关于人类土地利用活动对自然保护区影响的探索

作者：张毅

  目前保护区人类活动研究多集中于单个保护区的时序性变化规律分析且存在遥感影像精度不能满足应用需求的问题。因此本文以黑龙江省38个省级保护区为研究对象，采用2012年高分辨率中巴资源系列卫星影像及中国环境系列卫星影像，选定农业、工业、旅游、养殖、交通等10余项人类土地利用活动作为影响因子，通过统计分析各因子在保护区不同功能分区的斑块数量和面积构建人类活动影响指数( NRHI)模型，分析黑龙江省区域尺度下人类土地利用活动对省级自然保护区的影响程度，为黑龙江省保护区护管薄弱问题提供技术支持，促进黑龙江省环境保护建设的可持续发展。

1  材料与方法

1.1  研究区概况

  截止2012年黑龙江省共建立保护区224个，其中省级保护区60个，黑龙江省作为国家最大森林资源、重要湿地资源及野生动物资源丰富的地区，对于现有优势资源的保护格外重要，虽然保护区的建设和管理持续跟进，但是自然保护区仍受到了人类干扰与威胁。根据1994年世界自然保护联盟(IUCN)对于陆地自然保护区的定义以及保护区数据可获得的条件，从60个省级保护区中选取38个省级保护区为主要研究对象，选取的38个省级自然保护区在数量上占省级保护区总数63%，基本代表该地区省级保护区现状。保护区总面积为123.45万hm2，根据《自然保护区类型与级别划分原则》（GB/T 145-93），黑龙江省省级自然保护区中选取的38个保护区可分为7种类型保护区（如图1），包括了除海洋和海岸生态和草原草甸类自然保护区以外的所有类型。研究区域以内陆湿地和水域类型的保护区为主，数量和面积分别占38个保护区总数量和总面积的55.2%和60%。

1.2  研究方法

1.2.1  数据源及数据处理

  采用2012年内成像分辨率30 m和2.5 m、云量覆盖小于l0%且影像质量良好的遥感影像（18个保护区采用分辨率30 m环境卫星影像，20个保护区采用分辨率2.5 m中巴资源卫星高分影像）以及自然保护区的功能分区等地理辅助图件及2000年黑龙江省土地利用图。以上数据均来自于黑龙江省环境保护科学研究院。首先对遥感图像进行波段组合、参数设定后再对影像进行几何校正，残差控制在0.5个像元内，经过图像镶嵌和剪裁并统一采用阿尔伯斯投影，确保面积畸变最小。通过目视解译方法提取人类活动干扰分布范围。结合Google Earth7.1对影像详细地物信息进行辅助判读，并利用野外调查对提取的人类活动信息进行验证。将人类活动干扰图层和保护区功能分区图层进行空间叠加，得到38个省级自然保护区相应核心区、缓冲区、实验区人类活动干扰空间分布图，通过图层属性数据计算人类活动在自然保护区核心区、缓冲区及实验区数量和面积。

1.2.2  评价因子选取及模型确定

  本研究基于保护区常见的人类活动指标通过专家知识选取了保护区人类活动影响因子（如表1），根据《生态环境状况评价技术规范》(HJ/T 192-2006)规定，拟定了保护区人类活动各类因子的权重。根据自然保护区人类活动监测结果，通过模型计算38个自然保护区人类活动影响指数(nature reserve humanindex，NRHI)，对全黑龙江省内的38个省级自然保护区人类活动影响进行评价，评价模型如下：

  式中，NRHI为自然保护区人类活动影响指数，A，为功能区对自然保护区的权重，该权重根据每一类人类活动斑块所在的功能区来确定（核心区Al-0.6，缓冲区AF0.3，实验区A1：O.l），b为人类活动对自然保护区权重，该权重根据不同人类活动类型对自然保护区的影响程度来确定（如表l），Xi为人类活动类型的面积，S为该自然保护区的总面积。

2  结果与分析

2.1  自然保护区人类土地利用活动监测结果

  统计分析黑龙江省38个保护区人类干扰信息，得出各类人类活动在不同功能分区的总面积、斑块总数以及平均斑块面积（如表2）。影响黑龙江省38个省级保护区的人类土地利用活动因子中，农业活动是影响保护区最为突出的影响因子，其总面积为20.17万hm2，占保护区总面积的16.34%。其次为城市居住扩张，其面积为1.98万hm2．占保护区总面积的1.60%．其余各类土地利用活动占保护区总面积不到1%。从各功能分区人类土地利用活动面积及斑块数量来看，实验区人类土地利用活动远远大于其他功能分区，且存在实验区>缓冲区>核心区的规律。农业用地斑块数量最多且各功能分区中平均斑块面积最大，反映了保护区农业活动集中连片的特点。人口居住活动的斑块数量从核心区到实验区呈递增趋势，平均斑块面积先增后减，反映了实验区的城镇居民点分布破碎化程度较高分布零散。其他人工设施在核心区到实验区斑块个数增多，总面积增大，平均斑块面积基本不变。其余人类活动在保护区中均处于斑块数量少，总面积小，平均面积小的状况。

2.2  自然保护区人类干扰程度评价结果

2.2.1  保护区人类干扰指数等级划分结果

  通过已建立的人类活动指数模型，得到38个保护区人类活动干扰指数（如表3），计算指数精确到小数点后五位，不足0.000 01的按0计算。依据人类活动指数将研究区内38个保护区人类活动影响的程度划分为5个等级：极度干扰V (NRH/>0.5)、强度干扰IV (0.3<NRHI<0.5)、中度干扰Ⅲ（0.2<NRHk0.3）、轻度干扰Ⅱ(0. 1<NRHk0.2)、微度干扰I(0<NRH/<0.1)。

  经统计受极度干扰到微度干扰保护区数量分别占保护区总数的5.2%、13.2%、13.2%、l8.4%、50.0%通过38个保护区干扰等级空间分布（如图2）可以看出，安兴湿地及安邦河保护区的人类活动影响指数偏大，受到了极度的人类活动干扰；东升等5个保护区该指数大于0.3，受到强度的人类活动干扰；六峰湖等5个保护区NRHI指数大于0.2，受到了中度的人类活动影响；乌苏里江等7个保护区指数大于0.1，受到了轻度人类活动干扰；剩余19个保护区的指数均小于0.1，只存在轻微的人类活动。

  通过对38个保护区人类活动影响指数的统计分析我们得出不同类型保护区受人类干扰的情况也有所差异，荒漠生态、森林生态、地质遗迹和野生植物4个类型的保护区均处于微度干扰，该4种类型保护区受到良好保护。古生物遗迹类所有保护区处于中度干扰，75%的野生动物保护区处于微度干扰，12.5%野生动物保护区处于轻度干扰，其余野生动物保护区处于极度干扰。内陆湿地和水域生态保护区是黑龙江省保护区中数量最多的保护区类型，该类保护区数量的33%处于微度干扰，28.6%处于轻度干扰，14.2%处于中度干扰，14.2%处于强度干扰，l0%处于极度干扰。

2.2.2  自然保护区人类活动干扰等级空间规律

自然保护区人类干扰程度及其分布受区域地理条件、资源状况、人口密度及城乡发展水平等多种因素影响，依据上述分级的人类干扰等级图（如图3）可以看出保护区受人类活动干扰强度差异较大且有明显的地带性规律。该地带性规律与黑龙江省土地利用（如图4）分布规律一致：东北部三江平原区及西南松嫩平原区人类活动干扰强度严重，对应的2个区域为黑龙江省两大平原耕地分布区，两大区域面积占黑龙江省总面积的46.1%却承担着总人口70.4%，是人类活动尤其是农耕活动极为频繁的区域。而西北部的大小兴安岭地区和东南部长白山辽东丘陵地区人类活动干扰较弱，相应的2个地区多为森林草地为主的山地和丘陵其人口总量占黑龙江省人口总量的29.6%，面积占黑龙江省总面积的53.9%，人类活动相对较弱。

自然保护区作为生态资产集中、多样性丰富的地区，对于发展区域经济与维护生态环境可持续发展有着重要作用。本文结合遥感监测及GIS空间分析技术提取人类土地利用活动信息并构建人类土地利用活动影响指数模型，探讨人类土地利用活动对黑龙江省省级自然保护区的影响。

3  结论与讨论

  (1)经统计分析黑龙江省38个省级自然保护区人类土地利用活动因子的斑块数量和面积，得出黑龙江省保护区内集中连片的农业活动是影响保护区内土地萎缩的最主要驱动力，影响次之的为城镇居民点和其他人工设施。从保护区功能分区上来看，人类活动干扰程度与保护区功能分区的格局基本一致，受干扰的强弱程度是实验区>缓冲区>核心区。

  (2)就2012年自然保护区人类活动干扰现状而言，38个省级自然保护区中70%以上的保护区受到微度干扰，说明保护区的功能分区起到很好隔离人类活动的作用。不同类型的保护区受到干扰程度也有所不同，湿地及水域生态系统保护区是黑龙江省数量最多也是受到干扰程度最为严重的保护区类型，其次为野生动物保护区，其余类型保护区均受到轻度或微度干扰。

(3)依据分级得出的人类干扰等级图可以看出保护区受人类活动干扰强度有明显的地带性规律：东北部的三江平原与西南部的松嫩平原受人类活动影响干扰严重，而西北部大小兴安岭山地地区与东南长白山丘陵地区受人类活动干扰较弱。该地带性规律与黑龙江省土地利用分布规律一致。

  本文通过提取及统计人类土地利用活动信息对区域内多个保护区进行人类活动影响评价，弥补了区域内多个保护区监测等相关研究关注度不高的缺憾。但在研究内容上不仅应当分析区域内人类活动对保护区影响的现状，更应在人地关系相互作用机制和规律以及下一步如何在保护区周围进行有序人类活动上做更为深入的研究，为黑龙江省保护区的建设管理提供建议。

4摘  要：基于2012年的高分辨率中巴资源系列卫星影像及中国环境系列卫星影像，选定农业、工业、旅游、养殖、交通等10余个人类土地利用活动影响因子，提取并统计各因子在保护区不同功能分区的斑块数量和面积构建人类活动影响指数模型，分析黑龙江省区域尺

度下人类土地利用活动对省级自然保护区的影响。结果表明：就人类活动影响因子的斑块数和面积而言，保护区受干扰最为突出的因子为农业活动；从保护区的功能分区上来看，人类活动干扰程度与保护区功能分区的格局基本一致即实验区>缓冲区>核心区；黑龙江省38个保护区中有70%以上的省级保护区受到了较好的保护，保护区的功能分区起到很好的隔离人类活动的作用；湿地及水域自然保护区是黑龙江省数量最多也是受干扰最为突出的保护区类型；保护区人类活动干扰强度等级空间规律为东北部三江平原区与西南部松嫩平原区干扰强度大，而西北部大小兴安岭山地地区与东南长白山丘陵地区受人类活动干扰较弱，该种等级划分得出的空间分布规律与黑龙江省土地利用分布规律一致。