基于景观格局的扎龙国家级自然保护区湿地保护成效评估.pdf

DOI：10.12335/2096-8981.2022100503基于景观格局的扎龙国家级自然保护区湿地保护成效评估张明薇1 吕鸿达2 高世鑫1 郭涛1 石娟1 宗诚1*(1.东北林业大学野生动物与自然保护地学院,哈尔滨 150040；2.南京大学环境规划设计研究院集团股份公司,南京 210000)摘要：【目的】分析扎龙国家级自然保护区的湿地景观格局变化，探究其景观完整性与异质性特征，结合保护区的功能区划，对其各功能区景观动态进行评估，为扎龙保护区的湿地保护和管理提供科学参考。【方法】本研究基于 2008 年与 2018 年黑龙江省扎龙国家级自然保护区的 TM 影像数据，利用 ArcGIS10.2.2 软件分析保护区景观格局的时空变化情况，对土地利用变化转移进行统计，并利用 Fragstats 4.2 软件完成各指数的计算以及分析，结合实地调查，从景观尺度上对扎龙保护区各功能区的保护成效进行评估。【结果】研究结果表明，20082018 年扎龙保护区沼泽地的斑块数量与斑块密度均大幅度减少，景观聚集度升高，边界密度和分离度均有所下降。草地、旱地、盐碱地作为扎龙保护区次要组成斑块，其斑块数量、斑块密度、边界密度均呈现少量下降的情况，分离度均呈现上升趋势。通过对景观多样性指数分析结果表明：在景观面积基本不变的情况下，2018 年保护区的景观数量为 762 个、斑块密度 0.35 个/（100 hm2），均小于 2008 年的景观数量1 304 个、斑块密度 0.60 个/（100 hm2）；20082018 年期间景观香农多样性指数由 1.38 降至 1.32，香农均度指数由 0.6 下降至 0.57，20082018 年扎龙保护区的蔓延度指数由 66.55%上升至 68.33%。从保护区各功能区的景观面积来看，实验区面积最大为 78 142.59 hm2，大于核心区 71 403.12 hm2与缓冲区 68 884.65 hm2。从景观数量上来看，实验区景观数量最高为 595 个，核心区最低为 163 个。由斑块密度可知，实验区斑块密度最大为 0.76 个/（100 hm2）。【结论】20082018 年扎龙保护区景观多样性指数呈现下降趋势，景观完整性与连通性呈现上升趋势，景观的异质性呈现下降趋势，斑块类型趋于单一。保护区主要景观类型（沼泽地）聚集度升高，斑块间连通性增强，而次要斑块则出现破碎化趋势，连通性降低；2018 年扎龙保护区功能区的景观完整性由高到低排序为核心区缓冲区实验区；异质性由低到高排序为核心区缓冲区实验区，核心区景观优于缓冲区与实验区，则说明核心区的保护成效较缓冲区与实验区更好。因此，应结合当地的社会经济情况，建议进一步加强缓冲区与实验区的保护，降低人为干扰，从而促进保护区各功能区的均衡发展。关键词：保护成效；功能分区；景观指数；扎龙国家级自然保护区中图分类号：S759.9 文献标志码：A 文章编号：2096-8981（2023）03-0067-10张明薇,吕鸿达,高世鑫,等.基于景观格局的扎龙国家级自然保护区湿地保护成效评估 J.自然保护地，2023，3（3）：6776.ZHANG Mingwei,LYU Hongda,GAO Shixin,et al.Evaluation of Wetland Conservation Effectiveness Based on Landscape Pattern inZhalong National Nature ReserveJ.Natural Protected Areas,2023,3(3):6776.2021 年我国“十四五”规划提出“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的纲要，指出要提升生态系统质量和稳定性，持续改善环境质量。湿地作为地表生态系统的重要组成部分，具有净化 收稿日期：20221005；修回日期：20221120 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（2572020DR11）*通讯作者 Corresponding author,E-mail： 第 3 卷 第 3 期自然保护地Vol.3 No.32023 年 8 月Natural Protected AreasAug.,2023http:/ 等13基于地理信息系统对澳大利亚塔斯马尼亚州全州的湿地保护效果进行了规划与评估。郑姚闽等14基于中国湿地遥感影像，利用地理信息技术，对 19782008 年我国的 91个国家级湿地自然保护区的保护成效进行了初步评估。1979 年黑龙江扎龙国家级自然保护区正式建立，1992 年其被列入首批国际重点湿地名录。扎龙自然保护区为丹顶鹤（Grus japonensis）、白枕鹤（Grus vipio）等珍禽提供栖息、繁殖场所。扎龙湿地也是世界最大的芦苇沼泽湿地，具有极高的生态价值和经济效益，长期以来一直受到学者们的广泛关注。目前，扎龙国家级自然保护区已经开展了丹顶鹤等鹤类生物学和生态学1519、景观格局20以及湿地水文2122等方面的研究，但有关湿地保护成效的研究尚未见报道。扎龙湿地的水源主要来自乌裕尔河23，受乌裕尔河年降水量差异较大、水利工程的兴建以及社会经济发展的影响，扎龙湿地退化丧失严重。为了保障扎龙湿地生态系统的健康和稳定，扎龙国家级自然保护区通过各种保护措施对扎龙湿地进行了科学、有序的管理及恢复。2001 年开始通过齐齐哈尔中引管理处向扎龙湿地补水，开创了我国湿地保护区人工补水的先河；自 2002 年起从中部引嫩工程调水补给扎龙湿地，初步解决了扎龙湿地缺水问题；2009年结合湿地的缺水情况，正式建立了扎龙湿地的长效补水机制。截至 2017 年，扎龙国家级自然保护区已累计补水 26.05 亿 m3。20092017 年核心区通过开展生态移民，将部分人口迁至缓冲区与实验区，减少核心区的保护压力。为此，本研究利用 2008 年和 2018 年的扎龙自然保护区土地利用空间分布数据，借助 ArcGIS、Fragstats 软件及转移矩阵、景观指数等方法，分析扎龙国家级自然保护区的湿地景观格局变化，探究其景观完整性与异质性特征，结合保护区的功能区划，对其各功能区景观动态进行评估，以期为扎龙保护区的湿地保护和管理提供科学参考。1 研究区概况扎龙国家级自然保护区（46524732 N,1234712437 E）位于黑龙江省西部、齐齐哈尔市东南部松嫩平原、乌裕尔河下游，以丹顶鹤、白枕鹤等珍禽及其湿地生态系统为主要保护对象，总面积为 21 万 hm2，其中核心区为 7 万 hm2、缓冲区为 6.7 万 hm2、实验区为 7.3 万 hm2。扎龙保护区地处中纬度地带，属于温带大陆性季风气候，年平均气温为 3.9，年平均降水量为 402.7 mm。湿地是由众多小型浅水湖泊与广阔的草甸、草原交错而成的淡水沼泽区。其中，野生动植物资源丰富，有以候鸟为主的鸟类约269 种，兽类、鱼类、两栖类、爬行类和昆虫类动物现有记录 360 余种，以及维管束植物 468 种。其中，国家重点保护鸟类有 35 种，包括国家一级保护动物丹顶鹤、白鹤（Grus leucogeranus）、白头鹤（Grus monacha）、白枕鹤以及国家二级保68自 然 保 护 地Natural Protected Areas2023,3(3):6776第 3 卷http:/ grus）和蓑羽鹤（Anthropoidesvirgo）。2 材料与方法 2.1数据与方法 2.1.1 数据来源与处理本研究以 2008 年扎龙国家级自然保护区Landsat5 TM 和 2019 年 Landsat8 OLI 影像作为遥感影像数据源，采用 ENVI 5.1 软件对遥感影像进行辐射校正、大气校正、图像融合等处理，以消除高度不稳定、地形条件变化、地球曲率和大气折射对数据的影响。利用 ArcGIS 10.2.2 软件对景观时空变化情况进行分析。参照土地利用现状分类标准（GB/T 210102017）与湿地分类系统，根据研究地的实际情况和土地利用方式，将研究区的景观类型划分为10 类，分别为水田、旱地、林地、草地、河渠、湖泊、水库坑塘、农村居民点、盐碱地和沼泽地。结合遥感影像可鉴别情况与目视检验等因素，扎龙对保护区景观结构进行分类评估。2.1.2 景观格局指数景观格局指数是分析湿地景观格局变化时的有效工具24。根据研究需要，结合景观格局指数的生态学意义，在斑块类型和景观 2 个水平上选取6 个指数，即斑块所占景观面积的比例（percent oflandscape，PLAND）、斑块密度（patch density，PD）、边界密度（edge density，ED）、香农多样性指数（shannons diversity index，SHDI）、蔓延度（contagion index，CONTAG）以及香农均度指数（shannon s evenness index，SHEI），利 用FRAGSTATs 4.2 软件完成各指数的计算和分析。1）斑块景观指数斑块所占景观面积的比例（PLAND，式中记作 PLAND）PLAND=Pi=nj=1aijA(100)。（1）式（1）中：Pi表示景观类型 i 所占面积比例；aij表示斑块 ij 的面积；A 表示所有景观的总面积。斑块密度（PD，式中记作 PD）PD=niA(10 000)(100)。（2）式（2）中：ni表示第 i 类景观要素的总面积；A表示所有景观的总面积。边界密度（ED，式中记作 ED）ED=1Ami=1mj=1Pij。（3）式（3）中：Pij表示景观中第 i 类景观要素斑块与第 j 类景观要素斑块间的边界长度；A 表示所有景观的总面积。2）总体景观指数香农多样性指数（SHDI，式中记作 H）H=mi=1(PilnPi)。（4）式（4）中，Pi表示景观斑块类型 i 所占据的比率。蔓延度（CONTAG，式中记作 C）C=1+mj=1ni=1Pigijni=1gijgijlnPijni=1gij2lnm(100),0 buffer zone experimental zone.The heterogeneity ranked as core zone buffer zone experimental zone.The landscape of the core zone was better than that of the buffer and experimentalzones,indicating that the conservation effectiveness of the core zone was better than that of the buffer andexperimental areas.Therefore,taking into account the local socio-economic conditions,it is recommended to furtherstrengthen the protection of buffer zones and experimental areas and reduce human interference,to promote thebalanced development of functional areas in reserves.Keywords:conservation effectiveness;functional zoning;landscape index;Zhalong National Nature Reserve76自 然 保 护 地Natural Protected Areas2023,3(3):6776第 3 卷http:/