文章信息
- 陈文波, 肖笃宁, 郑蕉.
- Chen Wenbo, Xiao Duning, Zheng Jiao.
- 大兴安岭地区森林景观沿主要河流两侧分布的变化
- Changes of Forest Landscape along the Major Rivers of Daxing'an Mountains
- 林业科学, 2005, 41(2): 160-163.
- Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(2): 160-163.
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文章历史
- 收稿日期:2003-01-13
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作者相关文章
2. 中国科学院沈阳应用生态研究所 沈阳 110016
2. Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences Shenyang 110016
在景观生态学中,廊道(corridor)是指不同于两侧基质的狭长斑块,具有传输、保护、资源和美学等功能。廊道的功能有二重性(李博等,2000),即根据情况的不同,它可以是物质、能量和信息迁移的通道,又可以是它们迁移的屏障。河流是既具有一般廊道特征,又有独特性的特殊廊道。研究结果表明,河流廊道具有多种重要的生态功能,它可以决定河流水质、影响河流水文规律、过滤泥沙和营养物质、稳定河岸、缓冲河水对河岸的侵蚀等,进而进一步对流域的其他生态特征产生重大影响。河流两侧的景观类型变化可以直接影响到河流廊道水文功能的发挥。近年内,有关河岸景观的研究多数集中在河岸森林(riparian)上,如火干扰对河岸森林景观的影响的研究(Dwire et al., 2003)、人类干扰对河岸景观结构的影响研究(Corbacho et al., 2003)、土地类型转化对河岸景观的影响研究(Zhao et al., 2003)等。有关河流廊道对河岸森林的影响的研究也较多,如河水上涨对河岸森林的可能影响研究(Ford et al., 2002)、河岸森林对径流影响的研究等。但是,从宏观角度出发,对河流廊道两侧一定范围内景观类型变化及其原因的研究还不多见。
1 研究区概况与研究方法 1.1 研究区概况大兴安岭毕拉河林业局位于大兴安岭东南坡,南北长84 km,东西宽64 km。地理坐标为122°44′00″—123° 55′00″,北纬49°00′40″—49°54′40″,面积471 646 hm2。研究区处于内蒙古自治区呼伦贝尔盟鄂伦春自治旗境内,嫩江支流诺敏河与毕拉河中上游,同整个大兴安岭林区构成了松嫩平原和呼伦贝尔大草原的天然屏障,对维护东北和内蒙古东部的生态安全发挥着巨大作用。气候属寒温带大陆性季风气候区,受内陆及海上高低气压和东南季风的交替影响,气温差异大,变化显著,四季分明,年平均气温-1.1 ℃,极端最高气温35.4 ℃,极端最低气温-45.4 ℃;平均降水量400~500 mm之间,多集中于6、7、8三个月;历年平均蒸发量1 111.5 mm;年日照时数平均2 749.4 h,无霜期120 ~130 d左右。植被区系成份较为复杂,据1990年资源二类调查,共有种子植物75科290属518种,蕨类植物8科8属15种,合计83科298属553种。研究区处于寒温带针叶林和温带阔叶林过渡地带,同时又处于森林草原过渡带,植被类型多样,共有30个,其中主要的森林类型有:1)杜鹃(Rhododendron dauricum)-落叶松林(Larix gmelinii);2)草类-落叶松林;3)胡枝子(Lespedeza bicolor)-柞树林(Quercus mongolica);4)草类-白桦林(Betula platyphylla);5)五花草甸;6)沿岸杨(Populus davidiana)柳(Chosenia arbutifolia)林等6个(毕拉河林业局局志编委会, 1995; 徐化成, 1998)。
研究区地势西北高,东南低,低山丘陵河谷平原逐次变化。境内河流纵横交错,毕拉河、诺敏河、扎文河等河流自西北向东南汇入嫩江干流,属嫩江水系。研究区内的主要3条河流是:1)诺敏河:发源于大兴安岭东侧龙咀山南麓,河长489 km,流经研究区106 km,该河在本局平均河宽90~140 m,水深1~5 m,年平均径流量32.9亿m3,年平均水位94.65 m,年平均流量98.8 m3·s-1;2)毕拉河:发源于北大河林业局的巴布根林场,属诺敏河支流,汇集扎文河、毕二沟河两大支流的12条河流,流经研究区76 km,平均河宽60~100 m,水深1~3 m,流向自西向东;3)扎文河:发源于扎文其汉林场,平均河宽20 m,平均水深1.5 m,流速0.4 m·s-1。
本次研究所使用的资料有TM卫星影像,毕拉河林业局数字化林相图,国家基本比例尺地图(1:100 000)等。本研究是在研究区两期遥感解译图(1988年和1997年)基础上进行的(郭仁忠, 2000)。首先根据研究区的具体情况,将研究区景观斑块类型解译为10类,即:柞树林、草地、白桦山杨林、针叶林(主要是落叶松)、针阔混交林、居民点、耕地、河流廊道(主要考虑毕拉河、诺敏河、扎文河3条河道,在短期内变化不大,可从数字化林相图中转)、岩石裸地及水域等。在此基础上,利用数字化林相图提取研究区主要河流信息,以此为基础分别作1 000、2 000、3 000、4 000和5 000 m大小的缓冲区5个,再与遥感解译图作空间叠加处理并进行统计分析。缓冲区以5 000 m为上限的主要原因是:通过对研究区两期遥感解译图的分析发现,人类活动(以耕地和居民点的出现为标志)主要集中在3条主要河流两侧5 000 m范围内(图版Ⅰ)。
缓冲区与遥感影像解译图结果如图版Ⅰ所示。
2.1 各缓冲区内斑块类型的分布规律1988年河流两侧各缓冲区范围内的斑块面积统计如表 2所示。可以看出,水域、草地、针叶林、岩石裸地、居民点等斑块类型的面积所占百分数有随缓冲区增大而减少的趋势,说明这些斑块类型与河流廊道相互间的依存性较强;相反,柞树林、白桦山杨林、针阔混交林等斑块类型面积所占的百分数有随缓冲区增大而增大的趋势。耕地在2 000 m以内的缓冲区中所占比例最大,随后随缓冲区增大而减小。1997年河流两侧各缓冲区范围内的斑块面积统计如表 3所示。
与1988年相比,1997年研究区各斑块类型在不同缓冲区范围内的面积比率及分布格局均有所变化,表现为:耕地面积有沿河两岸向外扩张的趋势,但其集中分布区依然是在2 000 m缓冲带内;针叶林面积所占比重随缓冲区扩大而增加,这与1988年的分布格局正好相反。这是因为针叶林一直以来都是重要的用材树种,受人为干扰比其他植被类型严重,而沿河两岸的森林可及性好,又是人为活动最为密集的地区,这就加剧了对针叶林斑块的干扰。随着森林向两岸延伸,森林的可及性变差,干扰减弱,形成了目前的分布格局。
2.2 1 000 m固定间隔缓冲区斑块类型的分布规律与变化为了进一步研究各斑块类型沿河流两侧的空间分布格局及其变化,分析了沿河两侧0~1 000、1 000~2 000、2 000~3 000、3 000~4 000、4 000~5 000 m范围内各斑块分布格局的变化,其结果如图 1所示。
从图 1可以看出,1988年柞树林、白桦山杨林斑块离主要河流越远,分布比重越大;而水域、草地、针叶林、岩石裸地等斑块在0~1 000 m的面积比重最大。耕地面积在1 000~2 000 m范围内比重最大,其次才是0~1 000 m范围内。这是由于1 000 m以内有部分面积是河漫滩,虽然土壤肥沃但不一定适于耕种。
与1988年相比,1997年各斑块类型面积在各距离范围内除数量上有所变化外,在分布格局上也有不同,分布规律没有1988年明显。草地、岩石裸地、居民点等斑块在1 000 m范围内仍占有最大的比重,柞树林、白桦山杨林等有随距离而比重增加的趋势,但与1988年相比,柞树林有较大的减缓而白桦山杨林有所增强。耕地面积分布最集中的地区仍然是1 000~2 000 m范围内。这一切都说明研究区各斑块类型沿主要河流两侧面积分布的总体格局变化不大,这与研究区仍属于欠发达地区,人类对森林景观的干扰相对较弱有关。
研究区每1 000 m距离范围内各斑块类型面积在近10年内的变化如表 4所示。
从表 4可以看出,耕地在各距离范围内的面积都有所增加,其中以2 000~3 000 m范围内增加最为显著;柞树林和针叶林在各距离范围内的面积都有所减少。其中针叶林以0~1 000 m距离范围内减少最为严重;柞树林以2 000~3 000 m距离范围内减少最为严重。居民点的增加主要集中在沿河两岸1 000 m范围内。
4 结论与讨论在景观生态学研究中,对河岸森林景观与河流廊道的研究一直倍受关注。对河岸森林景观与其生态功能之间的相互关系所进行的定性或定量研究表明,河岸森林不仅在生物多样性保护等方面有重要的生态学意义,其水文功能也值得关注(Boutin et al., 2003; Jenkins et al., 2003)。本文在解译研究区两期遥感影像的基础上,依托地理信息系统,以空间分析为手段,分析了研究区森林景观沿主要河流两岸的分布规律及其变化。研究表明,由于近10年来人类对森林景观干扰的不断加强,景观沿河岸的分布不论在类型、数量还是在分布规律上都发生了一定的变化。耕地斑块面积的增加和森林面积的减少形成鲜明的对比。
研究区位于嫩江支流诺敏河与毕拉河中上游,是嫩江流域的源头之一,同整个大兴安岭林区构成了松嫩平原和呼伦贝尔大草原的天然屏障,对维护东北和内蒙古东部的生态安全发挥着巨大作用。同时研究区处于寒温带针叶林和温带阔叶林过渡地带,同时又处于森林草原过渡带,植被类型多种多样,具有较高的生物多样性价值。林区景观,特别是沿主要河流廊道的森林景观的变化不但对本林区,而且对嫩江流域下游地区的生态安全有着重大影响。体现分布格局和景观过程之间的相互关系一直是景观生态学研究的热点与核心,在详细研究了河岸景观的分布规律后,进一步研究林区景观变化对流域水文过程的影响,继而评价对流域生态安全的影响和相应对策是本研究深入的一个方向。
毕拉河林业局局志编委会. 1995. 毕拉河林业局局志. 海拉尔: 内蒙古文化出版社.
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郭仁忠. 2000. 空间分析. 武汉: 武汉测绘大学出版社.
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李博, 杨持, 林鹏. 2000. 生态学. 北京: 高等教育出版社.
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徐化成. 1998. 中国大兴安岭(第一版). 北京: 科学出版社.
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Boutin C, Jobin B, Bélanger L. 2003. Importance of riparian habitats to flora conservation in farming landscapes of southern Québec, Canada. Agriculture, Ecosystems and Environment, 94: 73-87. DOI:10.1016/S0167-8809(02)00014-2 |
Corbacho C, Sánchez J M, Costillo E. 2003. Patterns of structural complexity and human disturbance of riparianvegetation in agricultural landscapes of a Mediterranean area. Agriculture, Ecosystems and Environment, 95: 495-507. DOI:10.1016/S0167-8809(02)00218-9 |
Dwire K A, Kauffman J B. 2003. Fire and riparian ecosystems in landscapes of the western USA. Forest Ecology and Management, 178: 61-74. DOI:10.1016/S0378-1127(03)00053-7 |
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Jenkins R K B, Brady L D, Bisoa M, et al. 2003. Forest disturbance and river proximity influence chameleon abundance in Madagascar. Biological Conservation, 109: 407-415. DOI:10.1016/S0006-3207(02)00166-0 |
Zhao S Q, Fang J Y, Ji W, et al. 2003. Lake restoration from impoldering:impact of land conversion on riparian landscape in Honghu Lake area, Central Yangtze. Agriculture, Ecosystems and Environment, 95: 111-118. DOI:10.1016/S0167-8809(02)00098-1 |