張蒙蒙 楊凱悅 周汝良

摘要以2010年云南省古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)邊界為基礎(chǔ)，借助ARCGIS和Fragstats軟件從時(shí)間和空間上統(tǒng)計(jì)分析2000～2010年保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)變化特征，計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣和景觀格局變化特征，并且對(duì)十年內(nèi)的變化進(jìn)行了分析總結(jié)。結(jié)果表明：古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成在2000～2005年呈現(xiàn)出上升趨勢，而在2005～2010年呈現(xiàn)下降趨勢。景觀格局指數(shù)從側(cè)面反映這一規(guī)律。但是，從宏觀上講，云南古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)在十年間其生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成和景觀特征保持不變。生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成在2000～2010年呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢主要是由于森林生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成出現(xiàn)先上升后下降的變化情況。

關(guān)鍵詞古林箐自然保護(hù)區(qū)；生態(tài)格局；動(dòng)態(tài)變化；景觀指數(shù)

中圖分類號(hào)S759.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）31-007-03

Dynamic Changes of Ecosystem Pattern in Gulinqing Nature Reserve

ZHANG Mengmeng， YANG Kaiyue， ZHOU Ruliang*

（Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224）

AbstractBased on the boundary of Gulinqing provincial nature reserve， by means of ARCGIS and Fragstats software， this article from the temporal and spatial statistical analyze the changes in the characteristics within the scope of protection zone ecosystem， calculate the transfer matrix and landscape pattern changes of ecosystem， and analyze and summarize the changes within the ten years. The results show that the composition of Gulinqing provincial nature reserve ecological system in 2000-2005， shows a rising trend， and from 2005 to 2010 presents a downward trend. And the landscape pattern index from the side reflects this law. But speaking from the macroscopic， provincial nature reserve of Yunnan Gulinqing in ten years the ecosystem structure and landscape characteristics remain unchanged. The ecological system in 2000-2010 showing increased after the first decline is mainly due to the composition of forest ecological system after rising first decline.

Key wordsGulinqing nature reserve； Ecosystem pattern； Dynamic change； Landscape indices

自然保護(hù)區(qū)對(duì)保護(hù)自然界野生動(dòng)植物以及自然生態(tài)系統(tǒng)、自然棲息地方面發(fā)揮著巨大的作用[1-2]。截至2010年，云南省共有自然保護(hù)區(qū)159個(gè)，總面積278.9萬hm2，其中，已建國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)20個(gè)，總面積147萬hm2；已建省級(jí)自然保護(hù)區(qū)39個(gè)，總面積63.4萬hm2；已建州級(jí)自然保護(hù)區(qū)57個(gè)，總面積48.9萬hm2；已建縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)43個(gè)，總面積19.6萬hm2。

云南省自然保護(hù)區(qū)的面積、數(shù)量都居中國前列。雖有一些研究表明自然保護(hù)區(qū)的建立能夠有效地防止生物多樣性缺失[3-5]，但還有些研究則表明在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)仍存在土地覆蓋退化趨勢[6]。例如，由于受氣候變化的影響[7]以及保護(hù)區(qū)管理體制的不完善和人類活動(dòng)的影響等原因[8]，棲息地流失和景觀破碎化的程度仍在上升[9]，生物多樣性依然在減小[5]。

隨著遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，近年來越來越多的學(xué)者把兩者相結(jié)合來探討自然保護(hù)區(qū)的動(dòng)態(tài)格局變化及規(guī)律[3]。

為了對(duì)古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)格局變化進(jìn)行分析，利用遙感和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的方法，選取2000～2005、2005～2010年為研究時(shí)間段，分析云南省古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)的類型、分布、比例與空間格局及其10年來的變化，并且對(duì)各類型生態(tài)系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)化特征進(jìn)行分析。在以上研究的基礎(chǔ)上，選取斑塊數(shù)量、斑塊密度以及景觀連通度來評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和異質(zhì)性[10-12]。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

古林箐省級(jí)保護(hù)區(qū)地處云南省低緯高原東南邊緣，位于文山州馬關(guān)縣西南部，其地理位置在103°53′～104°5′ E，22°41′～22°53′ N，東西寬20.5 km，南北長21.5 km。保護(hù)區(qū)包括古林箐國營林場的5個(gè)林區(qū)以及古林箐鄉(xiāng)、篾廠鄉(xiāng)的部分地區(qū)，東部和南部緊鄰河口縣，與越南相望，西部以南溪河為界，與屏邊大圍山自然保護(hù)區(qū)相對(duì)應(yīng)，北部與本縣的篾廠鄉(xiāng)、木廠鎮(zhèn)接壤。整個(gè)保護(hù)區(qū)屬于紅河水系。古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處我國三大生物多樣性地區(qū)之一的滇東南-桂西北的核心部位，為獨(dú)具特色的自然保護(hù)區(qū)，不僅有環(huán)境功能和潛在效益，而且對(duì)保持自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物種多樣性及其豐富的生物遺傳基因有極高的科學(xué)價(jià)值。

1.2數(shù)據(jù)源

選取的數(shù)據(jù)源為1∶5萬的云南省縣界行政圖、古林箐自然保護(hù)區(qū)邊界范圍圖以及2000、2005、2010年的古林箐自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型分類圖。數(shù)據(jù)由云南省環(huán)境科學(xué)研究院提供，以省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)分類體系二級(jí)分類系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用環(huán)境衛(wèi)星CCD和Landsat TM/ETM影像，通過遙感數(shù)據(jù)解譯獲取。

1.3數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)處理的主要平臺(tái)是ARCGIS軟件和Fragstats軟件。首先，用ARCGIS軟件計(jì)算一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成、轉(zhuǎn)移矩陣和二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成、轉(zhuǎn)移矩陣[13]。然后，采用Fragstats統(tǒng)計(jì)景觀指數(shù)、景觀指數(shù)包括斑塊數(shù)、平均斑塊面積（表1）和景觀連接度等[14]。

景觀連接度是指景觀促進(jìn)或阻礙生物體或某種生態(tài)過程在源斑塊間運(yùn)動(dòng)的程度，反映景觀的功能特征。景觀連接度理論與方法是景觀評(píng)價(jià)、管理和生態(tài)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)，對(duì)于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生物多樣性保護(hù)等方面的研究都具有重要的指導(dǎo)意義[15]。

指數(shù)計(jì)算公式生態(tài)學(xué)含義

斑塊數(shù)量NP=n用于衡量目標(biāo)景觀的復(fù)雜程度，值越大說明景觀構(gòu)成越復(fù)雜

平均斑塊面積MPA=i/ni用于衡量景觀總體完整性和破碎化程度，值越大說明景觀越完整，破碎化程度越低

2結(jié)果與分析

2.1生態(tài)系統(tǒng)類型與分布

從表2可以看出，古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)主要由森林、草地和耕地構(gòu)成。2000年古林箐森林生態(tài)系統(tǒng)占地面積最大，總面積為514.0 km2，占古林箐總面積的90.3%；2005年古林箐森林生態(tài)系統(tǒng)占地面積最大，總面積為549.1 km2，占古林箐總面積的90.9%；2010年古林箐森林生態(tài)系統(tǒng)占地面積最大，總面積為514.0 km2，占古林箐總面積的90.3%。森林生態(tài)系統(tǒng)的面積呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，而其他類型生態(tài)系統(tǒng)的面積和比例則保持不變。

從表3可以看出，古林箐自然保護(hù)區(qū)二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)分為闊葉林、針葉林、闊葉灌木、草地、園地。其中，2000年，面積從大到小依次為闊葉林、針葉林、闊葉灌木、草地、耕地、園地，分別占總面積的78.3%、10.1%、2.0%、0.1%、9.6%；2005年，面積從大到小依次為闊葉林、針葉林、闊葉灌木、草地、園地，分別占總面積79.5%、9.5%、1.8%、0.1%、9.0%；2010年，面積從大到小依次為闊葉林、針葉林、闊葉灌木、草地、園地，分別占總面積78.3%、10.1%、2.0%、0.1%、9.6%。古林箐自然保護(hù)區(qū)二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中的闊葉林呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，而針葉林、闊葉灌木、草地、園地面積在10年間保持不變。

2.2生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)換特征分析與評(píng)價(jià)

從表4可以看出，2000～2010年10年間古林箐轉(zhuǎn)移矩陣未發(fā)生變化。

從古林箐自然保護(hù)區(qū)一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣可以得出，保護(hù)區(qū)內(nèi)一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移矩陣10年間未發(fā)生變化。這表明10年間古林箐自然保護(hù)區(qū)的土地利用類型未發(fā)生變化，保護(hù)區(qū)取得較好的保護(hù)效果。

2.3生態(tài)系統(tǒng)景觀特征分析與評(píng)價(jià)

為進(jìn)一步理解2000～2005年古林箐自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)格局結(jié)構(gòu)和異質(zhì)性，采用斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度來評(píng)價(jià)景觀密度大小和差異、聚散度、多樣性[12]。

從表6可以看出，景觀指數(shù)變化主要是在2000～2005年。2005～2010年呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，但從全局上看10年間保持不變，這與古林箐自然保護(hù)區(qū)一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)據(jù)相一致；2000～2005年斑塊個(gè)數(shù)呈現(xiàn)出下降的趨勢，說明景觀的破碎化程度減小，平均斑塊面積指數(shù)上升也說明這一趨勢；2005～2010年斑塊數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，而平均斑塊面積呈現(xiàn)出下降趨勢，說明在此期間古林箐自然保護(hù)區(qū)的破碎化程度增加。在2000～2010年，斑塊數(shù)和平均斑塊面積保持不變。這表明從宏觀上講古林箐自然保護(hù)區(qū)的景觀破碎化程度在10年間保持不變。

從表7和表8可以看出，2000～2010年，古林箐自然保護(hù)區(qū)一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)呈先完整化后破碎化的變化，最終在評(píng)估后期變?yōu)樵u(píng)估初期的景觀特征狀態(tài)。一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中以森林生態(tài)系統(tǒng)為主體景觀特征，二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中以闊葉林為主體景觀特征，其次是針葉林、園地。二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中僅闊葉林在2000～2005年，2005～2010年發(fā)生變化，但是與2000年相比，2010年闊葉林景觀未發(fā)生變化。

從圖1可以看出，古林箐自然保護(hù)區(qū)的景觀連接度在10年間保持不變。景觀多樣性維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，有效地保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3結(jié)論與討論

利用地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)相結(jié)合的方法，以林箐自然保護(hù)區(qū)在2000、2005、2010年一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)分類數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助于ARCGIS和Fragstats軟件，研究保護(hù)區(qū)內(nèi)一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特征和規(guī)律。在該研究的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)的景觀特征進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

在2000～2010年間，古林箐自然保護(hù)區(qū)一級(jí)、二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)都表現(xiàn)出先呈完整化后破碎化的變化，最終在評(píng)估后期都變?yōu)樵u(píng)估初期的景觀特征狀態(tài)。一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中以森林生態(tài)系統(tǒng)為主體景觀特征，二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中以闊葉林為主體景觀特征，其次是針葉林、園地。二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中僅闊葉林在2000～2005以及2005～2010年發(fā)生變化，但是與2000年相比，2010年的闊葉林景觀未發(fā)生變化。這表明古林箐自然保護(hù)區(qū)取得較好的保護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊曉俊，盧瑋.自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)旅游發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].防護(hù)林科技，2015（3）：78-79.

[2] 范澤孟，張軒，李婧，等.國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地覆蓋類型轉(zhuǎn)換趨勢[J].地理學(xué)報(bào)，2012，67（12）：1623-1633.

[3] ERVIN J.Protected area assessments in perspective[J].Bio Science，2003，53（9）：819-822.

[4] BRUNER A G，GULLISON R E，RICE R E，et al.Effectiveness of parks in protecting tropical biodiversity[J].Science，2001，291：125-128.

[5] JAMISON E.Protected area assessments in perspective[J].Bio Science，2003，53（9）：819-822.

[6] VASCONCELOS M J P，MUSSBIAI J C，ARAU'JO A，et al.Land cover change in two protected areas of GuineaBissau（1956-1998）[J].Applied geography，2002，22：139-156.

[7] ARAU'JO M B，ALAGADOR D，CABEZA M，et al.Climate change threatens European conservation areas[J].Ecology letters，2011，14：484-492.

[8] 譚愛軍，余玲江.糯扎渡自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)管理現(xiàn)狀與對(duì)策探討[J].防護(hù)林科技，2015（6）：112-114.

[9] 廖芳均，陳志明，劉宗君，等.南嶺自然保護(hù)區(qū)各功能區(qū)景觀格局研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（9）：113-138.

[10] 趙偉，謝德體，劉洪斌.重慶市景觀格局動(dòng)態(tài)變化分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17（1）：47-50.

[11] 陳利頂，傅伯杰.黃河三角洲地區(qū)人類活動(dòng)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的影響分析：以山東省東營市為例[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，16（4）：337-344.

[12] 朱麗，李金霞，秦富倉，等.鄂托克旗風(fēng)蝕荒漠化景觀格局動(dòng)態(tài)變化研究[J].中國沙漠，2009，29（6）：1063-1068.

[13] BURROUGH P A.GIS and geostatistics：Essential partners for spatial analysis [J].Environmental and ecological statistics，2001，8（4）：361-377.

[14] 傅伯杰，胨利頂，馬克明，等.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[15] 吳昌廣，周志翔，王鵬程，等.景觀連接度的概念、度量及其應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（7）：1903-1910.