關(guān)于人類土地利用活動對自然保護(hù)區(qū)影響的探索
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作者：張毅
目前保護(hù)區(qū)人類活動研究多集中于單個保護(hù)區(qū)的時序性變化規(guī)律分析且存在遙感影像精度不能滿足應(yīng)用需求的問題。因此本文以黑龍江省38個省級保護(hù)區(qū)為研究對象，采用2012年高分辨率中巴資源系列衛(wèi)星影像及中國環(huán)境系列衛(wèi)星影像，選定農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游、養(yǎng)殖、交通等10余項人類土地利用活動作為影響因子，通過統(tǒng)計分析各因子在保護(hù)區(qū)不同功能分區(qū)的斑塊數(shù)量和面積構(gòu)建人類活動影響指數(shù)( NRHI)模型，分析黑龍江省區(qū)域尺度下人類土地利用活動對省級自然保護(hù)區(qū)的影響程度，為黑龍江省保護(hù)區(qū)護(hù)管薄弱問題提供技術(shù)支持，促進(jìn)黑龍江省環(huán)境保護(hù)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
截止2012年黑龍江省共建立保護(hù)區(qū)224個，其中省級保護(hù)區(qū)60個，黑龍江省作為國家最大森林資源、重要濕地資源及野生動物資源豐富的地區(qū)，對于現(xiàn)有優(yōu)勢資源的保護(hù)格外重要，雖然保護(hù)區(qū)的建設(shè)和管理持續(xù)跟進(jìn)，但是自然保護(hù)區(qū)仍受到了人類干擾與威脅。根據(jù)1994年世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)對于陸地自然保護(hù)區(qū)的定義以及保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)可獲得的條件，從60個省級保護(hù)區(qū)中選取38個省級保護(hù)區(qū)為主要研究對象，選取的38個省級自然保護(hù)區(qū)在數(shù)量上占省級保護(hù)區(qū)總數(shù)63%，基本代表該地區(qū)省級保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀。保護(hù)區(qū)總面積為123.45萬hm2，根據(jù)《自然保護(hù)區(qū)類型與級別劃分原則》（GB/T 145-93），黑龍江省省級自然保護(hù)區(qū)中選取的38個保護(hù)區(qū)可分為7種類型保護(hù)區(qū)（如圖1），包括了除海洋和海岸生態(tài)和草原草甸類自然保護(hù)區(qū)以外的所有類型。研究區(qū)域以內(nèi)陸濕地和水域類型的保護(hù)區(qū)為主，數(shù)量和面積分別占38個保護(hù)區(qū)總數(shù)量和總面積的55.2%和60%。
1.2 研究方法
1.2.1 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)處理
采用2012年內(nèi)成像分辨率30 m和2.5 m、云量覆蓋小于l0%且影像質(zhì)量良好的遙感影像（18個保護(hù)區(qū)采用分辨率30 m環(huán)境衛(wèi)星影像，20個保護(hù)區(qū)采用分辨率2.5 m中巴資源衛(wèi)星高分影像）以及自然保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)等地理輔助圖件及2000年黑龍江省土地利用圖。以上數(shù)據(jù)均來自于黑龍江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院。首先對遙感圖像進(jìn)行波段組合、參數(shù)設(shè)定后再對影像進(jìn)行幾何校正，殘差控制在0.5個像元內(nèi)，經(jīng)過圖像鑲嵌和剪裁并統(tǒng)一采用阿爾伯斯投影，確保面積畸變最小。通過目視解譯方法提取人類活動干擾分布范圍。結(jié)合Google Earth7.1對影像詳細(xì)地物信息進(jìn)行輔助判讀，并利用野外調(diào)查對提取的人類活動信息進(jìn)行驗證。將人類活動干擾圖層和保護(hù)區(qū)功能分區(qū)圖層進(jìn)行空間疊加，得到38個省級自然保護(hù)區(qū)相應(yīng)核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)人類活動干擾空間分布圖，通過圖層屬性數(shù)據(jù)計算人類活動在自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)、緩沖區(qū)及實驗區(qū)數(shù)量和面積。
1.2.2 評價因子選取及模型確定
本研究基于保護(hù)區(qū)常見的人類活動指標(biāo)通過專家知識選取了保護(hù)區(qū)人類活動影響因子（如表1），根據(jù)《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 192-2006)規(guī)定，擬定了保護(hù)區(qū)人類活動各類因子的權(quán)重。根據(jù)自然保護(hù)區(qū)人類活動監(jiān)測結(jié)果，通過模型計算38個自然保護(hù)區(qū)人類活動影響指數(shù)(nature reserve humanindex，NRHI)，對全黑龍江省內(nèi)的38個省級自然保護(hù)區(qū)人類活動影響進(jìn)行評價，評價模型如下：
式中，NRHI為自然保護(hù)區(qū)人類活動影響指數(shù)，A，為功能區(qū)對自然保護(hù)區(qū)的權(quán)重，該權(quán)重根據(jù)每一類人類活動斑塊所在的功能區(qū)來確定（核心區(qū)Al-0.6，緩沖區(qū)AF0.3，實驗區(qū)A1：O.l），b為人類活動對自然保護(hù)區(qū)權(quán)重，該權(quán)重根據(jù)不同人類活動類型對自然保護(hù)區(qū)的影響程度來確定（如表l），Xi為人類活動類型的面積，S為該自然保護(hù)區(qū)的總面積。
2 結(jié)果與分析
2.1 自然保護(hù)區(qū)人類土地利用活動監(jiān)測結(jié)果
統(tǒng)計分析黑龍江省38個保護(hù)區(qū)人類干擾信息，得出各類人類活動在不同功能分區(qū)的總面積、斑塊總數(shù)以及平均斑塊面積（如表2）。影響黑龍江省38個省級保護(hù)區(qū)的人類土地利用活動因子中，農(nóng)業(yè)活動是影響保護(hù)區(qū)最為突出的影響因子，其總面積為20.17萬hm2，占保護(hù)區(qū)總面積的16.34%。其次為城市居住擴(kuò)張，其面積為1.98萬hm2．占保護(hù)區(qū)總面積的1.60%．其余各類土地利用活動占保護(hù)區(qū)總面積不到1%。從各功能分區(qū)人類土地利用活動面積及斑塊數(shù)量來看，實驗區(qū)人類土地利用活動遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他功能分區(qū)，且存在實驗區(qū)>緩沖區(qū)>核心區(qū)的規(guī)律。農(nóng)業(yè)用地斑塊數(shù)量最多且各功能分區(qū)中平均斑塊面積最大，反映了保護(hù)區(qū)農(nóng)業(yè)活動集中連片的特點。人口居住活動的斑塊數(shù)量從核心區(qū)到實驗區(qū)呈遞增趨勢，平均斑塊面積先增后減，反映了實驗區(qū)的城鎮(zhèn)居民點分布破碎化程度較高分布零散。其他人工設(shè)施在核心區(qū)到實驗區(qū)斑塊個數(shù)增多，總面積增大，平均斑塊面積基本不變。其余人類活動在保護(hù)區(qū)中均處于斑塊數(shù)量少，總面積小，平均面積小的狀況。
2.2 自然保護(hù)區(qū)人類干擾程度評價結(jié)果
2.2.1 保護(hù)區(qū)人類干擾指數(shù)等級劃分結(jié)果
通過已建立的人類活動指數(shù)模型，得到38個保護(hù)區(qū)人類活動干擾指數(shù)（如表3），計算指數(shù)精確到小數(shù)點后五位，不足0.000 01的按0計算。依據(jù)人類活動指數(shù)將研究區(qū)內(nèi)38個保護(hù)區(qū)人類活動影響的程度劃分為5個等級：極度干擾V (NRH/>0.5)、強度干擾IV (0.3<NRHI<0.5)、中度干擾Ⅲ（0.2<NRHk0.3）、輕度干擾Ⅱ(0. 1<NRHk0.2)、微度干擾I(0<NRH/<0.1)。
經(jīng)統(tǒng)計受極度干擾到微度干擾保護(hù)區(qū)數(shù)量分別占保護(hù)區(qū)總數(shù)的5.2%、13.2%、13.2%、l8.4%、50.0%通過38個保護(hù)區(qū)干擾等級空間分布（如圖2）可以看出，安興濕地及安邦河保護(hù)區(qū)的人類活動影響指數(shù)偏大，受到了極度的人類活動干擾；東升等5個保護(hù)區(qū)該指數(shù)大于0.3，受到強度的人類活動干擾；六峰湖等5個保護(hù)區(qū)NRHI指數(shù)大于0.2，受到了中度的人類活動影響；烏蘇里江等7個保護(hù)區(qū)指數(shù)大于0.1，受到了輕度人類活動干擾；剩余19個保護(hù)區(qū)的指數(shù)均小于0.1，只存在輕微的人類活動。
通過對38個保護(hù)區(qū)人類活動影響指數(shù)的統(tǒng)計分析我們得出不同類型保護(hù)區(qū)受人類干擾的情況也有所差異，荒漠生態(tài)、森林生態(tài)、地質(zhì)遺跡和野生植物4個類型的保護(hù)區(qū)均處于微度干擾，該4種類型保護(hù)區(qū)受到良好保護(hù)。古生物遺跡類所有保護(hù)區(qū)處于中度干擾，75%的野生動物保護(hù)區(qū)處于微度干擾，12.5%野生動物保護(hù)區(qū)處于輕度干擾，其余野生動物保護(hù)區(qū)處于極度干擾。內(nèi)陸濕地和水域生態(tài)保護(hù)區(qū)是黑龍江省保護(hù)區(qū)中數(shù)量最多的保護(hù)區(qū)類型，該類保護(hù)區(qū)數(shù)量的33%處于微度干擾，28.6%處于輕度干擾，14.2%處于中度干擾，14.2%處于強度干擾，l0%處于極度干擾。
2.2.2 自然保護(hù)區(qū)人類活動干擾等級空間規(guī)律
自然保護(hù)區(qū)人類干擾程度及其分布受區(qū)域地理條件、資源狀況、人口密度及城鄉(xiāng)發(fā)展水平等多種因素影響，依據(jù)上述分級的人類干擾等級圖（如圖3）可以看出保護(hù)區(qū)受人類活動干擾強度差異較大且有明顯的地帶性規(guī)律。該地帶性規(guī)律與黑龍江省土地利用（如圖4）分布規(guī)律一致：東北部三江平原區(qū)及西南松嫩平原區(qū)人類活動干擾強度嚴(yán)重，對應(yīng)的2個區(qū)域為黑龍江省兩大平原耕地分布區(qū)，兩大區(qū)域面積占黑龍江省總面積的46.1%卻承擔(dān)著總?cè)丝?0.4%，是人類活動尤其是農(nóng)耕活動極為頻繁的區(qū)域。而西北部的大小興安嶺地區(qū)和東南部長白山遼東丘陵地區(qū)人類活動干擾較弱，相應(yīng)的2個地區(qū)多為森林草地為主的山地和丘陵其人口總量占黑龍江省人口總量的29.6%，面積占黑龍江省總面積的53.9%，人類活動相對較弱。
自然保護(hù)區(qū)作為生態(tài)資產(chǎn)集中、多樣性豐富的地區(qū)，對于發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)與維護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。本文結(jié)合遙感監(jiān)測及GIS空間分析技術(shù)提取人類土地利用活動信息并構(gòu)建人類土地利用活動影響指數(shù)模型，探討人類土地利用活動對黑龍江省省級自然保護(hù)區(qū)的影響。
3 結(jié)論與討論
(1)經(jīng)統(tǒng)計分析黑龍江省38個省級自然保護(hù)區(qū)人類土地利用活動因子的斑塊數(shù)量和面積，得出黑龍江省保護(hù)區(qū)內(nèi)集中連片的農(nóng)業(yè)活動是影響保護(hù)區(qū)內(nèi)土地萎縮的最主要驅(qū)動力，影響次之的為城鎮(zhèn)居民點和其他人工設(shè)施。從保護(hù)區(qū)功能分區(qū)上來看，人類活動干擾程度與保護(hù)區(qū)功能分區(qū)的格局基本一致，受干擾的強弱程度是實驗區(qū)>緩沖區(qū)>核心區(qū)。
(2)就2012年自然保護(hù)區(qū)人類活動干擾現(xiàn)狀而言，38個省級自然保護(hù)區(qū)中70%以上的保護(hù)區(qū)受到微度干擾，說明保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)起到很好隔離人類活動的作用。不同類型的保護(hù)區(qū)受到干擾程度也有所不同，濕地及水域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)區(qū)是黑龍江省數(shù)量最多也是受到干擾程度最為嚴(yán)重的保護(hù)區(qū)類型，其次為野生動物保護(hù)區(qū)，其余類型保護(hù)區(qū)均受到輕度或微度干擾。
(3)依據(jù)分級得出的人類干擾等級圖可以看出保護(hù)區(qū)受人類活動干擾強度有明顯的地帶性規(guī)律：東北部的三江平原與西南部的松嫩平原受人類活動影響干擾嚴(yán)重，而西北部大小興安嶺山地地區(qū)與東南長白山丘陵地區(qū)受人類活動干擾較弱。該地帶性規(guī)律與黑龍江省土地利用分布規(guī)律一致。
本文通過提取及統(tǒng)計人類土地利用活動信息對區(qū)域內(nèi)多個保護(hù)區(qū)進(jìn)行人類活動影響評價，彌補了區(qū)域內(nèi)多個保護(hù)區(qū)監(jiān)測等相關(guān)研究關(guān)注度不高的缺憾。但在研究內(nèi)容上不僅應(yīng)當(dāng)分析區(qū)域內(nèi)人類活動對保護(hù)區(qū)影響的現(xiàn)狀，更應(yīng)在人地關(guān)系相互作用機(jī)制和規(guī)律以及下一步如何在保護(hù)區(qū)周圍進(jìn)行有序人類活動上做更為深入的研究，為黑龍江省保護(hù)區(qū)的建設(shè)管理提供建議。
4摘 要：基于2012年的高分辨率中巴資源系列衛(wèi)星影像及中國環(huán)境系列衛(wèi)星影像，選定農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游、養(yǎng)殖、交通等10余個人類土地利用活動影響因子，提取并統(tǒng)計各因子在保護(hù)區(qū)不同功能分區(qū)的斑塊數(shù)量和面積構(gòu)建人類活動影響指數(shù)模型，分析黑龍江省區(qū)域尺
度下人類土地利用活動對省級自然保護(hù)區(qū)的影響。結(jié)果表明：就人類活動影響因子的斑塊數(shù)和面積而言，保護(hù)區(qū)受干擾最為突出的因子為農(nóng)業(yè)活動；從保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)上來看，人類活動干擾程度與保護(hù)區(qū)功能分區(qū)的格局基本一致即實驗區(qū)>緩沖區(qū)>核心區(qū)；黑龍江省38個保護(hù)區(qū)中有70%以上的省級保護(hù)區(qū)受到了較好的保護(hù)，保護(hù)區(qū)的功能分區(qū)起到很好的隔離人類活動的作用；濕地及水域自然保護(hù)區(qū)是黑龍江省數(shù)量最多也是受干擾最為突出的保護(hù)區(qū)類型；保護(hù)區(qū)人類活動干擾強度等級空間規(guī)律為東北部三江平原區(qū)與西南部松嫩平原區(qū)干擾強度大，而西北部大小興安嶺山地地區(qū)與東南長白山丘陵地區(qū)受人類活動干擾較弱，該種等級劃分得出的空間分布規(guī)律與黑龍江省土地利用分布規(guī)律一致。
