珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格局评价与优化_谢卓洪.pdf
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1、2023 年 4 月第 2 期林业资源管理FOEST ESOUCES MANAGEMENTApril 2023No.2珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格局评价与优化谢卓洪1,刘利杰1,莫燕卿2,陈楚民2,马振环2,刘萍1(1.华南农业大学 林学与风景园林学院,广州 510642;2.广东省岭南院勘察设计有限公司,广州 510000)摘要:开展珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观评价与优化,为珠三角森林城市群森林质量提升与高质量发展提供理论依据。基于广东省 2021 年森林资源管理“一张图”数据,以地类、优势树种、年龄和郁闭度为依据进行景观类型划分与景观格局分析,其中优势树种分为桉树、阔
2、叶混交林、其他阔叶林、杉木、针阔混交林、针叶混交林等 6 类。结果表明:珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观多样性丰富,均匀度与连接度中等;森林景观斑块形状简单,以小斑块为主,斑块破碎化程度较大;森林景观以其他阔叶林为主,占比 40.77%,桉树林次之,占比 24.61%;郁闭度以中密度林为主,幼龄林、中壮林和成熟林的比例为 1 2 1。建议通过高质量水源涵养林营造、低产低效林改造、中幼林森林抚育等森林质量提升项目,调整树种、龄组、密度结构,进一步优化森林景观的均匀度与连通性。关键词:森林景观;景观格局指数;区域性河流水系;珠三角森林城市群中图分类号:S718.5;P901文献标识码:A文章
3、编号:1002 6622(2023)02 0118 08DOI:10 13466/j cnki lyzygl 2023 02 016收稿日期:2023 01 11;修回日期:2023 04 12基金项目:广东省林业科技创新重点项目(2021KJCX009)作者简介:谢卓洪(1999 ),男,湖南长沙人,硕士研究生,研究方向:森林可持续经营。Email:通讯作者:刘萍(1964 ),女,陕西绥德人,教授,博士,研究方向:森林可持续经营。Email:Evaluation and Optimization of egional iver System Forest LandscapePattern
4、in Forest Urban Agglomeration of Pearl iver DeltaXIE Zhuohong1,LIU Lijie1,MO Yanqing2,CHEN Chumin2,MA Zhenhuan2,LIU Ping1(1 College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2 Guangdong LingnanYuan Survey and Design Co,LTD,Guangzhou 510000,Chin
5、a)Abstract:To carry out forest landscape evaluation and optimization of regional river system in the Pearliver Delta forest urban agglomeration is to provide the oretical basis for forest quality improvement andhigh-quality development of the Pearl iver Delta forest urban agglomeration Based on the
6、data of onemap of forest resources management in Guangdong Province in 2021,the landscape classification andlandscape pattern analysis were researched in accordance with the land type,dominant tree species,ageand density Among them,the dominant species were divided into 6 categories:eucalyptus,broad
7、-leavedmixed forest,other broad-leaved forest,Chinese fir,coniferous and broad-leaved mixed forest,andconiferous mixed forest The results showed that the regional river system forest landscape in the Pearliver Delta forest urban agglomerations was rich in diversity,medium in evenness and connectivit
8、y,and第 2 期谢卓洪等:珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格局评价与优化the forest landscape patches were simple in shape,mainly small patches,and the patch fragmentationdegree was high The forest landscape was dominated by other broad-leaved forests,accounting for40 77%,followed by eucalyptus forest,accounting for 24 61%,and the
9、 canopy density was mainlymedium forest The ratio of young forest,medium strong forest and mature forest was 1 2 1 Throughforest quality improvement projects such as high-quality water conservation forest construction,low-yieldand low-efficiency forest transformation,and middle and young forest tend
10、ing,tree species,age group anddensity structure were adjusted to further optimize the evenness and connectivity of forest landscapeKey words:forest landscape,landscape pattern index,regional river system,Pearl iver Delta foresturban agglomeration景观格局是指形状和大小互不相同的景观要素在空间上经排列组合而成的配置,它是景观异质性的具体体现1。景观格局中
11、,各景观斑块间的相互关系和景观结构的组成特征能够反映出其数量、组成、空间结构、分布和功能等综合信息2。森林景观格局分析是揭示其内部变化规律、景观恢复和生态可持续发展的重要途径和措施3,是探究森林空间结构的重要方式,也是景观生态学的重点研究方向之一4。珠三角城市群开放程度高、经济活力强,在国家发展“一带一路”建设中具有重要战略地位。随着珠三角城市群经济建设的发展,其生态空间不断被挤压5。珠三角城市群的生态环境质量主要依托于珠江河流水系周边的森林质量,开展珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观评价与优化,对提升其森林质量与促进珠三角高质量发展尤为重要。区域性河流水系森林是指河流两岸以乔木为主要建群
12、种的森林群落,其具有护岸、水土保持、充当生态廊道与生境等多种功能6。对河流水系森林景观空间结构进行优化,可以显著提升河流水系森林景观的多种生态功能,并能显著改善水源水质,实现河流与森林生态效益互补的作用。景观格局能显著对生物多样性造成影响7,且不同优势树种、年龄和郁闭度的森林,其生态服务功能不尽相同,调整森林景观结构,构建生态功能健康稳定的林分结构十分重要。近年来,关于珠三角与大湾区的景观格局研究较多8 12,但有关森林景观格局的研究报道较少。本文以地类、优势树种、年龄和郁闭度作为景观分类要素,对珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格局进行分类与评价,以期为优化珠三角区域性河流水系森林景观,
13、提升珠三角区域性河流水系森林稳定性和物种多样性,改善珠三角森林城市群区域性河流水系的生态环境,以及充分有效地发挥森林城市群森林群落对珠三角高质量发展的作用,提供理论依据及技术支撑。1材料与方法1.1数据来源数据来源于广东省岭南院勘察设计有限公司提供的广州市、深圳市、珠海市、佛山市、江门市、肇庆市、惠州市、东莞市和中山市等 9 个城市组成的珠三角森林城市群 2021 年森林资源管理“一张图”。1.2研究方法1.2.1研究区域划定研究区域为珠三角森林城市群区域性河流水系周边森林。首先,确定划定标准,即参考 2017 年国家林业局修订的国家级公益林区划界定办法13 中对江河源头、江河两岸国家级公益林
14、区划办法,来确定河流水系周边森林区域划定标准:1)以江河两岸的山脊线内或集水区作为河流水系森林。其中,山脊线是水源周围地域的海拔最高点,并以分水岭作为集水区的边界。该方法适用于周边土地开发利用程度较低的地区。2)以江河两岸较近道路为界限(若无道路,则以河堤为界),并包含两岸范围内较近的有林地。该方法适用于周边土地开发利用程度较高的地区,即大面积非林地。3)一级支流以下河流(不包括一级支流)的非林地流域,则以河岸线为划定边界。若是林地内流域,则将两岸的山脊线内和集水区划入范围。4)如遇大面积非林地阻隔江河两岸旁林地,使得林地无法911林业资源管理第 2 期成为集水区,则不予划入。其次,确定以上划
15、分标准后,依据珠三角森林城市群的 2021 年森林资源管理“一张图”矢量数据,通过目视解译法,勾选符合河流水系森林划定标准的小班,最终确定珠三角森林城市群区域性河流水系森林范围。1.2.2景观指数选取景观指数能将景观格局定量表现出来,是进行景观格局研究最常用的手段14 16。而表现相同景观信息的不同景观指数间具有高度的相似性17,因此对景观指数的选择非常重要。景观的面积、形状、蔓延离散程度和多样性指数是表现景观格局的重要指标,它们能从景观类型水平和整体景观水平两个尺度对景观格局进行评价。本文从景观类型水平 选 取 了 斑 块 面 积(CA)、景 观 类 型 比 例(PLAND)、斑块密度(PD
16、)、最大斑块面积(LPI)、分维数(FAC)、蔓延度(CONTAG)等 6 种指数,从整体景观水平选取了香农多样性(SHDI)、香农均匀度(SHEI)、蔓延度(CONTAG)等 3 种指数,来评价珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格局。除 CA 不需要计算外,其余各指数计算公式及生态学意义如下:1)景观类型比例(PLAND)SPLAND=(nj=1aij/A)100%(1)式中:SPLAND表示某类景观类型占景观整体的面积比例;aij表示第 i 个景观类型中第 j 个斑块面积;A为景观整体面积。通过 PLAND 可以分析景观整体内的优势景观类型。2)斑块密度指数(PD)PD=Ni/A(2)
17、式中:PD表示景观内每公顷面积的斑块数量;Ni表示景观内的斑块数量;A 为景观整体面积,单位为公顷(hm2)。通过 PD 可以分析景观整体的异质性或是某一类景观的破碎程度。3)最大斑块面积指数(LPI)SLPI=(amax/A)100%(3)式中:SLSI表示某景观类型中最大斑块面积占景观整体的面积比例;amax表示某景观类型中最大斑块的面积;A 为景观整体面积。通过 LPI 可以帮助确定景观中优势斑块的景观类型,间接反应了人类活动干扰的方向与大小。4)分维度指数(FAC)DFAC=2/Nmi=1nj=1(lnpij lnaij)mi=1nj=1lnpijmi=1nj=1lnaij/(Nmi=
18、1nj=1lnp2ijmi=1nj=1lnpij)(4)式中:N 表示某景观类型斑块的数目;pij表示这种景观类型中某斑块的周长;aij表示这种景观类型中某斑块的面积。通过 FAC 可以分析景观中斑块形状复杂程度(当 DFAC趋近于 1 时,则说明斑块形状趋近于正方形;DFAC趋近于 2 时,则说明斑块形状较为复杂)。此外,FAC 也能通过斑块复杂程度反应其受人为干扰的强弱。5)蔓延度指数(CONTAG)KCONTAG=1+mi=1mj=1(Pigijmj=1gij)(lnPigijmj=1gij)/2lnm 100%(5)式中:Pi表示 i 类景观类型占景观整体的面积比例;gij表示 i 类
19、景观类型的斑块和 j 类景观类型的斑块相邻的斑块数;m 表示景观类型的种类数。通过 CONTAG 可以分析景观中斑块的团聚程度和延展趋势(KCONTAG值高则说明景观中具备某种优势类型且具有较好的连通性,值低则说明景观破碎程度较高)。6)香农多样性指数(SHDI)H=mi=1PilnPi(6)式中:m 表示某景观类型中斑块的数量,Pi表示此景观类型占景观整体面积的比例。通过 SHDI 可以分析景观异质性,判断景观类型的多样程度。7)香农均匀度指数(SHEI)E=H/lnS(7)式中:H表示香农多样性指数;S 表示景观类型的种数。021第 2 期谢卓洪等:珠三角森林城市群区域性河流水系森林景观格
20、局评价与优化通过 SHEI 可以分析景观整体中各景观类型分布的均匀程度。1.3数据处理对各景观类型建立标识字标,在 ArcGIS 下转换成栅格格式,最后导出 GeoTiff 格式,运用 Fragstats4.2 进行数据分析。2结果与分析2.1区域性河流水系森林范围划定与景观类型划分研究划定珠三角森林城市群区域性河流水系区域面积共计 914 531.67 hm2,其中林业用地面积438 936.50 hm2。本文结合相关研究 18 19 与广东省森林资源规划设计调查操作细则,根据土地利用类型将珠三角9 市的景观分成乔木林、灌木林、竹林、经济林、其他林和非林地等6 类 级景观,各市各类景观面积如
21、表1 所示。惠州、江门、肇庆等 3 市河流水系流域面积较大,森林资源较丰富。珠三角区域性河流水系森林主要分布在惠州、江门、肇庆等 3 市,3 市林地面积分别为 136 017.20,92 745.20,61 725.43 hm2。排除非林地景观,深圳市以乔木林和经济林为主,东莞市以灌木林占绝对优势,其它城市各类景观差异不大。为了更好地探究乔木林内部景观格局特征,依据优势树种、郁闭度、龄组等 3 个因子对乔木林景观类型进行划分。优势树种划分主要考虑各优势树种在森林经营上的重要性,分为桉树、阔叶混交林、其他阔叶林、杉木、针阔混交林、针叶混交林等 6 类。郁闭度划分依据:小于等于 0.2 的林分为疏
22、林;大于 0.2小于 0.7 的林分为中密度林;大于等于 0.7 的林分为密林。龄组划分为幼龄林,中龄林、近熟林合并为中壮林,成熟林、过熟林合并为成熟林。按照以上划分,乔木林共划分成 54 类级景观。研究区内所有级景观类型与级景观类型如表 2 所示。表 1珠三角森林城市群区域性河流水系内的各市级景观类型面积统计Tab1 Class landscape type area statistics of each city in the forest urban agglomeration of the Pearl iver Deltahm2级景观类型广州深圳珠海佛山江门肇庆惠州东莞中山珠三角区域非
23、林地景观242730.3312763.406193.3921735.3835222.3518710.96104561.4016681.6016996.36475595.17灌木林景观3453.3139.683303.53500.775947.172444.712442.4714684.7363.8132880.17经济林景观7738.462426.76924.65132.701610.28339.379016.2616.13112.1922316.81其他林景观1713.16379.36277.44915.857033.691715.064620.9467.71262.1516985.36竹林
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