何柏華，張曉勉，王雙玲，蔣冬敏

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測設(shè)計院，廣西 南寧 530011；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

廣西弄崗自然保護區(qū)景觀格局研究

何柏華1，張曉勉2*，王雙玲1，蔣冬敏1

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測設(shè)計院，廣西 南寧 530011；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

選用最小斑塊面積、分維度指數(shù)、多樣性指數(shù)等對廣西弄崗國家級自然保護區(qū)的土地利用類型結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明，（1）5種土地利用類型面積排序為：有林地＞灌木林地＞輔助生產(chǎn)用地＞非林地＞未成林地；（2）在5種土地利用類型中，最小斑塊面積0.37 hm2，為灌木林地，呈孤島狀分布于有林地中，表明了熱帶石山季雨林面積的擴張和整個自然生境的動態(tài)演替；（3）保護區(qū)多樣性指數(shù)為0.530，優(yōu)勢度指數(shù)為1.080，均勻度指數(shù)為0.329；保護區(qū)內(nèi)有林地占較大的優(yōu)勢，有利于北熱帶石灰?guī)r季節(jié)性雨林生態(tài)系統(tǒng)的保護；（4）保護區(qū)分散度為1.26%，以自然景觀為主。整個保護區(qū)景觀格局合理，是典型的保護區(qū)景觀結(jié)構(gòu)，能夠有效保證當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

廣西弄崗自然保護區(qū)；景觀格局；土地類型

廣西壯族自治區(qū)弄崗國家級自然保護區(qū)始建于1979年，1980年升級為國家級自然保護區(qū)，1999年加入中國“人與生物圈”保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)。該保護區(qū)地處亞洲大陸與中南半島的接合部，是國際生物多樣性保護熱點地區(qū)（Indo-Burma）的重要組成部分，位于中國生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域——桂西南山地范圍內(nèi)，生態(tài)區(qū)位重要。保護區(qū)主要保護對象為北熱帶石灰?guī)r季節(jié)性雨林生態(tài)系統(tǒng)及白頭葉猴（Trachypithecus poliocephalus）、黑葉猴（T. francoisi）、望天樹（Parashorea chinensis）、蘇鐵屬（Cycas）、山茶科（Theaceae）金花茶組（Sect. Chrysantha）等珍稀瀕危動植物物種與其棲息生境。

近年來許多學(xué)者對保護區(qū)做了大量的研究工作，但大多數(shù)從不同演替階段植被群落的小

氣候特征、熔巖地貌生態(tài)保護、動植物保護等角度著手[1]。景觀生態(tài)學(xué)強調(diào)格局與過程的相互作用，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的原理從宏觀尺度對生物多樣性進行管理，不僅可以從種群水平和基因水平上保持物種的差異，同時還可保護景觀內(nèi)部的物種，維持復(fù)雜的生態(tài)功能過程，從長遠(yuǎn)的角度來看更保證了人類自身的發(fā)展[2～3]。本研究從宏觀角度對弄剛自然保護區(qū)土地利用類型景觀格局進行分析，從而為其生態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)系統(tǒng)保護提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣西弄崗自然保護區(qū)位于廣西龍州和寧明兩縣境內(nèi)，106° 42' 28″ ～ 107° 04' 56″ E，22° 13' 56″ ～ 23° 39' 09″N，由隴山、弄崗、隴呼三個片區(qū)組成，面積約10 478 hm2，劃分為核心區(qū)、緩沖區(qū)、試驗區(qū)，面積分別為2 400、2 631、5 447 hm2。處于北回歸線以南，太陽輻射強，氣溫高，為熱帶季風(fēng)氣候。巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等，為峰叢洼地和峰林谷地兩種巖溶地貌。此外，在峰叢谷底和峰叢洼地間常見溶溝、溶槽、巖溶泉、石亞、溶孔等微地貌，為典型的北熱帶碳酸鹽巖顏容區(qū)。動植物資源非常豐富，維管束植物175科735屬1 639種，動物403種，森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育良好。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)數(shù)據(jù)源為：（1）2013年12月14日接收的ALSO 2.5m全色與10m多光譜遙感影像數(shù)據(jù)，影像清晰，云量小于10%；（2）1：50 000的DEM數(shù)據(jù)；（3）廣西弄崗國家級自然保護區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（2013年）；（4）1：10 000地形圖。

2.2 研究方法

2.2.1 景觀信息提取

（1）數(shù)據(jù)校正

應(yīng)用1：50 000的DEM數(shù)據(jù)及1：10 000地形圖數(shù)據(jù)對ALSO多光譜與全色數(shù)據(jù)進行正攝校正，使其坐標(biāo)系與弄崗國家級自然保護區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（2013年）一致，為Beijing_1954_3_Degree_GK_Zone_36。

（2）數(shù)據(jù)融合

將正攝校正過的多光譜與全色數(shù)據(jù)進行PC主成分融合。

（3）信息提取

對照融合的影像數(shù)據(jù)，對弄崗國家級自然保護區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（2013年）邊界進行局部修正。按照廣西森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查技術(shù)方法（2008年修訂版），將土地利用劃分為5類：有林地( 主要為北熱帶石山季雨林群落)、灌木林地（主要為石山灌木林、山頂矮林）、未成林地（人工林地）、輔助生產(chǎn)用地（保護區(qū)內(nèi)的輔助作業(yè)地）、非林地。有林地、灌木林地主要受自然因素影響，為自然景觀；人為因素對未成林地、輔助生產(chǎn)用地、非林地影響較大，為人造景觀。

2.2.2 景觀格局研究方法 景觀空間格局是指大小和形狀不一的景觀斑塊在空間上的配置，它是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)，是自然、生物和社會要素之間相互作用的結(jié)果[4]。用景觀指數(shù)描述景觀格局及變化，建立格局與景觀過程之間的聯(lián)系，是景觀生態(tài)學(xué)最常用的定量化研究方法[5]。本研究從斑塊形狀、破碎特征及斑塊空間組合特征等出發(fā)，選取最小斑塊面積、分維度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)等指標(biāo)，應(yīng)用Arc View3.1軟件中的Fragstats模塊對整個保護區(qū)景觀格局進行空間分析。各指數(shù)計算模型如下：

（1）最小斑塊面積：最小生境面積是農(nóng)林業(yè)景觀布局與設(shè)計的重要參考指標(biāo)。在一定的時空范圍內(nèi)，生物種群維持穩(wěn)定存活需要滿足最小生境面積要求，對于不同物種的最小生境面積不盡相同[6]，處于食物鏈高營養(yǎng)位的物種通常比較低營養(yǎng)位物種需要更大的生境面積[7]。在景觀設(shè)計時，應(yīng)保證最小斑塊面積可以滿足高營養(yǎng)位物種的最小生境面積需求。

（1）最小斑塊面積：最小生境面積是農(nóng)林業(yè)景觀布局與設(shè)計的重要參考指標(biāo)。在一定的時空范圍內(nèi)，生物種群維持穩(wěn)定存活需要滿足最小生境面積要求，對于不同物種的最小生境面積不盡相同[6]，處于食物鏈高營養(yǎng)位的物種通常比較低營養(yǎng)位物種需要更大的生境面積[7]。在景觀設(shè)計時，應(yīng)保證最小斑塊面積可以滿足高營養(yǎng)位物種的最小生境面積需求。

（2）分維度指數(shù)：反映人類活動對景觀格局的影響，分維數(shù)高，景觀的幾何形狀復(fù)雜。分維數(shù)指數(shù)計算式為：

其中，S為分維度指數(shù)，Pi是第i類景觀的周長，Ai是第i類景觀的面積。范圍在1.0～2.0，分維數(shù)趨近于1，表明斑塊形狀有規(guī)律，同時表明斑塊幾何形狀趨近于簡單，受人為干擾程度大；當(dāng)分維數(shù)為2.0時，是同等面積下邊長最復(fù)雜的圖形[5]。

（3）多樣性指數(shù)：景觀多樣性指數(shù)反映了景觀類型的豐富程度和景觀異質(zhì)性的高低[5]，多樣性指數(shù)計算式為：

其中，H為景觀多樣性指數(shù)，Pi是第i種景觀類型占總面積的比，n是研究區(qū)中景觀類型總數(shù)。多樣性指數(shù)越大，表示景觀多樣性越高。

（4）優(yōu)勢度指數(shù)：描述景觀多樣性與最大多樣性之間的偏差，表明景觀組成中某種或某些景觀類型支配景觀的程度，值愈大，各類型所占比例差別大，值愈小，各類型所占比例相當(dāng)，值為0，各景觀類型比例相等[8]。優(yōu)勢度指數(shù)計算式為：

其中，D為優(yōu)勢度指數(shù)，Hmax是各類型比例相同時的最大多樣性指數(shù)，Pi是第i種景觀類型占總面積的比，n是研究區(qū)中景觀類型總數(shù)。

（5）均勻度指數(shù)：是表征景觀里不同景觀類型分配的均勻程度，它與優(yōu)勢度呈負(fù)相關(guān)。優(yōu)勢度與均勻度是對同一個問題從不同方面的度量，用均勻度可印證優(yōu)勢度的計算結(jié)果[9]。均勻度計算公式為：

其中，E為均勻度指數(shù)，Hmax是各類型比例相同時的最大多樣性指數(shù)，H是多樣性指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土地利用類型空間分布研究

圖1 弄崗自然保護區(qū)不同土地利用類型空間分布圖Figure 1 Spatial distribution of different types of land use in Nonggang Nature Reserve

整個保護區(qū)土地利用類型分為有林地、灌木林地、未成林地、輔助生產(chǎn)用地、非林地5種類型（圖1）。

弄崗自然保護區(qū)有林地面積為8 587.8 hm2，占整個保護區(qū)面積的81.95%，是保護區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢景觀類型。有林地主要林分類型為北熱帶石山季雨林，植物主要有蜆木（Excentrodendron hsienmu）、桫欏（Alsophila spinulosa）、東京桐（Deutzianthus tonkinensis）、紫荊木（Madhuca pasquieri）、肥牛樹（Cephalomappa sinensis）、叉葉蘇鐵（Cycas micholitzii）、海南風(fēng)吹楠（Horsfieldia hainanensis）、人面子（Dracontomelon duperreanum）、金花茶（Camellia nitidissima）、糖膠樹（Alstonia scholaris）、兜蘭屬（Paphiopedilum）等，這些既是野生植物資源，同時為保護區(qū)內(nèi)的野生動物提供了主要的棲息場所。有林地較高的面積優(yōu)勢，為野生動植物資源的保護提供了有利條件。在有林地中，最小斑塊的面積為0.95 hm2，位于隴呼片區(qū)的緩沖區(qū)與試驗區(qū)交界處，分布的物種有金花茶、獼猴（Macaca mulatta）、野豬（Sus scrofa）等，此斑塊面積雖小，但由于其與周邊性質(zhì)相似斑塊的聯(lián)通性好，因此能夠滿足物種活動、繁衍的要求。

灌木林地總面積1 758.830 hm2，占整個保護區(qū)面積的16.78%，在核心區(qū)、緩沖區(qū)、試驗區(qū)均有分布，且比例較為均衡，占各區(qū)的比例在15% ～ 17%。該土地類型中面積最小的斑塊位于弄崗片區(qū)的核心區(qū)內(nèi)，面積為0.37 hm2，也是整個保護區(qū)的最小面積的斑塊。該斑塊內(nèi)棲息的主要物種有白鷴（Lophura nycthemera）、黑葉猴等，此斑塊與有林地直接相鄰，無河流、道路等廊道阻隔該斑塊內(nèi)物種的活動，因此并不影響這些物種的生存。但此斑塊的存在及其位置分布卻從另一側(cè)面說明了熱帶石山季雨林面積的擴張和整個自然生境的動態(tài)演替。

輔助生產(chǎn)用地總面積74.046 hm2，占整個保護區(qū)面積的0.71%，在核心區(qū)、緩沖區(qū)、試驗區(qū)均有分布，主要用于輔助保護區(qū)的日常保護性生產(chǎn)管理。非林地面積39.613 hm2，占保護區(qū)總面積的0.38%，主要位于弄崗片區(qū)的試驗區(qū)內(nèi)，不連續(xù)分布于龍州至逐卜鄉(xiāng)村級公路兩側(cè)，形成人為廊道，其長度約為2.5 km，最大寬度約為360 m，人類活動頻率較低，對動物活動隔斷作用不明顯，但在森林防火中，可以起到隔斷作用。未成林地集中分布在弄崗片區(qū)隴防管理站附近，位于實驗區(qū)內(nèi)，主要種植龍眼（Dimocarpus longan）、肉桂（Cinnamomum cassia）等經(jīng)濟樹種，面積為18.375 hm2，不到整個保護區(qū)面積的0.2%，不會對資源保護構(gòu)成威脅。

3.2 不同土地利用景觀格局研究

選取斑塊數(shù)、面積、周長、最小斑塊面積、分為度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)8個指標(biāo)對整個保護區(qū)內(nèi)的有林地、灌木林地、未成林地、輔助生產(chǎn)用地、非林地5種土地利用類型進行景觀格局分析，結(jié)果見表1。

表1 弄崗國家級自然保護區(qū)景觀格局指數(shù)Table 1 Landscape pattern index of Nonggang Nature Reserve

由表1可以看出，整個保護區(qū)5種土地利用類型中有林地面積最大，灌木林地次之，然后依次為輔助生產(chǎn)用地、非林地、未成林地。5種土地利用類型共有696個斑塊，其中斑塊數(shù)最多的為有林地，共有334個斑塊，灌木林次之為333個斑塊，非林地斑塊最少為4個。

分維度指數(shù)是斑塊破碎性的反映，在5種土地利用類型中，灌木林地分維度指數(shù)最大，達到1.407，原因為灌木林地生景脆弱，受自然風(fēng)化、水流侵蝕等的影響，規(guī)整性差，較為破碎，故分維數(shù)較大。有林地由于主要受氣候等自然因素影響，斑塊規(guī)整性不及非林地等人造景觀強，故分維度指數(shù)相對較高。未成林地、輔助生產(chǎn)用地和非林地由于人工干擾較大，斑塊較為規(guī)整，故分維數(shù)較低，其中非林地由于人為干擾程度最大，斑塊規(guī)整性最強，分維度指數(shù)最小。

多樣性指數(shù)是景觀斑塊豐富程度和均勻度的綜合反映，反映景觀異質(zhì)性，強調(diào)稀有斑塊類型貢獻[8]。在景觀豐度確定的情況下，多樣性指數(shù)越高，優(yōu)勢度指數(shù)越小，反之亦然。整個保護區(qū)多樣性指數(shù)為0.530，優(yōu)勢度指數(shù)為1.080，均勻度指數(shù)為0.329；優(yōu)勢度較大，多樣性指數(shù)、均衡度指數(shù)相對較小。但通過對整個保護區(qū)5種土地利用類型的綜合分析，可以看出，在整個保護區(qū)中占較大優(yōu)勢的土地利用類型為有林地，這就意味著整個保護區(qū)內(nèi)北熱帶石灰?guī)r季節(jié)性雨林生態(tài)系統(tǒng)可利用的空間較大，有利于對其保護，從而對維護整個保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。

分散度是指非建設(shè)用地占城市用地的百分?jǐn)?shù)。分散度越高，表明城市建設(shè)用地比例較小，非建設(shè)用地比例較大，市內(nèi)的農(nóng)田和空地較多，整個城市建設(shè)和布局不緊湊[10]。本研究套用這一概念，計算保護區(qū)的分散度為1.26%，即非自然景觀（未成林地、輔助生產(chǎn)用地、非林地）占保護區(qū)的比例為1.26%，所占比重較小，且呈聚集性分布，而整個保護區(qū)內(nèi)自然景觀占有絕對的優(yōu)勢，且分布緊湊，說明弄崗自然保護區(qū)景觀格局比較合理，是典型的自然保護景觀結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

弄崗國家級自然保護區(qū)以北熱帶石灰?guī)r季節(jié)性雨林生態(tài)系統(tǒng)及白頭葉猴、黑葉猴、望天樹、蘇鐵屬、山茶科金花茶組等珍稀瀕危物種與其棲息生境為主要保護對象。通過對5種土地利用類型空間分布和景觀格局研究，得出如下結(jié)論：

（1）5種土地利用類型面積排序為：有林地＞灌木林地＞輔助生產(chǎn)用地＞非林地＞未成林地。各土地利用類型斑塊數(shù)最多的為有林地，共有334個斑塊，灌木林次之為333個斑塊，非林地斑塊最少為4個。

（2）在5種土地利用類型中，最小斑塊面積0.37 hm2，為灌木林地，呈孤島狀分布于有林地中，表明了熱帶石山季雨林面積的擴張和整個自然生境的動態(tài)演替。

（3）保護區(qū)的多樣性指數(shù)為0.530，優(yōu)勢度指數(shù)為1.080，均勻度指數(shù)為0.329，有林地占有較大的優(yōu)勢，有利于北熱帶石灰?guī)r季節(jié)性雨林生態(tài)系統(tǒng)的保護。

（4）保護區(qū)分散度為1.26%，非自然景觀所占比重較小，以有林地、灌木林地自然景觀為主，表明弄崗自然保護區(qū)景觀格局比較合理，是典型的自然保護景觀結(jié)構(gòu)，能夠有效的維護保護區(qū)內(nèi)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

[1] 鄧艷，蔣忠誠，李先琨，等. 廣西弄崗不同演替階段植被群落的小氣候特征[J]. 熱帶地理，2004（12）：316－321.

[2] 李曉文，胡遠(yuǎn)滿，肖篤寧. 景觀生態(tài)學(xué)與多樣性保護[J]. 生態(tài)學(xué)報，1999（3）：399－407

[3] Garrett H E. Spatial and temperal variation in carbon dioxide in an oak-hickry forest ravine[J]. For Sci, 1978，24（2）：180－190．

[4] 謝志茹，羅德利，張景春，等. 基于RS與GIS技術(shù)的北京城市公園濕地景觀格局研究[J]. 國土資源遙感，2004，3（61）：61－63.

[5] 全斌，朱鶴健，孫文君. 基于遙感的廈門市景觀生態(tài)環(huán)境格局定量分析研究[J]. 集美大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，8（3）：275－279.

[6] Connor E F，Courtney A C，Yoder J M. Individuals-area relationships∶ The relationship between animal population density and area[J]. Ecology，2001，81（3）：734－48.

[7] Holt R D，Lawton J H，Polis G A，et al. Trophic rank and the species-area relationship[J]. Ecology，1999，80（5）：1 495－1 504.

[8] 王讓會，張慧芝，彭茹燕. 和田河中游地區(qū)生態(tài)景觀格局遙感定量分析[A]. 莊逢甘，陳述彭. 2002年遙感科學(xué)技術(shù)論壇全國地方遙感應(yīng)用協(xié)會成立10周年紀(jì)念論文集[C]. 北京：中國宇航出版社，2002. 149－154.

[9] 李團勝，肖篤寧. 沈陽市城市景觀結(jié)構(gòu)分析[J]. 地理科學(xué)，2002，22（6）：718－724

[10] 朱英明，姚士謀，李玉見. 我國城市化進程中的城市空間演化研究[J]. 地理學(xué)與國土研究，2000，16（2）：12－16.

Study on the Landscape Pattern of Guangxi Nonggang National Nature Reserve

HE Bai-hua1，ZHANG Xiao-mian2*，WANG Shuang-ling1，JIANG Dong-min1
(1. Guangxi Forestry Survey & Planning Institute, Nanning 530011, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China)

Indicators like the minimum patch area, fractal dimension index, diversity index, etc. were selected to analyze structure of land-use types of Guangxi Nonggang National Nature Reserve. The result demonstrated that area of the five land use types was ordered by forest land＞shrub land＞auxiliary production land＞non-forest land＞ young forest land. The minimum patch area among different land use types was shrub land, only 0.37ha in forest land, indicating extension of tropic monsoon forest and dynamic succession of natural habitat. The diversity, dominance and evenness index of the reserve was 0.530, 1.080 and 0.329. Forest land dominated in the reserve, helping to protect Northern tropical limestone seasonal rain forests ecosystem. The dispersion degree of the reserve was 1.26%, majored by natural landscape. The study resulted that landscape pattern of the reserve was a typical structure of reserve and could effectively maintain the stability of the local ecological system.

Guangxi Nonggang National Nature Reserve; landscape; land use type

S718.54

A

1001-3776（2016）01-0019-05

2015-01-10

廣西區(qū)新世紀(jì)教改工程項目－風(fēng)景園林設(shè)計課程特色教材建設(shè)理論與實踐研究（項目編號：2011JGB007）

何柏華（1982－），女，廣西荔浦人，工程師，從事3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用、森林景觀設(shè)計等。*通訊作者。