森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)和耦合機(jī)理研究.pdf

1、在景觀尺度上開展森林經(jīng)營研究，追求森林生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的動態(tài)整體優(yōu)化，其關(guān)鍵在于合理配置森林斑塊，調(diào)整森林空間結(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮森林組成成分間相互作用效能，這就需要揭示森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)，尋求其耦合機(jī)理，為景觀上的森林經(jīng)營管理服務(wù)。
　　 本文以西洞庭湖區(qū)為研究對象，分析了森林景觀相鄰斑塊的邊緣效應(yīng)，從森林景觀核心區(qū)與邊緣區(qū)生產(chǎn)力與物種多樣性差異分析相鄰斑塊的耦合程度，揭示其耦合機(jī)理，按廊道兩側(cè)斑塊邊緣效應(yīng)與廊道寬度遞變關(guān)系，作

2、為提取森林景觀斑塊耦合體的依據(jù)，分析森林景觀斑塊耦合體特征。研究方法包括景觀格局分析、空間數(shù)據(jù)處理方法、分類統(tǒng)計、回歸分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析等。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)論如下：
　　 (1)森林景觀斑塊的劃分。依據(jù)斑塊內(nèi)部具有較高同質(zhì)性，相鄰斑塊之間具有較高異質(zhì)性的原理，提出多尺度森林景觀斑塊劃分依據(jù)為：①森林景觀要素分類分級結(jié)果；②環(huán)境主導(dǎo)因子的選擇、分級結(jié)果；③森林景觀類型的環(huán)境耦合度。小尺度斑塊劃分對應(yīng)分類(或分級)級別多，大尺

3、度對應(yīng)分類(或分級)級別少，針對多尺度森林景觀斑塊劃分，借助ArcGIS軟件空間分析功能，依據(jù)鄰近關(guān)系，提出從小尺度到大尺度林業(yè)數(shù)據(jù)綜合方法。
　　 (2)森林景觀斑塊特征分析。依據(jù)景觀要素分類結(jié)果劃分斑塊，以優(yōu)勢樹種和齡組為景觀分類依據(jù)，將研究區(qū)域劃分為：杉木林景觀、松木類景觀、闊葉類景觀、經(jīng)濟(jì)林類景觀、灌木類景觀、柏木類景觀和竹類景觀。西洞庭湖區(qū)森林景觀具有如下特征：①從斑塊面積分析，研究區(qū)域景觀以闊葉類最多，其次是經(jīng)濟(jì)林類

4、、松木類和杉木林；②從斑塊數(shù)量分析，闊葉類的斑塊數(shù)最多，其次為松木類和杉木林；③從斑塊形狀分析，經(jīng)濟(jì)林類斑塊形狀指數(shù)LSI具有最大值，松木類和杉木林次之；④從分布格局分析，景觀結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，各景觀類型面積分布不太均衡，存在破碎化趨勢。
　　 (3)森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)特征分析。用生產(chǎn)力與物種多樣性分析森林景觀相鄰斑塊核心與邊緣區(qū)的邊緣效應(yīng)，生產(chǎn)力采用樣地平均胸徑、平均樹高、蓄積和物種密度指標(biāo)，物種多樣性采用灌木與草本層物種豐富度

5、和物種多樣性指標(biāo)，西洞庭湖區(qū)森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)存現(xiàn)如下規(guī)律：①兩相鄰斑塊邊緣區(qū)比核心區(qū)平均胸徑、平均樹高和蓄積均有增大趨勢，而且幼齡林和中齡林比成熟林趨勢明顯，但不同樹種的相鄰斑塊之間邊緣效應(yīng)存在差異，平均胸徑比平均樹高變化幅度大；②灌木和草本層林下植物種類存現(xiàn)杉木林核心區(qū)(或松木類核心區(qū))＞闊葉類核心區(qū)＞邊緣區(qū)，物種豐富度存現(xiàn)灌木層＞草本層，邊緣區(qū)的物種豐富度、物種多樣性變化幅度大于相鄰兩個核心區(qū)，從齡組來說，灌木和草本層物種豐富度

6、和物種多樣性都存現(xiàn)幼齡林＞中齡林＞成熟林；③灌木與草本層物種豐富度和物種多樣性具有：灌木層＞草本層、邊緣區(qū)＞核心區(qū)、幼齡林＞中齡林＞成熟林的規(guī)律。
　　 (4)森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)評價。運(yùn)用層次分析法對森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)進(jìn)行評價，喬木平均胸徑、平均樹高、蓄積、物種密度、灌木層物種豐富度、草本層物種豐富度、灌木層物種多樣性、草本層物種多樣性的權(quán)重為0.163:0.0427：0.471:0.072:0.153:0.053:0.02

7、9:0.0163，按此權(quán)重計算邊緣效應(yīng)總強(qiáng)度，結(jié)果表明：①不同斑塊對的森林景觀斑塊大多具有正效應(yīng)；②從齡組分析，邊緣效應(yīng)強(qiáng)度具有成熟林＞中齡林的規(guī)律，幼齡林的邊緣效應(yīng)不明顯；③從森林景觀類型分析，森林景觀斑塊間的邊緣效應(yīng)強(qiáng)度具有杉闊＞松闊＞杉松的規(guī)律，杉木與松木因同屬針葉林，相似程度大，印證“同性相斥“的原理，且杉松的幼齡林呈現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。
　　 (5)森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)影響因子分析。采用灰色關(guān)聯(lián)分析森林景觀斑塊邊緣效應(yīng)與生態(tài)因子

8、的關(guān)聯(lián)程度，其結(jié)果表明：生產(chǎn)力與物種多樣性與所處樣區(qū)編號(核心區(qū)或邊緣區(qū))有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，杉-闊邊緣杉木林的蓄積與平均胸徑與樣區(qū)編號的關(guān)聯(lián)程度分別為0.573、0671，杉-松、松-闊、竹林與其它群落、灌木類與其它群落的關(guān)聯(lián)程度都在0.6以上，杉木林、竹林與海拔的關(guān)聯(lián)程度較大，達(dá)到0.7以上，而松木與林齡的關(guān)聯(lián)程度較大。
　　 (6)森林景觀斑塊耦合度模型研究。借鑒物理學(xué)中的容量耦合系數(shù)模型，得到森林景觀斑塊相互作用的耦合度模型，

9、計算森林景觀斑塊間的耦合度：①幼齡林的耦合度值最小，屬于低水平耦合，中齡林和成熟林之間差異不明顯，屬于中等水平耦合；②杉-闊、松-闊和杉-松的中齡林、成熟林之間達(dá)到較高水平耦合；⑨杉-闊各齡組與杉-松相對應(yīng)齡組的耦合度值比較，杉-闊耦合度值大于杉-松，松-闊耦合度值大于松-杉，杉木林與松木類屬于針葉林，針葉林與闊葉類相異程度大，耦合度值大，針葉林與松木類相異程度小，耦合度相對較小。
　　 (7)森林景觀斑塊耦合體提取與特征分析。