关键词:
森林资源
多功能评价
协同–权衡
功能分区
价值实现
摘要:
森林是维系生态系统安全,保障生态环境稳定,提供优质生态产品最重要的自然资源。生态文明时代,森林生态系统的生态–生产–游憩多功能评价、主导功能识别与分区、用途管制与价值实现受到广泛关注。掌握森林数量、结构、布局和功能的演变规律与趋势,探索森林资源主导功能分区与价值实现路径,对科学保护森林资源、提升森林功能多元价值、乡村振兴、加快“两山”转化等都具有重要意义。
本研究以浙江省杭州市临安区为例,针对当地经济林类型丰富且变化显著的特点,以森林资源二类调查成果为基础,利用遥感、社交媒体评论、兴趣点(Point of Interest,POI)和手机信令等多源数据,借助Google Earth Engine(GEE)、生态模型、空间分析等技术与方法,建立能满足森林资源评价、管理及决策需要的遥感调查方法,动态分析森林资源特别是特色经济林的时空演变特征,围绕森林生态、生产和游憩功能进行时空动态定量评价,综合分析多功能的相互关系,协同生态保护红线划定等规划成果,最终提出多尺度森林资源主导功能分区与差异化价值实现路径。研究的主要内容与结论包括:
(1)根据研究区森林资源变化特点、多功能动态评价目标的需要,结合森林二调成果,利用长时序Landsat影像、GEE云平台及随机森林算法自动提取了2000–2004年、2005–2009年、2010–2014年和2015–2019年四个时期的森林类型信息,系统分析和识别了密闭林和竹类与山核桃等经济林资源的时空演变特征。结果表明,(1)基于时序特征的森林资源遥感提取方法可以有效区分密闭林和特色经济林(包括毛竹林、杂竹林和山核桃林),分类精度达82%以上。(2)目前,3种特色经济林形成“东竹西果”格局。2000–2019年森林资源总面积下降3%(93 km2)。其中,密闭林面积减少124 km2,毛竹林保持稳定,杂竹林面积减少142 km2,山核桃林面积增加175 km2。由于山核桃经济效益好,山核桃扩张与非林地扩张侵占的主要是密闭林地、杂竹林地。与杂竹扩张相比,毛竹扩张与山核桃扩张通常在海拔更高、坡度更陡的区域。密闭林扩张多发生在低海拔或缓坡区域。各森林资源变化表现出明显的空间聚集和区域差异。密闭林主要增加在主城区南部、潜川镇中心区域等人口密集区域,这是美丽城乡建设及推动全域旅游战略实施,加大植树造林的结果。由于种植习惯,特色经济林扩张多发生在传统种植区域,山核桃林扩张主要在太阳镇、湍口镇、河桥镇、岛石镇,主要侵占了非自然保护区的密闭林。杂竹林主要减少在主城区周边、河桥镇、太阳镇。
(2)集成遥感解译成果、社交媒体评论、POI、手机信令等多源大数据和生态学模型,尝试构建了旨在科学保护与利用的森林“生态–生产–游憩”多功能定量评价体系,深入分析了2010–2019年临安区森林多功能的构成与时空演变特征。(1)生态功能:利用遥感数据、生态过程模型等,围绕水源涵养、土壤保持、固定CO2和生物多样性4个因子,综合揭示生态功能时空动态。结果表明,研究区以中、高生态功能为主,高生态功能面积占比42%,集中在西部及东北部,主要分布在各自然保护地及其周边,表明自然保护地体系政策对森林生态保护起到了关键作用。时间变化上,主要生态功能区域总体稳定。虽然城镇化少量占用了生态空间,城镇和村庄密集区域的生态功能有上升,主要是重视生态景观提升,大力植树造林的结果。特色经济林种植区域特别是山核桃集中种植区的生态功能有下降,少量山核桃种植区生态功能不降低甚至有提升,这与栽培等生产方式有关,表明发展经济林时,科学种植与管理有可能实现森林生产与生态功能的平衡。(2)生产功能:基于林产品经济价值,结合统计、调查等数据,揭示生产功能时空动态。结果表明,研究区生产功能较强,高生产功能面积占比33%,集中在西北部、西南部、中北部(均为山核桃主产区)、东北部(多为杂竹种植区)和东南部(多为毛竹种植区)。中生产功能面积占比29%,主要分布在交通主干道周边。时间变化上,功能总体上升,主要是山核桃等特色经济林发展的结果。(3)游憩功能:基于公众偏好视角,融合社交媒体评论、POI、遥感、手机信令等数据,利用文本挖掘、最大熵模型等方法,重点研究游憩功能的时空动态及其与公众偏好的相互关系,并圈定森林游憩热点区域。结果表明,游憩功能分布与可达性变量最相关,其次是森林属性和色彩多样性变量。高游憩功能面积占比4%,集中在各自然保护地、景区及周边,如东北部(天目山自然保护区、太湖源森林公园)、西部(“大明山”村落景区、浙西大龙湾、浙西大峡谷)和东部(青山湖森林公园)。时间变化上,高游憩功能区域逐渐聚集,功能上升集中在“天目月乡”、“龙门秘境”等村落景区、城镇周边及交通主干道两侧,表明交通与村落景区建设促进了游憩功能的增加。手机信令数据初步揭示了森林游憩热点区域的空间分