珠巴洛河流域人为干扰度动态分析

廖聪宇，王有兵，张占忠，王海源

(1. 云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051； 2. 云南省林业调查规划院大理分院，云南 大理 671000；3. 迪庆藏族自治州林草资源和生态公益林工作站，云南 迪庆 674499)

土地是人类生存的基础，土地利用作为人地关系最直观的表现形式，是导致景观结构改变的直接原因，直观展现了人类活动改变景观格局的变化过程，可以通过土地利用结构变化评估生态环境变化[1-2]。随着我国城镇化进程的推进，城乡社会经济的重组，由此造成的土地利用转型带来了新的生态与环境问题，提高了生态风险的不确定性[3]。土地利用转型实质上是景观格局的变化，会影响区域生态功能发挥和生态系统物质、能量循环，从而改变生态系统的稳态，并在一定程度上反映了该生态系统受人为活动干扰的程度[4-5]。人类活动对生态环境的干扰程度越来越高，对土地不合理开发利用问题仍然是生态环境系统中最突出的问题之一[6-7]。生态环境中最脆弱的地区往往是人类活动强度最大的区域[8]。如何监测生态环境变化特征，并分析其与人为干扰之间的关系，对于生态系统的保护和景观资源的可持续管理具有重要意义[9]。目前国内外学者在人类活动对生态环境干扰方面做了较多研究[10-16]。珠巴洛河流域是金沙江上游云岭山脉生物资源较为丰富的地区之一，同时该区域江河沿岸分布着较多原住居民，随着城镇化及新农村建设的推进，农业产业结构化改革和升级，该区域土地利用发生了较大改变。文章基于土地利用类型分析了2003—2019年该区域人为干扰动态变化情况，以期为该流域的资源开发利用及生态环境保护提供参考。

1 研究区域概况

珠巴洛河流域位于云南省迪庆藏族自治州德钦县东南部(图1)，地理坐标为东经98°57′～ 99°25′，北纬27°33′～28°23′，流域总面积为188 048.37 hm2，珠巴洛河自西北向东南流向贯穿其中，总长114 km，是金沙江上游云南段最长的一级支流。流域内最高海拔5 430 m，最低海拔1 930 m，相对高差达3 500 m。流域地势西北高，东南低，倒“U”型开口于东南方向，地质结构复杂，属于高山深切峡谷地貌。由于海拔高差大，形成干暖河谷带、山地北亚热带、暖温带、中温带、寒温带、寒带等垂直气候带谱[17]。

图1 研究区域位置

2 数据来源及处理

2.1 数据来源

参考数据主要包括该流域第三次、第四次森林资源规划设计调查数据；历年森林资源监测数据；近几年国土调查数据；近几年森林资源监测及国土调查所使用的影像；Google Earth历史影像；白马雪山国家级自然保护区矢量数据。

2.2 处理方法

参照已有研究成果[13,18]，结合流域的实际干扰情况及现有调查数据，采用ArcMap10.2.2软件区划流域内2003年、2011年及2019年3个年度的人为干扰地块，斑块区划最小面积为0.01 hm2。将受干扰地块按类型分为3个等级并赋相对值(表1)，采用下列模型[18-20]获取有关指标值，计算公式为：

表1 干扰程度定义

变化率：K=(Sb-Sa)/t

(1)

(2)

(3)

式(1)中：Sa、Sb分别为研究期初和研究期末的景观面积；t为监测时段长度。式(2)中：M为统计单元内人为干扰指数；n为统计单元内某干扰类型斑块数；fi为当前斑块i的面积与统计单元总面积比值；Hi为当前斑块类型的干扰相对值。式(3)中：Yh为研究区内干扰因素的空间分布离散性程度；S为空间网格的数目(网格大小设为1 000 m×1 000 m，共计2 050个网格)；Pi为第i个空间网格中干扰面积在总干扰面积中所占的比例，多样性指数Yh取值区间为[0，1]。

3 结果与分析

3.1 干扰类型面积动态变化

以2003年、2011年及2019年为时间节点，统计流域内干扰较强的耕地、园地、住宅用地、交通运输用地及其他建设用地等5类土地利用面积变化情况(表2)。

表2 干扰类型面积动态变化

从表2可见，随时间变化，流域内耕地面积明显减少，从2003年的3 542.23 hm2减少至2019年的2 751.50 hm2，特别是2011—2019年间，耕地面积减少幅度最大，变化率达-91.52%，该时期实施了大面积的退耕还林项目，种植了大量核桃、花椒等经济果木；因农业结构的优化调整，退耕项目的实施，16年来，园地面积从12.12 hm2增至1 226.83 hm2，特别是2011—2019年间，变化率高达150.26%，园地面积的增加与耕地面积减少有着密切关系；随着流域内城镇化建设的推进及人口数量的增加，建设用地面积逐年增加，住宅用地面积在2011—2019年间增速高于2003—2011年间，交通运输用地及其他建设用地面积增速逐渐减缓。

3.2 人为干扰空间分布

统计该流域的中度、重度及完全3类干扰面积(表3)。

从表3可见，中度和重度干扰面积有相互对应变化关系，耕地和园地之间存在相互转化，主要体现为耕地转化为园地(退耕还林)，少量园地转化为耕地(郁闭度达不到0.2或因灾而死亡)；完全干扰面积逐渐增加，主要因居民点数量增加，基础设施(如道路)建设加速等导致。从干扰类型空间分布情况来看(图2)，该3类干扰仅沿珠巴洛河及较大支流(施坝河和各么茸河)分布，且只分布于河流中下游区域，主要因该区域河谷横向较宽，河滩面积较大，河谷两岸坡度较缓，适宜农耕及居住。从干扰区域空间分布离散性程度变化情况来看，随时间的推移，干扰面积在逐渐扩大，较明显的区域有流域北端(香德公路改线占用)以及河谷区(各类基础设施的建设，促使各类干扰源密集化)，离散性指数由2003年的0.727 1增至2019年的0.732 4。干扰指数由2003年的0.105 0增至2019年的0.117 3。

表3 干扰程度面积动态变化

图2 干扰情况分布

3.3 流域内自然保护地分布及干扰现状

目前该流域涉及自然保护地有3个，分别为三江并流世界自然遗产地(白茫—梅里雪山片区)、白马雪山国家级公园和白马雪山国家级自然保护区，但三者的空间位置基本重叠，此处分析以白马雪山国家级自然保护区(以下简称“保护区”)为例，保护区与流域的空间关系见图3。流域范围内涉及保护区面积157 573.22 hm2，占流域总面积的83.8%，其中保护区的核心区及缓冲区大部分均位于该流域西侧。通过叠加分析获得保护区受干扰情况(表4，表5)。

图3 白马雪山自然保护区与流域空间关系

表4 白马雪山自然保护区各功能区干扰面积变化

表5 白马雪山自然保护区各功能区干扰程度动态变化

从表4可见，保护区各功能区均不同程度受到人为干扰，其中核心区存在少量园地、耕地及道路，随时间变化各干扰类型面积增幅较小；缓冲区中度干扰面积有增大趋势，重度干扰面积逐渐减少，完全干扰面积增加极少；当地百姓生产生活区域主要位于保护区的实验区内，因此，实验区内各干扰类型的变化趋势与流域所受干扰变化趋势是一致的。从干扰指数变化情况来看，核心区2003—2011年的指数无变化，至2019年略有增加；缓冲区2003—2011年的指数无变化，至2019年增加0.002 8；实验区干扰指数呈逐渐增加趋势，且明显高于流域干扰指数。

4 结论与讨论

基于耕地、园地及建设用地3类人为干扰类型研究了珠巴洛河流域2003—2019年人为干扰情况。

1)流域耕地面积明显减少，主要转化为园地，特别是2011—2019年间减少幅度最大；

2)因耕地面积转化为园地，导致园地面积大幅度增加；

3)建设用地面积呈逐渐增加趋势；

4)整体上流域受干扰程度在逐渐增加，但受干扰区域相对集中，主要位于珠巴洛河中下游及其较大支流沿岸；

5)流域范围内保护区的各功能区均受到不同程度干扰，其中实验区所受干扰程度明显高于整个流域。

珠巴洛河流域是白马雪山东南侧生态区位较重要及生物资源较好的区域之一，受多个保护地保护，其中白马雪山国家级自然保护区55.9%的面积位于该流域内。天然林是陆地生态系统中结构最复杂、生物量最大、功能最完善的自然资源，该区域森林资源以天然起源为主，野生动植物资源极其丰富，该区域保护价值较高[21-22]。分析结果显示，该区域所受人为干扰强度在逐渐增强，结果与已有研究结论是一致的[13]。珠巴洛河流域人为干扰区域主要沿河谷分布，东西向干扰幅度相对较小，但由于河谷狭长，导致居民点、耕地及建设用地沿河谷呈南北向分布，甚至深入到保护区内部，给保护区及森林资源管理带来了较大困难。目前虽加大了生态效益补偿力度，聘用当地百姓为生态护林员，促使社区参与式管理保护区的模式发挥了一定作用，但百姓的生产生活给保护区安全管理埋下了较大隐患。下一步可通过保护地整合优化解决历史遗留问题，优化功能区界线，同时加强森林资源管理，科学规划国土空间，加强资源监测及各类自然灾害预警。