天山北麓腋球頂冰花分布區的生境破碎化現狀評價

張馳，王丹丹，郭麗，趙維奇，王紹明，張霞(石河子大學生命科學學院，新疆石河子832000)

景觀破碎化是描述景觀格局的一個重要參數，最初是指原生境面積的喪失，也包括生境空間格局的改變［1－2］。即在人為活動和自然的干擾下，大塊連續分布的自然生境被其他非適宜生境——基質分隔成許多面積較小的斑塊的過程［3］。生境破碎化的影響作用于生態系統的各個環節，從個體行為到種群動態，直至生態系統通量［4－5］。由于人類活動的干擾，物種棲息地破碎化已成為不可爭辯的事實。棲息地的破壞造成全球約82%的物種受到不同程度的生存威脅，我國是物種棲息地破碎化最嚴重的國家之一［6］。最近幾年，隨著新疆北部經濟發展的加速，人類活動對環境的影響越來越大，生境破碎化嚴重。新疆特有種——腋球頂冰花對各種生態因子特別敏感，可以檢測環境變化，另外它還是早春時節防風固沙的重要植物之一［7］。

研究區域位于新疆維吾爾自治區的天山北坡經濟區，即天山北麓中段G312國道附近的部分地區，是腋球頂冰花的典型分布區。在調查研究區景觀格局總體特征的基礎上，對該區域景觀斑塊類型進行劃分，然后分別從斑塊面積、斑塊數目、斑塊密度指數及斑塊破碎化指數等方面分析各景觀組分的數量特征，以期說明不同景觀組分之間的特征差異，評價景觀的破碎化程度，進而對不同樣地的破碎化程度進行等級劃分，揭示各個景觀組分在整個景觀中的差異，為保護腋球頂冰花的多樣性奠定基礎。

1 研究區概況

準噶爾盆地位于我國新疆維吾爾自治區北部，是我國第二大內陸盆地。天山北麓 81°01'～90°14'E，43°24'～45°24'N，地處準噶爾盆地南緣，歐亞大陸腹地，總面積約為14.90×104km2。準噶爾盆地和天山北麓及周圍地區，受西風帶和北冰洋水汽兩個氣團的影響，形成春冬多雨雪、夏季干熱的中溫帶氣候［8］。年平均氣溫為6.89℃，年均降水量為179.98 mm［9］。土壤以棕鈣土及草甸鹽土為主。這一區域氣候變化敏感，是生態脆弱帶。早春短命植物多集中分布于這一帶。研究區域位于天山北坡經濟區，即準噶爾盆地南緣、天山北麓中段G312國道附近的部分地區，是腋球頂冰花的典型分布區。該區域是海拔較高的荒漠草原，腋球頂冰花作為群落的伴生種或者優勢種，形成層片或小群落。

2 研究方法

實地野外調查于2013年4月4日至4月5日進行，正值腋球頂冰花開花時節。從石河子市出發，沿著天山北麓的G312國道自東向西，途徑沙灣縣(SW)、安集海鎮(AJH)、奎屯市(KT)、烏蘇市(WS)4個采樣地區。根據腋球頂冰花分布的地理位置，選取片斷化的斑塊為研究樣地，設置人工標記，并進行GPS定位，選取4個采樣地區7個自然種群，共計19個斑塊(表1)。

研究區景觀的分布格局現狀可能是受到某些干擾因素綜合作用的結果。研究首先對景觀斑塊類型進行劃分，以此為基礎，分別描述景觀的面積、斑塊數目、斑塊密度指數、斑塊破碎化指數，然后根據這些指數對研究區的景觀格局進行評價分析。

2.1 斑塊類型的劃分 景觀的基本構成單元是斑塊，要了解景觀格局，對斑塊類型進行劃分是要首先解決的問題。根據目前研究樣地的土地利用狀況，將19個斑塊綜合成5種斑塊類型，如表2所示。

2.2 景觀破碎化評價 景觀破碎化造成的影響主要有生境總數減少、斑塊數量增加、斑塊面積減少、斑塊間距離增加。目前，景觀破碎化評價主要用景觀破碎化指數來衡量。景觀破碎化指數是指景觀內某一生境類型在綜合給定時間內與給定性質上的破碎化程度［10］。評價指標有:斑塊面積、斑塊數目、平均斑塊面積、斑塊破碎化指數、景觀破碎度等基本參數。該究采用以下指數。

2.2.1 斑塊密度指數。斑塊密度(PD)是指研究區內斑塊個數與面積的比值，其中斑塊密度指數越大，表示破碎化的程度越高。

式中，Ni表示研究區斑塊總數或某斑塊類型的斑塊數目，Ai表示研究區斑塊的總面積或某斑塊類型的總面積［11］。

2.2.2 斑塊破碎化指數。斑塊破碎化指數(FN)是指景觀被分割的破碎化程度，反映景觀空間結構的復雜性，與自然環境的破壞程度有關。

式中，FN1，FN2分別為景觀兩種類型的斑塊破碎化指數;FN1反映整個研究區景觀的破碎化程度;FN2反映某斑塊類型的破碎化程度;Np為景觀內各類型斑塊總數;Nc為研究區內景觀總面積與景觀內最小斑塊面積的比值;MPS為景觀內所有斑塊的平均斑塊面積;Nf為景觀內某斑塊類型的斑塊數目［12－13］。FN1和FN2的值域均為［0，1］，0表明生境完全沒有遭受破碎化，1表明生境完全遭受破碎化。

表1 研究區概況

表2 斑塊類型

3 結果與分析

3.1 景觀總體特征 對斑塊的基本信息進行測量及統計計算，得到的基本參數值如表3所示。

研究區域可分為5個景觀組分，共計19個斑塊，總面積為21 862 m2。在這5個景觀組分中，居民用地(A)占5個斑塊，面積共2 327 m2;農用地(B)占1個斑塊，面積為4 000 m2;工業用地(C)占5個斑塊，面積共12 450 m2;防護林地(D)占7個斑塊，面積共3 045 m2;荒地(E)占1個斑塊，面積為40 m2。根據各個景觀組分的面積特征可知，腋球頂冰花的分布區中，工業用地(C)所占面積最大，其次是農用地(B)、防護林地(D)及居民用地(A)，所占面積最小的是荒地(E)(圖1)。據實地調查，近幾年此區域經濟發展迅速，各種中小型企業趁勢發展，故該地區的工業用地面積所占比例較高。工業發展之前，該區域主農耕，故農用地所占比列僅次于工業用地。另外，新疆北部風沙較大，各種生態防護林的建立亦是必不可少的。可見，在該區域的腋球頂冰花的分布區中，各種景觀組分與該區域的人類活動有著密不可分的關系。通過表3可知，不同斑塊類型的平均斑塊面積大小順序依次是B＞C＞A＞D＞E，這個順序與斑塊面積的順序不一致，這與取樣有關，有兩種景觀類型的斑塊只有1個。

表3 基本景觀參數

3.2 斑塊密度指數 斑塊密度是評價某一景觀類型破碎化程度的指標之一，可以揭示類型斑塊分割景觀基質的程度，對物質和能量分布以及生物保護有著重要的影響［14］。斑塊密度值越大，表明生境破碎化程度越大。由表3中斑塊密度值可知，景觀破碎化程度由大到小依次為，E＞D＞A＞C＞B。破碎化程度最大的是荒地，此地緊靠G312國道，該類型斑塊數僅1個，與取樣有關，這可能是造成其破碎化程度較大的原因。防護林地破碎化程度僅次于荒地，可能是因為防護林地是人工景觀，人為因素更加顯著所致。破碎化程度最小的是農用地，這可能與新疆地區往往進行大面積的農業生產有關，故此類型的景觀基質尚可保持不被分割的狀態。

3.3 斑塊破碎化指數 斑塊破碎化指數FN1為0.000 869，即為整個研究區的景觀破碎化指數，由此指數可知整個區域的景觀破碎化程度并不是很嚴重。據表3可知每個斑塊類型的破碎化指數FN2，其中FN2最大的是防護林地，最小的是農用地和荒地。不過農用地和荒地的斑塊數均為1，故其FN2值均為0，表示此斑塊類型完全沒有破碎化，這與選取樣地有關。根據FN2值越大，表明破碎化程度越大，得出這5種景觀類型的破碎化程度由大到小的順序為D＞A＞C＞B=E(圖2)，此結果與斑塊密度所得結果基本一致。

4 結論

通過對腋球頂冰花在分布區的景觀格局的現狀和破碎化程度進行初步評價分析，得到如下結論:

(1)天山北麓G312國道附近的腋球頂冰花分布區可分為5種景觀斑塊類型，分別為居民用地、農用地、工業用地、防護林地和荒地。

(2)工業用地在該研究區域占有較高的面積比例，約57%，其次依次為農用地、防護林地和居民用地，所占面積比例最小的是荒地。

(3)根據斑塊密度指數，得出研究區景觀破碎化程度從大到小的順序依次為:E＞D＞A＞C＞B;根據斑塊破碎化指數，得到破碎化程度由大到小的順序為:D＞A＞C＞B=E，兩種指數得出的結果基本一致。基于此，并依照對研究區的實地考察，對腋球頂冰花的分布區的破碎化程度劃分如下，破碎化程度最大的是荒地，其次是防護林地、居民用地、工業用地，最小的是農用地。

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