森林景观的斑块耦合网络模型研究- - - - 以环洞庭湖区为例

以景观生态学、森林经理学、系统工程、图论等理论为依据，利用3S技术手段，将森林作为处于不同空间的流动镶嵌体，从林分上升到景观层次，在景观尺度下，把一定的林分集合（斑块耦合体）作为一种空间整体，以斑块（可以是林分）作为调控单元，研究斑块耦合体的规律，从基于空间格局的"可视网络"到基于功能的"不可视网络"，对景观生态学中的"景观功能网络"进行拓展，研究代表"斑块耦合体"整体结构的骨架，提出森林景观的"斑块耦合网络"的概念，构建"斑块耦合网络"模型，剖析"斑块耦合网络"的结构与特征，探讨"斑块耦合体"稳定控制与演进机理，并进行网络优化与设计，应用于森林经营实践。本课题对作为研究区域的环洞庭湖区的综合治理和建设生态洞庭具有应用价值，对保护生态环境，实现环境友好具有现实意义，同时为揭示森林景观复杂性、构建可持续森林经营模式、在景观水平上解决森林经理学科的理论与实践问题提供思路。

以景观生态学、森林经理学、系统工程、图论、复杂网络等理论为依据，利用3S技术手段，在景观尺度上开展森林经营研究，追求森林生态经济系统的动态整体优化，研究森林景观斑块之间耦合作用，构建“斑块耦合网络”模型。其主要研究成果：.（1）提出了森林景观斑块多尺度划分依据：①森林景观要素分类分级结果；②环境主导因子的选择、分级结果；③森林景观类型的环境耦合度。并借助ArcGIS软件空间分析功能，依据邻近关系，提出从小尺度到大尺度林业数据综合方法。.（2）挖掘出森林景观斑块间边缘效应规律：①不同斑块对的森林景观斑块大多具有正效应；②从龄组分析，边缘效应强度具有成熟林>中龄林的规律，幼龄林的边缘效应不明显；③从森林景观类型分析，森林景观斑块间的边缘效应强度具有杉阔>松阔>杉松的规律。.（3）构建森林景观斑块耦合模型，以景观斑块为节点，边缘效应为边权，构建了森林景观斑块耦合网络，研究了不同耦合条件下景观斑块耦合网络的拓扑指数：①森林景观格局网络的度分布服从幂率分布，是一种无标度网络；②当度值较小时，节点的度与斑块的面积和形状指数呈现较强关系；③各种类型景观斑块节点的平均度值与该斑块所在地域有关；④当以乔木生产力为主要经营目标，生物多样性为次要经营目标时，乔木、灌木、草本边缘效应的权重分别为：0.731、0.188和0.081，该景观斑块耦合网络中节点的度与景观斑块类型有关且网络总点强度与网络规模相关。.（4）建立了景观斑块耦合网络的抗毁性模型：①森林景观斑块网络具有较强鲁棒性但脆弱性也较高。②对森林的采伐强度不宜超过区域中景观斑块的25%；③应加强对周边邻接斑块多、面积较大、形状复杂的景观类型的保护；④通过改变关键斑块的面积及形状指数、去除孤岛斑块、增加网络密度等手段，可提高网络的抗攻击能力。.（5）建立了森林景观斑块耦合网络的演化动力学模型：①成熟林比例较高、网络密度较大的森林景观网络，节点的总强度相对稳定；②通过退耕还林、分解复杂程度高且面积大的景观斑块，可提高网络的总节点强度，增强网络的抗毁能力。