东南沿海木麻黄防护林优化配置研究——以福建省平潭县为例

摘要

沿海防护林作为滨海地区唯一的林业生态工程，受到自然和人为因素的综合影响。目前防护林建设面临的主要问题体现在两方面：宏观上受外界因素的影响，包括人为的经营管理措施，海岸带开发建设占地等，以及自然因素影响引起防护林面积的增减；微观上，林分结构等引起防护林体系的稳定性和功能的变化。在沿海地区土地资源日益稀缺的今天，如何能实现防护林宏观布局的合理化，微观结构的高效化是亟待解决的问题。
　　 基于以上考虑，本文以RS和GIS技术为手段，对平潭县主岛陆相区域进行分类专题提取，结合实地调查、实验室分析以及已有的研究成果，对1996-2008年12年间研究区土地利用方式的变化特征及相互转化关系进行分析，研究影响防护林变化的驱动因素；从景观生态学的角度分析了研究区域景观格局的变化，探讨防护林建设对区域生态环境改善的作用（相互影响）。针对防护林不同类型的功能及各自存在问题的不同，着重对后沿片林进行优化调整，建立了评价指标体系，得到在综合效益最高的条件下各主要配置模式的最优比例。
　　 所得主要结论分述如下：
　　 (1)对平潭主岛陆相区域三个时相的遥感影像:1996年TM影像、2002年ETM影像、2008年ALOS影像分别进行提取。研究区地形复杂，景观比较破碎，单靠光谱特征分类难以取得理想的效果。本文针对研究区地形、地貌的特点，采用分层分类与监督、非监督分类相结合的方法进行分类提取，取得不错的效果，三个时相的分类精度都在85％以上，Kappa系数也均大于0.8。说明在地物光谱特征比较复杂的区域，非遥感信息源用于遥感专题分类，可以显著改善提取效果。
　　 (2)建立了基于沿海防护林的遥感影像分类体系，选择单一土地变化动态度、综合土地动态变化度、转移贡献率三个指标，采用分类后叠加的方法，分析1996-2008年研究区土地利用/覆盖的动态变化，较好的反映了研究区土地利用/覆被的综合及单个变化情况。结果表明，1996-2002年间较2002-2008年土地利用变化剧烈，防护林与其他土地利用方式呈此消彼长的关系，受农田及其他土地利用方式影像较为显著；滨海开发建设项目一定程度上影响了防护林的建设，尤其是前沿风口位置。
　　 (3)对影响防护林变化的人为和自然因素进行分析。本文通过建立以防护林为主体的遥感分类体系，分析各土地利用方式与防护林之间的转入转出关系，及在各地形因子（坡度、坡向、海拔高度）上的增减，得出结论，防护林的变化极大程度上受人为因素的影响，其中主要为林地开垦成农田以及林地成熟更新（转化为其他土地利用类型）；自然因素的影响较小，三个因子中海拔高度影响较为显著，其次为坡度。其中海拔高度大于100m，坡度大于15°地段变化较小，而坡度较小、海拔较低的滨海平原地区变化较大；防护林变化受到风因素（坡向）的影响较小。
　　 (4)从景观生态学的角度，选择了景观形状指数、斑块密度、形状指数等13个具有一定生态学意义的景观指数，从类型和景观两个层面上分析研究区的景观格局变化，结果表明，总的景观格局以及各景观类型呈现进一步破碎的趋势。
　　 (5)根据地形地貌因素、风力因素以及人为因素所造成的生态环境问题的不同，将研究区分为四个生态类型区，九个生态亚区。
　　 (6)对沿海防护林的主要部分：基干林带和后沿片林分别分析。由于各自的功能、立地条件不同，需要针对性的做出调整，重点对最具发展潜力的后沿片林进行优化。对现有的后沿片林配置模式进行筛选，总结出七种主要的配置模式，在实地调查走访、实验室分析、专家咨询、查阅相关文献的基础上，建立评价指标体系，采用层次分析的方法，得出在综合效益最高的条件下各配置模式的最优配置比例。在综合效益最高的约束条件下，七种配置模式：木麻黄与相思类混交(D1)、木麻黄与桉树类混交(D2)、木麻黄与松树类混交(D3)、多树种混交(D4)、木麻黄与其他树种混交(D5)、林果复合经营((D6)、木麻黄与灌木类混交(D7)的最佳比例分别为22％、17％、8％、16％、12％、17％、9％。