甘肃岷山大熊猫栖息地生态廊道的测定与标识

廖永峰沈晓燕

(1.甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020；2.甘肃农业大学园林工程学院， 甘肃 兰州 730070)

生态廊道是指多个彼此隔离的植被斑块连接起来的植被带[1]，人类活动加剧了动物生境破碎化程度，已经变成一个普遍现象[2]。生态廊道可以使破碎化的植物斑块连接为一体，为动物在这些斑块间无障碍迁徙、扩散提供活动通道[3]。

岷山地区是中国珍稀濒危野生动物大熊猫的主要分布区域，也是中国保护生物多样性的重要地区之一。随着人类生产生活的加剧，该区域自然生态体系受到人类活动强烈地冲击，致使植被斑块的减少与破碎化,依赖林地生境生存的陆行野生动物个体与种群数量也大大减少。另外，人为干扰活动的频繁，也对该区域野生动物迁徙产生了干扰及阻隔效应。因此，在该区域构建大熊猫生态廊道成为大熊猫栖息地完整性和连续性的关键。本文依据全国第四次大熊猫调查数据资料和甘肃岷山大熊猫保护区巡护调查数据，对甘肃岷山大熊猫生境廊道进行测定与标识，为大熊猫扩大活动范围提供了空间途径,为大熊猫生境廊道的建设提供借鉴。

1 研究区概况

岷山山系是甘肃大熊猫主要分布区,海拔595～4920m,高山峡谷、谷壁陡峭、峰峦峥嵘、河床狭窄是岷山山系的主要地貌,境内河流为嘉陵江水系,主要支流有白水江、达拉河、让水河、多儿河等；大部分区域属暖温带气候,南部的文县、武都区属于亚热带山地气候,最低气温4.4℃,最高气温25.1℃,年平均气温15.6℃；北部的卓尼县、迭部县属于甘南高寒湿润区,年平均降水量在700mm以上，年平均气温为6.7℃；南部和北部气候差异较大,形成了各自独特的地理气候条件。

2 研究方法

2.1 基础数据处理

以最新的森林二类资源清查数据为基础，结合小班区划获得研究区植被分布图。基础图层数据以研究区1∶50000地形图数字化处理获取；选择ArcGIS软件完成矢量化处理及空间分析。本研究区域空间分析使用30m分辨率的DEM(数字高程模型)，数据来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)网站下载。

2.2 动物廊道调查

以研究区的交通路网为主要调查线路，对割裂研究区的道路进行重点调查，记录群落郁闭度、乔木盖度、灌木层高、草本平均高度等，对区域内的河流宽度、河道形状、水库的形状、面积等作为重点调查内容。

2.3 生态廊道的测定

最小成本廊道通过最小累积阻力模型(MCR)测定，赋予不同生境类型一定的阻力值，以此反映物种运动的最小累积成本，计算物种从“源”到空间某点的最小累积成本距离，从而模拟最小成本路径，通过成本加权距离定义廊道的“宽度”。

2.4 图形制作

根据大熊猫栖息地生境选择与分布特征，利用GIS技术，制作大熊猫活动轨迹图和廊道标识图。

3 结果与分析

3.1 甘肃岷山大熊猫栖息地现状

甘肃岷山大熊猫栖息地主要由白水江、博峪、尖山、阿夏、多儿、插岗梁6个自然保护区组成,总面积187238hm2。大熊猫岷山种群有2个亚种群：岷山A种群和岷山C种群[4]，具体分布情况见表1。

表1 甘肃岷山大熊猫自然保护区基本情况

调查表明，甘肃岷山大熊猫喜欢选择竹林生长状况好、乔木高度层在30m以上的天然林，且竹子覆盖度在50%以上、地势较为平缓的针阔林生境。表2是甘肃岷山大熊猫生境因素选择结果。

大熊猫对竹林具有较强的选择性，调查表明，大熊猫经常选择在竹林密度适中的区域觅食，由于竹子种类的差别，竹径大小不同，选择的密度也差别较大。各个区域大熊猫选择进食的竹子密度各不相同，可能的原因除了与竹种不同有关外，也与不同地域竹林的发育程度有关。岷山山系白水江西段大熊猫选择缺苞箭竹的密度为50～80株·m-2。

3.2 甘肃岷山大熊猫对栖息地生境因子的选择

通过对研究区大熊猫栖息地生境调查表进行统计,得到研究区大熊猫生境选择的频数分布结果(表3)。选择频次与百分率的多少反映了研究区大熊猫对各生境因子不同水平的偏好程度。

表3 岷山大熊猫对各生境因子不同水平的选择频次

续表 岷山大熊猫对各生境因子不同水平的选择频次

调查表明，在海拔高度上，大熊猫喜欢选择2000～2800m范围的生境；在坡位上，大熊猫偏向中、上部坡位活动；在坡形上，大熊猫偏好凸坡活动；在坡向上，大熊猫偏好东南、西南方位；在坡度上，大熊猫喜欢在6°～30°均匀坡面活动；在生境类型上，大熊猫喜欢在针阔混交林中活动；在森林起源上，大熊猫喜欢在原始林活动；在乔木高度方面，大熊猫喜欢在乔木高度11～20m的生境中活动；在乔木郁闭度上，大熊猫喜欢乔木郁闭度在0.2～0.5的空间活动；在乔木平均胸径上，大熊猫喜欢在乔木平均胸径为11～30cm的生境中活动；在灌木盖度上，大熊猫喜欢灌木盖度在20%～70%的生境活动；在竹子高度上，大熊猫喜欢在竹子高度2～3m的生境活动；在竹子盖度上，大熊猫喜欢竹子盖度在20%～70%的生境活动；在竹子生长类型方面，大熊猫喜欢丛生或混生的生境中活动；在竹子生长状况方面，大熊猫喜欢竹子生长好的生境；在距水源方面，大熊猫选择偏向不明显；在人为干扰强度方面，大熊猫喜好没有人为干扰的环境生活。

3.3 生态廊道测定与分析

根据源地空间分布和阻力栅格图层，使用GIS空间分析功能模块分别计算每个斑块的景观耗费阻力面及回溯链接栅格面。在此基础上，结合目标源地的栅格图层，确定最小阻力通道，生成两地间累计耗费距离，选择潜在生态廊道的最佳范围。生态廊道构建步骤，见图1。

图1 生态廊道构建步骤

3.3.1 阻力栅格图层及阻力系数

根据大熊猫对生态环境的倾向设定阻力系数，目的是对栅格图层中每一个像元的阻力大小进行量化，根据参考文献中已有的经验数据，在生态景观学上阻力系数可设置为1～100的值，值越小,说明其阻力越小；值为1时，说明大熊猫在该区域内的阻力为0，值为100时说明大熊猫在该区域无法通行或是生存。为此，将适宜区设置为1，次适宜区设置为30，不适宜区设置为80，然后通过GIS的权重设定重分类功能对图层像元进行重分类，得到分类后的阻力栅格图，完成阻力栅格图层的构建。

3.3.2 最小耗费距离和最小耗费成本路径

在研究区的植被斑块中确定1个斑块为源地，剩余植被斑块为目标源地；然后在ArcGIS软件中采用ArcToolbox—Spectial Analyst Tools—Distance功能下利用成本距离(cost distance)工具分别获取从源地到其它各个目标源地的景观耗费阻力面及回溯链接栅格面，然后通过成本路径的计算，获取斑块源地与目标源之间的成本路径距离。其中，成本距离是一种加权距离方法，不仅考虑最短路径的计算，还要考虑最小成本或是其它最小花费的加权。因此，通过该方法提取出的最小成本值即为最小耗费距离值。

操作步骤:打开软件ArcGIS，点击ArcToolbox—Spectial Analyst Tools—Distance—Scost Distance,见图2(a)。参数设置：分别输入源文件和阻力图层2个栅格文件；设置输出路径以及回溯链接栅格面；在环境参数设置中设置输出范围与阻力栅格图层相同；点击0K确定，生成景观耗费阻力面，见图3。

图2 生成景观耗费阻力面参数设置

结束后，点击ArcToolbox—Spetial Analyst Tools—Distance—Cost Path。参数设置如图2(b)，在对应栏中分别输入目标源地栅格图层、生成耗费阻力面；设置输出路径，在环境参数设置中设置输出范围与阻力面相同；点击0K确定，生成最小耗费路径图，见图3。

图3 生成景观耗费阻力面

由于源地与目标源地的形状是不规则多边形，在计算廊道的最短路径时，生成的路线是源地与目标源地最边缘的连接路径，在源地内部之间也生成了最短距离路径，因此，会有多条廊道生成，如图4所示。

图4 部分潜在廊道(最小耗费路径)分布示意图

4 结论与讨论

调查表明甘肃岷山大熊猫喜欢选择竹林生长状况好，乔木高度层在30m以上的天然林且竹子覆盖度在50%以上、地势较为平缓的针阔林，人类干扰程度较轻、水源相对较近的生境。

本研究针对岷山大熊猫栖息地，测定和标识出了700～1700m为大熊猫最小生态廊道的建议宽度。

本研究利用最小费用距离模型识别岷山大熊猫生态廊道的过程中，在提取生态廊道像元时，确定的阈值带有一定的主观性，这就涉及到廊道设计时宽度确定的问题。

甘肃岷山大熊猫种群有2个亚种群：岷山A种群和岷山C种群。研究表明，甘肃岷山大熊猫栖息地存在隔离带；某些栖息地被人类开发,已退缩为独立的一小块区域；某些栖息地范围也较小,面临灭绝的可能性大。因此，在栖息地与栖息地之间建立大熊猫走廊带,以连接分离的栖息地,为大熊猫个体的基因交换与灾难庇护创造条件。加大对岷山大熊猫栖息地及最适生境的保护力度,使岷山大熊猫栖息地得到恢复和扩大。