羅春雨，張弘強(qiáng)，曲藝，倪紅偉，高玉慧*

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心哈爾濱分中心，哈爾濱150040；2.哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱150025）

五大連池生物圈保護(hù)區(qū)景觀格局分析

羅春雨1，2，張弘強(qiáng)1，曲藝1，倪紅偉1，高玉慧1*

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心哈爾濱分中心，哈爾濱150040；2.哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱150025）

五大連池世界生物圈保護(hù)區(qū)具有原生、完整的植被生態(tài)演替過程，是研究火山植被演替、生物多樣性系統(tǒng)發(fā)育的理想場所，對其開展景觀生態(tài)學(xué)研究有一定的科學(xué)價值。本文通過景觀格局指數(shù)分析，得到以下結(jié)論：（1）旱地是本區(qū)域的景觀基質(zhì)，其中位于核心區(qū)、緩沖區(qū)的旱地需要有計(jì)劃的退耕還林、還草；（2）自然景觀類型中的有林地、高覆蓋草地破碎化程度相對較高，需加以保護(hù)和恢復(fù)；（3）裸巖石質(zhì)地是本區(qū)域的核心資源，其破碎化不明顯，其內(nèi)部、外部連通性較好，仍需繼續(xù)加強(qiáng)保護(hù)；（4）保護(hù)區(qū)人為干擾強(qiáng)度仍較大，需要繼續(xù)開展保護(hù)、恢復(fù)工作。

五大連池生物圈保護(hù)區(qū)；景觀格局分析；土地利用

1 研究背景

五大連池世界生物圈保護(hù)區(qū)地處黑龍江省黑河市，它同時也是世界地質(zhì)公園、中國申報(bào)世界遺產(chǎn)預(yù)備地、國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)、國家級自然保護(hù)區(qū)。五大連池具有原生、完整的植被生態(tài)演替過程，是反映陸地生態(tài)系統(tǒng)與動植物群落進(jìn)化和發(fā)展進(jìn)程中正在進(jìn)行的生態(tài)和生物演化過程的杰出范例，也是研究火山與植被演替、生物多樣性系統(tǒng)發(fā)育的不可多得的理想場所[1，2]。

五大連池在建設(shè)發(fā)展過程中受到了一定的人為干擾，尤其在2013年在世界地質(zhì)公園評估中被黃牌警告，雖然于2014年摘掉黃牌，但也反應(yīng)出五大連池在保護(hù)、恢復(fù)、宣傳中存在一定的問題[3]。本文從景觀生態(tài)學(xué)的角度，通過景觀格局指數(shù)的計(jì)算、分析其不同景觀類型的分布格局、受人為干擾強(qiáng)弱，進(jìn)而為五大連池的保護(hù)提供科學(xué)參考。

2 研究方法

2.1 景觀格局指數(shù)的選擇

景觀指數(shù)的選取主要根據(jù)五大連池景觀格局的分布狀況，能詳細(xì)反映各類景觀類型的分布特點(diǎn)，與人類干擾的關(guān)系等特點(diǎn)，選取了斑塊密度指數(shù)（PD）、面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（SHAPE_AM）、結(jié)合度指數(shù)（COHESION）、散布與并列指數(shù)（IJI）等多種指數(shù)進(jìn)行分析。

2.2 景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)處理

五大連池的景觀格局分類采用柵格數(shù)據(jù)為2010年QuickBird多光譜以及全色波段遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)幾何精校正后，在Erdas支持下，采用交互式解譯，得到景觀格局分類圖。景觀格局分析通過應(yīng)用Fragstats3.3及Excel 2003進(jìn)行空間格局指數(shù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 斑塊面積與比例

由表1可以看出，五大連池各類景觀類型中，旱地面積最大，其比例接近整個區(qū)域的50%；其次為有林地，占區(qū)域的27.04%。其他各類景觀面積相對較小，僅高覆蓋草地和裸巖石質(zhì)地占比超過5%，分別為7.37%和6.42%。五大連池區(qū)域景觀類型按面積比例從大到小依次為，旱地＞＞有林地＞＞高覆蓋草地＞裸巖石質(zhì)地＞＞裸土地＞灌木林＞沼澤地＞水庫坑墉＞農(nóng)村居民點(diǎn)＞湖泊＞城鎮(zhèn)用地＞灘地＞低覆蓋草地。

表1 五大連池不同景觀類型面積、斑塊數(shù)量

五大連池各類景觀類型中，有林地地斑塊數(shù)量最大，低覆蓋草地和裸巖石質(zhì)地最少具體數(shù)量依次為：有林地＞旱地＞高覆蓋草地＞農(nóng)村居民點(diǎn)＞裸土地＞灌木林＞沼澤地＞水庫坑塘＞湖泊＞城鎮(zhèn)用地＞低覆蓋草地=裸巖石質(zhì)地。農(nóng)村民居點(diǎn)、裸土地的斑塊數(shù)量較大，但其面積居中說明這兩種景觀類型的分布極為分散；灌木林、沼澤地的斑塊數(shù)量居中，其面積不大，說明其分布相對分散。水庫坑塘、湖泊、灘地、城鎮(zhèn)用地、裸巖石質(zhì)地、低覆蓋草地的斑塊數(shù)量最低，說明其分布較為集中。

3.2 斑塊密度指數(shù)

由圖1可以看出，有林地斑塊密度最高，這是因?yàn)橛辛值卦诒緟^(qū)域面積較大，在保護(hù)區(qū)內(nèi)廣泛分布，所以其斑塊密度最高，破碎化程度較高。其次為旱地，與有林地相同，旱地是本區(qū)域內(nèi)面積最大的景觀，其廣泛分布在保護(hù)區(qū)中，但由于其面積更大且連片分布，所以旱地的斑塊密度低于有林地。

圖1 五大連池不同景觀類型斑塊密度指數(shù)

高覆蓋草地、農(nóng)村居民點(diǎn)、裸土地這3類景觀的斑塊密度較大，這是由于這3類景觀面積雖然不大，但其平均斑塊面積較小，斑塊數(shù)量較多，所以其破碎化程度稍高。

灌木林、沼澤地、水庫坑塘、湖泊、灘地、城鎮(zhèn)用地這6類景觀面積不大，但這些景觀相對集中分布，所以其斑塊密度較低，破碎化程度較低。裸巖石質(zhì)地、低覆蓋草地的斑塊密度最低，沒有呈現(xiàn)破碎化，但其原因卻明顯不同。裸巖石質(zhì)地面積較大，但其斑塊密度最低，這是由于在本區(qū)域內(nèi)的裸巖石質(zhì)地為熔巖臺地，集中、連片分布于老黑山、火燒山周邊，所以其斑塊密度最低。低覆蓋草地在本區(qū)域面積最小，僅在保護(hù)區(qū)西部有分布，所以其斑塊密度最低。

3.3 面積加權(quán)形狀指數(shù)

由圖2可以看出，城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)的形狀指數(shù)最低，這是因?yàn)檫@兩類景觀受人類干擾最強(qiáng)的區(qū)域，所以其指數(shù)最低。灘地、低覆蓋草地、水庫坑塘、裸土地、灌木林、湖泊、沼澤地這7類景觀的面積最小，其部分原因是人類將這些景觀進(jìn)行了利用，很多轉(zhuǎn)變?yōu)楹档?，所以這7類景觀的形狀指數(shù)較低。高覆蓋草地、裸巖石質(zhì)地的指數(shù)居中，這是由于高覆蓋草地分布在河流、湖泊等水域的低洼地段，裸巖石質(zhì)地在本區(qū)多為火山熔巖臺地其難以被人類利用，所以這兩類景觀邊界呈現(xiàn)復(fù)雜化，其指數(shù)較高。旱田的形狀指數(shù)也較高，雖然旱田受人為干擾較大，但由于其在本區(qū)面積最大，分布最廣，現(xiàn)各類景觀都有邊界相鄰，受此影響，其形狀指數(shù)較高。有林地的形狀指數(shù)最大，這是由于有林地在本區(qū)面積較大，分布廣，而且多分布在山區(qū)，其受人為干擾最低。

3.4 結(jié)合度指數(shù)

結(jié)合度指數(shù)和散布與并列指數(shù)均代表著景觀連通度，其區(qū)別主要是結(jié)合度指數(shù)主要反應(yīng)同一景觀類型的內(nèi)部連通度，散布與并列指數(shù)反應(yīng)不同景觀之間的外部連通度。

圖2 五大連池不同景觀類型面積加權(quán)形狀指數(shù)

圖3 五大連池不同景觀類型結(jié)合度指數(shù)

圖4 五大連池不同景觀類型散布與并列指數(shù)

從圖3可以看出旱地結(jié)合度指數(shù)最大，這是由于旱田是本區(qū)域的基質(zhì)景觀，其面積最大、分布最廣，所以其內(nèi)部連通性最好。裸巖石質(zhì)地結(jié)合度指數(shù)較大，雖然裸巖石質(zhì)地的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有林地，但其集中分布于老黑山、火燒山周邊，所以其結(jié)合度指數(shù)較大。有林地結(jié)合度指數(shù)也較大，與旱地相同，由于有林地面積較大、分布較廣，所以其結(jié)合度指數(shù)較大。水庫坑塘、高覆蓋草地、沼澤地、湖泊、灌木林、裸土地、城鎮(zhèn)用的地結(jié)合度指數(shù)較低，這是由于這7類景觀的面積不大，分布不夠集中，所以其結(jié)合度指數(shù)也較低。農(nóng)村居民點(diǎn)、灘地、低覆蓋草地的結(jié)合度指數(shù)最低，這3類景觀不但面積較小，而且分布較為零散，所以其結(jié)合度最低。

3.5 散布與并列指數(shù)

由圖4可以看出，旱地散布與并列指數(shù)最高，這是由于旱田是本區(qū)域的基質(zhì)景觀，其面積最大、分布最廣，所以其與其他景觀類型相鄰較多，其外部連通性最好。裸巖石質(zhì)地、水庫坑塘、有林地散布與并列指數(shù)較高，這是由于這3種景觀周邊通常分布有各類景觀，所以其外部連通性較好。沼澤地、高覆蓋草地、湖泊、農(nóng)村居民點(diǎn)散布與并列指數(shù)居中，反應(yīng)這4種景觀與其他景觀類型相鄰不多，所以其外部連通性一般。城鎮(zhèn)用地、灘地的散布與并列指數(shù)較低，反應(yīng)這2種景觀的外部連通性較差。灌木林、裸土地、低覆蓋草地的散布與并列指數(shù)最低，灌木林周邊一般為旱地，少量為高覆蓋草地，與其他景觀相鄰較少。裸土地周邊大部分為有林地，與其他景觀相鄰較少。低覆蓋草地也一樣，其周邊多為有林地，很少與其他景觀相鄰。所以這3種景觀的外部連通性最低。

4 結(jié)論與討論

4.1 旱地為五大連池生物圈保護(hù)區(qū)的景觀基質(zhì)。而且在核心區(qū)尚有8%，緩沖區(qū)有40%的旱地，需要對核心區(qū)、緩沖區(qū)的旱地進(jìn)行有計(jì)劃的退耕還林、還草。

4.2 在自然景觀類型中，有林地破碎化程度最高，高覆蓋草地破碎化程度較高，須對有林地和高覆蓋草地加強(qiáng)保護(hù)與恢復(fù)。

4.3 裸巖石質(zhì)地在本區(qū)域?yàn)榛鹕饺蹘r臺地，由于其難以被人類利用的特點(diǎn)，其破碎化程度不明顯，內(nèi)部、外部的連通性較好。由于此類景觀是保護(hù)區(qū)的核心資源，雖然現(xiàn)在人類干擾不明顯，但也要加強(qiáng)保護(hù)。

4.4 從整體來看，保護(hù)區(qū)人為干擾強(qiáng)度較大，亟需通過各種途徑開展保護(hù)、恢復(fù)工作。

[1]周志強(qiáng)，徐麗嬌，等.黑龍江五大連池的生態(tài)價值分析.生物多樣性，2011，19（1）：63-70.

[2]黃慶陽，朱道光，等.五大連池種子植物屬的區(qū)系分析.植物研究，2014，34（2）：200-203.

[3]賴秀鳳.我國地質(zhì)公園旅游可持續(xù)發(fā)展研究—以五大連池世界地質(zhì)公園為例.[碩士學(xué)位論文].成都：成都理工大學(xué)，2013

Landscape pattern analysis in Wudalianchi Biosphere Reserve

LUO Chun-yu1，2et al
(1.Institute of Natural Resources and Ecology,Science Academy Heilongjiang Province;National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation;Harbin Base of International Center on Space Technologies for Natural and Cultural Heritage under the Auspices of UNESCO,Harbin 150040; 2.Harbin Normal University,Harbin 150025,China)

Wudalianchi World Biosphere Reserve hasprimary vegetation cover and complete ecological succession process.It is an ideal place for researches of vegetation succession and volcano biodiversity system development,providing great scientific value for landscape ecology studies.In this paper,we obtained the following conclusions through the analysis of the landscape pattern index:1)the dry land is the landscape matrix of the region and thedry-landslocatedinthecoreandbufferzonesneed strategically recovered to original vegetation covers;2)the forest and grassland with high degree of fragmentation need to be protected and restored;3)bare rocks,the core resources in this region,althougharenotobviouslyfragmentedandingood connectivity condition,continuous protection cannot be ignored;4) due to the high intensity of human disturbance in the protected area,further protection and restoration need to proceed.

Wudalianchi Biosphere Reserve; Landscape pattern analysis;Land use

S759.9

A

羅春雨（1976-），男，漢族，黑龍江省七臺河市人，副研究員，碩士。研究方向：長期從事景觀生態(tài)學(xué)，GIS應(yīng)用，自然遺產(chǎn)保護(hù)等工作。

高玉慧。

（2016-08-13收稿劉曉佳編輯）

1003-7853（2016）05-0048-04

黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項(xiàng)（STJB2015-02）