韓會慶，張英佳，郜紅娟，李 琳，翟晨宇，李 陵

(1.貴州理工學院 建筑與城市規(guī)劃學院，貴州 貴陽 550003；2.貴州師范學院 地理與旅游學院，貴州 貴陽 550018)

0 引 言

工業(yè)革命以來，人類活動的增強以及氣候的變化使得生態(tài)系統(tǒng)的擾動不斷增強[1]，這導致生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生明顯的變化，進而可能引起生態(tài)功能下降和生物多樣性降低[2]。因此，研究生態(tài)系統(tǒng)擾動對生態(tài)系統(tǒng)平衡、生態(tài)系統(tǒng)恢復和生態(tài)功能提高具有重要的意義。

目前，生態(tài)系統(tǒng)擾動研究多集中生態(tài)系統(tǒng)擾動因子識別及驅(qū)動機理、擾動因子對生態(tài)系統(tǒng)影響、擾動區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復等方面。如楊毅等[3]認為火災、蟲害、氮沉降、干旱和洪水等是陸地生態(tài)系統(tǒng)主要自然擾動因子，并分析了自然因子擾動過程與陸地碳收支動態(tài)變化的關系。姜明等[4]認為氣候、火、工程、圍墾、放牧、石油開發(fā)等是擾動松嫩平原濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要因子。郁達威等[5]認為砍伐、火災、城鎮(zhèn)化是擾動森林生態(tài)系統(tǒng)的重要因素。陳驥等[6]分析了螞蟻擾動對青海湖北岸高寒草甸草原群落結(jié)構(gòu)的影響。徐長君等[7]認為濕地污染、濕地水資源利用過度、濕地景觀破碎化、噪聲和電磁輻射污染等擾動因子導致龍鳳濕地鳥的種類明顯減少。趙國琴等[8]分析了高原鼠兔擾動對高寒草地植物群落特征的影響。曾旭等[9]以向家壩水電工程為例，分析了大型水利水電工程擾動區(qū)植被生態(tài)恢復的目標、原則及方法。人類活動引起的土地利用變化是擾動陸地自然生態(tài)系統(tǒng)重要因素。李鋒瑞等[10]分析了土地覆被變化和管理擾動對地面節(jié)肢動物營養(yǎng)類群的影響。C.BANOU等[11]認為城市化、撂荒、造林、毀林等是擾動巴塞羅那大都市區(qū)生物多樣性重要因素。然而當前研究多關注中小尺度，鮮有從大尺度分析土地利用對生態(tài)系統(tǒng)擾動的影響，且更鮮有針對國際經(jīng)濟合作區(qū)這一特殊區(qū)域的相關研究。

“南方絲綢之路”是一條起于我國四川，經(jīng)云南進入南亞和東南亞的商業(yè)、文化交流通道。隨著我國一系列國際合作戰(zhàn)略的提出，以孟中印緬、東盟為基礎的“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶正式上升到國家層面。經(jīng)濟帶沿線印度、巴基斯坦、阿富汗、泰國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、緬甸等國家是當前以及未來世界政治、經(jīng)濟大戰(zhàn)略格局中的關鍵區(qū)域[12]。隨著區(qū)域合作的深入，該經(jīng)濟區(qū)必將進入快速發(fā)展階段，這將深刻影響該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，因此，筆者以“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶為例，分析土地利用對生態(tài)系統(tǒng)擾動的影響，以期為該區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究范圍界定

“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶是“絲綢之路”經(jīng)濟帶重要組成部分，但目前缺乏精確范圍界定。依據(jù)相關文獻[13-14]，筆者將南方“絲綢之路”經(jīng)濟帶界定為中國西南地區(qū)的云南省、貴州省、廣西壯族自治區(qū)、四川省和重慶市、南亞的印度、孟加拉國、巴基斯坦、阿富汗、尼泊爾、不丹、馬爾代夫、斯里蘭卡以及東南亞菲律賓、緬甸、老撾、泰國、越南、柬埔寨、印度尼西亞、馬來西亞、新加坡、文萊、東帝汶共20個國家和地區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

土地利用數(shù)據(jù)是利用歐洲宇航局(European Space Agency，ESA)氣候變化啟動計劃(Climate Change Initiative，CCI)的1992年和2015年300 m分辨率土地利用數(shù)據(jù)[15]，該數(shù)據(jù)是基于Envisat衛(wèi)星ASAR傳感器獲取的遙感影像解譯得到。依據(jù)研究區(qū)特點，將土地利用類型劃分為耕地、有林地、灌木林、草地、建設用地、水域和未利用地共7種。該數(shù)據(jù)分辨率較高，可滿足大尺度相關研究需要。

1.3 研究方法

人類活動對不同生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度存在差異。農(nóng)田、城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點、工礦等生態(tài)系統(tǒng)的人類活動較為突出，進而使得人類活動對其干擾程度較高。同理，人類活動在沙漠、戈壁、林地、草地等生態(tài)系統(tǒng)較弱，這使得人類活動對其干擾程度較低。此外，由于不同生態(tài)系統(tǒng)人類活動強度存在差異，某一生態(tài)系統(tǒng)的人類活動會對周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，進而影響生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。依據(jù)此思路，本研究首先依據(jù)劉紀遠等[1，16]研究成果將研究區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)歸并為自然未利用型(包括未利用地)、自然再生利用型(包括有林地、灌木林、草地和水域)、人為再生利用型(包括耕地)和人為非再生利用型(包括建設用地)?；谌祟惢顒訉Σ煌鷳B(tài)系統(tǒng)的干擾程度，依據(jù)專家打分，將人類活動對自然未利用型、自然再生利用型、人為再生利用型和人為非再生利用型的干擾強度分別賦值為0、10、50和100。其次，依據(jù)人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度差異，利用專家打分法，將自然未利用型、自然再生利用型、人為再生利用型和人為非再生利用型生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響權重和距離分別進行賦值(表1)。最后，利用各生態(tài)系統(tǒng)類型的比例、人類活動對各生態(tài)系統(tǒng)類型干擾強度、人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響權重和距離計算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)。具體計算公式為

式中：S為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)；Pi為各生態(tài)系統(tǒng)類型比例；Ei為人類活動對各生態(tài)系統(tǒng)類型干擾強度分值；Wi為人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)影響權重；d為人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)影響距離；D為人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)影響最大距離。

表1 人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)影響權重和距離Table 1 Affect weight and distance of surrounding ecosystem resulting from human activity

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)時空變化

1992—2015年間，“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈增加趨勢，增長7.43%。從不同區(qū)域看，中南半島、南亞和馬來群島生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)均呈增加趨勢，僅有中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈下降趨勢。從變化量和變化率看，中南半島、南亞和馬來群島生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化較大，中國西南地區(qū)變化較小(表2)。

表2 1992—2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化Table 2 Ecosystem disturbance index change in economic corridor along Southern Silk Road from 1992 to 2015

1992年和2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)空間異質(zhì)性突出。馬來群島大部、中南半島北部以及南亞西北部生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較低，南亞中南部、中南半島南部、馬來群島東北部生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高(圖1)。從國家尺度看，1992年東帝汶、孟加拉國、印度、泰國、新加坡的生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高，阿富汗、馬爾代夫、不丹和文萊的生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較低，其他國家生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)居中。2015年孟加拉國、印度、泰國、新加坡的生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高，阿富汗、馬爾代夫、不丹和文萊的生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較低，其他國家生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)居中(表3)。

圖1 1992和2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)空間格局Fig. 1 Spatial pattern of ecosystem disturbance index in economic corridor along Southern Silk Road in 1992 and 2015

國家1992年2015年國家1992年2015年阿富汗987.01 057.1緬甸2 075.42 238.7巴基斯坦1 959.92 152.1尼泊爾1 688.01 838.3不丹1 008.11 063.9斯里蘭卡2 719.12 984.6東帝汶3 087.72 920.8泰國3 359.43 591.1菲律賓2 784.02 614.0文萊1 334.21 260.5柬埔寨2 403.42 814.1新加坡3 327.04 659.4老撾1 509.91 662.9印度3 518.43 746.5馬爾代夫1 006.91 057.3印尼1 846.82 005.9馬來西亞1 765.61 873.9越南2 486.02 760.8孟加拉國3 939.54 206.6中國西南2 265.82 200.5

24 a間，“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶大部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈增加趨勢，其中，南亞大部、中南半島南部生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加量較大，僅有馬來群島東北部、中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈下降趨勢；中南半島東部生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化率較大，馬來群島東北部和中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化率較小(圖2)。從不同國家看，東帝汶、菲律賓、文萊、中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈下降趨勢，其他國家均呈增加趨勢。從變化量看，柬埔寨、孟加拉國、越南、印度、新加坡、斯里蘭卡和泰國生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化量較大，阿富汗、不丹、馬爾代夫、中國西南地區(qū)和文萊生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化量較小；從變化率看，柬埔寨、老撾、越南和新加坡生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化率較大，中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化率較小(表4)。

圖2 1992—2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)空間變化Fig. 2 Spatial change of ecosystem disturbance index in economic corridor along Southern Silk Road from 1992 to 2015

國家指數(shù)變化量指數(shù)變化率/%國家指數(shù)變化量指數(shù)變化率/%阿富汗70.17.10緬甸163.37.87巴基斯坦192.19.80尼泊爾150.38.90不丹55.85.54斯里蘭卡265.59.76東帝汶-166.9-5.41泰國231.86.90菲律賓-170.1-6.11文萊-73.7-5.52柬埔寨410.817.09新加坡1 332.440.05老撾152.910.13印度228.16.48馬爾代夫50.45.00印尼159.18.62馬來西亞108.26.13越南274.811.05孟加拉國267.16.78中國西南-65.3-2.89

2.2 生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化驅(qū)動因素分析

自然未利用型(包括未利用地)和自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)(包括有林地、灌木林、草地和水域)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)擾動具有負向作用。人為再生利用型(包括耕地)和人為非再生利用型(包括建設用地)生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)擾動具有正向作用。由于研究區(qū)大部分地區(qū)自然未利用型和人為非再生利用型生態(tài)系統(tǒng)較少。因此，影響研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)的主要為自然再生利用型和人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)。

中南半島、中國西南地區(qū)、馬來群島以自然再生利用型為主，其次為人為再生利用型，而自然未利用型和人為非再生利用型比例很低。南亞地區(qū)以人為再生利用型為主，其次為自然再生利用型。由于自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)馬來群島>中國西南>中南半島>南亞，且人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)南亞>中南半島>中國西南>馬來群島。因此，馬來群島生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較低，中國西南和中南半島居中，南亞生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高(表5)。從國家尺度看，馬爾代夫、不丹和文萊的自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)較大，導致這些國家生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較低。值得注意的是，盡管阿富汗自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)不大，但其自然未利用型生態(tài)系統(tǒng)較大，進而使得該國生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)也較低。同時，東帝汶、孟加拉國、泰國和印度的人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)較大，從而使得這些國家生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高。但新加坡生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)較高，與該國人為非再生利用型生態(tài)系統(tǒng)較大有關(表6)。

表5 1992和2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶各生態(tài)系統(tǒng)類型比例

表6 1992和2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶各國家的生態(tài)系統(tǒng)類型比例

24 a間，中南半島和馬來群島生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加與該地區(qū)自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)下降及人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加有關。相反，中國西南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)下降與自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加和人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)下降有關。值得注意的是，盡管南亞地區(qū)自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈小幅增加趨勢，但其人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈增加趨勢，進而使得南亞地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)也呈增加趨勢(表7)。從國家尺度看，東帝汶、菲律賓、文萊和中國西南地區(qū)人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈下降趨勢，而自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)呈增加趨勢，這使得這些地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈下降趨勢。同理，大部分國家生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加與人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加和自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)下降密切相關。需要指出的是，新加坡生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加與其人為非再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加有關(表8)。

表7 1992—2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶各生態(tài)系統(tǒng)比例變化Table 7 Change of each ecosystem types in economic corridor along Southern Silk Road from 1992 to 2015 %

表8 1992—2015年“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶各國家生態(tài)系統(tǒng)比例變化Table 8 Change of each ecosystem types in each country in economic corridor along Southern Silk Road from 1992 to 2015 %

3 結(jié) 論

基于土地利用數(shù)據(jù)，依據(jù)人類活動對生態(tài)系統(tǒng)干擾強度存在差異特點，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)評估模型，進而分析“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)時空變化特征，得出以下結(jié)論：

1) 1992—2015年間，“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加7.43%。研究區(qū)大部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈增加趨勢，僅有中國西南、東帝汶、菲律賓、文萊等國家和地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)呈下降趨勢。

2) “南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)變化主要與自然再生利用型和人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)變化有關。生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)增加區(qū)域多與自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)下降和人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加有關。生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)下降區(qū)域多與自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)增加和人為再生利用型生態(tài)系統(tǒng)下降有關。

3) 為應對“南方絲綢之路”經(jīng)濟帶生態(tài)系統(tǒng)擾動指數(shù)不斷增加的趨勢，首先要保護自然再生利用型生態(tài)系統(tǒng)，減少毀林開荒、圍湖造田、過度放牧對其的破壞，這在越南、柬埔寨、老撾等國家尤為重要。其次，控制城市擴張，減少新增建設用地對林地和耕地的破壞，從而減少人為非再生利用型生態(tài)系統(tǒng)的增加，這在新加坡較為重要。

人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響不僅直接體現(xiàn)在對生態(tài)系統(tǒng)的影響，還體現(xiàn)在人類活動影響下某一生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)的影響程度和距離。筆者不僅考慮了土地利用面積變化對生態(tài)系統(tǒng)擾動的影響，還考慮了人類活動影響下生態(tài)系統(tǒng)變化對周邊生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度差異，即人類活動對周邊生態(tài)系統(tǒng)影響距離和權重的差異。此方法已在人類活動對生境質(zhì)量擾動研究中廣泛使用，如美國斯坦福大學創(chuàng)建的InVEST模型生境質(zhì)量模塊。然而，土地管理方式、氣候變化、火災等因素也是擾動生態(tài)系統(tǒng)的重要因素，本研究尚未考慮，今后將綜合多種因素進行生態(tài)系統(tǒng)擾動研究。

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