黄龙山林区是陕西五大林区之一，具有独特的地理位置和历史文化氛围(和启孝，1991)，同时又是陕西黄土高原森林分布最集中、野生动植物资源最丰富的地区，是庇护陕北黄土高原南部、渭北高原和关中平原的主要生态屏障。以前对黄龙山的研究主要集中在森林的群落特征、类型划分、群落动态、和优势种群更新等方面(侯琳等，2006；康永祥等，2007；相辉等，2001)，对林区景观格局动态变化的研究尚未见报道。分析森林景观格局随时间的动态变化可以揭示森林景观演替的规律和机制，进而预测森林景观的发展趋势，最终为实现森林资源的可持续利用提供理论依据(贾宝全，等；赵福强，2010；Zhao et al., 2005；丁圣彦等，2003；Nagasaka et al., 2004；Olsson et al., 2004；Reid et al., 2004)。本研究基于黄龙山林业局1986，1997和2006年3期数字化林相图以及森林二类调查数据库，分析1986—2006年黄龙山林区的景观格局动态，为森林经营方式的优化提供科学指导。

1 研究区概况

陕北黄龙山林区位于黄土高原南缘的土石山区(109°38′49″—110°12′47″E，35°28′46″—36°02′01″N)，呈西北东南走向，最高海拔1 783.5 m，最低海拔643.75 m。属大陆性暖温带半湿润气候类型，四季分明，雨热同期，温差较大。年平均日照2 370 h，全年无霜期175天，年均降水量600~700 mm，土壤为灰褐色森林土。海拔900 m以上以次生森林植被为主，属暖温带落叶阔叶林区(陕西森林编辑委员会，1989)，但由于资源环境(坡向、坡位等)的异质性，其郁闭度和群落组成差异明显，阴坡、半阴坡的森林郁闭度为0.6~0.8，阳坡、半阳坡为0.5~0.6。林区优势乔木树种有辽东栎(Quercus liaotungensis)、油松(Pinus tabulaeformis)、白桦(Betula platyphylla)和茶条槭(Acer ginnala)等，高7~10 m；灌木层高0.7~2.0 m，主要植物有虎榛子(Ostryopsis davidiana)、土庄绣线菊(Spiraea pubescens)、白刺花(Sophora viciifolia)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、水栒子(Cotoneaster multiflorus)、黄蔷薇(Rosa hugonis)和北京丁香(Syringa pekinensis)等；草本层中，披针叶苔草(Carex lanceolata)占绝对优势(康永祥等，2007)。

2 研究方法 2.1 数据来源及预处理

数据来源于黄龙山林业局1986，1997和2006年3期森林资源二类调查数据，包括矢量化林相图、小班属性数据库、地形图以及研究区1986—2006年相关统计资料。

在ArcGIS9.3支持下，建立空间数据库，并生成研究区景观类型栅格图(栅格大小为30 m×30 m)，作为研究区景观分析的基础数据源。

2.2 景观分类

根据研究区森林景观的结构特点和林业生产及经营管理需要，建立黄龙山林区景观分类系统，系统分为2级。第一级分类包括有林地、灌木林地、耕地、苗圃地、未成林造林地和荒地。将有林地按照优势树种进行二级分类，分为：硬阔叶类林地，优势树种为栎(Quercus)类和桦(Betula)类；软阔叶类林地，优势树种为杨(Populus)类和椴(Tilia)类；松类林地，优势树种为油松、华山松(Pinus armandii)和落叶松(Larix gmelini)；柏木(Cupressus)类林地，优势树种为柏木。景观分类完成后对类型一致且地理位置相邻的小班进行合并，得到森林景观格局空间分布图(图 1)。

2.3 景观类型转移概率矩阵

基于ArcGIS平台对3期数据进行空间叠加分析，提取各类景观相互转化的面积，据此建立景观类型转移矩阵，在景观类型转移矩阵的基础上建立景观类型转移概率矩阵。计算公式为：

(1)

式中：P_ij为景观类型i转化为类型j的转移概率；A_ij为景观类型i转化为j的面积；A_i为景观类型i在研究时段的初始面积。

2.4 景观指数选取

选取斑块个数、景观百分比、平均斑块面积、边界密度、斑块密度、最大斑块占景观面积比例(即最大斑块指数)、香侬多样性指数和香侬均匀度指数8个景观特征指数(阳柏苏等，2006)。各景观指数计算采用景观指数计算软件FRAGSTATS3.3，各项指数的公式及意义可以参考其说明文件。

3 结果与分析 3.1 景观类型转移概率矩阵分析

表 1表明：1) 从1986到1997年，80.85%的有林地景观没有发生变化，仍保持为有林地类型，有林地转移去向较大的部分为耕地和灌木林地，分别占1986年有林地面积的9.59%和7.82%，表明这一时期毁林开荒现象存在；2)1986年灌木林地面积的58.27%到1997年转为有林地，15.32%转为耕地；3) 耕地有49.42%的比例保持本身的景观类型不变，另有35.14%转为有林地，9.80%转为灌木林地；4)1986年苗圃地发展到1997年大多转为了有林地和耕地；5) 未成林造林地和荒地转移去向类似，主要转为了有林地、灌木林地和耕地。

1997—2006年景观类型转移趋势与1986—1997年一致，均表现为其他景观类型向有林地景观转移，且转移的概率在增加，例如耕地在1986—1997年转为有林地的概率为35.14%，1997—2006年则为42.76%。

3.2 不同年份林区景观类型特征

表 2表明，1986年林区景观主体是硬阔叶林。表 3表明：硬阔叶林中近成过熟林、中龄林、幼龄林3种林龄类型的比例基本相近，均在30%左右；软阔叶林近成过熟林的比例最大，中龄林最小；松林的龄级结构与软阔叶林的正好相反；柏木林的幼龄林比例最大，然后依次是近成过熟林和中龄林。

表 4表明，1997年林区景观主体仍为硬阔叶林。表 5表明：硬阔叶林景观中中龄林比例最高，达67.49%，幼龄林景观份额最少，仅占3.58%；软阔叶林在龄级分布上与硬阔叶林不同，其近成过熟林比例最高而幼龄林比例最低；松林景观中中龄林比例最高，为65.31%，幼龄林仅占3.87%；柏木林面积相对较小(2 394.066 hm²)，以中龄林和幼龄林为主，两者所占面积之比约为3:1。

表 6表明，硬阔叶林仍是林区主要景观类型。表 7表明：硬阔叶林的近成过熟林比例明显高于幼龄林和中龄林；软阔叶林和松林的龄级结构与硬阔叶林相似；柏木林以中龄林居多，比例为64.09%，幼龄林仅占6.5%。

3.3 景观指数分析

从图 2可以看出，从1986年到2006年，斑块数发生了较大变化：1986年斑块数以软阔叶林居多，其次是灌木林和硬阔叶林；1997年耕地成为斑块数目最多的景观类型，较1986年增加了796块，此外，松类林、未成林造林地和柏木林也有较大程度的增加，相反，软阔叶林和荒地明显减少；2006年多数景观类型的变化情况与1997年相似，但是未成林造林地比1997年明显减少。1986—2006年间，研究区景观斑块总数呈直线增长，由1986年的2 351块增加到2006年的4 075块，耕地数目的增加对总体斑块数目增加的贡献最大。

因斑块密度主要取决于斑块数，因此斑块密度(图 3)的变化趋势与斑块数基本一致。

从表 8可以看出：面积的比例(即最大斑块指数)逐年上升，从1986年的12.466上升到2006年的44.488；3期数据均以硬阔叶林地的最大斑块指数最大，说明研究区硬阔叶林占绝对优势，其次是松林和耕地；从1986年到2006年硬阔叶林的最大斑块指数持续增加，软阔叶林地、耕地和荒地的最大斑块指数持续减小，柏木林、灌木林和未成林造林地呈先增加后减小的趋势，松类林地和苗圃呈先减小后增加趋势。最大斑块指数增加说明斑块面积扩大并趋于成片成团分布，在景观中的优势增加，最大斑块指数降低说明斑块连片面积在缩小、空间上被分割，在景观中的优势减弱(李传哲，2009)。

由图 4可以看出，研究期间，黄龙山林区平均斑块面积呈减小趋势，表明该区破碎化程度增强；边界密度与平均斑块面积的变化趋势正好相反，1986—2006年，景观水平上的边界密度逐年变大，表明景观的边界长度在增加，表明景观边界形状趋于复杂化、不规则化。

从图 5可以看出，研究期间黄龙山林区景观香侬多样性指数和香侬均匀度指数均减小，说明景观多样性水平降低，异质性减少、景观斑块优势度加强，斑块类型在景观中趋于聚集分布。

4 结论

研究结果表明：20年间，研究区景观发生了较大的变化，有林地面积一直在增加，灌木林地、荒地一直在减少，耕地和未成林造林地在1986—1997年增加，1997—2006年减少，柏木林地和苗圃地在景观中占得比例很少，其变化不大；作为林区景观主体的硬阔叶林地和松林地总面积不断增加，柏木林的面积比较稳定，维持在2 000 hm²以上，软阔叶林面积逐渐减少；各树种的龄级结构也发生了很大的变化，硬阔叶林由3种龄级均匀分布发展为以近成过熟林为主，松林由以中龄林为主发展为以近成过熟林为主，柏木林由以幼龄林为主发展为以中龄林为主，软阔叶林较稳定，均以近成过熟林占多数；由于硬阔叶林和松林扩张，各时期硬阔叶林和松林的最大斑块指数值远大于其他景观类型；在景观水平上，20年间研究区景观斑块数和边界密度呈增加趋势，平均斑块面积、多样性指数和均匀度指数呈现降低趋势，表明研究区景观多样性水平减少，破碎化程度增加，斑块类型在景观中呈团聚状分布；1997—2006年该区景观变化较1986—1997年幅度小，说明该区景观正在趋于稳定化，森林资源得到了一定程度的恢复。