2000～2018年鹽池灣自然保護區景觀干擾度變化特征

吳旭鵬

（蘭州市園林設計院，甘肅 蘭州 730000）

景觀干擾度反應的是以各景觀組分構成的景觀抵抗外界干擾的能力和其自我恢復的能力，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］。景觀的穩定對維持區域生態環境穩定起著關鍵作用，是保持區域生態系統服務功能穩定和實現可持續發展的基礎［2］。近年來，自然環境內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系統無害，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的特征和生態功能［3］。對景觀干擾度變化的研究可以揭示一定范圍內的空間變異特征及區域生態狀況，其沿著某一方向的相互反饋變化在預測某些生態過程中起著重要作用［4］。因此通過分析鹽池灣自然保護區景觀干擾度的變化特征對保持提升當地生態系統的恢復力和穩定性有重大支持意義。

甘肅鹽池灣國家級自然保護區位于甘肅省西側，其東側區域與青海省相接，屬高寒及干旱氣候區，是我國西部候鳥南北遷徙的必經廊道和休憩區域，也是酒泉地區當地重要的水源涵養地。隨著人為活動、氣候環境及社會政策等因素不斷變化，保護區內如耕地、林地、草地、未利用土地等各景觀組分之間物質置換、區位更替、資源重建等深受其影響，從而直接影響鹽池灣保護區生態系統的穩定持續和演化更新。通過分析景觀破碎度、景觀分離度及景觀優勢度的變化特征能夠直觀展現研究區域景觀干擾度演變的過程特征，對鹽池灣自然保護區生態系統具有積極作用。文章以鹽池灣自然保護區2000年和2018年的土地利用類型遙感監測空間分布數據為基礎，采用景觀格局指數法，對保護區景觀干擾度變化特征等進行了研究，揭示保護區各景觀組分干擾度的時空分異特征、區間分布及其影響結果，以期為研究區當地的區域可持續發展及生態建設等提供有價值的信息［5］。

1 研究區概況

甘肅鹽池灣國家級自然保護區地處青藏高原北緣，位于肅北蒙古族自治縣東南部。保護區總面積1.36×106hm2，其中核心區4.22×105hm2、緩沖區2.8×105hm2、實驗區6.58×105hm2。保護區內山川重疊、群峰競立、峽谷并列、盆地相間、地形地貌復雜多樣，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，也是祁連山高山地帶有蹄類野生動物的集中分布區。保護區有脊椎動物140多種，隸屬于22目49科。保護區植被可分為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 數據來源與研究方法

2.1 數據來源與處理

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

2.2 研究方法

基于景觀結構的景觀指數法：景觀指數能具體反映和監測各景觀組分特征隨時間變化的情況［6］，能將復雜的景觀表征濃縮解讀為簡單易識別的指數數據信息，從而以具象的數據信息表達土地景觀的結構組成和空間配置變化等［7］。

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

表1 景觀指數計算公式及意義

3 結果與分析

使用Fragstats 4軟件及Excel進行統計，得到了鹽池灣自然保護區2000～2018年的景觀干擾度指數，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雜程度［10］。從研究區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、林地和建設用地的破碎度均有所下降，建設用地的破碎度指數減少最多、減少0.138 1，其次為耕地，減少0.001 9，林地破碎度指數減少幅度最小、減少0.000 4；這表明耕地和建設用地的數量和分布呈減少趨勢，而林地破碎度指數下降則表明林地斑塊呈集中連片趨勢。水域的破碎度指數呈增加態勢，增加0.001 4；表明水域在保護區內分布位置數量有所增加。同時，草地和未利用土地的景觀破碎度指數基本維持不變。因此，2000～2018年鹽池灣自然保護區內斑塊形狀趨于集中、簡約化，且建設用地分布、數量呈明顯減少趨勢，各斑塊之間連通性增強，景觀的破碎化程度降低，保護區的生態穩定性有所增強。

圖1 鹽池灣自然保護區2000～2018年景觀破碎度指數變化

3.2 景觀分離度分析

景觀分離度指數表示的是相同景觀組分不同斑塊間的離散分離程度。從研究區各景觀組分分離度變化來看（如圖2所示），2000～2018年，研究區域建設用地的分離度最高，為4.318 3～36.651 1，其減少也最明顯，其次是耕地分離度指數，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出相對聚集的分布結構或研究區域內斑塊分布位置減少；但水域的景觀分離度指數呈增加趨勢，增加0.020 9，表明其景觀組分在空間上呈現出相對離散的分布結構，即保護區內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均基本維持不變，表明林地、草地和未利用土地在研究區域范圍內斑塊位置、數量等未發生大幅度的變化。上述指數變化原因是由于祁連山區域范圍的生態系統修復取得成效、人為活動干擾影響降低，從而使鹽池灣自然保護區生態系統明顯趨于自然化、穩定化。

圖2 鹽池灣自然保護區2000～2018年景觀分離度指數變化

3.3 景觀優勢度分析

景觀優勢度指數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小［11］。從研究區各景觀組分優勢度變化來看（如圖3所示），2000～2018年，各景觀組分的優勢度數值變化范圍為-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雜度和異質性較低。林地、草地和未利用土地的景觀優勢度指數呈減少趨勢，其中草地的景觀優勢度指數減少幅度最大、為0.005 8，其次為未利用土地，指數變化值為0.002 9，表明在鹽池灣自然保護區內草地范圍趨于合并，部分草地區域連通性增強，且未利用土地分布位置數量減少，同時也從側面反應了林地和草地數量及分布已逐漸趨向穩定。水域的景觀優勢度指數呈增加趨勢，增加數值為0.008 3，表明水域的分布位置數量增加，已逐漸成為新的保護區景觀格局影響因子。而耕地和建設用地的景觀優勢度則基本維持不變。

圖3 鹽池灣自然保護區2000～2018年景觀優勢度指數變化

3.4 景觀干擾度分析

干擾度指數表示的是景觀抵抗外界干擾的能力和自我恢復的能力，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，其中建設用地干擾度最大，該景觀組分的干擾度數值從11.078 9下降至1.310 2，下降數值為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，尤其是建設用地和耕地，其干擾度數值大幅度的減少表明該類景觀組分對鹽池灣自然保護區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上升趨勢，指數升高了0.008 6，表明其生態環境敏感性相應增強，同時也表明水域在鹽池灣自然保護區的保持水土及涵養水源中發揮著重要作用。而未利用土地的景觀干擾度則基本維持不變。由不同景觀組分構成的鹽池灣生態環境是統一完整而又緊密契合的體系，其中任一景觀組分發生變化或偏轉，均會引起整個體系的變化或偏轉，從而增加鹽池灣地區生態環境的脆弱性，因此要合理保護鹽池灣地區的生態環境。

圖4 鹽池灣自然保護區2000～2018年景觀干擾度指數變化

4 結論

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

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

（3）建設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生態系統修復初步取得成效、人為活動干擾影響降低，使其生態系統趨于自然化、穩定化。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生態系統中水域的數量、分布及對周邊環境的影響均有擴大趨勢。林地和草地干擾度均略呈現下降趨勢，表明鹽池灣自然保護區生態系統的自然化、穩定化程度有限。