海南省五指山市林地景观异质性研究

第３５卷第ｌ１期　２０１５年１１月　中南林业科技大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｂ１．３５　

Ｎｏｖ．　Ｎｏ．１１　２０１５　

Ｄｏｉ：１０．１４０６７￣．ｃｎｋｉ．１６７３—９２３ｘ．２０１５．１１．０２４　ｈｔｔｐ：／／ｑｋｓ．ｃｓｕｆｔ．ｅｄｕ．ｃａ　

海南省五指山市林地景观异质性研究　

余宇晨，陈彩虹，陆禹，陈冬洋　（中南林业科技大学，湖南长沙４１０００４）　

摘　要：运用海南省五指ＬＬＩ市１９９８年、２００３年、２００７年３期遥感影像数据，２０１０年森林资源二类调查数据和　１９９３年、１９９８年、２００３年、２００８年４期森林资源…类清查数据，应用景观生态学、森林可持续经营和地统计　学理论和方法，选取聚合度（ＡＩ）、景观形状指数（ＬＳＩ）、边缘密度（ＥＤ）、破碎度指数（ＦＮ）、连接度指　数（ＣＯＮＮＥＣＴ）、斑块密度（ＰＤ）等６个景观格局指数，利用景观ｆｒａｇｓｔａｔｓ４．０软件计算五指山市不同林地景　观类型的景观格局指数，在此基础上对五指山市林地景观的异质性进行综合分析与研究。研究结果表明，近２０　年内五指山市的林地景观类型分布一直较为均匀，复杂度基本较少改变；各林地景观类型的斑块密度，均呈明显　的增加趋势，形状指数与边缘密度变化方向一致，各斑块间相互影响及转化较小，景观斑块间类型的改变主要　是通过林地与非林地间的转化完成，景观聚合度的年变化不大。研究成果对林地景观动态评价、生态脆弱性分　析和林地综合管理具有较大的理论与实践指导意义。　关键词：林地景观异质性；遥感影像；景观格局指数；海南省五指山市　中图分类号：￥７１８．５５　１．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—９２３Ｘ（２０１５）１１－０１３６—０６　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｉｎ　Ｗｕｚｈｉｓｈａｎ　ｃｉ　Ｈａｉｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　

ＳＨＥ　Ｙｕ—ｃｈｅｎ，ＣＨＥＮ　Ｃａｉ—ｈｏｎｇ，ＬＵ　Ｙｕ，ＣＨＥＮ　Ｄｏｎｇ—ｙａｎｇ　（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｆＷｕｚｈｉｓｈａｎ　ｃｉｔｙ’ｓ　１９９８，２００３，ａｎｄ　２００７　ｔｈｒｅｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｉｍａｇｅｓ，２０１０　ｆｏｒｅｓｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ＩＩ　ｃｌａｓｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ａｎｄ　１９９３，１９９８，２００３，ａｎｄ　２００８　ｆｏｕｒ　ｐｅｒｉｏｄ　ｃａｔｅｇｏｒｙ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ　ｄａｔａ，ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｅｃｏｌｏｇｙ，　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ，ｓｉｘ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎｄｅｘｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ（ＡＩ），ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｓｈａｐｅ　ｉｎｄｅｘ（ＬＳＩ），Ｅｄｇｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ（ＥＤ），Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ（ＦＮ），Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ（ＣＯＮＮＥＣＴ）ａｎｄ　ｐａｔｃｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ（ＰＤ）ｗｅｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ｔｈｅ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐａｔｔｅｍ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｗｏｏｄｌａｎｄ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　Ｗｕｚｈｉｓｈａｎ　ｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｆｒａｇｓｔａｔｓ　４．０．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｂｏｖｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ，Ｗｕｚｈｉｓｈａｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ　ｗａｓ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔｌｙ　２０　ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆＷｕｚｈｉｓｈａｎ　ｃｉｔｙ　ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｔｙｐｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｕｎｉｆｏｒｍ，ａｎｄ　ｌｅｓｓ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｂａｓｉｃ　ｃｈａｎｇｅｄ；Ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐａｔｃｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｌｌ　ｓｈｏｗｅｄ　ａ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ａｎｄ　ｓｈａｐｅ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｅｄｇｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｍｕｔｕａｌ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｑｕｅｓ　ａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｓｍａｌｌｅｒ，ｔｈｅ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｔｙｐｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ　ｍａｉｎｌｙ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ－－ｌａｎｄ　ａｎｄ　ｎｏｎ－－　ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ，ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｄｉｄｎ’ｔ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｍｕｃｈ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｉｎｄｉｎｇｓ　ｈａｖｅ　ｇｒｅａｔ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｉｎ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ／Ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｄｌａｎｄ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ；ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｉｍａｇｅ；ｆｏｒｅｓｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎｄｅｘ；Ｗｕｚｈｉｓｈａｎ　ｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｈａｉｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　

对于“景观异质性”这个概念国内外有较多　定义，相对一致的观点认为，“景观异质性是指在　景观中对一个物种或高级生物组织的内在决定作　用的资源（或某种形状）在空间（时间）上的变　收稿日期：　基金项目：　作者简介：　引文格式：　异程度（强度）”【”。许多学者在景观异质产生　的机理上的观点有所分歧［２－３］ｏ产生景观异质性的　机制正是基于热力学原理，即在开放系统中，能　量由当前状态转化为另一种状态，伴随着新结构　

２０１５．Ｏ１一ｌ０　湖南省软科学重点项目（２０１３ＺＫ２０３１）；国家林业公益性行业项目（２０１００４０３２）；海南省林业厅重点科研项目（２０１１０８４７８）　余宇　，硕士研究生　通讯作者：陈彩虹，教授；Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｃａｉｈｏｎｇ０５６＠１６３．ｔｏｍ　余宇晨，陈彩虹，陆禹，海南省五指山市林地景观异质性研究［Ｊ］ｌ中南林业科技大学学报，２０１５，３５（１１）：１３６—１４１．　第３５卷　中南林业科技大学学报　１３７　的建立而使此系统增加了异质性［４－６］ｏ景观异质性　起源于系统与系统要素之间的原生差异，同时也　来源于外界干扰（如人类错误生态行为的影响）　与系统运动的不平衡，是随着其中某一项景观要　素出现的相对频率变化而产生变化的　。当景观　中存在≤１种景观要素时，可以认为该景观是均　质的，由于人为干扰或是自然演变，产生另外一　种景观要素并占据有一定比例的时候，可以认为　景观的同质性受到了破坏，产生了异质性。景观　异质性会伴随着该要素出现频率的增加而不断增　加，直到达到某一临界阈值占据主导地位的时候，　此要素的相对频率继续增加而景观异质性开始下　降，景观则趋于均质化【８】。　景观异质性使得各个景观个体之间产生内部　与边缘的差异，这种格局会对有机体的运动、物　质流、能量流等产生影响，而且对生态系统功能　的维持有着非常重要的意义【９］。景观异质性的研　究主要有空间异质性（Ｓｐａｔｉａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ）、时　间异质性（Ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ）、功能异质性　（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ）等３个方面。近年来，　由于空间统计学的蓬勃发展，出现了一系列用来　统计、度量变量在空间上的分布特征和影响程度　的方法ｉｔ０］。目前，景观异质性的分析方法主要是　采用景观格局指数法。本文的研究成果对林地景　观动态评价、生态脆弱性分析和林地综合管理具　有较好的理论与实践指导意义，对景观格局的评　价分析具有一定的现实意义。　１材料与方法　１．１研究区概况　五指山市地处海南岛中南部腹地，经纬度介　于１０９。１９　～１０９。４４　Ｅ、１８。３８　～１９。０２　，东邻　琼中县、西接乐东县、南临保亭县、北至白沙县。　全境东西宽４３．１　ｋｍ，南北长４５．０　ｋｍ，总面积　１　１２８．８７　ｋｍ　，占海南岛面积的３．５％。境内地势　东、南、北三面高、西面低，地貌类型分为：中　山、低山、高丘、低丘、台地和河流谷地，主要　山脉为五指山山脉，自东经阿陀岭向西延伸，把　本市分成南北两片。大小河流１２０多条，年均径　流量１．３×１０ｍ　ｍ　。气候类型属热带雨林季风气候。　土壤类型多样，既有地带性土壤，也有非地带性　土壤，其垂直分布规律为：海拔７５０　ｍ以上为山　地黄壤；海拔４００～７５０　ｍ为赤红壤：海拔１５０～　４００　ｍ为砖红壤。非地带性土壤有水稻土，分为潴　育型水稻土、淹育型水稻土、沼泽型水稻土、潜　育型水稻土、渗育型水稻土等５个亚类。全市土　地总面积１１２　８８６．６７　ｈｍ　，其中：林地１０２　０１５．３５　ｈｍ　，占土地总面积的９０．３７％；非林地１０　８７１＿３１　ｈｍ　，占土地总面积的９．６３％。全市活立木总蓄积　９　６９４　６１７　ｍ　，其中：林分蓄积９　６８６　４６３　ｍ　，占　总蓄积的９９．９２％；散生木蓄积２　３９１　ｍ　，占总蓄　积的０．０２％；四旁树蓄积５　７６３　ｍ　，占总蓄积的　０．０６％。全市森林覆盖率为８６．４４％。但是近年来　随着社会经济发展和人为干扰程度加深，五指山　市林地景观破碎化程度增大，生态系统呈现脆弱　化趋势，生态环境保护迫在眉睫。　

Ｉ．２数据来源与处理　采用１９９８年、２００３年和２００７年３期海南省　五指山市ＴＭ遥感影像数据为研究基础，分别为　１９９８年、２００３年两期ＳＰＯＴ数据（空间分辨率为　１０　ｍ），以及２００７年的ＡＬＯＳ数据（空间分辨率　为２．５　ｍ）；另外由于ＳＰＯＴ数据为全色波段数据，　在部分地区判读中存在困难，辅以１９９８年、２００３　年２期的ＴＭ数据（假彩色，空间分辨率为３０　ｍ）　加以判读；海南省五指山市在１９９３年、１９９８年、　２００３年和２００８年四期森林资源连续清查资料，数　据格式为ｓｈａｐｅ　ｆｉｌｅ文件，包括属性数据和空间数　据；２０１０年森林资源二类调查数据，以小班为单　元，包括地类、林种、优势树种、龄组、起源、林龄、　郁闭度、可及度、自然度、蓄积量等详细信息；　２０００～２０１３年五指山市统计年鉴资料。同时采用　北京５４坐标系配准各类数据，对３期ＴＭ遥感影　像数据进行实地调查解译，并获得林地景观类型　的矢量数据。