1992-2012年长江流域森林景观格局变化及驱动因素分析

【摘要】气候变化和人类活动持续改变生态系统的结构和布局,导致生态系统在不同尺度上产生功能转变。其中作为生态系统中最为重要的森林生态系统遭受到严重的干扰,人们开始关注森林景观格局在大尺度范围的时间与空间的变化。长江流域是我国开展经济活动发挥经济效益的重要区域,气候变化和人类干扰活动正深刻改变着长江流域的生态环境和森林景观格局。本研究基于IGBPDISCCOVER数据集(1992)、MODIS数据集(2001-2012)中土地利用与植被覆盖数据和ArcGIS、ERDAS和FRAGSTAT等技术,分析了长江流域1992年、2002年、2007年、2012年4个时间段森林景观格局的动态变化及驱动因素,以期为流域森林景观管理提供依据。研究结果表明：(1)1992-2012年间,农田、草地、林地均是长江流域景观类型最主要的组成部分,三者面积之和占研究区域总面积的60%以上。其中,林地面积占研究区域总面积从1992年的的21%增长到2012年的37%。林地中的混交林面积最大,混交林面积占林地面积从1992年的54%增长到2012年的92%,其余林地类型面积较少。在1992、2002、2007、2012年4个时段中各景观类型变化趋势为：草地面积先增长后减少,农田面积逐渐递减,林地面积先减少后增长,湿地面积逐渐减少,城镇用地面积逐年递增,裸地及其他用地用地面积先增长后减少。(2)1992-2012年间,林地中以混交林、灌丛、草地和落叶针叶林4种森林景观类型变化量较大。其中,混交林面积持续增加且年均变化量最大,为21443.24km2/年；常绿阔叶林面积增加但年均变化量最小,为18.50km2/年；混交林面积变化剧烈,各时期变化量幅度最大。常绿针叶林、城镇用地面积年均变化量为负值,呈逐年下降趋势；其他景观类型面积年均变化量呈波动变化,其中灌丛、农田、草地面积年均变化量较大,与其面积大小有关。总体上,常绿阔叶林面积和草地面积动态变化度最小,城镇用地面积和混交林面积动态变化度最大。(3)1992-2002年长江流域各景观类型转移的总面积为897451.00km2,占研究区域景观总面积的0.4948%。2002-2007年长江流域景观类型转移总面积为576304.50km2,占研究区域景观总面积的0.3177%；2007-2012年长江流域景观类型转移总面积为1781172.25km2,占研究区域景观总面积的0.9819%。草地、农田、混交林和灌丛转出转入面机占转移总面积的比例最大,主要是其自身面积比较大。而常绿阔叶林、常绿针叶林、落叶阔叶林、落叶针叶林所占面积较小,主要向混交林转化,林地结构向复杂结构改变。灌丛与草地的相互转化较为明显。转化成农田的景观类型主要集中在草地、灌丛、混交林和湿地。城镇用地面积在研究区域面积占比过小,以及图像修正等原因造成转化情况不明显。(4)长江流域景观类型在斑块类型水平格局变化表现为：各景观类型的斑块密度(PD)、斑块数(NP)的变化趋势一致,表现为先增长后下降的变化,并且各景观类型斑块密度(PD)均低于0.1,表明各景观类型多由大面积的斑块组成。草地、混交林、常绿针叶林、落叶针叶林边界密度(ED)较其他景观类型高,说明比其他景观类型的被分割程度高,破碎程度高。各景观类型的变化趋势相同的是平均分维数(FRAC_MN)及平均形状指数(SHAPE_MN)落叶阔叶林的值是最小,表现逐渐下降的变化,与其他的景观类型相比较表现为更为简单的斑块形状,斑块形状的复杂度在降低。(5)长江流域景观类型在景观水平格局变化表现为：1992-2012年研究期间,斑块数(NP)和斑块密度(PD)呈先增长后下降的趋势,平均斑块面积(AREA_MN)和最大斑块指数(LPI)呈先下降后增长的趋势,表明景观破碎化程度1992-2002年间增大,2002-2012年间逐渐减少并趋于平缓,景观斑块面积趋于均匀化；边界密度(ED)、平均分维数(FRAC_MN),景观形状指数(LSI)变化趋势均呈现先增长后下降,表明各景观类型分隔程度先加重后减轻、边缘效应先增大后减少,景观类型的相互作用先增大后减小；平均邻近距离(ENN_MN)呈先下降后增长,香农均匀度指数(SHEI)、散布与并列指数(IJI)、香农多样性指数(SHDI)、散布与并列指数(IJI)呈逐年下降,表明区域景观多样性和均匀性逐渐降低,景观异质性下降,长江流域的景观多样性降低。(6)1992-2012长江流域景观格局变化驱动因素进行主成分分析及相关性分析表明,总人口的增长、城镇人口的增加、经济的发展以及人均GDP的增加、第一产业比例的下降很大程度上影响着长江流域森林的分布与变化,而气候因素的影响相对较小,降水量比温度的相关性低,表明降水量比温度的影响更小。而多元线性回归模型分析表明在社会经济因素中区域总人口、城镇人口、人均GDP3个指标对长江流域景观类型面积变化的影响最大。综上所述,自然环境决定着景观类型的分布格局,而社会经济因素包括政策因素是景观类型变化的主导因素。
【作者】毕俊亮；
【导师】周志翔；
【作者基本信息】华中农业大学，林学，2014，硕士
【关键词】长江流域；森林景观格局；景观变化；景观转移；驱动因素；

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