2000～2018年鹽池灣自然保護區(qū)景觀干擾度變化特征

吳旭鵬

（蘭州市園林設(shè)計院，甘肅 蘭州 730000）

景觀干擾度反應(yīng)的是以各景觀組分構(gòu)成的景觀抵抗外界干擾的能力和其自我恢復(fù)的能力，外界對各類景觀組分所施加的干擾度越大，其敏感性越強。景觀既是自然環(huán)境資源的載體，同時又是人類社會活動作用的對象［1］。景觀的穩(wěn)定對維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用，是保持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能穩(wěn)定和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)［2］。近年來，自然環(huán)境內(nèi)部和人類社會活動對土地景觀的干擾日益深刻，目前已有許多研究表明：適度的干擾不僅對土地景觀的生態(tài)系統(tǒng)無害，并可促進其演化和更新，但過度干擾則會破壞原有土地景觀系統(tǒng)的特征和生態(tài)功能［3］。對景觀干擾度變化的研究可以揭示一定范圍內(nèi)的空間變異特征及區(qū)域生態(tài)狀況，其沿著某一方向的相互反饋變化在預(yù)測某些生態(tài)過程中起著重要作用［4］。因此通過分析鹽池灣自然保護區(qū)景觀干擾度的變化特征對保持提升當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力和穩(wěn)定性有重大支持意義。

甘肅鹽池灣國家級自然保護區(qū)位于甘肅省西側(cè)，其東側(cè)區(qū)域與青海省相接，屬高寒及干旱氣候區(qū)，是我國西部候鳥南北遷徙的必經(jīng)廊道和休憩區(qū)域，也是酒泉地區(qū)當?shù)刂匾乃春B(yǎng)地。隨著人為活動、氣候環(huán)境及社會政策等因素不斷變化，保護區(qū)內(nèi)如耕地、林地、草地、未利用土地等各景觀組分之間物質(zhì)置換、區(qū)位更替、資源重建等深受其影響，從而直接影響鹽池灣保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)和演化更新。通過分析景觀破碎度、景觀分離度及景觀優(yōu)勢度的變化特征能夠直觀展現(xiàn)研究區(qū)域景觀干擾度演變的過程特征，對鹽池灣自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有積極作用。文章以鹽池灣自然保護區(qū)2000年和2018年的土地利用類型遙感監(jiān)測空間分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用景觀格局指數(shù)法，對保護區(qū)景觀干擾度變化特征等進行了研究，揭示保護區(qū)各景觀組分干擾度的時空分異特征、區(qū)間分布及其影響結(jié)果，以期為研究區(qū)當?shù)氐膮^(qū)域可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)建設(shè)等提供有價值的信息［5］。

1 研究區(qū)概況

甘肅鹽池灣國家級自然保護區(qū)地處青藏高原北緣，位于肅北蒙古族自治縣東南部。保護區(qū)總面積1.36×106hm2，其中核心區(qū)4.22×105hm2、緩沖區(qū)2.8×105hm2、實驗區(qū)6.58×105hm2。保護區(qū)內(nèi)山川重疊、群峰競立、峽谷并列、盆地相間、地形地貌復(fù)雜多樣，包羅了冰川凍土、高原寒漠、高山草原、河流濕地等自然景觀。保護區(qū)野生動物資源豐富，是我國青藏高原特有鹿科白唇鹿的主要分布區(qū)，也是祁連山高山地帶有蹄類野生動物的集中分布區(qū)。保護區(qū)有脊椎動物140多種，隸屬于22目49科。保護區(qū)植被可分為7個植被類型，40個植物群系和53個群叢，共有46科183屬421種。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

選用2000年和2018年2個時期的鹽池灣土地利用類型遙感監(jiān)測空間分布數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)基于Landsat 8遙感影像數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m。結(jié)合相關(guān)資料分析，在ENVI 5.2軟件的支持下，對圖像進行校正及配準等預(yù)處理，并采用目視方法進行解譯。依據(jù)部分學者的分類結(jié)果及研究區(qū)的實際情況，將研究區(qū)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用土地6類景觀要素。鹽池灣自然保護區(qū)的矢量邊界范圍、影像校正參考數(shù)據(jù)來源于中科院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心。

2.2 研究方法

基于景觀結(jié)構(gòu)的景觀指數(shù)法：景觀指數(shù)能具體反映和監(jiān)測各景觀組分特征隨時間變化的情況［6］，能將復(fù)雜的景觀表征濃縮解讀為簡單易識別的指數(shù)數(shù)據(jù)信息，從而以具象的數(shù)據(jù)信息表達土地景觀的結(jié)構(gòu)組成和空間配置變化等［7］。

本研究中景觀指數(shù)包括：景觀干擾度指數(shù)（Ui）、景觀破碎度指數(shù)（Ci）、景觀分離度指數(shù)（Fi）和景觀優(yōu)勢度指數(shù)（Di）。在單獨計算得出景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)、景觀優(yōu)勢度指數(shù)的數(shù)值后，由其共同構(gòu)建景觀干擾度指數(shù)，計算公式及其意義見表1所列。

表1 景觀指數(shù)計算公式及意義

3 結(jié)果與分析

使用Fragstats 4軟件及Excel進行統(tǒng)計，得到了鹽池灣自然保護區(qū)2000～2018年的景觀干擾度指數(shù)，具體如圖1～圖4所示。

3.1 景觀破碎度分析

景觀破碎度指數(shù)多用于描述自然或人為的干擾對景觀斑塊的分割尺度，可反映出景觀格局的復(fù)雜程度［10］。從研究區(qū)各景觀組分破碎度變化可以看出（如圖1所示），2000～2018年，鹽池灣自然保護區(qū)景觀組分的破碎度處于0.001 5～0.166 9，景觀破碎程度整體比較低；耕地、林地和建設(shè)用地的破碎度均有所下降，建設(shè)用地的破碎度指數(shù)減少最多、減少0.138 1，其次為耕地，減少0.001 9，林地破碎度指數(shù)減少幅度最小、減少0.000 4；這表明耕地和建設(shè)用地的數(shù)量和分布呈減少趨勢，而林地破碎度指數(shù)下降則表明林地斑塊呈集中連片趨勢。水域的破碎度指數(shù)呈增加態(tài)勢，增加0.001 4；表明水域在保護區(qū)內(nèi)分布位置數(shù)量有所增加。同時，草地和未利用土地的景觀破碎度指數(shù)基本維持不變。因此，2000～2018年鹽池灣自然保護區(qū)內(nèi)斑塊形狀趨于集中、簡約化，且建設(shè)用地分布、數(shù)量呈明顯減少趨勢，各斑塊之間連通性增強，景觀的破碎化程度降低，保護區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定性有所增強。

圖1 鹽池灣自然保護區(qū)2000～2018年景觀破碎度指數(shù)變化

3.2 景觀分離度分析

景觀分離度指數(shù)表示的是相同景觀組分不同斑塊間的離散分離程度。從研究區(qū)各景觀組分分離度變化來看（如圖2所示），2000～2018年，研究區(qū)域建設(shè)用地的分離度最高，為4.318 3～36.651 1，其減少也最明顯，其次是耕地分離度指數(shù)，為1.803 7～5.512 7，其減少也較為明顯。兩類景觀組分分離度減少數(shù)值分別為32.332 8和3.709 0，表明兩者的景觀組分在空間上呈現(xiàn)出相對聚集的分布結(jié)構(gòu)或研究區(qū)域內(nèi)斑塊分布位置減少；但水域的景觀分離度指數(shù)呈增加趨勢，增加0.020 9，表明其景觀組分在空間上呈現(xiàn)出相對離散的分布結(jié)構(gòu)，即保護區(qū)內(nèi)新增水域特征呈明顯趨勢。而林地、草地和未利用土地的景觀分離度指數(shù)均基本維持不變，表明林地、草地和未利用土地在研究區(qū)域范圍內(nèi)斑塊位置、數(shù)量等未發(fā)生大幅度的變化。上述指數(shù)變化原因是由于祁連山區(qū)域范圍的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)取得成效、人為活動干擾影響降低，從而使鹽池灣自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)明顯趨于自然化、穩(wěn)定化。

圖2 鹽池灣自然保護區(qū)2000～2018年景觀分離度指數(shù)變化

3.3 景觀優(yōu)勢度分析

景觀優(yōu)勢度指數(shù)多用來衡量斑塊在景觀中重要地位，其大小直接反映了斑塊對景觀格局形成和變化影響的大?。?1］。從研究區(qū)各景觀組分優(yōu)勢度變化來看（如圖3所示），2000～2018年，各景觀組分的優(yōu)勢度數(shù)值變化范圍為-0.008 3～0.005 8，整體變化幅度不大，反映了景觀組分的形狀復(fù)雜度和異質(zhì)性較低。林地、草地和未利用土地的景觀優(yōu)勢度指數(shù)呈減少趨勢，其中草地的景觀優(yōu)勢度指數(shù)減少幅度最大、為0.005 8，其次為未利用土地，指數(shù)變化值為0.002 9，表明在鹽池灣自然保護區(qū)內(nèi)草地范圍趨于合并，部分草地區(qū)域連通性增強，且未利用土地分布位置數(shù)量減少，同時也從側(cè)面反應(yīng)了林地和草地數(shù)量及分布已逐漸趨向穩(wěn)定。水域的景觀優(yōu)勢度指數(shù)呈增加趨勢，增加數(shù)值為0.008 3，表明水域的分布位置數(shù)量增加，已逐漸成為新的保護區(qū)景觀格局影響因子。而耕地和建設(shè)用地的景觀優(yōu)勢度則基本維持不變。

圖3 鹽池灣自然保護區(qū)2000～2018年景觀優(yōu)勢度指數(shù)變化

3.4 景觀干擾度分析

干擾度指數(shù)表示的是景觀抵抗外界干擾的能力和自我恢復(fù)的能力，景觀所受的干擾度越大，景觀的敏感性就越強［12］。從研究區(qū)各景觀組分干擾度變化來看（如圖4所示），2000～2018年，不同景觀組分干擾度特征差異較大，其中建設(shè)用地干擾度最大，該景觀組分的干擾度數(shù)值從11.078 9下降至1.310 2，下降數(shù)值為9.768 7。而耕地、林地和草地的干擾度也均呈減少趨勢，其景觀干擾度指數(shù)分別下降1.113 5、0.002 7和0.001 2，表明這些景觀組分對外界干擾和影響相對減少，尤其是建設(shè)用地和耕地，其干擾度數(shù)值大幅度的減少表明該類景觀組分對鹽池灣自然保護區(qū)重歸自然化的進程取得了顯著成效。水域景觀組分的干擾度呈現(xiàn)上升趨勢，指數(shù)升高了0.008 6，表明其生態(tài)環(huán)境敏感性相應(yīng)增強，同時也表明水域在鹽池灣自然保護區(qū)的保持水土及涵養(yǎng)水源中發(fā)揮著重要作用。而未利用土地的景觀干擾度則基本維持不變。由不同景觀組分構(gòu)成的鹽池灣生態(tài)環(huán)境是統(tǒng)一完整而又緊密契合的體系，其中任一景觀組分發(fā)生變化或偏轉(zhuǎn)，均會引起整個體系的變化或偏轉(zhuǎn)，從而增加鹽池灣地區(qū)生態(tài)環(huán)境的脆弱性，因此要合理保護鹽池灣地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

圖4 鹽池灣自然保護區(qū)2000～2018年景觀干擾度指數(shù)變化

4 結(jié)論

（1）在2000～2018年，研究區(qū)景觀組分的破碎整體比較低，建設(shè)用地破碎度下降變化最為顯著；耕地、林地和建設(shè)用地的分離度整體較高，耕地和建設(shè)用地分離度呈下降趨勢，建設(shè)用地下降變化尤為顯著，林地分離度指數(shù)雖然較高，但基本維持不變；研究區(qū)景觀組分的優(yōu)勢度整體變化幅度不大，林地、草地和未利用土地的優(yōu)勢度指數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢，水域呈增加趨勢，耕地和建設(shè)用地基本維持不變。

（2）在2000～2018年，各景觀組分間景觀干擾度差異較大，建設(shè)用地干擾度指數(shù)最高，且下降變化趨勢最為顯著，其次為耕地；水域的干擾度指數(shù)最低，其也是唯一略呈現(xiàn)增加趨勢的景觀組分。

（3）建設(shè)用地和耕地在干擾度下降趨勢中變化顯著，表明鹽池灣自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)初步取得成效、人為活動干擾影響降低，使其生態(tài)系統(tǒng)趨于自然化、穩(wěn)定化。水域在干擾度變化中呈略微增長趨勢，表明鹽池灣自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中水域的數(shù)量、分布及對周邊環(huán)境的影響均有擴大趨勢。林地和草地干擾度均略呈現(xiàn)下降趨勢，表明鹽池灣自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自然化、穩(wěn)定化程度有限。