廣西國有欽廉林場烏家分場2009—2019年森林景觀格局變化

陳衛國，陳 戀，盧 凱，蘇 強，龐海恩，余玉珠

（廣西壯族自治區國有欽廉林場 廣西欽州 535000）

景觀生態學是研究一個大的區域內，由許多不同生態系統所組成的整體（即景觀）的空間結構、相互作用、協調功能及動態變化的一門生態學新分支。景觀生態學源于歐洲，20 世紀90年代，中國景觀生態學進入應用研究階段[1]。景觀生態學研究方法較多。全志杰等[2]運用GIS 和RS 對子午嶺1986 — 1994年的森林景觀格局動態進行研究；孫擁康等[3]基于GIS 技術對長嶺崗林場森林景觀格局特征進行研究；和曉風等[4]通過數字高程模型（DEM）與森林資源調查數據，分析蘆頭林場森林景觀格局隨地形變化特征；孫飛等[5]利用森林資源管理一張圖，分析2019年常州市武進區森林景觀格局；楊金明等[6]利用3S技術，借助景觀空間格局指標定量分析1991—2016年諸城市城鎮森林景觀格局及其動態變化；童媛等[7]利用RS 和GIS 技術分析恩施州森林景觀格局；薛春燕[8]基于森林資源調查數據分析上海城市森林景觀格局。當前，地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）應用比較廣泛，可利用其進行建模或定量分析。森林景觀是以森林生態系統為主體所構成的景觀，是景觀生態學研究的重點和熱點[9]，其目的在于通過對森林景觀結構、功能、動態變化及相互影響進行研究，運用調控手段進行科學規劃，對景觀實施生態保護、恢復、建設和管理[5]。景觀格局是指景觀空間結構特征，包括景觀組成單元的類型、大小、形狀和空間分布配置[3]。森林景觀是自然界中客觀存在的一個實體[9]，因不同的地理、氣候、立地和社會經濟條件，形成了復雜多樣的森林景觀。國有林場經營的主體是林地，植被的變化會直接反映林場森林景觀類型，因此，研究國有林場森林景觀格局動態十分必要。

本研究以廣西國有欽廉林場烏家分場為研究對象，基于2009 和2019年森林資源二類調查資料，分析烏家分場兩個時期森林景觀格局的變化，可為林場森林經營方案編制中的優化森林景觀方案提出指導性建議。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

廣西國有欽廉林場烏家分場（109°04′～109°44′E，21°77′～21°82′N）位于廣西南部沿海地帶，屬亞熱帶海洋性季風氣候，日照較強，熱量充足，雨量充沛，夏熱冬暖，無霜期長。年均氣溫23.7 ℃，年均降水量1 688 mm，年均日照時長1 920 h。轄區內有8 個工區32 個林班，其中丹竹江工區、新工區和烏家工區位于G325 國道旁邊，林地平緩，海拔5 m 左右。林地以喬木林為主，分為商品林和公益林；商品林以速生桉為主，幼齡、中幼林居多，平均樹高10 m 以上；公益林以松樹類及一般闊葉樹為主，平均樹高5 ～11.5 m。由于靠近沿海，每年夏秋季出現臺風頻率高，經營的林木容易遭受臺風影響。

1.2 研究方法

1.2.1 材料來源

以廣西國有欽廉林場2009 和2019年兩個時期的森林資源二類調查資料為研究材料。2009 和2019年的森林資源二類調查資料主要包括矢量林相圖（Shape 面圖層）、小班屬性數據庫、地形圖及研究區相關統計資料等。

1.2.2 森林景觀類型劃分

森林景觀類型是分析和研究森林景觀的重要技術指標[10]。根據2009年森林規劃設計調查、廣西區2019年森林督查暨森林資源管理“一張圖”年度更新操作細則及GB/T 21010—2017[11]，結合研究區經營實際，將烏家分場森林景觀劃分為10 大類，分別是有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、荒山、苗圃地、輔助生產林地和非林地。在ArcGIS 10.6 軟件支持下，以Shape 面圖層和小班屬性數據庫作為基礎數據，按照10大類進行劃分和繪制圖層，獲取相關小班屬性數據（圖1 ～2）。分析過程中如有異議，通過走訪核實。

圖1 2009年烏家分場景觀類型分布圖Fig.1 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2009

圖1 烏家分場2009和2019年森林景觀水平異質性指數統計Fig.1 Statistics of forest landscape level heterogeneity indexes of Wujia branch farm in 2009 and 2019

1.2.3 景觀指數選取

景觀指數是反映景觀格局的定量指標，可分析景觀格局變化過程[12]，主要從斑塊尺度、景觀類型尺度和景觀尺度3 個方面對景觀格局進行描述，反應景觀特征和變化趨勢[13]。結合烏家分場森林景觀類型實際情況，選取10個具有代表性的景觀指數分析景觀格局變化，分別為斑塊面積（CA，hm2）、斑塊數（NP，個）、斑塊面積百分比（PLAND，%）、平均斑塊面積（MPS，hm2/個）、景觀斑塊密度（PDi，個/100 hm2）、景觀破碎度（C）、香農多樣性指數（SHDI）、香農均勻度指數（SHEI）、景觀優勢度指數（SLDI）和動態度（K，%）。景觀指數計算方法[14-15]如下：

圖2 2019年烏家分場景觀類型分布圖Fig.2 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2019

式中，i表示斑塊類型（i= 1,2……m）；j表示斑塊數目（j=1,2……n）；aij為斑塊ij的面積。

式中，ni為某一類型景觀斑塊的數量。

式中，A為景觀總面積。

式中，Pi為景觀中某一景觀類型在整個景觀水平中的面積比；m為景觀中景觀類型的個數。

式中，Aa、Ab分別為某一景觀類型期初和期末的面積；T為研究間隔時間。

2 結果與分析

2.1 烏家分場森林景觀斑塊面積變化

烏家分場的主導景觀類型為有林地，2009 和2019年占比分別為59.63%和48.99%；其次為無立木林地和輔助生產地，2009 和2019年占比分別為19.96%和9.59%及12.96%和15.42%；2009年，占比較少的景觀類型是疏林地、未成林地、宜林地、苗圃地和非林地；2019年，占比較少的景觀類型是荒山、苗圃地和疏林地（表1）。2009—2019年，景觀類型減少1個，為疏林地；有林地、無立木林地、荒山和苗圃地占比分別減少10.64%、7.00%、1.04%和0.43%；灌木林地、未成林地、宜林地、輔助生產地和非林地占比分別增加1.70%、5.90%、2.72%、5.83%和3.19%，未成林地和輔助生產地景觀類型面積增長較快，景觀格局發生一定變化。2019年烏家分場森林景觀斑塊數比2009年高出19.47%，有林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、苗圃地和非林地景觀類型斑塊數均增加，說明景觀破碎化趨勢加劇；荒山和輔助生產用地的斑塊數減少。

2.2 烏家分場森林景觀破碎度分析

有林地、無立木林地和苗圃的平均斑塊面積減少，其他景觀類型的平均斑塊面積增加（表1）。斑塊密度可反映景觀破碎化程度，與景觀破碎化程度呈正比。2009和2019年，荒山和輔助生產林地的斑塊密度減小，說明破碎化程度有所減弱；其他景觀類型的斑塊密度均增大。總平均斑塊面積減少0.346 2 hm2，景觀破碎度增加0.122 6，說明景觀出現破碎（表2）。

表1 烏家分場2009和2019年森林景觀斑塊特征指數Tab.1 Patch characteristic indexes of forest landscapes in Wujia branch farm in 2009 and 2019

續表1 Continued

表2 烏家分場2009 和2019年總平均斑塊面積和景觀破碎度變化Tab.2 Total MPS and C of Wujia branch farm in 2009 and 2019

2.3 烏家分場森林景觀水平異質性指數分析

2009年的香農多樣性指數和香農均勻度指數均比2019年小，分別減少0.345 5 和0.130 3；2009年的景觀優勢度指數比2019年大，增加0.691 1，說明各景觀類型在景觀中的比重發生變化，各景觀類型面積比重趨向均衡性變化（圖3）。

2.4 景觀動態度分析

2019年的森林景觀斑塊面積比2009年減少78.54 hm2，10年間動態度為0.27%；2009—2019年，有林地、無立木林地、荒山和苗圃地的斑塊面積減少，其他景觀類型的斑塊面積增加。宜林地面積猛增，動態度為230.61%；其次為未成林地，動態度為170.93%；有林地、無立木林地、荒山和苗圃地呈減少趨勢。

3 討論與結論

2009 — 2019年，森林景觀類型中有林地斑塊面積百分比均最大，說明研究區域占主導作用的景觀類型沒有發生太大變化，其他景觀類型僅作為補充，分散鑲嵌于景觀之中。景觀類型減少1個（疏林地），有林地、無立木林地、荒山和苗圃地斑塊面積百分比均減少，有林地、灌木林地、未成林地、無立木林地、宜林地、苗圃地和非林地斑塊數均增加，總平均斑塊面積減少0.346 2 hm2；除荒山和輔助生地的斑塊密度在減小，其他景觀類型的斑塊密度均增大，說明森林景觀斑塊出現不同程度破碎。森林景觀總平均斑塊面積減少的主要原因是隨著廣西北部灣經濟區發展，城鎮化發展進程加快，土地開發利用速度加快；國家建設高速鐵路、地方修建高速公路和發展園區經濟等項目，在經過或使用到烏家分場林地時，林地被征用。除荒山和輔助生產地外，森林景觀斑塊數增加的主要原因是烏家分場臨近沿海，經營的林木常年遭受臺風影響，經濟效益不佳，為優化樹種結構或提升林地價值，烏家分場近些年嘗試發展特色經濟樹種、林下經濟和園區經濟等產業，人為活動干擾頻率增加，景觀斑塊數增加。

2009—2019年，有林地、疏林地、無立木林地、荒山和苗圃地的面積減少，其他景觀類型面積增加。有林地減少主要集中在烏家分場烏家工區、新工區等地段，主要原因為地方政府建設產業園、構建道路等使用林地；疏林地、無立木林地和荒山面積的減少主要是因為近些年加大資源培育力度，如開墾、植苗更新造林等；苗圃減少的主要原因是被地方政府征用，發展產業園區。烏家分場兩個時期森林景觀類型中，宜林地和未成林地的面積大幅增加，動態度分別為230.6%和170.9%，可能是因為修筑貯木場等輔助基礎設施使非林地面積增加，成熟林采伐后新植苗造林或備耕造林使宜林地和未成林地面積增加。非林地面積持續增加，不利于森林資源保護，在今后森林經營方案編制中應科學合理規劃非林地的使用面積，加強有林地的保護。

森林香農多樣性指數和香農均勻度指數減小，景觀優勢度指數增大，說明各森林景觀類型的比重差異性減小，各景觀類型面積比重趨向均衡，雖然仍以有林地為主要景觀類型，若各景觀類型長期向均衡性轉變，不利于森林資源的保護，偏離林場主職。在今后的生產中，除撫育措施外，應減少或禁止人為活動，加強對林地的保護，使破碎的斑塊重新連接起來；通過多種方式完善對森林資源的監測，長期定期監測，掌握其動態變化，防止生態退化，為合理保護森林資源提供保障。