人為干擾對村落景觀破碎度的影響

人為干擾對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)研究的熱點之一，對其概念體系、構(gòu)成要素和研究方法進行了廣泛的研究。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)塊埋積層變化過程的測量。景觀破碎化通常會導(dǎo)致現(xiàn)有景觀的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過程的變化。許多科學(xué)家將gis、gps和ps（以下簡稱ps）技術(shù)應(yīng)用于景觀空間分析，并對景觀元素的空間變化規(guī)律進行了探討。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)域的不同時期，分析每個時期景觀中元素的變化，探討景觀干擾強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。在研究人為干擾對景觀變化的影響方面，它是一個很好的對象。由于有限的規(guī)模限制，ps技術(shù)和地形難以分析一個特定村莊的景觀，村莊景觀分析仍然是空白。本文的目標是在一個特定的村莊中應(yīng)用地表植物變化和輔助功能的投資指標作為人為干擾強度的梯度標志，以區(qū)分不同的人為干擾強度。在此基礎(chǔ)上，我們研究了人為干擾強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嶺縣種馬場中心分場(相當(dāng)于一個村),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,是一個以農(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渡的特點,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人為干擾強度對景觀破碎度的影響以吉林省長嶺縣種馬場中心分場為樣點,進行詳盡的地面調(diào)查.人類對村落環(huán)境的干擾主要是作用于土壤和地表動植物,包括采集、挖掘、狩獵、捕撈、采伐、放牧、開采、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劃分干擾強度(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,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渡區(qū)和輕度人為干擾的草原基質(zhì)區(qū),通過對這3個區(qū)域的景觀破碎度分析,探討人為干擾強度與村級景觀破碎度的關(guān)系.斑塊密度指數(shù)即斑塊個數(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度對景觀格局的影響,計算公式為: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)計得各研究區(qū)景觀面積和斑塊個數(shù)及其比例如表2.從表3可見,中心區(qū)、過渡區(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/hm2,斑塊密度在中心區(qū)和過渡區(qū)明顯比基質(zhì)區(qū)大,從中心區(qū)到過渡區(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,在過渡區(qū)中僅有一處2戶人家的居民點,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)來看,隨著人類干擾強度的增加,景觀的總斑塊密度指數(shù)也增大,在人為干擾強度越強的區(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人類干擾強度對景觀破碎化程度的影響由表4可見,最小斑塊面積為0.24hm2,中心區(qū)破碎化指數(shù)為0.0820;過渡區(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)>過渡區(qū)>基質(zhì)區(qū),表明隨著人類干擾強度的增加,景觀破碎化程度也增強.過渡區(qū)的破碎度指數(shù)相對較高,主要是由于人們對過渡區(qū)利用的短期性和不穩(wěn)定性,使得過渡區(qū)的棄荒地和疏林草地明顯增加,是造成過渡區(qū)景觀破度高的原因之一.另外,中心區(qū)的農(nóng)田在設(shè)計時面積較大,平均面積達4.2hm2·塊-1,也是造成它比過渡區(qū)具有相近的景觀破碎度指數(shù)的原因.可見,隨著人類干擾強度的增加,景觀破碎化程度也會相應(yīng)增加,在中度人為干擾強度下景觀破碎度更高.人的定居和對居住區(qū)周圍土地的開發(fā)利用引起生境破碎化.4討論4.1人為干擾強度本文根據(jù)研究地的自然特點,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)了不同人為干擾強度梯度,從中心區(qū)-過渡區(qū)-基質(zhì)區(qū)完全可以看成強度人為干擾、中度人為干擾和輕度人為干擾的3個梯度.破碎化指數(shù)表明,隨著人們大量開墾農(nóng)田,必然會造成景觀破碎化加劇,隨著人為干擾強度的增加,斑塊密度指數(shù)上升,景觀破碎化程度增強.但由于受人的最佳功能區(qū)(活動區(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.隨著空間范圍的擴展,人的勞動效率和勞動效益均會有所下降,人為干擾強度自然減弱.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物種多樣性的影響時,提出了中度干擾假說(intermediatedisturbancehypothesis),即中等程度的干擾水平能維持較高的多樣性.在過渡區(qū),很大一部分農(nóng)田只有在風(fēng)調(diào)雨順的年份耕種,其余時間成為棄荒地,再加上短期的伐木開墾,造成過渡區(qū)農(nóng)田、林地、草地和疏林草地鑲嵌交錯分布的格局,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.可以認為,隨著人為干擾強度的增加,景觀破碎化程度相應(yīng)增加.4.2關(guān)于干擾強度的衡量采用以植物改變狀況和主要輔助能的投入指標來刻畫人為干擾強度的方法,在本文中表現(xiàn)出了較好的效果.它避免了以往用不同時間段的幾個間接經(jīng)濟指標來來衡量人為干擾強度時的非直觀性;用植物改變狀況和主要輔助能的投入指標能更好地劃分人為干擾強度,更準確地反映不同人為干擾強度對景觀破碎度的影響.4.3對過高景觀破碎度的環(huán)境利用建議本文按3種人為干擾強度對村級景觀的破碎度分析表明,隨著農(nóng)業(yè)的開發(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的加劇,產(chǎn)生過高的景觀破碎度,最終可能造成資源的不合理利用和浪費.根據(jù)對種馬場中心分場的分析,種馬場的土地利用是比較合理的.過渡區(qū)植被是村落生存環(huán)境的一道人工保護墻,為了維護良好的生存環(huán)境,應(yīng)對過渡區(qū)的景觀完整性給予保護,杜絕隨意或短期的開墾、破壞過渡區(qū)植被的行為,防止過渡區(qū)的景觀破碎度進一步增大,甚至出現(xiàn)過渡區(qū)景觀完全被破壞的情況.為了促進本地區(qū)農(nóng)、牧、林復(fù)合系統(tǒng)的完