4 森林景觀格局分析

通過ArcGIS 9. 3 將原始數據轉化為柵格后，輸出泰和縣森林景觀格局分布圖，如圖1，從圖1 可知，泰和縣森林面積占有總面積的一半以上． 其中人工林占總森林面積的一半左右． 人工杉木林集中分布于泰和縣西部地區，在東部地區有零星分布． 天然杉木林集中分布于東部地區． 人工濕地松和天然馬尾松主要分散分布于中部地區． 天然硬闊葉林分布于東部和西部地區，人工硬闊葉主要分布于東部，天然硬闊葉和人工硬闊葉分布區域大體一致． 天然針闊混和天然闊葉混主要分布于東部地區．

4. 1 斑塊水平景觀格局分析

泰和縣森林景觀圖共有1 058 塊斑塊，在斑塊水平上，計算了這些斑塊的特征參數和相應的景觀指數(面積、周長、周長面積比、形狀指數、分維數)． 這些指數對研究不同森林類型樹種的某些生態學特征(如物種的遷移與擴散、種群的變化等)具有重要意義． 論文列舉部分斑塊的特征，如表3 所示． 其中斑塊面積最大的為斑塊號1 的其他類型，森林景觀類型中斑塊面積和周長最大的是斑塊號148 的人工杉木林，面積為12 600 hm2，周長為311 000 m． 每類景觀都有最小斑塊面積25 hm2 ． 說明泰和縣斑塊破碎，景觀之間連接度不高． 除了其他類型外，周長面積比最小的是148 號的人工杉木林和351 號的天然闊葉混． 最小是周長面積最小的斑塊，值為80． 景觀形狀指數LSI，該指數描述景觀斑塊形狀的規則程度． 當斑塊形狀不規則或偏離正方形時其值增大． 景觀形狀指數對景觀大小起調節作用的總邊界或邊界密度的標準度量，同時也是斑塊聚合和離散程度的度量(李俊祥2004)，通過對各個森林景觀類型中最大斑塊的形狀指數比較，可以得知出來其他類型外，人工杉木林和天然馬尾松形狀指數最大，形狀較復雜，次之為天然杉木林、天然硬闊葉和人工濕地松． 分維數可以直觀地理解為不規則幾何形狀的非整數維數，對于單個斑塊而言，其形狀的復雜程度可以用它的分維數來度量． 從斑塊指數分析中可以得出，除了其他類型外，森林景觀類型中分維數最大的是人工杉木林和天然馬尾松，說明這兩類森林景觀的復雜程度最高．

4. 2 類型水平景觀格局分析

在斑塊類型水平，選擇了類型面積、類型比例、斑塊總數、最大斑塊指數、景觀形狀指數、斑塊面積標準差、分離度指數、聚集指數等16 個景觀指數． 見表4． 結合圖2 進行總體分析，具體如下:森林景觀中其他景觀類型占總面積的47. 440 5%，所有森林類型總面積占總面積的52. 559 5%，在總面積的一半以上． 其中人工林總面積占總面積的27. 226 8%，人工林面積占所有森林面積的一半左右． 前六種森林所占比例依次為:人工濕地松(16. 341 6%) ＞ 天然馬尾松(10. 378 8) ＞ 人工杉木林(10. 228 8) ＞ 天然硬闊葉(7. 509 8) ＞ 天然杉木林(4. 912 8) ＞ 天然闊葉混(1. 650 1)，其他森林景觀類型所占比例相對較少． 在森林景觀中，人工濕地松面積最大，其次為天然馬尾松和人工杉木林． 這幾類景觀類型中，最大斑塊指數、總邊緣長度、邊緣密度、景觀形狀指數、斑塊面積標準差都顯著大于其他森林景觀類型，表明這幾種景觀在研究區內占絕對優勢，其完整性、連接性都要比其他類型好，是研究區的基質． 但斑塊和景觀的空間形狀較為復雜，表現出強烈的干擾特征．

各森林景觀類型的斑塊數量(NP) 分布也不均衡，天然馬尾松和人工濕地松相比較天然馬尾松所占比例比人工濕地松少5. 962 8%，而斑塊數量卻多于人工濕地松． 人工杉木林和天然杉木林相比較，人工杉木林所占比例為天然杉木林的2 倍多，斑塊數量卻少于天然杉木林． 總體來看，人工林整體結構單一，斑塊同等面積下，斑塊數量要遠小于天然林，天__然林生態結構復雜． 斑塊密度最大的為天然馬尾松，次之為人工濕地松，但天然馬尾松的面積遠小于人工濕地松，最大斑塊指數(LPI) 相差不大． 天然馬尾松與人工杉木林相比較，斑塊密度大很多，但人工杉木林最大斑塊指數( LPI) 卻是天然馬尾松的四倍．

說明天然馬尾松景觀類型的破碎化現象較嚴重． 整體來看天然林的破碎化現象比人工林嚴重． 除其他景觀類型外，森林景觀中人工杉木林的最大斑塊指數最大，為4. 725 3%，其次為天然硬闊葉，說明在研究內這兩種景觀類型是主要的景觀類型．

人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混分別占0. 018 8%，0. 028 1%，0. 009 4%，其最大斑塊指數、景觀形狀指數、斑塊面積標準差都比較小，表現出萎縮特征． 人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混斑塊總數分布為2，3，1． 所占的類型比例非常小，三者一共占0. 056 3%． 斑塊面積標準差，凝聚度指數，聚集指數均為0． 由于人工林景觀結構單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環境下生存，如果森林管理不完善，會出現萎縮的現象． 在長期的植被演替過程中，可能會變為天然林．

景觀分割指數，分離度指數和聚集指數都反映景觀斑塊之間的聚合程度，分析這三組數據可得知，天然林的分離度要明顯高于人工林． 斑塊數量越少景觀的分離度越高，聚集度越低．

由圖2A 可以出其他景觀類型外，森林景觀中類型號為5 的人工濕地松生態過程最為活躍，其次為1 人工杉木林，4 天然馬尾松，8 天然硬闊葉等． 圖2B 揭示的是斑塊密度和邊緣密度，泰和縣域范圍內人工濕地松、天然馬尾松和人工杉木林體現出較高的邊緣密度． 斑塊密度較高的是人工濕地松和天然馬尾松，次之是天然杉木林，天然硬闊葉． 斑塊密度反映景觀的破碎化程度和景觀空間異質性程度，邊緣密度是單位面積的斑塊邊界數量，反映景觀中異質性斑塊之間物質、能量和物種的潛力及相互的強度，可直接表征景觀整體的復雜程度( 華昇2008)．

圖2C 景觀形狀指數、平均形狀指數和規格化形狀指數三個指數是對景觀大小起調節作用的總邊界或邊界密度進行標準度量，同時也對斑塊聚合和離散程度作量度(李俊祥2004)． 形狀指數高和邊緣密度值打都預示著景觀生態過程活躍． 規格化形狀指數NLSI 越大斑塊越離散，形狀越不規則． 人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混三種景觀的規格化形狀指數均為1，說明其景觀形狀極不規則． 其次為天然軟闊葉，人工軟闊葉，天然杉木林和天然馬尾松． 總體來講，天然林的景觀形狀比人工林不規則，景觀生態過程活躍． 以下是15 種景觀類型的景觀指數表( 表4)及景觀類型特征圖(圖2)．

4. 3 景觀水平景觀格局分析表5 從景觀水平上計算了整個泰和縣的景觀格局分布特征指數，如蔓延度指數、均勻度指數、分離度指數、多樣性指數等22 種指數，為研究整個地區的生態格局及景觀相互之間的作用提供了必要的條件． 利用景觀水平的指數適于進行不同時相或不同區域景觀格局和特征變化的比較分析． 由于本研究只有一期遙感數據，該表只能反映研究區總的景觀格局特征．

5 研究區人工林景觀結構優化研究

5. 1 研究區定位泰

和縣位于江西省中部的吉泰平原，該區總面積2 666 平方公里，森林總面積1 413. 69． 森林面積占總面積的52. 3%，人工林占總面積的27. 2%． 為我國典型的人工林生態系統區域． 有國家重點保護的珍惜樹種89 種，是江西省木材重點生產基地． 該區屬于南方丘陵區是我國典型的生態系統脆弱區．

水力侵蝕造成的水土流失比較嚴重，是江西省水土流失重點治理區域． 由于該區土壤貧瘠及近幾年來人們不斷的開采利用和破壞，使得土地生產力下降，森林景觀結構受到了破壞． 可見對該區森林生態系統研究非常重要，通過分析森林景觀結構，提出人工林景觀結構優化的對策．

5. 2 景觀格局優化

目標景觀格局優化是對景觀格局、功能和過程綜合理解的基礎上，通過建立優化目標和標準，對各種景觀類型在空間和數量上進行優化設計，使其產生最大景觀生態效益(生態、經濟和社會效益) 和實現生態安全． 景觀格局優化目標是調整優化景觀組分和空間分布格局，使各組分之間達到和諧、有序，以改善受脅受損的生態功能，提高景觀總體生產力和穩定性，實現區域可持續發展． 人工林景觀生態優化的重點應是恢復和保護森林生態系統、自然景觀的整體性，增加森林景觀的多樣性、舒適性及美學價值(張少偉． 2008)．

泰和縣森林景觀格局優化的基本目標是合理地規劃泰和縣的景觀空間結構，使斑塊、基質、廊道等景觀要素的數量及其空間分布合理，充分利用． 通過森林景觀結構優化，達到改善景觀結構及景觀功能，提高土地生產力和木材生產量，促進森林景觀的持續發展的目的．

5. 3 泰和縣景觀格局現狀

通過上述景觀格局定量分析的結果表明，2010年泰和縣景觀結構中，森林景觀類型占總面積的52. 3%，人工林( 人工杉木林、人工濕地松、人工針葉林、人工軟闊葉等) 共占27. 2%，天然林( 天然杉木林、天然馬尾松、天然硬闊葉等) 共占21. 9%． 其中人工濕地松和人工杉木林所占面積最大，按照景觀生態學的“斑塊－ 廊道－ 基質”結構，該區其他類型作為基質，道路和河流作為廊道，人工濕地松、人工杉木林和天然馬尾松是重要的斑塊． 天然馬尾松和人工濕地松相比較天然馬尾松所占比例比人工濕地松少5. 962 8%，而斑塊數量卻多于人工濕地松．

人工杉木林和天然杉木林相比較，人工杉木林所占比例為天然杉木林的2 倍多，斑塊數量卻少于天然杉木林． 總體來看，人工林整體結構單一，斑塊同等面積下，斑塊數量要遠小于天然林，天然林生態結構復雜． 天然林景觀破碎化現象較為嚴重，使得不同綠地斑塊間難以形成有效的生態學聯系，威脅到研究區森林生態系統保護，應根據研究區生態保護需要，對森林景觀進行合理科學的規劃和生態設計． 人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混三種景觀的規格化形狀指數均為1，說明其景觀形狀極不規則． 其次為天然軟闊葉，人工軟闊葉，天然杉木林和天然馬尾松． 總體來講，天然林的景觀形狀比人工林不規則，景觀生態過程活躍．

5. 4 景觀格局優化的基本原則

5. 4. 1 整體優化原則

景觀是一個由不同景觀類型構成的有機整體，是由各個在生態上和發生上共軛的、有規律地結合在一起的最簡單的地域單元所組成的復雜地域系統，并且是各要素相互作用的自然地理過程總體，這種相互作用決定了景觀生態． 景觀結構優化與設計應把景觀作為一個整體單位來管理，達到整體優化，并非局限于局部的優化．

5. 4. 2 自然優先原則

保護自然景觀資源和維持自然景觀生態過程及功能，是保護生物多樣性及合理開發利用資源的前提，是景觀可持續發展的基礎( 傅伯杰)． 自然景觀資源包括原始自然保留地、歷史文化遺跡、森林、湖泊遺跡大的植被斑塊，這些資源對當地生態系統的維護及保存生物多樣性具有重要意義，本研究有關森林景觀，無論是人工林還是天然林，在景觀格局優化時，都應該考慮自然優先的原則．

5. 4. 3 多樣性原則

多樣性是指一個特定系統中環境資源的變異性和復雜性． 景觀多樣性是指景觀單元在結構和功能方面的多樣性，反映了景觀的復雜程度，包括斑塊多樣性、類型多樣性和格局多樣性(傅伯杰和陳利頂，1996)． 多樣性原則，體現生物多樣性，豐富植物群落層次、種類． 多樣性導致穩定性，包括景觀元素的多樣性和物種多樣性． 特別對于人工林較單一的生態系統，應加大其生物多樣性的管理．

5. 4. 4 森林景觀個性原則

每一景觀都有與其他景觀不同的個體特征，這些個體特征的差異又反映在景觀的結構和功能上．

因此，景觀生態優化要因地制宜，體現當地景觀的特征，這也是地理學上地域分異規律的客觀要求． 針對泰和縣人工林生態系統特點的植被類型，森林組合方式，要根據不同景觀類型規劃和設計，因地制宜，針對優化目的選取不同的分析指標，采用不同的規劃方法．

5. 4. 5 異質性原則

異質性是景觀組分類型、組合及屬性的變異程度，是景觀區別于其他生命組建層次的最顯著特征．

景觀異質性是指在景觀中對一個物種或更高級生物組織的存在起決定性作用的資源( 或某種形狀) 在空間( 時間) 上的變異程度( 李哈濱和Franklin，1988)． 景觀空間異質性的維持與發展是景觀生態規劃與設計的重要原則．

5. 5 研究區景觀空間格局優化措施

泰和縣森林景觀格局優化的基本目標是合理地規劃泰和縣的景觀空間結構，使斑塊、基質、廊道等景觀要素的數量及其空間分布合理，充分利用． 通過森林景觀結構優化，達到改善景觀結構及景觀功能，提高土地生產力和木材生產量，促進森林景觀的持續發展的目的． 通過對泰和縣斑塊、類型和景觀水平的景觀格局定量分析，結合生態適宜性與多樣性原則，結合泰和縣景觀格局圖，提出景觀結構優化的一些措施．

5. 5. 1 保護天然林集中分布區域

從圖1 可以看出，天然杉木林、天然硬闊葉林、天然針闊混和天然闊葉混集中分布于泰和縣東部地區，有少量分布于其他區域，該區域的林地連通性較好，完整性好，受人類活動的干擾少，因此這部分區域應以保護自然發展狀態為主，應嚴格控制人類的干擾和破壞，限制城市發展空間的擴張，禁止交通干線從生態集中區穿越和分割，減少人類活動． 由于天然林整體特點是斑塊數量多，物種多樣性豐富，穩定性強，因此天然林的保護至關重要． 天然林生態學系統較人工林穩定． 并且要嚴格保護大型半自然和近自然林景觀斑塊，提高人工林景觀生態系統質量．

自然性較高的大型森林景觀斑塊不僅在維護城市生態環境質量和保護城市生物多樣性上起著關鍵作用，而且在構建整體結構優化的總體發展模式中具有不可替代的地位．

5. 5. 2 合理設計人工林生態系統物種

通過上述分析可知，人工林整體結構單一，斑塊同等面積下，斑塊數量要遠小于天然林，天然林生態結構復雜． 天然林的破碎化現象比人工林嚴重． 所以在人工林生態系統的管理中，應提高森林多樣性，增加物種種類，減少單一的植被類型分布區域． 要結合森林生態系統垂直結構，在人工林生態系統中分布喬木、灌木和草本等上中下不同層次的植被類型．

5. 5. 3 針對小面積人工林的管理

人工針葉混，人工針闊混，人工闊葉混共占面積比例0. 056 3%． 斑塊面積標準差，凝聚度指數，聚集指數均為0． 由于人工林景觀結構單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環境下生存，如果森林管理不完善，會出現萎縮的現象． 在長期的植被演替過程中，可能會退化為裸地，或者不規則的天然林． 針對這種面積小的人工林管理，應該擴大森林面積，提高物種多樣性，構建不同層次的生態系統結構． 并且增加混交林的比例，這樣既能使落葉樹在寒來暑往的落葉與綠葉交替中，及時達到透光與庇蔭的效果，又能使枯寂的冬季做到滿目青翠．

5. 5. 4 景觀整體空間格局優化

基于集中與分散相結合原則，因地制宜的構建整體格局優化的空間發展模式． 城市森林景觀建設的重點不是增加森林景觀總量，而是優化景觀整體的空間格局． 除了保留研究區較大的自然植被外，還可以在自然植被周圍設計一些小的斑塊，通過綠色廊道把景觀中的小斑塊聯系起來，形成網狀的綠色結構，有利于板塊中小動物的遷移． 景觀現狀特點具有構建基于集中與分散相結合原則的整體結構優化模式的有利條件．

立足整體結構優化，明確區域規劃建設的重點． 東部區域應嚴格保護區大型自然林景觀斑塊的完整性和自然性，西部區域應改善人工林生態系統空間結構，中部區域在增加森林景觀總量的同時可建設一個大型近自然林景觀斑塊．

5. 5. 5 人工林景觀結構優化樹種的選擇

人工林生態系統中，在森林管理過程中，林種的選擇至關重要． 首先所選樹種必須對當地的環境非常適應，如人工杉木林，人工針葉林等． 另外所選樹種要具有一定得觀賞價值，可凈化空氣樹種優先考慮，對整個城市的美好起到一定得作用． 人工林的管理任務艱巨，面積大，需定期進行實地考察，觀察，測量，所選樹種應非常便于管理． 另外盡量選擇一些具有藥用價值或者可以提高木材生產量帶來經濟效益的樹種．

5. 5. 6 加強管理

要進一步加強林業基層建設，切實發揮林業工作站、森林公安機關在源頭管理和木材檢查站在流通管理中的作用，在出省高速公路上適當增設木材檢查站，防止大量木材外流． 木材加工企業必須依法經營、憑證收購、建立臺帳． 要加大林業執法力度，嚴厲打擊破壞森林資源違法犯罪活動．

6 結論

根據2010 年泰和縣森林小版圖，對森林進行分類，結合地理信息系統和Fragstats 3. 3 景觀分析軟件，對景觀空間格局特征定量化研究是可行的． 景觀分類是景觀調查和景觀格局分析的基礎，也是景觀生態學理論聯系實踐的紐帶． 文中將泰和縣森林景觀分類15 類，主要根據研究需要，將不同林種分為人工林和天然林進行研究．

研究結果表明:泰和縣森林面積占總面積的一半以上，其中人工林占總森林面積的一半以上．

人工林整體結構單一，斑塊同等面積下，斑塊數量要遠小于天然林，天然林生態結構復雜． 天然馬尾松景觀類型的破碎化現象較嚴重． 整體來看天然林的破碎化現象比人工林嚴重． 除其他景觀類型外，森林景觀中人工杉木林的最大斑塊指數最大，為4. 725 3% ，其次為天然硬闊葉，說明在研究區內這兩種景觀類型是主要的景觀類型． 由于人工林景觀結構單一，生物多樣性差，難以在單一的林種環境下生存，如果森林管理不完善，會出現萎縮的現象． 在長期的植被演替過程中，可能會變為天__然林． 天然林的分離度要明顯高于人工林． 斑塊數量越少景觀的分離度越高，聚集度越低． 天然林物種多樣性豐富，穩定性強．

針對泰和縣森林結構中存在的問題和不足，從天然林、人工林、樹種選擇及管理等方面提出優化建議． 幾種天然林集中分布于東部區域，該區域的林地連通性較好，完整性好，受人類活動的干擾少，因此這部分區域應以保護自然發展狀態為主，應嚴格控制人類的干擾和破壞，限制城市發展空間的擴張，禁止交通干線從生態集中區穿越和分割，減少人類活動． 人工林生態系統的管理中，應提高森林多樣性，增加物種種類，減少單一的植被類型分布區域． 要結合森林生態系統垂直結構，在人工林生態系統中分布喬木、灌木和草本等上中下不同層次的植被類型．

另外應增加混交林的比例，提高景觀豐富度． 人工林樹種的選擇應該選適應性強、便于管理、具有觀賞價值、具有經濟或者藥用價值． 進一步加強基礎林站的管理，嚴厲打擊非法破壞森林的違法犯罪活動． 通過以上優化措施，可有效促進研究區經濟與生態環境的協調發展．