寬闊水自然保護(hù)區(qū)各功能區(qū)景觀格局分析

胡艷 楊瑞

摘 要：以寬闊水自然保護(hù)區(qū)2015年GF-1遙感影像和功能區(qū)劃圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，3S技術(shù)為支撐，提取景觀類型圖，運(yùn)用Fragstat42軟件計算景觀指數(shù)，分析寬闊水自然保護(hù)區(qū)各功能區(qū)的景觀格局特征。結(jié)果表明：整個自然保護(hù)區(qū)中核心區(qū)的分布面積最大，且景觀聚集度高，異質(zhì)性小，破碎度小，核心區(qū)的景觀優(yōu)勢強(qiáng)于緩沖區(qū)和試驗(yàn)區(qū)；各功能區(qū)均以自然景觀類型為主導(dǎo)，人文景觀類型分別鑲嵌在自然景觀類型中；各功能區(qū)景觀類型均表現(xiàn)為以常綠闊葉林為主，常綠闊葉林抗干擾能力較強(qiáng)，常綠落葉闊葉混交林抗干擾能力相對較弱。

關(guān)鍵詞：寬闊水；自然保護(hù)區(qū)；不同功能區(qū)；景觀格局

中圖分類號：S7599

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2018）04-0073-006 國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.04.011

Landscape Pattern Analysis of Different Functional areas in Kuankuoshui Nature Reserve

HU Yan，YANG Rui*

（College of Forestry， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： The 2015 GF-1 remote sensing image and functional zoning map of Kuankuoshui Nature Reserve were used as the basic data and 3S used as support technology to construct landscape type maps. Fragstat 4.2 software was used to calculate the landscape index and analyse the landscape patterns and characteristics of each functional area. The results showed that the core area was the largest part in the whole Nature Reserve， and had high landscape aggregation， small heterogeneity and small fragmentation. The landscape advantage of core area was stronger than that of buffer zone area and experimental area. The natural landscape types were dominant in all the functional areas， with human landscape types embedded in the natural landscape types. The main landscape type for each functional area was the evergreen broad-leaved forest， which has strong anti-interference ability. The evergreen deciduous broad-leaved mixed forest has relatively weak anti-interference ability.

Key words：Kuankuoshui； nature reserve； functional areas； landscape patterns

寬闊水國家級自然保護(hù)區(qū)位于黔北大婁山脈，地形地貌特征獨(dú)特，保護(hù)區(qū)內(nèi)野生動植物資源種類繁多。近年來隨著旅游資源的不斷開發(fā)，保護(hù)區(qū)內(nèi)長期居住人口數(shù)量少，往來旅游人口數(shù)量多[1]。由于人與自然長期的相互作用，導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)的各功能區(qū)景觀分布特征差異變化較大[2]。對各功能區(qū)景觀格局研究是通過對景觀不同種類要素的空間布局和異質(zhì)性的分析，創(chuàng)建空間布局與景觀生態(tài)過程之間的映射關(guān)系，了解景觀空間布局對生態(tài)系統(tǒng)的影響[3]。本文主要以RS和GIS為技術(shù)支持，以寬闊水自然保護(hù)區(qū)2015年的遙感影像、二類森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)和功能區(qū)劃圖為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，采用景觀指數(shù)法[4]，從看似雜亂無序的表面景觀中挖掘每個斑塊之間的分布規(guī)律，分析資源類別及環(huán)境的分布特征[5]，使人們認(rèn)識保護(hù)區(qū)內(nèi)各功能區(qū)的自然變化規(guī)律以及人與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，以便更合理地開發(fā)利用保護(hù)區(qū)的各種資源，發(fā)揮其最大功能作用[6]。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

11 研究區(qū)域概況

寬闊水自然保護(hù)區(qū)地處黔北，隸屬于綏陽縣，東面與正安縣相交，西面與桐梓縣相接，處在三個縣交界之處[7]。地理坐標(biāo)為107°02′42″E～107°13′26″E，緯度為28°08′23″N～28°19′10″N，東西長約19 km，南北拉伸約20 km，面積2612489 hm2。保護(hù)區(qū)最高峰是太陽山，海拔1762 m；最低點(diǎn)是海拔約為650 m的塘村河谷底。相對高差達(dá)1112 m。該區(qū)出露地層有早古生界寒武系、奧陶系、志留系、晚古生界下二疊統(tǒng)以及新生代第四系地層。主要土壤類型包含山地黃壤、山地黃棕壤、石灰土等。隸屬于中亞熱帶的濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)。由于保護(hù)區(qū)在中間高四面較低的隆起高地上，冬季沒有嚴(yán)寒，夏季沒有炎熱酷暑，降雨量十分充足，具有低緯度山地季風(fēng)潮濕性氣候的特點(diǎn)，為動、植物的生息繁殖提供了良好的生態(tài)環(huán)境。獨(dú)特的自然地理環(huán)境特征，形成了具有中亞熱帶常綠闊葉林和常綠落葉闊葉林混交林的地帶性森林植被。

12 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本研究以寬闊水自然保護(hù)區(qū)管理局提供的2015年GF-1遙感影像、2015年二類調(diào)查數(shù)據(jù)和功能區(qū)劃圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，運(yùn)用ENVI51對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、裁剪等處理[8]。通過野外實(shí)地調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)，以ArcGis102軟件和林相圖對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行目視解譯，結(jié)合森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)將保護(hù)區(qū)的景觀類型分為常綠闊葉林、常綠針葉林、常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、常綠灌叢、落葉灌叢和水域7個自然景觀，農(nóng)地、居民點(diǎn)和道路3個人文景觀，并將分類后的景觀類型圖轉(zhuǎn)化為25 m×25 m的柵格數(shù)據(jù)。根據(jù)寬闊水自然保護(hù)區(qū)不同功能區(qū)劃圖（圖2），結(jié)合不同景觀類型分布進(jìn)行圖形疊加分析，得出寬闊水自然保護(hù)區(qū)不功能區(qū)景觀類型圖（圖3）。

景觀指數(shù)分析法是數(shù)量化研究景觀分布特征的重要技術(shù)手段，景觀指數(shù)是對景觀異質(zhì)性、景觀分布特點(diǎn)的高度概括[9]，能明顯、有效的反應(yīng)景觀之間存在的內(nèi)在關(guān)系[10]。對不同功能區(qū)的景觀布局特征分析選取了面積、斑塊數(shù)、斑塊密度、邊緣密度、景觀形狀指數(shù)、散布與并列指數(shù)、多樣性指數(shù)等9個指數(shù)。各景觀指數(shù)的具體計算公式和計算方法都采用FRAGSTATS計算軟件的表達(dá)方式。

2 結(jié)果與分析

21 各功能區(qū)斑塊規(guī)模景觀格局分析

由表1可知，寬闊水自然保護(hù)區(qū)不同功能區(qū)面積分布中，實(shí)驗(yàn)區(qū)的面積為788580hm2，緩沖區(qū)面積為592711hm2，核心區(qū)面積為920368hm2；斑塊個數(shù)依次為1677個、1214個、663個。由表2知，實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)各景觀的面積分布大小關(guān)系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>落葉闊葉林>農(nóng)地>道路>常綠灌叢>落葉灌叢>水域>居名點(diǎn)，面積分別為270863hm2、189331hm2、133866hm2、

1：農(nóng)地；2：落葉闊葉林；3：常綠闊葉林；4：常綠針葉林；5：落葉灌叢；6：常綠灌叢；7：水域；8：常綠落葉闊葉混交林；9：道路；10：居民點(diǎn)

圖3 各功能區(qū)景觀類型圖

Fig3 Landscape pattern of each functional area

90117hm2、85075hm2、7808hm2、3429hm2、3399hm2、2527hm2、2365hm2；緩沖區(qū)面積大小關(guān)系表現(xiàn)為：常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>農(nóng)地>落葉闊葉林>常綠灌叢>落葉灌叢>道路>水域>居名點(diǎn)，面積分別為280702hm2、81522hm2、72055hm2、57922hm2、57881hm2、26999hm2、7552hm2、4643hm2、2298hm2、1137hm2；核心區(qū)面積分布大小關(guān)系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠針葉林>農(nóng)地>落葉灌叢>常綠灌叢>道路>水域>居名點(diǎn)，面積分別為454153hm2、254390hm2、106298hm2、79437hm2、45471hm2、6949hm2、6519hm2、5011hm2、741hm2、400hm2。由此分析得出：常綠闊葉林在各個功能區(qū)的分布面積均最大，在各功能區(qū)占主導(dǎo)地位，構(gòu)成各功能區(qū)的景觀基質(zhì)；其次是常綠落葉闊葉混交林；其他景觀隨著功能區(qū)的不同分布面積排序有所變化。變化較為突出的是農(nóng)地和道路兩個人文景觀，由實(shí)驗(yàn)區(qū)向核心區(qū)過渡的過程中，面積逐漸減小，面積百分比逐漸減小。

斑塊密度是反映景觀中斑塊離散化的一個重要指標(biāo)[11]由表1知，核心區(qū)的斑塊密度最小，值為720個/hm2，其次是緩沖區(qū)，值為2048個/hm2，實(shí)驗(yàn)區(qū)斑塊密度最大，值為2127個/hm2；說明寬闊水自然保護(hù)區(qū)內(nèi)核心區(qū)的景觀斑塊分化程度小，實(shí)驗(yàn)區(qū)的景觀斑塊分化程度較大。由各功能區(qū)景觀異質(zhì)性指數(shù)表2可知，實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)各景觀類型斑塊密度大小關(guān)系表現(xiàn)為農(nóng)地>居民點(diǎn)>常綠闊葉林>常綠針葉林>道路>落葉闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>水域>常綠灌叢>落葉灌叢，值分別為950、545、193、160、082、082、061、029、015、009；緩沖區(qū)內(nèi)各景觀類型斑塊密度大小關(guān)系表現(xiàn)為農(nóng)地>常綠闊葉林>常綠針葉林>居民點(diǎn)>道路>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠灌叢>水域>落葉灌叢，值分別為936、280、219、182、135、098、089、040、035、032；核心區(qū)內(nèi)各景觀類型斑塊密度大小關(guān)系表現(xiàn)為農(nóng)地>常綠闊葉林>居民點(diǎn)>常綠針葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>道路>落葉灌叢>水域>常綠灌叢，值分別為343、120、071、064、037、033、028、013、007、005。農(nóng)地的斑塊密度在各個功能區(qū)均最大，其余景觀類型在各個功能區(qū)的斑塊密度排序發(fā)生了明顯變化，但均在核心區(qū)最小。說明各景觀類型在實(shí)驗(yàn)區(qū)、緩沖區(qū)、核心區(qū)分布差異明顯，核心區(qū)景觀斑塊的分化程度最小。

22 各功能區(qū)景觀異質(zhì)性分析

景觀異質(zhì)性指景觀要素、景觀類型組合在同一個生態(tài)系統(tǒng)中在不同空間和時間上的分布特征[12]。適度的景觀異質(zhì)性有利于景觀資源的發(fā)展[13]。

最大斑塊指數(shù)（LPI）是景觀規(guī)模、景觀中的優(yōu)勢種類型及景觀破碎化的一種反映，能夠更深入的了解景觀的分布情況[14]。

類型LPI分布大小關(guān)系為：常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>落葉闊葉林>道路、落葉灌叢>農(nóng)地>常綠灌叢>水域>居民點(diǎn)，值分別為：1762、1008、257、228、035、032、031、029、015、002；緩沖區(qū)（表4）LPI分布大小關(guān)系為：常綠闊葉林>落葉闊葉林>常綠針葉林>常綠灌叢>常綠落葉闊葉混交林>落葉灌叢>農(nóng)地>水域>道路>居民點(diǎn)，值分別為：869、528、352、284、259、054、024、016、009、001；核心區(qū)（表5）LPI分布大小關(guān)系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠針葉林>農(nóng)地>落葉灌叢>道路>水域>居民點(diǎn)，值分別為：1441、1008、379、315、030、024、018、009、004、001。由此分析得出：各景觀類型LPI之間存在較大的差異，不利于實(shí)驗(yàn)區(qū)景觀的平衡發(fā)展。常綠闊葉林在各功能區(qū)LPI均最大；常綠落葉闊葉混交林在實(shí)驗(yàn)區(qū)和核心區(qū)LPI值僅次于常綠闊葉林，值均為1008，但在緩沖區(qū)很小，值為054，說明常綠落葉闊葉混交林在實(shí)驗(yàn)區(qū)和核心區(qū)斑塊組成較大，景觀連續(xù)性較好；其他景觀類型LPI值均相對較小?？傮w上自然景觀的景觀LPI值（除水域）均大于人文景觀，抗干擾能力比人文景觀強(qiáng)。

由1知，實(shí)驗(yàn)區(qū)的景觀邊界密度為10993向緩沖區(qū)轉(zhuǎn)化的過程中都增加了，值為13275，景觀的邊緣之間物質(zhì)、能量的交換強(qiáng)度增加；從緩沖區(qū)向核心區(qū)轉(zhuǎn)化的過程逐漸減小，值為6772。各景觀類型（表3、4、5）在不同功能區(qū)邊界密度值差異性較明顯。常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠針葉林、常綠灌叢、落葉灌叢、落葉闊葉林和水域邊界密度值在緩沖區(qū)最大，核心區(qū)最?。ǔ＞G灌叢），常綠灌叢邊界密度值在實(shí)驗(yàn)區(qū)與核心區(qū)接近。農(nóng)地、道路、居民點(diǎn)邊界密度值由實(shí)驗(yàn)區(qū)向緩沖區(qū)轉(zhuǎn)化過程中逐漸減小。

散布與并列指數(shù)IJI能夠較明顯的反映出自然環(huán)境限制下生態(tài)系統(tǒng)的分布特征。由表1知，實(shí)驗(yàn)區(qū)、緩沖區(qū)和核心區(qū)的散布與并列指數(shù)IJI分別為7246、7356、7265，緩沖區(qū)的IJI值最大。綜合表3、4、5可知，由實(shí)驗(yàn)區(qū)向核心區(qū)過渡IJI值減小的有農(nóng)地、道路、水域、落葉闊葉林、常綠灌叢、居民點(diǎn)、常綠針葉林和常綠落葉闊葉混交林，IJI值增加的僅有常綠闊葉林和落葉灌叢兩類景觀。說明保護(hù)區(qū)內(nèi)除常綠闊葉林和落葉灌叢外，其他景觀類型由實(shí)驗(yàn)區(qū)向核心區(qū)過渡景觀分散化程度減小，異質(zhì)性降低。

景觀聚集度指數(shù)（AI）測量的是景觀類型在水平間距上的特征。AI指數(shù)的取值為0～100，值越大，異質(zhì)度較低；反之，則異質(zhì)性高[15]。由表1統(tǒng)計結(jié)果知各功能區(qū)的景觀聚集度指數(shù)值均趨近于100，表明整個保護(hù)區(qū)內(nèi)的景觀聚集度指數(shù)都相對較高；核心區(qū)的景觀聚集度指數(shù)為9933，為各功能區(qū)最大，說明核心區(qū)景觀聚集度最好。由表3、表4和表5知，各景觀類型在不同功能區(qū)AI值分布差異較小，從實(shí)驗(yàn)區(qū)向核心區(qū)過渡逐漸增加（除水域）。其中，道路和居民點(diǎn)在三區(qū)內(nèi)的AI指數(shù)分別為8666、8619、8694和8463、8483、8557，說明在核心區(qū)分布較集中，對核心區(qū)景觀的破碎化影響比其他功能區(qū)小。

23 各功能區(qū)景觀均勻度與多樣性分析

豐富密度PRD體現(xiàn)了景觀的成分和空間的異質(zhì)性，作用于諸多生態(tài)過程[16]。研究保護(hù)區(qū)內(nèi)的PRD對其野生動物資源的繁殖和保護(hù)可提供有意義的參考數(shù)據(jù)。保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)的豐富密度最小，PRD=011；其次是核心區(qū)，PRD=013；景觀豐富密度最大的是緩沖區(qū)，PRD=017。說明緩沖區(qū)內(nèi)相對實(shí)驗(yàn)區(qū)和緩沖區(qū)景觀類型較豐富，為野生動物和其他生物的生存提供了相對較好的自然環(huán)境，有利于野生動物的繁殖。SHDI表示Shannon多樣性指數(shù)，當(dāng)SHDI接近時，表示組成景觀的斑塊很少；SHDI值越大，表明組成景觀的斑塊越多或說是各個類型的斑塊平衡分布于整個區(qū)域。從表6可知，核心區(qū)Shannon多樣性指數(shù)最大，值為155，其次是緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)，說明核心區(qū)景觀類型多樣性最豐富，景觀均勻度最高，核心區(qū)的景觀優(yōu)勢強(qiáng)于緩沖區(qū)和試驗(yàn)區(qū)。

3 結(jié)論與討論

通過對研究區(qū)內(nèi)三個功能區(qū)景觀格局的分析，并結(jié)合野外實(shí)地考察，得出各功能區(qū)的總體景觀格局特征如下：各功能區(qū)均以自然景觀類型為主導(dǎo)，人文景觀類型分別鑲嵌在自然景觀類型中。

三區(qū)內(nèi)自然景觀的抗干擾能力均高于人文景觀，且均表現(xiàn)為以人為干擾較小的常綠闊葉林為主。這主要是由于寬闊水自然保護(hù)區(qū)屬于原始的森林資源，植被大多屬于自然替代演替，人為作用很小。在整個自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，具有典型原生態(tài)亮葉水青岡為主體的常綠落葉闊葉混交林是重點(diǎn)保護(hù)對象，其抗干擾能力相對較弱，為使其在整個保護(hù)區(qū)均衡的發(fā)展，需對三個區(qū)域內(nèi)的常綠落葉闊葉混交林的生境和周圍的植被類型進(jìn)行保護(hù)。

整體上看，寬闊水自然保護(hù)區(qū)的三區(qū)均受到人為活動的影響但都很??；保護(hù)區(qū)內(nèi)景觀分布特征受人為活動和植被交替分布綜合作用的影響。

由于寬闊水自然保護(hù)區(qū)屬于原始森林自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)內(nèi)大多數(shù)屬于原始景觀，增加各功能區(qū)的景觀均勻度應(yīng)根據(jù)各景觀類型生存所需的地理?xiàng)l件增加相應(yīng)景觀類型。典型亞熱帶亮葉水青岡形成的常綠落葉闊葉混交林是整個自然保護(hù)區(qū)的重點(diǎn)保護(hù)對象，根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計常綠落葉闊葉混交林內(nèi)主要以近成熟林、成熟林和過熟林為主，幼齡林的數(shù)量十分稀少。結(jié)合此景觀類型分布特征及其形狀特征，應(yīng)在常綠落葉闊葉混交林群落下層種植亮葉水青岡幼苗及與亮葉水青岡互利共生的植物類型，同時增加常綠落葉闊葉混交林的邊界密度。同時對其他優(yōu)勢度趨于減少的自然景觀類型增加其景觀類型幼齡林樹，增加邊緣的邊界密度和邊界長度；規(guī)范核心區(qū)的管理制度和條例，對加強(qiáng)核心區(qū)保護(hù)的同時，應(yīng)適當(dāng)在核心區(qū)與緩沖區(qū)之間增加廊道，增加物質(zhì)和能量的流通性，以期維持核心區(qū)的穩(wěn)定發(fā)展；在開發(fā)旅游資源的同時控制游客數(shù)量，控制瀝青水泥路面積，增加各功能區(qū)之間的連通性，以期維護(hù)保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展。

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