论文部分内容阅读
对景观格局优化研究一直是景观生态学研究的重点问题之一。本研究以对浏阳市景观生态环境为研究对象，以湖南省浏阳市2014年森林资源二类调查数据、DEM数据及TM遥感数据为基础，结合湖南省浏阳市自然地理资料、统计年鉴、国家权威部门及机构发布的社会经济公共数据等资料，借助Arcgis工具，对浏阳市森林生态质量进行评价，从生态源地、生态阻力面、生态廊道和生态节点等方面对浏阳市景观格局进行优化研究。在综合森林生态系统的内部基础构架、外部形态特征以及景观生态学基本理论的基础上，从森林健康和森林景观稳定性状况两个方面构建一个多层次的森林生态质量评价体系，并由此构建浏阳市森林生态质量评价体系。森林健康指标选取系统活力性和可持续性两个指标，景观稳定性指标选取地形敏感度和景观适应度等两个指标，森林生态质量评价体系由总目标层(O)、准则层(S)、一级指标层(B)、二级指标层(C)四个部分处理。将车辆路径问题领域(Vehicle Routing Problem，VRP)的研究热点的开放式多车场车辆路径优化模式引入景观格局优化分析中，并用选取蚁群算法来求解景观格局优化单目标0-1整数规划模型。在基于浏阳市森林生态质量分析的基础上，科学选取浏阳市生态源地，构建综合生态阻力面，构建生态廊道和生态节点的形状，并建立景观格局优化单目标0-1整数规划模型对浏阳市景观格局进行优化研究，并提出相应建议。经研究，得到的结论如下: 1.在综合森林生态系统的内部基础构架、外部形态特征以及景观生态学基本理论的基础上，从森林健康及森林景观稳定性两个方面构建一个多层次的森林生态质量评价体系，其中:系统活力性、可持续性、地形敏感度、景观适应度等4个为一级指标，龄组、平均胸径、每公顷蓄积量、土层厚度、起源、森林灾害等级、海拔、坡度、景观类型破碎度指数、优势度指数、聚合度指数、分维数倒数指数、斑块丰度指数等14个为二级指标。由一级和二级指标构建为浏阳市森林生态质量评价体系。 2.浏阳市适宜分析粒度为67m，适宜分析尺度为1340m。浏阳市森林质量整体状况良好，不同生态质量状况等级面积按大小顺序排列依次为:极好（Ⅴ级）＞良好(Ⅲ级)＞一般（Ⅱ级）＞好（Ⅳ级）＞差（Ⅰ级）。森林生态质量状况较主要处于极好(Ⅴ级)和良好（Ⅲ级）两个等级，合计占比超过二分之一;处于一般（Ⅱ级）和好(Ⅳ级)两个等级的森林占比均在五分之一左右;生态质量状况极差（Ⅰ级）的森木很少，仅占比在百分之五左右。 3.分别选取20ha以上且最小外接矩形的不相邻点连线大于适宜尺度1340m的水域和斑块面积大于适宜窗口面积1.795 km2，且最小外接矩形任意边均大于适宜尺度1340m的森林作为生态源地。当森林生态源地与水域生态源地相接时，则将其作为一个生态源地，合并后的生态源地总共有25个。选取出的生态源地中面积最大的为44.088km2，而面积最小的仅有0.2058 km2。 4.基于浏阳市生态系统单位面积生态系统服务价值当量，综合考虑部差异和斑块与斑块间受到流动性极强的能量转移方式，从而综合构建生态阻力面。从景观类型分析，水域分布较多及森林覆盖率较高的地区生态阻力值普遍较低，此类地区多为受人类活动影响较小的景观类型，例如，水域、森林和草地;而城市、村镇及周边地区的生态阻力值较高，此类地区分布较分散且大多为受人类活动影响较大的景观类型。例如，建设用地、耕地和园地。 5.浏阳市生态廊道共计有65条，按廊道条数排序依次为林地生态廊道＞耕地生态廊道＞建设用地生态廊道＞水域生态廊道。其中:林地生态廊道51条，耕地生态廊道11条，建设用地生态廊道2条;耕地生态廊道1条。基于生态廊道的空间形态为线状或带状区域，则普遍可采用建立缓冲区的方式以保障生态流的流经路线顺畅，对于不同廊道类型需采用的相应的建设方式以实现景观格局的优化。 6.浏阳市生态节点共计有61个，按节点个数排序依次为林地生态节点＞耕地生态节点＞建设用地生态节点＞水域生态节点。其中:林地生态节点47个，耕地生态节点11个，建设用地生态节点2个，耕地生态节点1个。基于生态节点的空间形态为面状区域，则普遍可采用建立缓冲区的方式以减少污染物的流入，从而增强廊道的流通性，应对不同节点类型采用相应的建设方式以实现景观格局优化。其中:林地生态节点可通过划定封育区的方式提高林地生态环境的自我修复能力，耕地生态节点的建设采用退耕还林的方式大量种植抗污染能力强的树种以提高其自我抵抗外界污染的能力。建设用地生态节点可采用增大节点周边区域的绿化面积以增强节点处廊道的流通性，水域生态节点应最大限度减少人为活动和生产生活废水对其造成影响。 7.浏阳市景观格局优化具体操作步骤为四步。首先，由特殊生态源地出发，同时构建一次中转生态源地（一级生态廊道和一级生态节点）(3-1)(3-2)(3-4)(3-5)(12-8)(12-11)(12-13)(12-17)(12-19)(12-22)(12-24)和(12-25);其次，由一次中转生态源地出发，同时构建二次中转生态源地（二级生态廊道及二级生态节点）(8-6)(8-7)(8-9)(8-10)(8-14)（17-16）(17-18)(19-20)和(19-21);再次，由二次中转生态源地出发，同时构建三次中转生态源地（三级生态廊道及三级生态节点）(14-15)和(21-23);最后，由各个中转生态源地出发，来构建四次中转生态源地（四级生态廊道及四级生态节点）。 8.生态廊道分为四个等级分别为一级生态廊道、二级生态廊道、三级生态廊道和四级生态廊道。其中:生态廊道条数为四级生态廊道42条、一级生态廊道12条、二级生态廊道9条和2三级生态廊道条，条数由大到小排序为:四级生态廊道＞一级生态廊道＞二级生态廊道＞三级生态廊道。各级别的廊道平均宽度的平均值差别不大且取值范围较为集中，则实际进行生态廊道的构建及保护时，可近似将廊道视为一条宽度0.58km的带状面域从而达到形状简化的目的。 9.生态节点分为一级生态节点、二级生态节点、三级生态节点和四级生态节点等四个等级。其中:生态节点个数分别为四级生态节点38个、一级生态节点12个、二级生态节点9个和三级生态节点2个，由大到小排序为:四级生态节点＞一级生态节点＞二级生态节点＞三级生态节点。进行生态节点的构建及保护时，可近似将节点视为一个面积为1.00km2的圆形面域从而达到形状简化的目的。