森林景观格局研究进展

森林景观格局研究进展

森林经理学吴兆艳 2009116022013 摘要：森林在生态系统中发挥着不可替代的作用，景观尺度上的森林景观格局与生态过程研究已经成为当前森林的研究热点。在阐明森林及其景观格局与过程概念的基础上,综述了现在森林景观格局与过程的研究内容、研究方法的进展情况,指出了以下几个方面有望成为今后森林景观研究的发展方向以及在森林景观格局的不足之处。

关键词：森林景观；景观格局；3S技术；景观指数

Abstract:Forest ecological system in plays an irreplaceable role on landscape scale, the forest landscape patterns and ecological processes of forest has become the hotspot. The forest and landscape patterns and process on the basis of the concept of forest landscape pattern are reviewed and the process is the research contents, the research methods of progress, pointed out the following aspects are expected to become the future research direction of development of forest landscape in the forest landscape pattern and the deficiencies.

Keywords: Forest landscape, The landscape pattern, 3S technology, Landscape index

1.森林景观

森林景观是以森林生态系统为主体所构成的景观。森林景观生态研究的对象是以森林生态系统为主体所构成的森林景观，也包括森林在景观整体格局和功能中发挥重要作用的其他类型的景观。其目的在于通过对森林景观结构、功能、动态变化以及它们之间的相互影响和控制机制的研究，揭示基本的科学规律，以达到对其调控的目的。

2.景观格局

景观格局( landscape pattern)即景观结构,广义包括景观组成单元的类型、

数目以及空间分布与配置。景观指数是反映景观格局的重要参数,它高度浓缩景观格局信息,反映其结构组成和空间配置等方面的特征,为科学衡量景观结构提供定量化依据[1,2]。

景观生态学属于较为宏观尺度的研究。近年来，由于区域性乃至全球性的生态环境问题日益增多，景观生态学逐渐成为生态学的重要研究领域之一。3S技术的不断发展，使得景观生态学研究获得了强有力的技术支撑。二者的有机结合正显示出广阔的发展前景。

2.1景观格局分析的目的意义与作用

（1）确定产生和控制空间格局的因子及其作用机制；

（2）森林景观空间格局分析及影响因素

（3）探讨空间格局的尺度性质；

（4）确定景观格局和功能过程的相互关系；

（5）为景观的合理管理提供有价值的资料；

（6）森林景观生态评价、规划及改造研究；

（7）森林边际效应及动态；

（8）森林景观水平上的生物多样性保护；

（9）森林景观动态模型的构建。

2.2景观格局的基本模式：斑块-廊道-基质模式

景观格局的基本模式：斑块-廊道-基质模式。在实际研究中，要确切地区分斑块、廊道和基质有时是很困难的，也是不必要的，这与尺度有密切关系：

1、许多景观中并没有在面积上占绝对优势的植被类型或土地利用类型；

2、斑块、廊道和基底的区分往往是相对的，总是与观察尺度相联系；

3、广义地讲，基质可看做是景观中占主导地位的斑块，而许多所谓的廊道也可看做是狭长型斑块。

2.3景观格局分析的基本步骤：

1、以研究目的和方案为指导，收集和处理景观数据（3S技术支撑）；

2、将真实的景观系统转换为数字化的景观，选用适当的格局研究方法进行分析，利用Fragstats软件；

3、最后对分析结果加以解释和综合，并进行讨论，以至于提出更好的研究

方法。

下面结合景观格局分析图示，真实的森林景观生态系统受到养分、水、光照、温度、土壤类型影响着景观系统特征。利用3S技术，通过对真实景观的数据采集，如采集森林小班类型，树种的分布情况使得数值化。利用景观指数和空间统计学方法对数据进行分析，来预测景观格局的演变，生态状况以及空间异质性特征[19]。如下图所示：

图2.1景观格局分析图示

3景观指数

景观指数：能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标（Turner,1990） [10]。

在景观指数分类的研究中,肖笃宁等(2003)按照景观生态学的基本原理将景观指数分为了2大类6小类两级[11],郭晋平(2001)在研究森林景观的过程中把景观指数按其表述的意义分为了3类:斑块特征、景观异质性和相互关系[12]。也有很多学者按照指标描述的对象和尺度把其分为斑块水平、景观要素水平、整体景观水平3类。在指数统计性质研究方面, Riitters等[13]用85张土地利用图为

基本数据对55个景观指数用因子分析的方法进行了两次维数压缩,将55个景观指标压缩成具有代表性的 5 维。Samuel A. Cush2man[14]用主成分分析、聚类分析方法对49 个景观要素水平指数和54个整体景观水平的指数进行了筛选,定义出24个景观要素水平指数和17个整体景观水平指数,提出了筛选指数的要点:优势性、普遍性和相容性。在国内,王新明[15]也用类似的方法对大尺度下13个陆地景观结构指数进行了统计学分析。其余更多的研究集中在指数间的相关性上[16-17] 。对于景观指数敏感性的问题,部分学者使用真实或模拟的景观格局进行了定性分析,如李秀珍等[18]通过对比8个景观指数对由中性随机模型产生的不同格局系列(类型数量、图区范围、分辨率、类型相对面积、聚集程度)在景观总体水平和不同类型水平上的反应,定性地描述了部分景观指数对不同格局的变化和灵敏程度,提出了慎用景观指数的建议。以下是常用的景观指数汇总。

3.1景观要素斑块特征分析

3.1.1景观要素斑块规模

A: 斑块面积

类斑块平均面积：景观中某类景观要素斑块面积的算术平均值。反映该类景观要素斑块规模的平均水平。

式中：

Ni ——第i 类景观要素的斑块总数；

Aij ——第i 类景观要素第i 个斑块的面积。 最大和最小斑块面积：是指景观中某类景观要素最大和最小斑块的面积。反映该类景观要素斑块规模的极端情况。

类斑面积标准差(Si)和变动系数(Ci)：是指景观中某类景观要素斑块面积的统计标准差和变动系数。反映该类景观要素斑块规模的变异程度。

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