓延度指數、散布與并列指數、豐富度、景觀豐富度密度、香農多樣性指數和香農均勻度指數用來反映丹霞山風景名勝區水平景觀異質性。蔓延度指數是描述景觀各類型的團聚程度，其數值高低反映景觀中優勢斑塊類型的連接性好壞。從表5可知，因一級景觀中有林地的面積大，占景觀面積的3/4，空間上表現為連通性較高，而二級景觀中各優勢樹種面積分布相對較為均勻，故在蔓延度指數上，一級景觀的指數值大于二級景觀的指數值。散布與并列指數能反應生態系統受自然條件影響的特征，對于植被等景觀的分布反應較為明顯，優勢樹種景觀的散布與并列指數明顯高于土地類型的數值。

豐富度和景觀豐富度密度代表了景觀斑塊的數目，多樣性和均勻度指標從不同方面反映風景名勝區空間水平分布的均勻性和復雜程度。一級景觀的要素類型種類少于二級景觀的要素類型種類，在豐富度和景觀豐富度密度方面明顯表現出來。結合圖1、圖2與表5可知，二級景觀要素均勻度指數0.845，其空間分布較一級景觀要素表現出較顯著的均勻性，聚集程度明顯減少。相對于一級景觀的多樣性指數，二級景觀在整體上的水平顯著提高，優勢樹種組要素類型在面積分布上均勻度增加是多樣性增加的原因。

表5 景觀水平異質性指標特征值景觀級別CONTAGIJIPRPRD/(個/hm2)SHDISHEI一級景觀64.92757.4029.0000.0370.8950.408二級景觀41.82188.36511.0000.0552.0250.845

4 結論與討論

本研究以廣東省仁化縣2017年森林資源規劃設計調查成果數據為數據源，從土地類型和優勢樹種組2個景觀層次，采用12個景觀指數對丹霞山風景名勝區的景觀要素組成、斑塊類型和景觀類型水平異質性等進行了分析評價。

1)丹霞山風景名勝區以有林地為優勢，而耕地、灌木林地和水域等要素鑲嵌的景觀。景區森林覆蓋率和林地利用率高。森林景觀中，馬尾松景觀要素面積占比最大，約占森林面積的1/3；針闊混交林、闊葉混交林和其它硬闊景觀要素空間分布較為集中，面積占比均在10%左右；桉樹和經濟樹種等高強度經營的樹種面積小，零散分布于景區周邊。說明景區的經營管理到位，有效的限制了景區人為干擾程度，切實保護好景觀核心區域的森林生態。

2)一級景觀要素中有林地斑塊和二級要素的馬尾松斑塊，均表現有較高的邊緣密度和聚集度，說明景區的優勢景觀要素具有較高的空間連接性，與周邊要素之間物質或能量交換具有較大潛力。有林地等森林大斑塊能提供更多物種的生存環境，有利于維持景區的穩定性，對于保護物種和增加多樣性方面都有促

進作用。景區森林景觀整體上在一定的豐富度基礎上能顯示較高的多樣性指數和均勻度指數，表明景區森林生物多樣性高，維持了自然原始的生態環境。

3)景觀格局隨長期的環境變化或者短期的人為干擾活動而發生相應的變化，因此利用多期數據分析同一區域的景觀格局動態變化，研究生物多樣性的反應和物質能量的流通，可為設計或優化風景區和保護區等森林景觀空間規劃提供科學依據，也是今后仍需探討的方向。