山地森林類型自然保護區次級自然單元植物景觀資源異質性評價
——以甘肅連城國家級自然保護區為例

劉文蘭，孫學剛，滿自紅，劉曉娟，曹文俠

(1.甘肅農業大學林學院,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅連城國家級自然保護區管理局,甘肅 永登 730333；3.甘肅農業大學草業學院,甘肅 蘭州 730070)

山地森林類型的自然保護區由于擁有豐富多彩的植物資源和原生性較強的生態系統、生物的多樣性及自然風光和人文景觀的單純性和獨特性，已成為人們進行生態旅游的最佳地點[1].植物景觀是山地森林類型自然保護區旅游資源的核心.合理評價植物景觀是全面、正確保護山地森林類型自然保護區景觀資源的前提之一，有利于自然保護區的合理開發利用與森林旅游業的可持續發展，對于山地森林類型自然保護區的建設和管理具有積極意義.

有關山地森林類型自然保護區植物景觀資源評價，目前國內尚無統一的評價方法和等級劃分標準[2-5].對于植物景觀資源評價大多沿用景觀資源的評價方法.不同學者由于研究的角度不同，評價方法各有差異，但從方式上通常分為定性評價和定量評價兩種，具體有經驗評價、美感質量評價、美學評分法、單因子評價法、綜合價值評價法、模糊數學評價法、層次分析法、旅游吸引力指數評估法以及根據《中國森林公園風景資源質量等級評定》方法和標準進行評價的、根據國家標準《旅游區(點)質量等級的劃分與評定》(GB/T17775-2003)中景觀質量評分細則進行評價的，采用《旅游資源分類、調查與評價》(中華人民共和國國家標準 GB/T18972-2003)對旅游區的旅游資源單體進行定量評價等[6-19].這些自然保護區景觀資源評價多從整體角度出發對其進行評價，對內部狀況評價較少，結果相對較籠統.溝系的流域范圍由地史、水文等自然過程形成，具有其自然屬性和特征，作為自然管護單元，其分區范圍具有較高的確限性和可控性[20]，而且人們做自然保護區本底調查時也常按溝系進行.甘肅連城國家級自然保護區位于祁連山脈向黃土高原過渡帶，保持著完整的森林生態系統以及青杄(PiceawilsoniiMast.)和祁連圓柏(SabinaprzewalskiiKom.)等物種資源，植物種類豐富.關于甘肅連城國家級自然保護區植物資源，學者多從整體角度對植物組成及種子植物區系[21]、藥用植物資源多樣性[22]、主要森林類型的植物物種多樣性及保護[23-24]等方面進行了研究；盧鏑等[20]以溝系作為評價尺度，選取了物種豐富度指數、物種多樣性指數、均勻度指數3個指標構建了群落物種多樣性優先保護評價體系，研究了保護區群落類型和溝系優先保護順序；但總體上對于溝系植物景觀資源評價涉及較少.

基于此，本研究以甘肅連城國家級自然保護區為例，以保護區內在次級自然單元即溝系為評價尺度，運用層次分析法(AHP)對其內在次級自然單元植物景觀資源異質性進行評判，目的是更詳盡地掌握山地森林類型保護區內植物景觀資源情況，比較各個次級自然單元景觀資源的差異，以便為保護區森林植物景觀資源的開發利用與規劃、管理提供更詳盡的資料.

1 材料與方法

1.1 研究區概況

甘肅連城國家級自然保護區是以保護天然青杄、祁連圓柏、青海云杉及其森林生態系統的保護區，位于甘肅省永登縣境內，距永登縣城65 km，距蘭州市140 km，是距蘭州市西部最大、最近的一片天然林區.保護區地理坐標為E 102°36′～102°55′，N 36°33′～36°48′.總面積47 930 hm2，其中核心區面積14 223.1 hm2，緩沖區13 189.4 hm2，實驗區20 517.5 hm2.黃河流域湟水之主要支流大通河縱貫全區，流經本區35 km，在大通河兩側，魚骨狀排列著崗子溝、小崗子溝、指南北溝、吐魯溝、竹林溝、棚子溝、西寺溝、鐵城溝、小杏兒溝、天王溝、蘇都溝、水磨溝等較大溝系，保護區地形特征可概括為“兩山夾一河”.其海拔由東向西逐步升高，表現為西高東低的地形特點，坡度在45°以上，海拔在1 870 m～3 616 m.由于地處半干旱氣候區,降水量少而集中,因此該地區日照比較豐富,全年日照時數為2 655.2 h,年太陽總輻射為469 kJ/m2,年平均氣溫7.4 ℃,年蒸發量1 542 mm ,年均降水量419 mm ,主要集中于6～ 9 月，占全年降水量的60%；無霜期125～135 d.土壤主要有山地栗鈣土、淡栗鈣土、山地草原土、山地草甸土、碳酸鹽灰褐土.

1.2 研究方法

1.2.1 調查方法 本研究根據保護區實際，采用文獻查閱、現場踏勘、走訪當地居民、訪問專家、與管理人員座談等方式，選取其一級支溝的14條作為主要研究對象，即崗子溝、小崗子溝、指南北溝、鐵城溝、吐魯溝、竹林溝、蘇都溝、尕達寺溝、棚子溝、水磨溝、小杏兒溝、曲紅土溝、上細溝、下細溝，采用線路調查法和典型樣方調查法對甘肅連城國家級自然保護區的植物景觀資源及環境條件等進行詳細調查.

1)線路調查法 按照溝系和調查路線沿途記錄所遇到的植物名稱、植物林相情況、植物景觀的空間類型、植物色彩等.

2)樣方調查法 在各溝系中選擇典型的植物樣地進行調查，其中喬木、灌木、草本樣地面積分別為20 m×20 m、5 m×5 m、1 m×1 m.在樣地內記錄植物種類、植物群落的豐富度、古樹名木、草本層的整齊度、季相等影像資料和文字.

1.2.2 評價指標的確定 自然保護區次級自然單元植物景觀資源異質性定量評價指標是用來度量、分析保護區各次級自然單元植物景觀資源差異的重要手段，也是保護區各溝系景觀資源狀況的詳細反映.參考相關資料[10-19，25-31]，通過咨詢專家，根據自然保護區次級自然單元景觀資源實際情況，不斷修正、完善，最終建立了如下山地森林類型自然保護區次級自然單元植物景觀資源評價的指標體系(表1).

表1 山地森林類型自然保護區次級自然單元植物景觀資源評價體系

1.2.3 指標權重的確定 采用層次分析法(AHP法)對指標進行權重值分析[12-13，16,28-30].具體方法分為兩步：

式中：CI表示一致性指標，CR表示一致性比例，λmax表示最大閾值，n表示判斷矩陣的階數，RI表示平均隨機一致性指標；若CR<0.1，即認為判斷矩陣具有滿意一致性，見表2.

表2 判斷矩陣及一致性檢驗

2)層次總排序.層次總排序是計算D層、C層、B層相對于A層的相對重要性排序權值，實際上是層次單排序的加權值.根據植物景觀資源異質性評價指標體系構造的判斷矩陣單排序結果(表2)，運用AHP層次分析法軟件運行后，得到植物景觀資源異質性評價指標變量體系的層次總排序結果.

1.2.4 評價指標分級標準 指標體系中，既有數值越大越好的指標，又有數值越小越好的指標，并且有些指標值不能直接測量[26].因此，在表示這些指標差異性程度時采用了等級制.借鑒有關研究成果[13-19]，確定保護區次級自然單元植物景觀資源評價值的分級標準：范圍0～10分，一級(7.0～10分)，二級(4.0～6.0分)，三級(0～3.0分)，分值越高，表明次級自然單元的植物景觀資源狀況越好，生態旅游開發潛力越大(表3).

表3 評價模型因素層(D層)各評價指標的評分標準

1.2.5 計算方法 根據因素層(D)各指標的實際值，在指標分級表(表3)中查得相應的指標分級值(Pi)，同時從表4中查得各指標的權重值(Qi)，分級值與權重值之積求和，可求得目標層(A)的分級值E，即：

式中：E為景觀地綜合性評估結果值；n為評價因子的數目；Qi為第i個評價因子的權重；Pi為第i個評價因子的評價分數.

具體為：根據實地調查數據、小班數據以及其他相關資料，匯總得到各溝系基層指標實際狀況，然后根據指標實際狀況打分，同時邀請保護區管理人員、園林、林學、生態、環境等方面的專家打分，最終平均得到各指標的實際得分，從而得到各次級自然單元景觀資源的綜合評價值，并對各綜合評價值進行比較.

2 結果與分析

2.1 植物景觀資源各因子權重分析

由表4可知，評價體系中約束層(B)對目標層(A)的總排序權值大小排序為植物景觀資源價值(B1)>環境條件(B2)>服務功能(B3),其權值分別為0.674、0.225、0.101.這說明制約和限制甘肅連城自然保護區次級自然單元植物景觀資源的3個因素中，植物景觀資源價值對目標層的約束力最大，是自然保護區植物景觀資源評價及開發利用考慮的首要因素，其次是各次級自然單元的環境條件，影響力最小的是服務功能.

表4 各因素層對于目標層(A)的總排序權值

從準則層(C)對目標層(A)的總排序權值來看，在準則層的7個評價指標中，總排序權值>0.1的有3項，總排序權值<0.05的有4項，權值最高的為植物的生態價值，其權重值遠遠大于其他指標，說明在開發利用植物景觀資源時，首先要考慮植物的生態價值，這也是山地森林類型自然保護區的優勢所在.

從最底層(D)對目標層(A)的總排序權值來看，在最底層的20個評價指標中，總排序權重值>0.1的有5項，總排序權值<0.05的有15項，這說明在開發利用自然保護區植物景觀資源時，首先考慮森林覆蓋率、植物景觀資源的珍稀性、植物種類多樣性、地面水質量和空氣質量.

2.2 連城國家級自然保護區次級自然單元植物景觀資源評價

由表5可以看出，指南北溝森林覆蓋率最大，崗子溝在植物種類多樣性方面得分最高；吐魯溝有10項指標，即植物資源的珍惜性、林相、植物景觀的空間多樣性、草本層的整齊度、流域面積、知名度、內部交通條件、供電供水、電訊、可居留性方面得分在各溝系中居于首位；季相變化方面吐魯溝、崗子溝、小崗子溝得分最高，均為7分；植物景觀的色彩方面吐魯溝和上細溝得分最高，均為7分；尕達寺溝和水磨溝的指標與最近集散地的距離得分居于各溝首位；外部交通條件方面蘇都溝和水磨溝得分最高，但蘇都溝其他指標得分相對各溝較低；各溝的地面水質量、空氣質量指標得分相同.

由表5可知，14個溝系中植物景觀資源綜合值的大小依次為吐魯溝(8.307 6)>竹林溝(7.972 3)>崗子溝(7.964 6)>上細溝(7.762 6)>指南北溝(7.623 4)>小崗子溝(7.559 3)>小杏兒溝(6.651 9)>曲紅土溝(6.586 1)>鐵城溝(6.477 7)>水磨溝(5.944 4)>棚子溝(5.917 2)>下細溝(5.122 6)>尕達寺溝(4.476 8)>蘇都溝(3.858 1)，其中屬于一級的依次為吐魯溝、竹林溝、崗子溝、上細溝、指南北溝、小崗子溝、小杏兒溝、曲紅土溝、鐵城溝，說明這些溝植物景觀資源價值高；屬于二級的依次為水磨溝、棚子溝、下細溝、尕達寺溝，說明這些溝植物景觀資源價值較高；屬于三級的為蘇都溝.

表5 連城國家級自然保護區次級自然單元植物景觀資源等級分值

3 討論

甘肅連城國家級自然保護區屬于山地森林類型的自然保護區，其內各次級自然單元的植物景觀資源有很高的旅游、科研、教育等價值，如何協調旅游開發與生態保護的關系，是保護區保護生態過程中的一個關鍵問題.以往對保護區景觀資源評價多以保護區整體為主[6-19]，評價結果較籠統.溝系的流域范圍由地史、水文等自然過程形成，具有自然屬性和特征，通過以保護區溝系即保護區內在次級自然單元為評價尺度，對其內在次級自然單元景觀資源異質性進行評判，使得評價結果更具詳實性和確限性[20].本研究運用層次分析法，以次級自然單元為評價尺度，構建了山地森林類型自然保護區次級自然單元植物景觀資源異質性評價體系，并根據專家的給分構建了判斷矩陣，獲得20個評價因子各自最終權重.在約束層(B)對目標層(A)的總排序權重中，植物景觀資源價值(B1)對目標層的約束力最大.這是因為山地森林類型保護區生態旅游的開發是以森林植物景觀資源質量為基礎的，植物景觀資源價值決定了生態旅游業的發展.從準則層(C)對目標層(A)的總排序權重來看，植物的生態價值(C1)貢獻率最大，這與劉瑞雪等[32]的結論一致.植物的生態價值反映了自然保護區森林覆蓋率、植物種類多樣性、植物資源的珍稀性及植物群落的多樣性，是山地森林類型自然保護區的優勢所在和標志.在最底層(D)的指標中，森林覆蓋率、植物景觀資源的珍稀性、植物種類多樣性的權重較高，最低的是可居留性.這說明在20個評估因子中，森林覆蓋率是一個關鍵因素，另外溝系植物資源的珍稀有性、植物種類多樣性、地面水質量、空氣質量、知名度、林相的整齊度對其植物景觀資源狀況起著舉足輕重的作用.

在甘肅連城國家級自然保護區中，吐魯溝之所以得分較高，一方面是其植物種類豐富、群落結構復雜，溝內有星葉草、桃兒七、羽葉丁香等珍稀瀕危種，另一方面是1992年建立了吐魯溝國家森林公園，提高了它的知名度，同時經過將近三十年左右的開發、建設，建立了一定的服務設施，使其內部交通、供電供水、電訊、可居留性指標得分相對較高.竹林溝于1982年被劃定為蘭州市鳥類自然保護區，所以其知名度較高，同時植被較好，所以其開發潛力較大.崗子溝因其溝內陰濕，植物種類極其豐富，且有大量蘭科植物，群落結構復雜，森林覆蓋率高，森林生態系統保存較完整，所以得分較高.尕達寺溝因建有尕達寺而出名，此溝宗教文化氛圍較濃郁，每年農歷四月初八日浴佛節會，方圓百多里外的農民和佛家信徒有八、九萬人前去聚會，所以有一定的基礎設施條件，但植被較稀疏，種類匱乏，森林覆蓋率僅為13.5%.蘇都溝面積為389 hm2，在14個溝中面積最小，植物稀疏，植物種類匱乏，群落結構簡單，基礎設施條件差，所以總體得分較低.

鑒于上述對各溝系植物景觀資源的分析、評價，認為連城國家級自然保護區應發揮各溝系優勢，針對存在的不利因素，在以后的保護、開發中進一步完善，以個體帶動整體，進而達到增加連城國家級自然保護區的整體資源價值的作用，這是進行甘肅連城國家級自然保護區次級自然單元植物景觀資源異質性評價的目的所在.同時，做好合理規劃，盡量減少人為開發對生態環境的破壞.

由于自然保護區次級自然單元植物景觀資源異質性評價的指標較多，本研究僅選擇了部分具有代表性的指標構建評價體系，其他指標還有待于進一步研究和探討.作為本研究的初步嘗試，自然保護區內在次級單元的植物景觀資源異質性評價指標體系和比較分析方法通過進一步完善，可望為山地森林類型自然保護區生態旅游的適度開發和植物景觀資源保護提供更加直觀的規劃依據.

4 結論

1) 在山地森林類型自然保護區植物景觀資源評價體系中，約束層中的植物景觀資源價值對目標層的約束力最大；準則層中植物的生態價值貢獻率最大；最底層中森林覆蓋率所占的比重最大，其次是植物資源的珍稀性、植物種類多樣性、地面水質量、空氣質量、知名度、林相等，比重最小的是可居留性.

2) 以甘肅連城國家級自然保護區為例對其內在次級自然單元植物景觀資源異質性進行了評判，結果表明，14個溝系中吐魯溝植物景觀資源質量最高，其他依次為竹林溝、崗子溝、上細溝、指南北溝、小崗子溝、小杏兒溝、曲紅土溝、鐵城溝、水磨溝、棚子溝、下細溝、尕達寺溝、蘇都溝.