风景园林下森林景观格局研究

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摘要：随着科技的进步与遥感技术的成熟发展，遥感技术已经广泛应用于森林景观格局研究领域中，近年来取得了较为显著的研究成果。为进一步提升我国森林景观格局的研究水平，从森林景观分类、森林景观驱动因素分析、森林景观演化模拟与预测分析3个方面较为详细地介绍了森林景观格局研究进展，基于风景园林视角下对未来森林景观格局研究提出展望。

关键词：森林；景观格局；驱动因素；模拟预测

随着工业化、城镇化进程的不断加快，全球变暖、土地荒漠化、人居环境恶化等一系列问题层出不穷。与此同时，人们的生活水平不断提高，对优质环境的期盼日益强烈。因此，生态环境和人类生存、社会经济可持续发展成为当今人民群众在新时代持续关注的热点内容之一。森林作为自然景观中重要的部分，在实现发展与环境协调统一上发挥着不可替代的作用。森林在景观生态方面扮演着极其重要的角色，在维持全球生态平衡、调节气候、保持水土、减少洪涝等自然灾害方面起着极为重要的作用。森林可以吸收二氧化碳，释放氧气，不仅能优化空气质量，还可以有效缓解城市热岛效应；同时，它还能够阻滞酸雨，吸附粉尘。要改善城市生态环境，应将森林纳入可持续发展建设之中。因此，森林景观格局及其相关内容成为研究的热点，也成为景观生态学研究的重点方向之一[1]。景观格局包含景观组分的数量构成及空间组合与分布特征，是某一区域内多种生态系统类型的聚合[2]。因此，景观结构的动态变化受到自然存在与人为活动景观要素之间的相互作用、相互制约的影响。

1森林景观格局研究进展

自从1990年肖笃宁[3]发表了《沈阳西郊景观结构变化的研究》后，我国景观格局研究才有了较大的进展。我国对于景观格局的研究主要利用遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术与景观指数相结合的方法，进行定量与定性的分析。

1.1森林景观分类

确立森林景观分类体系是景观格局分析的基础，划分森林景观类型时，应该以森林景观的不同地表覆盖特征以及各类用地用途作为分类依据。研究者们根据其分类类型的确立，从而确定各个类型景观组分的构成及空间组合与分布特征，为后续分析研究区域森林景观格局提供了基础数据。因此，外表特征及用途是划分景观格局类型的重要依据，根据研究区域的场地特征和研究目的，结合国家分类系统的分类要求，可以对部分土地分类的划分标准稍作调整。例如俞飞等[4]将天目山林区景观归并为生态林、竹林、山核桃林、香榧林、茶园、建筑用地、道路、耕地、水域和裸地10种景观类型组成。王彤[5]在其研究区域森林景观进行类别划分时，根据森林景观龄组划分为幼龄组、中龄组、近熟林、成熟林、过熟林，还根据其森林景观立地类型特征划分了10类。苏凯等[6]根据一级生态系统分类体系，将东北森林带划分为森林、草地、湿地、农田、人工表面和其他用地六大用地类型。按照国家最新颁布的分类文件要求，结合研究区域的森林资源的具体特征，再进行分类类型调整，划分出合适的森林景观类型。确立森林景观分类体系之后，利用遥感图像处理软件（ENVI）提取各类森林景观类型斑块进行图形分类，随后进行图像分类处理，以及精度验证等。

1.2森林景观驱动因素分析

在不断发生动态变化的自然环境与人为活动下，森林景观格局总是处于变动状态。在这个动态变化的过程中，所有类型的自然和人类活动诱导的变化主要聚焦于景观类型的形式变化。肆意地使用和过度依赖自然资源来满足人类生存与各种需求时，对生境稳定性、生物多样性及自然资源管理与保护方面产生了相当大的压力。这个压力是一把双刃剑，可能带来负面的影响，抑或带来积极的影响，影响其物质流、物种流、能量流等生态学过程。目前，景观格局驱动因素分析具有两化（定量化和模型化）发展趋势，并且基于辅助不同理论的驱动因素模型进行研究也比较多。郭少壮[7]使用了人为干扰指数模型与相关分析法，研究了1980－2015年秦岭地区土地覆被变化及其驱动因素。孙月[8]用灰色关联度理论模型，对福建海坛岛景观格局演变及驱动力进行研究。然而，运用不同理论模型在不同地区不同时段研究出的景观格局变化主要驱动因素是不一致的。王继夏等[9]使用RS和GIS相结合的方法，对宁陕县长安河流域1999－2003年景观格局变化与驱动力进行分析。结果表明，导致研究区景观格局变化的驱动力因素有自然环境的约束作用、人类活动的干扰作用，以及政策导向作用。雷金睿等[10]综合运用景观动态变化分析、景观格局指数分析和数理统计分析等方法，研究了海南岛湿地景观近30年来演变特点及其驱动机制。研究发现，影响湿地景观发生变化的关键因素在于研究区人口总数、城市人口、国内生产总值以及渔业生产总值。同样，这些因素也是导致人工湿地增加、自然湿地减少的变化，以及湿地景观多样性破碎化的主要驱动因素。WenWu等[11]探究了人类活动对中国东北地区森林景观格局和鹿科动物栖息地的影响。景观指标表明了平均斑块面积下降，斑块密度、边缘密度都呈现增加的现象；最适宜的生境面积减少了4.86%，而不适宜的生境面积却增加了11.3%，表明人为干扰将一些潜在的生境变成了不适宜的生境。YigezBelayneh等[12]研究调查了埃塞俄比亚FagitaLekoma区的森林覆盖率变化及其背后的驱动力。研究表明，森林覆盖率的增加是由于研究区人口的快速增长，对木炭的需求增加，为阻止土地退化以及提高土地生产力，大量种植金合欢（A-caciadecurrensWilld）或黑荆树，导致森林覆盖率变化的主要驱动力是人口数量因素。总体而言，景观格局变化的驱动因素在时间、空间上面存在着潜在的规律，可以将景观格局驱动机制概括为自然因素和人文因素两大类。自然因素主要包括气候、地貌、水文、土壤、植被等因子[13]，人文因素主要包括人为活动、人口分布、建设用地管理、消费能力、政策因素等。但是森林景观格局发生的动态变化并不是一两个驱动力所导致的结果，而是两类因素的相关变量共同作用的结果。

1.3森林景观演化模拟与预测分析

森林景观模型，已经成为一种了解大规模和长期景观过程影响的工具[14]。在景观格局演变与预测方面而言，空间马尔科夫模型（Markov）和元胞自动机模型（CA）[15]2种模型能够较为准确地模拟与预测出景观格局动态变化。并且CA-Markov模型是近年来景观格局变化模拟研究中应用较多的模型之一[16-17]。但是许多研究者为了提高模型模拟精度，会将CA-Markov模型与其他模型相结合，当然也有其他学者运用其他模型进行研究。随着科学技术的不断发展，遥感技术和GIS技术在景观建模模拟预测研究方面越来越广泛。许多研究者基于中国土地利用遥感监测数据为数据源，采用Markov模型和基于地理模拟优化系统的未来土地利用模拟模型，模拟预测森林景观格局变化趋势。苏凯[6]对东北森林带构建出MCE-CA-Markov模型，模拟2022年第9期现代园艺生态绿化2020年东北森林带土地利用变化情况，2020年预测结果同2015年相比：发现森林面积减少，且森林面积主要转出为草地和农田；湿地面积明显大幅度上升，人工面积有小幅上涨；说明了城市化进程、环境保护之间仍需加强管理。SnellRS[18]将动态森林景观模型LandClim进行修改，以模拟瑞士的牧场林地景观。该模型被用来更好地理解一年生的草本层、牛的选择性采食以及放牧和树木采伐之间的相互作用。解决了影响牧场规模的景观模式出现的过程，以及如何使用该模型来估计当前和未来气候变化和土地管理下生态系统商品和服务的供应。森林景观规划在未来规划设计中日益重要，其中森林景观模型可以提供有价值的援助。可以通过森林景观模型的展示，评估与预测这种管理措施，是否可能达到预期结果的验证目标。了解森林对大空间范围内发生的干扰反应是生态系统动态的短期/长期预测的关键，促进可持续森林资源管理的正确决策[19]。

2存在不足与展望

2.1存在不足

近年来，我国在遥感技术的基础上多次进行了森林景观格局研究分析，但相比于其他国家研究水平和研究深度还有较大差距。（1）我国研究者主要集中于对景观格局演变研究及驱动因素上的研究，并且对于森林景观格局分析仍停留在研究时间段内动态变化结果的描述上。对于构建森林景观演化模拟预测模型方面，对景观生态学理论与可持续性发展规划相结合没有进行较为深入的研究。（2）在森林景观模型中，主要对单个森林干扰进行了深入研究，很少研究多种干扰与森林景观空间格局变化之间的相互作用。（3）没有明确阐述景观格局定量分析方法的选择。在景观格局需要定量分析的过程中，怎么定量，定哪个量，在分析过程和解释当中都应该更加明确。如何保障景观格局指数分析不是套数据，而是严谨逻辑上的思考与分析，这是在景观格局分析当中需要考量的问题。

2.2展望

从研究内容来看，森林景观格局研究需要加强对森林景观建设管理与森林景观可持续性发展规划之间的联系，研究结果与结论要突出景观生态学研究的应用价值。不仅仅是一项景观格局指数分析，分析反映研究时间段内的变化结果；更应该针对景观格局出现的问题找出驱动因素，结合演化模拟与预测结果提出更为合理的规划管理方案。从研究技术来看，现如今我国对森林景观格局建模仍处于持续摸索前进的初级阶段，应多学习相关的建构森林景观模型与模型预测的思维与方法，再根据构建模型理论与研究区域的特征、研究方向相结合，构建出适合研究区域落实与应用的森林景观模型。从研究实践来看，我国研究者主要侧重于对森林景观格局演变研究与驱动力的分析，对于森林空间优化结构的问题，从理论研究到落实规划实践上仍有差距。应该在演变特征及驱动因素的分析基础上，根据研究区域的特点提出全面而详尽的优化策略，以指导未来规划。

作者:胡伶 曹福祥 单位:湖南农业大学风景园林与艺术设计学院