泰和縣景觀格局評價及其優(yōu)化措施,林業(yè)論文

泰和縣景觀格局評價及其優(yōu)化措施,林業(yè)論文景觀生態(tài)學是地理學、生態(tài)學以及系統(tǒng)論、控制論等多學科穿插、浸透而構(gòu)成的一門新的綜合學科。景觀生態(tài)學以景觀為對象，通過物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流在地球表層的遷移與交換，研究景觀的空間構(gòu)造、功能及各部分之間的互相關系，研究景觀的動態(tài)變化及景觀優(yōu)化利用和保衛(wèi)的原理和途徑。本研究重點研究景觀格局評價及其優(yōu)化措施，通過對景觀整體構(gòu)造和不同景觀類型的景觀構(gòu)造進行評價，提出景觀優(yōu)化措施，為泰和縣的生態(tài)系統(tǒng)，人工林生態(tài)系統(tǒng)提供優(yōu)化措施和建議。1研究背景景觀生態(tài)學作為地理學與生態(tài)學的穿插學科，從誕生至今已有60余年，其原理與方式方法已經(jīng)應用到很多領域，尤其在環(huán)境科學研究與實踐中發(fā)揮著重要作用。十分是20實際80年代以來，景觀生態(tài)學發(fā)展速度加快，景觀生態(tài)學研究在世界范圍內(nèi)得到了拓展〔傅伯杰1991〕。近年來隨著人們對景觀生態(tài)學認識的不斷加深，全球森林面積的減少，木材用量需求的增加，景觀生態(tài)學中森林景觀逐步成為研究的熱門問題，在森林景觀格局中也存在著破碎化、梯度性和不穩(wěn)定性等問題，同時由于研究區(qū)發(fā)展碰到的人工林生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定定等問題，使得人工林生態(tài)系統(tǒng)的研究成為非常重要的內(nèi)容。本文選擇對人工林生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造優(yōu)化研究較少的方向進行研究。關注人工林生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠提供木材的使用量，增加森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，對全球森林生態(tài)系統(tǒng)起著非常重要的作用，對調(diào)節(jié)全球氣候也起著極其重要的作用。景觀生態(tài)學兼有生態(tài)學、環(huán)境科學、地理學、資源環(huán)境、管理科學、規(guī)劃科學等很多當代大學科群系的多功能優(yōu)點，適宜于組織協(xié)調(diào)學科多專業(yè)的區(qū)域生態(tài)綜合研究，因而景觀生態(tài)學在當代生態(tài)學分類體系中處于應用基礎生態(tài)學地位〔肖篤寧1999〕。景觀生態(tài)學的研究熱門主要集中在景觀構(gòu)造與格局、景觀異質(zhì)性、景觀多樣性、景觀尺度等方面〔肖篤寧1990;邱揚2000〕，隨著研究的深切進入，景觀生態(tài)學在土地利用，生物多樣性保衛(wèi)，景觀規(guī)劃與設計等方面開展了廣泛的研究，以科學實踐為導向的學科穿插與融合不斷加強，產(chǎn)生了很多新的學科生長點，拓展了應用領域〔傅伯杰2008〕。如水域景觀生態(tài)學，景觀遺傳性，景觀經(jīng)濟學，多功能景觀，景觀生態(tài)學與可持續(xù)性科學等。將來的景觀生態(tài)學也必然與其他學科互相交融，不斷地豐富和完善。景觀生態(tài)學的研究對象則多集中在農(nóng)業(yè)景觀、水域景觀、干旱區(qū)景觀、山地景觀、森林景觀以及黃土高原景觀等方面〔張蕓香2001;楊國靖2003;彭冬梅2018〕。但是對于中國南方重要的景觀格局---脆弱的生態(tài)系統(tǒng)紅壤丘陵區(qū)以及其它相關特征的研究并不多見〔李忠武2006〕，該區(qū)森林面積大，人工林所占比例高，對該區(qū)人工林生態(tài)系統(tǒng)的研究還沒有。紅壤丘陵區(qū)是南方典型的一種地貌類型，該地區(qū)土壤貧瘠，水土流失嚴重，在南方考察區(qū)水土流失面積到達13.12萬km2,占土地總面積的15.06%〔梁音，楊軒等〕。該地區(qū)土地生產(chǎn)力下降，生態(tài)環(huán)境惡化，屬于典型的脆弱生態(tài)系統(tǒng)〔曹學章1995〕。這種環(huán)境對當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟水平都產(chǎn)生極大地阻礙作用。所以對森林景觀構(gòu)造進行研究，對該區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)能夠起到緩解作用，能夠提高該區(qū)生產(chǎn)力水平。通過研究能夠提出景觀結(jié)果優(yōu)化的措施和方案。江西省中部泰和縣的森林覆蓋率到達51.6%,華而不實人工林面積占全區(qū)森林面積的一半以上，為典型的人工林生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域，本區(qū)為典型的南方紅壤丘陵區(qū)，水土流失現(xiàn)象嚴重，研究森林生態(tài)系統(tǒng)對該區(qū)的生態(tài)環(huán)境至關重要，十分是人工林的研究。景觀生態(tài)學的理論和方式方法為解決城市森林建設中存在的問題提供了一條新途徑，有助于從宏觀尺度把握城市森林的景觀空間特征及動態(tài)經(jīng)過，完善了城市森林規(guī)劃的理論和方式方法，為營造合理的城市森林空間分布格局，創(chuàng)造良好的城市生態(tài)環(huán)境提供了科學根據(jù)〔2007董波〕。2研究區(qū)和研究方式方法2.1研究區(qū)大概情況泰和縣位于江西省中南部，吉泰盆地中心，東南毗興國縣，西連井岡山市、永新縣。全縣東西長105km,南北寬57km,國土總面積2667km2.境內(nèi)地貌多樣，山地、丘陵、河谷平原面積各占16%、54%和30%.年均日照1756.4h,氣溫18.6，無霜期281d,降雨量1726mm,光能充足，四季分明，熱量豐富，雨量豐沛，屬典型的中亞熱帶濕潤季風氣候。全縣森林覆蓋率51.6%,森林蓄積量450萬立方米。地表水多年平均總量22.44億立米，過境客水量多年平均達380.93億立米，水能理論蘊藏量6.75萬千瓦。全縣轄16個鎮(zhèn)、6個鄉(xiāng)、2個場〔澄江鎮(zhèn)、碧溪鎮(zhèn)、橋頭鎮(zhèn)、禾市鎮(zhèn)、螺溪鎮(zhèn)、石山鄉(xiāng)、南溪鄉(xiāng)、蘇溪鎮(zhèn)、馬市鎮(zhèn)、沿溪鎮(zhèn)、塘洲鎮(zhèn)、冠朝鎮(zhèn)、上模鄉(xiāng)、沙村鎮(zhèn)、水槎鄉(xiāng)、上圯鄉(xiāng)、老營盤鎮(zhèn)、中龍鄉(xiāng)、小龍鎮(zhèn)、灌溪鎮(zhèn)、苑前鎮(zhèn)、萬合鎮(zhèn)、武山墾殖場、泰和墾殖場〕，縣所在地澄江鎮(zhèn)是全縣政治、經(jīng)濟、文化中心，其北距南昌262km、吉安市42km,西上井岡山市區(qū)114km.全縣森林覆蓋率51.6%.已經(jīng)知道的高等植物資源有2500余種，華而不實屬國家重點保衛(wèi)的貴重稀有樹達89種，是江西省木材重點生產(chǎn)基地。泰和縣屬南方壤丘陵區(qū)，水力侵蝕造成的水土流失比擬嚴重，是江西省水土流失重點治理區(qū)。贛江貫穿中部，過境河段長59.1km,仙槎河、仁善河、牛吼江、禾水、蜀水等11條支流均匯歸贛江，構(gòu)成羽狀的贛江水系，總集雨面積1.1萬平方公里。2.2論文研究方式方法景觀生態(tài)學作為地理學與生態(tài)學的穿插學科，地理學的空間分析方式方法與生態(tài)學的模型構(gòu)建是景觀生態(tài)學研究方式方法的兩個重點。不同大小和內(nèi)容的斑塊、廊道、基質(zhì)、網(wǎng)絡共同構(gòu)成了異質(zhì)景觀。景觀的總體構(gòu)造對景觀中的各種經(jīng)過會產(chǎn)生一定的影響，各種經(jīng)過反過來也會影響景觀的總體構(gòu)造。景觀格局特征可通過一系列景觀格局指數(shù)方式方法和空間統(tǒng)計學方式方法進行研究〔邱揚，張金屯2000〕.景觀指數(shù)是能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其構(gòu)造組成和空間配置某些方面特征的簡單定量指標，主要用非連續(xù)的類型變量數(shù)據(jù)，其特征能夠在單一斑塊、斑塊類型和整個景觀鑲嵌體3個層次上分析，包括斑塊面積、數(shù)量、密度、形狀、多樣性、豐富度、均勻度、優(yōu)勢度、聚集度和分維數(shù)等指數(shù)〔鄔建國，2000〕。利用景觀空間格局指數(shù)描繪敘述景觀格局及其變化，是景觀生態(tài)學最常用的定量研究方式方法。當前的研究多集中在自然生態(tài)系統(tǒng)，如楊國靖等〔楊國靖，肖篤寧2003〕對森林景觀格局的分析；王根緒等〔王根緒1999〕、角媛梅等〔角媛梅，馬明國2003〕、盧玲等〔盧玲，李新2001〕利用景觀格局指數(shù)分析了黑河流域不同地區(qū)的景觀空間格局。隨著不斷研究深切進入，景觀指數(shù)描繪敘述景觀格局及其變化的方式方法逐步擴展到半自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)。郭文化〔郭文化2004〕用景觀多樣性指數(shù)、破碎度指數(shù)、聚集度指數(shù)等對城鎮(zhèn)化經(jīng)過中的城鄉(xiāng)景觀格局變化進行了研究；李團勝〔李團勝2002〕用多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、聚集度指數(shù)、均勻度指數(shù)研究了沈陽市的城市景觀構(gòu)造。在實際應用中，常利用景觀指數(shù)軟件包來進行計算和分析，如LSPA、SPANS、APACK、FRAGSTATS等。FRAGSTATS可在斑塊級別、類型級別、景觀級別三個應用尺度上計算59個景觀指數(shù)〔肖篤寧2001〕。景觀指數(shù)法僅適用于分析類型數(shù)據(jù)的種類組成〔斑塊類型及其所占比例〕和空間配置〔空間排列、斑塊形狀、隔離度、比照度、聚集度、連接性和各向異性現(xiàn)象等〕，不適用于分析數(shù)值型數(shù)據(jù)的變化趨勢〔張娜2006〕。3景觀格局定量分析方式方法3.1數(shù)據(jù)來源及處理本研究采用2018年泰和縣森林小斑圖，根據(jù)人工林生態(tài)系統(tǒng)研究需要，對泰和縣的景觀狀況進行分析，對森林類型進行劃分，得到泰和縣景觀格局的現(xiàn)在狀況資料。本研究牽涉到遙感、景觀等多方面應用，主要包括包括：ArcGIS9.3,Axcview3.3,Fragstats〔rasterversion3.3〕，excel2007等軟件。3.2景觀分類景觀格局定量分析需要在分類的基礎上進行，同時分類類型確實定也要考慮到景觀格局的需要。景觀分類存在不同的分類體系：按人類影響強度的景觀分類、以土地利用方式為主的景觀分類、據(jù)自然度不同的景觀分類、以及植被類型和地貌特征為主的景觀分類等分類方式[WuJ,ShenW,SunW,2002].本文以森林類型為主，結(jié)合人工林和自然林的不同景觀特征進行景觀分類，并對景觀類型進行兩級劃分。一級分類16類，根據(jù)數(shù)據(jù)精度和泰和縣森林的區(qū)域特點，再將一級類型細分為47類。見表1.本研究區(qū)總面積為2666.50平方千米，研究區(qū)景觀格局分析時采用的是森林景觀類型的一級分類，這樣就能夠避免使用二級分類對分析造成的費事，二級分類會出現(xiàn)由于斑塊數(shù)目太多而面積過少，景觀格局指數(shù)太多過碎的情況。在進行景觀格局特征分析時，更好的保持了景觀的整體性。在這里基礎上構(gòu)成了森林景觀分類圖。3.3景觀格局指數(shù)的選取由于景觀格局特征能夠在單個斑塊、由若干單個斑塊組成的斑塊類型，由若干斑塊類型組成的整個景觀鑲嵌體3個層次上進行分析，因而景觀格局指數(shù)可相應地分為斑塊水平指數(shù)、類型水平指數(shù)和景觀水平指數(shù)。并且要反映出研究區(qū)森林景觀的穩(wěn)定性、多樣性和破碎度等特征。FRAGSTATS能夠計算40多種景觀指標，但很多指標之間都是高度相關的[朱會義2003].在拼塊類型級別上分析景觀指標時綜合考慮研究區(qū)實際情況以及土地利用分類體系，根據(jù)上述3個水平，選擇斑塊個數(shù)〔NP〕、拼塊類型面積〔CA〕、拼塊所占景觀面積的比例〔PLAND〕、景觀形狀指數(shù)〔LSI〕、平均斑塊面積〔AREA_MN〕、斑塊面積標準差〔AREA_SD〔hm2〕〕、景觀分離度指數(shù)〔SPLIT〕、景觀多樣性指數(shù)〔SHDI〕、均勻度指數(shù)〔E〕、景觀分割指數(shù)〔DIVISION〕、蔓延度指數(shù)〔CONTAG〕、聚集指數(shù)〔AI〕等指數(shù)。在上述數(shù)據(jù)基礎上利用Arcview3.3的PatchAnalyst模塊和Fragstats3.3軟件計算各指數(shù)值。參考有關文獻，結(jié)合本研究區(qū)域的特點以及空間尺度，本文選擇了20多個既對景觀構(gòu)造變化敏感又能較全面反映景觀格局特征的景觀生態(tài)指標，用于定量化描繪敘述泰和縣森林景觀格局特征；14個指標用于描繪敘述斑塊類型層次的景觀格局特征〔見表4〕，22個指標用于描繪敘述景觀層次的生態(tài)格局特征〔見表5〕。在所選的這些景觀生態(tài)指標中，既有反映非空間的景觀鑲嵌成分的指標，如斑塊類型比例〔PALND〕，邊界密度〔DE〕，多樣性指數(shù)〔SHDI〕等，也有反映空間構(gòu)造特征的指標，如：斑塊面積標準差AREA_SD〕，景觀形狀指數(shù)LSI,景觀聚集度指數(shù)〔CONT〕，分離度指數(shù)SPLIT等。且這組景觀生態(tài)學指標既有度量景觀格局空間自相關性的指標〔CONT〕，也有反映景觀形態(tài)自類似性和復雜性的指標〔如SPLIT,LSI〕，還有分析景觀多樣性及其空間變異特征的指數(shù)〔如SHDI,SIDI〕，因而這組景觀生態(tài)指標能夠較全面地反映森林景觀格局特征。景觀格局指數(shù)及其生態(tài)學經(jīng)過描繪敘述〔見表2〕。3.4景觀空間格局分析方式方法本研究通過ARC/INFO、ARCVIEW等GIS軟件對景觀圖進行處理后，在ArcGIS9.3軟件的空間分析模塊〔SpatialAnalyst〕支持下，將土地利用矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為象元大小為500m500m的柵格數(shù)據(jù)，采用Fragstats〔rasterversion3.3〕軟件從斑塊、類型和景觀三個水平上計算了景觀格局指數(shù)，以揭示研究區(qū)內(nèi)的景觀格局特征。同時，在斑塊、類型和景觀尺度上對景觀格局的多樣性進行測定，計算各種景觀類型的斑塊面積、斑塊數(shù)和面積百分比。4森林景觀格局分析通過ArcGIS9.3將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柵格后，輸出泰和縣森林景觀格局分布圖，如此圖1,從圖1可知，泰和縣森林面積占有總面積的一半以上。華而不實人工林占總森林面積的一半左右。人工杉木林集中分布于泰和縣西部地區(qū)，在東部地區(qū)有零星分布。天然杉木林集中分布于東部地區(qū)。人工濕地松和天然馬尾松主要分散分布于中部地區(qū)。天然硬闊葉林分布于東部和西部地區(qū)，人工硬闊葉主要分布于東部，天然硬闊葉和人工硬闊葉分布區(qū)域大體一致。天然針闊混和天然闊葉混主要分布于東部地區(qū)。4.1斑塊水平景觀格局分析泰和縣森林景觀圖共有1058塊斑塊，在斑塊水平上，計算了這些斑塊的特征參數(shù)和相應的景觀指數(shù)〔面積、周長、周長面積比、形狀指數(shù)、分維數(shù)〕。這些指數(shù)對研究不同森林類型樹種的某些生態(tài)學特征〔如物種的遷移與擴散、種群的變化等〕具有重要意義。論文列舉部分斑塊的特征，如表3所示。華而不實斑塊面積最大的為斑塊號1的其他類型，森林景觀類型中斑塊面積和周長最大的是斑塊號148的人工杉木林，面積為12600hm2,周長為311000m.每類景觀都有最小斑塊面積25hm2.講明泰和縣斑塊破碎，景觀之間連接度不高。除了其他類型外，周長面積比最小的是148號的人工杉木林和351號的天然闊葉混。最小是周長面積最小的斑塊，值為80.景觀形狀指數(shù)LSI,該指數(shù)描繪敘述景觀斑塊形狀的規(guī)則程度。當斑塊形狀不規(guī)則或偏離正方形時其值增大。景觀形狀指數(shù)對景觀大小起調(diào)節(jié)作用的總邊界或邊界密度的標準度量，同時也是斑塊聚合和離散程度的度量〔李俊祥2004〕，通過對各個森林景觀類型中最大斑塊的形狀指數(shù)比擬，能夠得知出來其他類型外，人工杉木林和天然馬尾松形狀指數(shù)最大，形狀較復雜，次之為天然杉木林、天然硬闊葉和人工濕地松。分維數(shù)能夠直觀地理解為不規(guī)則幾何形狀的非整數(shù)維數(shù)，對于單個斑塊而言，其形狀的復雜程度能夠用它的分維數(shù)來度量。從斑塊指數(shù)分析中能夠得出，除了其他類型外，森林景觀類型中分維數(shù)最大的是人工杉木林和天然馬尾松，講明這兩類森林景觀的復雜程度最高。4.2類型水平景觀格局分析在斑塊類型水平，選擇了類型面積、類型比例、斑塊總數(shù)、最大斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、斑塊面積標準差、分離度指數(shù)、聚集指數(shù)等16個景觀指數(shù)。見表4.結(jié)合圖2進行總體分析，詳細如下：森林景觀中其他景觀類型占總面積的47.4405%,所有森林類型總面積占總面積的52.5595%,在總面積的一半以上。華而不實人工林總面積占總面積的27.2268%,人工林面積占所有森林面積的一半左右。前六種森林所占比例依次為：人工濕地松〔16.3416%〕天然馬尾松〔10.3788〕人工杉木林〔10.2288〕天然硬闊葉〔7.5098〕天然杉木林〔4.9128〕天然闊葉混〔1.6501〕，其他森林景觀類型所占比例相對較少。在森林景觀中，人工濕地松面積最大，其次為天然馬尾松和人工杉木林。這幾類景觀類型中，最大斑塊指數(shù)、總邊緣長度、邊緣密度、景觀形狀指數(shù)、斑塊面積標準差都顯著大于其他森林景觀類型，表示清楚這幾種景觀在研究區(qū)內(nèi)占絕對優(yōu)勢，其完好性、連接性都要比其他類型好，是研究區(qū)的基質(zhì)。但斑塊和景觀的空間形狀較為復雜，表現(xiàn)出強烈的干擾特征。各森林景觀類型的斑塊數(shù)量〔NP〕分布也不平衡，天然馬尾松和人工濕地松相比擬天然馬尾松所占比例比人工濕地松少5.9628%,而斑塊數(shù)量卻多于人工濕地松。人工杉木林和天然杉木林相比擬，人工杉木林所占比例為天然杉木林的2倍多，斑塊數(shù)量卻少于天然杉木林。總體來看，人工林整體構(gòu)造單一，斑塊同等面積下，斑塊數(shù)量要遠小于天然林，天然林生態(tài)構(gòu)造復雜。斑塊密度最大的為天然馬尾松，次之為人工濕地松，但天然馬尾松的面積遠小于人工濕地松，最大斑塊指數(shù)〔LPI〕相差不大。天然馬尾松與人工杉木林相比擬，斑塊密度大很多，但人工杉木林最大斑塊指數(shù)〔LPI〕卻是天然馬尾松的四倍。講明天然馬尾松景觀類型的破碎化現(xiàn)象較嚴重。整體來看天然林的破碎化現(xiàn)象比人工林嚴重。除其他景觀類型外，森林景觀中人工杉木林的最大斑塊指數(shù)最大，為4.7253%,其次為天然硬闊葉，講明在研究內(nèi)這兩種景觀類型是主要的景觀類型。人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混分別占0.0188%,0.0281%,0.0094%,其最大斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、斑塊面積標準差都比擬小，表現(xiàn)出萎縮特征。人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混斑塊總數(shù)分布為2,3,1.所占的類型比例非常小，三者一共占0.0563%.斑塊面積標準差，凝聚度指數(shù)，聚集指數(shù)均為0.由于人工林景觀構(gòu)造單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環(huán)境下生存，假如森林管理不完善，會出現(xiàn)萎縮的現(xiàn)象。在長期的植被演替經(jīng)過中，可能會變?yōu)樘烊涣?。景觀分割指數(shù)，分離度指數(shù)和聚集指數(shù)都反映景觀斑塊之間的聚合程度，分析這三組數(shù)據(jù)可得知，天然林的分離度要明顯高于人工林。斑塊數(shù)量越少景觀的分離度越高，聚集度越低。由圖2A能夠出其他景觀類型外，森林景觀中類型號為5的人工濕地松生態(tài)經(jīng)過最為活潑踴躍，其次為1人工杉木林，4天然馬尾松，8天然硬闊葉等。圖2B揭示的是斑塊密度和邊緣密度，泰和縣域范圍內(nèi)人工濕地松、天然馬尾松和人工杉木林具體表現(xiàn)出出較高的邊緣密度。斑塊密度較高的是人工濕地松和天然馬尾松，次之是天然杉木林，天然硬闊葉。斑塊密度反映景觀的破碎化程度和景觀空間異質(zhì)性程度，邊緣密度是單位面積的斑塊邊界數(shù)量，反映景觀中異質(zhì)性斑塊之間物質(zhì)、能量和物種的潛力及互相的強度，可直接表征景觀整體的復雜程度〔華昇2008〕。圖2C景觀形狀指數(shù)、平均形狀指數(shù)和規(guī)格化形狀指數(shù)三個指數(shù)是對景觀大小起調(diào)節(jié)作用的總邊界或邊界密度進行標準度量，同時也對斑塊聚合和離散程度作量度〔李俊祥2004〕。形狀指數(shù)高和邊緣密度值打都預示著景觀生態(tài)經(jīng)過活潑踴躍。規(guī)格化形狀指數(shù)NLSI越大斑塊越離散，形狀越不規(guī)則。人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混三種景觀的規(guī)格化形狀指數(shù)均為1,講明其景觀形狀極不規(guī)則。其次為天然軟闊葉，人工軟闊葉，天然杉木林和天然馬尾松?？傮w來講，天然林的景觀形狀比人工林不規(guī)則，景觀生態(tài)經(jīng)過活潑踴躍。以下為15種景觀類型的景觀指數(shù)表〔表4〕及景觀類型特征圖〔圖2〕。4.3景觀水平景觀格局分析表5從景觀水平上計算了整個泰和縣的景觀格局分布特征指數(shù)，如蔓延度指數(shù)、均勻度指數(shù)、分離度指數(shù)、多樣性指數(shù)等22種指數(shù)，為研究整個地區(qū)的生態(tài)格局及景觀互相之間的作用提供了必要的條件。利用景觀水平的指數(shù)適于進行不同時相或不同區(qū)域景觀格局和特征變化的比擬分析。由于本研究只要一期遙感數(shù)據(jù)，該表只能反映研究區(qū)總的景觀格局特征。5研究區(qū)人工林景觀構(gòu)造優(yōu)化研究5.1研究區(qū)定位泰和縣位于江西省中部的吉泰平原，該區(qū)總面積2666平方公里，森林總面積1413.69.森林面積占總面積的52.3%,人工林占總面積的27.2%.為我們國家典型的人工林生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域。有國家重點保衛(wèi)的珍惜樹種89種，是江西省木材重點生產(chǎn)基地。該區(qū)屬于南方丘陵區(qū)是我們國家典型的生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)。水力侵蝕造成的水土流失比擬嚴重，是江西省水土流失重點治理區(qū)域。由于該區(qū)土壤貧瘠及最近幾年來人們不斷的開采利用和毀壞，使得土地生產(chǎn)力下降，森林景觀構(gòu)造遭到了毀壞?？梢妼υ搮^(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)研究非常重要，通過分析森林景觀構(gòu)造，提出人工林景觀構(gòu)造優(yōu)化的對策。5.2景觀格局優(yōu)化目的景觀格局優(yōu)化是對景觀格局、功能和經(jīng)過綜合理解的基礎上，通過建立優(yōu)化目的和標準，對各種景觀類型在空間和數(shù)量上進行優(yōu)化設計，使其產(chǎn)生最大景觀生態(tài)效益〔生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益〕和實現(xiàn)生態(tài)安全。景觀格局優(yōu)化目的是調(diào)整優(yōu)化景觀組分和1善受脅受損的生態(tài)功能，提高景觀總體生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。人工林景觀生態(tài)優(yōu)化的重點應是恢復和保衛(wèi)森林生態(tài)系統(tǒng)、自然景觀的整體性，增加森林景觀的多樣性、舒適性及美學價值〔張少偉。2008〕。泰和縣森林景觀格局優(yōu)化的基本目的是合理地規(guī)劃泰和縣的景觀空間構(gòu)造，使斑塊、基質(zhì)、廊道等景觀要素的數(shù)量及其空間分布合理，充分利用。通過森林景觀構(gòu)造優(yōu)化，到達改善景觀構(gòu)造及景觀功能，提高土地生產(chǎn)力和木材生產(chǎn)量，促進森林景觀的持續(xù)發(fā)展的目的。5.3泰和縣景觀格局現(xiàn)在狀況通過上述景觀格局定量分析的結(jié)果表示清楚，2018年泰和縣景觀構(gòu)造中，森林景觀類型占總面積的52.3%,人工林〔人工杉木林、人工濕地松、人工針葉林、人工軟闊葉等〕共占27.2%,天然林〔天然杉木林、天然馬尾松、天然硬闊葉等〕共占21.9%.華而不實人工濕地松和人工杉木林所占面積最大，根據(jù)景觀生態(tài)學的斑塊-廊道-基質(zhì)構(gòu)造，該區(qū)其他類型作為基質(zhì)，道路和河流作為廊道，人工濕地松、人工杉木林和天然馬尾松是重要的斑塊。天然馬尾松和人工濕地松相比擬天然馬尾松所占比例比人工濕地松少5.9628%,而斑塊數(shù)量卻多于人工濕地松。人工杉木林和天然杉木林相比擬，人工杉木林所占比例為天然杉木林的2倍多，斑塊數(shù)量卻少于天然杉木林。總體來看，人工林整體構(gòu)造單一，斑塊同等面積下，斑塊數(shù)量要遠小于天然林，天然林生態(tài)構(gòu)造復雜。天然林景觀破碎化現(xiàn)象較為嚴重，使得不同綠地斑塊間難以構(gòu)成有效的生態(tài)學聯(lián)絡，威脅到研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)保衛(wèi)，應根據(jù)研究區(qū)生態(tài)保衛(wèi)需要，對森林景觀進行合理科學的規(guī)劃和生態(tài)設計。人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混三種景觀的規(guī)格化形狀指數(shù)均為1,講明其景觀形狀極不規(guī)則。其次為天然軟闊葉，人工軟闊葉，天然杉木林和天然馬尾松。總體來講，天然林的景觀形狀比人工林不規(guī)則，景觀生態(tài)經(jīng)過活潑踴躍。5.4景觀格局優(yōu)化的基本原則5.4.1整體優(yōu)化原則景觀是一個由不同景觀類型構(gòu)成的有機整體，是由各個在生態(tài)上和發(fā)生上共軛的、有規(guī)律地結(jié)合在一起的最簡單的地域單元所組成的復雜地域系統(tǒng)，并且是各要素互相作用的自然地理經(jīng)過總體，這種互相作用決定了景觀生態(tài)。景觀構(gòu)造優(yōu)化與設計應把景觀作為一個整體單位來管理，到達整體優(yōu)化，并非局限于局部的優(yōu)化。5.4.2自然優(yōu)先原則保衛(wèi)自然景觀資源和維持自然景觀生態(tài)經(jīng)過及功能，是保衛(wèi)生物多樣性及合理開發(fā)利用資源的前提，是景觀可持續(xù)發(fā)展的基礎〔傅伯杰〕。自然景觀資源包括原始自然保存地、歷史文化遺跡、森林、湖泊遺跡大的植被斑塊，這些資源對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的維護及保存生物多樣性具有重要意義，本研究有關森林景觀，無論是人工林還是天然林，在景觀格局優(yōu)化時，都應該考慮自然優(yōu)先的原則。5.4.3多樣性原則多樣性是指一個特定系統(tǒng)中環(huán)境資源的變異性和復雜性。景觀多樣性是指景觀單元在構(gòu)造和功能方面的多樣性，反映了景觀的復雜程度，包括斑塊多樣性、類型多樣性和格局多樣性〔傅伯杰和陳利頂，1996〕。多樣性原則，具體表現(xiàn)出生物多樣性，豐富植物群落層次、種類。多樣性導致穩(wěn)定性，包括景觀元素的多樣性和物種多樣性。十分對于人工林較單一的生態(tài)系統(tǒng)，應加大其生物多樣性的管理。5.4.4森林景觀個性原則每一景觀都有與其他景觀不同的個體特征，這些個體特征的差異又反映在景觀的構(gòu)造和功能上。因而，景觀生態(tài)優(yōu)化要因地制宜，具體表現(xiàn)出當?shù)鼐坝^的特征，這也是地理學上地域分異規(guī)律的客觀要求。針對泰和縣人工林生態(tài)系統(tǒng)特點的植被類型，森林組合方式，要根據(jù)不同景觀類型規(guī)劃和設計，因地制宜，針對優(yōu)化目的選取不同的分析指標，采用不同的規(guī)劃方式方法。5.4.5異質(zhì)性原則異質(zhì)性是景觀組分類型、組合及屬性的變異程度，是景觀區(qū)別于其他生命組建層次的最顯著特征。景觀異質(zhì)性是指在景觀中對一個物種或更高層次級生物組織的存在起決定性作用的資源〔或某種形狀〕在空間〔時間〕上的變異程度〔李哈濱和Franklin,1988〕。景觀空間異質(zhì)性的維持與發(fā)展是景觀生態(tài)規(guī)劃與設計的重要原則。5.5研究區(qū)景觀空間格局優(yōu)化措施泰和縣森林景觀格局優(yōu)化的基本目的是合理地規(guī)劃泰和縣的景觀空間構(gòu)造，使斑塊、基質(zhì)、廊道等景觀要素的數(shù)量及其空間分布合理，充分利用。通過森林景觀構(gòu)造優(yōu)化，到達改善景觀構(gòu)造及景觀功能，提高土地生產(chǎn)力和木材生產(chǎn)量，促進森林景觀的持續(xù)發(fā)展的目的。通過對泰和縣斑塊、類型和景觀水平的景觀格局定量分析，結(jié)合生態(tài)適宜性與多樣性原則，結(jié)合泰和縣景觀格局圖，提出景觀構(gòu)造優(yōu)化的一些措施。5.5.1保衛(wèi)天然林集中分布區(qū)域從圖1能夠看出，天然杉木林、天然硬闊葉林、天然針闊混和天然闊葉混集中分布于泰和縣東部地區(qū)，有少量分布于其他區(qū)域，該區(qū)域的林地連通性較好，完好性好，受人類活動的干擾少，因而這部分區(qū)域應以保衛(wèi)自然發(fā)展狀態(tài)為主，應嚴格控制人類的干擾和毀壞，限制城市發(fā)展空間的擴張，禁止交通干線從生態(tài)集中區(qū)穿越和分割，減少人類活動。由于天然林整體特點是斑塊數(shù)量多，物種多樣性豐富，穩(wěn)定性強，因而天然林的保衛(wèi)至關重要。天然林生態(tài)學系統(tǒng)較人工林穩(wěn)定。并且要嚴格保衛(wèi)大型半自然和近自然林景觀斑塊，提高人工林景觀生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。自然性較高的大型森林景觀斑塊不僅在維護城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和保衛(wèi)城市生物多樣性上起著關鍵作用，而且在構(gòu)建整體構(gòu)造優(yōu)化的總體發(fā)展形式中具有不可替代的地位。5.5.2合理設計人工林生態(tài)系統(tǒng)物種通過上述分析可知，人工林整體構(gòu)造單一，斑塊同等面積下，斑塊數(shù)量要遠小于天然林，天然林生態(tài)構(gòu)造復雜。天然林的破碎化現(xiàn)象比人工林嚴重。所以在人工林生態(tài)系統(tǒng)的管理中，應提高森林多樣性，增加物種種類，減少單一的植被類型分布區(qū)域。要結(jié)合森林生態(tài)系統(tǒng)垂直構(gòu)造，在人工林生態(tài)系統(tǒng)中分布喬木、灌木和草本等上中下不同層次的植被類型。5.5.3針對小面積人工林的管理人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混共占面積比例0.0563%.斑塊面積標準差，凝聚度指數(shù)，聚集指數(shù)均為0.由于人工林景觀構(gòu)造單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環(huán)境下生存，假如森林管理不完善，會出現(xiàn)萎縮的現(xiàn)象。在長期的植被演替經(jīng)過中，可能會退化為裸地，或者不規(guī)則的天然林。針對這種面積小的人工林管理，應該擴大森林面積，提高物種多樣性，構(gòu)建不同層次的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造。并且增加混交林的比例，這樣既能使落葉樹在寒來暑往的落葉與綠葉交替中，及時到達透光與庇蔭的效果，又能使枯寂的冬季做到滿目青翠。5.5.4景觀整體空間格局優(yōu)化基于集中與分散相結(jié)合原則，因地制宜的構(gòu)建整體格局優(yōu)化的空間發(fā)展形式。城市森林景觀建設的重點不是增加森林景觀總量，而是優(yōu)化景觀整體的空間格局。除了保存研究區(qū)較大的自然植被外，還能夠在自然植被周圍設計一些小的斑塊，通過綠色廊道把景觀中的小斑塊聯(lián)絡起來，構(gòu)成網(wǎng)狀的綠色構(gòu)造，有利于板塊中小動物的遷移。景觀現(xiàn)在狀況特點具有構(gòu)建基于集中與分散相結(jié)合原則的整體構(gòu)造優(yōu)化形式的有利條件。立足整體構(gòu)造優(yōu)化，明確區(qū)域規(guī)劃建設的重點。東部區(qū)域應嚴格保衛(wèi)區(qū)大型自然林景觀斑塊的完好性和自然性，西部區(qū)域應改善人工林生態(tài)系統(tǒng)空間構(gòu)造，中部區(qū)域在增加森林景觀總量的同時可建設一個大型近自然林景觀斑塊。5.5.5人工林景觀構(gòu)造優(yōu)化樹種的選擇人工林生態(tài)系統(tǒng)中，在森林管理經(jīng)過中，林種的選擇至關重要。首先所選樹種必須對當?shù)氐沫h(huán)境非常適應，如人工杉木林，人工針葉林等。另外所選樹種要具有一定得觀賞價值，可凈化空氣樹種優(yōu)先考慮，對整個城市的美妙起到一定得作用。人工林的管理任務艱巨，面積大，需定期進行實地考察，觀察，測量，所選樹種應非常便于管理。另外盡量選擇一些具有藥用價值或者能夠提高木材生產(chǎn)量帶來經(jīng)濟效益的樹種。5.5.6加強管理要進一步加強林業(yè)基層建設，切實發(fā)揮林業(yè)工作站、森林公安機關在源頭管理和木材檢查站在流通管理中的作用，在出省高速公路上適當增設木材檢查站，防止大量木材外流。木材加工企業(yè)必須依法經(jīng)營、憑證收購、建立臺帳。要加大林業(yè)執(zhí)法力度，嚴厲打擊毀壞森林資源違法犯罪活動。6結(jié)論根據(jù)2018年泰和縣森林小疆域，對森林進行分類，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和Fragstats3.3景觀分析軟件，對景觀空間格局特征定量化研究是可行的。景觀分類是景觀調(diào)查和景觀格局分析的基礎，也是景觀生態(tài)學理論聯(lián)絡實踐的紐帶。文中將泰和縣森林景觀分類15類，主要根據(jù)研究需要，將不同林種分為人工林和天然林進行研究。研究結(jié)果表示清楚：泰和縣森林面積占總面積的一半以上，華而不實人工林占總森林面積的一半以上。人工林整體構(gòu)造單一，斑塊同等面積下，斑塊數(shù)量要遠小于天然林，天然林生態(tài)構(gòu)造復雜。天然馬尾松景觀類型的破碎化現(xiàn)象較嚴重。整體來看天然林的破碎化現(xiàn)象比人工林嚴重。除其他景觀類型外，森林景觀中人工杉木林的最大斑塊指數(shù)最大，為4.7253%,其次為天然硬闊葉，講明在研究區(qū)內(nèi)這兩種景觀類型是主要的景觀類型。由于人工林景觀構(gòu)造單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環(huán)境下生存，假如森林管理不完善，會出現(xiàn)萎縮的現(xiàn)象。在長期的植被演替經(jīng)過中，可能會變?yōu)樘烊涣?。天然林的分離度要明顯高于人工林。斑塊