羅慶華, 曹威 , 魏夢(mèng)雅, 楊杰, 朱深海, 付磊

基于“3S”技術(shù)的張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)研究

羅慶華1,2,3,*, 曹威1,2, 魏夢(mèng)雅1,2, 楊杰1,2, 朱深海1,2, 付磊1,2

1. 吉首大學(xué)大鯢資源保護(hù)與綜合利用湖南省工程實(shí)驗(yàn)室，張家界 427000 2. 吉首大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，張家界 427000 3. 吉首大學(xué)林產(chǎn)化工工程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，張家界 427000

在地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)支持下, 選取海拔、道路、水質(zhì)等12個(gè)影響大鯢生境選擇的因子, 運(yùn)用層次分析法與柵格數(shù)據(jù)的疊加分析, 對(duì)湖南張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生境適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià), 確定了大鯢棲息適宜、次適宜與不適宜區(qū)域。在此基礎(chǔ)上, 按照生態(tài)完整性與保護(hù)區(qū)面積不變的調(diào)整原則, 提出了該保護(hù)區(qū)的范圍與功能分區(qū)方案。該方案中, 核心區(qū)外圍有緩沖區(qū)保護(hù), 其面積分別占保護(hù)區(qū)的34.43%和38.01%, 實(shí)驗(yàn)區(qū)面積占保護(hù)區(qū)的28.56%, 保護(hù)區(qū)涉及水域長(zhǎng)度縮短至原保護(hù)區(qū)的1/5, 該方案將極大減少保護(hù)區(qū)與居民生產(chǎn)生活的矛盾, 提高保護(hù)管理工作效率。研究結(jié)果可為兩棲動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)范圍與功能分區(qū)調(diào)整提供借鑒。

功能分區(qū); 自然保護(hù)區(qū); 中國(guó)大鯢; 3S; 張家界

0 前言

自然保護(hù)區(qū)是有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布區(qū)、有特殊意義的自然遺跡等保護(hù)對(duì)象所在的區(qū)域, 它是推進(jìn)生態(tài)文明、構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全屏障的重要內(nèi)容。自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)是保護(hù)區(qū)規(guī)劃和科學(xué)管理的基礎(chǔ), 其分區(qū)過(guò)程不僅是技術(shù)問(wèn)題, 也是生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)三大效益相互協(xié)調(diào)的過(guò)程[1]。

20世紀(jì)70年代后, 世界各國(guó)的自然保護(hù)區(qū)事業(yè)蓬勃發(fā)展, 各國(guó)在自然保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)方面的研究也存在較大差異, 其中影響力最大的是Forstcr提出的核心保護(hù)區(qū)、游憩緩沖區(qū)和密集游憩區(qū)三個(gè)功能區(qū)的同心圓模式[2], 在此基礎(chǔ)上, 聯(lián)合國(guó)教科文組織和人與生物圈計(jì)劃提出了“核心區(qū)－緩沖區(qū)－實(shí)驗(yàn)區(qū)”的生物圈保護(hù)功能分區(qū)模式[2]。此后, 學(xué)者們高度重視功能分區(qū)的研究, 功能分區(qū)衍生出多種新模式, 例如: “核心區(qū)－緩沖區(qū)－過(guò)渡區(qū)1/過(guò)渡區(qū)2”模式、“節(jié)點(diǎn)－網(wǎng)絡(luò)－模塊－走廊”模式[3]、“核心區(qū)－外圍緩沖區(qū)－廊道”模式、“一個(gè)緩沖區(qū)包圍多個(gè)核心區(qū)”模式以及“不同緩沖區(qū)包圍多個(gè)核心區(qū)”模式等[4]。

自然保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)經(jīng)歷了從人為定性劃分到計(jì)算機(jī)模擬輔助決策劃分的過(guò)程[5]。早期建立的保護(hù)區(qū), 因自然資源狀況與本底數(shù)據(jù)不足, 加之技術(shù)條件落后, 又缺乏相應(yīng)的分區(qū)方法與手段, 往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在圖紙上進(jìn)行勾繪, 主觀隨意性較大。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)與全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的發(fā)展與普及, 在“3S”技術(shù)的支撐下, 出現(xiàn)了一些功能分區(qū)新方法, 如GAP(a geographic approach to protect biological diversity)分析[6]、熱點(diǎn)地區(qū)分析[7]、系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃[8]與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)思想等[9]。

中國(guó)大鯢(, 后簡(jiǎn)稱大鯢)屬兩棲綱有尾目隱鰓鯢科, 是我國(guó)特有的兩棲動(dòng)物, 該物種已被列入《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》(CITES)附錄I中, 屬于國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物。為保護(hù)大鯢, 我國(guó)已經(jīng)建立了52個(gè)大鯢自然保護(hù)區(qū)[10], 其中, 1996年11月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建立了湖南張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱: 張家界大鯢保護(hù)區(qū))是我國(guó)第一個(gè)國(guó)家級(jí)大鯢自然保護(hù)區(qū)。本研究團(tuán)隊(duì)前期對(duì)大鯢自然保護(hù)區(qū)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析, 提出功能分區(qū)的建議[11], 并且融合最小費(fèi)用距離、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的Ripley’s K函數(shù)、核密度分析和Iso聚類等多種方法, 提出了張家界大鯢保護(hù)區(qū)范圍和功能分區(qū)[12], 但是其方案中保護(hù)區(qū)面積較之前減少約為8%, 違背了保護(hù)區(qū)面積不變的調(diào)整原則。本文利用3S技術(shù)疊加影響大鯢生境選擇的多個(gè)因子, 評(píng)價(jià)了湖南張家界大鯢保護(hù)區(qū)內(nèi)的大鯢生境適宜性, 確定其范圍與功能分區(qū), 為其范圍與功能分區(qū)優(yōu)化調(diào)整提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

張家界大鯢保護(hù)區(qū)地理位置為109°42′56″—111°16′05″E, 27°44′28″—30°00′43″N, 保護(hù)區(qū)總面積14275 hm2, 涉及三市六縣(區(qū)), 包括張家界市的兩區(qū)兩縣14265 hm2, 常德市的石門縣和懷化市的辰溪縣10 hm2。本文研究范圍主要在張家界市。按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自然保護(hù)區(qū)類型與級(jí)別劃分原則》(GB/T14529—93), 該保護(hù)區(qū)類型為小型“野生動(dòng)物類型自然保護(hù)區(qū)”, 其功能分區(qū)存在的主要問(wèn)題如下。

(1)違背生態(tài)系統(tǒng)完整性。大鯢為水陸兩棲動(dòng)物, 其棲息的環(huán)境包括水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)。現(xiàn)僅將水域納入大鯢保護(hù)區(qū), 沒(méi)有陸地, 缺乏完整的棲息地。此外, 保護(hù)區(qū)構(gòu)成板塊的寬度僅為正常水位線的水域?qū)挾?平均30 m), 極小的寬度易受兩岸的干擾影響, 生態(tài)穩(wěn)定性差。

(2)核心區(qū)裸露在外。大鯢保護(hù)區(qū)流域被簡(jiǎn)單截?cái)酁楹诵膮^(qū)、緩沖區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū), 線性分區(qū)形狀使核心區(qū)與緩沖區(qū)兩個(gè)斑塊連接面積過(guò)小, 緩沖區(qū)不能起到對(duì)核心區(qū)的天然屏障作用。

(3)覆蓋范圍長(zhǎng)而廣泛, 與當(dāng)?shù)厝藗兩钆c經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾嚴(yán)重。大鯢保護(hù)區(qū)水域涵蓋了張家界市總水域的76%, 其水域線太長(zhǎng), 呈網(wǎng)線狀包裹了張家界市域。保護(hù)區(qū)與人類居住高度重合, 與當(dāng)?shù)厝藗兩钆c經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾嚴(yán)重, 保護(hù)工作有效性差。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要包括研究區(qū)1: 18萬(wàn)行政區(qū)劃圖、張家界市土地利用圖、張家界市水電站分布圖、張家界市農(nóng)業(yè)活動(dòng)分布圖、張家界市水域水質(zhì)圖、張家界旅游規(guī)劃圖、張家界市交通規(guī)劃圖等, 均由當(dāng)?shù)卣块T提供; Landsat 8衛(wèi)星影像, 空間分辨率30 m; DEM數(shù)字高程圖, 空間分辨率30 m; 影像處理軟件為ENVI 5.3、地理信息系統(tǒng)軟件為ArcGIS 10.2。

根據(jù)歷史紀(jì)錄并結(jié)合實(shí)地調(diào)查獲得大鯢分布因素?cái)?shù)據(jù), 與已有圖件相結(jié)合, 通過(guò)對(duì)相應(yīng)的圖件進(jìn)行配準(zhǔn)與數(shù)字化, 再結(jié)合實(shí)地調(diào)查結(jié)果作相應(yīng)修正,獲得各個(gè)因子圖。植被覆蓋度數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)Landsat 8衛(wèi)星影像提取植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), 結(jié)合植被覆蓋度計(jì)算模型得出。坡度、坡向和地形起伏度數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字高程圖進(jìn)行提取。

2.2 建立生境影響因子指標(biāo)體系

2.2.1 評(píng)價(jià)因子的確定

大鯢選擇棲息地受多種因素制約和影響, 根據(jù)大鯢棲息生境特點(diǎn), 目標(biāo)層即為大鯢生境選擇, 準(zhǔn)則層(B)則為地理環(huán)境因素、人類活動(dòng)因素與大鯢分布因素[12], 以海拔、坡度、坡向、植被覆蓋度, 居民點(diǎn)的分布、道路、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)、水電站、旅游景點(diǎn)、大鯢出苗點(diǎn)與水質(zhì)12個(gè)因子作為指標(biāo)層(C)。

2.2.2 確定生境影響因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)收集張家界市域影響大鯢棲息的地理環(huán)境、人類活動(dòng)、大鯢分布等主要因素的最新數(shù)據(jù), 通過(guò)選點(diǎn)實(shí)地調(diào)查核實(shí)數(shù)據(jù)。然后, 確定因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn), 在大鯢生境適宜性分析中, 涉及到定性數(shù)據(jù)如坡度、坡向等和定量數(shù)據(jù)如與大鯢旅游景點(diǎn)距離、人口密度等, 考慮到定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一計(jì)算, 對(duì)適宜性指數(shù)采用百分制形式(0—100)進(jìn)行量化分級(jí), 同時(shí)將適宜性指數(shù)分為5個(gè)等級(jí), 即最適宜(100)、適宜(80)、次適宜(60)、不太適宜(40)、不適宜(20)等5個(gè)等級(jí)[12]。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[13—15]與專家意見確定張家界大鯢生境適宜性分析各個(gè)影響因子適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 生境適宜性分析

通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)綜合分析, 確立各項(xiàng)生境影響因子在適宜性分析中的重要性, 為其分別打出分?jǐn)?shù), 利用層次分析法(AHP)算出相應(yīng)權(quán)重。

然后根據(jù)生境影響因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合野外調(diào)查表中對(duì)各個(gè)影響因子的劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn), 進(jìn)行單因子生境評(píng)價(jià), 并通過(guò)層次分析法分析, 得出每個(gè)因子的權(quán)重, 利用 ArcGIS 的統(tǒng)計(jì)功能與可視化功能, 進(jìn)行張家界大鯢保護(hù)區(qū)內(nèi)大鯢適宜生境的綜合評(píng)價(jià), 對(duì)上述12個(gè)因子進(jìn)行加權(quán)總和計(jì)算, 最終得到每個(gè)圖斑賦予生境質(zhì)量的綜合評(píng)分, 找出適宜大鯢生存的區(qū)域, 并分級(jí)賦色生成適宜性分布圖。

2.3.1 評(píng)價(jià)模型

采用的評(píng)價(jià)模型在層次分析法基礎(chǔ)上的加權(quán)求和。計(jì)算公式如下：

式中:—生境評(píng)價(jià)綜合評(píng)分值;f—第個(gè)因子量化得分;W—第個(gè)因子權(quán)重。

2.3.2 疊加分析

為了對(duì)應(yīng)保護(hù)區(qū)分為核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)3個(gè)等級(jí), 并依據(jù)緩沖區(qū)要包圍核心區(qū)的原則，在斷點(diǎn)分級(jí)中不考慮劃分緩沖區(qū)，因此，將每個(gè)圖斑劃分為3個(gè)等級(jí), 根據(jù)各因子不同適宜性的得分值(下稱值), 通過(guò)自然間斷點(diǎn)分級(jí)法綜合分析如下:

(1)將值在39—68范圍的歸為不適宜, 不納入保護(hù)區(qū)范圍;

(2)將值在68—73范圍的歸為次適宜, 即劃分為實(shí)驗(yàn)區(qū);

(3)將值在73—97范圍的歸為適宜, 即劃分為核心區(qū)。

2.4 保護(hù)區(qū)功能區(qū)與范圍的確定

將大鯢適宜性分布圖與張家界市轄區(qū)的鎮(zhèn)、鄉(xiāng)政府駐地的緩沖面圖(緩沖1 km)進(jìn)行疊加, 將適宜流域的區(qū)域向兩岸延展75 m為核心區(qū), 并在其基礎(chǔ)上再向兩岸陸地延展75m為緩沖區(qū), 而將次適宜流域的區(qū)域向兩岸延展75 m為實(shí)驗(yàn)區(qū)。為兼顧保持河流的連續(xù)性與減少保護(hù)區(qū)與居民生產(chǎn)生活的矛盾, 將適宜區(qū)中與鎮(zhèn)緩沖面重疊的劃出保護(hù)區(qū), 與鄉(xiāng)緩沖面重疊的劃為實(shí)驗(yàn)區(qū)。利用 GIS 的統(tǒng)計(jì)功能與可視化功能, 得到大鯢保護(hù)區(qū)范圍與功能分區(qū)方案。

3 結(jié)果與分析

3.1 生境影響單因子的提取

由于大鯢保護(hù)區(qū)主要涉及水域及其兩岸陸地, 根據(jù)大鯢活動(dòng)特點(diǎn), 以1 km為半徑作為邊界提取面。在GIS支持下, 采用柵格數(shù)據(jù)重分類方法及水域邊界提取, 并根據(jù)大鯢生境影響因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表[12]完成研究區(qū)各因子分級(jí)圖, 結(jié)果詳見圖1—12。

圖1 海拔分級(jí)圖

Figure 1 The classification map on elevation

圖2 坡度分級(jí)圖

Figure 2 The classification map on slope

圖3 坡向分級(jí)圖

Figure 3 The classification map on aspect

圖4 植被覆蓋度分級(jí)圖

Figure 4 The classification map on vegetation coverage

圖5 居民點(diǎn)分級(jí)圖

Figure 5 The classification map on settlement

圖6 道路交通分級(jí)圖

Figure 6 The classification map on road transport

在圖11中, 由于大鯢出苗范圍只有4個(gè)類別, 生境適宜性相對(duì)也只有4個(gè)等級(jí)。圖12中, 張家界水質(zhì)只有Ⅱ 與Ⅲ 類, 因此, 生境適宜性分為兩個(gè)等級(jí), 其余分級(jí)圖均為5個(gè)等級(jí)。

圖7 農(nóng)業(yè)活動(dòng)分級(jí)圖

Figure 7 The classification map on agricultural activity

圖8 工業(yè)活動(dòng)分級(jí)圖

Figure 8 The classification map on industrial activity

圖9 水電站分級(jí)圖

Figure 9 The classification map on hydropower station

3.2 生境適宜性分析

3.2.1 生境影響因子權(quán)重

根據(jù)專家打分表, 計(jì)算張家界大鯢的各個(gè)生境影響因子權(quán)重見表1。

圖10 旅游景點(diǎn)分級(jí)圖

Figure 10 The classification map on tourist attractions

圖11 大鯢出苗范圍分級(jí)圖

Figure 11 The classification map on area of seedling of Chinese giant salamander coming out

圖12 水質(zhì)分級(jí)圖

Figure 12 The classification map on water quality

從表1可見, 在所有影響大鯢生境適宜性的因素中,C的權(quán)重最大, 其次是C, C第三。大鯢分布因素(B)是最重要的, 占63.70%; 人類活動(dòng)因素(B)占25.83%; 地理環(huán)境因素(B)占10.47%。基于研究區(qū)大鯢生境影響因子評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表[12], 依照各因子權(quán)重大小確定大鯢適宜生境區(qū), 權(quán)重大的應(yīng)該優(yōu)先考慮。

表1 大鯢的各個(gè)生境影響因子權(quán)重表

3.2.2 疊加分析

生境適宜性分布區(qū)的疊加結(jié)果見圖13, 可見, 生境適宜區(qū)域大部分位于澧水北源、中源與南源以及酉水、溇水上游、索水、沅水部分河段。最適宜生境分布區(qū)涉及桑植縣澧水北源的五道水、龍?zhí)镀?、澧水南源的上洞街、溇水上游的長(zhǎng)潭坪與人潮溪等鄉(xiāng)鎮(zhèn), 永定區(qū)的四都坪與王家坪等鄉(xiāng)鎮(zhèn), 慈利縣的江埡水庫(kù)與溪口等鄉(xiāng)鎮(zhèn), 武陵源區(qū)的索溪峪鎮(zhèn)共 10個(gè)鎮(zhèn)的相關(guān)河流區(qū)域, 次適宜區(qū)涉及為桑植縣的五道水、芙蓉橋、慈利縣的江埡水庫(kù)、永定區(qū)的王家坪及武陵源的金鞭溪相關(guān)河流等區(qū)域, 其余的為不適宜區(qū)域。

3.3 保護(hù)區(qū)與功能區(qū)與范圍

根據(jù)生境適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果, 確定大鯢保護(hù)區(qū)的范圍與功能分區(qū), 見圖14。將野生大鯢棲息區(qū)域, 以及遠(yuǎn)離人煙, 生態(tài)環(huán)境良好區(qū)域劃分為核心區(qū); 緩沖區(qū)調(diào)整到核心區(qū)外圍; 實(shí)驗(yàn)室區(qū)在緩沖區(qū)外圍。主城區(qū)、集鎮(zhèn)等人口密集區(qū)域或農(nóng)田, 以及重要的工程與開發(fā)項(xiàng)目毗鄰河段被劃出保護(hù)區(qū)。

(1)核心區(qū)

將桑植縣的五道水、七眼泉、長(zhǎng)灘、川洞峽、長(zhǎng)潭坪、院子等地, 慈利縣的黃家臺(tái)、枧潭等地, 永定區(qū)的四都坪、香蓮埡溪等地, 武陵源區(qū)的索溪峪鎮(zhèn)的相關(guān)河流以及兩岸陸地等27處分布區(qū)劃為核心區(qū)(表2)。每個(gè)核心區(qū)板塊寬度在原河流寬的基礎(chǔ)上向兩岸延伸75 m, 總長(zhǎng)度約為265.13 km。

圖13 張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生境適宜性

Figure 13 The habitat suitability for ZhangJiajie Chinese Giant Salamander National Nature Reserve

圖14 張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)調(diào)整方案

Figure 14 The adjustment scheme of functional zoning for ZhangJiajie Chinese Giant Salamander National Nature Reserve

表2 核心區(qū)段所在位置

(2)緩沖區(qū)

緩沖區(qū)為位于核心區(qū)外的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu), 其位置與核心區(qū)一致, 長(zhǎng)度在每段核心區(qū)上下多75 m。從而, 保證了核心區(qū)與緩沖區(qū)的接觸面積, 實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)的對(duì)核心區(qū)保護(hù)屏障功能。緩沖區(qū)對(duì)核心區(qū)物種的自然增殖具有重要作的保護(hù)作用。在緩沖區(qū)可以有計(jì)劃地開展科學(xué)研究, 建立大鯢仿生態(tài)繁育基地, 開展仿生態(tài)繁育技術(shù)研究。

(3)實(shí)驗(yàn)區(qū)

包括緩沖區(qū)周邊陸地75 m陸地面積, 以及連接2個(gè)鄰近緩沖區(qū)跨鄉(xiāng)政府駐地河段。桑植縣的五道水、上洞街、慈利縣的江埡水庫(kù)、永定區(qū)的四都坪、王家坪, 武陵源的金鞭溪等22處劃為實(shí)驗(yàn)區(qū)(表3)。這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境條件較好, 且有一些大鯢仿生態(tài)養(yǎng)殖基地作為基礎(chǔ), 在此地可以實(shí)施大鯢資源增殖、生態(tài)旅游和資源可持續(xù)利用。實(shí)驗(yàn)區(qū)的總長(zhǎng)度約為226.48 km。

張家界大鯢保護(hù)區(qū)總面積為14275hm2, 調(diào)整后, 其核心區(qū)、緩沖區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū)面積分別為4772.34 hm2、5426.02 hm2與4076.64 hm2, 占保護(hù)區(qū)總面積的33.43%、38.01%與28.56%。

4 討論

將“3S”技術(shù)的空間分析功能應(yīng)用到大鯢保護(hù)區(qū)范圍與功能分區(qū)調(diào)整研究中, 采取層次分析法與柵格疊加法分析了環(huán)境因素、人類活動(dòng)因素與大鯢分布因素, 評(píng)價(jià)了該保護(hù)區(qū)的大鯢生境適宜性。將水域兩岸陸地納入保護(hù)區(qū)范圍, 為水陸兩棲的大鯢提供了完整的棲息地。增加的陸地區(qū)域保護(hù)區(qū)板塊有了足夠的寬度, 具有一定的生態(tài)穩(wěn)定性。此外, 將原來(lái)裸露在外的核心區(qū)全部用緩沖區(qū)進(jìn)行包裹, 使核心區(qū)完全與外界隔離[11], 有效的實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)對(duì)核心區(qū)保護(hù)屏障功能。因此, 該保護(hù)區(qū)調(diào)整方案優(yōu)化了保護(hù)區(qū)的生態(tài)完整與空間結(jié)構(gòu)。

表3 實(shí)驗(yàn)區(qū)段位置

選擇了居民點(diǎn)的分布、道路、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)、水電站與旅游景點(diǎn)6個(gè)人們生產(chǎn)生活與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因子, 將人口密集、無(wú)大鯢資源的城鎮(zhèn)區(qū)相鄰水域調(diào)出大鯢保護(hù)區(qū), 打破了原來(lái)保護(hù)區(qū)呈網(wǎng)線狀包裹張家界市的現(xiàn)狀, 給予周邊群眾生產(chǎn)生活更多的活動(dòng)空間, 緩解了群眾生產(chǎn)生活與保護(hù)區(qū)保護(hù)管理之間的矛盾[11], 有益于少數(shù)民族貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與民生改善。此外, 該調(diào)整方案在保持保護(hù)區(qū)面積不變的情況下, 保護(hù)區(qū)涉及的河段長(zhǎng)度減小, 所涉及范圍減少, 便于管理部門整合資源, 更好開展自然保護(hù)區(qū)管理與建設(shè)工作。

相對(duì)于張家界大鯢保護(hù)區(qū)功能分區(qū)的多方法融合劃分方法[12], 該分區(qū)方法簡(jiǎn)單實(shí)用, 更容易把握保護(hù)區(qū)的面積。因此, 該功能分區(qū)方法具有良好的應(yīng)用前景。

張家界市野生大鯢多棲息于為喀斯特地貌的溶洞的陰河中以及相連的河段中, 溶洞上面的居民生產(chǎn)生活對(duì)其下面陰河的水質(zhì)有影響[16], 如將整座山納入保護(hù)區(qū), 能更好保護(hù)好大鯢野生種群。此外, 通過(guò)確定大鯢最小存活種群數(shù)量, 得出野生大鯢種群所需要的面積, 能夠更科學(xué)確定大鯢自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)面積, 確保大鯢物種保護(hù)區(qū)完全滿足大鯢種群的保護(hù)與大鯢資源的增殖。

5 結(jié)論

采用“3S”技術(shù)的空間分析與層次分析法評(píng)價(jià)張家界大鯢保護(hù)區(qū)內(nèi)大鯢生境適宜性, 在此基礎(chǔ)上提出該保護(hù)區(qū)范圍與功能分區(qū)方案。該方案提高了保護(hù)區(qū)范圍與功能分區(qū)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性, 優(yōu)化了保護(hù)區(qū)的空間結(jié)構(gòu)與生態(tài)穩(wěn)定性, 兼顧了大鯢資源保護(hù)、當(dāng)?shù)厝藗兩a(chǎn)生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求, 該調(diào)整方案將有利于社區(qū)協(xié)調(diào), 提高自然保護(hù)區(qū)的管理效益。此外，該分區(qū)方法簡(jiǎn)單, 具有良好的應(yīng)用前景。

[1] HULL V, XU Weihua H, LIU Wei, et al. Evaluating the efficacy of zoning designations for protected area management[J]. Biological Conservation, 2011, 144(12): 3028–3037.

[2] NOSS R H, HARRIS L D. Nodes, network and MUMs: preserving diversity at all scales[J]. Environmental Mana-gement, 1986, 10(3): 299–309.

[3] 于廣志, 蔣志剛. 自然保護(hù)區(qū)的緩沖區(qū):模式、功能及規(guī)劃原則[J]. 生物多樣性, 2003(3): 256–261.

[4] 李小雙, 張良, 李華, 等. 淺析自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)[J]. 林業(yè)設(shè)計(jì), 2012, (2): 24–27.

[5] 呼延佼奇, 肖靜, 于博威, 等. 我國(guó)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(22): 6391–6396.

[6] DUDKY N, HOCKINGS M, STOLTON S. Options for guaranteeing the effective management of the world's protected areas[J]. Journal of Environmental Policy and Planning, 2004, (6): 131–142.

[7] GOODALE U M, STEM M J, MARGOLUIS C, et al. Tranboundary protected areas: the viability of regional conservation strategies[M]. Food Products Press.

[8] HOCKINGS M. Systems for assessing the effectiveness of management in protected areas[J]. Bioscience, 2003, 53: 823–832.

[9] CAREY S, HARTE J, DEL Moral R. Effect of community assembly and primary succession on the species area relationship in disturbed ecosystems[J]. Ecography, 2006, 30(29): 866–872.

[10] 湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所. 湖南張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)綜合科學(xué)考察報(bào)告[Z]. 2015, 3.

[11] 魏夢(mèng)雅, 羅慶華, 李捷, 等. 張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 7(17): 59–64.

[12] 楊杰, 黃磊, 羅慶華. 基于多方法融合的張家界大鯢自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2019, 35(7): 853–858.

[13] 羅慶華. 張家界大鯢生境特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20(7): 1723–1730.

[14] 胡小龍. 安徽大別山區(qū)大鯢的生態(tài)研究[J]. 安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1987(1): 69–73.

[15] 王崇瑞, 梁志強(qiáng), 索紋紋, 等. 湖南張家界大鯢棲息地大型無(wú)脊椎動(dòng)物組成及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2017, 28(9): 3032–3040.

[16] 溫清, 楊衛(wèi)誠(chéng), 陶紅梅, 等. 貴州省松桃縣錳礦區(qū)洞穴動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 38(10): 3718–3728.

Functional zoning study for ZhangJiajie Chinese Giant Salamander National Nature Reserve based on “3S” technology

LUO Qinghua1,2,3,*, CAO Wei1,2, WEI Mengya1,2, YANG Jie1,2, ZHU Shenhai1,2, FU Lei1,2

1. Hunan Engineering Laboratory for Chinese Giant Salamander’s Resource Protection and Comprehensive Utilization, Jishou university, Zhangjiajie, 427000, China 2. Civil Engineering and Architecture School of Jishou university, Zhangjiajie, 427000, China 3. Key Laboratory of Hunan Forest Products and Chemical Industry Engineering of Jishou University, Zhangjiajie, 427000, China

With the support of geographic information system and remote sensing technology, we evaluated the habitat adaptability of the Zhangjiajie Chinese Giant Salamander National Nature Reserve in Hunan province. The suitable, sub-suitable and unsuitable areas for the habitat of the Chinese giant salamander were determined by the methods of layer hierarchy processing and raster data overlay analyses to a selection of 12 evaluation factors such as altitude, road, water quality etc., which affected the habitat selection of Chinese giant salamander. According to the above and the principle of maintaining ecological integrity and keeping an unchangedarea of the protected area, a recommended plan for the scope and functional zoning of this was proposed. In this proposal, thereare buffer zones around the core zones; they account for 34.43% and 38.01% of the protected area respectively. In addition, the experimental zone accounts for 28.56% of the protected area. The length of the protected stream covered will be reduced to 1/5 of its original coverage in the proposal, so it will greatly reduce the contradiction between reserve and residents' production and life and improve the efficiency of protection. The results can provide a valuable reference for range adjusting and functional zoning of the nature reserves for amphibians.

functional zoning; nature reserve; Chinese giant salamander; 3S; Zhangjiajie

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.04.013

S937.3

A

1008-8873(2022)04-102-09

2020-08-10;

2020-11-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(32060238); 大鯢資源保護(hù)與綜合利用湖南省工程實(shí)驗(yàn)室開放課題(DNGC2011, DNGC2015)

羅慶華(1970—)，女，湖南耒陽(yáng)人，博士，教授，主要從事水生野生動(dòng)物保護(hù)與利用研究，E-mail: lqh700930@126.com

通信作者:羅慶華

羅慶華, 曹威, 魏夢(mèng)雅,等. 基于“3S”技術(shù)的張家界大鯢國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(1): 102–110.

LUO Qinghua, CAO Wei, WEI Mengya, et al. Functional Zoning study for ZhangJiajie Chinese Giant Salamander National Nature Reserve based on “3S” Technology[J]. Ecological Science, 2021, 40(1): 102–110.