甘肅岷山大熊貓棲息地生態廊道的測定與標識

廖永峰沈曉燕

(1.甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020；2.甘肅農業大學園林工程學院， 甘肅 蘭州 730070)

生態廊道是指多個彼此隔離的植被斑塊連接起來的植被帶[1]，人類活動加劇了動物生境破碎化程度，已經變成一個普遍現象[2]。生態廊道可以使破碎化的植物斑塊連接為一體，為動物在這些斑塊間無障礙遷徙、擴散提供活動通道[3]。

岷山地區是中國珍稀瀕危野生動物大熊貓的主要分布區域，也是中國保護生物多樣性的重要地區之一。隨著人類生產生活的加劇，該區域自然生態體系受到人類活動強烈地沖擊，致使植被斑塊的減少與破碎化,依賴林地生境生存的陸行野生動物個體與種群數量也大大減少。另外，人為干擾活動的頻繁，也對該區域野生動物遷徙產生了干擾及阻隔效應。因此，在該區域構建大熊貓生態廊道成為大熊貓棲息地完整性和連續性的關鍵。本文依據全國第四次大熊貓調查數據資料和甘肅岷山大熊貓保護區巡護調查數據，對甘肅岷山大熊貓生境廊道進行測定與標識，為大熊貓擴大活動范圍提供了空間途徑,為大熊貓生境廊道的建設提供借鑒。

1 研究區概況

岷山山系是甘肅大熊貓主要分布區,海拔595～4920m,高山峽谷、谷壁陡峭、峰巒崢嶸、河床狹窄是岷山山系的主要地貌,境內河流為嘉陵江水系,主要支流有白水江、達拉河、讓水河、多兒河等；大部分區域屬暖溫帶氣候,南部的文縣、武都區屬于亞熱帶山地氣候,最低氣溫4.4℃,最高氣溫25.1℃,年平均氣溫15.6℃；北部的卓尼縣、迭部縣屬于甘南高寒濕潤區,年平均降水量在700mm以上，年平均氣溫為6.7℃；南部和北部氣候差異較大,形成了各自獨特的地理氣候條件。

2 研究方法

2.1 基礎數據處理

以最新的森林二類資源清查數據為基礎，結合小班區劃獲得研究區植被分布圖。基礎圖層數據以研究區1∶50000地形圖數字化處理獲取；選擇ArcGIS軟件完成矢量化處理及空間分析。本研究區域空間分析使用30m分辨率的DEM(數字高程模型)，數據來源于地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/)網站下載。

2.2 動物廊道調查

以研究區的交通路網為主要調查線路，對割裂研究區的道路進行重點調查，記錄群落郁閉度、喬木蓋度、灌木層高、草本平均高度等，對區域內的河流寬度、河道形狀、水庫的形狀、面積等作為重點調查內容。

2.3 生態廊道的測定

最小成本廊道通過最小累積阻力模型(MCR)測定，賦予不同生境類型一定的阻力值，以此反映物種運動的最小累積成本，計算物種從“源”到空間某點的最小累積成本距離，從而模擬最小成本路徑，通過成本加權距離定義廊道的“寬度”。

2.4 圖形制作

根據大熊貓棲息地生境選擇與分布特征，利用GIS技術，制作大熊貓活動軌跡圖和廊道標識圖。

3 結果與分析

3.1 甘肅岷山大熊貓棲息地現狀

甘肅岷山大熊貓棲息地主要由白水江、博峪、尖山、阿夏、多兒、插崗梁6個自然保護區組成,總面積187238hm2。大熊貓岷山種群有2個亞種群：岷山A種群和岷山C種群[4]，具體分布情況見表1。

表1 甘肅岷山大熊貓自然保護區基本情況

調查表明，甘肅岷山大熊貓喜歡選擇竹林生長狀況好、喬木高度層在30m以上的天然林，且竹子覆蓋度在50%以上、地勢較為平緩的針闊林生境。表2是甘肅岷山大熊貓生境因素選擇結果。

大熊貓對竹林具有較強的選擇性，調查表明，大熊貓經常選擇在竹林密度適中的區域覓食，由于竹子種類的差別，竹徑大小不同，選擇的密度也差別較大。各個區域大熊貓選擇進食的竹子密度各不相同，可能的原因除了與竹種不同有關外，也與不同地域竹林的發育程度有關。岷山山系白水江西段大熊貓選擇缺苞箭竹的密度為50～80株·m-2。

3.2 甘肅岷山大熊貓對棲息地生境因子的選擇

通過對研究區大熊貓棲息地生境調查表進行統計,得到研究區大熊貓生境選擇的頻數分布結果(表3)。選擇頻次與百分率的多少反映了研究區大熊貓對各生境因子不同水平的偏好程度。

表3 岷山大熊貓對各生境因子不同水平的選擇頻次

續表 岷山大熊貓對各生境因子不同水平的選擇頻次

調查表明，在海拔高度上，大熊貓喜歡選擇2000～2800m范圍的生境；在坡位上，大熊貓偏向中、上部坡位活動；在坡形上，大熊貓偏好凸坡活動；在坡向上，大熊貓偏好東南、西南方位；在坡度上，大熊貓喜歡在6°～30°均勻坡面活動；在生境類型上，大熊貓喜歡在針闊混交林中活動；在森林起源上，大熊貓喜歡在原始林活動；在喬木高度方面，大熊貓喜歡在喬木高度11～20m的生境中活動；在喬木郁閉度上，大熊貓喜歡喬木郁閉度在0.2～0.5的空間活動；在喬木平均胸徑上，大熊貓喜歡在喬木平均胸徑為11～30cm的生境中活動；在灌木蓋度上，大熊貓喜歡灌木蓋度在20%～70%的生境活動；在竹子高度上，大熊貓喜歡在竹子高度2～3m的生境活動；在竹子蓋度上，大熊貓喜歡竹子蓋度在20%～70%的生境活動；在竹子生長類型方面，大熊貓喜歡叢生或混生的生境中活動；在竹子生長狀況方面，大熊貓喜歡竹子生長好的生境；在距水源方面，大熊貓選擇偏向不明顯；在人為干擾強度方面，大熊貓喜好沒有人為干擾的環境生活。

3.3 生態廊道測定與分析

根據源地空間分布和阻力柵格圖層，使用GIS空間分析功能模塊分別計算每個斑塊的景觀耗費阻力面及回溯鏈接柵格面。在此基礎上，結合目標源地的柵格圖層，確定最小阻力通道，生成兩地間累計耗費距離，選擇潛在生態廊道的最佳范圍。生態廊道構建步驟，見圖1。

圖1 生態廊道構建步驟

3.3.1 阻力柵格圖層及阻力系數

根據大熊貓對生態環境的傾向設定阻力系數，目的是對柵格圖層中每一個像元的阻力大小進行量化，根據參考文獻中已有的經驗數據，在生態景觀學上阻力系數可設置為1～100的值，值越小,說明其阻力越小；值為1時，說明大熊貓在該區域內的阻力為0，值為100時說明大熊貓在該區域無法通行或是生存。為此，將適宜區設置為1，次適宜區設置為30，不適宜區設置為80，然后通過GIS的權重設定重分類功能對圖層像元進行重分類，得到分類后的阻力柵格圖，完成阻力柵格圖層的構建。

3.3.2 最小耗費距離和最小耗費成本路徑

在研究區的植被斑塊中確定1個斑塊為源地，剩余植被斑塊為目標源地；然后在ArcGIS軟件中采用ArcToolbox—Spectial Analyst Tools—Distance功能下利用成本距離(cost distance)工具分別獲取從源地到其它各個目標源地的景觀耗費阻力面及回溯鏈接柵格面，然后通過成本路徑的計算，獲取斑塊源地與目標源之間的成本路徑距離。其中，成本距離是一種加權距離方法，不僅考慮最短路徑的計算，還要考慮最小成本或是其它最小花費的加權。因此，通過該方法提取出的最小成本值即為最小耗費距離值。

操作步驟:打開軟件ArcGIS，點擊ArcToolbox—Spectial Analyst Tools—Distance—Scost Distance,見圖2(a)。參數設置：分別輸入源文件和阻力圖層2個柵格文件；設置輸出路徑以及回溯鏈接柵格面；在環境參數設置中設置輸出范圍與阻力柵格圖層相同；點擊0K確定，生成景觀耗費阻力面，見圖3。

圖2 生成景觀耗費阻力面參數設置

結束后，點擊ArcToolbox—Spetial Analyst Tools—Distance—Cost Path。參數設置如圖2(b)，在對應欄中分別輸入目標源地柵格圖層、生成耗費阻力面；設置輸出路徑，在環境參數設置中設置輸出范圍與阻力面相同；點擊0K確定，生成最小耗費路徑圖，見圖3。

圖3 生成景觀耗費阻力面

由于源地與目標源地的形狀是不規則多邊形，在計算廊道的最短路徑時，生成的路線是源地與目標源地最邊緣的連接路徑，在源地內部之間也生成了最短距離路徑，因此，會有多條廊道生成，如圖4所示。

圖4 部分潛在廊道(最小耗費路徑)分布示意圖

4 結論與討論

調查表明甘肅岷山大熊貓喜歡選擇竹林生長狀況好，喬木高度層在30m以上的天然林且竹子覆蓋度在50%以上、地勢較為平緩的針闊林，人類干擾程度較輕、水源相對較近的生境。

本研究針對岷山大熊貓棲息地，測定和標識出了700～1700m為大熊貓最小生態廊道的建議寬度。

本研究利用最小費用距離模型識別岷山大熊貓生態廊道的過程中，在提取生態廊道像元時，確定的閾值帶有一定的主觀性，這就涉及到廊道設計時寬度確定的問題。

甘肅岷山大熊貓種群有2個亞種群：岷山A種群和岷山C種群。研究表明，甘肅岷山大熊貓棲息地存在隔離帶；某些棲息地被人類開發,已退縮為獨立的一小塊區域；某些棲息地范圍也較小,面臨滅絕的可能性大。因此，在棲息地與棲息地之間建立大熊貓走廊帶,以連接分離的棲息地,為大熊貓個體的基因交換與災難庇護創造條件。加大對岷山大熊貓棲息地及最適生境的保護力度,使岷山大熊貓棲息地得到恢復和擴大。