天山北麓腋球顶冰花分布区的生境破碎化现状评价

张驰，王丹丹，郭丽，赵维奇，王绍明，张霞(石河子大学生命科学学院，新疆石河子832000)

景观破碎化是描述景观格局的一个重要参数，最初是指原生境面积的丧失，也包括生境空间格局的改变［1－2］。即在人为活动和自然的干扰下，大块连续分布的自然生境被其他非适宜生境——基质分隔成许多面积较小的斑块的过程［3］。生境破碎化的影响作用于生态系统的各个环节，从个体行为到种群动态，直至生态系统通量［4－5］。由于人类活动的干扰，物种栖息地破碎化已成为不可争辩的事实。栖息地的破坏造成全球约82%的物种受到不同程度的生存威胁，我国是物种栖息地破碎化最严重的国家之一［6］。最近几年，随着新疆北部经济发展的加速，人类活动对环境的影响越来越大，生境破碎化严重。新疆特有种——腋球顶冰花对各种生态因子特别敏感，可以检测环境变化，另外它还是早春时节防风固沙的重要植物之一［7］。

研究区域位于新疆维吾尔自治区的天山北坡经济区，即天山北麓中段G312国道附近的部分地区，是腋球顶冰花的典型分布区。在调查研究区景观格局总体特征的基础上，对该区域景观斑块类型进行划分，然后分别从斑块面积、斑块数目、斑块密度指数及斑块破碎化指数等方面分析各景观组分的数量特征，以期说明不同景观组分之间的特征差异，评价景观的破碎化程度，进而对不同样地的破碎化程度进行等级划分，揭示各个景观组分在整个景观中的差异，为保护腋球顶冰花的多样性奠定基础。

1 研究区概况

准噶尔盆地位于我国新疆维吾尔自治区北部，是我国第二大内陆盆地。天山北麓 81°01'～90°14'E，43°24'～45°24'N，地处准噶尔盆地南缘，欧亚大陆腹地，总面积约为14.90×104km2。准噶尔盆地和天山北麓及周围地区，受西风带和北冰洋水汽两个气团的影响，形成春冬多雨雪、夏季干热的中温带气候［8］。年平均气温为6.89℃，年均降水量为179.98 mm［9］。土壤以棕钙土及草甸盐土为主。这一区域气候变化敏感，是生态脆弱带。早春短命植物多集中分布于这一带。研究区域位于天山北坡经济区，即准噶尔盆地南缘、天山北麓中段G312国道附近的部分地区，是腋球顶冰花的典型分布区。该区域是海拔较高的荒漠草原，腋球顶冰花作为群落的伴生种或者优势种，形成层片或小群落。

2 研究方法

实地野外调查于2013年4月4日至4月5日进行，正值腋球顶冰花开花时节。从石河子市出发，沿着天山北麓的G312国道自东向西，途径沙湾县(SW)、安集海镇(AJH)、奎屯市(KT)、乌苏市(WS)4个采样地区。根据腋球顶冰花分布的地理位置，选取片断化的斑块为研究样地，设置人工标记，并进行GPS定位，选取4个采样地区7个自然种群，共计19个斑块(表1)。

研究区景观的分布格局现状可能是受到某些干扰因素综合作用的结果。研究首先对景观斑块类型进行划分，以此为基础，分别描述景观的面积、斑块数目、斑块密度指数、斑块破碎化指数，然后根据这些指数对研究区的景观格局进行评价分析。

2.1 斑块类型的划分 景观的基本构成单元是斑块，要了解景观格局，对斑块类型进行划分是要首先解决的问题。根据目前研究样地的土地利用状况，将19个斑块综合成5种斑块类型，如表2所示。

2.2 景观破碎化评价 景观破碎化造成的影响主要有生境总数减少、斑块数量增加、斑块面积减少、斑块间距离增加。目前，景观破碎化评价主要用景观破碎化指数来衡量。景观破碎化指数是指景观内某一生境类型在综合给定时间内与给定性质上的破碎化程度［10］。评价指标有:斑块面积、斑块数目、平均斑块面积、斑块破碎化指数、景观破碎度等基本参数。该究采用以下指数。

2.2.1 斑块密度指数。斑块密度(PD)是指研究区内斑块个数与面积的比值，其中斑块密度指数越大，表示破碎化的程度越高。

式中，Ni表示研究区斑块总数或某斑块类型的斑块数目，Ai表示研究区斑块的总面积或某斑块类型的总面积［11］。

2.2.2 斑块破碎化指数。斑块破碎化指数(FN)是指景观被分割的破碎化程度，反映景观空间结构的复杂性，与自然环境的破坏程度有关。

式中，FN1，FN2分别为景观两种类型的斑块破碎化指数;FN1反映整个研究区景观的破碎化程度;FN2反映某斑块类型的破碎化程度;Np为景观内各类型斑块总数;Nc为研究区内景观总面积与景观内最小斑块面积的比值;MPS为景观内所有斑块的平均斑块面积;Nf为景观内某斑块类型的斑块数目［12－13］。FN1和FN2的值域均为［0，1］，0表明生境完全没有遭受破碎化，1表明生境完全遭受破碎化。

表1 研究区概况

表2 斑块类型

3 结果与分析

3.1 景观总体特征 对斑块的基本信息进行测量及统计计算，得到的基本参数值如表3所示。

研究区域可分为5个景观组分，共计19个斑块，总面积为21 862 m2。在这5个景观组分中，居民用地(A)占5个斑块，面积共2 327 m2;农用地(B)占1个斑块，面积为4 000 m2;工业用地(C)占5个斑块，面积共12 450 m2;防护林地(D)占7个斑块，面积共3 045 m2;荒地(E)占1个斑块，面积为40 m2。根据各个景观组分的面积特征可知，腋球顶冰花的分布区中，工业用地(C)所占面积最大，其次是农用地(B)、防护林地(D)及居民用地(A)，所占面积最小的是荒地(E)(图1)。据实地调查，近几年此区域经济发展迅速，各种中小型企业趁势发展，故该地区的工业用地面积所占比例较高。工业发展之前，该区域主农耕，故农用地所占比列仅次于工业用地。另外，新疆北部风沙较大，各种生态防护林的建立亦是必不可少的。可见，在该区域的腋球顶冰花的分布区中，各种景观组分与该区域的人类活动有着密不可分的关系。通过表3可知，不同斑块类型的平均斑块面积大小顺序依次是B＞C＞A＞D＞E，这个顺序与斑块面积的顺序不一致，这与取样有关，有两种景观类型的斑块只有1个。

表3 基本景观参数

3.2 斑块密度指数 斑块密度是评价某一景观类型破碎化程度的指标之一，可以揭示类型斑块分割景观基质的程度，对物质和能量分布以及生物保护有着重要的影响［14］。斑块密度值越大，表明生境破碎化程度越大。由表3中斑块密度值可知，景观破碎化程度由大到小依次为，E＞D＞A＞C＞B。破碎化程度最大的是荒地，此地紧靠G312国道，该类型斑块数仅1个，与取样有关，这可能是造成其破碎化程度较大的原因。防护林地破碎化程度仅次于荒地，可能是因为防护林地是人工景观，人为因素更加显著所致。破碎化程度最小的是农用地，这可能与新疆地区往往进行大面积的农业生产有关，故此类型的景观基质尚可保持不被分割的状态。

3.3 斑块破碎化指数 斑块破碎化指数FN1为0.000 869，即为整个研究区的景观破碎化指数，由此指数可知整个区域的景观破碎化程度并不是很严重。据表3可知每个斑块类型的破碎化指数FN2，其中FN2最大的是防护林地，最小的是农用地和荒地。不过农用地和荒地的斑块数均为1，故其FN2值均为0，表示此斑块类型完全没有破碎化，这与选取样地有关。根据FN2值越大，表明破碎化程度越大，得出这5种景观类型的破碎化程度由大到小的顺序为D＞A＞C＞B=E(图2)，此结果与斑块密度所得结果基本一致。

4 结论

通过对腋球顶冰花在分布区的景观格局的现状和破碎化程度进行初步评价分析，得到如下结论:

(1)天山北麓G312国道附近的腋球顶冰花分布区可分为5种景观斑块类型，分别为居民用地、农用地、工业用地、防护林地和荒地。

(2)工业用地在该研究区域占有较高的面积比例，约57%，其次依次为农用地、防护林地和居民用地，所占面积比例最小的是荒地。

(3)根据斑块密度指数，得出研究区景观破碎化程度从大到小的顺序依次为:E＞D＞A＞C＞B;根据斑块破碎化指数，得到破碎化程度由大到小的顺序为:D＞A＞C＞B=E，两种指数得出的结果基本一致。基于此，并依照对研究区的实地考察，对腋球顶冰花的分布区的破碎化程度划分如下，破碎化程度最大的是荒地，其次是防护林地、居民用地、工业用地，最小的是农用地。

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