2000～2018年盐池湾自然保护区景观干扰度变化特征

吴旭鹏

（兰州市园林设计院，甘肃 兰州 730000）

景观干扰度反应的是以各景观组分构成的景观抵抗外界干扰的能力和其自我恢复的能力，外界对各类景观组分所施加的干扰度越大，其敏感性越强。景观既是自然环境资源的载体，同时又是人类社会活动作用的对象［1］。景观的稳定对维持区域生态环境稳定起着关键作用，是保持区域生态系统服务功能稳定和实现可持续发展的基础［2］。近年来，自然环境内部和人类社会活动对土地景观的干扰日益深刻，目前已有许多研究表明：适度的干扰不仅对土地景观的生态系统无害，并可促进其演化和更新，但过度干扰则会破坏原有土地景观系统的特征和生态功能［3］。对景观干扰度变化的研究可以揭示一定范围内的空间变异特征及区域生态状况，其沿着某一方向的相互反馈变化在预测某些生态过程中起着重要作用［4］。因此通过分析盐池湾自然保护区景观干扰度的变化特征对保持提升当地生态系统的恢复力和稳定性有重大支持意义。

甘肃盐池湾国家级自然保护区位于甘肃省西侧，其东侧区域与青海省相接，属高寒及干旱气候区，是我国西部候鸟南北迁徙的必经廊道和休憩区域，也是酒泉地区当地重要的水源涵养地。随着人为活动、气候环境及社会政策等因素不断变化，保护区内如耕地、林地、草地、未利用土地等各景观组分之间物质置换、区位更替、资源重建等深受其影响，从而直接影响盐池湾保护区生态系统的稳定持续和演化更新。通过分析景观破碎度、景观分离度及景观优势度的变化特征能够直观展现研究区域景观干扰度演变的过程特征，对盐池湾自然保护区生态系统具有积极作用。文章以盐池湾自然保护区2000年和2018年的土地利用类型遥感监测空间分布数据为基础，采用景观格局指数法，对保护区景观干扰度变化特征等进行了研究，揭示保护区各景观组分干扰度的时空分异特征、区间分布及其影响结果，以期为研究区当地的区域可持续发展及生态建设等提供有价值的信息［5］。

1 研究区概况

甘肃盐池湾国家级自然保护区地处青藏高原北缘，位于肃北蒙古族自治县东南部。保护区总面积1.36×106hm2，其中核心区4.22×105hm2、缓冲区2.8×105hm2、实验区6.58×105hm2。保护区内山川重叠、群峰竞立、峡谷并列、盆地相间、地形地貌复杂多样，包罗了冰川冻土、高原寒漠、高山草原、河流湿地等自然景观。保护区野生动物资源丰富，是我国青藏高原特有鹿科白唇鹿的主要分布区，也是祁连山高山地带有蹄类野生动物的集中分布区。保护区有脊椎动物140多种，隶属于22目49科。保护区植被可分为7个植被类型，40个植物群系和53个群丛，共有46科183属421种。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与处理

选用2000年和2018年2个时期的盐池湾土地利用类型遥感监测空间分布数据，该数据基于Landsat 8遥感影像数据，空间分辨率为30 m。结合相关资料分析，在ENVI 5.2软件的支持下，对图像进行校正及配准等预处理，并采用目视方法进行解译。依据部分学者的分类结果及研究区的实际情况，将研究区划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用土地6类景观要素。盐池湾自然保护区的矢量边界范围、影像校正参考数据来源于中科院资源环境科学与数据中心。

2.2 研究方法

基于景观结构的景观指数法：景观指数能具体反映和监测各景观组分特征随时间变化的情况［6］，能将复杂的景观表征浓缩解读为简单易识别的指数数据信息，从而以具象的数据信息表达土地景观的结构组成和空间配置变化等［7］。

本研究中景观指数包括：景观干扰度指数（Ui）、景观破碎度指数（Ci）、景观分离度指数（Fi）和景观优势度指数（Di）。在单独计算得出景观破碎度指数、景观分离度指数、景观优势度指数的数值后，由其共同构建景观干扰度指数，计算公式及其意义见表1所列。

表1 景观指数计算公式及意义

3 结果与分析

使用Fragstats 4软件及Excel进行统计，得到了盐池湾自然保护区2000～2018年的景观干扰度指数，具体如图1～图4所示。

3.1 景观破碎度分析

景观破碎度指数多用于描述自然或人为的干扰对景观斑块的分割尺度，可反映出景观格局的复杂程度［10］。从研究区各景观组分破碎度变化可以看出（如图1所示），2000～2018年，盐池湾自然保护区景观组分的破碎度处于0.001 5～0.166 9，景观破碎程度整体比较低；耕地、林地和建设用地的破碎度均有所下降，建设用地的破碎度指数减少最多、减少0.138 1，其次为耕地，减少0.001 9，林地破碎度指数减少幅度最小、减少0.000 4；这表明耕地和建设用地的数量和分布呈减少趋势，而林地破碎度指数下降则表明林地斑块呈集中连片趋势。水域的破碎度指数呈增加态势，增加0.001 4；表明水域在保护区内分布位置数量有所增加。同时，草地和未利用土地的景观破碎度指数基本维持不变。因此，2000～2018年盐池湾自然保护区内斑块形状趋于集中、简约化，且建设用地分布、数量呈明显减少趋势，各斑块之间连通性增强，景观的破碎化程度降低，保护区的生态稳定性有所增强。

图1 盐池湾自然保护区2000～2018年景观破碎度指数变化

3.2 景观分离度分析

景观分离度指数表示的是相同景观组分不同斑块间的离散分离程度。从研究区各景观组分分离度变化来看（如图2所示），2000～2018年，研究区域建设用地的分离度最高，为4.318 3～36.651 1，其减少也最明显，其次是耕地分离度指数，为1.803 7～5.512 7，其减少也较为明显。两类景观组分分离度减少数值分别为32.332 8和3.709 0，表明两者的景观组分在空间上呈现出相对聚集的分布结构或研究区域内斑块分布位置减少；但水域的景观分离度指数呈增加趋势，增加0.020 9，表明其景观组分在空间上呈现出相对离散的分布结构，即保护区内新增水域特征呈明显趋势。而林地、草地和未利用土地的景观分离度指数均基本维持不变，表明林地、草地和未利用土地在研究区域范围内斑块位置、数量等未发生大幅度的变化。上述指数变化原因是由于祁连山区域范围的生态系统修复取得成效、人为活动干扰影响降低，从而使盐池湾自然保护区生态系统明显趋于自然化、稳定化。

图2 盐池湾自然保护区2000～2018年景观分离度指数变化

3.3 景观优势度分析

景观优势度指数多用来衡量斑块在景观中重要地位，其大小直接反映了斑块对景观格局形成和变化影响的大小［11］。从研究区各景观组分优势度变化来看（如图3所示），2000～2018年，各景观组分的优势度数值变化范围为-0.008 3～0.005 8，整体变化幅度不大，反映了景观组分的形状复杂度和异质性较低。林地、草地和未利用土地的景观优势度指数呈减少趋势，其中草地的景观优势度指数减少幅度最大、为0.005 8，其次为未利用土地，指数变化值为0.002 9，表明在盐池湾自然保护区内草地范围趋于合并，部分草地区域连通性增强，且未利用土地分布位置数量减少，同时也从侧面反应了林地和草地数量及分布已逐渐趋向稳定。水域的景观优势度指数呈增加趋势，增加数值为0.008 3，表明水域的分布位置数量增加，已逐渐成为新的保护区景观格局影响因子。而耕地和建设用地的景观优势度则基本维持不变。

图3 盐池湾自然保护区2000～2018年景观优势度指数变化

3.4 景观干扰度分析

干扰度指数表示的是景观抵抗外界干扰的能力和自我恢复的能力，景观所受的干扰度越大，景观的敏感性就越强［12］。从研究区各景观组分干扰度变化来看（如图4所示），2000～2018年，不同景观组分干扰度特征差异较大，其中建设用地干扰度最大，该景观组分的干扰度数值从11.078 9下降至1.310 2，下降数值为9.768 7。而耕地、林地和草地的干扰度也均呈减少趋势，其景观干扰度指数分别下降1.113 5、0.002 7和0.001 2，表明这些景观组分对外界干扰和影响相对减少，尤其是建设用地和耕地，其干扰度数值大幅度的减少表明该类景观组分对盐池湾自然保护区重归自然化的进程取得了显著成效。水域景观组分的干扰度呈现上升趋势，指数升高了0.008 6，表明其生态环境敏感性相应增强，同时也表明水域在盐池湾自然保护区的保持水土及涵养水源中发挥着重要作用。而未利用土地的景观干扰度则基本维持不变。由不同景观组分构成的盐池湾生态环境是统一完整而又紧密契合的体系，其中任一景观组分发生变化或偏转，均会引起整个体系的变化或偏转，从而增加盐池湾地区生态环境的脆弱性，因此要合理保护盐池湾地区的生态环境。

图4 盐池湾自然保护区2000～2018年景观干扰度指数变化

4 结论

（1）在2000～2018年，研究区景观组分的破碎整体比较低，建设用地破碎度下降变化最为显著；耕地、林地和建设用地的分离度整体较高，耕地和建设用地分离度呈下降趋势，建设用地下降变化尤为显著，林地分离度指数虽然较高，但基本维持不变；研究区景观组分的优势度整体变化幅度不大，林地、草地和未利用土地的优势度指数呈现减少趋势，水域呈增加趋势，耕地和建设用地基本维持不变。

（2）在2000～2018年，各景观组分间景观干扰度差异较大，建设用地干扰度指数最高，且下降变化趋势最为显著，其次为耕地；水域的干扰度指数最低，其也是唯一略呈现增加趋势的景观组分。

（3）建设用地和耕地在干扰度下降趋势中变化显著，表明盐池湾自然保护区生态系统修复初步取得成效、人为活动干扰影响降低，使其生态系统趋于自然化、稳定化。水域在干扰度变化中呈略微增长趋势，表明盐池湾自然保护区生态系统中水域的数量、分布及对周边环境的影响均有扩大趋势。林地和草地干扰度均略呈现下降趋势，表明盐池湾自然保护区生态系统的自然化、稳定化程度有限。