?

2015—2020年間海南熱帶雨林國家公園景觀格局變化

2023-11-01 04:51陳圣天付暉杜彥君付廣陳杰
廣西植物 2023年9期
關鍵詞:景觀格局演變影響因素

陳圣天 付暉 杜彥君 付廣 陳杰

摘?要:海南熱帶雨林國家公園森林資源富集,探究該地區景觀格局時空演變特征,對維護海南島生態安全屏障具有重要意義。該研究依托2015年和2020年海南熱帶雨林國家公園地表覆蓋數據,建立景觀分布格局體系,采用景觀格局指數、單一景觀動態度和景觀轉移矩陣的方法,分析海南熱帶雨林國家公園10類土地覆蓋類型的景觀格局變化特征,探究其變化的影響因素。結果表明:(1)2015—2020年,海南熱帶雨林國家公園整體景觀破碎度呈現降低趨勢,空間集聚性增加,綜合動態度較小,景觀類型整體較穩定。(2)雨林優勢種常綠闊葉林面積不斷增加,破碎度減小,呈正向增長態勢;針葉林與灌木林面積減少;部分水體轉化為濕地等,面積減??;其余景觀類型面積占比較小,按自然演替方向發展變化。(3)景觀格局演變主要以雨林自然演替為主,其次受政策、氣候等因素綜合影響。綜上所述,自開展海南熱帶雨林國家公園體制試點以來,其景觀格局趨于穩定。政策引導發揮著重要的正向作用,有針對性地開展熱帶雨林景觀保護及修復工作,有助于海南熱帶雨林國家公園可持續發展。

關鍵詞: 景觀格局, 演變, 海南熱帶雨林國家公園, 影響因素, 自然保護地

中圖分類號:Q948

文獻標識碼:A

文章編號:1000-3142(2023)09-1688-12

收稿日期:2023-03-12

基金項目:海南省自然科學基金(421QN264); 海南大學教務管理改革研究項目(hdxfz2204); 海南大學2022—2023學年基層黨建研究專項課題(hddj43)。

第一作者: 陳圣天(1998-),碩士研究生,研究方向為景觀生態規劃,(E-mail)omoyatt@163.com。

*通信作者:付暉,博士,副教授,研究方向為景觀生態規劃,(E-mail)iflying@126.com。

Landscape pattern changes of Hainan Tropical

Rainforest National Park from 2015 to 2020

CHEN Shengtian, FU Hui*, DU Yanjun, FU Guang, CHEN Jie

( College of Forestry, Hainan University, Haikou 570228, China )

Abstract:Hainan Tropical Rainforest National Park is located in the middle mountainous region of Hainan Province, and it has a diverse landscape with 95.56% forest coverage. Studying the evolutionary aspects of the landscape pattern in time and space in Hainan Tropical Rainforest National Park is extremely important for preserving and enhancing Hainan Provinces ecological security barrier. The landscape pattern index, single-motion landscape dynamic attitude and landscape transfer matrix were used to examine the geographical and temporal evolution features of the landscape pattern of 10land cover patterns in Hainan Tropical Rainforest National Park between 2015 and 2020. This study used ground cover data from the Hainan Tropical Rainforest National Park between 2015 and 2020 to develop a landscape pattern distribution system based on actual ecological situations. Other elements that affected the evolution of the landscape pattern in Hainan Tropical Rainforest National Park included policies, climate and other natural and human factors. The results were as follows: (1) The overall landscape fragmentation of Hainan Tropical Rainforest National Park reduced from 2015 to 2020, increasing spatial agglomeration of the landscape, decreasing integrated dynamic attitude, and generally steady development of landscape patterns. (2) The area of evergreen broad-leaved forest in the tropical rainforestincreased in five years, with an increase of 531.38 km2, a decrease in fragmentation, and a positive growth trend, and the landscape tends to be concentrated in patches; on the other hand, the area of needle-leaved forest and shrubwood significantly reduced, with losses of 189.53 km2 and 294.74 km2 respectively; there was also a partial transformation of water, and the area of the water landscape had been somewhat reduced, and the patches tended to be concentrated and spread; the remainder of the landscape patterns accounted for a relatively modest amount, and developed and changed in the direction of natural succession. (3) The landscape pattern evolution of Hainan Tropical Rainforest National Park was primarily based on natural succession of the rainforest, followed by a comprehensive impact of policy, climate and other factors, which reduced human factors on the tropical rainforest landscape interference and was conducive to improving the rainforest ecosystems self-healing capacity. To summarize, the landscape pattern of Hainan Tropical Rainforest National Park has been stable since the commencement of the pilot project, and policy direction has played an essential constructive role. The targeted conservation and restoration of the tropical rainforest landscape will help to the Hainan Tropical Rainforest National Parks sustainable development.

Key words: landscape pattern, evolution, Hainan Tropical Rainforest National Park, influencing factors, nature conservation land

景觀格局是大小形狀各異的景觀嵌塊體在空間上的排列情況,既是景觀異質性的具體表現,又反映了自然和人為因素在時空上的共同作用結果(McGarigal et al., 2018; 曹嘉鑠等,2021)。城鎮化活動頻繁、全球氣候變化等是影響全球景觀變化的重要驅動因素之一(Plieninger & Bieling, 2012)。隨著時間的推移,人類加速環境變化,生態景觀趨于破碎化發展,一旦超出其所能承受的限度,生態系統的各項生態功能及自我修復力將顯著降低(Beller et al., 2019),土壤質量下降、生物多樣性喪失等問題層出不窮(Scheffer et al., 2015; Li et al., 2020; Zhang et al., 2020)。加強景觀格局時空變化規律的研究,廣泛開展景觀變化監測和保護,對維護區域生態安全具有重要意義(Manolaki et al., 2021)。

隨著遙感技術和地理信息系統的發展,眾多學者運用景觀格局指數等方法定量描述和監測景觀結構的變化特征(Turner & Ruscher, 1988; Szilassi et al., 2017),分析影響景觀變化的驅動機制(Tzanopoulos & Vogiatzakis, 2011; You et al.,2023),抑或借助CLUE模型進行多層次、多尺度的土地利用動態變化模擬(Das et al., 2019),全過程探討景觀格局時空演變特征。但是,由于熱帶雨林的自身復雜性以及深入調查的困難性,現有研究中對熱帶雨林地區的景觀演變研究較少。

2018年,習近平總書記在“4·13”重要講話中強調,“要積極開展國家公園體制試點,建設熱帶雨林等國家公園,構建歸屬清晰、權責明確、監管有效的自然保護地體系?!蹦壳?,我國對國家公園的研究尚在起步階段,主要側重于管理體制的建立、法律機制的完善等方面(黃寶榮等,2018),仍存在一些尚未解決的問題和困難(臧振華等,2020)。因此,借鑒國內外優秀經驗,對國家公園景觀格局破碎化程度展開細致評估(Muhammed & Elias, 2021; Zhang et al., 2022),對維護典型生態系統的完整性至關重要。海南熱帶雨林國家公園于2021年10月12日入選我國第一批國家公園。早前研究主要側重于群落植物組成及多樣性變化格局(Chen et al., 2014; Liu et al., 2020),景觀格局研究對象主要為各國家級自然保護區或主要林區(Lan et al., 2020),對土地利用結構及景觀格局進行監測,宏觀把握林地動態演變規律(肖智等,2010;劉曉雙,2010; 宋曉麗等,2013),運用空間分析等方法探究保護區景觀脆弱性(韋慶高和孟偉,2015),亦有學者對熱帶雨林國家公園土地利用變化與生態系統服務價值進行了相關性分析(Li et al., 2022)。但以往的研究尚缺少對海南熱帶雨林國家公園景觀格局演變驅動力的探討,并忽視了對各保護區外部聯結地帶的全域景觀格局分析。常綠闊葉林是海南熱帶雨林國家公園的優勢種群,尋找林地景觀薄弱地區,有針對性地提高保護工作,定量評估自然與人為因素對景觀破碎程度的影響,是開展熱帶雨林生態修復的重要基礎。

基于此,本研究以海南熱帶雨林國家公園全范圍為對象,依托2015年和2020年的精細地表覆蓋產品,采用景觀格局指數和景觀動態變化模型的方法,擬探討以下問題:(1)近5年熱帶雨林國家公園景觀格局變化特征;(2)影響熱帶雨林國家公園景觀變化的因素。本研究以期為海南熱帶雨林國家公園規劃和可持續發展提供科學參考。

1?材料與方法

1.1 研究區概況

海南熱帶雨林國家公園(以下簡稱“研究區”),位于海南省中部山區(108°44′—110°04′ E、18°33′—19°14′ N),東起吊羅山國家森林公園,西至尖峰嶺國家級自然保護區,南至保亭縣毛感鄉,北至黎母山省級自然保護區,是亞洲熱帶雨林和世界季風常綠闊葉林交錯帶上唯一的“大陸性島嶼型”熱帶雨林??偯娣e為4 000多平方千米,約占海南島陸域面積的1/7。氣候類型為熱帶海洋性季風氣候,全年高溫多雨,多年平均氣溫為24.67 ℃,降雨量為1 759 mm。土壤主要為磚紅壤、赤紅壤等。研究區地勢中間高四周低,以五指山、鸚哥嶺等為最高核心,海拔逐漸降低,最高海拔為五指山1 867 m。擁有豐富的動植物種類及種質資源,如海南梧桐(Firmiana hainanensis)、海南長臂猿(Nomascus hainanus)等海南特有物種,森林覆蓋率高達95.56%。

1.2 數據來源及處理

本研究選用國家公園設立前后2015年和2020年兩期全球30 m精細地表覆蓋產品(GLC_FCS30-2015、GLC_FCS30-2020),數據來源于中國科學院空天信息創新研究院劉良云研究員團隊(http://data.casearth.cn)。降雨、溫度等氣象數據來源于中國天氣網(http://www.weather.com.cn/);臺風數據來源于國家環境信息中心(https://www.noaa.gov/);研究區范圍由《海南熱帶雨林國家公園總體規劃(2019—2025)》規劃邊界矢量化生成。

將基礎數據導入ENVI 5.3軟件進行幾何校正和圖像鑲嵌處理,運用ArcGIS軟件根據海南熱帶雨林國家公園矢量邊界進行裁剪,得到研究區2015年、2020年土地覆蓋類型圖。本研究參照國際IGBP的LUCC分類體系和GLC_FCS30的30類土地覆蓋類型,結合研究區實際景觀情況和研究目的將研究區景觀類型分為旱地、草本植物、灌溉農田、常綠闊葉林、落葉闊葉林、針葉林、灌木林、濕地、不透水層、水體10類(圖1)。

1.3 景觀格局分析方法

1.3.1 景觀格局指數?景觀格局揭示了形狀大小各異的景觀要素在空間上排列組合情況,景觀格局指數采用定量分析的方法,高度濃縮概括景觀空間結構的動態變化特征(俞飛和李智勇,2020;賈艷艷等,2020)?;谘芯繀^景觀植被特征,本研究從類型和景觀2個尺度進行研究。類型水平選取斑塊占景觀面積比例(PLAND)、斑塊數量(NP)、斑塊密度(PD) 、平均斑塊面積(AREA_MN)、最大斑塊指數(LPI)、景觀形狀指數(LSI)、斑塊結合度指數(COHESION);景觀水平選擇斑塊數量(NP)、蔓延度指數(CONTAG)、聚合度指數(AI)、香農多樣性指數(SHDI)、香農均勻度指數(SHEI)。計算基于Fragstats 4.2軟件完成。

1.3.2 景觀動態變化模型?景觀動態變化分析可綜合反映某個時間范圍內景觀格局變化情況,對比較景觀格局變化的區域差異和預測景觀格局未來趨勢具有積極作用(李丹等,2020)。為充分研究5年間研究區景觀格局變化特征,本研究引入單一景觀動態度和景觀轉移矩陣構建景觀動態變化模型。

單一景觀動態度能準確反映某個時間范圍內研究區景觀變化的活躍程度及數量情況(王秀蘭,2000),其計算公式如下:

式中:K為研究時段內某景觀單一動態度;Ua、Ub分別為研究期初及研究期末某一種景觀類型的面積(km2);T為研究時段長(a)。

景觀轉移矩陣模擬景觀從一種狀態向另一種狀態轉移的動態過程, 能夠定量地解釋各景觀格局之間的具體轉換方向,具有重要統計學意義(楊欽等,2020),其數學表達式如下:

式中:S為各景觀的面積;n為轉移前后景觀格局的類型數;i和j分別為研究期初及研究期末的景觀類型。

2?結果與分析

2.1 海南熱帶雨林國家公園景觀結構特征

由表1可知,研究區屬于典型熱帶雨林環境,景觀類型豐富。主導景觀為常綠闊葉林,其次為灌木林,兩種景觀類型總占比由89.34%上升至94.72%。2015年和2020年常綠闊葉林面積占比均超過50%,5年間面積增長531.38 km2,表明隨著保護力度的不斷增強,研究區常綠闊葉林增長趨勢顯著。主要變化區域為五指山核心保護區、吊羅山核心保護區及獼猴嶺周邊地區。灌木林比重降低,向常綠闊葉林轉化,面積減少294.73 km2,主要分布于五指山康運嶺及什寨嶺。落葉闊葉林、濕地、不透水層面積呈快速增長趨勢,而旱地、草本植物、灌溉農田、針葉林、水體景觀面積則趨于減少。濕地景觀占比最小,主要分布于大廣壩水庫及昌化江流域。2020年景觀類型面積大小關系依次為常綠闊葉林>灌木林>針葉林>水體>旱地>灌溉農田>草本植物>落葉闊葉林>不透水層>濕地。

2.2 海南熱帶雨林國家公園景觀指數變化特征

從類型尺度分析,由表2可知,5年間研究區景觀NP及PD總體呈下降趨勢,僅落葉闊葉林、濕地和不透水層稍有增長,說明三者景觀破碎度增加。常綠闊葉林NP顯著下降,但其面積逐年增加, AREA_MN增長量最高, 表示斑塊連接成片集中分布,異質性和破碎度減弱。草本植物PD呈下降趨勢,景觀破碎度降低。水體AREA_MN最大且呈現增長態勢,主要分布于大廣壩水庫,但其NP較小,表明水體斑塊趨于集中。常綠闊葉林LPI最高且增長速率最快,表明常綠闊葉林是研究區的主要景觀類型,抵御干擾能力較強;其次灌木林LPI較高,但5年間灌木林面積趨于減少,LPI顯著降低,景觀優勢度減弱,說明人類活動等外因干擾對灌木林演替造成一定影響。灌木林LSI最高,說明研究區灌木林斑塊形狀較不規則,邊際效應顯著。除落葉闊葉林、濕地和不透水層外,5年間各景觀類型LSI均呈現下降趨勢,斑塊形狀趨于規則,與外界產生交互作用的可能性減弱。除濕地外,研究區各景觀類型COHESION均較高,其中常綠闊葉林和水體COHESION數值趨于100%,這表明常綠闊葉林和水體的景觀連通性極高。濕地景觀分布較為分散,連通性較弱。

從景觀尺度分析,由表3可知,受優勢景觀常綠闊葉林影響,研究區整體NP顯著下降,景觀破碎度降低。5年間整體景觀CONTAG和AI較高且呈現增長趨勢,表示研究區景觀空間聚集性增強,優勢景觀常綠闊葉林將整體景觀串聯,形成了較高的連接度。SHDI和SHEI數值較低且5年間呈現下降趨勢,說明研究區各景觀類型比例差異增強,景觀豐富度較低,優勢度增強。

2.3 海南熱帶雨林國家公園整體景觀類型動態轉移

由面積變化和動態度分析(表4)可知,(1)常綠闊葉林、灌木林及針葉林占據主導,其余景觀面積變化較少。面積變化絕對值從大到小依次為常綠闊葉林>灌木林>針葉林>草本植物>旱地>落葉闊葉林>水體>灌溉農田>不透水層>濕地。(2)動態度絕對值從高到低依次為濕地>落葉闊葉林>不透水層>草本植物>針葉林>常綠闊葉林>灌木林>灌溉農田>旱地>水體。動態度受初始面積影響,僅有常綠闊葉林、落葉闊葉林、濕地及不透水層面積為正向增長,動態度為正值。濕地動態度變化值最大,水體變化最小。

由景觀類型轉化方向(表5)可知:(1)轉移量最大為常綠闊葉林,主要由灌木林和針葉林轉化而來,轉化面積分別為512.965、203.970 km2,占面積總量的比例依次為17.05%、6.78%。針葉林轉化區域主要集中分布于亞恩村舊址、五指山及吊羅山保護區核心區。(2)依水灌溉農田,導致近岸水體硬化,水體向濕地、旱地和灌溉農田轉化,轉化面積分別為0.581、1.940、2.340 km2,轉化比例依次為0.89%、2.99%、3.60%,轉化區域主要分布于大廣壩水庫兩岸和昌化江什運鄉段。(3)草本植物主要轉化為灌木林,轉化面積為37.576 km2,轉化比例為76.49%。轉化區域主要分布于霸王嶺核心區白沙縣。(4)旱地與常綠闊葉林部分轉化為落葉闊葉林,轉化面積分別為1.409、1.717 km2,轉化比例依次為21.83%、26.59%。(5)旱地主要與灌木林相互轉化。灌溉農田和不透水層轉移變化較小。

計算綜合動態度可以從整體角度統籌分析熱帶雨林國家公園及各保護區景觀類型的變化情況,2015—2020年間熱帶雨林國家公園綜合動態度為2.45%。參照劉紀遠等(2014)的相關研究,研究區綜合動態度屬于極緩慢變化型,景觀類型變化緩慢,景觀類型維持基本穩定,受人為因素的干擾較小,景觀植被自然演替,生態系統穩定性較好。

3?景觀格局變化影響因素

3.1 政策因素

自1998年“天保工程”在海南實施以來, 海南省天然林得到了有效保護,森林蓄積量和覆蓋率連年攀升。2013年海南省政府發布《海南省綠化寶島大行動工程建設總體規劃》,進一步加強天然林保護。此外,海南省自2006年建立生態公益林地方配套機制以來,補償標準逐年攀升,從2006年每666.67 m2 3元提升至2017年每666.67 m2 18元,大大提升了農民參與生態保護的積極性。為保護區天然林安全穩定生長提供生態保障,有效防控重大危險性林業有害生物危害林業發展,2015年4月,五指山等周邊四市縣森防站共同簽訂了《林業有害生物聯防聯治協議》。自2016年以來,海南省法院先后在鸚哥嶺、霸王嶺等保護區設立巡回法庭,為珍稀熱帶雨林環境資源和野生動植物保護提供了有力的司法保障。一系列政策舉措彰顯了海南政府致力于保護熱帶雨林生態環境的決心與毅力,促使熱帶雨林國家公園范圍內違法砍伐現象逐年減少,生態修復工作有序開展,天然林地面積不斷增加,景觀連綿成片,破碎化程度減小。

此外,為解決長臂猿等珍稀野生動物食源植物補充和棲息地破碎化的問題,自2013年起,海南省林業部門在霸王嶺自然保護區采用人工干預的方式修建生態廊道,通過在南叉河地區改造26.67 hm2松樹林,種植長臂猿食源植物,修建混交林區(彭文成等,2022)。這也是研究區尤其是霸王嶺片區闊葉林面積增長的重要原因之一。

3.2 人類活動因素

熱帶雨林國家公園范圍內人為活動較少,本研究選取居民點及道路分布情況表征人類活動的強度,探究人類活動對景觀格局變化的影響。對研究區內18個集中居民點進行多環緩沖區分析,表示不同人類活動強度的影響(圖2:A)。在研究區范圍創建1 km × 1 km漁網,提取2020年研究區及周邊5 km范圍內的各級道路和鐵路,進行道路密度分析,計算公式為道路密度=道路長度/網格面積 (圖2:B)。對居民點及道路影響進行加權分析,得到綜合人類活動強度等級分布圖(圖2:C)。結果表明,人類活動高強度區主要位于什運鄉、錢鐵村、同甲村等交通便利、海拔較低的地區,此類地區主要以旱地與灌木林之間的轉化為主。以什運鄉為例,其位于鸚哥嶺山腳,地勢平坦,周邊有G224國道與G9811海三高速等瓊中重要交通通道,受人類活動干擾嚴重,在該地區灌木林向旱地、草本植物、灌溉農田等多種地類的轉化較為顯著,生態系統趨于逆向演替。反之,灌木林向常綠闊葉林的正向演替主要發生在蛙嶺等高海拔、人類活動中低強度地區。

3.3 氣候因素

基于2015—2020年研究區9個縣區月平均降水量和溫度數據,分析海南熱帶雨林國家公園的氣候變化。由表6可知,2015年研究區年均氣溫為24.55 ℃,年降水量為130.89 mm,2020年年均氣溫為24.80 ℃,年降水量為145.97 mm??傮w而言,5年間研究區降水量及氣溫均呈現上升趨勢,平均增溫0.25 ℃,降水量平均增加15.08 mm,一定程度上有利于形成促進植被生長的水熱條件,況且研究區范圍內土壤以富含有機質的紅壤為主,有利于熱帶雨林優勢種群常綠闊葉林景觀正向積極演替。此外,臺風過境等惡劣氣候對雨林植被生長會產生如林冠層破壞等負面影響,產生大量林窗、風倒木和山體滑坡等現象。2015—2020年間共有3次強熱帶風暴席卷海南熱帶雨林國家公園,其中2016年登陸的3號臺風“銀河”與2018年登陸的9號臺風“山神”,伴隨8~9級大風及強降雨東西向穿越五指山核心保護區和尖峰嶺核心保護區,對大徑級喬木層植株造成損害,甚至改變區域景觀優勢種,這可能是五指山片區針葉林減少的原因之一。同時,臺風過境形成的林窗,一定程度上促進了幼木層和下木層植被的生長,有利于雨林植被更新(許涵,2010)。

3.4 地形因素

將研究區高程圖與景觀轉移圖疊加分析(表7)可知,針葉林轉入常綠闊葉林總面積為203.923 km2,在海拔801~1 400 m的區域轉化率較高,共有143.654 km2,占比為70.45%,主要分布于五指山核心保護區、霸王嶺核心保護區、吊羅山核心保護區、青春嶺、蛙嶺以及獼猴嶺。灌木林轉入常綠闊葉林總面積為512.453 km2,主要分布于201~800 m的低海拔山地,面積為409.859 km2,占比79.98%。草本植物轉入灌木林總面積為37.446 km2,在400 m以下的低海拔丘陵地帶轉化率較高,面積共有21.995 km2,占比58.74%,上述轉化的分布地區與植被自然生長規律較為符合。對研究區進行坡度坡向分析,結果表明在坡度較為平緩、西北向、低海拔山地的背坡

地帶,降雨量較小,灌木林向旱地轉化較為顯著。研究區地勢復雜,相較于坡度與地貌,高程對景觀類型變化影響較大,三者的交互作用均呈現非線性增強特征。

4?討論與結論

4.1 海南熱帶雨林國家公園景觀格局演變規律

海南熱帶雨林國家公園屬于典型熱帶雨林環境,以常綠闊葉林為主要優勢景觀(Li et al., 2022),其次為灌木林。隨著保護和宣傳政策的不斷加強,海南熱帶雨林面積逐年增加,主要表現如下:位于五指山核心保護區和吊羅山核心保護區及獼猴嶺周邊地區的常綠闊葉林面積增長, 景觀優勢度增強,破碎度減小,連接成片集中分布。常綠闊葉林主要是由灌木林、針葉林轉化,以致灌木林和針葉林面積顯著降低,其中,分布于五指山康運嶺和什寨嶺的灌木林面積大幅縮減,但其景觀形狀指數最高,斑塊形狀不規則,邊際效應顯著。在海南省生態補償和原住民生態搬遷的政策引導下,旱地向灌木林、闊葉林正向演替;大廣壩水庫近岸區域水體向濕地、農田等景觀負向轉化。濕地景觀單一動態度最高,表明其變化活躍,呈顯著正向增長態勢,但濕地景觀疏散分布,連通性差,破碎化程度增加;水體景觀小幅縮減,但斑塊趨于聚集。早前有學者對海南島景觀格局展開了調查,研究表明霸王嶺等片區林地面積正在緩速增長(劉曉雙等,2010; 周亞東和周兆德,2015),而本研究著眼于海南熱帶雨林國家公園試點區成立前后5年時間,詳盡探究了研究區景觀格局變化規律,進一步論證了在政策宏觀調控之下,海南熱帶雨林得到了良好的保護,景觀破碎度持續降低,雨林生態修復能力提升。

4.2 海南熱帶雨林國家公園景觀格局變化因素分析

海南熱帶雨林國家公園景觀格局演變主要受政策因素影響,其次為氣候、地形及人類活動干擾等因素。在過去的幾十年中,由于經濟農林熱潮的不斷涌現(Feintrenie & Levang, 2009),熱帶地區的原始雨林正以每年2%~20%的速度消失(Potapov et al., 2017 ),印度尼西亞熱帶雨林遭到嚴重污染(Sahide et al., 2015),中國西雙版納人工經濟林面積增長超20倍,闊葉林、針葉林面積均顯著減少30%,雨林碳儲量銳減,天然林景觀格局趨于破碎化(Liu et al., 2017)。得益于海南省“天保工程”和綠化寶島行動,持續開展的熱帶雨林天然林封育保護使得闊葉林面積顯著增長,并且在我國退耕還林政策引導下,原住民陸續搬遷出海南熱帶雨林國家公園核心區,避免了人類活動對雨林生態的影響,在雨林生態系統的自我修復下,研究區內原有耕地逐步轉變為林地(Priyadarshini & Abhilash, 2020)。海拔較高的山地雨林以正向自然演替為主,林地面積持續增長,空間聚集性增強。在人類活動較為頻繁的地區,雨林生態系統趨于逆向演替,景觀破碎化嚴重,本研究與中國西雙版納熱帶森林景觀變化較為一致(魏莉莉等,2018)。與亞洲地區不同,剛果熱帶雨林景觀變化的主要驅動因素為氣候,這是因為非洲地區受氣候降水影響嚴重,降水量的細微變化都可能導致雨林景觀與草原發生轉化 (Giresse et al., 2020);不恰當的人類活動也是造成非洲地區雨林危機的重要因素之一(Berhanu et al., 2023)。建立國家公園是我國生態文明建設的重要一步,通過政策調控,逐步減少人為因素對熱帶雨林景觀的干擾,保障海南熱帶雨林生態系統的原真性,對日后中國生態環境保護與發展具有一定的借鑒和指導意義。

4.3 海南熱帶雨林國家公園未來發展

2019年海南熱帶雨林國家公園體制試點設立,2021年其入選為我國第一批國家公園,海南省亦不斷加強對熱帶雨林國家公園的宣傳推廣工作。一方面,通過廣泛的科教宣傳,提高了廣大群眾對熱帶雨林景觀的保護意識;另一方面,生態游憩規劃建設將提上日程。研究區未來將趨于多元化發展,核心保護區強調對雨林生態系統進行嚴格保護,遵循自然演替規律;一般控制區則一定程度面向公眾開放,挖掘綠水青山的生態經濟價值。為平衡保護與利用的關系,需加強對海南熱帶雨林國家公園景觀的實時監測管理,倡導保護性開發、生態性開發,嚴禁一切可能破壞雨林景觀的建設活動;一般控制區倡導生態宜居化發展,從不同尺度探索具有保護潛力的HML (human modified landscapes)結構,優化景觀組成,探索熱帶雨林保護的關鍵生態閾值(Wies et al., 2021),學習國外優秀經驗,引入生態系統服務付費等森林治理機制體制,從法律制度方面減少對雨林的無序破壞(Edwards & Giessen, 2014; Berhanu et al., 2023)。

熱帶雨林國家公園是海南三大河流的發源地,擁有海南第二大水庫大廣壩水庫,水資源豐富。但5年間研究區水體景觀面積呈現下降趨勢,與逐年增長的降水量變化不相符。應著重加強河流發源地保護力度,建立水源保護區,優化水源涵養布局,增強研究區景觀完整性與連通性(Wang et al., 2020 )。此外,在人類活動較強的什運鄉、毛瑞等地區,生態環境較為脆弱,應盡快恢復建設用地(如高速公路用地)周邊植被環境,以建立綠帶等形式劃分道路緩沖區,形成生態安全屏障,減小對生態環境的影響。熱帶雨林國家公園生物多樣性豐富,是我國至關重要的熱帶種質基因庫,并且霸王嶺保護區是全球瀕危靈長類動物海南長臂猿的唯一棲息地(Du et al., 2020)。為進一步提高雨林植被豐富度,為珍稀動物提供優質棲息環境,應不斷建立健全生態修復制度,搭建景觀生態廊道,種植防護效益較好的樹種,加強各保護區之間的連通性,以形成連續的森林生態網絡系統。

本研究時間跨度僅為熱帶雨林國家公園確立前后的5年,未能全面揭示研究區景觀格局演變特征及影響因素,在后續研究中將考慮增加時間跨度,討論研究20世紀90年代各保護區成立之前景觀狀況,綜合探究研究區整體保護成效。此外,研究區屬于海南省重點保護地區,部分詳盡的氣象、植被數據較難獲取,而政策、人類活動因素的影響較難量化統計,后續研究中將擴大選取指標,加大實地調研,進一步挖掘研究區景觀格局演變的驅動因素。

參考文獻:

BELLER EE, SPOTSWOOD EN, ROBINSON AH, et al., 2019. Building ecological resilience in highly modified landscapes[J]. Bioscience, 69(1): 80-92.

BERHANU Y, DALLE G, SINTAYEHU DW, et al., 2023. Land use/land cover dynamics driven changes in woody species diversity and ecosystem services value in tropical rainforest frontier: A 20-year history[J]. Heliyon, 9(2): e13711.

CAO JS, DENG ZY, HU YD, et al., 2021. Spatial and temporal evolution and driving forces of the landscape pattern in Shennongjia Forestry District[J]. J Zhejiang A & F Univ, 38(1): 155-164.[曹嘉鑠, 鄧政宇, 胡遠東, 等, 2021. 神農架林區景觀格局時空演變及其驅動力分析 [J]. 浙江農林大學學報, 38(1): 155-164.]

CHEN YK, YANG Q, MO YN, et al., 2014. A study on the niches of the states key protected plants in Bawangling, Hainan Island[J]. Chin J Plant Ecol, 38(6): 576.

DAS P, BEHERA MD, PAL S, et al., 2019. Studying land use dynamics using decadal satellite images and Dyna-CLUE model in the Mahanadi River basin, India[J]. Environ Monit Assess, 191(Suppl. 3): 804.

DU YJ, LI DF, YANG XB, et al., 2020. Reproductive phenology and its drivers in a tropical rainforest national park in China: Implications for Hainan gibbon (Nomascus hainanus) conservation[J]. Glob Ecol Conserv, 24: e01317.

EDWARDS P, GIESSEN L, 2014. Global forest governance — Discussing legal scholarship from political science perspectives[J]. For Policy Econ, 38: 30-31.

FEINTRENIE L, LEVANG P, 2009. Sumatras rubber agroforests: advent, rise and fall of a sustainable cropping system[J]. Small-scale For, 8(3): 323-335.

GIRESSE P, MALEY J, CHEPSTOW-LUSTY A, 2020. Understanding the 2500 yr BP rainforest crisis in West and Central Africa in the framework of the Late Holocene: Pluridisciplinary analysis and multi-archive reconstruction[J]. Glob Planet Change, 192: 103257.

HUANG BR, WANG Y, SU LY, et al., 2018. Pilot programs for national park system in China: progress, problems and recommendations[J]. Bull Chin Acad Sci, 33(1): 76-85.[黃寶榮, 王毅, 蘇利陽, 等, 2018. 我國國家公園體制試點的進展、問題與對策建議 [J]. 中國科學院院刊, 33(1): 76-85.]

LAN GY, WU ZX, YANG C, et al., 2020. Tropical rainforest conversion into rubber plantations results in changes in soil fungal composition, but underling mechanisms of community assembly remain unchanged[J]. Geoderma, 375: 114505.

JIA YY, TANG XL, TANG FL, et al., 2020. Spatial temporal evolution of landscape pattern in the middle and lower reaches of the Yangtze River basin from 1995 to 2015 [J]. J Nanjing For Univ (Nat Sci Ed), 44(3): 185-194.[賈艷艷, 唐曉嵐, 唐芳林, 等, 2020. 1995—2015年長江中下游流域景觀格局時空演變 [J]. 南京林業大學學報(自然科學版), 44(3): 185-194.]

LI D, ZHAN DQ, MENG QW, et al., 2020. Spatiotemporal variation characteristics of forest land in Heilongjiang Province from 1980 to 2015 [J]. J Heilongjiang Inst Technol, 34(6): 1-5.[李丹, 戰大慶, 孟慶武, 等, 2020. 1980—2015黑龍江省林地時空變化特征 [J]. 黑龍江工程學院學報, 34(6): 1-5.]

LI LM, TANG HN, LEI JR, et al., 2022. Spatial autocorrelation in land use type and ecosystem service value in Hainan Tropical Rain Forest National Park[J]. Ecol Indic, 137: 108727.

LI SC, XIAO W, ZHAO YL, et al., 2020. Incorporating ecological risk index in the multi-process MCRE model to optimize the ecological security pattern in a semi-arid area with intensive coal mining: A case study in northern China[J]. J Clean Prod, 247: 119143.

LIU HD, CHEN Q, LIU X, et al., 2020. Variation patterns of plant composition/diversity in Dacrydium pectinatum communities and their driving factors in a biodiversity hotspot on Hainan Island, China[J]. Glob Ecol Conserv, 22: e01034.

LIU JY, KUANG WH, ZHANG ZX, et al., 2014. Spatiotemporal characteristics, patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s[J]. Acta Geogr Sin, 69(1): 3-14.[劉紀遠, 匡文慧, 張增祥, 等, 2014. 20世紀80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局 [J]. 地理學報, 69(1): 3-14.]

LIU SL, YIN YJ, LIU XH, et al., 2017. Ecosystem services and landscape change associated with plantation expansion in a tropical rainforest region of Southwest China[J]. Ecol Model, 353: 129-138.

LIU XS, HUANG JW, JU HB, 2010. Dynamic analysis of landscape pattern in natural forest protection project area of Bawangling, Hainan Province[J]. J Fujian Coll For, 30(1): 28-33.[劉曉雙, 黃建文, 鞠洪波, 2010. 海南省霸王嶺天然林保護工程區景觀格局動態分析 [J]. 福建林學院學報, 30(1): 28-33.]

LIU XS, 2010. The study on remote sensing technology of natural forest change monitoring in Hainan Bawangling[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry: 75.[劉曉雙, 2010. 海南省霸王嶺天然林變化的遙感監測技術研究 [D]. 北京: 中國林業科學研究院: 75.]

MANOLAKI P, CHOURABI S, VOGIATZAKIS IN, 2021. A rapid qualitative methodology for ecological integrity assessment across a Mediterranean islands landscapes[J]. Ecol Complex, 46: 100921.

MCGARIGAL K, COMPTON BW, PLUNKETT EB, et al., 2018. A landscape index of ecological integrity to inform landscape conservation[J]. Landscape Ecol, 33(7): 1029-1048.

MUHAMMED A, ELIAS E, 2021. Class and landscape level habitat fragmentation analysis in the Bale mountains national park, southeastern Ethiopia[J]. Heliyon, 7(7): e07642.

PENG WC, YANG J, HUANG SQ, et al., 2022. Effect of close-to-nature management on growth regeneration and species diversity in Acacia mangium plantation[J]. Trop For, 50(4): 13-17.[彭文成, 楊佳, 黃士綺, 等, 2022. 近自然改造對馬占相思人工林生長更新及物種多樣性影響 [J]. 熱帶林業, 50(4): 13-17.]

PLIENINGER T, BIELING C, 2012. Resilience and the cultural landscape — understanding and managing change in human shaped environments[J]. Landscape Ecol, 28(9): 1841-1843.

POTAPOV P, HANSEN MC, LAESTADIUS L, et al., 2017. The last frontiers of wilderness: Tracking loss of intact forest landscapes from 2000 to 2013 [J]. Sci Adv, 3(1): e1600821.

PRIYADARSHINI P, ABHILASH PC, 2020. Fostering sustainable land restoration through circular economy-governed transitions[J]. Restor Ecol, 28(4): 719-723.

SAHIDE MAK, NURROCHMAT DR, GIESSEN L, 2015. The regime complex for tropical rainforest transformation: Analysing the relevance of multiple global and regional land use regimes in Indonesia[J]. Land Use Policy, 47: 408-425.

SCHEFFER M, BARRETT S, CARPENTER SR, et al., 2015. Creating a safe operating space for iconic ecosystems[J]. Science, 347(6228): 1317-1319.

SONG XL, HAO ZJ, LI XQ, 2013. Analysis of land use change impacts in the forest area of Jianfengling, Hainan Province[J]. Anhui Agric Sci Bull, 19(13): 109.[宋曉麗, 郝志軍, 黎興強, 2013. 海南尖峰嶺林區土地利用變化影響分析 [J]. 安徽農學通報, 19(13): 109.]

SZILASSI P, BATA T, SZAB S, et al., 2017. The link between landscape pattern and vegetation naturalness on a regional scale[J]. Ecol Indic, 81: 252-259.

TURNER MG, RUSCHER CL, 1988. Changes in landscape patterns in Georgia, USA[J]. Landscape Ecol, 1(4): 241-251.

TZANOPOULOS J, VOGIATZAKIS IN, 2011. Processes and patterns of landscape change on a small Aegean island: The case of Sifnos, Greece[J]. Landscape Urban Plan, 99(1): 58-64.

WANG LT, WANG SX, ZHOU Y, et al., 2020. Landscape pattern variation, protection measures, and land use/land cover changes in drinking water source protection areas: A case study in Danjiangkou Reservoir, China[J]. Glob Ecol Conserv, 21: e00827.

WANG XL, 2000. Analysis on demographic factors and land use/land cover change[J]. Resour Sci, 22(3): 39-42.[王秀蘭, 2000. 土地利用/土地覆蓋變化中的人口因素分析 [J]. 資源科學, 22(3): 39-42.]

WEI LL, KOU WL, XIANG LL, et al., 2018. Topographic difference analysis of tropical forest landscape fragmentation in Xishuangbanna[J]. J SW For Univ(Nat Sci), 38(2): 95-102.[魏莉莉, 寇衛利, 向蘭蘭, 等, 2018. 西雙版納熱帶森林景觀破碎化地形差異性分析 [J]. 西南林業大學學報(自然科學), 38(2): 95-102.]

WEI QG, MENG W, 2015. Yinggeling landscape pattern changes vulnerability[J]. Trop For, 43(2): 40-44.[韋慶高, 孟偉, 2015. 鸚哥嶺景觀格局脆弱性動態變化研究 [J]. 熱帶林業, 43(2): 40-44.]

WIES G, ARZETA SN, RAMOS MM, 2021. Critical ecological thresholds for conservation of tropical rainforest in Human Modified Landscapes[J]. Biol Conserv, 255: 109023.

XU H, 2010. The spatial-temporal variation of species diversity in the natural tropical forests of Jianfengling on Hainan Island, south China[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry: 164.[許涵, 2010. 海南尖峰嶺熱帶天然林物種多樣性時空變化規律研究 [D]. 北京: 中國林業科學研究院: 164.]

XIAO Z, SHI JK, YUE P, et al., 2010. Analysis of land cover change and landscape pattern in the district of Wuzhi Mountain of Hainan Province[J]. J Anhui Agric Sci, 38(16): 8597-8599.[肖智, 史建康, 岳平, 等, 2010. 海南島五指山規劃區土地覆被變化與景觀格局分析 [J]. 安徽農業科學, 38(16): 8597-8599.]

YANG Q, HU P, WANG JH, et al., 2020. Landscape pattern change and response analysis in Zhalong wetland and the Wuyuer River Basin, 1980-2018 [J]. Hydrogeol J, 41(5): 77-88.[楊欽, 胡鵬, 王建華, 等, 2020. 1980-2018年扎龍濕地及烏裕爾河流域景觀格局演變及其響應 [J]. 水生態學雜志, 41(5): 77-88.]

YOU M, ZOU ZD, ZHAO W, et al., 2023. Study on land use and landscape pattern change in the Huaihe River Ecological and Economic Zone from 2000 to 2020 [J]. Heliyon, 9(3): e13430.

YU F, LI ZY, 2020. Forests landscape pattern changes and driving forces in Mount Tianmu[J]. J Zhejiang A & F Univ, 37(3): 439-446.[俞飛, 李智勇, 2020. 天目山林區景觀格局時空變化及驅動因素分析 [J]. 浙江農林大學學報, 37(3): 439-446.]

ZANG ZH, ZHANG D, WANG N, et al., 2020. Experiences, achievement, problems and recommendations of the first batch of Chinas national park system pilots[J]. Acta Ecol Sin, 40(24): 8839-8850. [臧振華, 張多, 王楠, 等, 2020. 中國首批國家公園體制試點的經驗與成效、問題與建議 [J]. 生態學報, 40(24): 8839-8850.]

ZHANG M, WANG JM, LI SJ, et al., 2020. Dynamic changes in landscape pattern in a large-scale opencast coal mine area from 1986 to 2015: A complex network approach[J]. Catena, 194: 104738.

ZHANG XY, NING XG, WANG H, et al., 2022. Quantitative assessment of the risk of human activities on landscape fragmentation: A case study of Northeast China Tiger and Leopard National Park[J]. Sci Total Environ, 851: 158413.

ZHOU YD, ZHOU ZD, 2015. Study on forest landscape patterns based on GIS and Fragstats in Hainan Province[J]. J Cent S For Technol Univ, 35(5): 78-83.[周亞東, 周兆德, 2015. 基于GIS與Fragstats的海南島森林景觀格局研究 [J]. 中南林業科技大學學報, 35(5): 78-83.]

(責任編輯?鄧斯麗?王登惠)

猜你喜歡
景觀格局演變影響因素
資源型城市轉型中景規格局的優化
異類女性故事在中國古代文學作品中的演變
農業生產性服務業需求影響因素分析
村級發展互助資金組織的運行效率研究
基于系統論的煤層瓦斯壓力測定影響因素分析
大都市邊緣區土地利用規劃對景觀格局的影響
近十年我國城市景觀生態學研究新進展
鴨綠江口濱海濕地保護區景觀變化分析
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合