五指山市林地景觀格局及森林碳儲(chǔ)量時(shí)空演變研究.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在維護(hù)全球碳平衡、生態(tài)穩(wěn)定和緩解全球氣候變暖中發(fā)揮著不可估量的作用，林地景觀格局的生態(tài)脆弱性、敏感性、森林碳儲(chǔ)量和碳密度是評(píng)價(jià)碳循環(huán)貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)，研究其空間分布特征、趨勢(shì)和動(dòng)態(tài)變化對(duì)了解全球碳平衡和森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有著重要意義。本文依據(jù)五指山市1998年、2003年、2007年三期遙感影像數(shù)據(jù)，2010年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和1993年、1998年、2003年、2008年四期一類清查數(shù)據(jù)，依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)

2、、森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法，在林地景觀類型格局指數(shù)建立、流域生態(tài)敏感性評(píng)價(jià);景觀類型脆弱度指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù)模型構(gòu)建、林地景觀面積預(yù)測(cè)、森林植被碳儲(chǔ)量和碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算等方面開展了研究。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)論如下:
　　(1)選取聚合度（AI）、景觀形狀指數(shù)(LSI)、分離度(D)、邊緣密度(ED)、香農(nóng)多樣性(SHDI)、香農(nóng)均勻度(SHEI)、破碎度指數(shù)(FN)、連接度指數(shù)（CONNECT）、斑塊密度(PD)等9個(gè)

3、景觀格局指數(shù)，利用景觀fragstats3.4軟件計(jì)算五指山市不同林地景觀類型的景觀格局指數(shù)。林地景觀格局動(dòng)態(tài)變化分析表明:五指山市各景觀類型中闊葉混交林的形狀指數(shù)最大為57.9017，而非林地的形狀指數(shù)最小為2.7077。近10年內(nèi)類型分布較為均勻，復(fù)雜度基本沒變。各景觀類型的斑塊密度，均呈明顯的增加趨勢(shì)，形狀指數(shù)與邊緣密度變化方向一致，林地景觀的分離度變化量較小，各斑塊間相互影響及轉(zhuǎn)化較小，景觀斑塊間類型的改變主要是通過林地與非林地

4、間的轉(zhuǎn)化完成，景觀聚合度的年變化不大。
　　(2)選取了坡度、高程、土壤類型、土地覆蓋類型4個(gè)因子作為生態(tài)敏感性的評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用層次分析法綜合評(píng)價(jià)了流域生態(tài)敏感性狀況。結(jié)果表明:通過對(duì)比三期生態(tài)敏感性分布圖可知，五指山市的極度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)主要分布在區(qū)域北部、西南部和中部，并在1998年至2003年之間快速擴(kuò)大1.765倍，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)該區(qū)與海拔、坡度和土壤類型具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性原因可能是該區(qū)域海拔較高，地勢(shì)陡峭，土壤類型在環(huán)境

5、和自然條件影響下易發(fā)生水土流失和雨水侵蝕現(xiàn)象。不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)主要沿河分布，并在5年間迅速減少23302hm2，其原因可能是隨著人類活動(dòng)的加劇，該區(qū)因其自然條件良好而受到較大干擾。中度敏感區(qū)面積變化雖然不大，但東南部生態(tài)敏感性隨時(shí)間推移而逐漸降低的情況反映出生態(tài)敏感性變化的復(fù)雜性。在生態(tài)敏感性變化的過程中存在一定規(guī)律，即高級(jí)敏感區(qū)多由下一級(jí)轉(zhuǎn)化而來，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)以此為參考進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和建設(shè)。
　　(3)構(gòu)建了景觀類型脆弱度

6、指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù)模型，運(yùn)用因子分析法確定指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算景觀類型脆弱度指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù);分析結(jié)果表明:五指山市各景觀類型脆弱度排序?yàn)?喬經(jīng)濟(jì)林類＞其他灌木類＞硬闊類＞灌經(jīng)濟(jì)林類＞非林地＞軟闊類＞闊葉混交林＞竹林類＞針葉林。喬經(jīng)濟(jì)林類對(duì)外界反映最為敏感，穩(wěn)定性較差，其原因是喬經(jīng)濟(jì)林類所處區(qū)位海拔較高，受人為干擾因素大，聚合度低，破碎度大;其他灌木類的脆弱度僅次于橡膠林，其原因在于其他灌木類景觀類型斑塊數(shù)量少，生態(tài)系統(tǒng)連接度較低，對(duì)

7、外部環(huán)境變化的抵御能力差。在9類景觀類型中針葉林的生態(tài)脆弱性最低，其原因可能是該景觀類型主要分布在人跡罕至的偏遠(yuǎn)山區(qū)，分布較為集中，受人為干擾少，生物結(jié)構(gòu)群落較復(fù)雜，具有較強(qiáng)的生態(tài)穩(wěn)定性。生態(tài)脆弱性有所升高，Ⅰ級(jí)區(qū)在5年時(shí)間內(nèi)提高了8.7倍，而Ⅲ級(jí)區(qū)的面積逐漸減少，Ⅰ級(jí)區(qū)和Ⅱ級(jí)區(qū)主要分布在海拔較高、坡度較陡的區(qū)域，該區(qū)受人為干擾少，生態(tài)脆弱性較低。五指山市生態(tài)脆弱性的變化規(guī)律主要有兩條:一是兩級(jí)分化，即隨著時(shí)間推移，Ⅲ級(jí)區(qū)面積減少，Ⅰ級(jí)

8、區(qū)和Ⅱ級(jí)區(qū)、Ⅳ區(qū)和Ⅴ級(jí)區(qū)面積增大;二是Ⅴ級(jí)區(qū)逐漸由單極向多極分化。這兩條規(guī)律都直接受人為干擾因素的影響，在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)時(shí)應(yīng)積極采取減少人為干擾的措施。
　　(4)通過分析1998年、2003年、2007年連續(xù)三期的五指山市林地景觀，借助于GIS軟件的空間采樣和地統(tǒng)計(jì)學(xué)插值方法，生成生態(tài)脆弱性等級(jí)分布圖;分析結(jié)構(gòu)表明:1998年闊葉混交林的形狀指數(shù)LSI最高，非林地類最低;針葉林類的破碎度FN最大，非林地類最小;非林地類的

9、連接度CONNECT最大，闊葉混交林最小;針葉林的聚合度AI最大，喬木經(jīng)濟(jì)林的最小，闊葉混交林的斑塊密度PD最大，非林地的最小;針葉林的邊緣密度ED最大，其他灌木林類最小。2003年闊葉混交林的形狀指數(shù)LSI最高，非林地類最低;針葉林類的破碎度FN最大，非林地類最小;非林地類的連接度CONNECT最大，竹林類最小;針葉林的聚合度AI最大，喬木經(jīng)濟(jì)林的最小，闊葉混交林的斑塊密度PD最大，非林地的最小;針葉林的邊緣密度ED最大，非林地類最小

10、。2007年，闊葉混交林的形狀指數(shù)LSI最高，非林地類最低;針葉林類的破碎度FN最大，非林地類最小;非林地類的連接度CONNECT最大，闊葉混交林最小;針葉林的聚合度AI最大，竹林類的最小，闊葉混交林的斑塊密度PD最大，非林地的最小;針葉林的邊緣密度ED最大，非林地類最小。
　　(5)分別采用馬爾科夫模型與GM(1，1)灰度模型對(duì)五指山市的闊葉混交林、喬木經(jīng)濟(jì)林類、硬闊類、針葉類、軟闊類、竹林類、灌木經(jīng)濟(jì)林類、其他灌木類八類林地景

11、觀面積進(jìn)行預(yù)測(cè)。兩種模型對(duì)不同的景觀類型預(yù)測(cè)精度各有優(yōu)缺點(diǎn)，均適合運(yùn)用在五指山市景觀類型面積的預(yù)測(cè)中;在未來幾十年內(nèi)五指山市各林地景觀類型面積的大小排序?yàn)?闊葉混交林＞喬木經(jīng)濟(jì)林類＞硬闊類＞針葉類＞軟闊類＞竹林類＞灌木經(jīng)濟(jì)林類＞其他灌木類。
　　(6)借助于地理信息系統(tǒng)技術(shù)分析其空間分布特征和變化趨勢(shì)，運(yùn)用生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法估算五指山市森林植被碳儲(chǔ)量，并采用造林成本法估算其碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對(duì)五指山市研究發(fā)現(xiàn):2010年五指山市

12、總面積116054.7766hm2，總碳儲(chǔ)量6060938.32t，約6.1Tg，全市平均碳密度52.22t/hm2，總固碳價(jià)值為16.5645億元，結(jié)合該區(qū)森林資源現(xiàn)狀，碳匯功能將隨著時(shí)間的推移，具有較大的固碳經(jīng)濟(jì)效益。1993年至2008年間，五指山市森林植被碳儲(chǔ)量總體分布趨勢(shì)表現(xiàn)為自然演替→自然演替為主、人為干擾演替為輔→人為干擾演替→人為干擾演替為主、自然演替為輔;碳儲(chǔ)量變化趨勢(shì)為優(yōu)→良→差→良，隨著人們生態(tài)意識(shí)的加強(qiáng)和海南省各