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城市化导致森林景观覆被面积减少,景观破碎化严重,森林景观的变化会相应的影响到生态系统中关键的多尺度生态过程。例如,森林景观连通性的降低对于某些特定种群迁移模式的影响。本文以山东半岛东部地区为例,研究城市化主导的森林景观演变机制。参照景观指数相关原理,比较分析了研究区内处于不同城市化水平的13个城市内森林景观破碎度和连接度的变化。同时讨论了城市化发展因子一道路建设和城镇面积扩张对森林景观格局的影响效应。
利用1990年和2006年的TM影像(30米分辨率)评估城市化对于森林景观的影响效应。借助ENVI4.7、ERDAS9.1等遥感图像处理软件,通过几何校正、图像裁剪、辐射增强等预处理,监督分类和目视解译相结合的方法进行图像监督分类和信息提取,获取森林景观分布数据。城市化驱动因素图层--道路和城市建设面积分别从山东省交通图和TM影像中提取,并利用土地利用数据进行精度校正。基于ARCGIS9.3研究平台,利用景观格局分析软件Fragstats3.3和Conefor Sensinode2.2,计算分别代表不同景观格局状况的森林景观破碎度和连接度指数。最后,利用线性相关分析研究城市化进程对森林景观变化的作用机制。
研究结果表明:
(1)研究区内总的城市面积由1990年的264.17km2增长为2006年的1011.04km2(282.7%),道路总长度从5038.55km增加到6631.74km(71.02%)。研究区内13个城市中烟台市辖区城市扩张最快,其次为威海、莱西市。道路长度的增长以文登市最高,然后是烟台市、牟平、莱西和龙口市。
(2)1990年到2006年山东半岛东部地区13个城市内森林面积均呈现减少趋势。其中以烟台、威海、牟平这三个地域内森林锐减面积最大。
(3)研究区内任一城市林地景观破碎化程度均不同程度的增加。威海、烟台、牟平、莱西市的破碎化程度增加比较剧烈。
(4)各个城市1990-2006年间森林连接度均呈现不同程度的下降趋势。在1km、5km、10km和25km四个距离阈值下,栖霞、威海和龙口市的森林景观连通性较高,森林连接度值均在0.25以上。景观连接度变化率随不同距离阈值的设定表现出尺度异质性,即当距离阈值为1km时,烟台市PC减小幅度较大,而当距离阈值为5km、10km和25km时,莱西市PC减小幅度较大。对于森林景观斑块相对重要性分析结果表明烟台市、栖霞市、蓬莱市、龙口市和牟平区5个城市内的森林斑块对于维持整个研究区内森林斑块连通性的重要性较高。1990-2006年间威海、烟台、牟平、文登和荣城五个城市内森林斑块重要性降低。
(5)城市内森林景观变化特征与城市发展规模显著相关。地级市(烟台市和威海市)中森林指数的变化幅度远大于县级城市。城市化的不同因素,如城市面积扩张和道路建设对于森林景观作用机制具有尺度异质性。研究结果表明,城市面积扩张主要影响小尺度生态过程,而道路建设则主要作用于中尺度生态过程。
该研究结果对于研究城市化生态影响效应和山东省东部地区森林景观规划具有重要指导意义,以期为森林管理和景观保护提供支持和科学依据。