郭銀明，陶國慶，歐曉昆，張征愷，楊濟達，劉敏，張志明

(1.云南大學生態(tài)學與地植物學研究所，云南　昆明650091;2.中國科學院地球化學研究所環(huán)境地球化學國家重點實驗室，貴州　貴陽 550081)

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不同性質保護地類型森林景觀動態(tài)變化趨勢*

郭銀明1,2，陶國慶1，歐曉昆1，張征愷1，楊濟達1，劉敏1，張志明1

(1.云南大學生態(tài)學與地植物學研究所，云南昆明650091;2.中國科學院地球化學研究所環(huán)境地球化學國家重點實驗室，貴州貴陽 550081)

以梅里雪山(藏傳佛教神山)與白馬雪山(國家級自然保護區(qū))的森林景觀為研究對象，運用遙感衛(wèi)星影像數據，利用景觀指數法定量比較和分析梅里雪山與白馬雪山1974-2010年36年間森林景觀動態(tài)變化特征，評估2個不同性質保護地森林景觀的動態(tài)變化趨勢。結果表明，(1)不論是國家層面的自然保護區(qū)還是藏族傳統性質的神山保護地，其自然生態(tài)系統都得到了有效保護。(2)1974-2010年，梅里雪山森林景觀的面積與連接性幾乎不變，破碎化程度呈現出輕微的增加之勢，而白馬雪山森林景觀的面積與連接性呈現出先增后減的趨勢；破碎化程度呈先減后增的變化趨勢。(3)若僅從森林景觀的破碎化程度和連接性程度分析，在1974-2010年的36年間梅里雪山的森林景觀更為完整。

梅里雪山；白馬雪山；自然保護區(qū)；佛教神山；景觀指數

生態(tài)系統與生境退化導致生物多樣性喪失是當前人類面臨的重大問題，已引起學者們的高度重視[1～2]。為了有效地保護生物多樣性及自然文化資源，各國建立了大量的不同類型的保護地。中國也建立了各級多種多樣的以自然資源保護為主要目的的自然保護地，如自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、森林公園、濕地公園等保護地，其中以自然保護區(qū)的數量最多，發(fā)展最快，并以國家級自然保護區(qū)最為嚴格[3～4]。

自然保護區(qū)形成的保護區(qū)網絡在保護生物多樣性和生態(tài)系統服務方面取得較好的效果[5～6]，對于單個、獨立的保護區(qū)而言，有的保護區(qū)卻沒有實現真正的保護效果[7～8]?；趥鹘y認識而形成的自然圣境也是一種很有效的自然保護地，如神山、圣湖、神林等自然保護地對自然資源的保護具有重要作用[9]。滇西北地區(qū)的藏傳佛教對神山的崇拜與敬畏極為典型，神山文化是一種生態(tài)文化傳統，神山崇拜是藏民最根本、最重要的崇拜習俗[10～11]，是藏民的神圣信仰[12]。關于梅里雪山與白馬雪山的研究主要涉及山神崇拜及其神山文化[13～15]、植物多樣性研究[16～17]、生態(tài)旅游[18～19]、藥用植物[20]、植被空間格局[21]、冰川變化[22～23]、生物多樣性保護[24～25]、生態(tài)系統服務[17]等方面。此外，向紅梅等將梅里雪山的植被與其他非神山植被比較[26]，結果表明，神山保護地是一種較為有效的原始性質的生態(tài)環(huán)境保護地。因此，本文旨在探討處于相似生境條件下的梅里雪山與白馬雪山這兩種不同性質的保護地對其自然資源的保護效果，如從其對森林景觀的保護而言是否會明顯不同。

本研究以梅里雪山(神山保護地)與白馬雪山(自然保護區(qū))為研究對象，定量比較分析這兩種不同性質保護地森林景觀的動態(tài)變化趨勢，以期為神山保護地與自然保護區(qū)的森林景觀的保護及可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1　數據與方法

1.1研究區(qū)概況

梅里雪山位于云南省西北部迪慶藏族自治州德欽縣境內，其主峰卡瓦博格峰位列中國八大神山之首[26]。本研究選取梅里雪山國家公園所規(guī)劃的范圍作為梅里雪山的具體研究區(qū)域，地理坐標為28°20′～28°33′N，98°30′～98°52′E，面積96 128.1hm2，占德欽縣總面積的12.5%左右[17]。梅里雪山地區(qū)屬高原性寒溫帶山地季風氣候，較典型的氣候特征是降雨(降雪)，主要集中在海拔3 000m以上的亞高山和高山地帶，屬寒溫帶、亞寒帶或寒帶氣候；在海拔2 700m以下的地帶則少雨干旱，屬北亞熱帶或南溫帶氣候，特別是近瀾滄江畔的河谷地帶，降雨稀少，植被多為干暖性河谷灌叢[16]。

白馬雪山與梅里雪山相鄰，位于德欽縣和維西縣境內，地理坐標為98°47′～99°21′E，27°25′～28°36′N[17]。始建于1983年，是以保護滇金絲猴(Rhinopithecusbieti)、云豹(Pardofelisnebulosa)、雪豹(Unciauncia)、金雕(Aquilachrysaetos)等及其棲息地為主的珍稀動植物野生動物類型的國家級自然保護區(qū)[17,27]，面積為190 144hm2。1988年晉升為國家級自然保護區(qū)，總面積增加到281 640hm2[17]。保護區(qū)處于低緯度高海拔地帶，干濕季雨量少而集中，氣候隨海拔的升高而變化，形成河谷溫暖干燥、山地嚴寒的特點；自然景觀垂直帶明顯，從低海拔到高海拔分別分布有干暖河谷灌草叢生態(tài)系統、中山及亞高山的針闊葉混交林和暖溫性針葉林生態(tài)系統、亞高山寒溫性的針葉林生態(tài)系統、亞高山寒溫性灌叢生態(tài)系統、亞高山寒性草甸生態(tài)系統、高山寒冷性草甸生態(tài)系統、高山流石灘和高山凍原等不同的生態(tài)系統類型；其植被為硬葉常綠闊葉林、溫性針葉林、灌叢、草甸4種植被類型[28]。

圖1　研究區(qū)位置圖

1.2數據與處理

本研究采用研究區(qū)4個時相的遙感影像數據，如表1所示， 1︰10000的研究區(qū)行政圖及數字高程模型(DEM)等輔助數據(分辨率25m)。

表1　影像數據

在Erdas Imagine 9.2上分別對包括研究區(qū)的三景原始影像即多波段組合處理，得到全色波段影像，將包括部分研究區(qū)域的這三景影像進行拼接，從而得到完整覆蓋研究區(qū)域的影像。最后用shapefile格式的研究區(qū)范圍圖裁剪出具體研究區(qū)域。將不同影像轉換成同一投影系統，即通用墨卡托格網(Universal Transverse Mercator，UTM)投影系統，地球基準面采用1984年的全球大地測量系統(World Geodetic System 1984，WGS84)[29]，對四期影像與DEM影像進行重采樣(Re-sampling)處理，使其分辨率為30m[30]。

1.3研究方法

1.3.1影像分類

經過野外調查共采集了2 317個GPS點，其中梅里雪山1 068個，白馬雪山保護區(qū)1 249個，將其隨機分成訓練數據與檢驗數據2部分。通過參考研究區(qū)地形圖、行政區(qū)域圖及野外調查數據，在IDRISI軟件平臺下采用最大似然法進行影像分類。

參考中國土地利用標準[31]和2000年國家環(huán)?？偩帧爸袊鞑康貐^(qū)生態(tài)環(huán)境調查”時采用的土地利用/覆蓋變化分類系統，結合研究區(qū)土地利用及其典型的山地垂直景觀特征，首先將研究區(qū)系統分為森林、積雪、高山流石灘、灌草叢、城建用地與耕地(包括居民點、道路、裸地及耕地)、水體6種初始土地覆蓋/利用類型，本研究主要關注白馬雪山與梅里雪山森林景觀特征的動態(tài)變化，因而將影像進行重分類，最終得到森林與非森林兩種景觀類型。

1.3.2分類精度評價

采用混淆矩陣法(error matrix)進行精度評估，將未參與分類的GPS點即檢驗數據結合Google Earth高清影像和地形圖等對影像分類結果進行精度評價，用整體精度( Overall Accuracy)和Kappa指數作為檢測分類精度的指標[32]。

1.3.3景觀指數的選擇

景觀指數是能夠高度濃縮景觀格局信息的簡單定量指標，主要用來檢測和描述景觀空間格局的變化，反映景觀結構組成和空間配置等方面的特征[33]。結合各景觀指數所表示的生態(tài)學意義及研究目的，選取景觀類型層次上的景觀面積百分比(PLAND)、平均斑塊面積(MPS)、斑塊密度(PD)，平均斑塊最近距離(MNN)與斑塊粘接度指數(COHESION)共5個表征景觀類型面積、破碎化程度及斑塊聚散性方面的景觀指數，各景觀指數值通過Fragstats Version 4.2軟件計算得到，計算公式參見鄔建國[34]、宋先先[35]。

2　結果與分析

梅里雪山與白馬雪山不同時期影像解譯結果如圖2、圖3所示。

圖2梅里雪山與白馬雪山的影像解譯結果

注：a為研究區(qū)2010年影像初步分類圖；b為GPS檢驗點位置信息圖

Fig.2Imagery interpretation map of Meili Snow Mountain and Baima Snow Mountain

圖3梅里雪山與白馬雪山不同時期影像解譯結果

注：a為梅里雪山影像解譯結果；

b為白馬雪山影像解譯結果

Fig.3Imagery interpretation map of Meili Snow Mountain and Baima Snow Mountain in different periods

由圖3可知，白馬雪山森林景觀在南北段的分布格局差異較大，主要是受到青藏高原強烈抬升的影響導致白馬雪山北部也出現大幅度的抬升，同時峽谷不斷加深，形成明顯的高山峽谷地形；白馬雪山北部的山體高大，坡度也較陡峭，森林景觀受高山峽谷的影響非常明顯，其北部的森林面積較?。欢喜康牡匦蜗鄬ζ教?，受高山峽谷地形的影響較小，其森林分布范圍廣，面積較大。而梅里雪山森林景觀在南北部分布格局較為相似，即均呈垂直地帶性分布，這可能與梅里雪山南北部的地形地貌特點及其氣候環(huán)境條件等較為相似有關。

梅里雪山與白馬雪山四期影像的Kappa指數值分別為0.80、0.82、0.82、 0.84與0.80、0.81、0.82、0.84，均超過最低允判精度0.7[29]，可滿足進一步分析的要求。不同時期森林景觀類型的各景觀指數變化情況如圖4～圖6所示。

圖4　　　　梅里雪山與白馬雪山不同時期森林景觀類型景觀面積百分比

圖5　梅里雪山與白馬雪山不同時期森林景觀類型的平均斑塊面積(a)與斑塊密度(b)

圖6梅里雪山與白馬雪山不同時期森林景觀類型平均斑塊最近距離(a)與斑塊粘接度(b)

Fig.6The nearest neighbor distance of mean patch(a)and plaque adhesion degree(b)of forest landscape types in Meili Snow Mountain and Baima Snow Mountain in different periods

2.1森林景觀類型面積的變化

PLAND是某種景觀類型的面積在整個景觀的總面積中所占的比例。由圖4可知，在1974-1990年、1990-2000年和2000-2010年這3個研究時段內，梅里雪山森林景觀的PLAND值分別降低0.60%、0.71%和0.9%；而白馬雪山在前兩個時段內分別增加1.79%、1.31%，而后一時段內則降低1.15%。

2.2森林景觀類型破碎化的變化

本研究選取MPS與PD來定量測定森林景觀的破碎化程度。由圖5可知，梅里雪山森林景觀類型的MPS在3個研究時段內呈現出輕微的降低之勢，即在1974-1990年、1990-2000年及2000-2010年3個時段內分別降低5.07hm2(0.96%)、7.07hm2(1.35%)及8.77hm2(1.70%)；而白馬雪山森林景觀類型的MPS在3個研究時段內呈現出先增后減的變化趨勢，即1974-1990年與1990-2000年這兩個時段內分別增加35.89hm2(10.50%)與25.65hm2(7.72%)，而2000-2010年白馬雪山森林景觀的MPS降低了25.65hm2(6.31%)。

由圖5可知，在1974-2010年間，梅里雪山森林景觀的斑塊密度(PD)呈現出輕微的增加之勢；而白馬雪山森林景觀的斑塊密度則呈現出先減后增的趨勢，即1974-1990年與1990-2000年這2個時段內均有所降低，而在2000-2010年則均有所增加。

2.3森林景觀類型連接性的變化

平均斑塊最近距離(MNN)被廣泛用來量化斑塊隔離度，MNN越大表示該類斑塊間的連通度越低，即破碎化程度越高[17,24～25]。由圖6可知，梅里雪山森林景觀類型的MNN在1974年、1990年、2000年、2010年這4個年份時期幾乎不變；而白馬雪山森林景觀類型的MNN在4個年份時期呈現出先減后增的變化趨勢，即1974-1990年與1990-2000年這兩個時段內有所降低，而2000-2010年則有所增加。

斑塊粘接指數(COHESION)可衡量景觀自然連接程度，其值越大斑塊連接度越高。由圖6可知，梅里雪山森林景觀類型的COHESION在1974年、1990年、2000年、2010年這4個年份時期的變化極小，其值均保持在99.37以上；而白馬雪山森林景觀類型的COHESION在這4個年份時期則呈現出先增后減的變化趨勢，即1974-1990年與1990-2000年這兩個時段內有所增加，2000-2010年則有所降低。

由圖4～圖6中表征景觀類型面積、破碎化程度及斑塊聚散性的各景觀指數的變化共同表明，梅里雪山森林景觀的面積與連接性在1974-2010年36年間幾乎不變，但其破碎化程度呈現出輕微增加的趨勢。這主要是因為神山文化是藏民的傳統文化與信仰，藏民對神山極其崇拜，且梅里雪山是中國的“神山之神”。因此，梅里雪山的森林景觀一直受到當地藏民的保護，長期以來其人為干擾活動均較少。然而，隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展，梅里雪山的森林景觀也不可避免地遭到一定程度的干擾甚至破壞。白馬雪山森林景觀的面積與連接性在1974-1990年與1990-2000年26年間呈增加的趨勢，其破碎化呈降低趨勢，而在2000-2010年10年間其森林景觀的面積與連接性均有所降低，破碎化程度呈現出增加的趨勢。這主要是因為在建立保護區(qū)以前，部分白馬雪山地區(qū)是當地百姓自有林，其受到的人工干擾較大，而1983年即建立保護區(qū)后，保護區(qū)內的人為干擾活動得到一定的控制，其森林景觀得到一定的保護。但近十幾年，由于214國道的多次改建，導致保護區(qū)破碎化程度增加。

3　結論與討論

3.1結論

本研究通過對1974-2010年36年間梅里雪山與白馬雪山森林景觀的動態(tài)變化特征進行比較和分析，得到以下主要結論。

(1)不論是國家層面的自然保護區(qū)還是藏族傳統性質的神山保護地，兩個區(qū)域的自然生態(tài)系統都得到了有效保護。

(2)在1974-2010年間，梅里雪山森林景觀的面積與連接性幾乎不變，而白馬雪山森林景觀的面積與連接性呈現出先增后減的趨勢；梅里雪山森林景觀的破碎化程度呈現出輕微的增加之勢，而白馬雪山則呈現出先減后增的變化趨勢。

(3)在1974-2010年的36年間，若僅從森林景觀的破碎化程度和連接性程度分析，梅里雪山的森林景觀更為完整。

3.2討論

本研究主要選取景觀類型層次上表征景觀類型面積、破碎化程度及斑塊聚散性方面的景觀指數，定量比較分析白馬雪山與梅里雪山森林景觀在面積、破碎化程度及聚散性方面的動態(tài)變化特征，從景觀類型層面上初步評估兩種不同性質的保護地的森林景觀的變化趨勢。

從景觀面積百分比(PLAND)可知，白馬雪山森林景觀的面積百分比明顯高于梅里雪山，這主要是因為白馬雪山范圍內干暖河谷灌叢與積雪所占比例均較少，而梅里雪山范圍干暖河谷灌叢與積雪所占的比例較大。

總體來看，梅里雪山森林景觀的面積與連接性在1974-2010年間幾乎不變，而白馬雪山森林景觀的面積與連接性在1974-1990年與1990-2000年間呈增加的趨勢，而在2000-2010年間則有所降低；梅里雪山森林景觀的破碎化程度呈現出輕微增加的趨勢，白馬雪山森林景觀的破碎化在1974-1990年與1990-2000年間呈降低的趨勢，而在2000-2010年間則有所增加。

本研究所選取的各景觀指數變化情況表明，梅里雪山森林景觀的破碎化程度低于白馬雪山，連接性高于白馬雪山。這主要是因為神山崇拜是滇西北藏民的神圣信仰，藏民忌諱在神山砍伐樹木、捕殺動物等[13]，梅里雪山是藏區(qū)的“神山之神”[26]，在藏民心中具有不可替代的地位[12]。此外，梅里雪山神山保護地是參與合作型管理，與當地社區(qū)利益聯系緊密，是以社區(qū)為主的自發(fā)性的保護行為，具有成本低，面積廣、社區(qū)參與度高等優(yōu)點[26,36]，其受到的人為干擾活動小，整個森林景觀較穩(wěn)定，成為藏區(qū)名副其實的自然保護地。

研究表明，神山保護地的物種數量及均勻度均高于非神山森林群落，且群落結構更合理，植被及森林生態(tài)系統更完好，物種多樣性更高[26,37～38]，神山區(qū)域對于保護當地森林具有重要作用[11,39]。Brandt J S等對中國西南地區(qū)的神圣的保護地區(qū)、禁止砍伐區(qū)與自然保護區(qū)對原始森林覆蓋率的保護效果進行對比分析，研究表明，自然保護區(qū)對森林覆蓋率沒有影響，而禁止砍伐區(qū)對大部分森林景觀的保護具有積極的作用，主要是由于禁止砍伐區(qū)位于神圣的保護地區(qū)內，于是禁止砍伐區(qū)便得到更好的保護[40]。本研究結果與前人相關研究結果相似?？梢赃@樣認為，如果梅里雪山地區(qū)不是藏民族傳統的神山圣地，其以森林為主的自然生態(tài)系統將不會得到目前這種有效的保護。

1983年白馬雪山自然保護區(qū)建立后，保護區(qū)內的人為干擾活動得到一定的控制，其森林景觀得到一定的保護，導致其森林景觀的破碎化程度在1974-1990年與1990-2000年兩個時段內呈降低之勢，連接性呈增加之勢。研究發(fā)現，自然保護區(qū)是保護典型生態(tài)系統及降低生境喪失的有效措施[6,41～42]，本研究與前人相關研究結果相似。

與梅里雪山相比，白馬雪山受到的人為干擾活動相對較大，如214國道穿過白馬雪山自然保護區(qū)，道路周邊人為活動頻繁，尤其是近十幾年來白馬雪山保護區(qū)內的214國道經過多次改建，214國道經過區(qū)域的森林生態(tài)系統遭到不同程度的干擾與破壞，對其森林景觀內部結構的影響非常明顯。

此外，“村村通”公路政策的實施加劇了土地開發(fā)利用與森林景觀保護間的矛盾，這也是導致2000-2010年間梅里雪山與白馬雪山森林景觀面積與連接性有所降低、破碎化程度增加的原因之一(圖7)。

AB

圖7梅里雪山與白馬雪山局部影像圖和影像解譯圖

注:A中a、b為2000年與2010年梅里雪山的局部影像圖，e、f為影像解譯圖;

B中c、d為2000年與2010年白馬雪山的局部影像圖，g、h為影像解譯圖

Fig.7The local image and the results of image interpretation mapin Meili Snow Mountain and Baima Snow Mountain in 2000 and 2010

近十幾年來，旅游業(yè)發(fā)展迅速，為滿足人口的不斷增加以及旅游業(yè)發(fā)展的需要而大量建房[18～19，43]，建房需材量較大，一般為兩層土木結構的傳統建筑結構和建筑方式，且8-10 年需全面更換木材，建筑用材浪費嚴重[17,27]，這也可能是導致研究區(qū)近年來森林景觀破碎化程度增加的原因之一。

旅游業(yè)的快速發(fā)展使得梅里雪山與白馬雪山森林景觀的保護工作面臨著更大的壓力，若不增強環(huán)保意識及保護力度，基于當地居民傳統認識而形成的神山保護地及其他優(yōu)秀文化傳統中固有的環(huán)保觀念可能會弱化，相關部門在后續(xù)的保護工作中應予以重視。

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Comparative Study of Forest Landscape Changes in Two Different Types of Protected Areas

GUO Yin-ming1,2,TAO Guo-qing1,OU Xiao-kun1,ZHANG Zheng-kai1,YANG Ji-da1,LIU Min1,ZHANG Zhi-ming1

(1.Institute of Ecology and Geobotany,Yunnan University,Kunming Yunnan 650091,P.R.China;2.State Key Laboratory of Environmental Geochemistry,Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guiyang Guizhou 550081,P.R. China)

Meili Snow Mountain(holy mountains of Tibetan Buddhism)and Baima Snow Mountain(national nature reserve) were selected for case study,and the remote sensing satellite image data was used to quantitative analysis the dynamic changing trend of the forest landscape during the 36 years(1974-2010) in Baima Snow Mountain and Meili Snow Mountain based on landscape index.The dynamic change of forest landscape in the two types of protected area were assessed.The results show that：(1)The ecological system have been protected effectively both in the nature reserve of national level and the protected area of Tibetan holy mountain.(2)The area and connectivity of the forest landscape in Meili Snow Mountain was almost unchanged，while it increased at the beginning and then decreased in Baima Snow Mountain,and the fragmentation of the forest landscape in Meili Snow Mountain was increasing slightly but it decreased at the beginning and then increased in Baima Snow Mountain during 1974-2010.(3) The forest landscape of Meili Snow Mountain was more complete than Baima Snow Mountain in terms of the fragmentation degree and connectivity degree during 1974-2010.

Meili Snow Mountain; Baima Snow Mountain; nature reserve; holy mountains; landscape metrics

2015-09-08

國家自然科學基金項目(41361046)，云南大學研究生科研創(chuàng)新基金項目(YNUY201341)。

郭銀明(1987-)，男，博士研究生，主要從事景觀動態(tài)與植被變化研究。E-mail:yinmingguo1220@163.com

簡介：張志明(1976-)，男，博士，副教授，主要從事和參與植被生態(tài)學和景觀生態(tài)學研究。

E-mail:zhiming_zhang76@hotmail.com

P 901；Q 948

A

1672-8246(2016)04-0019-08

doi:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.04.004