全 文 ：第 ww卷 第 z期
u s s {年 z 月
林 业 科 学
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∏¯ qou s s {
西洞庭湖区森林景观格局的环境响应
陈端吕t ou 李际平t
kt1 中南林业科技大学 长沙 wtssss ~ u1 湖南文理学院地理与旅游系 常德 wtxsssl
摘 要 } 森林景观格局决定着森林景观功能 o不同的格局有不同的物质流过程 o能控制水分 !养分的流动过程 o对
生态环境产生影响 ∀在对西洞庭湖区森林景观格局分析的基础上 o利用层次分析法和多级灰关联识别模型进行环
境质量综合指数的计算 o并采用通径分析方法剖析景观格局的区域环境直接与间接响应 ∀结果表明 }tl在森林景
观格局环境响应研究中 o通径系数表达了环境对森林景观格局指数变化的直接和间接响应 o为森林景观格局与环
境的相互影响研究提供了一条有效途径 ∀ul环境对森林景观格局产生一定的直接响应 o但这种响应是森林景观结
构改变功能的体现 ∀在环境响应的森林景观格局的指数中 o影响的大小顺序为 }均匀度 变动系数 分离度 分
维度 优势度 ∀vl环境对森林景观格局存在着间接影响 ∀环境产生间接响应作用最大的景观格局指数为变动系
数 o然后依次为分维度 !分离度 !优势度和均匀度 o且各个指数产生的间接影响主要通过其他指标来体现 ∀wl从通
径分析中的剩余通径系数来看 o森林景观格局对环境产生着直接和间接作用 o同时还有其他因素的作用 o由于没有
进一步的生态过程分析 o存在着影响机理的不明确性和存在着评价的相对性和局限性 ∀
关键词 } 森林景观格局 ~环境响应 ~环境质量 ~通径分析 ~西洞庭湖区
中图分类号 }≥zt{1xy 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lsz p ssu| p sz
收稿日期 }ussz p tt p tu ∀
基金项目 }湖南省教育厅青年项目ksx…sx|l !湖南省社会科学基金ksy⁄uwl与湖南文理学院重点项目k⁄sxs|l ∀
Ρεσπονσε οφ Ενϖιρονµεντ το Φορεστ Λανδσχαπε Παττερν ιν Ωεστ ∆ονγτινγ Λακε Ρεγιον
≤«¨ ± ⁄∏¤±¯|t ou ¬¬³¬±ªt
kt1 ΧεντραλΣουτη Υνιϖερσιτψοφ Φορεστρψανδ Τεχηνολογψ Χηανγσηα wtssss ~ u1 ∆επαρτµεντ οφ Γεογραπηψ ανδ Τουρισµ o
Ηυναν Υνιϖερσιτψοφ Αρτσ ανδ Σχιενχε Χηανγδε wtxsssl
Αβστραχτ } ƒ²µ¨¶·¯¤±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ±¬±©¯∏¨±¦¨¶·«¨ ©²µ¨¶·©∏±¦·¬²±oº«¬¦«¦¤± «¤√¨ ¤±¬°³¤¦·²±·«¨ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ±¨√¬µ²±°¨ ±·¥¼
µ¨ª∏¯¤·¬±ª°²¬¶·∏µ¨ o±∏·µ¬¨±·©¯²º ¤±§°¤·¨µ¬¤¯ ©¯²º q⁄¬µ¨¦·¤±§¬±§¬µ¨¦·¨©©¨¦·¶²©©²µ¨¶·¯¤±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ±¬± • ¶¨·⁄²±ª·¬±ª¤®¨
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Κεψ ωορδσ} ©²µ¨¶·¯¤±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ±~ ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤¯ µ¨¶³²±¶¨ ~ ∏´¤¯¬·¼²©·«¨ ±¨√¬µ²±°¨ ±·~³¤·«¤±¤¯¼¶¬¶~ • ¶¨·⁄²±ª·¬±ª¤®¨
• ª¨¬²±
us世纪 ys年代未至 zs年代初 o英国地球物理学家 ²√¨ ²¯¦®和 ¤µª∏¯¬¶提出 Š¤¬¤假说 o从功能方面分析
了全球生物对环境的反作用及全球生命系统与地球环境的协调k方精云 ousssl ∀随着 us世纪 {s年代以来
景观生态学理论与应用研究的发展 o对于森林景观格局特征 !森林景观斑块 !廊道 !网络特征 !景观水平规划
与设计等研究进展很快 ∀在森林对生态环境影响方面 o近年来也进行了较系统的研究k唐守正 ot||{ ~王玉
玲 ot|||l ∀从景观的角度 o环境因子对森林景观格局的影响研究较多k常禹等 oussv ~张秋菊等 oussv ~张志
等 oussxl ∀空间异质性的解释 o一般都是从环境变化角度去分析影响格局的根源 ∀从大的时间尺度来看 o森
林景观的空间分异取决于环境因素 o森林景观格局在不同的区域有不同的表现形式 o在自然条件愈复杂的地
区 o愈表现出景观的多样性 ∀但景观格局决定景观功能 o不同的森林景观格局有不同的物质流过程 o景观格
局的动态变化通过控制水分 !养分的生态过程 o改变生态环境的功能k石辉等 ousswl o因此 o从小的时间尺度
上 o森林景观对环境存在一定的影响 o在这方面尚须进一步研究 ∀本文旨在揭示森林景观格局的环境响应规
律 o为客观地反映森林与环境的关系 o实现森林资源与环境的协调和林业可持续发展提供依据 ∀
t 研究区概况
西洞庭湖区主要包括常德市的桃源县 !汉寿县 !安乡县 !澧县 !临澧县 !津市市及常德市区k包括鼎城 !武
陵l等地域 ∀位于湖南省北部 o长江中游荆江段南侧 ∀从地势看 o位于第二阶梯云贵高原 !湘西山地向第三级
阶梯洞庭湖平原过渡的交接地带 o属于中亚热带湿润季风气候向北亚热带湿润气候过渡地带 ∀气候温和 !四
季分明 !热量丰富 !雨量充沛 ∀年平均气温 ty1z ε o年降水量 t vwy1x °° o无霜期长达 uzu §∀
研究区域总面积为 t wut |yu1sx «°u o森林景观归并为杉木类 !松类 !阔叶类 !经济林 !灌木类 !柏木类 !竹
类和非林地等 {种景观类型组成 ∀非林地主要是指林地以外的耕地 !牧草地 !水域 !未利用地和建设用地 ∀
类型组成以非林地为主 o其面积为 |s{ {wy1zw «°u o占景观总体面积的 yv1zy h o其次依次为阔叶类 !经济林
类 !松木类 !杉木类 !竹类 !灌木类和柏木类 o面积分别为 tws wyy1| !tuu {w{1x !|t uts1x !y| {z{1t !xt |tv1w !
vy zww1{和 xv1t «°u ∀面积比最小的为柏木类归并为松林 ∀
u 数据处理与研究方法
211 景观格局数据的 ΓΙΣ处理
首先对西洞庭湖地区各县域的森林资源分布图 o利用 „µ¦ŠŒ≥软件对其进行数字化 o在此基础上 o根据森
林景观划分原则绘制出西洞庭湖区森林景观类型图 o然后利用软件强大的统计分析和空间分析能力 o对该区
域的森林景观类型进行计算分析 o获取的主要分析指标为 }tl 斑块数 ~ul 斑块密度 ~vl 变动系数 ~wl 形状
指数 ~xl 斑块边缘密度 ~yl 分维度 ~zl 优势度 ~{l分离度 ~|l多样性指数 ~tsl均匀度k傅伯杰等 ousst ~郭
晋平 ousst ~菅利荣等 oussu ~段春霞等 ousswl ∀
212 评价与分析模型
u1u1t 层次分析模型 运用层次分析法对环境质量评价体系中的各个环境因子权重 Ω € k ωt o ωu o , o
ωµl进行赋值 ∀指标重要性采用专家意见 o经过对各种因素的反复对比 o最后得出判断矩阵 o由判断矩阵进
行两个方面的工作 }一是特征向量的计算 o二是一致性检验 ∀通过判断矩阵一致性 o符合 „‹°要求 o最后确
定指标权重k孟林 ot||{l ∀
u1u1u 灰色关联度与多级灰关联识别模型 环境质量评价采用多级灰关联识别模型k刘年丰等 ot||| ~王红
莉等 ousswl ∀主要步骤为 }tl构建环境要素监测样本矩阵和标准等级矩阵 o并归一化处理 ∀建立矩阵时 o原
始监测数据要进行预处理 o按照污染源差异判定数据分布特性 o提取森林景观影响效果相关性强的数据 o避
免不良数据的干扰 ∀ul按以下公式求算关联系数 ∀
λιkαϕ oβτl € ∃°¬± n Θ∃°¤¬∃τkιl n Θ∃°¤¬ o
式中 }λιkαϕ oβτl表示关联系数 oτ为环境质量标准级别 o∃°¤¬和 ∃°¬±分别表示所有比较序列各个时刻绝对差中
的最大值与最小值 ∀因为比较序列相交 o故一般取 ∃°¬± € s ~ Θ称为分辨系数 o其意义是削弱最大绝对差数值
太大引起的失真 o提高关联系数之间的差异显著性 oΘΙ ks otl o一般情况下可取 s1t ∗ s1x ∀vl进行差异度分
析 o根据以下公式求取灰色关联度和关联差异度 ∀
Χϕτkαϕ oβτl € Ε
µ
ι € t
ωιλιkαϕ oβτl o hΧϕτkαϕ oβτl € t p Χϕτkαϕ oβτl o
式中 } Χϕτkαϕ oβτl为灰色关联度 oωι为环境因子权重 ohΧϕτkαϕ oβτl为实测样本 ϕ与第 τ级质量标准间的关联差
异度 ∀wl根据如下公式计算监测样本与各级标准之间的灰色隶属度 Λϕτ和环境灰色综合指数 ΓΧkϕl ∀
Λϕτ € t
Ε
χ
κ€ t
hΧϕτkαϕ oβτl
Χϕκkαϕ oβκl
u o ΓΧkϕl € Ε
τ
τ€ t
τΛϕτ o
sv 林 业 科 学 ww卷
式中 }hΧϕκkαϕ oβκl为监测样本 ϕ在 κ标准序列的关联差异度 ∀
同时采用灰色系统模型中的关联度分析k刘思峰等 ousswl o即按以下公式计算环境综合指数与各景观类
型的灰色关联度 ∀
Χοπ € tΝ Ε
Ν
ξ € t
λοπkξl o
式中 }λοπkξl为景观类型为 ξ时区域 ο的环境质量指数与景观格局指数 π的灰色关联系数 ∀
u1u1v 环境对景观格局响应的通径分析 定量地研究森林景观格局的环境响应 o关键是建立森林景观格局
与环境因子的回归关系 ∀通径分析是一种充分地考虑了变量因子间的因果关系的分析方法k刘来福等 o
t|{wl ∀在通径分析中 o通径系数表示自变量对因变量影响大小 o可以有效地表示自变量分别对因变量的直
接和间接影响k陈强 ot||yl ∀在本研究中 o以计算出的森林景观指数为自变量 o以环境质量综合指数为因变
量 o计算它们之间的通径系数 o利用通径系数可定量地分析出森林景观的环境响应程度 ∀
v 结果与分析
311 森林景观格局特征分析
表 1 按景观要素的森林景观格局特征
Ταβ .1 Τηε φορεστ λανδσχαπε παττερν προπερτιεσ βψλανδσχαπε ελεµεντ
指标
Œ±§¨¬
阔叶类
…µ²¤§¯ ¤¨©
©²µ¨¶·
竹类
…¤°¥²²
©²µ¨¶·
杉木类
≤«¬±¨ ¶¨
ƒ¬µ©²µ¨¶·
松木类
°¬±¨
©²µ¨¶·
灌木类
≥«µ∏¥¥¨µ¼
柏木类
Χυπρεσσυσ
φυνεβρισ
©²µ¨¶·
经济林类
∞¦²±²°¬¦
©²µ¨¶·
非林地
‘²2©²µ¨¶·
斑块数 °¤·¦«±∏°¥¨µ vs v{y tt yw| u{ zvv uw vws z vzx v| vt ut{ y x{v
斑块密度 °¤·¦«§¨±¶¬·¼ s1uty s1uuw s1wtt s1uyz s1ust s1zvx s1uxw s1ssz
变动系数 ≤«¤±ª¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±· tu1{wv tx1z|t s1||| v1wwu w1wt{ t1xss v1wuy uz1su|
形状指数 ≥«¤³¨ ¬±§¨¬ x1vwy y1{{z u1ywv u1zsv u1|{u t1yzu v1tts zw1zus
斑块边缘密度 °¤·¦« §¨ª¨ §¨ ±¶¬·¼ uu1{v| z1sws tx1wxu t{1twu x1|zz s1stx uv1{tu ys1vyw
分维度 ƒµ¤¦·¤¯ §¬° ±¨¶¬²± t1uyw t1uw{ t1uzs t1vs| t1u{| t1tzw t1vts t1v{s
优势度 ⁄²°¬±¤±¦¨ uy1tuz uu1tzu uz1y{t uz1www uv1wxu |1yzw uz1|vy ty1u{y
分离度 Œ¶²¯¤·¬²± zv1{uz tuv1xx{ tww1wxy tst1z{t tv|1vsz uy1uv{ {x1yu x1vwy
多样性指数 ⁄¬√¨ µ¶¬·¼ tt1uvy {1yyw tu1{zs tu1{zv ts1ysw w1v{| tv1ssy v1yst
均匀度 ∞√¨ ±±¨ ¶¶ s1zxx s1ywt s1{y| s1{{v s1{ux s1{vs s1{zt s1u{w
表 2 按区域的森林景观格局特征
Ταβ .2 Τηε φορεστ λανδσχαπε παττερν προπερτιεσ βψ αρεα
指标
Œ±§¨¬
桃源县
פ²¼∏¤±
¦²∏±·¼
常德城区
≤«¤±ª§¨
安乡县
„±¬¬¤±ª
¦²∏±·¼
津市市
¬±¶«¬
¦¬·¼
澧县
¬
¦²∏±·¼
临澧县
¬±¯¬
¦²∏±·¼
汉寿县
‹¤±¶«²∏
¦²∏±·¼
斑块数 °¤·¦«±∏°¥¨µ zv usu ut {{w w zuz v w|u tx xsz ts |sx | |uu
斑块密度 °¤·¦«§¨±¶¬·¼ s1tyx s1s|v s1sww s1syz s1szx s1s|t s1sw|
变动系数 ≤«¤±ª¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±· zw1x|v xy1u{x yv1yyw wy1{y {|1vux yu1|tx zy1u|y
形状指数 ≥«¤³¨ ¬±§¨¬ yx1x|s vy1vy{ uy1wyz u|1|yt yv1t{y wx1vtw wy1|vv
斑块边缘密度 °¤·¦« §¨ª¨ §¨ ±¶¬·¼ uvy1uzs tt|1usx xw1{vv ts{1zws tv|1{xx txz1stz |v1{{x
分维度 ƒµ¤¦·¤¯ §¬° ±¨¶¬²± t1vtz t1uzy t1ut{ t1utv t1uzt t1uzy t1uyt
优势度 ⁄²°¬±¤±¦¨ x1www w1sxt v1uyt v1|vt w1vys w1zy{ w1sxv
分离度 Œ¶²¯¤·¬²± us1vuy tx1uyx ts1w|x tu1|ww tv1zs| tx1syu tt1sy{
多样性指数 ⁄¬√¨ µ¶¬·¼ u1www t1xxt s1wxv t1tuw t1vys t1zy{ t1uwx
均匀度 ∞√¨ ±±¨ ¶¶ s1{tx s1xtz s1tyu s1wss s1wxv s1x{| s1www
森林景观格局指数是能够高度浓缩景观格局信息 o反映结构组成和空间配置方面的定量指标 ∀主要从
景观类型组成结构 !景观空间异质性方面反映西洞庭森林景观空间格局k郭晋平等 ousss ~ ƒ²µ°¤±ot||x ~
׫²°¤¶ ετ αλqot||w ~陈文波等 oussxl ∀
由表 t !u可见 o从森林景观破碎化程度来看 o非林地的斑块形状最复杂 o形状指数达 zw1zus o分维度为
t1v{s o主要由于其边缘形状延伸到其他各个景观要素中 o居民点等地类零星分布所致 ~杉木类 !松类形状复
tv 第 z期 陈端吕等 }西洞庭湖区森林景观格局的环境响应
杂程度比较接近 ~灌木类变动系数最小 o原因是灌木类斑块数少且分布均匀 o破碎化程度低 ∀从景观类型的
差异性看 o经济林类景观优势度最大 o为 uz1|vx z o其均匀度也相对较高 o表明经济林类分布较集中 ~杉木类
和松类景观优势度也较大 o表明了在整体景观格局中占有一定优势 o对景观格局影响大 ∀
从区域来看 o景观破碎化程度最大为桃源县 o形状指数和分维度都是最大 o分别为 yx1x|s和 t1vtz o破碎
化最小的为安乡县 o主要由于该县域林地比例低 o而在评价尺度上又把其他地类统一归并为非林地 o造成了
整体的破碎化程度低 ∀景观最丰富 o景观优势度较大 o景观整体空间格局异质性最高的为桃源和澧县 ∀
312 环境综合指数的计算
v1u1t 环境影响因子 环境系统按要素可分为大气环境 !水环境 !土壤环境和生态环境k贺庆棠 ot|||l ∀森
林对保护和改善环境起着重要作用 ∀研究表明 }森林对生态环境产生较大的影响 o可维护生态环境的物种和
生物多样性 o同时也体现在空气 !水和土壤环境方面 ∀对水环境的影响 o主要表现在森林的水源涵养 !水土保
持功能上 o通过根系和土壤截留和过滤影响水质变化 o改变水资源供需平衡状态 ~对土壤的影响主要体现在
森林的水土保持与水源涵养功能 o避免了土地退化 ~对于大气环境 o森林可净化空气k纪仁生 ousssl ∀
表 3 环境质量因子权重分配表
Ταβ .3 ∆ιστριβυτιον οφ φαχτορσ ωειγητ οφ εχολογιχαλ ενϖιρονµεντ
项目Π权重
Œ·¨°Πº ¬¨ª«·
因子
ƒ¤¦·²µ
因子权重
• ¬¨ª«·²©
©¤¦·²µ¶
≥’u s1tsu空气环境
„¬µ ±¨√¬µ²±° ±¨·Πs1vu| ‘’u s1tt{°ts s1ts|
≤’⁄ s1szs
…’⁄x s1svu
‘‹v p ‘ s1svs
ב s1suw
×° s1suw
≤∏ s1sut
± s1sut
水环境
• ¤·¨µ ±¨√¬µ²±°¨ ±·Πs1wvz ƒ
p s1st|
≥¨ s1sus
㦠s1sut
≤§ s1suw
≤µyn s1sux
挥发酚 ∂²¯¤·¬¯¨ ³«¨ ±²¯ s1suw
石油类 ’¬¯ s1su{
≥u p s1sut
粪大肠菌群 ƒ ¦¨¤¯ ¦²¯¬©²µ° s1svv
≤§ s1sy{
ܻ s1sxt
土壤环境
≥²¬¯ ±¨√¬µ²±° ±¨·Πs1uvw „¶ s1sv|°¥ s1sv{
≤µ s1sv{
根据森林对环境的作用 o利用我国环境保护标
准体系 o执行统一的环境质量标准 o避免评价的复杂
性和模糊性 o环境质量综合评价中的参数选择可从
空气环境 !水环境和土壤环境 v个方面选取 o不再考
虑包含森林本身的生态环境要素 ∀按照5环境空气
质量标准6kŠ…vs|x p t||yl !5地表水环境质量标准6
kŠ……t p t|||l !5土壤环境质量标准6kŠ…txyt{ p
t||xl和常德市环境质量监测的具体情况 o共选取 uw
个因子 o并利用层次分析法k„‹°l进行权重赋值 o构
建环境质量评价指标体系k表 vl ∀
v1u1u 环境质量综合指数 对水 !气 !土壤环境因
子建立评价标准矩阵和实际监测数据矩阵 ∀将矩阵
中数值处理为≈s ot 区间值 o然后将监测样本向量
αϕ作为母序列 o相应的标准向量 βτ作为子序列 o求算
关联系数 ∀通过环境质量因子权重对关联系数的加
权平均计算出关联度 o并通过关联度计算出灰色关
联差异度k表 wl o运用灰色模式识别模型 o求得环境
第 ϕ个样本对第 τ级要素的灰色从属度 υϕτ后 o计算
环境的灰色综合指数 ΓΧkϕlk表 xl o对环境整体质
量进行多要素综合评价 ∀
313 森林景观格局的环境响应
v1v1t 森林景观格局对环境的影响因子 应用逐
步多元回归分析方法 o以斑块数k Ξst l !变动系数
k Ξsul !形状系数k Ξsvl !斑块边缘密度k Ξswl !分维度
k Ξsxl !优势度k Ξsyl !斑块密度k Ξszl !分离度k Ξs{l !
多样性指数k Ξs|l和均匀度k Ξtsl与环境质量综合指
数作多元回归 o选取了变动系数 !分维度 !分离度 !优势度和均匀度 x个指标 o斑块数 !形状指数 !斑块边缘密
度 !多样性指数和斑块密度被剔除 o得到相关系数k表 yl和回归方程 }
Ψ€ s1sss y|z v p s1sss ssz x Ξsu n s1ssu {wt { Ξsx p s1uuw vts t Ξsy n s1ssu ttx v Ξs{ n s1x|y t{y | Ξts ∀
x个森林景观格局指数 o高度浓缩了景观格局信息 ∀变动系数 !分离度和分维度反映了森林景观的空间
分布的异质性 o其中变动系数表达了森林景观的规模变异程度 o分离度表达了类型的空间分异程度 o分维度
表达了景观的形状复杂性 o均匀度和优势度反映了景观格局的组成要素的异质性 o其中均匀度体现了人工
uv 林 业 科 学 ww卷
表 4 灰色关联差异度表
Ταβ .4 ∆ιφφερενχε δεγρεε οφ γραψ χορρελατιον
一级kτ € tl
¨√¨ ¯t
二级kτ € ul
¨√¨ ¯u
三级kτ € vl
¨√¨ ¯v
桃源县kϕ€ tl פ²¼∏¤± ¦²∏±·¼ s1xyu u s1zxv v s1{|t u
常德市区 kϕ€ ul ≤«¤±ª§¨ s1wz{ w s1xus { s1yyz y
安乡县 kϕ€ vl „±¬¬¤±ª¦²∏±·¼ s1wxu w s1xut y s1zsv w
津市市 kϕ€ wl ¬±¶«¬¦¬·¼ s1v|s z s1yv{ { s1{sw {
澧县 kϕ€ xl ¬¦²∏±·¼ s1xts t s1zsw { s1{wt |
临澧县kϕ€ yl ¬±¯¬¦²∏±·¼ s1wvw t s1y|z s s1{t| t
汉寿县kϕ€ zl ‹¤±¶«²∏¦²∏±·¼ s1w|t y s1zvs t s1{{w {
表 5 灰色从属度 Υϕτ与灰色综合指数 ΓΧ(ϕ)
Ταβ .5 Γραψσυβορδινατιον δεγρεε ανδ γραψ χοµ ποσιτεινδεξ
一级kτ € tl
¨√¨ ¯t
二级kτ € ul
¨√¨¯ u
三级kτ € vl
¨√¨ ¯v ΓΧkϕl
桃源县kϕ€ tl פ²¼∏¤± ¦²∏±·¼ s1z|u |w{ s1wzt zyx s1uvx u{z t1w|w {xu
常德市区 kϕ€ ul ≤«¤±ª§¨ s1yxw wy| s1v|| x{ s1uwx |xt s1ztz tvt
安乡县 kϕ€ vl „±¬¬¤±ª¦²∏±·¼ s1y|t w{v s1v{y {t| s1uut y|{ s1zsy ttz
津市市 kϕ€ wl ¬±¶«¬¦¬·¼ s1zut uty s1u{u v{s s1uuy wsw t1t{{ s{w
澧县 kϕ€ xl ¬¦²∏±·¼ s1zu{ {wv s1vzz sty s1t|w twt t1uyt sxz
临澧县kϕ€ yl ¬±¯¬¦²∏±·¼ s1z|| uwy s1vvu www s1ty{ vts t1uyy yxw
汉寿县kϕ€ zl ‹¤±¶«²∏¦²∏±·¼ s1{sx vus s1vvu ytz s1uyu syv t1vzv s{s
干扰的程度 o优势度表达了景观的主导类
型 o不同的主导景观类型体现了不同的生
态学特性 ∀
通过上述参与因子的通径分析 o剩余
通径系数为 s1t|t yz o说明未研究的自变
量和误差对因变量 ΓΧkϕl的通径效应很
小 o决定系数 € s1||| vx o且统计检验在置
信度 |x h的条件下都是显著的 o说明已选
出了主要的变量 ∀将各自变量的直接作用
和通过其他自变量对 ΓΧkϕl的间接作用列
表 o见表 z ∀
分别对区域内的阔叶类 !经济林类 !松
木类 !杉木类 !竹类 !灌木类和非林地等森
林景观类型进行关联度分析 o从各景观类
型的格局因子与环境质量综合指数的灰色
关联度k图 tl来看 o通过比较灰色关联度
的大小 o所有景观类型存在着相同的不敏
感因子 o主要为斑块数k Ξst l !形状系数
k Ξsv l !斑块边缘密度 k Ξsw l !斑块密度
表 6 环境响应因子与环境质量指数的相关系数矩阵
Ταβ .6 Χορρελατιον χοεφφιχιεντ µατριξ οφ ενϖιρονµεντ ινδεξ ανδ ινφλυενχε φαχτορσ
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±· Ξst Ξsu Ξsv Ξsw Ξsx Ξsy Ξsz Ξs{ Ξs| Ξts
ΓΧkϕl s1wv{ s1wx| s1zvx s1yxy s1w{| s1zws s1wvy s1wuv s1yuu s1yw|
表 7 森林景观格局与环境响应的通径系数分析
Ταβ .7 Πατη χοεφφιχιεντ αναλψσισ ωιτη εχολογιχαλ ενϖιρονµεντ ανδ φορεστ λανδσχαπε παττερν
因子
ƒ¤¦·²µ¶
直接影响
⁄¬µ¨¦·¬±©¯∏¨ ±¦¨
间接影响 Œ±§¬µ¨¦·¬±©¯∏¨±¦¨
通过 Ξsu
¥¼ Ξsu
通过 Ξsx
¥¼ Ξsx
通过 Ξsy
¥¼ Ξsy
通过 Ξs{
¥¼ Ξs{
通过 Ξts
¥¼ Ξts
总间接影响
ײ·¤¯ ¬±§¬µ¨¦·
¬±©¯∏¨±¦¨
Ξsu p s1zwz | s1tsy | p s1syw { s1wsz z s1{uv u t1uzv s
Ξsx s1tyv y p s1w{{ x p s1swv { s1v{y s s1{uy { s1y{s x
Ξsy p s1s|u x p s1xuw s s1szz x s1utw z s1zuu t s1w|s v
Ξs{ s1w{{ v p s1yuw x s1tu| w p s1sws z s1zzy w s1uws y
Ξts t1sxs x p s1x{y s s1tu{ { s1vys | p s1syv y p s1tx| |
k Ξszl !多样性指数k Ξs|l o基本上与区域森林景观对环境影响所剔除的因子一致 o说明了如果不考虑因子对
环境的正向和负向作用 o各个森林景观中同一格局指数类型对环境影响的贡献是一致的 ∀
v1v1u 环境对森林景观格局的直接响应 从图 u可以看出 o环境对森林景观格局有着直接响应 o体现了森
林景观格局与空气 !水及土壤环境之间的关系 o说明了森林景观格局指数的变化对环境有一定的调控作用 ∀
从直接通径系数的绝对值大小来看 o对环境质量综合指数的贡献率从大到小依次为均匀度 !变动系数 !分离
度 !分维度和优势度 ∀均匀度指数贡献最大 o说明了人类干扰程度在环境响应中处于首要地位 ∀变动系数 !
分离度与分维度体现的是空间分布状态 o通过空间分异达到环境影响因素的空间再分配 o实现环境的直接响
应 o贡献率居中 ∀环境对优势度的响应程度大小决定于森林景观中支配类型的性质 o需要对支配景观类型的
生态过程和动态作具体的分析 o具有较大的变动性 ∀本区域中非林地优势景观决定了优势度对环境响应的
贡献率最小 ∀
图 u和表 t表明 o均匀度 !分离度和分维度 v个指标的相关系数和直接通径系数变化趋势一致 o而优势
度和变动系数的单相关系数与直接通径系数的变化趋势相反 o优势度的单相关系数为 s1zws w o直接通径系
vv 第 z期 陈端吕等 }西洞庭湖区森林景观格局的环境响应
图 t 各景观类型的格局因子与环境质量综合指数的关联度
ƒ¬ªqt Šµ¤¼ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¥¨·º¨¨ ± ªµ¤¼ ¦²°³²¶¬·¨¬±§¨¬¤±§©¤¦·²µ¶²© ¤¯±§¶¦¤³¨ ·¼³¨
数为 p s1s|u x o但优势度的
总影响为 s1v|z { o变动系数
的单相关系数为 s1wx{ y o直
接通径系数为 p s1zwz | o总
影响也有 s1xux t ∀变动系
数和优势度对环境质量综合
指数呈现负向贡献 o主要是
这 u个因子反映了森林景观
格局中存在着优势景观 o而
这种景观产生的是负向作
用 o究其原因 o是因为在西洞
庭湖区域的优势斑块为非林
地 o而所划分的非林地包含
了农牧生态用地和城镇建设
用地 u种不同性质的类型 ∀
剩 余 通 径 系 数 为
s1t|t yz o说明了影响环境的
图 u 森林景观格局因子的直接
和总通径系数分布
ƒ¬ªqu ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©§¬µ¨¦·³¤·«¦²¨©©¬¦¬¨±·
¤±§·²·¤¯ ³¤·«¦²¨©©¬¦¬¨±·
其他因子的存在 o如地形地貌 !地方气候 !水系格局等k张秋菊
等 oussvl ∀
v1v1v 环境对森林景观格局的间接响应 从图 v可以看出 o森
林景观格局的环境响应不只是直接的 o还通过其他因子产生间
接响应 ∀环境响应作用最大的森林景观格局指数为变动系数 o
间接通径系数为 t1uzv s o然后依次为分维度 !分离度 !优势度和
均匀度 o变动系数产生的间接影响通过均匀度产生的效果最大 o
间接通径系数为 s1{uv u ∀从景观格局指数类型来看 o变动系
数 !分维度和分离度为空间异质性指数 o而优势度和均匀度为景
观类型组成结构指数 o所分析出的各个景观格局指数间接响应
大小 o凸显了影响环境的森林景观格局指数的空间再分配的间
接特性 ∀
森林景观格局指数中 o变动系数和均匀度对环境的影响起
着显著的桥梁作用 o通过变动系数和均匀度的间接影响最大 o通
图 v 森林景观格局因子的间接通径系数分布
ƒ¬ªqv ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©¬±§¬µ¨¦·³¤·«¦²¨©©¬¦¬¨±·
径系数分别为 p u1uuv s和 u1vux v o然后依次为分离度 !分维度 !
优势度 o分别为 s1xvz t !s1vvx z和 s1uzy w ∀通过变动系数对环
境产生的间接影响是负向的 o主要原因是变动系数对其他景观
格局因子的作用是负向的 ∀
w 结论与讨论
tl 在环境对森林景观格局响应研究中 o通径系数表示了直
接和间接两层含义 o说明了森林景观格局的环境响应不完全是
直接的作用 o有时是通过其他因子间接产生作用 ∀通径系数之
间的比较 o表示了森林景观格局指数对环境的直接贡献率大小 ∀
通径系数指标反映了环境对森林景观格局直接和间接响应的程
度 ∀可以说 o通径分析为森林景观格局的环境响应研究提供了
一条有效途径 ∀
ul 环境对森林景观格局的响应是结构改变功能的结果 o体现了森林景观格局与空气 !水及土壤环境之
wv 林 业 科 学 ww卷
间的关系 o说明了森林景观格局变化对环境质量有一定的调控作用 ∀
vl 森林景观格局对环境产生着直接影响 o但各个景观格局指数所产生的影响有大有小 o直接通径系数
最大的达到 t1sxs x o影响的大小顺序为 }均匀度 变动系数 分离度 分维度 优势度 ∀从均匀度的生态
学意义可以看出 o人类干扰程度在环境响应中处于首要地位 ∀
wl 环境对森林景观格局存在着间接响应 ∀环境间接响应作用最大的森林景观格局指数为变动系数 o然
后依次为分维度 !分离度 !优势度和均匀度 o各个指数产生的间接作用主要通过其他指标来体现 ∀变动系数 !
分维度 !分离度等空间异质性指数的环境间接响应作用最大 o凸显了森林景观格局的环境响应存在着空间再
分配的间接特性 ∀
xl 从通径分析中的剩余通径系数来看 o除了森林景观格局对环境产生作用外 o同时还有其他因素的影
响 o由于没有进一步的生态过程分析 o存在着影响机理的不明确性 ∀
yl 森林景观格局指数能够高度浓缩景观格局信息 o反映了景观异质性和空间配置 o但无法具体反映出
对环境产生正向作用和负向作用的景观要素比例 o不同的区域必须对评估模型参数作相应调整 o存在着评价
的局限性和相对性 ∀
参 考 文 献
陈 强 qt||y1 通径分析及其在林业试验统计分析中的应用 q云南林业科技 ozwktl }xw p yt1
陈文波 o肖笃宁 o郑 蕉 qussx1 大兴安岭地区森林景观沿主要河流两侧分布的变化 q林业科学 owtkul }tys p tyw1
常 禹 o布仁仓 o胡远满 o等 qussv1 利用 ŠŒ≥和 • ≥确定长白山自然保护区森林景观分布的环境范围 q应用生态学报 otw kxl }yzt p yzx1
段春霞 o胡远满 o李月辉 o等 qussw1 大兴安岭北部林区景观格局变化及其影响分析 q生态学杂志 ouvkul }tvv p tvx1
方精云 qusss1全球生态学 }气候变化与生态响应 q北京 }高等教育出版社 ~海德堡 }施普林格出版社 q
傅伯杰 o陈利顶 o马克明 o等 qusst1 景观生态学的原理及应用 q北京 }科学出版社 q
菅利荣 o李明阳 qussu1ŠŒ≥分析方法在森林景观格局变化中的应用 q中南林学院学报 ouuktl }{y p {|1
郭晋平 qusst1森林景观生态研究 q北京 }北京大学出版社 q
郭晋平 o薛俊杰 o李志强 o等 qusss1 森林景观恢复过程中景观要素斑块规模的变化 q生态学报 ouskul }ut{ p uuv1
贺庆棠 qt|||1森林环境学 q北京 }高等教育出版社 q
纪仁生 qusss1森林与生态环境 q内蒙古林业调查设计 okwl }t p w1
刘来福 o毛盛贤 o黄远樟 qt|{w1 作物定量遗传学 q北京 }农业出版社 owx p |{1
刘年丰 o罗 巍 o郭继孝 o等 qt|||1 生态环境质量综合评价多级灰关联识别模型应用研究 q环境科学与技术 outkvl }uw p uz1
刘思峰 o党耀国 o方志耕 o等 qussw1 灰色系统理论及其应用 q北京 }科学出版社 q
孟 林 qt||{1层次分析法在草地资源评价中应用的研究 q草业科学 otxkyl }t p w1
石 辉 o刘世荣 o孙鹏森 qussw1 森林植被对农业生态环境的调控机理评述 q水土保持研究 ottkvl }vt p vy1
唐守正 qt||{1中国森林资源及其对环境的影响 q生物学通报 ovvkttl }u p y1
王红莉 o姜国强 o陶建华 qussw1 渤海湾水环境系统多级灰关联评价 q海洋技术 okwl }w{ p xu1
王玉玲 qt|||1森林资源对我国生态环境影响初析 q内蒙古林业调查设计 oktl }| p tt1
张秋菊 o傅伯杰 o陈利顶 qussv1 关于景观格局演变研究的几个问题 q地理科学 ouvkvl }uyw p uzs1
张 志 o孙玉军 qussx1 过伐林景观要素沿环境梯度分布趋势的研究 q林业科学 owtktl }tw p t{1
ƒ²µ°¤± • × × qt||x1¤±§ °²¶¤¬¦¶·«¨ ¦¨²¯²ª¼ ²© ¤¯±§¶¦¤³¨ ¤±§µ¨ª¬²±q ‘¨ º ≠²µ®}≤¤°¥µ¬§ª¨ ˜±¬√ µ¨¶¬·¼ °µ¨¶¶q
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k责任编辑 郭广荣l
xv 第 z期 陈端吕等 }西洞庭湖区森林景观格局的环境响应