楊沅志, 薛冬冬, 張浩, 徐正春, 唐光大

(1 廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州 510520； 2 廣東省嶺南綜合勘察設(shè)計(jì)院， 廣東 廣州， 510520； 3 香港高等科技教育學(xué)院 設(shè)計(jì)學(xué)院，香港 00852; 4 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院， 廣東 廣州 510642)

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快速城市化地區(qū)城市森林景觀破碎化的動(dòng)態(tài)演變分析

楊沅志1, 薛冬冬2, 張浩3, 徐正春4, 唐光大4

(1 廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州 510520； 2 廣東省嶺南綜合勘察設(shè)計(jì)院， 廣東 廣州， 510520； 3 香港高等科技教育學(xué)院 設(shè)計(jì)學(xué)院，香港 00852; 4 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院， 廣東 廣州 510642)

摘要：【目的】綜合分析城市森林景觀破碎化的動(dòng)態(tài)演變趨勢(shì)，為快速城市化地區(qū)的城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、森林城市建設(shè)、城市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā炕趶V東省惠州市1990、2000、2010年Landsat TM/ETM+衛(wèi)星影像，采用景觀格局?jǐn)?shù)量分析和轉(zhuǎn)移矩陣從中心區(qū)、近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)3個(gè)梯度分析城市森林景觀破碎化動(dòng)態(tài)特征及演變?！窘Y(jié)果】惠州市城市中心區(qū)斑塊密度由1990年的0.08個(gè)·hm-2增加到2010年的0.25個(gè)·hm-2，平均斑塊面積由11.81 hm2下降到3.92 hm2；近郊區(qū)的斑塊密度和平均斑塊面積也呈相似的變化趨勢(shì)，但2000—2010年間的變化相對(duì)較小，說(shuō)明破碎化斑塊逐步縮??；在遠(yuǎn)郊區(qū)，景觀破碎化趨勢(shì)較為緩慢，斑塊密度由0.18個(gè)·hm-2增加到0.30個(gè)·hm-2，再降至0.11個(gè)·hm-2,平均斑塊面積由9.12 hm2減小至3.51 hm2。在1990—2000年期間，城市無(wú)序和快速的擴(kuò)張，城市綠地的斑塊數(shù)量增多，面積減??；但在2000—2010年期間，通過(guò)城市公園、人工荒山綠化、生態(tài)修復(fù)等人工綠地的有序建設(shè)，城市綠地斑塊面積逐漸增大，斑塊整合逐漸加強(qiáng)，景觀破碎化程度逐步降低，表現(xiàn)出典型的逆破碎化趨勢(shì)?！窘Y(jié)論】人為有序和有規(guī)劃的生態(tài)修復(fù)和重建可以有效地改善城市森林景觀狀態(tài)，提高城市森林覆蓋率。

關(guān)鍵詞：快速城市化；城市森林；景觀破碎化；逆破碎化；惠州

近年來(lái)，快速城市化已成為全球共同關(guān)注的熱門話題之一。全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和生產(chǎn)力水平提高，使得全球城市化進(jìn)程在21世紀(jì)加快了步伐[1]。近期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前，全球五大洲70%的森林主要分布于1 km范圍內(nèi)的林地邊緣[2]，森林和綠地景觀破碎化已非常嚴(yán)重。在中國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，農(nóng)村城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市建設(shè)用地需求急劇增長(zhǎng)，城市的大規(guī)模擴(kuò)張已造成綠地景觀結(jié)構(gòu)的劇烈變化[3]，人為干擾讓城市綠地景觀的不穩(wěn)定性和脆弱性不斷增強(qiáng)[4]。原來(lái)的綠地、農(nóng)田等自然半自然景觀被改造為工礦、住宅和道路等人工景觀，由此而引發(fā)城市熱島效應(yīng)、環(huán)境污染、土地退化等一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，從而導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)安全隱患日益彰顯[5]。已有研究表明,城市快速擴(kuò)張中所出現(xiàn)的各種生態(tài)問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上與人為干擾造成的城市景觀破碎化密切相關(guān)[6-7]。

城市綠地景觀格局是各種力量作用于綠地生態(tài)系統(tǒng)的信息積累，景觀破碎化的演變可有效揭示景觀生態(tài)系統(tǒng)安全狀況的變化趨勢(shì)[8]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市景觀破碎化開(kāi)展了一系列的研究，如在景觀格局變化與模擬[9-10]、大尺度范圍景觀破碎化程度的評(píng)估[11-12]、大城市邊緣區(qū)景觀破碎化和空間異質(zhì)性[13]、城市建設(shè)用地景觀破碎化[14]、城市土地景觀變化機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)力[15-16]、森林城市景觀格局[17]、景觀破碎化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力分析[18]、建筑物密度對(duì)城市森林景觀逆破碎化的影響[19]、景觀生態(tài)規(guī)劃[20]等方面取得了卓有成效的研究成果，為全方位理解城市化對(duì)森林景觀格局的影響提供了豐富的研究素材。

惠州市是珠三角城市化發(fā)展最快的地級(jí)市之一，隨著城市化水平的不斷提高，大規(guī)模的土地利用變化和頻繁的人為干擾造成該地區(qū)森林景觀劇烈變化。本文以惠州市1990、2000和2010年的Landsat TM/ETM+影像為研究對(duì)象，綜合分析城市森林景觀破碎化的動(dòng)態(tài)演變趨勢(shì)，可為快速城市化地區(qū)的城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、森林城市建設(shè)、城市可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

惠州市地處廣東省珠江三角洲東端(N 22°24′～23°57′，E 113°51′～115°28′)，現(xiàn)轄惠城區(qū)、惠陽(yáng)區(qū)2區(qū)和博羅縣、惠東縣、龍門縣3縣，設(shè)有大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)(簡(jiǎn)稱“大亞灣區(qū)”)和仲愷高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)(簡(jiǎn)稱“仲愷區(qū)”)。全市陸地面積1.12萬(wàn)km2，占珠江三角洲地區(qū)面積的1/4?；葜菔袑倌蟻啛釒ШＱ笮詺夂?，年均氣溫21.7 ℃，年均降雨量1 700～2 000 mm，主要集中在4—9月[21]。該市地勢(shì)地貌復(fù)雜，地貌類型以中等山地、丘陵和山間小盆地為主，地勢(shì)南北高中間低，地形大致是北部和東北部高，逐步向南和西南傾斜。森林土壤主要為赤紅壤和紅壤，現(xiàn)已形成以近郊森林、遠(yuǎn)郊森林、城市公園、植物園、綠化帶等為主脈的城市森林體系，地帶性植被為南亞熱帶常綠闊葉林，喬木層建群種主要為樟科的中華楠Machilus chinensis、殼斗科的米錐Castanopsis carlesii、紅錐C. hystris、羅浮錐C. faberi、狗牙錐C. lamontii等，人工植被主要樹(shù)種有馬尾松Pinus massoniana、濕地松P. elliottii、大葉相思Acacia auriculaeformis和尾葉桉Eucalyptus urophylla等。20世紀(jì)80年代初到90年代中期，是惠州市城市化起步階段，1988年惠州市的城市化率是30.1%；20世紀(jì)90年代中期到2l世紀(jì)初是惠州市城市化快速發(fā)展時(shí)期，2000—2007年的7年內(nèi)，惠州城市化率由35.4%迅速提高至 55.8%。

1.2研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來(lái)源與處理選用3期惠州市Landsat TM/ETM+影像遙感數(shù)據(jù)(1990年10月13日、2000年10月12日和2010年10月19日)，影像數(shù)據(jù)成像質(zhì)量較好，研究區(qū)內(nèi)晴朗無(wú)云，大氣可見(jiàn)度高。對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行去云、去噪、直方圖匹配和圖像拼接等前期處理后，將影像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)系。用ENVI 4.5計(jì)算1990、2000和2010年植被指數(shù)(NDVI指數(shù))分布圖(圖1)。根據(jù)植被蓋度(λ)-NDVI模型來(lái)反演惠州市域植被蓋度，即 λ=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)。按照等距梯度劃分法，將植被蓋度(λ)劃分為5個(gè)植被覆蓋等級(jí)，即0≤λ<0.2為低植被覆蓋，0.2≤λ<0.4為較低植被覆蓋，0.4≤λ<0.6為中植被覆蓋，0.6≤λ<0.8為較高植被覆蓋，0.8≤λ<1.0為高植被覆蓋(圖2)。

圖1　惠州市3期植被指數(shù)(NDVI)分布圖(1990、2000和2010年)

圖2　惠州市3期植被蓋度(λ)分布圖(1990、2000和2010年)

1.2.2城市梯度的劃分利用景觀指數(shù)對(duì)比不同城鄉(xiāng)梯度上景觀變化特征是分析城市化對(duì)森林景觀影響的有效方法。城市梯度的劃分參照任引等[22]所使用的方法，依照惠州市不同區(qū)域的城市化程度，劃分城市中心區(qū)、近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的城市梯度。城市中心區(qū)包括惠城區(qū)內(nèi)江南、橋西和橋東街道等(人口密度≥51人·hm-2)；近郊區(qū)包括惠城區(qū)內(nèi)河南、龍豐街道和惠陽(yáng)區(qū)淡水街道以及大亞灣區(qū)、仲愷區(qū)(8人·hm-2≤人口密度< 50人·hm-2)；遠(yuǎn)郊區(qū)包括龍門、博羅和惠東等縣(人口密度≤ 8人·hm-2)。

1.2.3總體景觀變化的表征在ArcGIS 10.1中統(tǒng)計(jì)不同景觀類型的面積，計(jì)算不同景觀類型的面積比例。為進(jìn)一步了解城市化進(jìn)程中不同景觀類型的轉(zhuǎn)移情況，利用ArcGIS空間分析模塊的Tabulate Area工具計(jì)算1990—2000年和2000—2010年不同景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣。

1.2.4景觀指數(shù)選取從面積、形狀、邊界、連通性和空間分布方面度量城市森林破碎化動(dòng)態(tài)和景觀格局變化，用斑塊密度、平均斑塊面積、景觀形狀指數(shù)、鄰近距離指數(shù)來(lái)描述斑塊水平上景觀組成和構(gòu)成變化，用景觀多樣性指數(shù)、蔓延度指數(shù)來(lái)確定景觀水平上的森林景觀破碎化程度和異質(zhì)性[22-23]。采用基于柵格數(shù)據(jù)的FRAGSTATS 3.3從斑塊水平和景觀水平分別計(jì)算，相關(guān)指數(shù)的計(jì)算方式和意義參閱軟件說(shuō)明。

2結(jié)果與分析

2.1總體景觀變化

惠州市中心區(qū)、近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的景觀類型面積比例變化情況如圖3所示。1990—2010年，中心區(qū)植被低覆蓋區(qū)域的面積呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)(1990年為51.57%，2000年為74.66%，2010年為57.30%)。在1990— 2000年，中心區(qū)植被中覆蓋區(qū)域的面積比例急劇減少，到2010年比例又恢復(fù)到1990年相近水平(1990年為21.88%，2000年為3.22%，2010年為19.7%)，由中心區(qū)景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣可知，1900—2010年間，植被低覆蓋區(qū)、較低覆蓋區(qū)和中覆蓋區(qū)之間的轉(zhuǎn)移劇烈。1990—2000年，由于中心區(qū)城市化進(jìn)程加快，大量林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，使這一時(shí)期林地面積減少，非林地面積增加；2000—2010年，惠州進(jìn)入城市化后期，中心城區(qū)新建了大量城市公園，人工補(bǔ)充了許多綠地，使原先的植被低覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈采w區(qū)。然而，植被高覆蓋區(qū)的面積比例顯著下降，在1990年存在的高覆蓋區(qū)，到2000年之后幾乎完全消失(圖3)。

近郊區(qū)植被低覆蓋區(qū)域面積也呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)(1990年為20.97%，2000年為45.84%，2010年為29.1%)；較高覆蓋區(qū)域面積比例由1990年23.38%下降到2000年的2.44%，2010年又增加到10.77%。近郊區(qū)景觀類型的轉(zhuǎn)移矩陣表明，1990—2000年89.5%的植被較高覆蓋區(qū)面積發(fā)生轉(zhuǎn)移，這主要是城郊附近的林地發(fā)生改變?cè)斐傻?，林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的比例迅速擴(kuò)大，使這一時(shí)期林地面積減少，特別是龍門縣龍城街道、博羅縣石灣鎮(zhèn)，城市建成區(qū)擴(kuò)張最為明顯，林地變化劇烈。2000—2010年36.5%的植被低覆蓋區(qū)面積發(fā)生轉(zhuǎn)移，說(shuō)明近郊區(qū)城市森林建設(shè)取得初步成效。

1990—2010年，遠(yuǎn)郊區(qū)植被低覆蓋區(qū)和較低覆蓋區(qū)面積比例先增加后減少，植被中覆蓋區(qū)基本維持穩(wěn)定，較高覆蓋區(qū)面積比例則呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)(1990、2000和2010年分別為28.65%、8.01%和40.41%)，說(shuō)明2000年以后，通過(guò)林分改造和封山育林等營(yíng)林措施遠(yuǎn)郊區(qū)植被覆蓋狀況明顯改善。

圖3　研究區(qū)植被景觀類型的面積比例(1990、2000和2010年)

2.2不同城市梯度的斑塊類型破碎化動(dòng)態(tài)特征

2.2.1中心區(qū)1990—2010年期間，惠州市城市中心區(qū)的植被低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量成倍減少，斑塊數(shù)量由1990年的158個(gè)變?yōu)?010年的73個(gè)，斑塊密度由1990年的0.035個(gè)·hm-2降低為2010年的0.016 個(gè)·hm-2，平均斑塊面積卻從1990年的14.81 個(gè)·hm-2增加到2010年的35.60個(gè)·hm-2，景觀形狀指數(shù)也逐步下降，僅有鄰近距離指數(shù)先明顯增大，然后明顯減小，說(shuō)明在1990—2000年期間，斑塊空間分布呈現(xiàn)出快速離散和分化的狀態(tài)，而在2000—2010年期間，斑塊空間分布又逐步整合，離散狀態(tài)減弱。植被較低覆蓋區(qū)和低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度變化趨勢(shì)一致，僅在平均斑塊面積方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于植被低覆蓋區(qū)的平均斑塊面積；較低覆蓋區(qū)的鄰近距離指數(shù)在2000年之后變化較小(表1)，反映出植被低覆蓋區(qū)和較低覆蓋區(qū)的斑塊面積不斷增大，斑塊越來(lái)越整合，景觀破碎化程度在逐步降低，并且低覆蓋區(qū)的斑塊整合力度比植被較低覆蓋區(qū)更強(qiáng)。

植被中覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度也呈逐漸降低的趨勢(shì)，但平均斑塊面積和鄰近距離指數(shù)均呈現(xiàn)出先明顯減小、后明顯增大的大幅度變化狀態(tài)，而景觀形狀指數(shù)在前10年快速減少，后10年逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)；植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度先減小后增大，平均斑塊面積相應(yīng)表現(xiàn)為先減小后增加(表1)，說(shuō)明植被較高覆蓋區(qū)在前期破碎化程度加劇，后期破碎化減緩。景觀形狀指數(shù)和鄰近距離指數(shù)先減小后增大，說(shuō)明總體上植被較高覆蓋區(qū)面積不斷增加，且逐漸集聚為較大斑塊連片分布。

表1中心區(qū)植被斑塊類型的景觀指數(shù)變化情況

Tab. 1The changes of landscape indices for vegetation patches in the central area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個(gè)斑塊密度/(個(gè)·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.219901580.03514.8114.091048.0220001450.03223.3611.942459.932010730.01635.609.121492.33較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.419905180.1141.4338.2436.8420002330.0514.3124.32154.7220101410.0315.9324.38156.37中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.619902470.0544.0229.60139.3120001770.0390.8215.428.0420101010.0228.8516.99177.51較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.819902160.0482.0919.4063.99200010.0000.091.000.002010690.0153.009.8212.61高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.01990170.0040.634.611.592000020100

2.2.2近郊區(qū)近郊區(qū)植被低、較低和中覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度變化與城市中心區(qū)相似，呈現(xiàn)出先增加、后減少的趨勢(shì)，但近郊區(qū)的斑塊數(shù)量比中心區(qū)多50倍左右，斑塊面積卻總體小于中心區(qū)。1900—2000年期間，近郊區(qū)植被低、較低的平均斑塊面積呈增加趨勢(shì)，但多為細(xì)小分散的零散斑塊，中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積有所減少，在2000—2010年期間，植被低、較低和中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積迅速擴(kuò)大，景觀形狀指數(shù)在逐步減小(表2)，說(shuō)明后10年期間，斑塊整合的速度加快。

表2近郊區(qū)植被景觀類型的景觀指數(shù)變化情況

Tab. 2The changes of landscape indices for vegetation patches in the suburban area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個(gè)斑塊密度/(個(gè)·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.2199050140.0424.9474.631447.35200062750.0538.6393.293047.44201026030.02213.2154.661460.48較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.41990119670.1011.87184.50148.802000121020.1022.92192.94501.56201036870.0318.80122.83901.15中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.6199080740.0685.46166.101376.91200084260.0713.03129.12851.94201033430.02811.4694.41405.91較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.8199081020.0693.59112.23418.17200031820.0270.9167.2614.30201020560.0176.1953.81122.69高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.019904580.0121.0342.6413.9220001100.0000.2013.400.2120102560.0021.2218.363.22

植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量呈快速減少的趨勢(shì)，平均斑塊面積先迅速減小，后又迅速增大，景觀形狀指數(shù)總體上逐漸減小，鄰近距離指數(shù)先減小、后增大，說(shuō)明近郊區(qū)植被較高覆蓋區(qū)在1990—2000年期間，城市森林景觀受人為干擾較大，斑塊消失速度快，主要體現(xiàn)在近郊區(qū)的森林斑塊被建設(shè)用地取代，土地利用變化劇烈，城市森林景觀破碎化程度不斷加劇。植被高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他覆蓋區(qū)，斑塊密度非常低，平均斑塊面積也較小，1990—2010年期間，斑塊數(shù)量和平均斑塊面積呈現(xiàn)出先減小、后增大的趨勢(shì)，景觀形狀指數(shù)和鄰近距離指數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他植被覆蓋區(qū)，也呈現(xiàn)出先迅速減小、后略有增長(zhǎng)的趨勢(shì)(表2)。說(shuō)明近郊區(qū)植被高覆蓋區(qū)也受到一定程度的人為干擾，但干擾強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他植被覆蓋區(qū)。

2.2.3遠(yuǎn)郊區(qū)遠(yuǎn)郊區(qū)植被低和較低覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量與中心區(qū)和近郊區(qū)相似，先明顯增加，后明顯減少，但斑塊數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于中心區(qū)和近郊區(qū)，平均斑塊面積也持續(xù)增加，景觀形狀指數(shù)呈逐漸增加的趨勢(shì)(表3)。植被中、較高和高覆蓋區(qū)斑塊數(shù)量逐漸減少，植被中覆蓋區(qū)的平均斑塊面積持續(xù)增加，植被較高和高覆蓋區(qū)的平均斑塊面積在前10年期間存在明顯減小，后10年明顯增大，但這3個(gè)覆蓋區(qū)的景觀形狀指數(shù)逐漸下降，僅植被高覆蓋區(qū)的鄰近距離指數(shù)在后10年略有增加(表3)。植被中覆蓋區(qū)雖然斑塊數(shù)量顯著減少，但是平均斑塊面積卻明顯增加，破碎化程度減少，這主要是由于人為活動(dòng)在遠(yuǎn)郊區(qū)可達(dá)性高的區(qū)域開(kāi)展植樹(shù)造林活動(dòng)所導(dǎo)致；植被較高覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量和斑塊密度在后期顯著減少，平均斑塊面積增大，表明植被較高覆蓋區(qū)在后期破碎化程度減弱，這主要是由于分散的植被中覆蓋區(qū)在后期進(jìn)階為較高覆蓋區(qū)。

遠(yuǎn)郊區(qū)是荒山綠化造林的重點(diǎn)區(qū)域，通過(guò)實(shí)施四江流域水源涵養(yǎng)林、中央投資防護(hù)林建設(shè)、綠色通道建設(shè)等，城市森林綠地斑塊在1990—2000年期間，數(shù)量明顯增多，面積也逐步增大，而在2000—2010年期間，斑塊數(shù)量減少，平均斑塊面積成倍增大，充分說(shuō)明了城市森林重點(diǎn)生態(tài)工程對(duì)遠(yuǎn)郊區(qū)的綠地覆蓋率有明顯的促進(jìn)作用。

表3遠(yuǎn)郊區(qū)植被斑塊類型景觀指數(shù)的變化情況

Tab. 3The changes of landscape indices for vegetation patches in the outer suburban area

類型植被蓋度(λ)年度斑塊數(shù)量/個(gè)斑塊密度/(個(gè)·hm-2)平均斑塊面積/hm2景觀形狀指數(shù)鄰近距離指數(shù)低覆蓋區(qū)0≤λ<0.21990329970.0332.68198.333353.042000625260.0634.35248.172148.782010174980.0187.45274.451661.79較低覆蓋區(qū)0.2≤λ<0.41990787060.0791.72314.06310.0920001160540.1162.46444.35137.742010281940.0287.32583.03173.58中覆蓋區(qū)0.4≤λ<0.61990851680.0853.95523.94472.912000643260.0645.62452.78344.142010314810.03211.08315.76339.21較高覆蓋區(qū)0.6≤λ<0.81990528930.0537.63370.01547.392000499030.0601.34304.76300.552010211380.02113.54216.71224.84高覆蓋區(qū)0.8≤λ<1.01990347650.0351.02223.4385.422000111480.0010.19135.5841.272010112240.0112.4385.75235.66

2.3城市梯度上景觀類型水平動(dòng)態(tài)

2.3.1中心區(qū)1990—2010年中心區(qū)斑塊密度逐漸增大，平均斑塊面積卻減小(表4)，說(shuō)明城市森林景觀破碎化程度提高。但是2000—2010年的變化量小于1990—2000年的變化量(表4)，說(shuō)明破碎化程度減緩。1990—2010年，中心區(qū)蔓延度指數(shù)由47.20下降到45.70，多樣性指數(shù)由1.09增加到1.21(表4)，反映出景觀中不同植被覆蓋區(qū)域之間的轉(zhuǎn)移加劇，有更多的景觀類型均勻分布。中心區(qū)破碎化程度方面，雖然從數(shù)量、面積變化來(lái)看，在城市化快速發(fā)展的后期并沒(méi)有急劇變化，但是斑塊空間分布上卻表現(xiàn)為更強(qiáng)的異質(zhì)性，破碎化增強(qiáng)。說(shuō)明城市化過(guò)程中，人為活動(dòng)對(duì)中心區(qū)的植被覆蓋干擾不斷增強(qiáng)。結(jié)合前面不同林地面積的比例和轉(zhuǎn)化可知，人類活動(dòng)的干擾主要表現(xiàn)在植被低覆蓋區(qū)和中覆蓋區(qū)之間的相互轉(zhuǎn)換，植被高覆蓋區(qū)略有減少。

2.3.2近郊區(qū)近郊區(qū)的斑塊密度主要表現(xiàn)為先快速上升、后有所下降，景觀形狀指數(shù)先增大、后減小，平均斑塊面積表現(xiàn)為先減小后增大，但指標(biāo)后期變化幅度小(表4)，說(shuō)明近郊區(qū)破碎化程度前期加劇，后期減緩。蔓延度指數(shù)先減小后增大，多樣性指數(shù)先增大后減小(表4)，說(shuō)明前期景觀中多為不同景觀類型的密集分布，而后期景觀異質(zhì)性減小。近郊區(qū)是城市化發(fā)展過(guò)程中易受人為活動(dòng)干擾的敏感區(qū)，城市化快速發(fā)展的區(qū)域，如大亞灣區(qū)、惠陽(yáng)區(qū)淡水街道等區(qū)域，原先的林地斑塊(植被中覆蓋區(qū))逐漸被建設(shè)用地取代。

2.3.3遠(yuǎn)郊區(qū)遠(yuǎn)郊區(qū)的斑塊密度也表現(xiàn)為先上升、后下降，景觀形狀指數(shù)和平均斑塊面積變化整體表現(xiàn)為前期顯著，后期差異不大(表4)，說(shuō)明遠(yuǎn)郊區(qū)的景觀類型組成和構(gòu)成趨于穩(wěn)定。1990—2000年，斑塊數(shù)量增加將近1倍(表3)，斑塊密度和景觀形狀指數(shù)顯著增加，但蔓延度指數(shù)緩慢降低(表4)，數(shù)據(jù)顯示景觀破碎化程度加劇，主要是因?yàn)榻?jīng)過(guò)人工造林的改造提升，使得森林斑塊數(shù)量增多，但森林綠地斑塊間尚未完全整合，造成遙感提取和運(yùn)算的數(shù)據(jù)顯示景觀破碎化增強(qiáng)的現(xiàn)象。2000—2010年，景觀形狀指數(shù)變化不明顯，蔓延度指數(shù)也逐漸降低，多樣性指數(shù)變化較小，說(shuō)明城市化進(jìn)程中，人為活動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)郊區(qū)森林綠地的土地利用現(xiàn)狀改變較小。

表41990—2010年不同城市化區(qū)域的植被景觀指數(shù)變化情況

Tab. 4The changes of landscape indices for urban vegetation from 1990 to 2010 in different study areas

區(qū)域年度斑塊密度/(個(gè)·hm-2)景觀形狀指數(shù)平均斑塊面積/hm2蔓延度指數(shù)多樣性指數(shù)19900.0814.9011.8147.201.09中心區(qū)20000.2220.658.1664.820.7620100.2524.323.9245.701.2119900.1086.499.8946.381.14近郊區(qū)20000.28139.473.5234.721.4020100.25123.253.9340.171.3319900.18262.289.1240.261.28遠(yuǎn)郊區(qū)20000.30407.783.2939.111.3420100.11404.393.5137.291.42

3討論與結(jié)論

城市綠地景觀的破碎化主要是快速城市化對(duì)原有綠地的占用所造成[3- 4]，由于城市的快速擴(kuò)張，原有綠地轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)用地、建筑用地和道路用地等[5]，造成城市綠地斑塊數(shù)量增多，面積減小。但隨著人工綠地的有序重建，城市綠地面積會(huì)逐漸增加，且斑塊數(shù)量減少，破碎化程度得到緩解，這種過(guò)程被稱為逆破碎化[19]。惠州市地處廣東省珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，緊鄰深圳、東莞和廣州，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅速，城市擴(kuò)張速度也非常快。在1990—2000年期間，因城市中心區(qū)和近郊區(qū)的建設(shè)用地快速增加，對(duì)城市森林的剛性保護(hù)較弱，造成城市森林景觀破碎化嚴(yán)重。2000年以后，城市森林作為城市綠色生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施受到政府層面的高度重視，大型城市森林綠地得到有效保護(hù)，營(yíng)建了較大面積的城市公園、森林公園和濕地公園，2014年9月惠州市獲國(guó)家林業(yè)局授予“國(guó)家森林城市”稱號(hào)，城市森林景觀在人為干擾下趨于正向演化，結(jié)構(gòu)逐漸優(yōu)化，表現(xiàn)出典型的逆破碎化趨勢(shì)和狀態(tài)。城市森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建，可以有效地改善城市森林綠地景觀狀態(tài)，提高城市森林覆蓋率和綠化覆蓋率，充分說(shuō)明人工森林重建對(duì)森林綠地景觀格局的變化具有重要作用，這在中國(guó)西部人工植被恢復(fù)和三峽庫(kù)區(qū)人工造林等方面均得到較好的驗(yàn)證[23-24]。

利用不同時(shí)期的遙感影像數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以很清晰地反映出城市森林景觀破碎化的演變趨勢(shì)，也可較為準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)城市快速擴(kuò)張過(guò)程中，城市用地的動(dòng)態(tài)性變化。惠州市中心區(qū)、近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)的城市森林破碎化動(dòng)態(tài)具有差異性。中心區(qū)植被景觀變化的總體特征表現(xiàn)為破碎化程度不斷加劇，人類活動(dòng)對(duì)植被類型的改造強(qiáng)度不斷增加，植被高覆蓋區(qū)逐漸被替代，后期城市公園建設(shè)和道路綠化等得到重視，城市綠地相關(guān)規(guī)劃和管理的重要性不斷顯現(xiàn)。近郊區(qū)破碎化程度前期加劇，后期減緩，近郊區(qū)部分區(qū)域城市建設(shè)非常快，土地利用變化劇烈，如大亞灣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的成立和城市建設(shè)、博羅縣石灣鎮(zhèn)城市化快速發(fā)展等，這些區(qū)域需要加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)管理和景觀規(guī)劃。遠(yuǎn)郊區(qū)是惠州市森林主要分布地區(qū)，1990年以來(lái)，植被中、高覆蓋區(qū)面積占50%以上，由于地形、道路影響，可達(dá)性較差，城市化程度較低，人工荒山造林和生態(tài)修復(fù)對(duì)植被中、高覆蓋區(qū)的數(shù)量和面積有較大的貢獻(xiàn)，綠地景觀整體性強(qiáng)，這些區(qū)域是惠州市區(qū)的天然綠色屏障，在未來(lái)城市規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)按照林業(yè)生態(tài)紅線要求嚴(yán)格控制林地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。

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【責(zé)任編輯李曉卉】

Analysis on dynamic development of landscape fragmentation for urban forest in fast-urbanization regions

YANG Yuanzhi1, XUE Dongdong2, ZHANG Hao3, XU Zhengchun4, TANG Guangda4

(1 Guangdong Forestry Survey and Planning Institute, Guangzhou 510520,China; 2 Guangdong Lingnan Comprehensive Survey and Design Institute, Guangzhou 510520,China; 3 Faculty of Design,Technological and Higher Education Institute of Hong Kong, Hong Kong 00852, China; 4 College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China)

Abstract：【Objective】 The purpose of this study was to analyze dynamic development of landscape fragmentation for urban forest in fast-urbanization regions, and provide scientific basis for master urban plan, urban green space system plan, urban forest construction and sustainable development in fast-urbanization regions. 【Method】Based on the Landsat TM/ETM+ satellite images taken in 1990, 2000 and 2010, the dynamic trends of landscape fragmentation for urban forest in Huizhou, Guangdong were analyzed by landscape pattern indices analysis and transition matrixes along three gradients including the central area, suburban area, and outer suburban area.【Result】The patch density of the central area increased from 0.08 to 0.25 per hm2during 1990—2010. Meanwhile, the mean patch area decreased from 11.81 to 3.92 hm2. Similar changes in patch density and patch area happened to the suburban area, but the change scale reduced from 2000 to 2010 suggesting that the fragmented patches gradually narrowed in the central and suburban area. The landscape fragmentation process was relatively slow in the outer suburban area. The patch density of the outer suburban area first increased from 0.18 to 0.30 per hm2, and then decreased to 0.11 per hm2, and the mean patch area decreased from 9.12 to 3.51 hm2. In 1990—2000, rapid and out-of-order urbanization led to the increased number and decreased area of urban green patches. However, during 2000—2010 the area of urban green patches gradually increased, the patch integration enhanced, and the landscape fragmentation decreased through construction of urban parks, afforestation in barren hills, and ecological restoration. A typical defragmentation trend was observed. 【Conclusion】Ecological restoration and reconstruction in an organized process can effectively improve the landscape condition of urban forest and increase urban forest coverage.

Key words：fast-urbanization; urban forest; landscape fragmentation; defragmentation; Huizhou City

收稿日期：2015- 11- 23優(yōu)先出版時(shí)間：2016- 06- 01

作者簡(jiǎn)介：楊沅志(1981—)，男，高級(jí)工程師，碩士，E-mail: 89985200@qq.com；通信作者：唐光大(1982—)，男，副教授，博士，E-mail: gdtang@scau.edu.cn.

基金項(xiàng)目：廣東省林業(yè)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012- 03)

中圖分類號(hào)：S731.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001- 411X(2016)04- 0097- 08

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20160601.1630.040.html

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