古林箐自然保护区生态系统格局动态变化研究

张蒙蒙 杨凯悦 周汝良

摘要以2010年云南省古林箐省级自然保护区边界为基础，借助ARCGIS和Fragstats软件从时间和空间上统计分析2000～2010年保护区范围内的生态系统变化特征，计算生态系统转移矩阵和景观格局变化特征，并且对十年内的变化进行了分析总结。结果表明：古林箐省级自然保护区的生态系统构成在2000～2005年呈现出上升趋势，而在2005～2010年呈现下降趋势。景观格局指数从侧面反映这一规律。但是，从宏观上讲，云南古林箐省级自然保护区在十年间其生态系统构成和景观特征保持不变。生态系统构成在2000～2010年呈现出先上升后下降的趋势主要是由于森林生态系统的构成出现先上升后下降的变化情况。

关键词古林箐自然保护区；生态格局；动态变化；景观指数

中图分类号S759.9文献标识码A文章编号0517-6611（2015）31-007-03

Dynamic Changes of Ecosystem Pattern in Gulinqing Nature Reserve

ZHANG Mengmeng， YANG Kaiyue， ZHOU Ruliang*

（Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224）

AbstractBased on the boundary of Gulinqing provincial nature reserve， by means of ARCGIS and Fragstats software， this article from the temporal and spatial statistical analyze the changes in the characteristics within the scope of protection zone ecosystem， calculate the transfer matrix and landscape pattern changes of ecosystem， and analyze and summarize the changes within the ten years. The results show that the composition of Gulinqing provincial nature reserve ecological system in 2000-2005， shows a rising trend， and from 2005 to 2010 presents a downward trend. And the landscape pattern index from the side reflects this law. But speaking from the macroscopic， provincial nature reserve of Yunnan Gulinqing in ten years the ecosystem structure and landscape characteristics remain unchanged. The ecological system in 2000-2010 showing increased after the first decline is mainly due to the composition of forest ecological system after rising first decline.

Key wordsGulinqing nature reserve； Ecosystem pattern； Dynamic change； Landscape indices

自然保護区对保护自然界野生动植物以及自然生态系统、自然栖息地方面发挥着巨大的作用[1-2]。截至2010年，云南省共有自然保护区159个，总面积278.9万hm2，其中，已建国家级自然保护区20个，总面积147万hm2；已建省级自然保护区39个，总面积63.4万hm2；已建州级自然保护区57个，总面积48.9万hm2；已建县级自然保护区43个，总面积19.6万hm2。

云南省自然保护区的面积、数量都居中国前列。虽有一些研究表明自然保护区的建立能够有效地防止生物多样性缺失[3-5]，但还有些研究则表明在自然保护区内仍存在土地覆盖退化趋势[6]。例如，由于受气候变化的影响[7]以及保护区管理体制的不完善和人类活动的影响等原因[8]，栖息地流失和景观破碎化的程度仍在上升[9]，生物多样性依然在减小[5]。

随着遥感（RS）和地理信息系统（GIS）的发展，近年来越来越多的学者把两者相结合来探讨自然保护区的动态格局变化及规律[3]。

为了对古林箐省级自然保护区内陆地生态系统的动态格局变化进行分析，利用遥感和地理信息系统相结合的方法，选取2000～2005、2005～2010年为研究时间段，分析云南省古林箐省级自然保护区内陆地生态系统的类型、分布、比例与空间格局及其10年来的变化，并且对各类型生态系统相互转化特征进行分析。在以上研究的基础上，选取斑块数量、斑块密度以及景观连通度来评价生态系统的结构和异质性[10-12]。

1材料与方法

1.1研究区概况

古林箐省级保护区地处云南省低纬高原东南边缘，位于文山州马关县西南部，其地理位置在103°53′～104°5′ E，22°41′～22°53′ N，东西宽20.5 km，南北长21.5 km。保护区包括古林箐国营林场的5个林区以及古林箐乡、篾厂乡的部分地区，东部和南部紧邻河口县，与越南相望，西部以南溪河为界，与屏边大围山自然保护区相对应，北部与本县的篾厂乡、木厂镇接壤。整个保护区属于红河水系。古林箐省级自然保护区地处我国三大生物多样性地区之一的滇东南-桂西北的核心部位，为独具特色的自然保护区，不仅有环境功能和潜在效益，而且对保持自然生态系统中的生物种多样性及其丰富的生物遗传基因有极高的科学价值。

1.2数据源

选取的数据源为1∶5万的云南省县界行政图、古林箐自然保护区边界范围图以及2000、2005、2010年的古林箐自然保护区生态系统类型分类图。数据由云南省环境科学研究院提供，以省级自然保护区的生态系统分类体系二级分类系统为基础，用环境卫星CCD和Landsat TM/ETM影像，通过遥感数据解译获取。

1.3数据处理方法

数据处理的主要平台是ARCGIS软件和Fragstats软件。首先，用ARCGIS软件计算一级生态系统的构成、转移矩阵和二级生态系统的构成、转移矩阵[13]。然后，采用Fragstats统计景观指数、景观指数包括斑块数、平均斑塊面积（表1）和景观连接度等[14]。

景观连接度是指景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在源斑块间运动的程度，反映景观的功能特征。景观连接度理论与方法是景观评价、管理和生态规划的重要基础，对于区域可持续发展和生物多样性保护等方面的研究都具有重要的指导意义[15]。

指数计算公式生态学含义

斑块数量NP=n用于衡量目标景观的复杂程度，值越大说明景观构成越复杂

平均斑块面积MPA=i/ni用于衡量景观总体完整性和破碎化程度，值越大说明景观越完整，破碎化程度越低

2结果与分析

2.1生态系统类型与分布

从表2可以看出，古林箐省级自然保护区一级生态系统主要由森林、草地和耕地构成。2000年古林箐森林生态系统占地面积最大，总面积为514.0 km2，占古林箐总面积的90.3%；2005年古林箐森林生态系统占地面积最大，总面积为549.1 km2，占古林箐总面积的90.9%；2010年古林箐森林生态系统占地面积最大，总面积为514.0 km2，占古林箐总面积的90.3%。森林生态系统的面积呈现出先上升后下降的趋势，而其他类型生态系统的面积和比例则保持不变。

从表3可以看出，古林箐自然保护区二级生态系统分为阔叶林、针叶林、阔叶灌木、草地、园地。其中，2000年，面积从大到小依次为阔叶林、针叶林、阔叶灌木、草地、耕地、园地，分别占总面积的78.3%、10.1%、2.0%、0.1%、9.6%；2005年，面积从大到小依次为阔叶林、针叶林、阔叶灌木、草地、园地，分别占总面积79.5%、9.5%、1.8%、0.1%、9.0%；2010年，面积从大到小依次为阔叶林、针叶林、阔叶灌木、草地、园地，分别占总面积78.3%、10.1%、2.0%、0.1%、9.6%。古林箐自然保护区二级生态系统中的阔叶林呈现出先上升后下降的趋势，而针叶林、阔叶灌木、草地、园地面积在10年间保持不变。

2.2生态系统类型转换特征分析与评价

从表4可以看出，2000～2010年10年间古林箐转移矩阵未发生变化。

从古林箐自然保护区一级、二级生态系统转移矩阵可以得出，保护区内一级、二级生态系统的转移矩阵10年间未发生变化。这表明10年间古林箐自然保护区的土地利用类型未发生变化，保护区取得较好的保护效果。

2.3生态系统景观特征分析与评价

为进一步理解2000～2005年古林箐自然保护区生态系统格局结构和异质性，采用斑块个数和斑块密度来评价景观密度大小和差异、聚散度、多样性[12]。

从表6可以看出，景观指数变化主要是在2000～2005年。2005～2010年呈现出先下降后上升的趋势，但从全局上看10年间保持不变，这与古林箐自然保护区一级、二级生态系统转移矩阵的数据相一致；2000～2005年斑块个数呈现出下降的趋势，说明景观的破碎化程度减小，平均斑块面积指数上升也说明这一趋势；2005～2010年斑块数呈现上升趋势，而平均斑块面积呈现出下降趋势，说明在此期间古林箐自然保护区的破碎化程度增加。在2000～2010年，斑块数和平均斑块面积保持不变。这表明从宏观上讲古林箐自然保护区的景观破碎化程度在10年间保持不变。

从表7和表8可以看出，2000～2010年，古林箐自然保护区一级生态系统呈先完整化后破碎化的变化，最终在评估后期变为评估初期的景观特征状态。一级生态系统中以森林生态系统为主体景观特征，二级生态系统中以阔叶林为主体景观特征，其次是针叶林、园地。二级生态系统中仅阔叶林在2000～2005年，2005～2010年发生变化，但是与2000年相比，2010年阔叶林景观未发生变化。

从图1可以看出，古林箐自然保护区的景观连接度在10年间保持不变。景观多样性维持在一个稳定的水平，有效地保护生态系统的稳定性。

3结论与讨论

利用地理信息系统和遥感技术相结合的方法，以林箐自然保护区在2000、2005、2010年一级、二级生态系统分类数据为基础，借助于ARCGIS和Fragstats软件，研究保护区内一级、二级生态系统的动态变化特征和规律。在该研究的基础上，对研究区的景观特征进行分析评价。

在2000～2010年间，古林箐自然保护区一级、二级生态系统都表现出先呈完整化后破碎化的变化，最终在评估后期都变为评估初期的景观特征状态。一级生态系统中以森林生态系统为主体景观特征，二级生态系统中以阔叶林为主体景观特征，其次是针叶林、园地。二级生态系统中仅阔叶林在2000～2005以及2005～2010年发生变化，但是与2000年相比，2010年的阔叶林景观未发生变化。这表明古林箐自然保护区取得较好的保护效果。

参考文献

[1] 杨晓俊，卢玮.自然保护区的生态旅游发展现状及对策[J].防护林科技，2015（3）：78-79.

[2] 范泽孟，张轩，李婧，等.国家级自然保护区土地覆盖类型转换趋势[J].地理学报，2012，67（12）：1623-1633.

[3] ERVIN J.Protected area assessments in perspective[J].Bio Science，2003，53（9）：819-822.

[4] BRUNER A G，GULLISON R E，RICE R E，et al.Effectiveness of parks in protecting tropical biodiversity[J].Science，2001，291：125-128.

[5] JAMISON E.Protected area assessments in perspective[J].Bio Science，2003，53（9）：819-822.

[6] VASCONCELOS M J P，MUSSBIAI J C，ARAU'JO A，et al.Land cover change in two protected areas of GuineaBissau（1956-1998）[J].Applied geography，2002，22：139-156.

[7] ARAU'JO M B，ALAGADOR D，CABEZA M，et al.Climate change threatens European conservation areas[J].Ecology letters，2011，14：484-492.

[8] 谭爱军，余玲江.糯扎渡自然保护区生物多样性保护管理现状与对策探讨[J].防护林科技，2015（6）：112-114.

[9] 廖芳均，陈志明，刘宗君，等.南岭自然保护区各功能区景观格局研究[J].中南林业科技大学学报，2015，35（9）：113-138.

[10] 赵伟，谢德体，刘洪斌.重庆市景观格局动态变化分析[J].长江流域资源与环境，2008，17（1）：47-50.

[11] 陈利顶，傅伯杰.黄河三角洲地区人类活动对景观结构的影响分析：以山东省东营市为例[J].生态学报，1996，16（4）：337-344.

[12] 朱丽，李金霞，秦富仓，等.鄂托克旗风蚀荒漠化景观格局动态变化研究[J].中国沙漠，2009，29（6）：1063-1068.

[13] BURROUGH P A.GIS and geostatistics：Essential partners for spatial analysis [J].Environmental and ecological statistics，2001，8（4）：361-377.

[14] 傅伯杰，胨利顶，马克明，等.景观生态学原理及应用[M].北京：科学出版社，2002.

[15] 吴昌广，周志翔，王鵬程，等.景观连接度的概念、度量及其应用[J].生态学报，2010，30（7）：1903-1910.