基于InVEST模型的景觀格局變化對水鳥生境的影響

徐文茜　張文君

【摘 要】河南新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類國家級自然保護(hù)區(qū)是我國重要的鳥類自然保護(hù)區(qū)。但是長期以來，大量的人類活動和自然變化，導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)景觀顯著改變，濕地環(huán)境日益惡劣。本文在濕地保護(hù)區(qū)景觀格局的時空動態(tài)變化的基礎(chǔ)上，應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和權(quán)衡綜合評估模型（InVEST模型）研究了保護(hù)區(qū)的生境退化程度。研究結(jié)果表明：1990年～2014年間，保護(hù)區(qū)黃河等天然濕地其生境退化程度較高，并且，退化等級較高的生境面積總體呈下降趨勢。

【關(guān)鍵詞】河南新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類國家級自然保護(hù)區(qū);景觀格局動態(tài)變化;生境退化;InVEST模型

中圖分類號： Q958文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）28-0034-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.012

【Abstract】henan xinxiang Yellow River wetland bird national nature reserve is an important bird nature reserve in China.However，for a long time，a large number of human activities and natural changes have led to significant changes in the landscape of the protected area， and the wetland environment has become increasingly harsh.Based on the temporal and spatial dynamics of wetland reserve landscape pattern，this paper studies the degree of habitat degradation in wetland reserve by using the ecosystem services and tradeoff comprehensive assessment model（InVEST model）.The results showed that from 1990 to 2014，the habitat degradation degree of natural wetlands such as the Yellow River in the protected area was relatively high，and the habitat area with a higher degradation degree was generally declining.

【Key words】Henan xinxiang yellow river wetland bird national nature reserve;Dynamic change of landscape pattern; Habitat degradation;InVEST model

0 引言

新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類保護(hù)區(qū)位于黃河中下游人口密集區(qū)，是黃河中下游過渡地段的人口密集區(qū)。近年來，由于人口密度的增加，城市化強(qiáng)度和集約農(nóng)業(yè)的擴(kuò)張，濕地景觀發(fā)生了巨大的改變，濕地生境破碎化日益嚴(yán)重，大量的天然濕地變成了農(nóng)業(yè)景觀[2-3]。相關(guān)研究表明，生境破碎化對生態(tài)系統(tǒng)造成了威脅[4]，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性降低，水鳥的生境遭到破壞，造成水鳥種群和數(shù)量減少[5-6]，尤其是長距離遷徙水鳥，在這一大趨勢下，生境破碎化對濕地水鳥的影響成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點問題。鑒于此，本文基于1990年、2000年和2014年3個時期的衛(wèi)星影像作為數(shù)據(jù)源，用InVEST模型的Biodiversity功能模塊對新鄉(xiāng)黃河濕地保護(hù)區(qū)的生境退化程度進(jìn)行時間序列變化分析，探究景觀格局的動態(tài)變化對水鳥生境的影響，為更好地保護(hù)濕地鳥類種群和濕地自然環(huán)境奠定研究基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

河南新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類國家級自然保護(hù)區(qū)總面積22780公頃，范圍在114°13′53″E—114°52′30″E，34°53′13″N—35°06′21″N之間，包括黃河大堤以內(nèi)以及黃河背河洼地區(qū)域。其北岸從長垣縣魏莊鎮(zhèn)至封邱縣荊隆宮鄉(xiāng)與原陽縣交界處，東岸位于河南與山東省界，南岸從開封市蘭考縣至封市水稻鄉(xiāng)。受氣候因素、所處地理位置以及距離黃河遠(yuǎn)近等的影響，新鄉(xiāng)黃河濕地成為我國重要的濕地鳥類保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)中擁有眾多的鳥內(nèi)以及野生動植物資源，其中已知道的鳥類種類高達(dá)150余種，此外還有獸類、兩棲、爬行動物和魚類資源，是我國內(nèi)陸重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)區(qū)域[7-8]。

2 黃河濕地保護(hù)區(qū)生境退化評價

2.1 Biodiversity模塊簡介

本文采用InVEST模型中的Biodiversity模塊，結(jié)合1990年，2000年及2014年景觀格局動態(tài)變化類型圖，利用景觀類型敏感性和外界威脅強(qiáng)度，來評價研究區(qū)的生境退化（Degration），從而研究景觀格局變化對保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量的影響。

2.2 Biodiversity模塊數(shù)據(jù)采集

根據(jù)Biodiversity模塊的數(shù)據(jù)需求，并結(jié)合研究區(qū)的實際情況，數(shù)據(jù)采集如下：

1）不同時期的景觀分類圖。本文的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用的是新鄉(xiāng)黃河濕地1990年和2000年多時段Landsat TM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)以及2014年Google地圖高清衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。

2）威脅因子?；诒狙芯繀^(qū)的景觀類型的劃分，并結(jié)合實際調(diào)查結(jié)果，本研究選擇了溝渠、坑塘、農(nóng)田和建設(shè)用地作為威脅因子。

3）威脅因子敏感度。不同的景觀類型受到威脅因子的敏感度有所不同，一般而言人工景觀對外界威脅的對抗能力較強(qiáng)，自然景觀較弱[9]。本文在前人已經(jīng)設(shè)置的指標(biāo)基礎(chǔ)上，在結(jié)合研究區(qū)實際情況，對各景觀類型對威脅因子的敏感度進(jìn)行賦值。

2.3 Biodiversity模塊模擬結(jié)果分析

根據(jù)上文數(shù)據(jù)，在ArcGIS10.0中運行InVEST模型，可生成研究區(qū)的生境退化圖如圖1所示，通過分析可知，1990年、2000年和2014年間，黃河、湖泊及灘地等天然濕地，主要呈現(xiàn)的是黃色（中分值）區(qū)域和紅色（高分值）區(qū)域，說明天然濕地的退化程度較高，受威脅因子的影響較大;而農(nóng)田、坑塘等人工濕地，主要呈現(xiàn)的是綠色（低分值區(qū)域），說明威脅因子對人工濕地的影響程度較低，受威脅因子的影響較小。

利用ArcGIS10.0對1990年、2000年、2014年各退化等級的柵格個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，如表1所示，由表1可以看出，1990年～2014年間，保護(hù)區(qū)生境退化等級為低的柵格個數(shù)最多，分別為74.78%、63.53%和93.59%，其次為較低退化等級生境，證明保護(hù)區(qū)大部分區(qū)域生境退化程度低;中高退化等級生境所占比例較少，且其柵格數(shù)所占比例均有不同程度降低。例如，中等級退化柵格個數(shù)占比1990年為8.26%，2000年為6.20%，2014年為1.58，所占百分比持續(xù)下降，高等級退化生境相對持平，主要表現(xiàn)在從1990年到2000年，高等級退化生境和較高等級退化生境占比都增加，而2014年，高等級退化生境和較高等級退化生境占比又開始下降，正經(jīng)研究區(qū)生境質(zhì)量在1990年～2000年間退化較嚴(yán)重，而2000年～2014年間又有所恢復(fù)。這主要是因為1990年～2000年間，研究區(qū)景觀格局變化較明顯，天然濕地的面積受到人為嚴(yán)重干擾而退化，2000年之后，保護(hù)區(qū)開始制定相應(yīng)的管理對策，對天然濕地加強(qiáng)了監(jiān)管和保護(hù)，導(dǎo)致生境退化程度有所降低。然而雖然面積減少，但是保護(hù)區(qū)生境并沒有得到相應(yīng)的改善，因為高等級生境的分值顯著增加，最大值由1990年的121增加到2014年的140，證明生境退化的程度仍在進(jìn)一步加劇。

3 結(jié)論

本研究通過運用InVEST模型，研究1990～2014年間新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類保護(hù)區(qū)景觀格局的景觀格局動態(tài)變化對生境質(zhì)量的影響，得出以下結(jié)論：

1990年、2000年和2014年，新鄉(xiāng)黃河濕地保護(hù)區(qū)景觀整體生境退化程度較低，但黃河及灘地等天然濕地類型的生境退化程度較高，農(nóng)田、坑塘等人工景觀類型生境退化程度較低。退化等級較高的生境柵格個數(shù)大致呈下降趨勢，但生境退化程度高值逐漸上升，總體退化程度相對增加。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫紅霞.鄭州黃河濕地自然保護(hù)區(qū)的現(xiàn)狀與保護(hù)對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：1623-1626.

[2]Rigual-Magalloo，A.，F(xiàn)lora y vegetacion de la provincia de Alicante：elpaisaje 1972.vegetalalicantino.Instituto de EstudiosAlicantinos，Alicante.

[3]Andren H.Effects of Habitat Fragmentation on Birds and Mammals in Landscapes with Different Proportions of Suitable Habitat：A Review[J].Oikos，1994，71（3）：355.

[4]Laurance W F.Reflections on the tropical deforestation crisis[J].Biological Conservation，1999，91（2-3）：109-117.

[5]Armenteras D，Gast F，Villareal H.Andean forest fragmentation and the represent ativeness of protected natural areas in the eastern Andes，Colombia.Biological Conservation，2003，113（2）：245-256.

[6]Gan X J，Cai Y T，Choi C Y，Ma Z J，Chen J K，Li B. Potential impacts of invasive Spartinaaltemiflora on spring bird communities at ChongmingDongtan，a Chinese wetland of international importance.Estuarine，Coastal and Shelf Science，2009，83（2）：211-218.

[7]?？∮ⅲR朝紅，馬書釗，吳躍峰.河南黃河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)不同生境鳥類多樣性分析[J].四川動物，2008，27（5）：905-934.

[8]楊文琪.基于生態(tài)系統(tǒng)分析的濕地旅游產(chǎn)品特色研究——以河南新鄉(xiāng)黃河濕地鳥類國家級自然保護(hù)區(qū)為例[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26（9）：395-399.

[9]Foresman，K.R.2003.Small mammal use of modified culverts on the Lolo South Project of Western Montana[J].International Conference on Ecology and Transportation，2003：342-343.