广西六万林场森林公园景观多样性分析
《安徽农学通报》杂志 2020年20期 作者：温志伟
摘 要：在广西国有六万林场六万大山森林公园各景观类型斑块的基础上，应用ArcMap 9.2和Fragstas 3.3软件，从景观类型多样性、格局多样性和斑块多样性3个方面开展了景观多样性研究。结果表明：青秀山景区由乔木林、经济林、观赏性灌木林、草坪、水域、苗圃地和建筑用地景观类型组成;建筑用地的斑块密度、斑块形状指数最大，说明其斑块的破碎化程度高、人为干扰大;而乔木林的分离度最小，说明其占地面积大，人为干扰较小;景区整体多样性为1.2656，优势度和均匀度分别为0.6803、0.6508，说明景观多样性丰富，各类型比例不均匀，优势程度不高。
关键词：景观;景观多样性;多样性指数;六万林场
中图分类号 S718.5文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）20-0065-04
Analysis on Landscape Diversity of Forest Park in Liuwan Forest Farm of Guangxi
WEN Zhiwei
（State owned Liuwan forest farm in Guangxi Zhuang Autonomous Region，Yulin 537000，China）
Abstract：Based on the landscape patches of Liuwan Dashan Forest Park in Guangxi state-owned 60000 forest farm，this paper studies the landscape diversity from three aspects of landscape type diversity，pattern diversity and patch diversity by using arcmap 9.2 and fragstas 3.3 software technology. The results show that：Qingxiu mountain scenic area is composed of arbor forest，economic forest，ornamental shrub forest，lawn，water area，nursery land and construction land landscape types;the patch density and patch shape index of construction land are the largest，which indicates that the patch fragmentation degree is high and human disturbance is large;the separation degree of arbor forest is the smallest，which indicates that it covers a large area and has less human disturbance;the overall scenic area has the largest patch density and patch shape index The diversity was 1.2656，dominance degree and evenness degree were 0.6803 and 0.6508 respectively，which indicated that landscape diversity was rich，the proportion of each type was uneven，and the dominance degree was not high.
Key words：Landscape;Landscape diversity;Diversity index ;Liuwan forest farm
景觀生境的破碎化和生境破坏是物种灭绝速率加快的主要原因[1]。而生物多样性研究是现代生态学的重点和热点，其中包含景观多样性（landscape diversity）[2]。景观多样性是指景观结构、功能和时间变化方面的多样性，是景观水平上生物组成多样化程度的表征[3]。它构成了其他层次生物多样性的背景，并制约着这些生物多样性的时空格局及其变化过程[4]。景观多样性对于物质迁移、能量交换、生产力水平和物种在景观中的迁移、转化和迁徙有着重要的影响[5]。为了解人类活动严重干扰下的森林景观动态，笔者对玉林六万大山森林公园风景区的森林景观的类型、格局、斑块破碎度进行了多样性分析，以期为人类活动胁迫下的森林景观生态规划和管理及森林资源的可持续利用提供科学依据。
1 研究区域概况
六万大山森林公园位于玉林市西面（109°52′35.86″E，22°35′29.83″N），属南亚热带季风气候区，干湿分明。年均气温22.1℃，年均降雨量1350mm，全年无霜期325～350d，年均日照时数为1921h。土壤主要是由砂岩和砂页岩等风化而成的赤红壤，呈微碱性和中性。目前主要植被类型为马尾松纯林和马尾松与大叶栋、火力楠（Michelia macclurel）等针阔混交林，景区内人工群落类型丰富多样，种植了天南星科、桑科、百合科等亚热带观赏植物，建造了棕榈园、苏铁园、香花园等及草坪，还建成了阳桃园等果园和种植大花紫薇、幌伞枫等苗圃，形成了具有一定特色的亚热带森林景观。
2 试验方法
2.1 景观要素类型划分 根据研究目的和研究对象特点，将六万大山景区景观划分为以下类型：建筑用地（办公楼、店铺、饭店旅馆、长廊等），乔木林（马尾松林、马尾松与大叶栎、火力楠混交林、阔叶林等），经济林（八角、芒果、肉桂等），观赏性灌木林，草坪，水域，苗圃地（秋枫、鸡冠刺桐、三角梅、海南蒲桃等）。
2.2 景观多样性的测定 （1）斑块类型面积（CA），它等于某一斑块类型中所有斑块的面积之和。其值的大小制约着以此类型斑块作为聚居地的物种的丰度、数量、食物链及其次生种的繁殖等。（2）斑块所占景观面积的比例（%LAND），它等于某一斑块类型的总面积占整个景观面积的百分比。其值趋于0时，说明景观中此斑块类型变得十分稀少;其值等于100时，说明整个景观只由一类斑块组成。（3）最大斑块所占景观面积的比例（LPI），它等于某一斑块类型中的最大斑块占整个景观面积的比例。有助于确定景观的模地或优势类型等。其值的大小决定着景观中的优势种、内部种的丰度等生态特征;其值的变化可以改变干扰的强度和频率，反映人类活动的方向和强弱。
2.3 景观多样性指数 景观多样性指数（landscape Diversity Index）的大小反映出景观要素的多少和各景观要素所占比例的变化。当景观由单一要素构成时，其多样性指数为0;由2个以上的要素构成的景观，当各景观类型所占比例相等时，其景观的多样性为最高;各景观类型所占比例差异增大，则景观的多样性下降[5]。
（1）景观多样性指数[6]（landscape diversity index）
[H=-k=1nPKIn（PK）]
式中：H-多样性指数，Pk-景观类型所占面积的比例。
（2）景观丰富度指数（landscape richness idex）[7]
[Rd=mA]
式中，m-景观中现有的景观类型，A-景观总面积。
（3）景观优势度指数D（landscape dominance index）是多样性指数的最大值与实际值之差。优势度指数越大，则表明偏离程度越大，或者说某一种或少数景观类型占优势。D值大时，表示景观只受一个或少数几个类型所支配;D值小时，表示该景观是由多个比例大致相等的斑块类型所组成;当D为0时，该指标在完全同质的景观中（[m]=1）无用。用于测定景观结构组成中一种或一些景观要素类型支配景观程度。其公式为：
[D=Hmax-H] [Hmax=In（n）]
式中：Hmax-最大多样性指数。
（4）景观均匀度指数E（landscape evenness index）反映了景观中各缀块在面积上分布的不均匀程度。它与优势度为负相关，优势度与均匀度是对于同一个问题从不同侧面的度量，均匀度指示意义与优势度相反，用均匀度可印证优势度的计算结果，通常以多样性指数和其最大值的比来表示。其计算公式[8]如下：
[E=H/HMax]
式中：E-均匀度，H-多样性指数，Hmax-最大多样性指数。
2.4 景观格局多样性的测定 格局多样性的测定多考虑景观中不同景观类型的空间分布和相邻景观类型间聚集和分散的程度，常用的指数是距离指数和分离度[9-11]。
（1）景观分离度（Landscape apartness index）是指某一景觀类型中不同斑块个体分布的分离程度。其计算公式[12]：
[Fi=Di/Si]
式中：Fi-景观类型i的分离度，Di-景观类型i的距离指数，Si-景观类型i的面积指数。[Si=Ai/A]式中：Ai-景观类型i的总面积，A-经管的总面积。
（2）距离指数（Landscape distance index）
距离指数是用来描述某一景观类型中不同斑块个体之间的距离远近程度[13]。其计算公式为：
[Di=12nA]
式中：Di-景观类型i的距离指数，A-景观的总面积，n-景观类型i的斑块总个数。
2.5 景观斑块多样性的测定 斑块多样性的测定多考虑景观中斑块的总数，单位面积上斑块的数目。常用的指数是斑块形状、密度和分维数。
（1）斑块形状指数（Plaques shape index）是通过计算某一斑块形状与相同面积的圆或正方形之间的偏离程度来测量其形状的复杂程度[14]。斑块的形状越复杂，LSI的值就越大。常见的形状指数LSI有2种形式：
[LSI=P2πA]（以圆为参照几何形状）;
[LSI=0.25A]（以正方形为参照几何形状）
式中：LSI-景观斑块形状指数，P-斑块周长，A-斑块面积。
（2）斑块密度指数（Plaques shape index）即斑块个数与面积的比值。比值愈大，破碎化程度愈高，以此可以比较不同类型景观的破碎化程度及整个景观的破碎化状况。景观斑块密度指数为[15]：
[PDi=Ni/Ai]
式中：PDi-第i类景观斑块密度，Ni-第i类景观斑块总数，Ai-第i类景观的总面积。
（3）分维数（Fractal dimension）反映景观格局总体特征的重要指标，它一定程度上也反映了人类活动对景观格局的影响。一般来说，受人类活动干扰小的自然景观的分数维值高，而受人类活动影响大的人为景观的分数维值低。分维数为1时代表形状最简单的正方形或圆形，分维数为2代表周长最复杂的斑块类型，通常其值的可能上限为1.5。其公式[9]为
[FD=2ln（P/K）/ln（A）]
式中：P-斑块周长;A-斑块面积。D值越大，表明斑块形状越复杂，D值的理论范围为1.0～2.0，1.0代表形状最简单的正方形斑块，2.0表示等面积下周边最复杂的斑块。
2.6 分析方法 （1）以拍照、勾绘等方式在外业图上依据景区现状划分斑块，并记下各斑块的现状。（2）利用扫描仪将清绘好的外业图扫描上计算机，调整大小，且获取底图。（3）利用ArcMap9.2软件进行地图矢量化、景观斑块区划、边界数字化、构建空间数据库，并判读其斑块类型，计算各斑块及类型的周长和面积;以此作为景观多样性分析的基础数据。（4）最后利用Fragstat3.3软件在斑块级别、斑块类型级别、景观级别3个应用尺度上计算出所需的景观指标，并用Excel进行统计分析。
3 结果与分析
3.1 六万大山公园景观 现存的乔木林为近几十年来培育的人工林为主，其中以优势种马尾松、大叶栎、火力楠为主，伴生着一些竹林、米老排、窿缘桉、樟树等。农业用地被利用成苗圃地，种植有秋枫、海南蒲桃、垂叶榕、三角梅等观赏植物，并增加了观赏性灌木林如桃树、杜鹃、桂花、白玉兰等。此外，随着森林公园的开发，林地利用结构发生了变化较大，草坪的面积增加了，经济林主要以八角肉桂为主。由表1可知，玉林六万大山森林景区以乔木林和苗圃地为主，分别占56.31%、20.94%，2种景观类型面积合计占总面积的77.25%，其次是建筑用地、草坪，分别为10.98%、6.02%;经济林的面积最少，仅占0.48%。而从景观斑块数来看，最多的是建筑用地，占45.84%，其次是乔木林、水域，分别占14.58%、10.42%、;草坪和苗圃地同为8.33%，水域和观赏性灌木林最少且相同，为6.25%。在这7种景观类型中，乔木林平均周长和平均面积最大，分别为3401.12m、34.98hm2，说明它是风景区的主要景观类型。经济林和水域的平均斑块面积是最少的，说明这两种景观类型面积少、斑块数也不多，受到人的干预大。苗圃地和观赏性灌木林的平均周长在整个研究区域中很少，也说明受到人类干扰最大，破碎化程度高。
3.2 景观斑块多样性 从表2可以看出，研究区域的总体斑块密度为0.1104，建筑用地的密度指数最大，为5.0584，其次为乔木林和水域，分别为1.6095、1.1496，而经济林和观赏性灌木林的斑块密度最低同为0.6898。说明建筑用地的破碎度最高，是人为干扰最严重的类型，斑块呈散布型分布，局部地区斑块小而密集;经济林和观赏性灌木林的破碎度低。从斑块形状指数和分维数综合来看，各类型的斑块形状较复杂，其中经济林的形状指数较低，为2.1172，说明其斑块数少，斑块较规则，而建筑用地和乔木林则较高，达到了6.5029、5.7240，说明斑块面积大，形状复杂。分维数最高的是建筑用地，说明受到人类干扰最严重;乔木林的分维数次之，而观赏性灌木林由于近年来才开始建成，得到了一定的保护和经营，故各个指数都不高。
3.3 景观格局多样性 由表3可知，研究区域总的分离度为3.1041，属中等数值;不同类型中，经济林的分离度最大，达到了55245.4，这是由于它的总面积小，斑块数少且零散分布又离得很远的缘故;其次与人为因素较为相关的斑块类型，如水域、观赏性灌木林，分别为28674.1、1111.20，说明分离度的大小既与生境有关，也受人为活动的影响。苗圃地也较小，为33.844;而乔木林最小，仅为3.4736，说明它们的分离程度低，大部分是聚集在一起，占地面积大，斑块群连接性好，而且大的斑块连成一大片，同时也说明乔木林是有规律的间伐，而没有大片处理。距离指数是用来描述某一景观类型中不同斑块个体之间的距离远近程度。建筑用地的距离指数最低，为0.0025，说明在景区里建成了零散的建筑地，而这些建筑地包括了各个景点，旅馆住宅区，分布在景区的各个角落;其次是经济林和观赏性灌木林，同为0.0417，这也是规划中的景点，达到视角的效果;最高的是乔木林，为0.0634，说明乔木林是大部分是连接的，景区也是主要由乔木林组成。
3.4 景观类型多样性 斑块多样性对能力和营养的分布，生物多样性水平，物种种群的大小，生物的扩散，动物的觅食以及物质和能量的迁移都有着重要影响。由表4可知，研究区域整体的多样性指数为1.2656，优势度指数为0.6803，均匀度指数为0.6503，丰富度密度相对较低，说明景观多样性较丰富。而在各个景观类型的多样性指数中最大苗圃地达到了0.3272，这是由于苗圃地是人工刚开发的，种植的花草树木比较均匀，优势树种突出;而其次是乔木林，为0.3233;说明乔木林的物种丰富、群落结构层次明显。水域的多样性最少，仅为0.0400，因为水域除水之外没有其他的物种。各类型的优势度指数相差不大，但是经济林占很大的优势度，则其优势度物种很小，亦表示物种单一;苗圃地的优势度最低，仅为1.6187，表明人为干扰严重，且优势树种单一。均匀度则相对较低，没有出现某一类型很均匀的现象。最高的是苗圃地，为0.1681，指示了群落内物种数量多，分布比较均匀，这是因为苗圃地里培育的都是些观赏植物。研究区域只有7中类型，所以丰富度密度很低，仅为0.01609。
4 结论与讨论
六万大山森林公园主要由乔木林、苗圃地、建筑用地组成。建筑用地的斑块密度和斑块形状指数最高，乔木林次之;经济林的分离度最大，乔木林最小，总体区域更小;乔木林的距离指数最大，建筑用地最低;研究区域丰富度密度低，各类型优势度相差不大，乔木林和苗圃地的均匀度较其他类型高，但景观总体的多样性高。
景观多样性是区域生态平衡和可持续发展的基础。随着时间的推移，人类活动对六万大山森林公园景观多样性的影响越来越强烈，特别是风景区建立以后，进行大规模的森林景观和亭台楼阁等建筑景观的建设。景观的破碎度在加大，且影响的程度和范围均有所不同，与人类活动密切相关的景观类型，如苗圃地和乔木林，景观的分离度在减小;对于那些受人类活动影响遗留下来的自然或半自然景观类型，如水域、经济林，景观的分离度在不断增加。因此，应加强环境破坏和恢复的研究，加强景观资源的保护，制定合理有效的保护措施来保护生物资源，严防物种流失，严防生态系统遭到干扰和破坏。并极力避免森林火灾、森林病虫害的危害，尽可能地减少人类活动的干扰，促进区域生态平衡。在修复过程中要注重反映北热带风景名胜区的特色，要逐步改善森林的组成、水平结构和垂直结构，减少面积太小的斑块，促进各斑块间彼此的联系，提高景观多样性。从景观要素保护出发提出有利于生物多样性保护的空间战略，为自然保护区的建立和科学管理提供有效指导。
参考文献
[1]胡海辉，卓丽环，马靖林.庐山风景名胜区森林景观多样性现状分析与发展对策[J].东北农业大学学报，2007，5（3）：90-92.
[2]刘红.景观多样性及其保护对策[J].环境导报，1999（6）：26-28.
[3]肖笃宁，李秀珍，高峻，等.景观生态学[M].北京：科学出版社，2002.
[4]刘茂松，张明娟.景观生态学——原理与方法[M].北京：化学工业出版社，2004.
[5]马克明，傅伯杰，周华锋.景观多样性测度：格局多样性的亲和度分析[J].生态学报，1998，18（1）：76-81.
[6]肖寒，阳志云，赵景柱，等.海南岛景观空间结构分析[J].生态学报，2001，2l（l）：20-27.
[7]邬建国.景观生态学——格局、过程、尺度和等级[M].北京：教育出版社，2000.
[8]Romme，W.H.Fire and landscape diversity in subalpine forests of Yellow Nationl Park[M].Ecological Monogruph，1982，5（2）：199-211.
[9]王憲礼，肖笃宁.辽河三角洲湿地的结果格局分析[J].生态学报，1997，17（3）：317-323.
[10]马克明，傅伯杰，周华锋.北京东岭山地区森林的植物多样性和景观格局多样性研究[J].生态学报，1999，19（1）：1-7.
[11]Scheiner，S.M.Measruing pattern diversity[J].Ecology，1992，73（5）：1860-1867.
[12]陈丽项，傅伯杰.黄河三角洲地区人类活动对景观格局的影响分析-以山东省东营市为例[J].生态学报，1996，16（4）：337-344.
[13]刘灿然，陈灵芝.北京地区植被景观中斑块形状的指数分析[J].生态学报，2000，20（4）：559-567.
[14]汪爱华，张树清.三江平原沼泽湿地景观空间格局变化[J].生态学报，2003，23（2）：237-243.
[15]郭晋平.森林景观生态研究[M].北京：北京大学出版社，2001.
（责编：张宏民）