第31卷第7期中南林业科技大学学报Vo l.31N o.72011年7月Journal of Central South University of Forestry &Technology Jul.2011收稿日期:2011 02 10基金项目:国家自然科学基金项目(30972362,31070568)作者简介:蒋群星(1986 ),女,江西萍乡人,硕士研究生,研究方向:林业系统工程通讯作者:李际平(1957 ),男,湖南醴陵人,教授,博士,博导,主要从事林业系统工程研究;E -mail:lijipin g@vip 163 com基于GIS 的桃源县森林景观格局特征分析蒋群星,李际平,袁晓红,赵春燕(中南林业科技大学林学院,湖南长沙 410004)摘 要:以空间分析软件A r cG IS 和F rag stats 为技术手段,以常德市桃源县森林资源二类调查数据为基础数据,从斑块类型和斑块两个水平分别选取景观斑块面积、面积比、斑块数、斑块密度、形状指数、分维度、斑块边缘度、斑块对等11个景观指数分析桃源县的森林资源景观格局特征。
研究结果表明:阔叶类景观、杉木类景观、经济林景观是桃源县主要的森林景观类型,是桃源县森林资源的重要组成成分,其景观面积分别占20.06%、10.14%和9.86%;从资源丰富度角度看,龙潭镇斑块对多样性丰富、数量多,适合作为多种边缘效应的研究区,西安镇或牯牛山镇适合作为研究杉木与中生阔叶斑块对边缘效应的研究区,泥窝潭乡适合作为杉木与杨树组斑块对的边缘效应研究区。
桃源县各斑块对分布情况为各斑块对的边缘效应研究区选定提供了重要依据。
关键词:景观生态学;Ar cGIS;景观格局;斑块对;桃源县中图分类号:T P 79文献标志码:A文章编号:1673923X(2011)07009705Analysis of forest landscape pattern of Taoyuan county based on GISJIA N G Q un -x ing ,L I J-i ping,YU A N Xiao -hong,ZHA O Chun -yan(Scho ol of Fo restr y,Central South U niversit y of F or est ry &T echno lo gy ,Chang sha 410004,Hunan,China)Abstract:Based o n the data o f F or est R eso ur ce Inventor y o f T aoyuan co unty ,11landscape indexes as to tal ar ea,per -centage o f landscape,number of patches,pat ch density,landscape shape index ,per imeter -area f ractal dimensio n,edg e density,pat ch pair and so on wer e used to analysis the fo rest landscape pat tern char act eristic o f T aoy uan count y,Changde city in the patch pater n level as w ell as in patch lev el w ith A rcGIS and F rag stats.T he findings indicate that the bro ad -leav ed for est landsca pe (20.06%),the Chinese fir fo rest landscape (10.14%)and the economic for est land -scape (9.86%)w ere the main components of t he fo rest landscape t ype in T aoyuan co unty.F rom the resour ces abun -dance,Lo ng tan T ow n was rich in patch pair diver sity and quantity and was suitable for mo re edg e -effect r esear ch;X i an to wn and G uniushan to wn wer e suit able for studying the edge -effect of the Chinese fir fo rest and the mesic br oad -leafed forest;N iw otan tow n matches the edg e -effect of Chinese f ir for est and the poplar fo rest v ery w ell.T he distribu -tion of patch pair s in T aoy uan county play s an impo rtant ro le in choosing the edg e -effect r esear ching areas.Key words:eco log y landscape;A rcGIS;landscape patter ns;patch pair;T ao yuan county森林景观生态学是以研究森林生态系统为主体所构成的景观结构、功能及其变化规律的新兴交叉学科[1-3]。
我们常常通过分析景观格局来分析研究区森林资源分布情况。
空间格局,广义的讲,它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置[4],是景观生态学中的一个重要概念,具有明显特征的地理实体[5]。
尺度是指观察研究对象(物体或过程)的空间分辨度或时间单位[6],它标志着对所研究对中南林业科技大学学报第31卷象的了解水平。
在生态学研究中,空间尺度是指所研究生态系统的面积大小或最小信息单元的空间分辨率水平。
景观格局和景观异质性都依时间和空间尺度变化而异[7]。
因此在景观空间分析中必须考虑到尺度的制约作用,在一种尺度上通过空间分析得到的结论不可不经研究地推到另一种尺度上去。
景观格局特征主要在3个层次上分析:斑块水平、斑块类型水平、整个景观镶嵌体水平[4]。
本研究主要从斑块类型水平和斑块水平2个层次上进行研究。
斑块类水平参数:包括景观斑块面积(T A)、面积比(PLAND)、斑块数(NP)、斑块密度(PD)、形状指数(SH APE)、分维度(FRACT)、斑块边缘度(AI)。
斑块水平参数:利用斑块对等景观指数来分析研究区的森林资源分布情况。
各乡镇斑块对分布特征分析为斑块边缘效应研究的研究区选取提供基本依据,斑块类型水平研究为桃源县森林景观功能、生态环境状况及资源的可持续发展提供依据。
1 研究区域概况桃源县位于湖南省西北部,县域面积4441.22 km2,主要包括黄石镇、漳江镇、理公港镇、观音寺镇、龙潭镇、茶庵铺镇、西安镇、沙坪镇、桃花源镇、枫树乡、钟家铺乡、太平桥乡、泥窝潭乡、九溪乡、黄甲铺乡、黄甲铺乡等40个乡镇,包括牯牛山林场、天台山林场、桃花源林场、白鹤山林场4个林场。
桃源县属中亚热带季风湿润气候,气候特点是冷热四季分明,干湿两季明显,多年平均气温为16 5 。
年平均气温分布除南部和西北部山区低于16 0 之外,其余均在16 0~16 5 之间。
月平均气温以1月最低,为4 5 ,7月最高,为28 5 ,3~10月皆在10 以上。
县域位于雪峰山北端以安化县为中心的多雨区边缘,雨量由南向北递减。
年平均降水量为1447 9mm,年平均相对湿度为82%,年日照时数1531 4h,年平均日照率为5%。
2 研究方法2 1 数据来源与处理研究主要采用2006年常德市桃源县森林资源二类调查数据,主要包括1 10000的矢量化林相图和二类调查小班数据库。
景观空间格局指数计算时,在GIS中通过属性选择工具,将优势树种重新分成8类。
然后,利用Dissolv e工具将林相图中优势树种相同的相邻小班进行融合处理,最后使用Feature to Raster工具将矢量数据栅格化(栅格大小100m 100m),将栅格数据导入Frag stats中进行景观空间格局指数的计算。
提取斑块对数据时,按各乡镇分别提取各景观类型斑块图层,将A景观类型斑块做缓冲区分析,得到的结果与B景观类型斑块做共用边分析,即可得到AB斑块对数量。
2 2 景观类型划分利用ArcGIS软件对桃源县林相图进行处理,以优势树种为主要划分依据,结合西洞庭湖森林景观类型结构特点,将研究区域森林景观归并为杉木类、松类、阔叶类、经济林类、灌木类、柏木类、竹类和非林地等8种景观类型。
2 3 景观空间格局指标分析利用Frag stats软件强大的统计分析功能,对研究区域的森林景观类型数据进行统计分析,计算出各类景观类型的景观空间格局指标,主要包括景观类型面积、景观类型面积比、景观类型斑块数、斑块密度、形状指数、分维度、斑块边缘度等指标。
2 4 斑块对分布特征分析边缘效应的空间尺度分为大中小3个尺度类型,即大尺度的生物群区交错带、中尺度的景观类型之间的生态交错带和小尺度的斑块(生态系统)之间的群落交错区。
大尺度主要是以植被气候带为标志的生物群区间的边缘效应;中尺度类型主要包括城乡交错带、林草交错带、农牧交错带等类型,是不同生态系统要素的空间交接地带;小尺度水平上是指斑块之间的交错所形成的边缘效应。
斑块对即两个不同景观类型的相邻斑块。
研究首次采用斑块对的研究方法,为小尺度水平上边缘效应研究区的选择提供了重要依据,为斑块耦合网络的构建奠定了基础。
根据斑块边缘效应调查方法,斑块中心之间设置7个20m 20m样地,加上间距距离,确定最小斑块面积2 5hm2为斑块对分布特征分析的限制条件。
研究边缘效应时应尽量选98第7期蒋群星,等:基于GIS 的桃源县森林景观格局特征分析用人为干扰较少的斑块对,本研究主要选择人工经营措施较少的马尾松景观、杉木景观、阔叶类景观之间的斑块对进行空间分布分析。
利用ArcGIS 对桃源县林相图进行处理,在各个乡镇范围内,以优势树种为主要划分依据,根据最小面积为2 5hm 2的限制条件,统计各个乡镇的斑块对分布情况。
斑块对主要包括:马尾松与阔叶斑块对、杉木与阔叶斑块对,阔叶细分为杨树组、桉树组、速生阔叶树组、中生阔叶树组、慢生阔叶树组等。