基于3S技術(shù)的馬鹿生境破碎化及其生態(tài)影響的分析.pdf

1、2002年11月-2005年2月，作者連續(xù)3個(gè)冬季對(duì)黑龍江省完達(dá)山林區(qū)馬鹿生境破碎化及生態(tài)影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)地研究。在野外調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，基于3S技術(shù)和多元統(tǒng)計(jì)分析，獲得了以下主要結(jié)果： l馬鹿冬季破碎化因子分析及其空間格局特征： (1)影響馬鹿冬季生境破碎化的14個(gè)因子中的9個(gè)因子為主要生態(tài)因子，進(jìn)一步的因子分析表明，人類活動(dòng)這一綜合因子是引起馬鹿冬季生境破碎化最主要的因素，即在馬鹿棲息生境內(nèi)的森林采伐、農(nóng)田開(kāi)墾、居

2、民點(diǎn)擴(kuò)展和道路修筑及物資運(yùn)輸?shù)纫幌盗邢嚓P(guān)的人類經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)。 (2)經(jīng)主成分分析，結(jié)合邏輯斯締回歸分析，建立了馬鹿冬季生境破碎化因子的LOGISTIC回歸預(yù)測(cè)模型：log(Pi/1-Pi)=-1.963+0.816PC1-0.262PC2-0.039PC3，其正確預(yù)測(cè)率為71.1％，可以認(rèn)為該模型基本上能夠反映馬鹿冬季生境破碎化因子的分布情況。 (3)馬鹿冬季生境破碎化因子具有以下主要空間格局特征：9個(gè)生境破碎化因子具

3、有明顯的空間自相關(guān)性，其顯著性(p＜0.05)，Moran'sI值達(dá)73％；動(dòng)物干擾在近距離范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)特征，說(shuō)明在此距離梯度下馬鹿與狍、野豬等大型有蹄類存在著一定程度上的生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)干擾，呈斑塊狀分布，斑塊大小為230～920m；居民點(diǎn)、農(nóng)田和廢棄運(yùn)材路這3個(gè)因子在全部14個(gè)距離梯度下均表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)特征，這不僅說(shuō)明它們對(duì)生境破碎化在空間格局上的影響有高度的一致性，而且說(shuō)明這3個(gè)因子在馬鹿冬季生境破碎化過(guò)程中起著重要的作用

4、；馬鹿在冬季破碎化生境下數(shù)量分布的半方差隨空間距離梯度的變化呈“巢狀結(jié)構(gòu)”特點(diǎn)，反映出馬鹿數(shù)量分布的空間格局存在著多尺度的變異；而馬鹿分布數(shù)量的分維數(shù)D(1.926±1.360)接近于2，說(shuō)明馬鹿數(shù)量分布的空間格局變異主要發(fā)生在較小的尺度上，也就是說(shuō)樣方點(diǎn)出現(xiàn)馬鹿足跡鏈數(shù)量的差異很大，較高的數(shù)量持續(xù)一段時(shí)間后往往隨之以較低的數(shù)量。這充分揭示了馬鹿數(shù)量分布的多尺度和等級(jí)斑塊的空間分布特征和馬鹿微生境的脆弱性，即一旦微生境發(fā)生變化，可能導(dǎo)致

5、馬鹿數(shù)量分布空間格局的較大改變。 2馬鹿冬季破碎化生境評(píng)價(jià)及景觀結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為： (1)生境破碎化使馬鹿冬季生境的景觀適宜性面積所占比例逐漸減少，景觀的異質(zhì)性出現(xiàn)增大的趨勢(shì)；斑塊小而多且相互隔離，在空間分布上呈明顯破碎化狀態(tài)；由于景觀連接度較低，降低了各生境因子在生態(tài)功能和生態(tài)過(guò)程中的聯(lián)系及其作用的發(fā)揮。景觀連接度進(jìn)行模糊相對(duì)賦值及建立生境景觀連接度評(píng)價(jià)模型，將馬鹿冬季生境按由高及低的次序，劃分為4個(gè)等級(jí)：適宜、次適宜、一

6、般適宜和不適宜。結(jié)果表明：在研究地區(qū)的155.6km2的總面積中，主要為一般適宜生境，其面積為130.05km2，占研究地區(qū)的83.58％；適宜生境和次適宜生境的面積分別為14.81km2和9.57km2，僅占研究地區(qū)的9.52％和6.15％；不適宜生境的面積最小，為1.17km2，占研究地區(qū)的0.75％。此外，對(duì)研究地區(qū)51個(gè)斑塊中，適宜生境的斑塊數(shù)最多，為23塊，占總斑塊數(shù)的45.10％，而一般適宜生境和不適宜生境斑塊數(shù)最少，分別為

7、5塊和6塊，分別占9.80％和11.76％。 (2)運(yùn)用目前描述景觀格局及變化的3個(gè)常用景觀特征指數(shù)：平均斑塊周長(zhǎng)面積比、分維數(shù)和蔓延度，對(duì)研究地區(qū)上述4個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的生境景觀特征分析的結(jié)果表明：適宜生境的平均周長(zhǎng)一面積比指數(shù)最高(332.43)、平均斑塊分維數(shù)和平均蔓延度指數(shù)均為最低(分別為1.050和0.749)；而不適宜生境的平均周長(zhǎng)一面積比指數(shù)最低(186.16)、平均斑塊分維數(shù)較高(1.059)、平均蔓延度指數(shù)最高(0.

8、837)。充分說(shuō)明，適宜生境較不適宜生境的破碎化程度高、斑塊隔離程度大和景觀異質(zhì)性高的景觀結(jié)構(gòu)特征。 3森林采伐對(duì)馬鹿冬季破碎化生境選擇與利用的主要影響： (1)馬鹿對(duì)皆伐跡地(SI=0.29)、闊葉混交疏林(SI=0.08)表現(xiàn)為正選擇，而對(duì)針闊葉混交林、楊樹(shù)闊葉混交林、人工落葉松林、灌叢和裸地表現(xiàn)為負(fù)選擇。農(nóng)田則表現(xiàn)為完全回避(SI=0)。馬鹿對(duì)低郁閉度生境表現(xiàn)出很強(qiáng)的正選擇性(SI=0.62)；對(duì)中等郁閉度生境也表

9、現(xiàn)出正選擇(SI=0.16)；但對(duì)高郁閉度生境表現(xiàn)為負(fù)選擇。 (2)馬鹿冬季主要分布在距離公路600m～1km范圍內(nèi)，表現(xiàn)出正選擇，幾乎回避距離公路100m范圍之內(nèi)的地方。 (3)居民點(diǎn)及其周?chē)貐^(qū)頻繁的人類活動(dòng)使馬鹿在居民點(diǎn)周?chē)纬梢粋€(gè)緩沖區(qū)，在該范圍內(nèi)沒(méi)有馬鹿活動(dòng)。該緩沖區(qū)以居民點(diǎn)為中心，平均半徑為2.74km。 (4)馬鹿對(duì)中、高采伐頻率生境(近15年內(nèi)采伐1-5次)利用率較高；對(duì)低采伐頻率生境(近15年內(nèi)

10、沒(méi)有采伐活動(dòng))利用率較低。 (5)隨著采伐間隔時(shí)間的延續(xù)，采伐跡地經(jīng)歷不同的森林植物群落的演替階段。食物豐盛度和可獲得性也隨之出現(xiàn)明顯的差異。采伐跡地在7年內(nèi)對(duì)馬鹿具有較高的適宜性，食物豐盛度和可獲得性較高。馬鹿對(duì)這類生境利用頻率很高，超過(guò)7年的跡地馬鹿利用率較低。 (6)目前，森林皆伐和擇伐為研究地區(qū)主要采伐方式。皆伐對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的改變較大，大面積的皆伐及其后的人工撫育劇烈地改變著森林景觀結(jié)構(gòu)和組成，而擇伐在這方面的影響

11、則相對(duì)較小。馬鹿完全避皆伐后的人工林(0.00％)，對(duì)皆伐后的天然次生林利用率也很低(4.40％)，新皆伐跡地和新?lián)穹チ掷妙l率最高(分別為54.40％和41.21％)。 4破碎化生境邊緣效應(yīng)對(duì)馬鹿冬季數(shù)量分布的主要影響為： (1)2種破碎化生境邊緣對(duì)馬鹿冬季數(shù)量分布產(chǎn)生了顯著不同的邊緣效應(yīng)，Mann-WhitneyU檢驗(yàn)結(jié)果表明二者具有非常顯著差異性(U=3.000，Z=-3.130，P=0.002)。其中，森林—灌叢

12、邊緣對(duì)馬鹿數(shù)量分布產(chǎn)生了正邊緣效應(yīng)，即馬鹿在森林—灌叢邊緣的活動(dòng)和分布數(shù)量高于相鄰灌叢和森林；森林—農(nóng)田邊緣對(duì)馬鹿的數(shù)量分布產(chǎn)生了負(fù)邊緣效應(yīng)，即馬鹿的活動(dòng)和分布主要集中在森林內(nèi)部距林—農(nóng)邊緣200-680m的范圍內(nèi)，而極少在在森林—農(nóng)田邊緣或農(nóng)田內(nèi)部出現(xiàn)。 (2)馬鹿冬季對(duì)林—灌叢邊緣(HI=0.332)生境的偏愛(ài)性遠(yuǎn)高于林—農(nóng)邊緣(HI=0.032)。這是因?yàn)榱帧噙吘壣持械氖澄镓S富度，隱蔽值較高，所以馬鹿對(duì)其選擇程度高。