吕梁山区域森林破碎化空间格局特征及影响因素分析

作     者：张奇玥 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘峰;卢勇

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：破碎化 移动窗口 景观格局指数 空间相关性 地理加权回归 

摘      要：景观格局变化是自然、社会和生物要素相互作用的结果,森林作为重要的景观类型,其性质对区域内生态环境和动植物变化有着直接影响。森林破碎化作为全球重大环境问题之一,制约了生态环境的可持续发展。因此对区域森林破碎化景观格局演变及其影响因素的研究,对推动森林生态系统恢复和森林可持续经营具有重要的现实意义。 本文利用2000年、2010年、2020年的全球地表覆盖数据,通过土地利用转移矩阵,分析吕梁山区域不同土地利用类型之间的变化特征。采用移动窗口等方法确定合适的分析粒度和尺度,对森林景观格局演变特征进行分析,通过空间格网单元,分析森林破碎化的时空演变特征,并采用空间自相关的单变量和双变量分析,进一步探讨了森林景观破碎化及破碎化与景观指数之间的空间相关性特征。最后,采用相关性和逐步回归分析筛选影响因素,构建地理加权回归模型,对2000年、2010年和2020年森林破碎化的影响因素进行分析。主要研究结果如下: (1)吕梁山区域的土地利用类型以耕地、林地和草地为主,2000-2020年耕地和草地均有不同程度的减少,林地面积随着时间的推移逐年增加,吕梁山区域的土地利用转换表现为耕地、草地和林地三者之间的相互转换,其中2010-2020年是土地利用类型面积变化和土地利用类型转换的主要时期。 (2)通过移动窗口分析可知,林地景观空间分布变化集中在北部和南部,破碎化在中部忻州市尤为明显,吕梁山区域的林地景观面积逐年增加,并以中部区域为主。由空间格网单元对森林破碎化分析中可以看出,森林破碎化主要在北部、西部以及西南部区域,2000-2020年吕梁山区域森林破碎化表现为逐年减少。根据全局和局部Moran s I指数,森林破碎化空间分布均呈正相关关系和空间聚集状态,且2000-2020年森林破碎化空间分布和空间聚集程度在逐渐减弱。三个时期的森林破碎化与斑块密度、斑块个数、边界密度和香浓多样性指数在空间上均呈正相关关系,与蔓延度指数呈负相关关系。 (3)从回归系数统计结果中可知,2000-2020年解释变量局部相关系数随着时间的推移范围逐渐减小。地形因素中坡度的影响程度最大,2000年和2010年中可达性变量以负效应为主,2010年与2020年的年均气温与森林破碎化呈正相关关系,夜间灯光数据在2020年作为全局变量与森林破碎化存在负相关关系;从回归系数空间分布图中可知,自然因素对森林破碎化的影响程度最高,其次为可达性因素,最后为社会因素。自然因素中,2000年和2020年坡度为造成破碎化的主要影响因素,2010年以年均气温为主。可达性因素中,2000年对破碎化程度的影响以距高速距离为主,2010年以距道路距离为主。社会因素中,除2010年的夜间灯光数据对森林破碎化影响较显著外,2000和2010年的社会因素均无显著影响。