吳 未, 張 敏, 許麗萍, 歐名豪

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院, 南京 210095

土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響
——以蘇錫常地區(qū)白鷺為例

吳 未*, 張 敏, 許麗萍, 歐名豪

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院, 南京 210095

生境網(wǎng)絡(luò)對于物種更具有生態(tài)意義。研究土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響，對破碎景觀中種群的擴(kuò)散和遷徙至關(guān)重要。研究結(jié)果有助于區(qū)域生境網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)和完善，從物種的角度而非景觀結(jié)構(gòu)的角度優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。以城市化快速發(fā)展、土地利用變化明顯的蘇錫常地區(qū)為研究區(qū)域，優(yōu)勢濕地鳥類白鷺為代表物種，構(gòu)建物種生境斑塊約束條件概念模型，提出按照物種生活習(xí)性特征劃分、選擇生境斑塊的方法，并從斑塊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩個視角分析了土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響。結(jié)果表明:(1)2000—2010年研究區(qū)白鷺生境的適宜地類總面積雖有所增加，但主要由于大量新增線性人為干擾致使白鷺生境網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降；(2)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)在研究區(qū)不是全區(qū)覆蓋的回路，基本由宜興—溧陽片、無錫濱湖片、蘇州吳中片和蘇州陽澄湖片4個小片網(wǎng)構(gòu)成，其完整程度按照宜溧片、濱湖片、吳中片、陽澄湖片降次排列；至2010年，宜溧片破壞最為嚴(yán)重，濱湖片和吳中片次之，陽澄湖片受破壞程度相對最弱?？傮w上，白鷺生境境況在10年間惡化明顯，土地利用變化朝著不利于白鷺持續(xù)生存的方向發(fā)展。

土地利用變化; 適宜地類斑塊; 生境斑塊; 生境網(wǎng)絡(luò); 白鷺; 蘇錫常地區(qū)

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是保護(hù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)[1-2]、環(huán)境生態(tài)與園林生態(tài)[3]、城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)[4]、土地利用規(guī)劃[5-6]等眾多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在功能上是物種生境網(wǎng)絡(luò)的集合，是物種在不同生境間的物質(zhì)、能量、信息交流的重要空間保障[7-8]，具有重要意義和價(jià)值。在快速城市化地區(qū)，土地利用的急劇變化會改變生物生境和資源的時(shí)空分布[9]，削弱物種的適宜生境[10]，影響物種的生境網(wǎng)絡(luò)。研究土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響，有助于區(qū)域生境網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)和完善，加深對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)從生態(tài)過程上的認(rèn)知。

目前有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的研究多集中在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方向，將其作為一種規(guī)劃手段，通過識別斑塊、廊道等要素以及測度網(wǎng)絡(luò)連接度等方法，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建[11-13]、評價(jià)[1,14-17]及優(yōu)化[1，18-19]；而有關(guān)土地利用變化對生境影響的研究多集中在土地利用變化所引起的區(qū)域景觀格局變化[20]或生態(tài)環(huán)境效應(yīng)方向[21]。以生境網(wǎng)絡(luò)為對象，考慮到時(shí)間因素，研究土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)造成影響的研究還較少。

鑒于此，本文選取了城市化快速發(fā)展、土地利用變化急劇的蘇錫常地區(qū)為研究對象，濕地代表性鳥類白鷺為研究物種，回答問題：(1)如何利用影像圖遴選生境斑塊、構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)？(2)土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)(生境斑塊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))的影響是什么？

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置示意圖

蘇錫常地區(qū)(蘇州、無錫、常州)位于江蘇省南部太湖之濱(圖1)，屬長江沖積平原。區(qū)內(nèi)地勢平坦，河湖眾多，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水1092.4 mm，年均氣溫15.3 ℃。境內(nèi)物種豐富，鳥類、獸類、兩棲爬行類200多種，鳥類為優(yōu)勢野生物種。

蘇錫常地區(qū)總面積1.75萬km2，其中水域面積占32.47%；地區(qū)以占全省約17%的國土面積和人口，實(shí)現(xiàn)了約40%的GDP和地方財(cái)政收入。2000—2010年地區(qū)農(nóng)用地比重從56.69%降至44.41%、建設(shè)用地比重從14.71%增至27.82%，區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局發(fā)生了很大變化。

2 數(shù)據(jù)與研究方法2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本文采用中國科學(xué)院國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺2000年、2005年、2010年三期TM遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)(30 m×30 m)[22]；中國縣級行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)[23]?？臻g數(shù)據(jù)通過ArcGIS 10.1和Fragstats 4.1進(jìn)行了預(yù)處理。

2.2 研究方法

2.2.1 選擇物種

通過代表物種選擇適宜生境是研究生境網(wǎng)絡(luò)的常用方法和手段。代表物種一般選擇國家或當(dāng)?shù)刂攸c(diǎn)保護(hù)野生動物。蘇錫常地區(qū)野生物種以鳥類居多，加之水網(wǎng)密布、地表水資源豐富，為優(yōu)勢濕地鳥類，如鷺科(Ardeidae)提供了大量棲息地。區(qū)內(nèi)主要分布有白鷺(Egrettagarzetta)、夜鷺(Nycticoraxnycticorax)、池鷺(Ardeolabacchus)和牛背鷺(Bubulcusibis)四種鷺鳥[24]。白鷺作為優(yōu)勢物種，被列入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》名單，適宜作為區(qū)域代表物種。

2.2.2 構(gòu)建生境斑塊約束條件模型

影響濕地鳥類生境形成的因素通常包括：(1)自然地理因素：土地利用類型、高程與坡度、植被類型與蓋度、氣候與氣溫、斑塊形狀與面積等；(2)生物因素：覓食半徑、水深、底棲動物密度、種群密度等；(3)人為干擾因素：距建筑區(qū)和道路的距離、魚類捕撈等[25-27]。據(jù)此可構(gòu)建出一般意義上的物種生境斑塊約束條件模型：

Hi=Fi(Gi,Bi,Di)

(1)

Gi=fi(Li,Ei,Sli,Vi,Ti,…)

(2)

Bi=fi(Ri,Fdi,…)

(3)

Di=fi(Bdi,Rdi,…)

(4)

式中，Hi為物種i在一定區(qū)域內(nèi)的生境斑塊，Gi、Bi、Di分別為影響物種i生境形成的自然地理、生物和人為干擾因素；Li為土地利用類型因素，Ei為高程因素，Sli為坡度因素，Vi為植被因素，Ti為氣溫因素；Ri為覓食半徑因素，F(xiàn)di為底棲動物密度因素；Bdi為距建筑區(qū)的距離因素，Rdi為距道路的距離因素。式中省略號表示其它影響因素。

白鷺在太湖地區(qū)的生境斑塊約束條件為：(1)自然地理因素：棲息地海拔5—70 m[28]，主要在沼澤、稻田、湖泊或?yàn)┩康匾约皢棠玖謽涔谏蠈?，主要棲息樹種包括馬尾松(Pinusmassoniana)、香樟樹(Cinnamomumhupehanum)、麻櫟樹(Quercusacutissema)、榆樹(Ulmusprmila)和楊梅樹(Myricarubra)[24]等，受較好保護(hù)的臨界面積在10 hm2以上[29]；(2)生物因素：繁殖季節(jié)以湖泊和魚塘為主要覓食生境；覓食生境水深通常不超過50 cm[30]；覓食半徑多在10 km左右[24]；(3)人為干擾因素：包括驚飛距離(flushing distance)、距城市中心距離、平均噪音、城市化綜合指數(shù)等[31]。本文選擇城市區(qū)和主要對外交通用地人為干擾的緩沖距離(400 m和300 m)為主要因素[32]。

2.2.3 劃分地類，選擇適宜地塊

生境斑塊地類在很多研究中直接采用沼澤灘涂、河流湖泊、林地、草地等[4]，或在此基礎(chǔ)上細(xì)分[19]，或在同一地類(地質(zhì)公園、自然保護(hù)區(qū)等)內(nèi)細(xì)分[33-34]。上述考慮忽略了物種生境的多樣性和變化的多元化特征。如同一物種在不同地域內(nèi)會因生活習(xí)性變化而出現(xiàn)生境斑塊地類變化，造成在分析生境斑塊過程中出現(xiàn)簡化、遺漏等現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^以下3個步驟修正完善：(1)依據(jù)物種生活習(xí)性差異，把研究區(qū)細(xì)分為亞區(qū)，構(gòu)建與亞區(qū)相對應(yīng)的生境斑塊約束條件；(2)依據(jù)約束條件，制定亞區(qū)地類劃分方案；(3)選擇適宜地類，構(gòu)成亞區(qū)生境斑塊。亞區(qū)生境斑塊集合即區(qū)域生境斑塊。生境斑塊地類在亞區(qū)之間不能互換。如長三角地區(qū)，夜鷺(Nycticoraxnycticorax)和牛背鷺(Bubulcusibis)在太湖地區(qū)主要棲息地為間插在湖泊坑塘的有林地，主要筑巢樹種為馬尾松(Pinusmassoniana)[24]；在杭州市區(qū)(不含余杭、蕭山)特別是至市中心距離5—15 km的郊區(qū)[35]，多棲息在到主要水源距離較近、具有灌木叢的行道樹帶(街巷用地、公園與綠地或其他城市建設(shè)用地)中，筑巢樹種包括法國梧桐(Platanushispanic)、香樟(Cinnamomumcamphora)、槐樹(SophorajaponicaL.)和楊樹(Populussp.)等[36]。

本文設(shè)定白鷺在同一生活習(xí)性區(qū)，區(qū)內(nèi)土地利用類型劃分為喬木林地、沼澤灘涂、湖泊水庫、對外交通用地、住宅工礦等城鄉(xiāng)用地、其他用地六類。其生境斑塊為符合以下4個基本約束條件地塊的集合：(1)喬木林地為筑巢地，沼澤灘涂、湖泊水庫為覓食地，筑巢地與覓食地相距不超過10 km；(2)面積不小于10 hm2；(3)高程在5—70 m之間；(4)至城市區(qū)和主要對外交通用地距離不小于400 m和300 m。

2.2.4 構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)

圖2 生境網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖

生境網(wǎng)絡(luò)是彼此距離很近的生境斑塊集合，在它們之間物種個體可以較自由地跨越擴(kuò)散[37]，即生境斑塊與遷移廊道的集合。

生境斑塊面積不同對生物多樣性保護(hù)及生態(tài)過程的影響和限制程度便不同。生境斑塊功能上依次分為過小斑塊、MVP(Minimum viable population)斑塊、小斑塊和關(guān)鍵斑塊四類[38]。對于大多數(shù)物種而言，許多斑塊相對MVP斑塊來說太小，故本文將生境斑塊按面積分為500 hm2以上、100—500 hm2、50—100 hm2和10—50 hm2四類，分別對應(yīng)一、二、三、四級生境斑塊。

白鷺(鳥類)的遷移廊道通常是直線，覓食半徑不超過10 km。借鑒圖論[6]方法， 在ArcGIS中通過Feature to point工具將生境斑塊轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)；借助TIN和Conefor工具得到兩兩距離不超過10 km的遷移廊道，構(gòu)成生境網(wǎng)絡(luò)(圖2)。

2.2.5 選擇指數(shù)

生境網(wǎng)絡(luò)的變化與生境斑塊面積和空間布局的變化休戚相關(guān)。土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響可以從對生境斑塊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響兩個方面入手。

(1)斑塊 選擇包括斑塊總面積(CA)、斑塊密度(PD)、面積加權(quán)平均形狀指數(shù)(AWMSI)、平均最近距離(MNN)、聚集度指數(shù)(AI)5個類型水平景觀指數(shù)和蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)兩個景觀水平指數(shù)，反映土地利用變化對生境斑塊的影響[39-40]。

(2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性可通過閉合度、線點(diǎn)率以及網(wǎng)絡(luò)連接度等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)描述。選擇α、β、γ3個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)，分別反映網(wǎng)絡(luò)中回路出現(xiàn)的程度、每個節(jié)點(diǎn)的平均連線數(shù)、所有節(jié)點(diǎn)被連接的程度[16-17]，分析土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 生境斑塊選擇結(jié)果

圖3是蘇錫常地區(qū)2000、2005、2010年滿足白鷺筑巢地和覓食地條件的適宜地類斑塊分布情況。把整個太湖作為白鷺的潛在生境，與實(shí)際情況不符，故剔除從其邊界沿縱深10 km以外的部分。符合生境斑塊約束條件、并經(jīng)劃分等級的生境斑塊分布情況(圖3)。

圖3 滿足白鷺筑巢地和覓食地條件的適宜地類斑塊及經(jīng)約束條件限制和等級劃分的生境斑塊分布情況

2000—2010年，受約束條件限制，白鷺生境斑塊在面積和范圍上比適宜地類斑塊明顯偏小(圖4)。分區(qū)上，蘇州境內(nèi)的適宜地類斑塊和生境斑塊都最多，無錫次之，常州最少。適宜地類斑塊向生境斑塊轉(zhuǎn)換過程中，常州的變化最明顯，主要是境內(nèi)適宜地類斑塊中的長蕩湖、滆湖以及茅山風(fēng)景區(qū)等均在10 km范圍內(nèi)沒有相應(yīng)的筑巢地或覓食地，未達(dá)到生境斑塊條件被剔除。太湖是區(qū)域最大的生境斑塊，占總面積的95%以上。

圖4 2000—2010年蘇錫常3地及研究區(qū)總的適宜地類斑塊及生境斑塊面積變化情況

生境斑塊等級上(表1)，高等級斑塊數(shù)量少于低等級斑塊：一級生境斑塊數(shù)量很少，除太湖外，斑塊間面積相差很?。欢壣嘲邏K總面積從與三、四級生境斑塊相差不明顯(面積比為2.36∶1∶1.93)變化至明顯(8.29∶1∶1.75)；三、四級生境斑塊總面積都很小，相差不大?？傮w上，一、二、三級生境斑塊數(shù)量接近且偏少，明顯少于四級生境斑塊數(shù)量。

生境斑塊空間分布上(表2)，高等級生境斑塊多在蘇州、無錫的一級生境斑塊數(shù)量最少、常州沒有二級生境斑塊。變化趨勢上，蘇州2000—2005年，一、二、三級生境斑塊數(shù)均有增加，但四級生境斑塊數(shù)減少了；2005—2010年二級生境斑塊數(shù)增加了，其余等級生境斑塊數(shù)都減少了。無錫僅有的1塊一級生境斑塊(宜興國家森林公園)到2010年降至二級；三級特別是四級生境斑塊減少明顯。常州一級生境斑塊集中在天目湖周邊，數(shù)量穩(wěn)定；三、四級生境斑塊數(shù)則先增加后減少。

表1 2000—2010年各等級生境斑塊數(shù)量及面積變化情況

表2 2000—2010年各等級生境斑塊空間分布/個

太湖作為一個斑塊處理，歸并到蘇州除太湖外，區(qū)域白鷺生境斑塊面積偏少、蘇錫常3市分布不均，低等級生境斑塊面積持續(xù)減少。盡管適宜地類斑塊總面積有一定增加，但僅對白鷺單一物種而言，生境斑塊總面積減少了，生境環(huán)境在惡化。

3.2 對生境斑塊的影響分析

一級生境斑塊數(shù)量很少且占總面積比重很高，需要單獨(dú)分析。2000—2010年，區(qū)內(nèi)有4塊一級生境斑塊發(fā)生了顯著變化：(1)2000—2005年，金雞湖區(qū)出現(xiàn)了適宜白鷺筑巢的喬木林地，在金雞湖—獨(dú)墅湖—陽澄湖周邊形成了1塊一級生境斑塊。由于歷史資料不足，無法校核解釋喬木林地新增原因。(2)2005—2010年，宜興國家森林公園周邊路網(wǎng)密度明顯加大，特別受長深高速公路、昆承湖周邊蘇虞張公路及錫太一級公路、陽澄湖周邊蘇紹高速公路及京滬高鐵建設(shè)等影響，3塊一級生境斑塊破碎降至二級。

類型水平指數(shù)中(圖5)，(1)2000—2010年，二級生境斑塊面積>四級生境斑塊面積>三級生境斑塊面積，并且二級生境面積持續(xù)增加，三、四級生境面積持續(xù)減少。(2)2000年，四級生境斑塊密度高于二、三級生境斑塊密度，2005年起差距不斷縮?。欢?、三級生境斑塊密度較接近且變化穩(wěn)定。(3)三類生境斑塊形狀都趨于規(guī)整，且高等級斑塊形狀復(fù)雜程度高于低等級斑塊。(4)三類斑塊的平均最近距離情況差異較大，二級斑塊從約500 m增至約10000 m后又降至4000 m，三級斑塊從15,000 m降至10000 m后激增至25000 m，四級斑塊從2000 m緩慢升至5000 m?？傮w上，四級斑塊分布最密集，二級次之，三級最稀疏。(5)三類斑塊聚集度指數(shù)變化趨勢都基本緩慢增加，但二級生境斑塊>三級生境斑塊>四級生境斑塊。景觀水平指數(shù)中(圖5)，蔓延度指數(shù)2000—2005年變小，至2010年變大且超過2000年水平，香農(nóng)多樣性指數(shù)表現(xiàn)為與之完全相反的變化。2010年，留存生境中高等級生境斑塊優(yōu)勢明顯，不同等級生境斑塊間的差異性變?nèi)?。事?shí)上大量新增建設(shè)用地特別是國家及區(qū)域性大型基礎(chǔ)設(shè)施(如高速公路、高速鐵路等線性人為干擾)的修建，對區(qū)內(nèi)各級生境斑塊進(jìn)行了普遍分割。原有高等級斑塊出現(xiàn)降級，原有低等級斑塊因不能達(dá)到最小門檻面積被剔除；區(qū)內(nèi)高等級斑塊數(shù)量減少，但占斑塊總數(shù)比重反而增加。說明新建線性人為干擾對地區(qū)生境斑塊的影響甚于新建團(tuán)塊狀人為干擾；線性人為干擾致使區(qū)內(nèi)各級生境斑塊面積普遍減少降級；網(wǎng)狀線性人為干擾的負(fù)面影響作用最為明顯。

圖5 2000—2010年二、三、四級生境斑塊不同景觀指數(shù)的變化情況

3.3 對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響分析

圖6為圖3各時(shí)期生境斑塊所對應(yīng)的生境網(wǎng)絡(luò)。蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)大致由四個破碎不完整的部分組成：斑塊與廊道最為密集的宜興—溧陽(宜溧)片、次之的無錫濱湖片、蘇州吳中片以及蘇州陽澄湖片。2000—2010年，(1)宜溧片的破壞最為嚴(yán)重，被割裂成徹底孤立的溧陽和宜興2小塊，構(gòu)成宜興塊的2個環(huán)僅靠2個四級生境斑塊間的1條廊道維系連接。(2)濱湖片的破壞程度次之，被割裂為徹底孤立的、長度均不足20 km的2小塊廊帶。(3)吳中片由太湖北部和中部2小塊組成，都遭到不同程度的破壞。湖北塊破壞嚴(yán)重，被分割成徹底孤立的2個單環(huán)；湖中塊內(nèi)的生境斑塊普遍降級，廊道密度明顯降低。(4)陽澄湖片受破壞程度相對最弱，斑塊間帶狀連接基本沒有受到破壞。

圖6 由生境節(jié)點(diǎn)和遷移廊道所組成的白鷺潛在生境網(wǎng)絡(luò)變化情況

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)中(表3)：(1)α指數(shù)2000—2005年時(shí)大于1，網(wǎng)絡(luò)回路較多、環(huán)通度較好，可供白鷺在宜溧、濱湖、吳中3片區(qū)各自內(nèi)部自由遷移；2010年降至不足0.5，網(wǎng)絡(luò)回路明顯較少，環(huán)通度很差。(2)β指數(shù)2000—2010年從4.59降至1.88，雖然個別小塊保持了較好的連接度，但節(jié)點(diǎn)對外連接的實(shí)際狀況惡化嚴(yán)重。(3)γ值2000—2010年從1.58降至0.65，說明近半生境斑塊被割裂孤立了，與β指數(shù)分析結(jié)論一致。節(jié)點(diǎn)和廊道數(shù)量變化上，節(jié)點(diǎn)減少了46%時(shí)，廊道數(shù)降至不足原來的23%，劣于節(jié)點(diǎn)減少情況，意味著一些連接型節(jié)點(diǎn)(如圖7中的節(jié)點(diǎn)1、2、3)的失缺(節(jié)點(diǎn)重要性由實(shí)際連線數(shù)決定，連接線數(shù)越大，重要性越高)。即土地利用變化對蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)破壞重點(diǎn)是，造成了連接型節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的生境斑塊的失缺。

節(jié)點(diǎn)等級與生境斑塊等級相對應(yīng)，反映生境斑塊及連接不同等級生境斑塊廊道在重要性上的差異。廊道兩端連接的節(jié)點(diǎn)在等級上有3種情況：高—高等級節(jié)點(diǎn)連接、高—低等級節(jié)點(diǎn)連接、低—低等級節(jié)點(diǎn)連接。重要性通常依次下降。但圖7中，2000—2010年在宜溧片生境網(wǎng)絡(luò)體系中，有若干位置型節(jié)點(diǎn)(如圖7中的節(jié)點(diǎn)4、5、6)，它們的等級不高、連接的廊道數(shù)也不多，但在維系整個生境網(wǎng)絡(luò)的整體性時(shí)，它們存在的位置具有特殊作用和意義，超出了比自身更高等級斑塊及其所構(gòu)建的高等級廊道。說明土地利用變化對白鷺生境網(wǎng)絡(luò)的另一破壞重點(diǎn)是破壞位置型節(jié)點(diǎn)造成生境網(wǎng)絡(luò)整體性下降。

表3 2000—2010年蘇錫常地區(qū)白鷺潛在生境網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)變化情況

圖7 宜溧片節(jié)點(diǎn)與廊道等級分布情況

4 結(jié)論

本文以蘇錫常地區(qū)白鷺為代表性物種，構(gòu)建了物種生境斑塊約束條件的概念模型，提出按照物種生活習(xí)性特征劃分和選擇生境斑塊的方法，從斑塊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩個視角分析了土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)造成的影響。結(jié)果表明，2000—2010年蘇錫常地區(qū)白鷺生境的適宜地類斑塊面積雖有所增加，但主要由于線性人為干擾的增加造成了白鷺生境網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的下降，土地利用變化實(shí)際朝著不利于白鷺持續(xù)生存的方向發(fā)展。白鷺生境網(wǎng)絡(luò)在蘇錫常地區(qū)不是覆蓋全區(qū)的環(huán)路，僅為4個小范圍的片網(wǎng)，境況在10年間不斷惡化。

白鷺生境約束條件較為復(fù)雜，本文選擇了部分重要條件作為選擇生境斑塊的依據(jù)，對水深、水質(zhì)等未細(xì)分，設(shè)定直線路徑為白鷺(鳥類)遷移廊道也較為粗略等，需要不斷完善。雖然鳥類為蘇錫常地區(qū)優(yōu)勢野生物種，但獸類、兩棲爬行動物與鳥類遷移特性不同，更容易受到土地利用變化的影響，其研究有待加強(qiáng)。白鷺生境網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域適宜地類斑塊變化情況更進(jìn)一步反映出區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中必須加強(qiáng)對生態(tài)過程的研究。

蘇錫常地區(qū)土地利用變化特征是長三角地區(qū)的典型代表。蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)變化情況反映出長三角地區(qū)乃至我國經(jīng)濟(jì)活躍、城市化快速發(fā)展的其他地區(qū)，僅對高等級(生境)斑塊重點(diǎn)保護(hù)是不夠的，低等級(生境)斑塊也需要保護(hù)；識別并恢復(fù)已消失的但重要的低等級(生境)斑塊，更切合實(shí)際；要有選擇性的增設(shè)一些具有特殊意義和作用的斑塊，貫通斑塊間的生態(tài)過程，優(yōu)化完善生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。這種分析思路和方法，為深入研究生態(tài)網(wǎng)絡(luò)提供了借鑒和啟示。

尺度問題一直是景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)及核心問題之一。多尺度角度研究生境選擇[26]、生境保護(hù)[2]、生境網(wǎng)絡(luò)及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，更能夠全面反映出斑塊、格局之間的生態(tài)過程；不同幅度上實(shí)現(xiàn)空間和功能上的合理鑲嵌，真實(shí)反映物種的生態(tài)過程，才能真正實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)；遙感影像空間分辨率對線狀人為干擾因素的影響很大，只有分辨率小于線狀人為干擾因素最小寬度時(shí)，才能避免線狀要素的消失或出現(xiàn)斷點(diǎn)現(xiàn)象[41]。

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The impact of land use change on habitat network: a case study ofEgrettagarzettain Su-Xi-Chang Area

WU Wei*, ZHANG Min, XU Liping, OU Minghao

CollegeofLandManagement,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China

Habitat network as part of ecological networks is very important for species. Consequently, it is necessary to find out the impacts of land use change on habitat network as well as the dispersal and migration of species, especially in current rapid urbanizing condition. The research results will be a great contribution to rebuilding and optimizing regional ecological network from the perspective of species conservation and ecological process, but not only the landscape structure as most previous research did. The aim of the paper is to find out: (1) how to map out the habitat network of a certain species from TM images in a grid pattern? (2) How land use change affected the habitat network of the species, especially from the views of habitat patch and network structure? The Su-Xi-Chang Area of the Yangtze River Delta Area was selected as case study due to its rapid urban development and land use changes. In this research, theEgrettagarzettawas selected as a regional representative species for the following three reasons: (1) marshland birds are the superior species among wild animals of the study area; (2)Egrettagarzettais the superior species among marshland birds which is on the list of Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES); (3) the data related to living and hunting habitats ofEgrettagarzettain the study area are easy to get. Based on the study of theEgrettagarzettahabitat, we developed a Conceptual Constraint Model of Species Habitat Patch (CCMSHP) and a method to select habitat patch properly from different land types. In CCMSHP, factors which affect the forming of species habitat were classified into three categories coarsely, which are physical, biological, and human disturbances. In each category, main specific constraints were obtained from previous results and transferred suitably from the calculation supported by the ArcGIS software. Based on the identifiedEgrettagarzettahabitats, their habitat networks were accordingly developed. Then, landscape metrics and network structure indicators were applied to analyze the effect of land use change on the mapped-out habitat network. The results showed that: (1) the total area of patches suitable forEgrettagarzetta′s living and hunting was increased during the period from 2000 to 2010; however, the quality of the habitat network was decreased seriously due to the strong negative effect of newly-built constructions, such as expressways and high-speed railways. (2) The habitat network ofEgrettagarzettais only a small part of the whole area which consists of four separate fractions. They were Yixing-Liyang Part, Binhu Part, Wuzhong Part, and Yangchenghu Part and ranked down respectively, according to their conditions of 2000. During the recent ten years, these fractions have been seriously destroyed. Among of them, Yixing-Liyang Part was in the worst condition and then following by Binhu, Wuzhong and Yangchenghu Part. In a summary, during the past ten years, the condition ofEgrettagarzettahabitat environment was becoming worse; and the land use change has affected the survival ofEgrettagarzettabadly. We suggest that the protection both of high and low-level patches in hierarchy is important and it is necessary to identify and rebuilt those disappeared low-level patches to improve the quality of habitat network.

land use change; suitable patch; habitat patch; habitat network;Egrettagarzetta; Su-Xi-Chang Area

中國博士后基金項(xiàng)目(20090451220); 中國博士后基金特別資助項(xiàng)目(2010003592)

2013-12-11;

2014-12-08

10.5846/stxb201312112930

*通訊作者Corresponding author.E-mail: ww@njau.edu.cn

吳未, 張敏, 許麗萍, 歐名豪.土地利用變化對生境網(wǎng)絡(luò)的影響——以蘇錫常地區(qū)白鷺為例.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(14):4897-4906.

WU W, ZHANG M, XU L P, OU M H.The impact of land use change on habitat network: a case study ofEgrettagarzettain Su-Xi-Chang Area.Acta Ecologica Sinica,2015,35(14):4897-4906.