隨著全球城市化趨勢的不斷加速，城市森林破碎化和孤島化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，生境的破碎化和孤島化是生物多樣性的一個(gè)重要威脅[1-3]，也是導(dǎo)致物種不斷減少、甚至滅絕的重要原因。景觀破碎化在改變景觀格局和物理環(huán)境的同時(shí)，造成種群個(gè)體行為、遺傳結(jié)構(gòu)、種群動(dòng)態(tài)、種間互作以及群落特征的改變[4]，從而造成生物多樣性的喪失[5]，降低生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力和生態(tài)服務(wù)功能，直接威脅到人類自身的生存和發(fā)展[6,7]。當(dāng)前全球范圍景觀破碎化不斷加劇[8,9]，城市區(qū)域表現(xiàn)尤甚，從而使得破碎化景觀恢復(fù)成為當(dāng)前全球特別是城市面臨的緊迫任務(wù)和新挑戰(zhàn)。景觀逆破碎化是Bailey在描述Kurttila等[10]在芬蘭采用景觀尺度規(guī)劃方法來增大森林斑塊，從而實(shí)現(xiàn)森林經(jīng)營破碎化的逆轉(zhuǎn)(reversefragmentation)中首次提及，此后的研究多集中于生境和林地的逆破碎化及改良方案，對城市森林景觀逆破碎化研究還未見報(bào)道。景觀逆破碎化閾值是景觀具有自然屬性的最低破碎化值，是城市森林景觀逆破碎化量變到質(zhì)變的關(guān)鍵點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)景觀逆破碎化的突破口。

本文以沈陽三環(huán)以內(nèi)區(qū)域?yàn)檠芯繉ο螅诓煌慕ㄖ芏认拢罁?jù)城市森林覆蓋率確立不同的景觀梯度，對不同建筑密度下的城市森林景觀逆破碎化趨勢下景觀指數(shù)和植物群落特征變化進(jìn)行分析，并對景觀進(jìn)行近自然度評價(jià)，進(jìn)而找出景觀逆破碎化閾值，從而為城市森林的建設(shè)及城市森林景觀逆破碎化恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1研究方法

1.1調(diào)查樣地的選取與調(diào)查

以沈陽市三環(huán)為研究對象，按照城市建筑密度將城市區(qū)域分為3類：建筑密集區(qū)(建筑占地面積占樣地面積的50%～70%)、建筑中等區(qū)(建筑占地面積占樣地面積的30%～50%)，建筑稀疏區(qū)(建筑占地面積占樣地面積的30%以下)。同時(shí)在每一建筑密度下以城市森林覆蓋率為依據(jù)建立景觀逆破碎化梯度，每塊樣地面積為20～25hm2，每個(gè)梯度3個(gè)重復(fù)，劃分12個(gè)梯度(1代表森林覆蓋率小于5%，2代表森林覆蓋率5%～10%，3代表森林覆蓋率10%～15%，4代表森林覆蓋率15%～20%，…，12代表森林覆蓋率大于60%)。每塊樣地抽取10個(gè)左右小樣方，記錄小樣方內(nèi)每種喬木(或灌木)的個(gè)體數(shù)、胸徑、高度、冠幅等指標(biāo)，記錄草本植物的蓋度，對小樣方內(nèi)景觀進(jìn)行整體描述。樣地設(shè)置遍及中心城區(qū)、近郊、遠(yuǎn)郊。

1.2數(shù)據(jù)來源及處理

利用Erdas圖像處理軟件對QuickBird衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正、拼接和裁剪處理，在研究區(qū)域的數(shù)字影像圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化處理，獲得沈陽三環(huán)以內(nèi)區(qū)域城市森林景觀數(shù)據(jù)庫。在地理信息系統(tǒng)ArcGIS9.3的支持下，結(jié)合相關(guān)資料，在研究區(qū)根據(jù)建筑密度和城市森林覆蓋率選擇不同的景觀梯度，并提取相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為grid文件，利用Fragstats3.3計(jì)算選擇的景觀指數(shù)。野外調(diào)查數(shù)據(jù)運(yùn)用MicrosoftExcel2007軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)錄入、計(jì)算分析。根據(jù)密度、高度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算植物物種相對重要值。根據(jù)重要值的計(jì)算結(jié)果，依據(jù)各指標(biāo)計(jì)算公式，進(jìn)行物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、頂極適應(yīng)值等指標(biāo)的計(jì)算。

2結(jié)果與分析

2.1基于植物群落特征變化的景觀逆破碎化閾值分析

2.1.1建筑密集區(qū)在建筑密集區(qū)，隨著森林覆蓋率升高郁閉度、頂級適應(yīng)值呈現(xiàn)總體下降趨勢(見圖1、2)；鄉(xiāng)土樹種胸徑級變化不大，有小幅度升高，其值基本趨近于1(見圖3)；物種多樣性在森林覆蓋為10%-15%處有較大幅度升高，總體值值均小于0.75，表示該地區(qū)物種較單一(見圖4)；鄉(xiāng)土樹種比例在森林覆蓋為10%-15%處有較大幅度升高(見圖5)；在森林覆蓋為10%-15%處出現(xiàn)少量自然更新(見圖6)，總體景觀破碎化較嚴(yán)重。

2.1.2建筑中等區(qū)在建筑中等區(qū)，植物群落指標(biāo)隨著森林覆蓋率的升高呈現(xiàn)較明顯變化(見圖1-6)：郁閉度、頂級適應(yīng)值、鄉(xiāng)土樹種胸徑級、物種多樣性、鄉(xiāng)土樹種比例均在森林覆蓋率為35%～40%時(shí)出現(xiàn)明顯尺度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)后均有較大幅度升高，并且出現(xiàn)一定數(shù)量的自然更新，更新數(shù)量也隨森林覆蓋率升高而增多，說明在轉(zhuǎn)折點(diǎn)后景觀趨于自然。因此可大膽推測該地區(qū)森林景觀在森林覆蓋率為35%～40%時(shí)可能出現(xiàn)景觀逆破碎化閾值。

2.1.3建筑稀疏區(qū)建筑稀疏區(qū)的植物群落指標(biāo)隨森林覆蓋率變化與建筑中等區(qū)相似(見圖1-6)。建筑稀疏區(qū)在森林覆蓋率為25%～30%時(shí)各指標(biāo)變化曲線出現(xiàn)明顯尺度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并且出現(xiàn)較多數(shù)量的自然更新，綜合各指標(biāo)變化判斷該地區(qū)森林景觀在森林覆蓋率為25%～30%時(shí)可能出現(xiàn)景觀逆破碎化閾值。2.2不同建筑密度下基于植物群落特征變化的景觀逆破碎化閾值分析建筑密集區(qū)由于建筑面積大，幾乎沒有大片面積的景觀出現(xiàn)，又受較大的人為干擾，沒有景觀逆破碎化現(xiàn)象。而建筑中等區(qū)和稀疏區(qū)由于建筑面積較小，可能出現(xiàn)較大片面積的景觀，因此各植物群落特征變化明顯，隨森林覆蓋率的增加在不同的梯度范圍內(nèi)都有景觀逆破碎化閾值出現(xiàn)。

2.3生態(tài)閾值分析

生態(tài)閾值是生態(tài)系統(tǒng)變化的一個(gè)區(qū)間，生態(tài)閾值主要有2種類型：生態(tài)閾值點(diǎn)和生態(tài)閾值帶。在自然界中更為普遍存在的是生態(tài)閾值帶，經(jīng)過對比相同和不同建筑密度下各植物群落指標(biāo)變化，可以大膽推斷在建筑中等區(qū)和建筑稀疏區(qū)可能出現(xiàn)景觀逆破碎化閾值。

3結(jié)論與討論

通過對同一建筑密度和不同建筑密度下隨森林覆蓋率升高景觀群落的植物群落特征變化分析，發(fā)現(xiàn)在建筑中等區(qū)在森林覆蓋率為35%～40%時(shí)景觀從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)，出現(xiàn)景觀逆破碎化閾值。建筑稀疏區(qū)森林覆蓋率達(dá)到25%～30%時(shí)呈現(xiàn)景觀逆破碎化趨勢，各指數(shù)在該范圍內(nèi)變化較明顯，因此該梯度為建筑稀疏區(qū)的景觀逆破碎化閾值。

當(dāng)前全球范圍景觀破碎化不斷加劇，城市區(qū)域表現(xiàn)尤甚，從而使得破碎化景觀恢復(fù)成為當(dāng)前全球特別是城市面臨的緊迫任務(wù)和新挑戰(zhàn)。如果能使景觀向著逆破碎化的方向發(fā)展，則是解決該問題的有效途徑。通過該研究發(fā)現(xiàn)，城市森林景觀在建筑密度和森林覆蓋率達(dá)到一定范圍時(shí)呈現(xiàn)逆破碎化趨勢，景觀趨于自然，這為解決景觀恢復(fù)問題打開了突破口，為其找到可靠的理論依據(jù)及深入發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。