長白山西坡林線景觀動態(tài)對農(nóng)業(yè)布局的啟示

1、長白山西坡林線景觀動態(tài)對農(nóng)業(yè)布局的啟示隨著景觀生態(tài)學(xué)的持續(xù)發(fā)展和遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，對生態(tài)系統(tǒng)變動的研究已經(jīng)提升到景觀尺度1。隨著高分辨率影像的陸續(xù)出現(xiàn)，景觀水平的研究空間尺度逐漸細(xì)化，使空間范圍相對狹窄的林線交錯帶也納入到景觀研究領(lǐng)域2。從山地郁閉森林到樹種線之間的整個過渡帶為高山林線群落交錯帶3，在全球變化背景下變動明顯4。利用多年影像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，可以使林線變動研究在景觀尺度上的推演成為可能，使用景觀結(jié)構(gòu)、格局、時間動態(tài)的變化分析對揭示林線變化規(guī)律和作用機(jī)制具有重要意義5。長白山西坡林線變動明顯，是研究生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境變化的理想地區(qū)6。以往研究都集中于種群和群落尺度7 ，對景觀水平的認(rèn)

2、識相對不足，本文以4個時期的長白山西坡林線影像為數(shù)據(jù)源，采用景觀生態(tài)學(xué)方法研究林線景觀變化的規(guī)律，對于分析林線動態(tài)與環(huán)境變化的關(guān)系，尤其是對農(nóng)業(yè)空間布局調(diào)整有著一定的啟迪意義。1 研究方法1.1 數(shù)據(jù)處理1.1.1 數(shù)據(jù)的采集在研究區(qū)內(nèi)（長白山西坡林線）選擇4期遙感影像，即1980、2000年TM影像，分辨率為30ml2005、2009年的SPO琮像，影像分辨率為2.5m。利用1:50000地形圖和野外GPS的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)配比校正，利用遙感影像提取林線苔原與森林（岳樺林）的空間分布范圍。2 結(jié)果與分析2.1 林線景觀斑塊變化分析2.1.1 苔原變化分析從斑塊總面積變化看苔原斑塊面積從1980年的

3、0.1239km2到2009年的0.1397km2,增加12%呈擴(kuò)大趨勢，說明苔原從整體上向下擠壓岳樺林。從斑塊數(shù)量變化看從1980年的1塊到2009年的10塊，增加數(shù)量較大，說明苔原不是整體下移，而是以蛙跳形式向下先占據(jù)個別有利生境，以先占點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域擴(kuò)張。從平均斑塊面積看均值從1980年的0.1239km2到2009年的0.0140km2,呈迅速縮小的態(tài)勢，說明小斑塊數(shù)量快速增加，目前處于占領(lǐng)點(diǎn)的階段。標(biāo)準(zhǔn)差從2000年的0.0825到2009年的0.0389，明顯縮小，說明小斑塊數(shù)量不但在增加，而且面積呈差異性擴(kuò)大態(tài)勢。從最大斑塊面積比例看從1980年的1.0000到2009年的0.

4、8907，原先苔原整體大斑塊也呈縮小特點(diǎn)說明苔原出現(xiàn)破碎化趨勢，苔原在擠占岳樺林同時，在個別地點(diǎn)林線也在不斷上移，岳樺林反過來也擠占一些苔原地域使原先連成一片的苔原出現(xiàn)縮減趨勢。2.1.2 岳樺林變化分析從斑塊總面積變化看岳樺林斑塊面積從1980年的0.8165km2至U2009年的0.7746km2,減少5.4%,呈縮小趨勢，說明岳樺林從整體上受到苔原的擠壓。從斑塊數(shù)量變化看從1980年的1塊到2009年的4塊，呈增加趨勢，說明受到苔原擠壓岳樺林呈現(xiàn)破碎化趨勢，從平均斑塊面積看均值從1980年的0.8165km2到2009年的0.1937km2，呈迅速縮小態(tài)勢，說明增加的斑塊面積很小，林線不

5、是整體向上推移，只在極個別地段呈現(xiàn)零星跳躍上升的特點(diǎn)。從最大斑塊面積比例看從1980年的1.0000到2009年的0.9982，原先整體連片的森林帶在和苔原在生存空間相互競爭中出現(xiàn)破碎化趨勢。2.1.3 苔原和岳樺林變化的對比分析從斑塊數(shù)量變化對比看從19802009年，苔原帶斑塊增加的數(shù)量明顯大于岳樺林帶增加的數(shù)量，說明苔原在整體上擠占岳樺林，岳樺林在自己生存環(huán)境中將一些不適宜森林生長的小地域讓給苔原，從平均斑塊面積均值變化看岳樺林大于苔原說明苔原在占據(jù)岳樺林生境時也使本身的連貫性受到破壞，不是整體推進(jìn)，而是以斑塊破碎的方式零星擠占。從最大斑塊面積比例下降速度看苔原快于岳樺林，說明當(dāng)前林線處

6、岳樺林雖然處于相對不利地位，但是仍然維系著相對一致性和連通性，整體功能沒有受到根本影響。2.2 林線景觀斑塊形狀分析2.2.1 苔原變化分析從平均斑塊周長/面積比變化看苔原從1980年的0.0006到2009年的0.0135，增加近25倍，說明斑塊的形狀變化較大，復(fù)雜程度提高。從面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)均值大小看接近1說明無論是大斑塊還是小斑塊形狀趨于規(guī)則，體現(xiàn)苔原在以點(diǎn)狀形式侵占岳樺林時傾向以規(guī)則的形狀來實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域開拓，隨著時間推移，數(shù)值從1980年的1.0552到2009年的1.0825，呈增加趨勢，表明在初步完成領(lǐng)域開拓后隨著斑塊的擴(kuò)大形狀也趨向不規(guī)則，斑塊是在有利的延伸方向上進(jìn)行外擴(kuò)的。從

7、標(biāo)準(zhǔn)差大小變化看2000年的1.3516到2009年的2.9971，增加態(tài)勢明顯，說明不同斑塊的擴(kuò)展能力是不同的。從平均斑塊形狀指數(shù)從1980年的1.8870增加到2000年的8.3516而后減小到2009年的2.2648，呈現(xiàn)出復(fù)雜變化的特征，說明在以近圓形侵占后再沿著有利方向擴(kuò)展使形狀趨于復(fù)雜的前提下，實(shí)際的擴(kuò)展不是嚴(yán)格按照這個模式進(jìn)行，而是先占據(jù)點(diǎn)的情況下再沿有利方向延伸使形狀趨于復(fù)雜，然后逐漸向規(guī)則方向演變，這些指標(biāo)綜合在一起可以看出苔原在擠占生態(tài)空間時按照占圓點(diǎn)-沿軸擴(kuò)展-向規(guī)則方向調(diào)整-再沿軸擴(kuò)展的模式反復(fù)推進(jìn)。2.2.2岳樺林變化分析從平均斑塊周長/面積比變化看岳樺林從1980年

8、的0.0006到2009年的0.0113，增加近18倍，同樣說明斑塊的形狀變化也是非常大的。從面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)均值大小看也不高說明斑塊形狀相對規(guī)則，岳樺林在變動過程中也是盡量以相對規(guī)則的形狀來進(jìn)行的。其大小從1980年的1.1433到2009年的1.2012，呈增加趨勢，表明斑塊擴(kuò)張也是從規(guī)則向不規(guī)則的方向變化。從平均斑塊形狀指數(shù)從1980年的4.9076增加到2000年的5.9206而后減小到2009年的3.4413，呈現(xiàn)出先增加而后減小的趨勢，說明岳樺林在變動時也在不斷調(diào)整自身的形狀以適應(yīng)環(huán)境變化。2.2.3 苔原和岳樺林變化的對比分析從平均斑塊周長/面積比變化看苔原值大于岳樺林，說

9、明苔原斑塊形狀不規(guī)則程度相對更大，苔原的變動更趨于主動。從面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)均值大小看都不高說明在環(huán)境相對惡劣的環(huán)境下，林線斑塊變動都是在不斷試探著調(diào)整，即盡量保證形狀規(guī)則以抵御不利環(huán)境的影響，同時岳樺林斑塊的不規(guī)則程度相對大于苔原也說明森林?jǐn)U展時自主調(diào)節(jié)能力相對更強(qiáng)。從平均斑塊形狀指數(shù)變化看都遵循著先占點(diǎn)再逐漸外擴(kuò)，再調(diào)整的過程，但是岳樺林的變化更為和緩，說明森林的擴(kuò)展更為穩(wěn)定，對環(huán)境變化響應(yīng)時自我控制能力更強(qiáng)，而苔原受環(huán)境影響變動相對更顯著，調(diào)整相對更快，更靈活。2.3 景觀格局變化分析2.3.1 苔原變化分析從斑塊總周長變化看歷經(jīng)一個曲折變化過程，即先迅速變大，再縮小然后變大的復(fù)雜歷

10、程，表明景觀變動的多樣性和不斷調(diào)整性，從景觀分離度指數(shù)看從1980年的0.0449到2009年的0.1338，逐漸變大，也體現(xiàn)著景觀整體向多樣性推進(jìn)的趨勢，從2個多樣性指數(shù)變化看香農(nóng)多樣性指數(shù)從2000年的0.1812到2009年的0.5072，SIDI多樣性指數(shù)從2000年的0.0845到2009年的0.2033，都呈增加態(tài)勢，表明苔原帶在不斷變化過程中，景觀結(jié)構(gòu)向復(fù)雜性轉(zhuǎn)變的趨勢。2.3.2 岳樺林變化分析從斑塊總周長和景觀分離度指數(shù)變化看逐漸變大，說明岳樺林景觀格局一直向復(fù)雜方向變化，香農(nóng)多樣性指數(shù)和SIDI多樣性指數(shù)都呈增加的趨勢，同樣說明景觀結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜的特征。但是增加數(shù)值不高說明向

11、復(fù)雜性轉(zhuǎn)變的過程相對較平緩。2.3.3 苔原和岳樺林變化的對比分析從斑塊總周長變化看兩者的變化雖然趨勢一致，但是苔原變化方式更為復(fù)雜，說明苔原對環(huán)境波動的響應(yīng)更為直接與明顯。而岳樺林的變動則相對不劇烈，說明岳樺林保持自身結(jié)構(gòu)的能力更強(qiáng)，能夠根據(jù)環(huán)境變化的總體方向而調(diào)整自身，對個別零星干擾的抵御能力更強(qiáng)。從景觀分離度變化看岳樺林變動更大，說明岳樺林?jǐn)U展的更為苛刻，對環(huán)境變化的要求也更嚴(yán)格。從2個多樣性指數(shù)變化看苔原明顯大于岳樺林說明苔原變動對環(huán)境響應(yīng)更為敏感和靈活，而岳樺林則體現(xiàn)著一定的滯后性和平緩性。3 討論在景觀尺度上長白山西坡林線在不斷變化，在氣候變暖的大趨勢下林線應(yīng)該整體向上推進(jìn)8，但是

12、在本研究中發(fā)現(xiàn)不是嚴(yán)格按照這個規(guī)律進(jìn)行的，說明林線變動是受多種因素的共同影響9，即和氣候變化有關(guān)，如氣溫降水變化的幅度與方向10，也和土壤與地形有關(guān)11，更受群落種間關(guān)系變化的影響12，不能簡單的推論氣候變暖生態(tài)系統(tǒng)一定向北移動，并且依據(jù)這種判斷簡單的把南方的農(nóng)作物品種不顧實(shí)際情況整體向北移植，要依據(jù)實(shí)際情況綜合分析，不可以在大范圍內(nèi)廣泛推開，要考慮某些地區(qū)不適宜而帶來的相應(yīng)損失。所以今后在分析農(nóng)業(yè)空間布局變化時，不僅要將氣候因素納入到研究體系中，也要把各種因素，包括農(nóng)業(yè)內(nèi)部的各種成分變動的方式融合進(jìn)來形成一個更小尺度內(nèi)的因地制宜的研究模式。4結(jié)論4.1 從景觀斑塊面積變化看苔原帶有擠壓岳樺林?jǐn)U大領(lǐng)域的趨勢，岳樺林也不是被動接受，而是積極找尋有利生境實(shí)現(xiàn)地域的突破，在相互擠占過程中，出現(xiàn)景觀破碎化趨勢，最后出現(xiàn)以小生境環(huán)境為主導(dǎo)各自在適合的小塊地帶生存擴(kuò)展，出現(xiàn)彼此混雜，相互滲透的格局。所以在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行空間布局調(diào)整以對應(yīng)環(huán)境變