人為干擾對(duì)村落景觀破碎度的影響

1景觀空間要素景觀生態(tài)學(xué)是最近生態(tài)研究的熱點(diǎn)之一，對(duì)其概念體系、構(gòu)成要素和研究方法進(jìn)行了廣泛的研究。景觀破碎度是指景觀自然分割和人為破碎程度，即景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)從連續(xù)變化的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)塊埋積層變化過(guò)程的測(cè)量。景觀破碎化通常會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有景觀的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過(guò)程的變化。許多科學(xué)家將gis、gps和ps（以下簡(jiǎn)稱ps）技術(shù)應(yīng)用于景觀空間分析，并對(duì)景觀元素的空間變化規(guī)律進(jìn)行了探討。以往的景觀要素分析主要采用ps技術(shù)與景觀解釋法。根據(jù)同一研究區(qū)域的不同時(shí)期，分析每個(gè)時(shí)期景觀中元素的變化，探討景觀干擾強(qiáng)度與景觀破壞之間的關(guān)系。在人類直接干擾和環(huán)境環(huán)境中的景觀高度異質(zhì)化。在研究人為干擾對(duì)景觀變化的影響方面，它是一個(gè)很好的對(duì)象。由于有限的規(guī)模限制，ps技術(shù)和地形難以分析一個(gè)特定村莊的景觀，村莊景觀分析仍然是空白。本文的目標(biāo)是在一個(gè)特定的村莊中應(yīng)用地表植物變化和輔助功能的投資指標(biāo)作為人為干擾強(qiáng)度的梯度標(biāo)志，以區(qū)分不同的人為干擾強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，我們研究了人為干擾強(qiáng)度與景觀破壞之間的關(guān)系。2研究區(qū)域和方法2.1環(huán)組合型村落景觀的種類吉林省長(zhǎng)嶺縣種馬場(chǎng)中心分場(chǎng)(相當(dāng)于一個(gè)村),在松嫩草原區(qū)中心.位于44°30′N,123°30′E附近,自然本底為羊草草原,總面積3500hm2,其中草地2500hm2,林地400hm2,村落面積70hm2.屬于半干旱半濕潤(rùn)溫帶季氣候.年降雨量470.6mm,多集中在5～9月份,該區(qū)域>10℃積溫為2945.9℃,無(wú)霜期142d,光熱比較充足,且雨熱同季,適宜各種農(nóng)作物和牧草生長(zhǎng),是一個(gè)以農(nóng)牧業(yè)為主的村落.從村落中心到外圈,各種類型景觀有逐步過(guò)渡的特點(diǎn),呈現(xiàn)出幾種景觀以環(huán)帶形式組合而成的環(huán)組合型村落景觀,村子造林防風(fēng)沙過(guò)程中,在村落中心到草原建有一道特別寬的防風(fēng)、防沙林帶,約有60m寬.2.2人為干擾強(qiáng)度對(duì)景觀破碎度的影響以吉林省長(zhǎng)嶺縣種馬場(chǎng)中心分場(chǎng)為樣點(diǎn),進(jìn)行詳盡的地面調(diào)查.人類對(duì)村落環(huán)境的干擾主要是作用于土壤和地表動(dòng)植物,包括采集、挖掘、狩獵、捕撈、采伐、放牧、開(kāi)采、耕作以及人工輔助能的投入.當(dāng)前以耕作、放牧和人工輔助能的投入為最主要的干擾形式.本文以地表植物改變狀況,主要輔助能投入情況為指標(biāo)劃分干擾強(qiáng)度(表1).從村落中心到林帶,植物以種植作物和楊樹為主(均為外來(lái)種),本地種只在田間、地頭少量存在.以植被改變狀況和主要輔助能投入指標(biāo),以該林帶為界,把村落林帶以內(nèi)區(qū)域分為重度人為干擾的中心區(qū)、中度人為干擾的林帶至草原過(guò)渡區(qū)和輕度人為干擾的草原基質(zhì)區(qū),通過(guò)對(duì)這3個(gè)區(qū)域的景觀破碎度分析,探討人為干擾強(qiáng)度與村級(jí)景觀破碎度的關(guān)系.斑塊密度指數(shù)即斑塊個(gè)數(shù)與面積的比值.由它可以得出研究區(qū)斑總面積與面積之比,也可以得出各類景觀斑塊與其面積之比,即C=∑ni/A其中,C表示斑塊密度指數(shù),∑ni表示研究區(qū)斑塊總數(shù)或景觀中某類型景觀的斑塊個(gè)數(shù),A表示各研究區(qū)域的總面積或景觀的總面積,C值越大,破碎化程度越高.破碎度指數(shù)是指景觀被分割的破碎程度.在一定程度上反映了人為干擾強(qiáng)度對(duì)景觀格局的影響,計(jì)算公式為:FN=(NP-1)/NC式中,NC采用研究區(qū)總面積除以最小的斑塊面積,即用最小的斑塊面積為基數(shù),減少由于網(wǎng)格尺度不同所造成的數(shù)據(jù)變化,同時(shí)也是由于不存在村落尺度的地形圖.NP是景觀內(nèi)各類景面單元的總數(shù),FN為整個(gè)研究區(qū)內(nèi)某一景觀的破碎度.FN∈(0,1),0是表示景觀完全未被破壞,1表示被完全破壞.3結(jié)果與分析3.1斑塊密度變化經(jīng)統(tǒng)計(jì)得各研究區(qū)景觀面積和斑塊個(gè)數(shù)及其比例如表2.從表3可見(jiàn),中心區(qū)、過(guò)渡區(qū)和基質(zhì)區(qū)的總斑塊密度指數(shù)分別為0.3416、0.3109和0.0028個(gè)/hm2,斑塊密度在中心區(qū)和過(guò)渡區(qū)明顯比基質(zhì)區(qū)大,從中心區(qū)到過(guò)渡區(qū),農(nóng)田和林地斑塊密度指數(shù)明顯變小,分別從0.1251和0.1862降為0.0788和0.0639;而棄荒地和蔬林草地的斑塊密度指數(shù)卻顯著增加,在過(guò)渡區(qū)中僅有一處2戶人家的居民點(diǎn),出現(xiàn)了斑塊狀鑲嵌的6塊草地,斑塊密度指數(shù)為0.028;在基質(zhì)區(qū)景觀較好的保持了草地的原貌.從斑塊密度指數(shù)來(lái)看,隨著人類干擾強(qiáng)度的增加,景觀的總斑塊密度指數(shù)也增大,在人為干擾強(qiáng)度越強(qiáng)的區(qū)域,農(nóng)田、林地等與人關(guān)系密切的斑塊密度指數(shù)增大,其它斑塊密度指數(shù)減少.3.2人類干擾強(qiáng)度對(duì)景觀破碎化程度的影響由表4可見(jiàn),最小斑塊面積為0.24hm2,中心區(qū)破碎化指數(shù)為0.0820;過(guò)渡區(qū)的破碎化指數(shù)為0.0746;而基質(zhì)區(qū)的破碎度僅為0.0007.景觀破碎度中心區(qū)>過(guò)渡區(qū)>基質(zhì)區(qū),表明隨著人類干擾強(qiáng)度的增加,景觀破碎化程度也增強(qiáng).過(guò)渡區(qū)的破碎度指數(shù)相對(duì)較高,主要是由于人們對(duì)過(guò)渡區(qū)利用的短期性和不穩(wěn)定性,使得過(guò)渡區(qū)的棄荒地和疏林草地明顯增加,是造成過(guò)渡區(qū)景觀破度高的原因之一.另外,中心區(qū)的農(nóng)田在設(shè)計(jì)時(shí)面積較大,平均面積達(dá)4.2hm2·塊-1,也是造成它比過(guò)渡區(qū)具有相近的景觀破碎度指數(shù)的原因.可見(jiàn),隨著人類干擾強(qiáng)度的增加,景觀破碎化程度也會(huì)相應(yīng)增加,在中度人為干擾強(qiáng)度下景觀破碎度更高.人的定居和對(duì)居住區(qū)周圍土地的開(kāi)發(fā)利用引起生境破碎化.4討論4.1人為干擾強(qiáng)度本文根據(jù)研究地的自然特點(diǎn),結(jié)合地表植被改變狀況和人工輔助能投入,把所研究的村落劃分為中心區(qū)、過(guò)渡區(qū)和基質(zhì)區(qū).這種劃分方法體現(xiàn)了不同人為干擾強(qiáng)度梯度,從中心區(qū)-過(guò)渡區(qū)-基質(zhì)區(qū)完全可以看成強(qiáng)度人為干擾、中度人為干擾和輕度人為干擾的3個(gè)梯度.破碎化指數(shù)表明,隨著人們大量開(kāi)墾農(nóng)田,必然會(huì)造成景觀破碎化加劇,隨著人為干擾強(qiáng)度的增加,斑塊密度指數(shù)上升,景觀破碎化程度增強(qiáng).但由于受人的最佳功能區(qū)(活動(dòng)區(qū))的限制,中心區(qū)所受的干擾最重,相應(yīng)的中心區(qū)農(nóng)田不論從數(shù)目還是面積上都最大,造成中心區(qū)景觀斑塊密度值和景觀破碎化指數(shù)均最高.隨著空間范圍的擴(kuò)展,人的勞動(dòng)效率和勞動(dòng)效益均會(huì)有所下降,人為干擾強(qiáng)度自然減弱.Connell在討論干擾與群落斑塊間隙(gaps)及斑塊間隙形成的頻率對(duì)物種多樣性的影響時(shí),提出了中度干擾假說(shuō)(intermediatedisturbancehypothesis),即中等程度的干擾水平能維持較高的多樣性.在過(guò)渡區(qū),很大一部分農(nóng)田只有在風(fēng)調(diào)雨順的年份耕種,其余時(shí)間成為棄荒地,再加上短期的伐木開(kāi)墾,造成過(guò)渡區(qū)農(nóng)田、林地、草地和疏林草地鑲嵌交錯(cuò)分布的格局,引起景觀破碎化指數(shù)升高,與中心區(qū)的破碎化指數(shù)接近.可以認(rèn)為,隨著人為干擾強(qiáng)度的增加,景觀破碎化程度相應(yīng)增加.4.2關(guān)于干擾強(qiáng)度的衡量采用以植物改變狀況和主要輔助能的投入指標(biāo)來(lái)刻畫人為干擾強(qiáng)度的方法,在本文中表現(xiàn)出了較好的效果.它避免了以往用不同時(shí)間段的幾個(gè)間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)來(lái)衡量人為干擾強(qiáng)度時(shí)的非直觀性;用植物改變狀況和主要輔助能的投入指標(biāo)能更好地劃分人為干擾強(qiáng)度,更準(zhǔn)確地反映不同人為干擾強(qiáng)度對(duì)景觀破碎度的影響.4.3對(duì)過(guò)高景觀破碎度的環(huán)境利用建議本文按3種人為干擾強(qiáng)度對(duì)村級(jí)景觀的破碎度分析表明,隨著農(nóng)業(yè)的開(kāi)發(fā),使原本基質(zhì)為草原的自然景觀不斷的被分割,自然環(huán)境的整體結(jié)構(gòu)被打破.自然條件下,景觀破碎化是客觀存在的,它的存在有利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.但隨著人類干擾活動(dòng)的加劇,產(chǎn)生過(guò)高的景觀破碎度,最終可能造成資源的不合理利用和浪費(fèi).根據(jù)對(duì)種馬場(chǎng)中心分場(chǎng)的分析,種馬場(chǎng)的土地利用是比較合理的.過(guò)渡區(qū)植被是村落生存環(huán)境的一道人工保護(hù)墻,為了維護(hù)良好的生存環(huán)境,應(yīng)對(duì)過(guò)渡區(qū)的景觀完整性給予保護(hù),杜絕隨意或短期的開(kāi)墾、破壞過(guò)渡區(qū)植被的行為,防止過(guò)渡區(qū)的景觀破碎度進(jìn)一步增大,甚至出現(xiàn)過(guò)渡區(qū)景觀完全被破壞的情況.為了促進(jìn)本地區(qū)農(nóng)、牧、林復(fù)合系統(tǒng)的完