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Effects of vegetation restoration on landscape pattern of Hongya Country in recent 15 years

植被恢复对洪雅县近15年景观格局的影响



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆园期摇 摇 圆园员猿年 员园月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
中小尺度下西北太平洋柔鱼资源丰度的空间变异 杨铭霞袁陈新军袁冯永玖袁等 渊远源圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
水分和温度对若尔盖湿地和草甸土壤碳矿化的影响 王摇 丹袁吕瑜良袁徐摇 丽袁等 渊远源猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
荒漠啮齿动物群落对开垦干扰的响应及其种群生态对策 袁摇 帅袁付和平袁武晓东袁等 渊远源源源冤噎噎噎噎噎噎噎
转 月贼基因棉花对烟粉虱天敌昆虫龟纹瓢虫的影响 周福才袁顾爱祥袁杨益众袁等 渊远源缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
微地形改造的生态环境效应研究进展 卫摇 伟袁余摇 韵袁贾福岩袁等 渊远源远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
丹顶鹤春迁期觅食栖息地多尺度选择要要要以双台河口保护区为例 吴庆明袁邹红菲袁金洪阳袁等 渊远源苑园冤噎噎噎
新疆石河子南山地区表土花粉研究 张摇 卉袁张摇 芸袁杨振京袁等 渊远源苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
鄱阳湖湿地两种优势植物叶片 悦尧晕尧孕 动态特征 郑艳明袁尧摇 波袁吴摇 琴袁等 渊远源愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于高分辨率遥感影像的森林地上生物量估算 黄金龙袁居为民袁郑摇 光袁等 渊远源怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
异质性光照下匍匐茎草本狗牙根克隆整合的耗益 陶应时袁洪胜春袁廖咏梅袁等 渊远缘园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素生物循环 罗赵慧袁田大伦袁田红灯袁等 渊远缘员苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
接种彩色豆马勃对模拟酸沉降下马尾松幼苗生物量的影响 陈摇 展袁王摇 琳袁尚摇 鹤 渊远缘圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
生物炭对不同土壤化学性质尧小麦和糜子产量的影响 陈心想袁何绪生袁耿增超袁等 渊远缘猿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
延河流域植物功能性状变异来源分析 张摇 莉袁温仲明袁苗连朋 渊远缘源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
榆紫叶甲赤眼蜂基础生物学特性及其实验种群生命表 王秀梅袁臧连生袁林宝庆袁等 渊远缘缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
几种生态因子对拟目乌贼胚胎发育的影响 彭瑞冰袁蒋霞敏袁 于曙光袁等 渊远缘远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
海南铜鼓岭灌木林稀疏规律 周摇 威袁龙摇 成袁杨小波袁等 渊远缘远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青海三江源区果洛藏族自治州草地退化成因分析 赵志平袁吴晓莆袁李摇 果袁等 渊远缘苑苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响 肖银龙袁涂利华袁胡庭兴袁等 渊远缘愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎
基于光合色素的钦州湾平水期浮游植物群落结构研究 蓝文陆袁黎明民袁李天深 渊远缘怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价 李修鹏袁杨晓东袁余树全袁等 渊远远园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
北京西山地区大山雀与其它鸟类种群种间联结分析 董大颖袁范宗骥袁李扎西姐袁等 渊远远员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
被动式电子标签用于花鼠种群动态研究的可行性 杨摇 慧袁马建章袁戎摇 可 渊远远猿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
华北冬小麦降水亏缺变化特征及气候影响因素分析 刘摇 勤袁梅旭荣袁严昌荣袁等 渊远远源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 云粤匀孕鄄栽韵孕杂陨杂法的我国省域低碳发展水平评价 胡林林袁贾俊松袁毛端谦袁等 渊远远缘圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
河漫滩湿地生态阈值要要要以二卡自然保护区为例 胡春明袁刘摇 平袁张利田袁等 渊远远远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
应用 蕴藻 月蚤泽泽燥灶灶葬蚤泽 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响
刘摇 雷袁安韶山袁黄华伟 渊远远苑园冤
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不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征 唐明艳袁杨永兴 渊远远愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
近 员园年北京极端高温天气条件下的地表温度变化及其对城市化的响应
李晓萌袁孙永华袁孟摇 丹袁等 渊远远怨源冤
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三峡库区小江库湾鱼类食物网的稳定 悦尧晕同位素分析 李摇 斌袁徐丹丹袁王志坚袁等 渊远苑园源冤噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
北京奥林匹克森林公园绿地碳交换动态及其环境控制因子 陈文婧袁李春义袁何桂梅袁等 渊远苑员圆冤噎噎噎噎噎噎
植被恢复对洪雅县近 员缘年景观格局的影响 王摇 鹏袁李贤伟袁赵安玖袁等 渊远苑圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高盐下条斑紫菜光合特性和 杂鄄腺苷甲硫氨酸合成酶基因表达的变化 周向红袁易乐飞袁徐军田袁等 渊远苑猿园冤噎
学术信息与动态
生态系统服务研究进展要要要圆园员猿年第 员员届国际生态学大会渊 陨晕栽耘悦韵蕴 悦燥灶早则藻泽泽冤会议述评
房学宁袁赵文武 渊远苑猿远冤
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生态系统服务评估要要要圆园员猿年第 远届生态系统服务伙伴国际学术年会述评 巩摇 杰袁 岳天祥 渊远苑源员冤噎噎噎
回顾过去袁引领未来要要要要圆园员猿年第 缘届国际生态恢复学会大会渊杂耘砸 圆园员猿冤简介
彭少麟袁陈宝明袁周摇 婷 渊远苑源源冤
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期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿圆园鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄员园
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 荒漠旱獭要要要旱獭属啮齿目尧松鼠科尧旱獭属袁是松鼠科中体型最大的一种遥 旱獭多栖息于平原尧山地和荒漠草原地
带袁集群穴居袁挖掘能力甚强袁洞道深而复杂袁多挖在岩石坡和沟谷灌丛下袁从洞中推出的大量沙石堆在洞口附近袁形
成旱獭丘遥 荒漠啮齿动物是荒漠生态系统的重要成分袁农业开垦对功能相对脆弱的荒漠生态系统的干扰极大袁往往
导致栖息地破碎化袁对动植物种产生强烈影响袁啮齿动物受到开垦干扰后对环境的响应及其群落的生态对策袁是荒
漠生态系统生物多样性及其功能维持稳定的重要基础遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 20 期
2013年 10月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.20
Oct.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家“十一五冶、“十二五冶科技支撑计划项目(2006BAD23B05, 2011BAC09B05)
收稿日期:2013鄄03鄄18; 摇 摇 修订日期:2013鄄08鄄02
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: lxw@ sicau.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201303180447
王鹏,李贤伟,赵安玖,黄从德,范川,赖家明.植被恢复对洪雅县近 15年景观格局的影响.生态学报,2013,33(20):6721鄄6729.
Wang P, Li X W, Zhao A J, Huang C D, Fan C, Lai J M.Effects of vegetation restoration on landscape pattern of Hongya Country in recent 15 years.Acta
Ecologica Sinica,2013,33(20):6721鄄6729.
植被恢复对洪雅县近 15年景观格局的影响
王摇 鹏,李贤伟*,赵安玖,黄从德,范摇 川,赖家明
(四川农业大学林学院,长江上游生态林业工程四川省重点实验室,雅安摇 625014)
摘要:退耕还林和天然林保护等重大林业生态工程的实施对我国西部地区生态环境建设起到了积极的推动作用。 植被的重建、
恢复和保护,不仅改变了景观的类型组成,也强烈地影响着景观的空间构造。 以四川盆地山地丘陵区边缘的四川省洪雅县为研
究对象,采用景观生态学原理和方法,对工程实施前后 15年来(1994—2009)洪雅县景观格局的变化进行分析,探讨了植被恢复
对景观格局的影响。 结果显示,林地增加、耕地和草地减少,是 15年间洪雅县景观变化的主要特点。 耕地的减少和林地的增加
主要集中于人为活动影响更为强烈的海拔 1000 m 以下区域,反映了退耕还林对景观类型组成改变的巨大推动作用;海拔
1500 m以上区域,更多地受到天然林保护和自然因素影响,面积变化相对稳定,景观格局空间构造方面的变化更为显著;海拔
1000—1500 m区域,两种工程实施的影响交错,过程相对复杂。 坡度臆5毅的平缓地中,人为活动影响强烈,林地增加明显;而在
坡度 25毅附近的坡地中,耕地较多,退耕还林潜力较大,耕地—林地转换相对其他坡度区段更为明显。 总体上,林地向低海拔、
缓坡度区域扩张,斑块间空隙还林面积较多,有连片发展趋势;而耕地在面积减少的同时,向低海拔、缓坡度区域收缩,斑块规模
更小,格局更加破碎。
关键词:植被恢复;退耕还林;天然林保护;洪雅县;景观变化
Effects of vegetation restoration on landscape pattern of Hongya Country in
recent 15 years
WANG Peng, LI Xianwei*, ZHAO Anjiu, HUANG Congde, FAN Chuan, LAI Jiaming
Key Laboratory of Forestry Ecological Engineering in Upper Reaches of Yangtze River of Sichuan Province, College of Forestry, Sichuan Agricultural
University, Ya忆an 625014, China
Abstract: Great forestry ecological engineerings, i. e. Conversion of Farmland to Forest ( CFF) and Natural Forest
Conservation (NFC), have played positive roles in promoting the ecological environment constructions in western China.
The restoration of vegetation in these projects changed not only the composition but also the configuration of landscape
pattern. In this paper, the landscape pattern of Hongya Country in 1994 and 2009 were compared to examine the effects of
vegetation restoration on landscape pattern in the mountain鄄hilly region of the edge of Sichuan Basin, China. Landscape
patterns at the two periods were both derived from Landsat TM images using a supervised classification procedure. The area
of vegetation types were compared to examine the spatial distribution changes at different elevation and slope zones, and six
landscape pattern indices were calculated to quantify the changes of landscape pattern at both landscape and class level. The
elevation and slope zones were classified with the step sizes of 500m and 5毅 respectively, and the indices were calculated in
Fragstats 3.4.
From 1994 to 2009, the total area of forest in Hongya increased by 5.72% from 60.58% to 66.30%, and the farmland
and grassland decreased by 5. 12% and 1. 51% respectively. The increase of forestland and decrease of farmland and
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grassland are the major effects of vegetation restoration. Most of the conversions from farmland to forestland occurred under
the elevation of 1000m, indicating a remarkable promotion of CFF to the change of landscape composition. Furthermore, as
the dominant type, forest occupies more than 80% of total area in the region higher than 1500m. The vegetation restoration
here was mainly influenced by the NFC and natural conditions, exhibiting little change of amount, but more change of
landscape configuration. In region between the elevations of 1000m and 1500m, the amounts of both forestland and farmland
were relatively stable, but remained some farm鄄forest conversions, and the landscape changes here were more complex,
partly for the overlapping influences of CFF and NFC. At the slope aspect, forest in the region 臆 5毅 increased obviously for
the intense impact of human activities; moreover, in the region of near 25毅 forest also exhibited a little increasing trend,
indicating more potential conversions from farmland to forest in the implement of CFF.
The overall landscape pattern change of Hongya exhibited a little defragmentation trend from 1994 to 2009. For
farmland, influenced by CFF, patches were cut apart and converted to forest, resulted in more patches and smaller mean
patch size, and the patches were more fragmented. While, forest was influenced by both the CFF and NFC, the gaps
between forest patches were more filled, resulted in fewer patches and larger mean patch size, and the patches were more
expanded and aggregated. In summary, as the consequences of vegetation restoration, forest was more continuously
expanded to areas with lower elevation; while farmland was more shrunk, and its pattern was more fragmented.
At last, different change processes can result in different composition and configuration changes of landscape pattern.
The method of traditional landscape pattern analysis cannot distinguish various processes of landscape change, in which the
landscape and class level indices are indistinct and uninterpretable. There is a need to develop novel approaches to analysis
the changes of landscape pattern for various change processes, especially for the interpretation of landscape indices.
Key Words: vegetation restoration; conversion of farmland to forest; natural forest conservation; Hongya country;
landscape change
景观生态学强调景观格局与生态过程在不同尺度上的相互作用[1],景观格局变化受到来自生物和非生
物因素的共同影响,反映景观要素在空间上的分布变化和时间上的变化趋势,并影响与之相对应的生态过
程[2]。 土地利用 /覆盖变化是景观格局变化的重要决定因素,其对景观的结构、功能以及变化的影响已成为
景观生态学研究中的热点问题[3]。 植被恢复作为土地利用 /覆盖变化的一种表现,对于改善生态系统结构和
功能,维持生态系统平衡起到至关重要的作用,也是恢复生态学研究和生态环境建设的重点领域[4鄄5]。
自 1998年以来,国家先后实施了包括天然林保护、退耕还林在内的六大重点林业生态工程,已经取得了
阶段性的成果。 四川盆地山地丘陵区地处长江上游,是我国实施生态环境保护和治理的重点区域,区内坡地
众多,长期以来土地利用方式粗放,滥砍滥伐,毁林开荒,陡坡开垦,导致植被退化、水土流失、土壤退化严
重[6]。 工程实施十多年来,生态退耕以及植被恢复和保护成效显著,森林覆盖率稳步提高。 林业生态工程的
实施,植被的重建、恢复和保护,包括自然和人类活动在内的驱动因子对景观格局和生态过程的影响积极且深
远[7]。 如何从景观尺度评价工程实施背景下植被恢复对景观格局的影响,对于工程后续政策的制定与实施,
具有重要的现实意义。 洪雅县地处四川盆地向青藏高原过渡地带,位于“华西雨屏区冶核心区域,区内雨量充
沛,气候适宜,植被恢复自然条件良好,是全国退耕还林示范县和先进县。 同时,洪雅县海拔跨度大,退耕类型
复杂,植被恢复过程多样,且受气象及地形条件影响,遥感影像获取及解译难度较大,研究相对滞后。 本文选
择四川省洪雅县为研究区域,采用景观生态学原理和方法,借助景观格局指数,对国家重大林业生态工程实施
前后 15年来(1994—2009年)洪雅县景观格局进行分析,获得景观组成变化的主要特点,以及植被恢复对景
观格局的影响,期望对该地区后续工程实施和生态环境建设提供科学依据。
1摇 研究区概况
四川省洪雅县位于四川盆地西南缘(102毅49忆—103毅32忆 E,29毅24忆—30毅00忆 N),地处四川盆地与凉山山原
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过渡地带,地势由东北丘陵平坝向西南高山峡谷逐渐抬升,以山地、丘陵地貌为主。 研究区总面积 1955.07
km2,人口约 34 万,以农业人口为主。 境内气候温和,雨量充沛,年平均气温 16.8 益,年平均降水量 1493.8
mm,属中亚热带湿润气候。 土壤类型以山地黄壤和紫色土为主,地带性植被类型为亚热带常绿阔叶林。 洪雅
县生态环境良好,森林动植物资源丰富,有四川省最大的国有林场———洪雅林场。 自 1998年先后开始实施天
然林保护工程和退耕还林工程(试点)以来,洪雅县植被恢复成效显著,森林覆盖率逐步上升,主要造林树种
有柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木 (Cunninghamia lanceolata)、光皮桦 (Betula luminifera)、杂交竹 (Hybrid
bamboo)、苦竹(Sinobambusa tootsik)、慈竹(Neosinocalamus affinis)等。
2摇 数据处理与分析方法
2.1摇 数据来源与处理
研究采用 1994年 6月 26日和 2009年 6月 3日成像的两期 Landsat TM遥感影像作为主要数据源,其他
数据包括研究区森林资源分布图、林相图、1颐5 万地形图以及由地形图数字化形成的 10 m分辨率数字高程模
型(DEM)。 TM影像采用最大似然法进行监督分类,经类型归并后,获得研究区 1994 年和 2009 年两期景观
类型图(图 1),包括耕地、林地、草地、水体、建筑用地、裸地六类。 其中,耕地包括旱地和水田,林地包括针叶
林、阔叶林、灌木林、和竹林,裸地既包括高海拔极端气候条件下自然形成的裸露地块,也包括林场采伐经营后
的采伐迹地。
图 1摇 研究区 1994年和 2009年景观类型图
Fig.1摇 Landscape maps of the study area in 1994 and 2009
为尽量减少由影像解译引起的不确定性,采用 ERDAS 中的 ATCOR3 模块分别对两期 TM 影像做辐射和
地形校正处理,减轻由大气和地形引起的辐射误差,获取近似地表反射率的待解译影像;而在解译过程中,对
两期影像采用相同的处理方式,如相同的最小制图单元,减少景观格局分析中的不确定性[8鄄9],使景观格局的
对比具有更高的可比性。 经野外实地验证,两期影像总体解译精度均在 85%以上。
2.2摇 海拔和坡度梯度的划分
地形地貌对山区景观组分的分布有决定性的影响。 为研究洪雅县各景观类型在空间上的分布变化特征,
从研究区 DEM数据中获取海拔和坡度图,并采用等步长的方式,在像元尺度上将海拔和坡度梯度分别划分为
7个和 10个区段(表 1),并与景观类型图叠加统计,获得各区段景观类型的面积和变化信息。
3276摇 20期 摇 摇 摇 王鹏摇 等:植被恢复对洪雅县近 15年景观格局的影响 摇
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表 1摇 海拔和坡度分区表
Table 1摇 Zonal classification table of elevation and slope
海拔
Elevation / m
比例
Proportion / %
坡度
Slope / (毅)
比例
Proportion / %
臆500 11.97 臆5 17.78
500—1000 30.75 5—10 7.76
1000—1500 21.95 10—15 10.39
1500—2000 13.43 15—20 11.24
2000—2500 14.26 20—25 11.30
2500—3000 6.76 25—30 10.42
>3000 0.88 30—35 9.20
35—40 7.98
40—45 6.14
>45 7.80
2.3摇 景观格局分析方法
景观格局指数作为景观格局分析常用的方法,能够高度概况景观镶嵌体的组成和空间构造方面的特征,
为景观生态学研究提供简单而有效的定量信息[10]。 但多数景观格局指数之间存在高度的相关性[11鄄12],并且
对于指数的解释需要根据不同的格局特征以及指数随格局的变化规律来进行,特别是在格局指数与类型组分
之间经常存在的非线性关系[13鄄15],给指数的解释带来困难[16]。 基于此,本文主要选择几个描述格局基本特征
的指数,从斑块面积、斑块数目、斑块形状、斑块周长面积关系方面,对景观格局的变化及其生态学意义进行阐
述,包括平均斑块面积、斑块密度、最大斑块指数、边缘密度、平均形状指数、平均周长鄄面积比等 6 个指数,并
采用 Fragstats 3.4[17]软件从类型和景观水平分别进行计算,指数计算方式和意义请参阅软件说明。
3摇 结果与分析
摇 图 2摇 1994年和 2009年景观类型面积比例及转移
Fig.2摇 Area percentage of each landscape type in 1994 and 2009,
and gains and losses as a percentage of study area from 1994
to 2009
柱端数字为各类型转移面积占总转入和总转出的比例; 耕地
farmland;林地 forestland;草地 grassland;水体 water;建筑用地
building land;裸地 bare land
3.1摇 景观格局总体特征
在 1994年和 2009年这两个时期,耕地和林地均为
洪雅县主要的景观类型,二者的面积之和占景观总面积
的 85%以上(图 2)。 林地作为最大的景观类型,在整个
景观中占据支配地位,面积比例由 60. 58%上升到
66郾 30%,而耕地类型则由 27.39%减少到 22.27%,草地
作为第三大类型同样呈减少趋势,面积比例由 7郾 32%
减少到 5.81%,其他类型变化相对较小。 从 1994 年到
2009年,洪雅县有近 1 / 3 的景观发生了类型转变,其中
耕地和林地转出最多,分别占景观总面积的 12郾 85%和
10.49%,其次为草地(6.14%),这 3 种类型发生的变化
占洪雅县景观变化面积的 90%以上,是景观变化的主
体类型。 其中,林地是转入面积最多的类型,占转入总
面积的 50% 以上,其次为耕地 ( 23. 97%) 和草地
(14郾 35%)。 因而,耕地、草地减少,林地增加,是 1994—
2009年间洪雅县主要的景观变化特征。
从 1994年到 2009年,洪雅县景观整体平均斑块面
积略有增大,由 5.57 hm2增加到 6.08 hm2;斑块密度则
由 17.96 个 / km2降低到 16.45 个 / km2;最大斑块指数由 47.31%增大到 56.27%;边缘密度由 116.17 m / hm2减少
到 105.53 m / hm2。 这些指数的变化表明景观总体似乎具有这样一种变化趋势,即景观中小的斑块聚合成为
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更大的斑块、斑块间的边界减少、景观由多个小斑块分散分布向集中聚合的方式转变、大斑块在景观中的比重
更大,景观总体有逆破碎化的变化趋势。
3.2摇 耕地、林地空间分布变化
对不同海拔和坡度梯度上景观总面积、耕地和林地面积,以及耕地和林地转入和转出面积进行统计,得到
耕地和林地在不同海拔和坡度区段上的分布及其变化,可以反映景观变化主体类型在空间上的分布变化特
征。 从统计结果得出(图 3),洪雅县 85%以上的林地分布在海拔 500—2500 m的区域,并且随着海拔升高,在
2500 m以下,林地在各区段内的比例不断增加,而在 2500 m 以上区域,接近森林分布的垂直边界,比例出现
下降;林地在坡度梯度上主要分布在>10毅的区域),且随着坡度的增大,林地在各坡度区段内的比例不断升
高;耕地则主要分布在海拔 1500 m以下区域),且随着海拔升高,比例不断下降;而在坡度梯度上,85%以上的
耕地分布在臆25毅的区域,并且坡度越大,耕地在坡度区段内的比例越低。 总体上,洪雅县林地主要分布在中
高海拔的陡坡区域,而耕地则主要存在于低海拔的平地、缓坡区域。
从 1994年到 2009年,林地在海拔 2500 m以下区域均表现为增加的趋势,而在海拔 2500 m 以上呈减少
趋势。 这其中,林地的净增加以海拔 500—1000 m的区段最多,占所有区段林地净增加总面积的 58.50%,是
林地净增加的主要区域;其次为 500 m以下区段,比例达到净增加总面积的 18.72%;而在海拔 1000 m以上区
域,林地的面积变化则相对较小。 在林地净变化率方面,海拔 500 m以下区域林地增加最为明显(图 4),达到
了 87.66%;其次为 500—1000 m区域,增加了 29.40%;而在 1500—2500 m区域,变化率相对较小;海拔2500 m
以上区域,随着海拔升高,林地的减少趋势更为明显。 林地在各坡度梯度上均表现为增加趋势(图 3),除臆5毅
的平缓地增加较多外,在 20—25毅区段存在一个面积增加的峰值。 而在净变化率上(图 4),林地以臆30毅区域
增加相对明显,除臆5毅的平缓地之外,在 20—25毅区段也存在一个峰值,但相对于海拔梯度来说,差异相对
较小。
从 1994年到 2009年,耕地在所有的海拔区段均呈减少趋势(图 3)。 其中以海拔 500—1000 m区段减少
最多,占耕地净减少总面积的近 60%,是耕地减少的主要分布区段;其次为 500 m 以下区域,耕地减少面积占
净减少总面积的 20.47%;其他区段耕地面积变化相对较小。 在耕地净变化率方面(图 4),低海拔的 500 m以
下区域减少的比例最少,且总体上海拔越高,减少愈加明显。 但海拔 1000—1500 m 的区域比较特殊,这一区
域耕地的转入和转出大体相抵,与林地在这一区段的特征相对应,均没有表现出明显的变化,这可能与退耕还
林等林业工程实施之前,该区域存在过毁林开荒有关。 耕地在各坡度区段上也呈减少趋势(图 3),以臆30毅的
区域减少较多,占耕地净减少总面积的 88.28%。 在净变化率方面,坡度 20—25毅区段存在一个峰值(图 4),耕
地的减少最为明显。
由此,从 1994年到 2009年,林地在不同海拔梯度上的变化趋势可以分为 3种类型:海拔 1000 m以下,是
人口和经济活动分布的主要区域,受人为活动影响,如退耕还林、宜林荒山荒地造林等,林地增加明显,且低海
拔的 500 m以下区域,受到的影响更为强烈;海拔 1000—2500 m区域,人口分布相对较少,受人为活动影响较
弱,尽管也受到诸如林场经营采伐活动的影响,但总体上这一区域表现为近自然的森林恢复,林地变化较为稳
定;海拔 2500 m以上区域,人口稀少,主要受到自然环境影响,林地中灌木林有向草地转化的趋势,但同时受
到影像成像时植被的物候影响,这一结论有待进一步验证。 耕地在低海拔的 1000 m 以下区域与林地的变化
相对应,耕地的减少对应着林地的增加,这与退耕还林的实施密切相关。 而在高海拔的 1000 m 以上区域,耕
地面积较少,林地的变化更多地受到天然林保护、荒山造林,以及自然环境影响,耕地与林地之间的转换关系
不明显。
在坡度梯度上,林地的增加除臆5毅的平缓地面积较多,受人为影响强烈外,在 5—25毅区域随着坡度升高,
增加越为明显。 一方面,中等坡度的 25毅附近面积较多,造林潜力大;另一方面,与>25毅的陡坡区域相比,受到
人为活动影响更大,退耕还林在其中起到了关键作用,与耕地在 25毅附近的减少率峰值相对应。 >25毅的陡坡
区域林地的增加随着坡度升高逐渐减少,尽管退耕还林工程以>25毅的陡坡耕地为实施的重点区域,但这一区
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图 3摇 1994年和 2009年林地、耕地面积比例随海拔和坡度梯度分布对比
Fig.3摇 Comparison of forest and farmland distributions along elevation and slope gradients in 1994 and 2009
图 4摇 1994—2009年耕地、林地随海拔和坡度梯度净变化率
Fig.4摇 Net change rates of forest and farmland along elevation and slope gradients from 1994 to 2009
域原有的林地比例较高,因而林地并没有明显的增加趋势。
3.3摇 类型水平格局特征
在类型水平,景观中各类型的格局变化特征不相一致。 从 1994 年到 2009 年,耕地类型的平均斑块面积
有所减小,由 4.94 km2减少到 3.71 km2(图 5),斑块规模介于水体和建筑用地之间,远小于林地;而林地则一直
具有最大的斑块规模,并且平均斑块面积从 18.80 km2增加到 26.13 km2;草地的平均斑块面积相对较小,且变
化不大。 从斑块密度上来看(图 5),相对于其他类型,耕地的斑块密度一直处于较高的水平,并且由 5.50
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个 / km2增加到 6.00 个 / km2;而林地的斑块密度在三大类型当中最低,且由 3.22 个 / km2降低到 2.54 个 / km2,
与耕地的变化特征相反;草地的斑块密度降低明显,由 6.09 个 / km2降低到 4.61 个 / km2。 最大斑块指数中(图
5),耕地和林地也表现出相反的变化特征,耕地中最大的斑块受到分割,面积减少,而林地中的最大斑块得到
补充,面积增大,且增加显著。 在描述边界特征的指数边缘密度中(图 5),耕地和林地一直具有较高的边缘密
度,其次为草地,表现为具有较多的边界。 从平均形状指数来看(图 5),林地较耕地具有更加复杂的形状,而
在平均周长鄄面积比中(图 5),耕地则具有更大的周长鄄面积比。
图 5摇 1994年和 2009年类型水平格局指数
Fig.5摇 Class level landscape pattern indices in both 1994 and 2009
总体上,对于耕地类型来说,受退耕还林工程实施的影响,类型总面积减少,类型中大的斑块受到其他类
型的分割,平均斑块面积减小,斑块数目增多,大斑块在景观中的比例被削弱,表现出破碎化的倾向;而林地类
型则与耕地相反,受退耕还林和天然林保护工程实施的影响,斑块间空隙得到补充,总面积增大,斑块规模增
大,斑块数目减少,大斑块在景观中的影响力得到增强,森林总体呈现连片式发展趋势,连通性增大,有明显的
逆破碎化倾向。
4摇 讨论
本文采用两期 TM遥感影像,对洪雅县近 15年来植被恢复对景观格局的影响进行了研究,反映了重大林
业工程的实施前后景观格局变化的主要特点。 退耕还林工程实施引起的耕地减少、林地增加主要集中于海拔
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1000 m以下区域,且对景观类型组成的影响强于格局的空间构造。 而天然林保护工程实施对景观格局的影
响主要针对海拔 1500 m以上的林地,林地作为这一区域景观的主体,面积变化较少,但空间构造方面却发生
了显著的变化,这一区域林地的斑块规模更大,边界更少,景观的完整性得到恢复和保护,天然林保护对景观
格局空间构造方面的影响更为显著。 海拔 1000—1500 m区域,虽然耕地和林地的面积均没有表现出明显的
变化趋势,但仍然存在较多的转化。 一方面,在工程实施之前,这一区域可能存在毁林开荒等森林砍伐活动,
并且瓦屋山水电站的建设也会占用林地,导致林地的转出;另一方面,退耕还林、宜林荒山荒地造林、天然林保
护以及林场经营活动,也会导致林地的转入。 因而,海拔 1000—1500 m区域实际上是多种因素共同作用的结
果。 海拔 1000 m以下,景观受到退耕还林、宜林荒山荒地造林等因素的驱动,植被的恢复主要是以重建的方
式对格局的类型组成带来影响,政策性的人为活动的影响更为强烈;而海拔 1500 m 以上区域,景观主要受到
天然林保护等因素的驱动,植被的恢复更多的是以保护、维持的方式对格局的空间构造带来影响,自然因素的
影响相对更为明显;海拔 1000—1500 m区域作为两种影响的交错区域,退耕还林和天然林保护的影响并存,
变化过程相对复杂。
尽管研究的区域、尺度,以及数据来源不同,但耕地、草地与林地之间紧密的转换关系,在近几年的相关研
究中都有所报道[18鄄21],退耕还林和天然林保护工程的实施在其中起到了巨大的推动作用。 工程的实施不仅
提高了研究区森林覆盖率,减少了水土流失,提高了森林的水源涵养能力,也使森林景观的格局发生了显著的
变化,景观的破碎化得到缓解和修复,给生物多样性的维持和保护也带来了积极的影响。 如果将植被的重建
作为植被恢复的第一阶段,那么植被的保护和维持、格局的优化将是低海拔区域退耕还林之后植被恢复的重
点。 低海拔区域人口集中,社会经济需要持续发展,人为干扰影响巨大,如何在经济发展与生态保护之间取得
平衡,实现退得住、保得住,提高人工林稳定性,使格局进一步优化,生态系统服务功能逐步提升,将是今后退
耕还林等生态环境建设实现可持续发展的重要方向。 而在高海拔区域,在排除各种人为干扰之后,格局趋于
优化,以原有植被为本底的景观自我维持能力得到提升,后续的植被恢复应当仍然以保护和维持为主,促进植
被向顶级类型演替,逐步提高抵御外界干扰和胁迫的能力,实现生态的完全修复。
本文采用几个描述景观格局基本特征的指数对格局进行分析,反映了不同类型的格局变化趋势,但对指
数结果的解释仍然存在困难,特别是几个描述斑块边界特征的指数。 耕地由于面积减少,边界总数量降低,并
且格局中面积减少对边界数量的影响强于格局的空间构造,因为斑块数量的增加和更大的周长鄄面积比也可
能会导致更多的边界;而林地由于面积得到补充,小的斑块被更大的斑块替代,斑块聚合程度更高,边界数量
减少,格局的空间构造对边界数量的影响强于面积的增加。 但景观格局分析当中,格局的组成成分和空间构
造之间关系比较多样,且多为非线性关系,在运用格局指数进行景观格局研究时难以将二者厘清。 有必要在
以后的景观格局分析中,将不同的变化过程进行区分,将指数的解释与特定的变化过程结合,研究指数对不同
过程的响应,可能会对景观格局的分析带来积极的影响。
5摇 结论
(1)从 1994年到 2009年,洪雅县植被恢复效果显著,林地面积比例由 60.58%上升到 66.30%,森林覆盖
率上升了 5.72个百分点,耕地、草地则分别减少了 5.12和 1.51个百分点。 耕地、草地减少,林地增加,这 3 种
类型的变化是洪雅县景观变化的主要特点。
(2)重大林业工程的实施不仅带来了植被的重建与恢复,也给景观的格局带来了积极的影响。 从 1994
年到 2009年,洪雅县景观总体有逆破碎化的趋势。 其中林地作为景观的主体,空间分布向低海拔、缓坡度方
向扩展,格局总体呈连片式发展趋势;与林地的格局变化相反,耕地的空间分布向低海拔、缓坡度方向收缩,格
局总体更加趋于破碎。 低海拔的 1000 m以下区域,景观的变化以类型转换为主,耕地—林地转化强度更大;
而高海拔的 1500 m以上区域,面积变化较小,景观格局的空间构造方面的变化更为显著;海拔 1000—1500 m
区域,退耕还林和天然林保护的影响交错,多种因素共同作用,变化过程相对复杂。 坡度臆5毅的平缓地面积较
多,人为活动影响强烈,林地增加明显;而中等坡度的 25毅附近区域坡耕地较多,退耕还林的潜力较大,工程实
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施对耕地—林地转化的推动更为显著。
(3)植被的恢复不仅改变了景观中类型的组成,也给景观的空间构造带来影响。 本文选择了几个描述格
局基本特征的指数,可以说明格局中存在的基本变化趋势,但景观中存在着多样的土地利用变化过程,不同的
区域其变化过程或阶段可能不同。 发展新的格局分析方法,将景观格局分析与变化过程结合,研究指数对不
同过程的响应,可能会使指数的生态学意义更加明确。
致谢:感谢洪雅县林业局在数据收集中给予的大力支持;感谢同门陈浩、王钧、冯帅、赖元长在数据处理中提供
的帮助。
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耘枣枣藻糟贼 燥枣 泽藻增藻则葬造 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 枣葬糟贼燥则泽 燥灶 藻皂遭则赠燥灶蚤糟 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼 燥枣 杂藻责蚤葬 造赠糟蚤凿葬泽
孕耘晕郧 砸怎蚤遭蚤灶早袁允陨粤晕郧 载蚤葬皂蚤灶袁再哉 杂澡怎早怎葬灶早袁藻贼 葬造 渊远缘远园冤
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孕燥责怎造葬贼蚤燥灶袁 悦燥皂皂怎灶蚤贼赠 葬灶凿 耘糟燥泽赠泽贼藻皂
栽澡藻 贼澡蚤灶灶蚤灶早 则藻早怎造葬则 燥枣 贼澡藻 贼澡藻 泽澡则怎遭遭藻则赠 葬贼 栽燥灶早早怎造蚤灶早 晕葬贼蚤燥灶葬造 晕葬贼怎则藻 砸藻泽藻则增藻 燥灶 匀葬蚤灶葬灶 陨泽造葬灶凿袁悦澡蚤灶葬
在匀韵哉 宰藻蚤袁蕴韵晕郧 悦澡藻灶早袁再粤晕郧 载蚤葬燥遭燥袁藻贼 葬造 渊远缘远怨冤
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栽澡藻 糟葬怎泽藻 燥枣 早则葬泽泽造葬灶凿 凿藻早则葬凿葬贼蚤燥灶 蚤灶 郧燥造燥早 栽蚤遭藻贼葬灶 粤怎贼燥灶燥皂燥怎泽 孕则藻枣藻糟贼怎则藻 蚤灶 贼澡藻 栽澡则藻藻 砸蚤增藻则泽 匀藻葬凿憎葬贼藻则泽 砸藻早蚤燥灶 燥枣 匝蚤灶早澡葬蚤
孕则燥增蚤灶糟藻 在匀粤韵 在澡蚤责蚤灶早袁宰哉 载蚤葬燥责怎袁蕴陨 郧怎燥袁藻贼 葬造 渊远缘苑苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 泽蚤皂怎造葬贼藻凿 灶蚤贼则燥早藻灶 凿藻责燥泽蚤贼蚤燥灶 燥灶 泽怎遭泽贼则葬贼藻 择怎葬造蚤贼赠 燥枣 造蚤贼贼藻则枣葬造造 蚤灶 葬 孕造藻蚤燥遭造葬泽贼怎泽 葬皂葬则怎泽 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶 蚤灶 砸葬蚤灶赠 粤则藻葬 燥枣 宰藻泽贼
悦澡蚤灶葬 载陨粤韵 再蚤灶造燥灶早袁 栽哉 蕴蚤澡怎葬袁 匀哉 栽蚤灶早曾蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊远缘愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕澡赠贼燥责造葬灶噪贼燥灶 糟燥皂皂怎灶蚤贼赠 泽贼则怎糟贼怎则藻 遭葬泽藻凿 燥灶 责蚤早皂藻灶贼 糟燥皂责燥泽蚤贼蚤燥灶 蚤灶 匝蚤灶扎澡燥怎 遭葬赠 凿怎则蚤灶早 葬增藻则葬早藻 憎葬贼藻则 责藻则蚤燥凿
蕴粤晕 宰藻灶造怎袁 蕴陨 酝蚤灶早皂蚤灶袁 蕴陨 栽蚤葬灶泽澡藻灶 渊远缘怨缘冤
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云怎灶糟贼蚤燥灶葬造 贼则葬蚤贼鄄遭葬泽藻凿 藻增葬造怎葬贼蚤燥灶 燥枣 责造葬灶贼 枣蚤则藻责则燥燥枣蚤灶早 糟葬责葬遭蚤造蚤贼赠 枣燥则 泽怎遭贼则燥责蚤糟葬造 藻增藻则早则藻藻灶 遭则燥葬凿鄄造藻葬增藻凿 憎燥燥凿赠 责造葬灶贼泽
蕴陨 载蚤怎责藻灶早袁 再粤晕郧 载蚤葬燥凿燥灶早袁 再哉 杂澡怎择怎葬灶袁 藻贼 葬造 渊远远园源冤
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陨灶贼藻则泽责藻糟蚤枣蚤糟 葬泽泽燥糟蚤葬贼蚤燥灶泽 遭藻贼憎藻藻灶 孕葬则怎泽 皂葬躁燥则 葬灶凿 燥贼澡藻则 遭蚤则凿 糟燥皂皂怎灶蚤贼蚤藻泽 蚤灶 月藻蚤躁蚤灶早 载蚤泽澡葬灶 则藻早蚤燥灶
阅韵晕郧 阅葬赠蚤灶早袁 云粤晕 在澡燥灶早躁蚤袁 蕴陨 在澡葬曾蚤躁蚤藻袁 藻贼 葬造 渊远远员源冤
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云藻葬泽蚤遭蚤造蚤贼赠 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 责葬泽泽蚤增藻 蚤灶贼藻早则葬贼藻凿 贼则葬灶泽责燥灶凿藻则泽 蚤灶 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 藻糟燥造燥早赠 泽贼怎凿蚤藻泽 燥枣 杂蚤遭藻则蚤葬灶 糟澡蚤责皂怎灶噪
再粤晕郧 匀怎蚤袁 酝粤 允蚤葬灶扎澡葬灶早袁 砸韵晕郧 运藻 渊远远猿源冤
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蕴葬灶凿泽糟葬责藻袁 砸藻早蚤燥灶葬造 葬灶凿 郧造燥遭葬造 耘糟燥造燥早赠
阅赠灶葬皂蚤糟 增葬则蚤葬贼蚤燥灶 燥枣 憎葬贼藻则 凿藻枣蚤糟蚤贼 燥枣 憎蚤灶贼藻则 憎澡藻葬贼 葬灶凿 蚤贼泽 责燥泽泽蚤遭造藻 糟造蚤皂葬贼蚤糟 枣葬糟贼燥则泽 蚤灶 晕燥则贼澡藻则灶 悦澡蚤灶葬
蕴陨哉 匝蚤灶袁 酝耘陨 载怎则燥灶早袁 再粤晕 悦澡葬灶早则燥灶早袁 藻贼 葬造 渊远远源猿冤
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远源苑远 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿卷摇
叶生态学报曳圆园员猿年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁猿园园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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本期责任副主编摇 宋金明摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿猿卷摇 第 圆园期摇 渊圆园员猿年 员园月冤
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主摇 摇 编摇 王如松
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