錢江源國家公園景觀格局變化探析

汪家軍，蘭朋濤，陶聰，金艷

（1.錢江源國家公園管理局，浙江 開化 324399；2.浙江省測繪科學技術研究院，浙江 杭州 310030）

景觀格局是自然生態系統中大小、形狀、屬性不一的景觀要素（斑塊）在空間上的分布與組合的一種稱呼[1]，它決定著自然地理環境的形成、分布和組分，制約著各種生態過程，并與干擾能力、恢復能力、系統穩定性和生物多樣性有著密切的關系[2-3]。景觀格局動態變化分析是對景觀格局隨時間的變化在空間格局上發生的變化進行研究的一種方法，是景觀生態學研究的核心內容之一[3]。景觀格局動態變化分析被廣泛應用于自然生態格局變化的調查和研究中，在生態系統和人類游憩活動中發揮著無可替代的作用，是景觀生態學研究的重點和熱點[4-13]。通過景觀格局動態變化分析有助于發現景觀格局潛在的變化及演變規律，揭示景觀格局變化的影響機理，從而能夠為自然保護區土地利用變化研究和未來土地合理利用提供基礎性的理論依據[12]。

本文以2019 年和2021 年錢江源國家公園地理國情相關成果為基礎，選取ArcGIS 10.2 和Fragstat 4.2 分析軟件及景觀指數分析法，分析園區的景觀空間分布特征及其動態變化，旨在揭示其景觀空間結構特征，為保護區的建設和后續的森林經營管理工作提供理論參考，對指導園區可持續經營、優化園區景觀空間分布結構以及合理發揮生態經濟效益具有重要的理論和實踐意義。

1 研究區概況

錢江源國家公園地處浙江省開化縣，與江西省婺源縣、德興市，安徽省休寧縣相毗鄰，地理坐標為28°54′30″～ 29°29′29″ N，118°01′15″～ 118°01′15″ E，面積約為252 km2，涉及齊溪鎮、何田鄉、長虹鄉、蘇莊鎮4 個鄉鎮，共有人口9 744 人。2016 年，錢江源國家公園作為我國10 個國家公園體制試點區之一，是長三角經濟發達地區唯一的試點區[15]。公園屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，四季分明，雨水豐沛，光照適宜，具有較顯著的立體山地氣候特征。公園主要保護對象是大面積低海拔中亞熱帶原始常綠闊葉林，是浙江乃至華東地區的生態屏障和水源涵養區，且景觀資源豐富。

圖1 錢江源國家公園地理位置Fig.1 Geographic position of Qianjiangyuan National Park

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文以2019年和2021年開化縣地理國情監測的土地覆被分類成果和錢江源國家公園保護區區劃數據為基礎數據，利用ARCGIS 10.2 軟件對開化縣土地覆被分類成果與保護區范圍進行疊加分析，得到2019 年和2021 年保護區的土地利用分類成果。

本文結合實際情況，將研究區土地利用類型分為耕地、園地、灌木林、喬木林、草地、房屋建筑區、道路、建設用地、工礦用地、裸地、水域共11 種地類。以2021 年為例，園區內分布最廣的是喬木林，面積占園區總面積的75%以上；其次是灌木林和園地，在園區中部、南部區域都有大面積分布；耕地和建設用地集中分布于園區中部，同時在中部區域還有少量工礦倉儲用地分布，具體如圖2 所示。

圖2 2021 年錢江源國家公園土地利用空間分布Fig.2 Spatial distribution of land use in Qianjiangyuan National Park in 2021

2.2 研究方法

對景觀格局進行定量分析并研究其動態特征，是理解景觀格局和生態過程相互關系的基礎。已有研究表明，不同景觀類型在維護自然生境、自然資源完整性、生態系統結構與功能、生態系統演替等方面發揮著重要的作用[16]。為避免指標選取過多帶來的重復性研究，根據以往學者的研究成果[4-17]，本研究從景觀水平和類型水平兩方面選取7 個景觀格局指數分析研究區景觀要素的數量、形狀和空間分布等特征（表1），采用Fragstats 4.2軟件展開分析。

表1 景觀格局指數應用尺度、生態學意義及計算方法Table 1 Application,ecological significance and calculation method of landscape pattern index

3 結果與分析

3.1 土地利用類型變化分析

由表2 可知，錢江源國家公園的基質景觀為林地和園地，2019 年和2021 年這二種土地利用類型占總面積的比例分別為92.54%和92.97%。2021 年相比2019 年，研究區草地、耕地和其他土地面積變化呈減少趨勢，分別減少了0.26 km2、0.88 km2和0.05 km2；其余用地類型面積呈現不同程度的增加趨勢，其中林地面積增加了0.95 km2，工礦倉儲用地增加了0.04 km2，不到林地面積增加量的5%，但因其2019 年面積總量僅為0.01 km2，動態度達到400%，遠高于其他用地類型。

表2 2019 年和2021 年錢江源國家公園土地利用類型面積變化情況Tab.2 Changes of land use type and area in Qianjiangyuan National Park in 2019 and 2021

根據調查發現，導致土地利用發生變化的原因主要包括：（1）園區內按管控辦法開展棲息地生態修復和生態公益林管理，森林覆蓋率穩步增加，在一定程度上反映了園區在林業生態建設上所取得的成效；（2）園內興建公共管理、服務和交通、倉儲和水利設施，導致公共管理與公共服務用地、交通設施用地、工礦倉儲用地、水利設施用地和住宅用地等增加，這會對周邊生態環境造成一定程度的破壞與污染。

3.2 景觀格局變化分析

土地利用景觀格局是指不同類型的大小、形狀不一的土地利用斑塊在空間上的排列，是景觀異質性的具體表現[5]。本研究從類型水平和景觀水平兩方面對2019 年和2021 年錢江源國家公園土地利用景觀格局特征進行分析，得出園區景觀類型尺度指數變化情況（表3）和景觀水平尺度指數變化情況（表4）。

表3 2019 年和2021 年錢江源國家公園景觀類型尺度的景觀格局指數變化情況Tab.3 Landscape pattern index changes in types in Qianjiangyuan National Park in 2019 and 2021

表4 2019 年和2021 年錢江源國家公園景觀水平尺度的景觀格局指數變化情況Tab.4 Landscape pattern index changes in level in Qianjiangyuan National Park in 2019 and 2021

3.2.1 景觀類型尺度分析 景觀基質是景觀要素中范圍最大，連通性最好的斑塊要素，它對景觀動態變化起著決定性作用。在錢江源國家公園內，林地和園地是主要景觀類型，占研究區域總面積的92%以上；2021 年的斑塊數量（NP）和斑塊密度（PD）較2019 年分別減少了43 個和0.17，說明園區景觀異質性逐步降低，林地優勢景觀明顯；2021 年的景觀形狀指數（LSI）較2019 年減少了0.48，表明林地景觀形狀趨于簡單，反映了景觀形狀的變化，整個園區林地景觀持續向好。

園區內耕地的所有景觀指數均呈現明顯減少趨勢，表明這幾年耕地數量、破碎度均不斷下降，體現了生態修復和生態公益林界定實施后對園區景觀的正面促進作用。

林地、草地、園地、建設用地等土地景觀類型的斑塊數量（NP）和斑塊密度（PD）均明顯增加，表明這幾類斑塊人為干擾增加，土地邊界破碎化程度和異質性增強；從這些土地景觀類型的景觀形狀指數（LSI）表明，交通設施用地、耕地、園地、其他土地的平均復雜程度相對較高，除草地形狀趨于復雜外，其它景觀的形狀復雜程度均有所下降，反映了各類景觀異質性趨緩，整個園區生態景觀趨于簡單，各類景觀的交錯分割現象得到一定程度的改善。

3.2.2 景觀水平尺度分析 由表4 可知，從2019 年到2021 年，香農多樣性指數（SHDI）減少了0.08，反映出園區景觀呈均衡性、景觀均質化趨勢發展。最大斑塊指數（LPI）、景觀形狀指數（LSI）和蔓延度指數（CONTAG）等均有不同程度的增加，表明錢江源國家公園林地多樣化、破碎度、形態構造逐漸向優勢景觀均質化、整體化發展，這也反映出園區近幾年在生態建設方面取得了明顯的進步，尤其是與2019 年相比，園區2021 年的蔓延度指數（CONTAG）增加了0.59，說明園區不同類型景觀的團聚程度、延展性和連通性增強，景觀分布離散性減弱，有利于生態功能和生態系統穩定性的發揮。

4 討論與結論

本文以2019 年和2021 年錢江源國家公園地理國情相關成果為基礎，選取ArcGIS 10.2 和Fragstat 4.2 分析軟件及景觀指數分析法，分析園區的景觀空間分布特征及其動態變化，通過對錢江源國家公園2019 和2021 年的土地利用變化和景觀格局演變分析，得出結論如下：

（1）在土地利用變化方面，錢江源國家公園以林地和園地為主，占公園總面積的92%以上；與2019 年相比，2021 年各類土地利用類型變化不大，面積增加最多的是林地，面積減少最多的是耕地，森林覆蓋率穩步增加，在一定程度上反映了園區在林業生態建設上所取得的成效。

（2）在景觀格局演變方面，2019 年和2021 年景觀類型尺度和景觀水平尺度的指數變化情況反映出園區內景觀異質性趨緩，逐漸向優勢景觀均質化、整體化發展。尤其是與2019 年相比，園區2021 年的蔓延度指數（CONTAG）增加了0.59，景觀形狀指數（LSI）增加了1.78，說明不同類型景觀的團聚程度、延展性和連通性增強，各類景觀的交錯分割現象得到一定程度的改善，有利于生態功能和生態系統穩定性的發揮。

本研究旨在揭示錢江源國家公園的景觀空間結構特征，為公園的建設和后續的森林經營管理工作提供理論參考，對指導園區可持續經營、優化園區景觀空間分布結構以及合理發揮生態經濟效益具有重要的理論和實踐意義。文中僅分析了園區在2019 年和2021 年間的景觀格局變化，并未涉及園區生態環境和經濟等其他領域，對園區景觀格局的分布規律與保護生物多樣性的關系問題，處理好園區生態環境保護和地區經濟發展的關系問題，還有待進一步研究。