1、臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓生境評價_歐陽志云 第21卷第11期2001年11月生態(tài)學(xué)報(bào)Vol.21,No.11Nov.,2001 臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓生境評價 歐陽志云,劉建國,肖寒,譚迎春,張和民 龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓研究中心,四川623006)12133(1.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京,100080;2.MichiganStateUniversity,EastLansing,MI48824,USA;3.臥 摘要:生物的生境是指生物生活繁衍的場所,由生物與非生物環(huán)境構(gòu)成。近幾個世紀(jì)以來,物種絕滅的速度加快,生物多樣性喪失最重要的原因是生物生境的人為破壞。對保護(hù)生物的生境評價,是分析這些物種種群

2、減少、瀕危原因的重要手段,還能為制定合理的保護(hù)對策提供依據(jù)。根據(jù)大熊貓生境分布特點(diǎn)提出了大熊貓生境結(jié)構(gòu)理論模型,將影響臥龍大熊貓生境質(zhì)量的因素分為物理環(huán)境因素、生物環(huán)境因素和人類活動因素,探討了生境評價的程序與臥龍大熊貓生境評價準(zhǔn)則,運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)與空間模擬方法分析了臥龍大熊貓生境質(zhì)量。在人類活動影響下,臥龍自然保護(hù)區(qū)內(nèi)適宜大熊貓生存的生境面積有57597.3hm2,其中最適生境面積為6256.1hm2,主要分布在海拔23002800m的平緩山坡與臺地。 關(guān)鍵詞:生境評價;大熊貓;地理信息系統(tǒng) AnassessmentofgiantpandahabitatinWolongNatureRe

3、serve 12133OUYANGZhi-Yun,LIUJian-Guo,XIAOHan,TANYing-Chun,ZHANGHe-Min (1.ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing,China;2.DepartmentofFisheriesandWildlife,MichiganStateUniversity,EastLansing,Michigan,USA;3.ChinaGiantPandaResearchCen-ter,WolongNatureReserve,Sichuan,

4、China).ActaEcologicaSinica,2001,21(11):18691874. Abstract:Wildlifehabitatisinfluencedbybioticandabioticenvironmentalfactorsandhumanactivities.Habitatassessmentcanprovideessentialinformationforwildliferefugedesignandmanagement.Inthispa-per,theconceptualframeworkandassessmentmethodsofwildlifehabitatwi

5、thanexampleofgiantpandahabitatassessmentwerediscussed. Theprocedureofwildlifehabitatassessmentincludes(1)analysisofspecies'habitatrequirement,(2)identificationoftherestrictingorleadingfactorsthatinfluencethepopulationandtheirbehavior,(3)estab-lishmentofevaluationcriteriaforeachfactorandtheco

6、mpletionofasuitablilityassessmentforsinglefac-tors,and(4)asynthesisofthehabitatanalysisandevaluationinlightofcriteria. Thekeyfactorsaffectingthebehaviorsandreproductionofgiantpandaweredividedintothreecate-gories:physicalenvironmentalfactors,biologicalenvironmentalfactorsandimpactsfromhumanactivities

7、.InWolong,thegiantpandausuallylivesinslopeareaoftherangingeof1400mto3600maslandfeedsonBasbaniafangiana,YushaniabevipaniculataandFargesiarebustaundermixedofconiferousanddecidu-ousforestsandconiferforests.Thecompetingspeciesarebamboo-eatinganimalssuchasredpandaandbamboomice.Themajorhumanactivitiesthat

8、affectthequalityofthegiantpanda'shabitataredeforesta-tion,transportation,agriculturalactivities,forestresourcecollectionandlocalresidents'everydayactivi-ties. Theassessmentresultsshowedthatundertherestraintofphysicalenvironmentalfactors,986.09km2基金項(xiàng)目:科技部973項(xiàng)目(G2000046807),國家自然科學(xué)基金(39

9、470147),美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)及MichiganStateUniversity資助項(xiàng)目。 收稿日期:2000-12-29;修訂日期:2001-05-03 作者簡介:歐陽志云(1962),男,湖南人,博士,研究員。主要從事生物多樣性保護(hù)和生態(tài)規(guī)劃研究。 1870 %area,49.4生態(tài)學(xué)報(bào)21卷ofthetotalareaofWolongNatureReserve,issuitableforgiantpandahabitatand113.27km2ishighlysuitablehabitat.Fromtheperspectiveofbiologicalfactors,856.10

10、km2habitatwherethegiantpandacanbedistributed,246.14km2arehighlysuitablehabitatforgiantpanda.Consideringbothphysicalandbiologicalsuitability,weconcludedthatinWolong,826.14km2providesuitablehabitatforgiantpanda,mostofthemaredistributedontheslopeareafrom2000to3500masl.Theimpactofdeforestation,transport

11、ation,agriculturalproduction,andcollectionofforestresourcesonpandahabitat %ofthetotalarea,wasaffectedbyhumanactivities.Byoverlayingwereanalyzed.445.24km2habitat,22.3 thenaturalhabitatsuitabilitydistributionandthemapofhumanimpactsdistributioninWolong,thesuit-ablehabitatforgiantpandacoversanareaof5759

12、7.3hm2,ofwhich,6256.1hm2ishighlysuitablehabi-tat.Duetothedisturbanceofhumanactivities,about250.17km2ofsuitablehabitatenvironmentwaslost. %.Inthemeantime,thetransportationAsaresult,theoriginalsuitablehabitatwasreducedby30 routes,agriculturalfieldsandresidencealongGengdaandPitiaoValleynotonlycausedire

13、ctaffectsonthehabitatofgiantpanda,butleadtothefragmentationofgiantpandahabitat.Inthelongrun,thisdoesgreatharmtothesurvivalandreproductionofgiantpanda.Becauseoftheinterferenceanddestructionbyhumanactivities,theexistingsuitablehabitatforgiantpandais575.97km2,whichhasacapacityfor156gi-antpandas. Keywor

14、ds:habitatassessment;giantpanda;geographicalinformationsystem(GIS) 文章編號:1000-0933(2001)11-1869-06中圖分類號:Q16文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 生物的生境(即棲息地)是指生物生活繁衍的場所,由生物與非生物環(huán)境構(gòu)成。近幾個世紀(jì)以來,物種絕滅的速度加快,生物多樣性喪失最重要的原因是生物生境的人為破壞。對生物,尤其是保護(hù)生物的生境評價,是分析這些物種種群減少、瀕危原因的重要手段,同時,還能為制定合理的保護(hù)對策提供依據(jù)。地理信息系統(tǒng)作為一類分析與處理空間資源數(shù)據(jù)與信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),具有空間特征數(shù)據(jù)的采集、存貯、分析處理

15、、轉(zhuǎn)換及顯示等功能。地理信息系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于地學(xué)、資源與環(huán)境的評價與管理,城市及區(qū)域的規(guī)劃與管理等許多領(lǐng)域。近年來,地理信息系統(tǒng)已開始為生態(tài)學(xué)家所重視,并開始應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)研究,并逐漸滲透到從個體生態(tài)、行為生態(tài),乃至全球生態(tài)各個層次的研究之中。地理信息系統(tǒng)在生物保護(hù)中的作用,在國外已有一些成功的實(shí)例。如Burrough1將地理信息系統(tǒng)原理應(yīng)用于土地資源評價中。Yon-zon等2運(yùn)用地理信息系統(tǒng)(ArcInfo)對尼泊爾朗唐國家公園小熊貓棲息地及種群的大小進(jìn)行了研究。Caldecott3以地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立了用于評價人類活動對自然保護(hù)區(qū)影響的專業(yè)信息系統(tǒng),為野生生物生境分析與評價提

16、供了一個便利而有效的工具。自70年代以來,對大熊貓的生物學(xué)、行為學(xué)、生態(tài)學(xué)進(jìn)行了大量的研究47,林業(yè)部曾專門組織對四川、陜西、甘肅的大熊貓及其棲息地進(jìn)行了綜合考察8,這些研究對大熊貓保護(hù)起了重要的指導(dǎo)作用。歐陽志云等研究了大熊貓生境結(jié)構(gòu)9以及人類活動對大熊貓生境影響的過程10。秦自生、胡錦矗、Schaller、潘文石、Taylor、Reid、等均從不同角度描述或探討了大熊貓的生境特點(diǎn),尤其大熊貓對竹子的選擇進(jìn)行的深入的研究47,11。本項(xiàng)研究擬在深入分析大熊貓生境要求的基礎(chǔ)上,以過去長期的研究成果為基礎(chǔ),運(yùn)用生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)的知識,提出了地理信息系統(tǒng)在野生生物棲息地評價的方法與步驟,以期為地

17、理信息系統(tǒng)在生物保護(hù)中的應(yīng)用提供參考,促進(jìn)我國自然保護(hù)的管理水平。 1大熊貓生境評價方法 生境分析與評價的主要目標(biāo)是通過分析生物的生境要求及其與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的匹配關(guān)系,明確其生境的分布范圍與特征,因此,一個典型的生境評價過程包括:分析對象物種的生境要求,明確影響其種群及行為的限制因素或主導(dǎo)因素;建立各項(xiàng)因素相應(yīng)的評價準(zhǔn)則,并進(jìn)行單項(xiàng)因素的適宜性評價;根據(jù)一定的準(zhǔn)則進(jìn)行綜合生境分析與評價;明確保護(hù)區(qū)各空間單元對對象物種的適宜性特征(圖1)。 1. 11期歐陽志云等:臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓生境評價1871根據(jù)超體積生態(tài)位原理,運(yùn)用過去長期積累的大 熊貓生物學(xué)、生態(tài)學(xué)研究成果,分析大熊貓各生態(tài)位因 子

18、在環(huán)境梯度中的位置,并結(jié)合臥龍自然環(huán)境的具體 情況,找出影響其生存與種群繁衍的主要因素,作為評 價其生境質(zhì)量的指標(biāo)。綜合分析表明,影響臥龍大熊貓 生境質(zhì)量的因素可以劃分為三大類:物理環(huán)境因素、生 物環(huán)境因素和人類活動因素。 1.1.1物理環(huán)境因素影響大熊貓生境或棲息地的 物理環(huán)境因素有海拔高度、地貌類型、坡度、水源等方 面。據(jù)調(diào)查研究,在臥龍大熊貓通常在海拔1400 3600m之間的海拔范圍內(nèi)活動,并喜在地形平緩、坡度 在20°以下平緩上升的山脊與平臺活動取食12,13。 1.1.2生物環(huán)境因素與大熊貓生境相關(guān)的生物環(huán) 境因素包括可食竹類的分布及豐富度、植被類型、天敵 及競爭物種的分

19、布。臥龍大熊貓的主要可食竹類有冷 箭竹(Bashaniafangiana)、拐棍竹(Fargesiarebusta)、 短錐玉山竹(大箭竹)(Yushaniabevipaniculata)等,據(jù) 研究,大熊貓以取食冷箭竹、短錐玉山竹和拐棍竹為 主14 被17,1618。針闊混交林及針葉林是大熊貓的最適植圖1臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓生境評價程序Fig.1Theprocedureofassessinggiantpandahabitat tionoftherestrictingorleadingfactors;Physicalen-。競爭物種主要有竹鼠、小熊貓等食竹類動物,但在臥龍,競爭物種與天敵對大熊

20、貓生境質(zhì)量沒有明Analysisofspecies'habitatrequirement;Identifica-顯不利影響20。 :terrain,elevation,slope,andwater1.1.3人類活動因素在臥龍,影響大熊貓棲息地質(zhì)vironmentalfactors ;:,量的人類活動主要有木材與薪柴砍伐、交通、農(nóng)業(yè)活sourcesBiologicalenvironmentalfactorsvegetation 動、林下資源的采集以及當(dāng)?shù)鼐用竦娜粘Ｉ罨顒拥? 這些生產(chǎn)與生活活動,或直接破壞大熊貓棲息地,或使 棲息地隔離、破碎化,導(dǎo)致生境質(zhì)量的下降。 1.2大熊貓

21、生境評價準(zhǔn)則 根據(jù)第二次大熊貓調(diào)查8ediblebamboo,naturalenemyandcompetingspecies;Humanactivityfactors:agriculturalactivities,trans-portation,forestfelling,forestresourcecollection;Suitabilityassessmentforsinglefactors;Integratedsuitabilityassessment;Evaluationcriteriaforeach,以及大熊貓與臥龍自factor;Integratedevaluationcriter

22、ia. 然環(huán)境、人類活動的相互關(guān)系,建立自然環(huán)境因素的適 宜性評價準(zhǔn)則矩陣(表1),人類活動對大熊貓生境影響的評價準(zhǔn)則(表2),以及人類活動對潛在生境影響的評價準(zhǔn)則(表3),這里,潛在生境是指沒有人類活動影響的野生生物生境,通常由影響野生生物生存繁衍的物理因素和生物因素所確定。 1.3空間模擬與分析 在大熊貓生境評價過程中,以地理信息系統(tǒng)ArcView為工具,以評價準(zhǔn)則為基礎(chǔ),進(jìn)行空間模擬與分析(圖2)。在空間模擬的過程中,應(yīng)用生態(tài)位適宜性模型20,首先分析單一因素的適宜性特征,然后,根據(jù)影響因素的性質(zhì),綜合分析物理環(huán)境、生物環(huán)境因素的適宜性分布特征,得到臥龍大熊貓潛在生境分布特征,以及人類活

23、動影響強(qiáng)度的空間分布特征;最后綜合物理環(huán)境、生物環(huán)境因素以及人類活動的影響,得到臥龍大熊貓生境適宜性的空間分布特征。 2臥龍大熊貓生境適宜性特征與種群估計(jì) 2.1潛在大熊貓適宜生境 基于上述準(zhǔn)則,運(yùn)用生態(tài)位適宜度模型評價臥龍大熊貓生境適宜性,明確臥龍可作為大熊貓棲息地的:,98609.02 1872生態(tài)學(xué)報(bào) 表1自然環(huán)境因素評價準(zhǔn)則 CriteriaforabioticandbioticsuitabilityassessmentTable1 因素 Factor 最適宜 Highlysuitable>22502750 15針闊混交林亞高山針葉林 冷箭竹拐棍竹 適宜Suitable&

24、amp;gt;15002250>27503250>1530常綠落葉闊葉林 針葉林 冷箭竹拐棍竹 次適宜 Marginallysuitable1500>32503750>3045耐寒灌叢低山次生灌叢 華西箭竹(Fargesianitida),短錐玉山竹,油竹子(F.angustissima),白夾竹(Phyllostachysnidularia)等 21卷 不適宜Unsuitable>3750>45高山草甸高山流石灘稀疏植被人工林無竹子 物理環(huán)境Physicalfactor 海拔(m)Elevation坡度(&#

25、176;)Slopeaspect植被Vegetation竹子種類Bamboo 生物環(huán)境BiologicalFactor 表2人類活動對大熊貓生境影響的評價準(zhǔn)則 Table2Criteriaforassessmentofhumanimpactsongiantpandahabitat人類活動類型Humanfactor 森林砍伐Timefromtimberharvest(a)主要公路Distancefrommainroad(m)小路Distancefromsmallroad(m) 居民活動Distancefromresidentialarea(m)農(nóng)業(yè)活動Distancefromcropland(m

26、) 采集(海拔高度)Locationofherbcollection(elevation,m) 表3人類活動對潛在生境影響的評價準(zhǔn)則Table3Criteriaforcombinationofpotential habitatandhumanimpact 潛在生境質(zhì)量Qualityofpotential habitat1234 * 強(qiáng)烈Strong 4444 人類活動的影響程度Humanimpact比較強(qiáng)烈有影響Moderate 3 333 Weak2334 無影響None1234 強(qiáng)烈Strong2060900<90 比較強(qiáng)烈Moderate>2050&g

27、t;61210 有影響 Weak>5080>210720 30 >9001410>14101920>90240 >240750>17503600 無影響 None>80or原始森林>510>30>1920>750 積的49.4%,其中最適宜生境面積為11326.6hm2;從生物環(huán)境因素角度來看,臥龍適宜大熊貓的生境有85610.2hm2,其中最適宜生境為24614.0hm2(表4)。綜合物理環(huán)境與生物環(huán)境適宜性得到臥龍的潛在適宜

28、生境為82614.0hm2,在空間上主要分布在海拔20003500m的平緩坡地,且主要為亞高山針葉林及針闊葉混交林兩種類型的植被,林下分布著稠密的冷箭竹、短錐玉山竹與拐棍竹(圖3)。 2.2人類活動對生境的影響 根據(jù)表2,分析臥龍保護(hù)區(qū)內(nèi)森林砍伐、交 1最適宜生境Highlysuitable;2適宜生境Suitable; 3次適宜生境Marginallysuitable;4不適宜生境Unsuitable 通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、森林資源采集等活動對大熊貓生境的影響。結(jié)果表明,臥龍保護(hù)區(qū)內(nèi)有44523.6hm2的潛在生境已不同程度地受到了生產(chǎn)、生活活動的影響,占保護(hù)區(qū)總面積的22.3%。比較自然環(huán)境的生境

29、適宜性與人類活動的影響,可以發(fā)現(xiàn)臥龍保護(hù)區(qū)內(nèi)受人類活動影響的區(qū)域主要分布在大熊貓的適宜區(qū)。根據(jù)影響方式與影響強(qiáng)度可將人類活動影響區(qū)域劃分為3種類型:第1類是指居民點(diǎn)、交通路線、農(nóng)田,以及森林砍伐人工更新而成的種群單一的用材林區(qū)域,這部分區(qū)域在短期內(nèi)不可能恢復(fù)成為大熊貓的棲息地;第2類為受人類活動影響的區(qū)域,如森林砍伐后自然恢復(fù)更新在20a以內(nèi),以及交通、農(nóng)業(yè)活動的邊緣地帶,雖然這些地區(qū)人類活動影響的強(qiáng)度相對弱一些,有的只是間接的影響,但也難以成為大熊貓的主要棲息地;第3類區(qū)域主要包括中草藥采集比較集中和頻繁的地區(qū),以及森林砍伐后自然更新與恢復(fù)20a以上的區(qū)域,這, 11期歐陽志云等:臥龍自然保

30、護(hù)區(qū)大熊貓生境評價1873 圖2臥龍大熊貓棲息地評價過程空間模擬與分析示意圖 Fig.2Thespatialanalysisofgiantpanda habitatinWolong Elevation;Slope;Aspect;Terrain;Vegeta-tion;EdibleBamboo;Competingspecies;Froestfelling;Agriculturalactivities;10Transportation;1Forestresourcescollection;12Physicalenvironmental3Biologicalenvironmentalsuitabil

31、ity;14Hu-suitability;1 5Potentialhabitatforgiantpan-manactivityinfluence;1 da;16Actualhabitatforgiant panda. 圖3臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓潛在生境空間分布特征Fig.3Thedistributionofgiantpandapotential habitatinWolongNatureReserve 2.3大熊貓實(shí)際生境 運(yùn)用表3的準(zhǔn)則,將潛在生境適宜性分布圖與人類活動的影響范圍進(jìn)行疊加分析,從而可以得到臥龍保護(hù)區(qū)內(nèi)人類活動影響下的生境適宜性特征(圖4)。在臥龍,大熊貓實(shí)際生境面積為57597

32、.3hm2,其中最適宜生境面積為6256.1,適宜生境為24434.0hm2,次適宜生境為26907.2hm2。人類活動導(dǎo)致大熊貓潛 在生境面積喪失25016.7hm2,其中最適宜的潛在生境減少了44.3%,適宜的潛在生境減少了44.6%,次適宜的潛在生境減少了1.3%。同時,交通路線,沿耿達(dá)河、皮條河谷的農(nóng)田及居民區(qū),除其自身直接對大熊貓的生境影響外,還導(dǎo)致臥龍大熊貓生境的分隔與破碎化,把臥龍的大熊貓分割成彼此隔離的小種群,對臥龍大熊貓種群的生存與繁衍極其有害。 表4臥龍大熊貓潛在生境質(zhì)量 Table4ThequalityofpotentialgiantpandahabitatinWolon

33、g 生境質(zhì)量等級Classofhabitatquality 最適宜生境Highlysuitable適宜生境Suitable 次適宜生境Marginallysuitable合計(jì)(適宜生境)Sum(suitablehabitat)不適宜生境Unsuitablehabitat 物理因素適宜性面積(hm2)生物環(huán)境適宜性面積(hm2) Suitablehabitatsizeinphysicalfactor 11326.652389.034893.498609.0101172.1 Suitablehabitatsizeinbiologicalfactor 24614.050076.010920.2856

34、10.2114170.0 潛在生境面積(hm2)Potentialhabitatsize 11226.644137.327250.182614.0117166.6 1874 3討論生態(tài)學(xué)報(bào)21卷 臥龍大熊貓生境質(zhì)量主要取決于海拔、坡度、地形 地貌等地理特征,以及可食竹的分布、植被類型、人類 活動等因素。結(jié)果表明,臥龍大熊貓的最適生境主要分 布在海拔23002800m的平緩山坡與臺地,這里分布 著亞高山針葉林及針闊葉混交林兩種類型的植被,林 下有稠密的冷箭竹、短錐玉山竹與拐棍竹。 人類活動是大熊貓生境破壞與生境質(zhì)量下降的主 要原因。自有人定居以來,森林砍伐、農(nóng)業(yè)、交通、居民 活動等不斷擴(kuò)展,受人

35、類活動影響的生境面積達(dá)臥龍 總面積的22.3%,占大熊貓適宜面積的51.4%。 根據(jù)大熊貓無線電項(xiàng)圈跟蹤及行為生態(tài)學(xué)研究, 在臥龍平均每只大熊貓需要480hm2棲息地4,因此, 以潛在的適宜面積82614.0hm2計(jì),并假設(shè)大熊貓巢 域重疊為30%,則臥龍自然保護(hù)區(qū)理論最大種群數(shù)為 224只,由于人類活動對生境的干擾與破壞,以現(xiàn)有適 宜生境面積57597.3hm2計(jì),估計(jì)最大可承載大熊貓 156只,并且被保護(hù)區(qū)內(nèi)的耿達(dá)河、皮條河以及沿河谷 人類活動影響下的臥龍大熊貓生境空間分布特征兩岸的人類活動隔離成至少3個彼此互不聯(lián)系的種圖4 群。 參考文獻(xiàn)Fig.4Thedistributionofgia

36、ntpandahabitatinfluencedbyhumaninWolongNatureReserve 1BurroughPA.PrinciplesofgeographicalinformationsystemforlandResourcesassessment.Oxford:Clarendon Press.1986. 2YonzonP,etal.韓念勇譯.地理信息系統(tǒng)用于尼泊爾朗唐國家公園小熊貓棲息地評價與種群估算.人與生物圈 計(jì)劃通報(bào),1992. 3CaldecottJO.Designingprotectedareaprojectstoreduceconflictswithlocalpeople.In:ProceedingoftheIVth WorldCongressonNationalParksa