寬闊水自然保護區各功能區景觀格局分析

胡艷 楊瑞

摘 要：以寬闊水自然保護區2015年GF-1遙感影像和功能區劃圖為基礎數據，3S技術為支撐，提取景觀類型圖，運用Fragstat42軟件計算景觀指數，分析寬闊水自然保護區各功能區的景觀格局特征。結果表明：整個自然保護區中核心區的分布面積最大，且景觀聚集度高，異質性小，破碎度小，核心區的景觀優勢強于緩沖區和試驗區；各功能區均以自然景觀類型為主導，人文景觀類型分別鑲嵌在自然景觀類型中；各功能區景觀類型均表現為以常綠闊葉林為主，常綠闊葉林抗干擾能力較強，常綠落葉闊葉混交林抗干擾能力相對較弱。

關鍵詞：寬闊水；自然保護區；不同功能區；景觀格局

中圖分類號：S7599

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2018）04-0073-006 國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.04.011

Landscape Pattern Analysis of Different Functional areas in Kuankuoshui Nature Reserve

HU Yan，YANG Rui*

（College of Forestry， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： The 2015 GF-1 remote sensing image and functional zoning map of Kuankuoshui Nature Reserve were used as the basic data and 3S used as support technology to construct landscape type maps. Fragstat 4.2 software was used to calculate the landscape index and analyse the landscape patterns and characteristics of each functional area. The results showed that the core area was the largest part in the whole Nature Reserve， and had high landscape aggregation， small heterogeneity and small fragmentation. The landscape advantage of core area was stronger than that of buffer zone area and experimental area. The natural landscape types were dominant in all the functional areas， with human landscape types embedded in the natural landscape types. The main landscape type for each functional area was the evergreen broad-leaved forest， which has strong anti-interference ability. The evergreen deciduous broad-leaved mixed forest has relatively weak anti-interference ability.

Key words：Kuankuoshui； nature reserve； functional areas； landscape patterns

寬闊水國家級自然保護區位于黔北大婁山脈，地形地貌特征獨特，保護區內野生動植物資源種類繁多。近年來隨著旅游資源的不斷開發，保護區內長期居住人口數量少，往來旅游人口數量多[1]。由于人與自然長期的相互作用，導致保護區內的各功能區景觀分布特征差異變化較大[2]。對各功能區景觀格局研究是通過對景觀不同種類要素的空間布局和異質性的分析，創建空間布局與景觀生態過程之間的映射關系，了解景觀空間布局對生態系統的影響[3]。本文主要以RS和GIS為技術支持，以寬闊水自然保護區2015年的遙感影像、二類森林資源調查數據和功能區劃圖為數據基礎，采用景觀指數法[4]，從看似雜亂無序的表面景觀中挖掘每個斑塊之間的分布規律，分析資源類別及環境的分布特征[5]，使人們認識保護區內各功能區的自然變化規律以及人與自然環境之間的協調關系，以便更合理地開發利用保護區的各種資源，發揮其最大功能作用[6]。

1 研究區域概況與研究方法

11 研究區域概況

寬闊水自然保護區地處黔北，隸屬于綏陽縣，東面與正安縣相交，西面與桐梓縣相接，處在三個縣交界之處[7]。地理坐標為107°02′42″E～107°13′26″E，緯度為28°08′23″N～28°19′10″N，東西長約19 km，南北拉伸約20 km，面積2612489 hm2。保護區最高峰是太陽山，海拔1762 m；最低點是海拔約為650 m的塘村河谷底。相對高差達1112 m。該區出露地層有早古生界寒武系、奧陶系、志留系、晚古生界下二疊統以及新生代第四系地層。主要土壤類型包含山地黃壤、山地黃棕壤、石灰土等。隸屬于中亞熱帶的濕潤性季風氣候區。由于保護區在中間高四面較低的隆起高地上，冬季沒有嚴寒，夏季沒有炎熱酷暑，降雨量十分充足，具有低緯度山地季風潮濕性氣候的特點，為動、植物的生息繁殖提供了良好的生態環境。獨特的自然地理環境特征，形成了具有中亞熱帶常綠闊葉林和常綠落葉闊葉林混交林的地帶性森林植被。

12 數據來源與研究方法

本研究以寬闊水自然保護區管理局提供的2015年GF-1遙感影像、2015年二類調查數據和功能區劃圖為基礎數據源，運用ENVI51對研究數據進行校正、裁剪等處理[8]。通過野外實地調查獲取的數據，以ArcGis102軟件和林相圖對影像數據進行目視解譯，結合森林資源二類調查數據將保護區的景觀類型分為常綠闊葉林、常綠針葉林、常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、常綠灌叢、落葉灌叢和水域7個自然景觀，農地、居民點和道路3個人文景觀，并將分類后的景觀類型圖轉化為25 m×25 m的柵格數據。根據寬闊水自然保護區不同功能區劃圖（圖2），結合不同景觀類型分布進行圖形疊加分析，得出寬闊水自然保護區不功能區景觀類型圖（圖3）。

景觀指數分析法是數量化研究景觀分布特征的重要技術手段，景觀指數是對景觀異質性、景觀分布特點的高度概括[9]，能明顯、有效的反應景觀之間存在的內在關系[10]。對不同功能區的景觀布局特征分析選取了面積、斑塊數、斑塊密度、邊緣密度、景觀形狀指數、散布與并列指數、多樣性指數等9個指數。各景觀指數的具體計算公式和計算方法都采用FRAGSTATS計算軟件的表達方式。

2 結果與分析

21 各功能區斑塊規模景觀格局分析

由表1可知，寬闊水自然保護區不同功能區面積分布中，實驗區的面積為788580hm2，緩沖區面積為592711hm2，核心區面積為920368hm2；斑塊個數依次為1677個、1214個、663個。由表2知，實驗區內各景觀的面積分布大小關系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>落葉闊葉林>農地>道路>常綠灌叢>落葉灌叢>水域>居名點，面積分別為270863hm2、189331hm2、133866hm2、

1：農地；2：落葉闊葉林；3：常綠闊葉林；4：常綠針葉林；5：落葉灌叢；6：常綠灌叢；7：水域；8：常綠落葉闊葉混交林；9：道路；10：居民點

圖3 各功能區景觀類型圖

Fig3 Landscape pattern of each functional area

90117hm2、85075hm2、7808hm2、3429hm2、3399hm2、2527hm2、2365hm2；緩沖區面積大小關系表現為：常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>農地>落葉闊葉林>常綠灌叢>落葉灌叢>道路>水域>居名點，面積分別為280702hm2、81522hm2、72055hm2、57922hm2、57881hm2、26999hm2、7552hm2、4643hm2、2298hm2、1137hm2；核心區面積分布大小關系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠針葉林>農地>落葉灌叢>常綠灌叢>道路>水域>居名點，面積分別為454153hm2、254390hm2、106298hm2、79437hm2、45471hm2、6949hm2、6519hm2、5011hm2、741hm2、400hm2。由此分析得出：常綠闊葉林在各個功能區的分布面積均最大，在各功能區占主導地位，構成各功能區的景觀基質；其次是常綠落葉闊葉混交林；其他景觀隨著功能區的不同分布面積排序有所變化。變化較為突出的是農地和道路兩個人文景觀，由實驗區向核心區過渡的過程中，面積逐漸減小，面積百分比逐漸減小。

斑塊密度是反映景觀中斑塊離散化的一個重要指標[11]由表1知，核心區的斑塊密度最小，值為720個/hm2，其次是緩沖區，值為2048個/hm2，實驗區斑塊密度最大，值為2127個/hm2；說明寬闊水自然保護區內核心區的景觀斑塊分化程度小，實驗區的景觀斑塊分化程度較大。由各功能區景觀異質性指數表2可知，實驗區內各景觀類型斑塊密度大小關系表現為農地>居民點>常綠闊葉林>常綠針葉林>道路>落葉闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>水域>常綠灌叢>落葉灌叢，值分別為950、545、193、160、082、082、061、029、015、009；緩沖區內各景觀類型斑塊密度大小關系表現為農地>常綠闊葉林>常綠針葉林>居民點>道路>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠灌叢>水域>落葉灌叢，值分別為936、280、219、182、135、098、089、040、035、032；核心區內各景觀類型斑塊密度大小關系表現為農地>常綠闊葉林>居民點>常綠針葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>道路>落葉灌叢>水域>常綠灌叢，值分別為343、120、071、064、037、033、028、013、007、005。農地的斑塊密度在各個功能區均最大，其余景觀類型在各個功能區的斑塊密度排序發生了明顯變化，但均在核心區最小。說明各景觀類型在實驗區、緩沖區、核心區分布差異明顯，核心區景觀斑塊的分化程度最小。

22 各功能區景觀異質性分析

景觀異質性指景觀要素、景觀類型組合在同一個生態系統中在不同空間和時間上的分布特征[12]。適度的景觀異質性有利于景觀資源的發展[13]。

最大斑塊指數（LPI）是景觀規模、景觀中的優勢種類型及景觀破碎化的一種反映，能夠更深入的了解景觀的分布情況[14]。

類型LPI分布大小關系為：常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>常綠針葉林>落葉闊葉林>道路、落葉灌叢>農地>常綠灌叢>水域>居民點，值分別為：1762、1008、257、228、035、032、031、029、015、002；緩沖區（表4）LPI分布大小關系為：常綠闊葉林>落葉闊葉林>常綠針葉林>常綠灌叢>常綠落葉闊葉混交林>落葉灌叢>農地>水域>道路>居民點，值分別為：869、528、352、284、259、054、024、016、009、001；核心區（表5）LPI分布大小關系為常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>落葉闊葉林>常綠針葉林>農地>落葉灌叢>道路>水域>居民點，值分別為：1441、1008、379、315、030、024、018、009、004、001。由此分析得出：各景觀類型LPI之間存在較大的差異，不利于實驗區景觀的平衡發展。常綠闊葉林在各功能區LPI均最大；常綠落葉闊葉混交林在實驗區和核心區LPI值僅次于常綠闊葉林，值均為1008，但在緩沖區很小，值為054，說明常綠落葉闊葉混交林在實驗區和核心區斑塊組成較大，景觀連續性較好；其他景觀類型LPI值均相對較小。總體上自然景觀的景觀LPI值（除水域）均大于人文景觀，抗干擾能力比人文景觀強。

由1知，實驗區的景觀邊界密度為10993向緩沖區轉化的過程中都增加了，值為13275，景觀的邊緣之間物質、能量的交換強度增加；從緩沖區向核心區轉化的過程逐漸減小，值為6772。各景觀類型（表3、4、5）在不同功能區邊界密度值差異性較明顯。常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠針葉林、常綠灌叢、落葉灌叢、落葉闊葉林和水域邊界密度值在緩沖區最大，核心區最小（除常綠灌叢），常綠灌叢邊界密度值在實驗區與核心區接近。農地、道路、居民點邊界密度值由實驗區向緩沖區轉化過程中逐漸減小。

散布與并列指數IJI能夠較明顯的反映出自然環境限制下生態系統的分布特征。由表1知，實驗區、緩沖區和核心區的散布與并列指數IJI分別為7246、7356、7265，緩沖區的IJI值最大。綜合表3、4、5可知，由實驗區向核心區過渡IJI值減小的有農地、道路、水域、落葉闊葉林、常綠灌叢、居民點、常綠針葉林和常綠落葉闊葉混交林，IJI值增加的僅有常綠闊葉林和落葉灌叢兩類景觀。說明保護區內除常綠闊葉林和落葉灌叢外，其他景觀類型由實驗區向核心區過渡景觀分散化程度減小，異質性降低。

景觀聚集度指數（AI）測量的是景觀類型在水平間距上的特征。AI指數的取值為0～100，值越大，異質度較低；反之，則異質性高[15]。由表1統計結果知各功能區的景觀聚集度指數值均趨近于100，表明整個保護區內的景觀聚集度指數都相對較高；核心區的景觀聚集度指數為9933，為各功能區最大，說明核心區景觀聚集度最好。由表3、表4和表5知，各景觀類型在不同功能區AI值分布差異較小，從實驗區向核心區過渡逐漸增加（除水域）。其中，道路和居民點在三區內的AI指數分別為8666、8619、8694和8463、8483、8557，說明在核心區分布較集中，對核心區景觀的破碎化影響比其他功能區小。

23 各功能區景觀均勻度與多樣性分析

豐富密度PRD體現了景觀的成分和空間的異質性，作用于諸多生態過程[16]。研究保護區內的PRD對其野生動物資源的繁殖和保護可提供有意義的參考數據。保護區內實驗區的豐富密度最小，PRD=011；其次是核心區，PRD=013；景觀豐富密度最大的是緩沖區，PRD=017。說明緩沖區內相對實驗區和緩沖區景觀類型較豐富，為野生動物和其他生物的生存提供了相對較好的自然環境，有利于野生動物的繁殖。SHDI表示Shannon多樣性指數，當SHDI接近時，表示組成景觀的斑塊很少；SHDI值越大，表明組成景觀的斑塊越多或說是各個類型的斑塊平衡分布于整個區域。從表6可知，核心區Shannon多樣性指數最大，值為155，其次是緩沖區和實驗區，說明核心區景觀類型多樣性最豐富，景觀均勻度最高，核心區的景觀優勢強于緩沖區和試驗區。

3 結論與討論

通過對研究區內三個功能區景觀格局的分析，并結合野外實地考察，得出各功能區的總體景觀格局特征如下：各功能區均以自然景觀類型為主導，人文景觀類型分別鑲嵌在自然景觀類型中。

三區內自然景觀的抗干擾能力均高于人文景觀，且均表現為以人為干擾較小的常綠闊葉林為主。這主要是由于寬闊水自然保護區屬于原始的森林資源，植被大多屬于自然替代演替，人為作用很小。在整個自然保護區內，具有典型原生態亮葉水青岡為主體的常綠落葉闊葉混交林是重點保護對象，其抗干擾能力相對較弱，為使其在整個保護區均衡的發展，需對三個區域內的常綠落葉闊葉混交林的生境和周圍的植被類型進行保護。

整體上看，寬闊水自然保護區的三區均受到人為活動的影響但都很小；保護區內景觀分布特征受人為活動和植被交替分布綜合作用的影響。

由于寬闊水自然保護區屬于原始森林自然保護區，保護區內大多數屬于原始景觀，增加各功能區的景觀均勻度應根據各景觀類型生存所需的地理條件增加相應景觀類型。典型亞熱帶亮葉水青岡形成的常綠落葉闊葉混交林是整個自然保護區的重點保護對象，根據野外調查數據統計常綠落葉闊葉混交林內主要以近成熟林、成熟林和過熟林為主，幼齡林的數量十分稀少。結合此景觀類型分布特征及其形狀特征，應在常綠落葉闊葉混交林群落下層種植亮葉水青岡幼苗及與亮葉水青岡互利共生的植物類型，同時增加常綠落葉闊葉混交林的邊界密度。同時對其他優勢度趨于減少的自然景觀類型增加其景觀類型幼齡林樹，增加邊緣的邊界密度和邊界長度；規范核心區的管理制度和條例，對加強核心區保護的同時，應適當在核心區與緩沖區之間增加廊道，增加物質和能量的流通性，以期維持核心區的穩定發展；在開發旅游資源的同時控制游客數量，控制瀝青水泥路面積，增加各功能區之間的連通性，以期維護保護區內生態系統的平衡發展。

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