自然保护区景观结构设计与物种保护

1、自然保护区景观结构设计与物种保护 提 要 以卧龙自然保护区大熊猫保护为实例,提出了自然保护区中景观结构设计的一些基本原则和方法。认为在进行景观要素设计之前,应先进行景观适宜性评价,之后进行核心斑块、缓冲区和廊道的设计。核心斑块:不仅要考虑斑块的景观适宜性,而且斑块的面积应能维持一定物种数量;缓冲区:在考虑距离对目标物种影响的同时,还应考虑缓冲区的范围应该覆盖所有的核心斑块;廊道:需要辨识两种情况,其一是对现存生境廊道的保护,为了避免不同核心斑块被隔离,必须严格保护现存的生境廊道。其二是对潜在生境廊道的建设,在条件允许时,通过植被重建,建立适宜的生境廊道。 关键词 自然保护区;景观结构设计;核心

2、区;缓冲区;廊道;物种保护 中图分类号 S759.9;P901 文献标识码 A 文章编号 1000-3037(2000)02-0164-06 随着人类活动的不断加强和经济活动范围的扩大,全球范围内适宜于生物生存的栖息地在不断减少1-3。建立合理的自然保护区成为保护生物多样性和稀有物种的有效手段之一,然而若自然保护区建立的不适当,将可能降低不同自然种群之间的基因交流,其结果是加速了物种的退化和灭绝1、3、4。在建立自然保护区时,不仅要考虑碎裂种群的生存能力,而且还要从整体上考虑不同种群及其栖息地在空间上的分布和相互联系,包括结构上和功能上两个方面5-8。随着自然栖息地的减少和破碎化,生物多样性保

3、护受到严重威胁2、8,建立自然保护区、保护濒危物种具有重要意义。一般认为,一个完善的自然保护区包括核心区、缓冲区、实验区和研究区。如何从物种保护角度,研究核心区、缓冲区、实验区以及廊道的设计具有实际意义。景观设计是在一定尺度上对资源的再分配,通过研究景观格局对生态过程的影响,在景观分析、综合评价的基础上,提出景观资源合理利用的方案 9。景观生态建设与景观结构设计在生物多样性保护中具有重要作用10、11。 1 自然保护区景观结构设计的基本原则 为了更准确地设计核心保护区、缓冲区和廊道,我们认为,除了了解物种的空间分布外,研究景观的适宜性成为景观设计的基础。在自然保护区功能区设计时应考虑以下基本原

4、则: 1.1 生物保护优先原则 在景观结构设计时,如核心斑块、缓冲区和生境廊道,必须首先考虑目标物种的生态特性和种群最小生存能力,根据生物物种对自然环境的需求进行景观结构设计,不仅要求每一个景观要素必须有利于物种的保护,而且还要求从景观尺度上有利于目标种群的保护。 1.2 微观与宏观相结合的原则 对某一碎裂种群的保护,往往从局部的生存环境考虑,设计适宜的保护区,与此同时,人为地将它与外界隔绝1、3。为了从长远角度考虑整个种群的保护,必须从宏观上研究不同碎裂种群之间的相互联系和保护,如建立合理的缓冲区和生境廊道等,在加强不同栖息地之间的联系的同时,促进生物种群之间基因交流,提高物种多样性。 1.

5、3 综合性原则 影响生物生存的景观因子十分复杂,在自然保护区景观结构设计时,不能仅仅考虑某一个或某几个景观因子,不同景观因子的空间组合将直接影响景观对物种的生存。因此在进行景观结构设计时,要考虑所有影响物种生存的景观因子,在景观适宜性评价的基础上,设计合理的核心区、缓冲区和生境廊道。自然保护区景观结构设计的流程可以用图 1 表示。 图 1 自然保护区景观结构设计流程 Fig.1 Flowchart of landscape structure design for nature reserve 2 景观适宜性评价 景观适宜性评价就是根据不同景观因子相对于目标物种的重要性(影响程度),确定不同景

6、观因子对目标物种的权重,在此基础上,评价各种景观因子在空间上组合对物种的景观适宜性。下面我们以卧龙自然保护区大熊猫的保护为例,详细说明景观适宜性评价的方法和过程。 卧龙自然保护区 2000km2 多,约有 140 只大熊猫,目前是我国大熊猫自然保护区中最大的一个。该保护区位于四川省的汶川县,地理位置在 1025210324E 和 30453120N 之间,属于四川盆地的西缘山地,整个地势从西向东降低。最高处 6250m,最低处 1150m。该区年均气温 8.5,年均降水量约 890mm,无霜期 180200d 左右。除了食物来源竹类分布对大熊猫的影响比较突出外,海拔高度和地形坡度也是重要的影响

7、因子12,此外,人类活动对大熊猫的生存也有显着影响。在此,我们主要选取了食物来源、海拔高度和坡度进行景观适宜性评价。食物来源。一般认为,竹类的空间分布和丰富程度将直接影响大熊猫的生存。在卧龙自然保护区,大熊猫的主要可食竹类有冷箭竹、拐棍竹、华西箭竹、大箭竹、油竹、白夹竹和水竹等。研究发现,大熊猫最喜欢取食冷箭竹和拐棍竹,其它竹类次之12。由此可以根据大熊猫对不同竹类的喜爱程度,进行权重赋值(表 1)。海拔高度。随着海拔高度的增加,限制了大熊猫的活动范围和觅食能力。通常大熊猫在 14003600m 范围内活动,但不同海拔高度范围内出现的频率明显不同,反映出高度变化对大熊猫的影响12。由此可以认为

8、,大熊猫出现频率较高的地段是最适合于大熊猫活动和生存的地方,大熊猫出现频率较低的地段景观适宜性较差。根据海拔高度对大熊猫的适宜程度可以进行权重赋值(表 1)。地形坡度。据野外调查,大熊猫一般喜欢在坡度小于 20的地方活动和觅食。在卧龙自然保护区,约有 63% 的大熊猫活动在坡度小于 20以下地区,25% 的大熊猫在坡度 2030地区活动,仅有 12% 的大熊猫活动在坡度 30以上地区12。由此可以认为,20以下的地区最有利于大熊猫的生存,而 2030的地区次之,3040的地区再次之。当地形坡度达到 40以上时,将不再适宜大熊猫生存,由此可以进行权重赋值(表 1)。 表 1 不同景观因子权重赋值

9、(mg/kg) Table 1 Weight assigned to different landscape factors 分级 高程 (m) 地形坡度 () 食物来源 权重赋值 (ui) 级 2000-3000 5000 40 无竹类地区 0.000 在上述权重赋值的基础上,我们利用下式计算景观适宜性指数: 式中,S 表示不同景观单元针对大熊猫的景观适宜性指数,n 取 3,表示食物、海拔高度和地形坡度三大影响因子;ui 表示不同景观因子的权重。通过 GIS,首先将该区 110 万地形图输入计算机中建立 DEM 模型,依据上述分级指标(表 1)派生出地形高度分级图和坡度分级图13,同时将该区

10、 150 万竹类分布图输入计算机。根据表 1,对上述 3 种景观因子类型图进行再分类,产生大熊猫各因子的权重评价图。利用公式 (1) 计算景观适宜性指数,评价结果见表 2 和图 2。 表 2 卧龙自然保护区大熊猫景观适宜性评价 Table 2 Landscape suitability assessment for Giant Panda in Wolong Nature Reserve 景观适宜性分级 面积统计 (km2) 占总面积的百分比 (%) 适宜性评价 代码 1 90.36 4.47 最适宜 S1 0.51 226.42 11.19 适宜 S2 0.30.5(含 0.30) 286.

11、09 14.13 中等适宜 S3 00.3(0.3、0 除外) 183.93 9.10 勉强适宜 S4 0 1236.51 61.11 不适宜 S5 图 2 卧龙自然保护区大熊猫景观适宜性评价 Fig.2 Landscape suitability assessment for Giant Panda in Wolong Nature Reserve 3 卧龙自然保护区景观结构设计与大熊猫保护 3.1 核心保护区设计 通常,大型斑块比小型斑块内有更多的物种,能提高碎裂种群的存活率,也有利于维持和保护基因的多样性,而小型斑块则不利于斑块内部物种的生存和物种多样性的保护9、14。然而对于具体物种而言,即使有较大的保护区,倘若景观适宜性较差,也将不利于物种的保护。卧龙自然保护区就是一个实例,总面积 2000km2 多,但最适宜和适宜大熊猫生存的面积只有 300km2 多,且处于十分破碎状态。在核心斑块设计时,不仅要考虑核心斑块的大小,还需考虑核心区的生态环境质量。因此,核心斑块的设计应满足以下两个主要条件:一是斑块的景观适宜性较好(为适宜级以上);二是每一个斑块应具有足够