森林景观廊道效应及斑块耦合体构建的研究

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廊道宽度在廊道结构中为主要影响因素。基于廊道宽度的研究,探求不同廊道宽度对廊道宽度效应的影响作用,间接的反应了斑块边缘效应的强度,为森林景观斑块耦合体的构建提供了基础。本研究以景观生态学和林业系统工程为理论基础,以1:1万地形图、2006年林相图和2006年土地利用数据库为数据源,运用空间数据处理、数理统计,对桃源县的廊道进行统计、分类和分级,选取生态优势度、物种多样性和物种相似度三个指标,对道路与河流不同等级廊道两侧相对应样地的灌木与草本层进行分析,分析廊道宽度与宽度效应的相关关系。采用层次分析法和归一化法将各指标转换为廊道宽度效应值。选取构建森林景观斑块耦合体的廊道体系后,基于ArcGIS软件空间数据处理功能,采用select工具和网络分析功能的最优路径选择功能(其权重值采用廊道宽度效应值),构建森林景观斑块耦合体,并利用乔木层次上的边缘效应作为验证闭合区域是否形成森林景观斑块耦合体的指标。主要研究结论如下(1)研究区域廊道分类与分级。桃源县廊道共有三种类型:公路、农村道路和沟渠。结合《公路工程技术标准》对不同类型廊道分级,其中公路和农村道路属于道路廊道共分为4级:1级廊道宽度为1-4m;2级廊道宽度为4-7m;3级廊道的宽度为7-10m;4级廊道大于10m。沟渠属于河流廊道分为8级:一级廊道宽度为1-3m,3m以上的河流廊道,每米划分成一级。(2)廊道宽度效应分析结论如下:①道路廊道分析结论为灌木和草本种类均随着廊道等级的增加而减少;1、2级廊道生态优势度数值较小且相近,物种分布均匀,优势种不突出;3级廊道生态优势度明显上升。廊道的物种多样性随着廊道宽度的增加呈减少的趋势。1级廊道物种相似性最高,其次为3级廊道,最后为2级廊道。②河流廊道分析结论为灌木和草本种数均比相同宽度道路廊道的种数多。廊道的物种种数随着廊道宽度的增加,有略微下降的趋势。河流廊道的灌木生态优势度曲线在1-5级和5-8级呈现为两个上升曲线,生态优势随着廊道宽度增加而增加,草本生态优势度曲线呈波浪状,平均值相近,没有增大或减小的趋势;灌木和草本数据的物种多样性曲线整体虽呈下降趋势但下降幅度很小。2级廊道物种相似性最高,5级以上廊道物种相似性在50%以下。(3)廊道宽度效应分析方法与结果。层次分析法底层指标为灌木生态优势度(A1)、灌木物种多样性(A2)、草本生态优势度(A3)、草本物种多样性(A4)、物种相似性(A5),权重结果值为:0.517、0.190、0.190、0.030、0.073,归一化后得到道路廊道宽度效应值:1级廊道0.190、2级廊道0.371、3级廊道0.567。河流廊道宽度效应值为:1级廊道0.190、2级廊道0.225、3级廊道0.458、4级廊道0.584、5级廊道0.481、6级廊道0.502、7级廊道0.549、8级廊道0.751。(4)森林景观斑块耦合体概念的提出。斑块耦合体是由两个或两个以上具有异质性的斑块构成,是基于异质性斑块界面生态流的相互耦合作用形成的一个复杂生态系统,系统内斑块之间具有异质性。相对于更大的生态系统,斑块耦合体具有可持续形态。若斑块耦合体由异质性的森林景观斑块构成,则为森林景观斑块耦合体。(5)森林景观斑块耦合体的构建。本文以河袱林场为例,在研究区域内得到3个由廊道包围而成的闭合区域,经检验闭合区域1、2的内部斑块间边缘效应比边界处斑块边缘效应强且有较明显的差距,形成了森林景观斑块耦合体。采用森林景观相似度指数和斑块形状破碎化指数选取最优森林景观斑块耦合体,得到森林景观斑块耦合体1为最优森林景观斑块耦合体。
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