五大连池生物圈保护区景观格局分析

罗春雨，张弘强，曲艺，倪红伟，高玉慧*

（1.黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心哈尔滨分中心，哈尔滨150040；2.哈尔滨师范大学，哈尔滨150025）

五大连池生物圈保护区景观格局分析

罗春雨1，2，张弘强1，曲艺1，倪红伟1，高玉慧1*

（1.黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心哈尔滨分中心，哈尔滨150040；2.哈尔滨师范大学，哈尔滨150025）

五大连池世界生物圈保护区具有原生、完整的植被生态演替过程，是研究火山植被演替、生物多样性系统发育的理想场所，对其开展景观生态学研究有一定的科学价值。本文通过景观格局指数分析，得到以下结论：（1）旱地是本区域的景观基质，其中位于核心区、缓冲区的旱地需要有计划的退耕还林、还草；（2）自然景观类型中的有林地、高覆盖草地破碎化程度相对较高，需加以保护和恢复；（3）裸岩石质地是本区域的核心资源，其破碎化不明显，其内部、外部连通性较好，仍需继续加强保护；（4）保护区人为干扰强度仍较大，需要继续开展保护、恢复工作。

五大连池生物圈保护区；景观格局分析；土地利用

1 研究背景

五大连池世界生物圈保护区地处黑龙江省黑河市，它同时也是世界地质公园、中国申报世界遗产预备地、国家重点风景名胜区、国家级自然保护区。五大连池具有原生、完整的植被生态演替过程，是反映陆地生态系统与动植物群落进化和发展进程中正在进行的生态和生物演化过程的杰出范例，也是研究火山与植被演替、生物多样性系统发育的不可多得的理想场所[1，2]。

五大连池在建设发展过程中受到了一定的人为干扰，尤其在2013年在世界地质公园评估中被黄牌警告，虽然于2014年摘掉黄牌，但也反应出五大连池在保护、恢复、宣传中存在一定的问题[3]。本文从景观生态学的角度，通过景观格局指数的计算、分析其不同景观类型的分布格局、受人为干扰强弱，进而为五大连池的保护提供科学参考。

2 研究方法

2.1 景观格局指数的选择

景观指数的选取主要根据五大连池景观格局的分布状况，能详细反映各类景观类型的分布特点，与人类干扰的关系等特点，选取了斑块密度指数（PD）、面积加权平均形状指数（SHAPE_AM）、结合度指数（COHESION）、散布与并列指数（IJI）等多种指数进行分析。

2.2 景观格局数据处理

五大连池的景观格局分类采用栅格数据为2010年QuickBird多光谱以及全色波段遥感数据，经几何精校正后，在Erdas支持下，采用交互式解译，得到景观格局分类图。景观格局分析通过应用Fragstats3.3及Excel 2003进行空间格局指数计算、统计分析。

3 结果与分析

3.1 斑块面积与比例

由表1可以看出，五大连池各类景观类型中，旱地面积最大，其比例接近整个区域的50%；其次为有林地，占区域的27.04%。其他各类景观面积相对较小，仅高覆盖草地和裸岩石质地占比超过5%，分别为7.37%和6.42%。五大连池区域景观类型按面积比例从大到小依次为，旱地＞＞有林地＞＞高覆盖草地＞裸岩石质地＞＞裸土地＞灌木林＞沼泽地＞水库坑墉＞农村居民点＞湖泊＞城镇用地＞滩地＞低覆盖草地。

表1 五大连池不同景观类型面积、斑块数量

五大连池各类景观类型中，有林地地斑块数量最大，低覆盖草地和裸岩石质地最少具体数量依次为：有林地＞旱地＞高覆盖草地＞农村居民点＞裸土地＞灌木林＞沼泽地＞水库坑塘＞湖泊＞城镇用地＞低覆盖草地=裸岩石质地。农村民居点、裸土地的斑块数量较大，但其面积居中说明这两种景观类型的分布极为分散；灌木林、沼泽地的斑块数量居中，其面积不大，说明其分布相对分散。水库坑塘、湖泊、滩地、城镇用地、裸岩石质地、低覆盖草地的斑块数量最低，说明其分布较为集中。

3.2 斑块密度指数

由图1可以看出，有林地斑块密度最高，这是因为有林地在本区域面积较大，在保护区内广泛分布，所以其斑块密度最高，破碎化程度较高。其次为旱地，与有林地相同，旱地是本区域内面积最大的景观，其广泛分布在保护区中，但由于其面积更大且连片分布，所以旱地的斑块密度低于有林地。

图1 五大连池不同景观类型斑块密度指数

高覆盖草地、农村居民点、裸土地这3类景观的斑块密度较大，这是由于这3类景观面积虽然不大，但其平均斑块面积较小，斑块数量较多，所以其破碎化程度稍高。

灌木林、沼泽地、水库坑塘、湖泊、滩地、城镇用地这6类景观面积不大，但这些景观相对集中分布，所以其斑块密度较低，破碎化程度较低。裸岩石质地、低覆盖草地的斑块密度最低，没有呈现破碎化，但其原因却明显不同。裸岩石质地面积较大，但其斑块密度最低，这是由于在本区域内的裸岩石质地为熔岩台地，集中、连片分布于老黑山、火烧山周边，所以其斑块密度最低。低覆盖草地在本区域面积最小，仅在保护区西部有分布，所以其斑块密度最低。

3.3 面积加权形状指数

由图2可以看出，城镇用地和农村居民点的形状指数最低，这是因为这两类景观受人类干扰最强的区域，所以其指数最低。滩地、低覆盖草地、水库坑塘、裸土地、灌木林、湖泊、沼泽地这7类景观的面积最小，其部分原因是人类将这些景观进行了利用，很多转变为旱地，所以这7类景观的形状指数较低。高覆盖草地、裸岩石质地的指数居中，这是由于高覆盖草地分布在河流、湖泊等水域的低洼地段，裸岩石质地在本区多为火山熔岩台地其难以被人类利用，所以这两类景观边界呈现复杂化，其指数较高。旱田的形状指数也较高，虽然旱田受人为干扰较大，但由于其在本区面积最大，分布最广，现各类景观都有边界相邻，受此影响，其形状指数较高。有林地的形状指数最大，这是由于有林地在本区面积较大，分布广，而且多分布在山区，其受人为干扰最低。

3.4 结合度指数

结合度指数和散布与并列指数均代表着景观连通度，其区别主要是结合度指数主要反应同一景观类型的内部连通度，散布与并列指数反应不同景观之间的外部连通度。

图2 五大连池不同景观类型面积加权形状指数

图3 五大连池不同景观类型结合度指数

图4 五大连池不同景观类型散布与并列指数

从图3可以看出旱地结合度指数最大，这是由于旱田是本区域的基质景观，其面积最大、分布最广，所以其内部连通性最好。裸岩石质地结合度指数较大，虽然裸岩石质地的面积远远小于有林地，但其集中分布于老黑山、火烧山周边，所以其结合度指数较大。有林地结合度指数也较大，与旱地相同，由于有林地面积较大、分布较广，所以其结合度指数较大。水库坑塘、高覆盖草地、沼泽地、湖泊、灌木林、裸土地、城镇用的地结合度指数较低，这是由于这7类景观的面积不大，分布不够集中，所以其结合度指数也较低。农村居民点、滩地、低覆盖草地的结合度指数最低，这3类景观不但面积较小，而且分布较为零散，所以其结合度最低。

3.5 散布与并列指数

由图4可以看出，旱地散布与并列指数最高，这是由于旱田是本区域的基质景观，其面积最大、分布最广，所以其与其他景观类型相邻较多，其外部连通性最好。裸岩石质地、水库坑塘、有林地散布与并列指数较高，这是由于这3种景观周边通常分布有各类景观，所以其外部连通性较好。沼泽地、高覆盖草地、湖泊、农村居民点散布与并列指数居中，反应这4种景观与其他景观类型相邻不多，所以其外部连通性一般。城镇用地、滩地的散布与并列指数较低，反应这2种景观的外部连通性较差。灌木林、裸土地、低覆盖草地的散布与并列指数最低，灌木林周边一般为旱地，少量为高覆盖草地，与其他景观相邻较少。裸土地周边大部分为有林地，与其他景观相邻较少。低覆盖草地也一样，其周边多为有林地，很少与其他景观相邻。所以这3种景观的外部连通性最低。

4 结论与讨论

4.1 旱地为五大连池生物圈保护区的景观基质。而且在核心区尚有8%，缓冲区有40%的旱地，需要对核心区、缓冲区的旱地进行有计划的退耕还林、还草。

4.2 在自然景观类型中，有林地破碎化程度最高，高覆盖草地破碎化程度较高，须对有林地和高覆盖草地加强保护与恢复。

4.3 裸岩石质地在本区域为火山熔岩台地，由于其难以被人类利用的特点，其破碎化程度不明显，内部、外部的连通性较好。由于此类景观是保护区的核心资源，虽然现在人类干扰不明显，但也要加强保护。

4.4 从整体来看，保护区人为干扰强度较大，亟需通过各种途径开展保护、恢复工作。

[1]周志强，徐丽娇，等.黑龙江五大连池的生态价值分析.生物多样性，2011，19（1）：63-70.

[2]黄庆阳，朱道光，等.五大连池种子植物属的区系分析.植物研究，2014，34（2）：200-203.

[3]赖秀凤.我国地质公园旅游可持续发展研究—以五大连池世界地质公园为例.[硕士学位论文].成都：成都理工大学，2013

Landscape pattern analysis in Wudalianchi Biosphere Reserve

LUO Chun-yu1，2et al
(1.Institute of Natural Resources and Ecology,Science Academy Heilongjiang Province;National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation;Harbin Base of International Center on Space Technologies for Natural and Cultural Heritage under the Auspices of UNESCO,Harbin 150040; 2.Harbin Normal University,Harbin 150025,China)

Wudalianchi World Biosphere Reserve hasprimary vegetation cover and complete ecological succession process.It is an ideal place for researches of vegetation succession and volcano biodiversity system development,providing great scientific value for landscape ecology studies.In this paper,we obtained the following conclusions through the analysis of the landscape pattern index:1)the dry land is the landscape matrix of the region and thedry-landslocatedinthecoreandbufferzonesneed strategically recovered to original vegetation covers;2)the forest and grassland with high degree of fragmentation need to be protected and restored;3)bare rocks,the core resources in this region,althougharenotobviouslyfragmentedandingood connectivity condition,continuous protection cannot be ignored;4) due to the high intensity of human disturbance in the protected area,further protection and restoration need to proceed.

Wudalianchi Biosphere Reserve; Landscape pattern analysis;Land use

S759.9

A

罗春雨（1976-），男，汉族，黑龙江省七台河市人，副研究员，硕士。研究方向：长期从事景观生态学，GIS应用，自然遗产保护等工作。

高玉慧。

（2016-08-13收稿刘晓佳编辑）

1003-7853（2016）05-0048-04

黑龙江省院所基本应用技术研究专项（STJB2015-02）