盛琪 董靈波 劉兆剛

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，而野生動植物資源是森林生態(tài)系統(tǒng)中重要的一部分。森林生態(tài)系統(tǒng)與野生動植物資源之間有著密切的聯(lián)系，森林為野生動植物提供棲息地、水源和食物等[1]；而對瀕危野生動物的保護可以有效控制有害和外來物種，對保持自然生態(tài)平衡有一定的作用。野生動植物資源可以顯示森林生態(tài)系統(tǒng)的狀況，從生態(tài)角度分析隨著瀕危和珍稀物種的減少，生物多樣性下降的同時生態(tài)系統(tǒng)其他功能也會受到影響[2]；從經(jīng)濟角度分析根據(jù)邊際效用價值理論，瀕危和珍稀物種的“價值”會隨著它們稀缺性的增加而增大[3]。野生動植物資源與森林生態(tài)系統(tǒng)之間相互依賴、相互制約同時進行著物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，達到一種自然地生態(tài)平衡。因此對野生動物的生境進行評價和分析，對于森林可持續(xù)經(jīng)營保持森林生態(tài)系統(tǒng)物種和生物多樣性具有一定意義。

大興安嶺地區(qū)擁有豐富的森林資源和野生動物資源，該地區(qū)是以針葉林和針闊混交林為主的原始林區(qū)。其中鳥類241種，獸類52種，而紫貂作為大興安嶺地區(qū)最具代表性動物之一，其在大興安嶺地區(qū)分布較為廣泛，數(shù)量較多[4]。紫貂(Marteszibellina)是一種貂屬動物，在我國東北地區(qū)和新疆地區(qū)較多，屬于中國瀕危及受威脅物種和國家一級重點保護動物。其主要分布在氣候寒冷的亞寒帶針葉林與針闊混交林地區(qū)。紫貂屬于大興安嶺地區(qū)的毛皮獸及具有經(jīng)濟價值的獸類，與“人參、鹿茸”并稱為東北三寶。然而大興安嶺地區(qū)氣候嚴(yán)寒并且環(huán)境較為惡劣，屬于脆弱生態(tài)帶，其一旦遭到破壞很難修復(fù)，所以對瀕危和珍稀物種生態(tài)環(huán)境的保護十分重要[5]。

野生動物生境適宜性評價的方法有模糊綜合評價法、數(shù)學(xué)建模、最大熵模型和生境適宜性指數(shù)(HSI)模型等，其中生境適宜性指數(shù)模型使用較為廣泛。生境適宜性指數(shù)模型(habitat suitability index model)最初由美國漁業(yè)與野生動物局開發(fā)和應(yīng)用[6-7]，逐漸成為野生動物生境選擇和評價的重要研究方法之一。我國學(xué)者淑萍等[8]以天津地區(qū)水鳥棲息地為研究對象，用模糊綜合評價法對水鳥棲息地進行評估。賈非等[9]運用數(shù)學(xué)建模的方法對白馬雞繁殖早期棲息地選擇和空間分布進行預(yù)測。孟慶林等[10]以吉林省東部地區(qū)為研究對象，選取水源狀況、遮蔽物、干擾因子及食物來源作為評價因子構(gòu)建HSI模型，進行生境質(zhì)量動態(tài)評價。外國學(xué)者Ozkan et al.[11]使用最大熵(MaxEnt)方法對生活在兩種不同生境類型中的狍，創(chuàng)建了兩個棲息地適宜性模型進行分析和評價。Crawdord et al.[12]運用GIS對美國東南部皮德蒙特高原的白尾鹿構(gòu)建HSI模型。Chowdhury et al.[13]針對潮間帶牡蠣選取水溫、鹽度、溶解氧、顆粒無機物、pH=7、葉綠素a和水流速度等7個棲息地因素作為HSI模型的變量，構(gòu)建HSI模型作為評估牡蠣恢復(fù)和養(yǎng)殖場所質(zhì)量的定量工具。Dussault et al.[14]構(gòu)建不同空間尺度的HSI模型，通過構(gòu)建HSI模型來分析和評價駝鹿的生境選擇。

目前，我國學(xué)者研究的內(nèi)容主要集中在對大興安嶺地區(qū)紫貂生境的特征分析及其選擇，而關(guān)于紫貂的生境適宜性評價較少。本文通過從地理環(huán)境因素、生物因素和人類干擾因素3個方面選取評價因子，構(gòu)建HSI模型對大興安嶺盤古林場的紫貂生境適宜性進行評價。

1 研究區(qū)概況

大興安嶺盤古林場，位于黑龍江省大興安嶺地區(qū)塔河縣城西北部。林場的營林面積為152 127 hm2，森林覆蓋率高達88.9%。氣候?qū)俸疁貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季漫長寒冷,夏熱期短；年平均氣溫-3 ℃，最高氣溫37.9 ℃，最低氣溫-50.1 ℃，為我國最寒冷的地區(qū)之一。其積雪期長達5個月左右，林內(nèi)雪深30～50 cm。該地區(qū)優(yōu)勢樹種為興安落葉松，主要的針葉樹種有：興安落葉松(Larixgmelinii(Rupr.) Kuzen)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)和云杉(Piceakoraiensis)。主要的闊葉樹種有：白樺(Betulaplatyphylla)、山楊(Populusdavidiana)和鉆天柳(Choseniaarbutifolia)等。該地區(qū)動物資源豐富：獸類主要有馴鹿(Rangifertarandus)、紫貂(Marteszibellina)、駝鹿(Alcesalces)、馬鹿(Cervuselaphus)、狍(Capreoluscapreolus)、原麝(Moschusmoschiferus)、棕熊(Ur-susarctos)、雪兔(Lepustimidus)、東北鼠兔(Ochotonahyper-borea)等。其中紫貂、棕熊、水獺、馬鹿、駝鹿和雪兔屬于中國瀕危及受威脅物種。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

收集2012年大興安嶺盤古林場森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，共有小班6 421個，其中有林地為6 132個。小班調(diào)查因子包括海拔、坡位、坡度、坡向、林分年齡、優(yōu)勢樹種、郁閉度、平均胸徑和平均樹高等。主要林分類型有：天然落葉松林、天然白樺林、針葉混交林和針闊混交林。圖1為盤古林場1∶50 000地形林相圖。

2.2 生境適宜性評價因子的確定

生境適宜性評價中主要是選擇影響物種潛在分布的生態(tài)因子作為評價因子，在對野生動物進行評價時主要考慮地理環(huán)境因子(溫度、光照、水源、海拔、坡度、坡向等)；(生物環(huán)境因子(植被類型、水源等)和人類干擾因子(居民、交通、采伐等)[15]。本文通過選取海拔、坡度、坡位、坡向及與水源距離5個地理環(huán)境因子；植被類型、林分年齡、郁閉度、平均胸徑和平均樹高5個生物環(huán)境因子；人類干擾因子中的與道路距離等共11個因子，對大興安嶺盤古林場紫貂的生境適宜性進行評價。評價因子等級及類型劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 盤古林場紫貂生境適宜性評價因子等級及類型劃分標(biāo)準(zhǔn)

選定的評價因子中，海拔、坡位、植被類型、林分年齡、郁閉度、平均胸徑和平均樹高、與水源距離和與道路距離可以直接按照表1賦值；其中與水源和道路距離是通過近鄰分析計算每個小班與地理環(huán)境因素中水源和人類干擾因素中道路的距離得到的；坡度、坡向需要按照表2、表3歸類和劃分。

表2 坡向的劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 坡度的劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.3 生境適宜性評價因子權(quán)重的確定

層次分析法(AHP)，是20世紀(jì)70年代提出的一種將一個復(fù)雜的問題分解成多個因素，定性和定量分析的決策方法[16]。其基本原理是：根據(jù)評價體系中各因子的邏輯及相互作用關(guān)系的重要性，得到各因子的權(quán)重。層次分析法在評價體系中被作為確定權(quán)重的重要方法之一。本文通過層次分析法得到各評價因子的權(quán)重(表4)。

2.4 生境適宜性指數(shù)計算

(1)

表4 各因子權(quán)重表

采用ArcGIS10.5分別對地理環(huán)境因素、生物因素和人類干擾因素進行空間分析；通過分析單因素適宜性特征來確定這些因素對紫貂生境選擇的影響，多因素加權(quán)疊加最終得出盤古林場紫貂生境適宜性綜合分布圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素的適宜性特征

通過上述方法得到地理環(huán)境因素、生物因素和人類干擾因素適宜性等級分布圖(圖2)。地理環(huán)境因素的適宜性特征為：根據(jù)前人對紫貂實際分布情況的觀察來看，紫貂更偏愛選擇海拔較高的地區(qū)，距水源距離較近，溫暖的陽坡，坡度平緩的中下坡位。從圖2得知盤古林場的地理環(huán)境因素適宜區(qū)域分布較為分散，其主要特征為海拔在800～1 300 m，坡向為陽坡，坡度平緩且坡位為中下坡，距水源距離在0～500 m，總面積約為109.11 km2。地理環(huán)境因素較適宜區(qū)域面積較大，總面積約為1 071.31 km2。

生物因素的適宜性特征為：前人對紫貂生境選擇的研究成果表明，紫貂喜歡選擇以落葉松為優(yōu)勢樹種的成、過熟針葉林或針闊混交林；中等蓋度且平均胸徑和平均樹高較大的林地回避無林地，這樣既有利于捕食獵物，又可以降低被捕食的風(fēng)險。從圖2得知盤古林場生物因素適宜區(qū)域主要分布在西南部，總面積約27.63 km2；其主要特征為：郁閉度在0.4～0.8，優(yōu)勢樹種為落葉松的成、過熟針葉林，平均胸徑大于等于20 cm且平均樹高不小于20 m。而不適宜區(qū)域分布較為集中，主要在北部和西北部區(qū)域，總面積約為79.84 km2。

人類干擾因素的適宜性特征：本文的人類干擾因素主要選擇的是距道路和鐵路的距離，原因在于盤古林場內(nèi)居民點等人類活動區(qū)域較少，干擾強度較小。從以往的研究來看紫貂更喜歡選擇距道路和居民距離較遠(yuǎn)的區(qū)域，也就是遠(yuǎn)離人類活動的區(qū)域；距道路距離大于1 500 m為適宜區(qū)域，總面積約為160.1 km2，距離在600～1 500 m為較適宜區(qū)域。

3.2 多因素的適宜性特征

根據(jù)單因素適宜性分析的結(jié)果結(jié)合相對應(yīng)的權(quán)重，進行加權(quán)疊加分析，并參考相應(yīng)的文獻得出其適宜區(qū)域特征為：海拔在800～1 300 m，坡向為陽坡，坡度小于15°的中下坡，可以保證充足的陽光且避風(fēng)；與水源距離在0～500 m可以保證充足的水源；與道路距離大于1 500 m遠(yuǎn)離人類活動；郁閉度在0.4～0.8，優(yōu)勢樹種為落葉松的成、過熟針葉林且平均胸徑大于等于20 cm，平均樹高不小于20 m，滿足其對捕食環(huán)境的需求(圖3)。

3.3 紫貂生境適宜性評價

為了更為準(zhǔn)確地評價大興安嶺盤古林場紫貂的生境適宜性，本研究將分區(qū)的臨界值做出相對適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)為：IHS的取值在[1.6～2.0]，[1.0～1.6)，[0～1)分別對應(yīng)的適宜性等級為適宜、較適宜和不適宜。根據(jù)上述等級劃分標(biāo)準(zhǔn)計算出盤古林場紫貂生境適宜區(qū)域的面積為28.31 km2，占總面積的2.46%；較適宜區(qū)域的面積為867.98 km2，占總面積的72.74%；不適宜區(qū)域的面積為296.9 km2，占總面積的24.8%(圖4)。

4 結(jié)論與討論

長期以來對野生動物生境選擇的研究都是以生境3要素食物、水和隱蔽為中心展開的[17]，而生境適宜性評價則是通過分析物種對環(huán)境中關(guān)鍵因子(食物、水和隱蔽等)的需求,構(gòu)建出物種生境選擇模型來進行評價。但本文的評價因子中并沒有選取類似食物資源豐富度等與食物有關(guān)的因子。因為通過包新康等[18]人對大興安嶺紫貂食物組成的分析認(rèn)為：紫貂對食物選擇性較為廣泛，許多植物性和動物性食物都可以成為其食物來源，紫貂常見的食譜包括小型嚙齒類、松籽、鳥類和漿果，所以紫貂被稱為廣食性捕食者。本文從地理環(huán)境因素、生物環(huán)境因素和人類干擾因素3個方面選取11個因子，通過計算生境適宜性指數(shù)，從而對盤古林場紫貂的生境適宜性進行評價，運用GIS進行分析使分析結(jié)果更準(zhǔn)確直觀。

紫貂的最優(yōu)生境特征與張洪海等[19-21]人對大興安嶺地區(qū)紫貂分布及對生境選擇的研究結(jié)果相似。海拔較高，坡向為陽坡，坡度平緩的中下坡，距水源距離較近，遠(yuǎn)離人類活動的干擾；以落葉松為優(yōu)勢樹種中等蓋度且平均胸徑和平均樹高較大的成、過熟針葉林。

為了進一步保護紫貂的生存環(huán)境，提高紫貂的生境適宜性，適宜和較適宜區(qū)域應(yīng)該成為重點保護的生境。通過對適宜區(qū)域和較適宜區(qū)域小班生境特征的分析，結(jié)合上述多因素分析和評價結(jié)果，針對較適宜的小班提出合理的經(jīng)營建議。本文中當(dāng)?shù)乩憝h(huán)境因素和人類干擾因素適宜時，較適宜的小班個數(shù)也就是可經(jīng)營小班的個數(shù)共635個，面積為121.63 km2，占總面積12.16%。從優(yōu)勢樹種的角度：紫貂的適宜生境以興安落葉松為優(yōu)勢樹種的針葉林，對于闊葉林應(yīng)先進行低強度上層木撫育間伐，伐除無培育前途的、低質(zhì)低效的、生長落后的林木，后采取林冠下補植大興安嶺地帶性頂級植被興安落葉松的經(jīng)營措施。從郁閉度的角度：紫貂的適宜生境郁閉度在0.4～0.8之間，對于郁閉度大于0.8的林分進行撫育采伐，并結(jié)合《森林撫育規(guī)程(GB/T 15781—2015)》[22]中采伐后林分郁閉度不低于0.6的要求，確定合理的采伐強度，使其郁閉度達到適宜生境區(qū)域同時符合撫育規(guī)程的要求。對于郁閉度小于0.4的稀疏林分，結(jié)合人工促進天然更新等經(jīng)營措施，營造適宜生境。而對于林況較差，林相殘破的中幼齡林分，采取封山保育，盡量減少人為干擾因素影響。

由于人類活動的干擾，可導(dǎo)致野生動物生境破碎化。本文的人類干擾因素只選擇了與道路之間的距離，而國內(nèi)學(xué)者李月輝等[23]在研究采伐對大興安嶺呼中區(qū)紫貂生境格局的影響中表示：不合理的采伐量和采伐格局會影響林分年齡、郁閉度等生物因子。從而損害紫貂的適宜生境，導(dǎo)致其種群數(shù)量下降。國外學(xué)者Fuller et al.[24]等在對美洲豹研究時，證明了在采伐影響下美洲豹減少了對生境的利用率。李義明[25]認(rèn)為采伐時和采伐后均會對野生動物的生境產(chǎn)生一定影響。同時考慮數(shù)據(jù)的實際情況，本文在對紫貂的生境適宜性進行評價時沒有考慮氣候、物種內(nèi)和種間的捕食和競爭關(guān)系的影響。只選取了對紫貂生境適宜性影響較大的因子，所以得到的適宜生境區(qū)域的面積與實際適宜生境面積會存在一定差異?？梢栽诤罄m(xù)的研究中彌補該方面的不足。而通過對瀕危和珍稀物種生境適宜性進行評價，可以更好更有效的了解使其至危的因素，并采取相應(yīng)的保護措施，對野生動物的保護具有重要的指導(dǎo)價值。