武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律

1、生態(tài)學(xué)報vol 31，no 21nov ，2011第 31 卷第 21 期2011 年 11 月acta ecologica sinica游巍斌，何東進(jìn)，巫麗蕓，洪偉，詹仕華，覃德華，游惠明 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律 生態(tài)學(xué)報，2011，31( 21) : 6317-6327you w b，he d j，wu l y，hong w，zhan s h，qin d h，you h m temporal-spatial differentiation and its change in the landscape ecological security ofwuyishan sce

2、nery district acta ecologica sinica，2011，31( 21) : 6317-6327武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律 游巍斌1 ，何東進(jìn)1，* ，巫麗蕓1 ，洪偉1 ，詹仕華1 ，覃德華2 ，游惠明1( 1 福建農(nóng)林大學(xué)，福建福州 350002; 2 河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽 471003)摘要: 以世界文化和自然遺產(chǎn)地武夷山中受自然和人類生態(tài)過程作用最為強(qiáng)烈和頻繁的風(fēng)景名勝區(qū)為研究對象 ，通過景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱度指數(shù)構(gòu)建景觀生態(tài)安全度指數(shù)，并借助空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度的空間分布 特征和變異規(guī)律進(jìn)行探討。結(jié)果表明:

3、 19862009 年武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度總體上呈遞增趨勢; 19862009 年風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度 morans's i 表現(xiàn)為一定程度的正相關(guān)，19861997 年間正相關(guān)關(guān)系明顯增強(qiáng)，且景觀生態(tài)安全度全局 自相關(guān)存在尺度響應(yīng); 1997 年和 2009 年風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度局域自相關(guān)格局較一致，而景觀生態(tài)安全度的集群結(jié)構(gòu)及顯 著水平在 19861997 年間發(fā)生明顯改變; 風(fēng)景區(qū)各時期景觀生態(tài)安全度所表現(xiàn)出較強(qiáng)的空間相關(guān)性是結(jié)構(gòu)性因素和非結(jié)構(gòu) 性因素綜合作用的結(jié)果，地形地貌、土壤類型等結(jié)構(gòu)因素對風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度的空間分布起決定性作用，而 非 結(jié) 構(gòu) 因 素( 旅

4、游開發(fā)建設(shè)、毀林種茶、棄農(nóng)種茶等人類活動) 對景觀生態(tài)安全度的演變有重要影響。關(guān)鍵詞: 武夷山風(fēng)景名勝區(qū); 尺度; 生態(tài)安全度; 空間統(tǒng)計(jì)分析; 時空分異temporal-spatial differentiation and its change in the landscape ecologicalsecurity of wuyishan scenery districtyou weibin1 ，he dongjin1，* ，wu liyun1 ，hong wei1 ，zhan shihua1 ，qin dehua2 ，you huiming11 fujian agriculture an

5、d forestry university，fuzhou 350002，china2 college of agronomy，henan university of science and technology，luoyang，henan 471003，chinaabstract: located in the northwestern part of fujian province，wuyi mountain is the most outstanding area for biodiversityconservation in southeast china and a refuge fo

6、r a large number of ancient，relict species，many of them endemic to china in december 1999，wuyi mountain was included on the world natural and cultural heritage list by the 23rd session of the world heritage committee of unesco and described as “a natural landscape so unique，rare and marvelous，it is

7、the beauty of nature and embodiment of the harmonious relations between human being and environment” wuyi mountain is now the largest of china's world heritage sites，which together cover 999 75 square kilometers wuyi mountain is divided into four areas，the biodiversity preserve to the west，the n

8、ine-twist stream ecological preserve in the center，the natural beauty cultural landscape preserve to the east ( i e wuyishan scenery district ) ，and the ancient chencun minyue relics to the southeastlandscape patterns embody both landscape heterogeneity and the accumulation of ecological processes c

9、hanges in landscape patterns and their distributions are comprehensive reflections of the ecological environment，which is impacted by both natural disturbance and human intervention where human activities dominate landscapes，the impacts of our different uses and usage intensities in different landsc

10、ape types ultimately reflect ecosystem or landscape structures and patterns changes of large-scale structure and pattern can change landscape ecological security in time and space therefore，the基金項(xiàng)目: 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 ( 30870435 ) ; 福建省科技廳重點(diǎn)資助項(xiàng)目 ( 2009n0009 ) ; 教 育 部 博 士 學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目 ( 20103515110005) ; 福建

11、省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目( 2008j0116)收稿日期: 2011-05-31;修訂日期: 2011-08-22* 通訊作者 corresponding author e-mail: fjhdj1009 126 comlandscape level is an appropriate scale at which to study the impacts of human activities on the environmentalthough all four of the wuyi mountain regions have been well protected in accordan

12、ce with the strict management criteria for a world heritage site，the wuyishan scenery district has been more severely disturbed than the other three regions in this study，the degree of landscape ecological security was established based on landscape disturbance and fragility indices spatial statisti

13、cs were used to evaluate the temporal-spatial differentiation and patterns of change of ecological security in 1986，1997 and 2009 the results show that between 1986 and 2009，the ecological security degree gradually increased in wuyishan scenery district moran' s i showed positive spatial autocor

14、relation，and this correlation was most apparent between 1986 and 1997 the general autocorrelation of landscape ecological security degree had a scaled response between 1997 and 2009，the local autocorrelation pattern was consistent however，the cluster structure and significance level of ecological se

15、curity degree obviously changed between 1986 and 1997 the strong spatial correlation of ecological security degree resulted from the combined influences of structural and non-structural factors structural factors such as topography，landform and agrotype had significant impacts on spatial distributio

16、n non-structural factors，including tourism，development and construction，reclaiming forest land，and shifting farmland to tea plantations，strongly influenced changes in spatial distributionkey words: wuyishan scenery district;scale;ecological security degree;spatial statistics analysis;spatial-tempora

17、l differentiation1989 年，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所 ( iasa) 在建立全球生態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)時首次提出了生態(tài)安全的概念，隨后生態(tài)安全研究備受關(guān)注1-2。簡言之，生態(tài)安全是生態(tài)系統(tǒng)健康和完整狀況的表征，是生態(tài)風(fēng)險的反函數(shù)3。其研究內(nèi)容主要包括生態(tài)安全評價4-8、格局與過程對生態(tài)安全的影響9-10、模擬預(yù)測和預(yù)警11-13、調(diào)控和維護(hù)管理14-16等內(nèi)容。景觀既是自然社會資源又是人類開發(fā)利用的對象，人類經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動主要也是在景觀層次上進(jìn)行，因而景觀尺度被認(rèn)為是研究人類活動對環(huán)境影響的適宜尺度4。如土地利用生態(tài)安 全、農(nóng)業(yè)生態(tài)安全、水資源生態(tài)安 全、自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全、旅游區(qū)生

18、態(tài)安全等研 究17-21 著眼的正是生態(tài)系 統(tǒng)、景觀、區(qū)域、流域等景觀生態(tài)學(xué)中關(guān)注的尺度。而且，景觀生態(tài)學(xué)原理與方法能發(fā)揮景觀結(jié)構(gòu)組分特征易 于保存信息的優(yōu)勢，同時由于景觀與區(qū)域、流域在組織尺度上是連續(xù)的，它能使從景觀尺度轉(zhuǎn)換到區(qū)域尺度過 程中的信息損失程度較小22-23，有利于在尺度推繹上維持研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的理論 與方法能夠更為科學(xué)的認(rèn)識并解釋大中尺度上生態(tài)安全的實(shí)質(zhì)。景觀空間格局既是景觀異質(zhì)性的體現(xiàn)，又是多種生態(tài)過程作用的積累結(jié)果。景觀格局及變化是自然與人為多種因素或生態(tài)過程作用在某尺度上的生態(tài)環(huán)境體系的綜合反映24，特別是在人為活動占主導(dǎo)的景觀內(nèi)，不同景觀類型利用

19、方式和強(qiáng)度產(chǎn)生的生態(tài)過程影響具有區(qū)域性和累積性的特征，并且直觀地反映在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成上，從而影響生態(tài)安全。目前生態(tài)安全分異研究主要從景觀角度和系統(tǒng)評價角度兩方面構(gòu)建指數(shù)25。系統(tǒng)評價角度研究生態(tài)安全時空分異較為復(fù)雜且對數(shù)據(jù)要求高，而從景觀角度的研究因其簡單明了、數(shù)據(jù)易獲取，廣受采用23-24。景觀生態(tài)安全時空分異研究對于了解研究區(qū)生態(tài)安全的歷史演變、現(xiàn)狀，識別出危險區(qū)域，并以此為基礎(chǔ)開展生態(tài)安全模擬預(yù)警，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)提供指導(dǎo)方面具有重 要意義。武夷山風(fēng)景名勝區(qū)是武夷山世界文化和自然遺產(chǎn)地中受自然和人類等生態(tài)過程作用最為強(qiáng)烈和頻 繁的區(qū)域25-26。一定時期內(nèi)風(fēng)景區(qū)發(fā)展規(guī)

20、劃方案、游客旅游活動、區(qū)內(nèi)居民生產(chǎn)生活方式都對景觀生態(tài)安全 格局產(chǎn)生作用。通過研究武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 1986 年、1997 年和 2009 年 3 個時期( 1986 年武夷山風(fēng)景名勝 區(qū)總體規(guī)劃方案獲批準(zhǔn)、1997 年武夷山開始申報世界遺產(chǎn)、2009 年為獲取的最新一期數(shù)據(jù)) 的景觀生態(tài)安 全時空分異特征能更好地理解風(fēng)景區(qū)內(nèi)各生態(tài)學(xué)過程與作用機(jī)制以及人類活動對風(fēng)景區(qū)內(nèi)景觀結(jié)構(gòu)和功能 的累積性結(jié)果，發(fā)現(xiàn)武夷山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)景觀類型的生態(tài)狀況及時空演變特征，揭示景觀生態(tài)安全格局和過 程的作用規(guī)律，可為武夷山風(fēng)景名勝區(qū)的科學(xué)管理和發(fā)展規(guī)劃等提供參考。游巍斌 等: 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分

21、異規(guī)律21 期63191研究地區(qū)與研究方法1 1研究區(qū)概況武夷山世界文化與自然遺產(chǎn)地位于我國福建省北部，117°24'12118°02'50e，27°32'3627°55'15n，總面積 99 975 hm2 ，包括東部風(fēng)景名勝區(qū)、中部九曲溪生態(tài)、西部生物多樣性以及城村閩越王城遺址等四個保護(hù)區(qū)，平均海拔 1200 m，中山 地 貌，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，年 平 均 氣 溫 在 8 518 ，年降雨量一般在 14822150 mm，局部地方 高 達(dá) 3 000 mm 以 上，年 蒸 發(fā) 量 為 1 000 mm 左 右，相

22、 對 濕 度 78% 84% ，無 霜 期253272 d。它是全球同緯度帶最完整、最典型、面積最大的中亞熱帶原生性森林生態(tài)系統(tǒng)，是世界生物多樣 性保護(hù)的關(guān)鍵地區(qū)。1999 年 12 月被列入世界文化與自然遺產(chǎn)名錄，是我國繼泰山、黃山、峨眉山樂山大佛之后第四個被列入世界雙重遺產(chǎn)名錄。研究區(qū)其他概況詳見課題組前期的研究文獻(xiàn)5-6，26-28。1 2研究方法景觀生態(tài)安全是從景觀尺度上反映人類活動和自然脅迫對生態(tài)安全的響應(yīng)狀況。通過景觀類型干擾度 指數(shù)和脆弱度指數(shù)構(gòu)建景觀生態(tài)安全度指數(shù)21，借助空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全 度的空間分布特征和時空變異規(guī)律。1 2 1景觀生態(tài)安全度構(gòu)

23、建 ( 1) 景觀干擾度指數(shù)景觀格局的特征可以通過格局指數(shù)進(jìn)行定量描述。以景觀的破碎度、分離度和優(yōu)勢度為基礎(chǔ)構(gòu)建景觀干 擾度指數(shù)，公式為:ei = aci + bsi + cdi( 1)式中，ei 為景觀干擾度指數(shù)，ci 為類型斑塊破碎度，si 為類型斑塊分離度，di 為類型斑塊優(yōu)勢度，a、b、c 分別為破碎度、分離度和優(yōu)勢度的權(quán)重。類型斑塊破碎度( ci )景觀破碎化程度的度量，公式為:ci = ni / a類型斑塊分離度指某景觀類型中斑塊間的分離程度，公式為:( 2)類型斑塊分離度( si )( 3)si = 槡c i /2pi類型斑塊優(yōu)勢度( di )類型斑塊優(yōu)勢度是度量某斑塊在景觀中重

24、要程度的指標(biāo)，其值大小直接反映了斑塊對景觀格局形成和變化的影響程度，公式為:di = ( qi + mi + pi ) /3( 4)式中，ci 為景觀類型 i 的破碎度，ni 為景觀類型 i 的斑塊數(shù)，a 為景觀的總面積，si 為某一景觀的分離度，pi 為某一景觀的面積占區(qū)域景觀面積的比例。頻度 qi = 斑塊 i 出現(xiàn)的樣方數(shù) / 總樣方數(shù); 密度 mi = 斑塊 i 的數(shù)目 /斑塊的總數(shù)目; 面積比例 pi = 斑塊 i 的面積 / 樣方的總面積。最后，依據(jù)景觀指數(shù)的重要性對破碎度、分離度和優(yōu)勢度分別賦以權(quán)重為 0 5、0 3 和 0 220，對量綱不同的指數(shù)進(jìn)行歸一化處理。 ( 2) 景

25、觀脆弱度指數(shù) 不同的景觀類型抵抗外界干擾能力及對外界敏感程度存在差別。景觀的這種抵御干擾的屬性越弱，該景觀類型就越脆弱，越易受損，反之亦然。景觀類型的脆弱程度與景觀自然演替過程所處階段，景觀類型結(jié)構(gòu)與 功能的完整性，外界干擾的性質(zhì)、強(qiáng)度等多方面均存在密切關(guān)系，要準(zhǔn)確確定某類景觀類型的脆弱程度存在困 難，因此，武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀類型脆弱度( fi ) 的賦值更多強(qiáng)調(diào)的是風(fēng)景區(qū)內(nèi)不同景觀類型之間相對的脆弱程度。參考前人研究基礎(chǔ)29-30并結(jié)合風(fēng)景區(qū)景觀類型特點(diǎn)，對各景觀類型脆弱度進(jìn)行賦值如下: 裸地為 9、農(nóng)田為 8、水體為 7、灌草為 6、杉木為 5、馬尾松為 4、闊葉林為 3、竹林為 3、經(jīng)

26、濟(jì)林為 2、茶園為 2、建設(shè)用地為1。其中，建設(shè)用地最穩(wěn)定，裸地最為敏感; 闊葉林與竹林在風(fēng)景區(qū)內(nèi)均為人類不易到達(dá)的天然林分，研究中認(rèn) 為它們脆弱度相近，均賦值為 3; 茶園和經(jīng)濟(jì)林均同屬人工種植經(jīng)營的景觀類型，研究中認(rèn)為它們脆弱度相 近，均賦值為 2。最后賦值進(jìn)行歸一化處理。( 3) 區(qū)域景觀生態(tài)安全度構(gòu)建根據(jù)何東進(jìn)等人研究結(jié)果22，31: 200 m 的粒度能較為真實(shí)合理地表征武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀格局變化特 征。故以 200 m×200 m 尺度的等間距采樣法對景觀格局進(jìn)行空間網(wǎng)格化，并計(jì)算每一個網(wǎng)格樣點(diǎn)的綜合生 態(tài)安全度。公式29如下:ma kiesk = a ( 1 10 &

27、#215; ei × fi )( 5)i = 1k式中，esk 為第 k 網(wǎng)格景觀生態(tài)安全度指數(shù)，m 為區(qū)域景觀總樣方數(shù)，aki 為網(wǎng)格內(nèi)景觀類型 i 面積，ak 為評價單元 k 區(qū)的面積，ei 和 fi 含義同上。esk 越大景觀生態(tài)安全程度越高，反之生態(tài)安全程度越低。1 2 2空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法( 1) 空間自相關(guān)分析方法地理與生態(tài)現(xiàn)象常常表現(xiàn)出空間相關(guān)效應(yīng)?？臻g自相關(guān)分析方法為解釋事物屬性或現(xiàn)象的空間依賴關(guān) 系提供了途徑。空間自相關(guān)性的指標(biāo)可分為全局指標(biāo)和局部指標(biāo)兩種: 全局指標(biāo)用于驗(yàn)證整個研究區(qū)域某一 要素的空間相關(guān)關(guān)系，而局部指標(biāo)則用于反映整個大區(qū)域中的一個局部小區(qū)域單元上的某

28、種地理現(xiàn)象或某一 屬性與相鄰局部小區(qū)域單元上同一現(xiàn)象或?qū)傩缘南嚓P(guān)程度24。本研究中運(yùn)用全局空間自相關(guān)指標(biāo) morans' s i 和局部空間自相關(guān)指標(biāo) lisa( local indicators of spatial association，lisa) 來分析武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生 態(tài)安全度的空間特征。morans's i 和 lisa 指標(biāo)的計(jì)算公式如下32-34:nmwij( xi x珋) ( xj x珋)i = 1 j = 1( 6)moran's i =nms2 wiji = 1 j = 1nn11式中，s2 =n ( x x珋) 2 ，x珋=n i ix，x

29、 表示第 i 地區(qū)的觀測值，n 為柵格數(shù)，w 為二進(jìn)制的鄰接空間權(quán)值iiji = 1i = 1矩陣，表示空間對象的相互鄰接關(guān)系。i = 1，2，n; j = 1，2，m; 當(dāng)區(qū)域 i 和區(qū)域 j 相鄰時，wij = 1; 當(dāng)區(qū)域 i和區(qū)域 j 不相鄰時，wij = 0。moran's i 值介于1 到 1 之間，大于 0 為正相關(guān)，小于 0 為負(fù)相關(guān)，絕對值越大表示 空間分布的關(guān)聯(lián)性越大，即空間上有強(qiáng)聚集性或強(qiáng)相異性。反之，絕對值越小表示空間分布關(guān)聯(lián)性小，當(dāng)值趨于 0 時，即代表此時空間分布呈隨機(jī)性。局部空間自相關(guān) local moran's i( anselin 將其稱為 l

30、isa33) 是將 moran' s i 分解到各個空間單元。對于 某一個空間單元 i，lisa 計(jì)算公式為:nmoran's ii = ()xi x珋 ij( 7)w (x)xi 珋mj = 1n xj22式中，m = () / ( n 1) x珋，正的 ii 值表示該區(qū)域單元周圍相似值( 高值或低值) 的空間集群，負(fù)的 ii 值j = 1，ji則表示非相似值之間的空間集群。再根據(jù)下式計(jì)算出 lisa 的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，對有意義的局域空間關(guān)聯(lián)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。moran's ii e( moran's ii )z( moran's ii ) =( 8)槡va

31、r( moran's ii )( 2)地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析不僅可以解釋屬性或現(xiàn)象的空間相關(guān)，而且通過半變異函數(shù)可以模擬和估計(jì)空間上的未知變量23。景觀生態(tài)安全度作為一種典型的區(qū)域?qū)傩裕诳臻g上的異質(zhì)性規(guī)律，可以用半方差函數(shù)來分析。公式如下:n( h)1( h)2n( h) ( 9)= z( x ) z( x + h) 2iii = 1式中，( h) 為半變異函數(shù)，揭示了整個尺度上的空間變異格局; z( xi ) 和 z( xi +h) 分別為空間位置 xi 和 xi +h游巍斌 等: 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律21 期6321上的觀測值。h 為兩樣本點(diǎn)的空間分

32、隔距離; n( h) 為分隔距離為 h 時的像元對總數(shù)。2結(jié)果與分析2 1景觀生態(tài)安全度時空演變總體分析從表 1 中 可 知，19862009 年 期 間，武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安 全 度 均 在 0 84 以 上，平 均 水 平 從0. 9026 上升至 0 9232。1997 年和 2009 年平均生態(tài)安全度較 1986 年高，且它們的變異系數(shù)較 1986 年大，這可能是由于后兩個時期的景觀類型受到的人為作用明顯加大，使空間上的生態(tài)安全度異質(zhì)性增加。從圖 1 可 以看出，1986 年基質(zhì)景觀馬尾松所在區(qū)域生態(tài)安全度從較高的淺綠色變?yōu)榱?1997 年和 2009 年的黃色，表明 馬尾松生態(tài)

33、安全度有所降低; 風(fēng)景區(qū)東部的溪東旅游服務(wù)區(qū)從較多紅色變?yōu)槌善{(lán)色，表明此區(qū)域生態(tài)安全度有所提高，東北部生態(tài)安全度也有較大提高; 而且這兩種變化都在 1986 1997 年期間特別突出?？傮w上，1986 1997 年期間風(fēng)景區(qū)生態(tài)安全度格局變化比 1997 2009 年期間明顯，可見 1986 1997 年期間是風(fēng)景區(qū)格局變化關(guān)鍵時段。生態(tài)安全度空間趨勢面分析顯示 ( 圖 2 ) : 在 南 北 方 向 上，3 個時期均呈凸型曲線，1986 年的南北趨勢線較 平 緩; 在 東 西 方 向 上，則發(fā)生趨勢線分異，1986 年東西方向上趨勢線為緩?fù)剐?，?997 年和 2009 年卻呈凹型曲線。這

34、主要是因?yàn)?1986 1997 年間，武夷山市政府鼓勵扶持茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同 時風(fēng)景區(qū)按照規(guī)劃進(jìn)行溪東旅游服務(wù)區(qū)的開發(fā)建設(shè)，部分馬尾松林轉(zhuǎn)化為茶園和建設(shè)用地。茶園和建設(shè)用地 景觀從較無序狀態(tài)到較有序狀態(tài)方向演變，系統(tǒng)內(nèi)自穩(wěn)定性和生態(tài)安全度因而提高; 而作為基質(zhì)景觀的馬尾 松林面積減少、破碎度增加，生態(tài)安全度下降。圖 1 武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 3 個時期生態(tài)安全度空間分布fig 1 the space distribution of landscape ecological security degree in wuyishan scenery district in 1986，1997 and 200

35、92 2景觀生態(tài)安全度空間相關(guān)性分析2 2 1景觀生態(tài)安全度全局自相關(guān)分析及其尺度響應(yīng)借助 1986 年、1997 年和 2009 年景觀生態(tài)安全度空間分布數(shù)據(jù)與空間自相關(guān)模型以及空間領(lǐng)域矩陣計(jì)算得到 1986 年、1997 年和 2009 年武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度的全局 moran's i 值( 表 1) 。結(jié)果表明，moran's i 從 1986 年的 0 5342 上升至 1997 年的 0 6732，接著又略微下降至 2009 年的 0 6537，風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度在整體空間上存在漸增的正相關(guān)關(guān)系，景觀生態(tài)安全度的空間分布并不是隨機(jī)的，存在一定內(nèi)在聯(lián) 系，即

36、景觀生態(tài)安全度在空間上存在趨于集群的現(xiàn)象?？傮w格局上，景觀生態(tài)安全度高的區(qū)域傾向于與其他景觀生態(tài)安全度高的區(qū)域相毗鄰，而景觀生態(tài)安全度較低的區(qū)域傾向于與其他景觀生態(tài)安全度較低的區(qū)域相毗鄰。這 20 多年來，風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度的全局空間自相關(guān)程度整體逐漸增強(qiáng)，并且 1986 -1997 年間特別明顯。圖 2 武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 3 個時期生態(tài)安全度趨勢面the trend surface of landscape ecological security degree in wuyishan scenery district in 1986，1997 and 2009fig 2表 1 武夷山風(fēng)景名

37、勝區(qū)不同時期的景觀生態(tài)安全度table 1 landscape ecological security degree in wuyishan scenery district in 1986，1997 and 2009時期period最小值minimum最大值maximum平均值mean方差variance變異系數(shù)cvmoran's i1986199720090 85200 84370 85700 97860 99070 99100 90260 92100 92320 01540 02430 02310 01700 02640 02500 53420 67320 6537全局空間 自相

38、關(guān)性存在明顯的尺度效應(yīng) ( 圖 3 ) 。風(fēng)景區(qū) 3 個時期的全局空間自相關(guān)指標(biāo) moran' s i 隨著 尺度的增大呈現(xiàn)急劇減小的趨勢，但均表現(xiàn)出正的全局 自相關(guān); 在 距 離 小 于 1000 m 時，moran' s i 下 降 速 度 較 快，1000 m 之后下降速度減緩。1986 年的 moran' s i 系 數(shù)整體上低于 1997 年和 2009 年，1997 年和 2009 年的 moran's i 系數(shù)在各尺度上很接近，只是 2009 年在 2600 m 處出現(xiàn)差異，這表明 2009 年比 1997 年的全局自相關(guān) 區(qū)域有所減少。2 2 2

39、景觀生態(tài)安全度局部空間自相關(guān)分析全域空間自相關(guān)指標(biāo)可以檢驗(yàn)整個區(qū)域某一要素的空間分布模式，但全局 moran' s i 不能用來測度相鄰 區(qū)域之間要素或?qū)傩缘目臻g關(guān)聯(lián)模式，也沒有反映出景 觀生態(tài)安全局域顯著性水平的具體數(shù) 值24，因 此 有 必圖 3武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度空間自相關(guān)性的尺度響應(yīng)fig 3 the spatial autocorrelation change by scales of landscapeecological security degree in wuyishan scenery district要通過局域指標(biāo)來反映在整個區(qū)域中某一地理要素或?qū)傩耘c相

40、鄰局部小區(qū)域單元上同一要素或?qū)傩缘南嚓P(guān)程度，進(jìn)而深入探討和研究要素或?qū)傩缘目臻g格局及其可能成因。為此，對風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全進(jìn)行了空間 自相關(guān)空間關(guān)聯(lián)局域指標(biāo)分析，并側(cè)重考察顯著性水平較高的局部空間集群指標(biāo)，用于反映 1986 2009 年 風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度在局部空間上的集群格局。武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 1986 年、1997 年和 2009 年 3 個時期景觀生態(tài)安全度的局部空間自相關(guān) lisa 分析結(jié) 果見圖 4、圖 5。風(fēng)景區(qū) 1997 年和 2009 年景觀生態(tài)安全度局域自相關(guān)格局較為一致，與 1986 年相比則有較 大的格局變化。1986 年高值-高值區(qū)主要分布在風(fēng)景區(qū)中部，同時有較大面

41、積成片的低值-高值區(qū)分布于風(fēng)景游巍斌 等: 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律21 期6323區(qū)的中部和西北部。19861997 年間風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度集群結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，高值-高值區(qū)向風(fēng)景區(qū)東部的溪東旅游服務(wù)區(qū)、西南部的星村鎮(zhèn)區(qū)以及部分溪南景區(qū)擴(kuò)散，而低值-高值區(qū)分布面積急劇萎縮，逐 漸被低值-低值區(qū)所代替; 風(fēng)景區(qū)南部大部分面積從隨機(jī)分布格局轉(zhuǎn)變?yōu)榧悍植几窬帧?009 年的分布格局 與 1997 年的相近，變化程度小。從局域空間自相關(guān)顯著水平上看。1986 年景觀生態(tài)安全低值-高值區(qū)分布區(qū) 域絕大部分達(dá)到了 0 01 顯著水平，風(fēng)景區(qū)南部和東部多數(shù)區(qū)域均不顯著。1997 和

42、 2009 年景觀生態(tài)安全低 值-高值區(qū)不僅分布面積縮小，而且顯著水平下降，風(fēng)景區(qū)中部地區(qū)顯著性消失較多。同時，景觀生態(tài)安全度 高值-高值區(qū)分布面積增加，顯著水平提高，一般達(dá)到 0 01 顯著水平，有些地區(qū)達(dá)到 0 001 顯著水平。1997 年和 2009 年達(dá)到顯著水平的面積明顯大于 1986 年的面積，這種差異主要發(fā)生在風(fēng)景區(qū)的東部、南部和西南部。圖 4 武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 3 個時期生態(tài)安全度局域空間自相關(guān) lisa 集群圖fig 4 the lisa cluster graph of local spatial autocorrelation in wuyishan scenery d

43、istrict in 1986，1997 and 2009可見，近 20 多年來武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度格局不僅在空間分布上發(fā)生了明顯變化，而且空間集群分布的顯著水平也發(fā)生了明顯的改變。2 2 3景觀生態(tài)安全度空間分異分析運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度格局進(jìn)行空間分異研究，各模型擬合結(jié)果見表2。1986 年景觀生態(tài)安全度指數(shù)模型擬合效果最好，復(fù)相關(guān)系數(shù) r2 為 0 796，而 1997 年和 2009 年均為球形模 型擬合效果最佳，復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為 0 924 和 0 913，1986 年相關(guān)系數(shù)較其他兩個時期低，空間隨機(jī)性程度 高，這與全局與局域自相關(guān)研究結(jié)果吻合。

44、空間異質(zhì)性主要由隨機(jī)性和自相關(guān)性兩部分組成。塊金值反映的是隨機(jī)部分的空間異質(zhì)性，若塊金值較 大表明此時較小尺度上的某種過程不可忽視。c0 / ( c+c0 ) 的大小反映了自相關(guān)部分和隨機(jī)部分對地理要素 空間分異的影響程度，該比值越小，非結(jié)構(gòu)性因素影響越大。這里結(jié)構(gòu)性因素( 內(nèi)因) 包括氣候、地形地貌、土 壤類型、植被類型等主導(dǎo)區(qū)域景觀生態(tài)安全度的空間分布的因素; 而非結(jié)構(gòu)因素或稱隨機(jī)因素( 外因) 包括各種自然災(zāi)害以及人為活動導(dǎo)致景觀變化的因素。變程值大小反映了研究區(qū)某一特征空間自相關(guān)的尺度狀況，當(dāng)取樣此尺度小于該值時各要素的空間分布存在自相關(guān)，說明此時研究區(qū)主要的生態(tài)學(xué)過程、格局及功能都與

45、該尺度有關(guān)，而當(dāng)取樣尺度大于該值時則要素呈隨機(jī)性。圖 5 武夷山風(fēng)景名勝區(qū) 3 個時期生態(tài)安全度局域空間自相關(guān) lisa 顯著性水平the lisa significance level graph of local spatial autocorrelation in wuyishan scenery district in 1986，1997 and 2009fig 5表 2 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度理論變異函數(shù)the variogram of landscape ecological security degree in wuyishan scenery districttable

46、 2c0c0 +ca0c0 / ( c0 +c)r2時期 period模型 modelrss2 872 ×10 92 31 ×10 99 95 ×10 92 777 ×10 91 985 ×10 82 591 ×10 87 038 ×10 82 588 ×10 81 833 ×10 82 228 ×10 87 161 ×10 82 279 ×10 81986球形 sphere指數(shù) exponent 線性 linear 高斯 gauss 球形 sphere 指數(shù) exponen

47、t 線性 linear 高斯 gauss 球形 sphere 指數(shù) exponent 線性 linear 高斯 gauss0 0000190 0000370 0002340 0000460 0002620 0001890 0003670 0003150 0002510 0001700 0003680 0002980 0002580 0002600 0002660 0002570 0006750 0006960 0007470 0006750 0006270 0006370 0006920 000625750 001020 006474 83588 904870 005460 006474 83

48、4070 324400 004500 006474 833602 670 0740 1420 8800 1790 3880 2720 4910 4670 4000 2670 5320 4770 7540 7960 1190 7560 9240 9010 7310 9010 9130 8940 6590 89219972009c0 為塊金值、c 為偏基臺值、c0 +c 為基臺值、a0 為變程度、r2 為復(fù)相關(guān)系數(shù)、rss 為殘差19862009 年風(fēng) 景區(qū)景觀生態(tài)安全度的塊金效應(yīng)整體上 增 強(qiáng)，從 1986 的 0 00037 增 加 到 2009 年0. 000251，但 1997 年的塊金值

49、最大，為 0 000262，表明研究區(qū)非結(jié)構(gòu)因素作用漸強(qiáng)，不可忽視。c0 / ( c+c0 ) 在1986 年、1997 年和 2009 年分別為 14 2% 、38 8% 和 40 0% ，c0 / ( c +c0 ) 值逐漸增大充分表明非結(jié)構(gòu)性因素 對風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全空間分布影響效應(yīng)在增強(qiáng)，這與風(fēng)景區(qū)近 20 多年來旅游開發(fā)、人為活動頻繁而強(qiáng)烈的實(shí)際情況相符。1986 年、1997 年和 2009 年研究區(qū)景觀生態(tài)安全度空間分異的變程在 1020 4870 m 之間，其中 1986 年變程最小( 1020 m) ，這表明 19862009 年間風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度的相關(guān)性范圍在擴(kuò)張?？傊?/p>

50、，風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性是結(jié)構(gòu)性因素和非結(jié)構(gòu)性因素綜合作用的結(jié)果，其中地形 地貌、土壤類型等結(jié)構(gòu)因素對風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度的空間分布起決定性作用，而旅游開發(fā)建設(shè)、歷史早期毀游巍斌 等: 武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異規(guī)律21 期6325林種茶、棄農(nóng)種茶等非結(jié)構(gòu)因素( 武夷巖茶是中國十大名茶之一，也是受原產(chǎn)地域產(chǎn)品保護(hù)制度保護(hù)的名茶，在國內(nèi)外享有極高的知名度和名譽(yù)度，市場競爭力強(qiáng)。在巖茶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下，風(fēng)景區(qū)發(fā)展歷史上存在農(nóng)民放棄種田改種茶葉，特別 20 世紀(jì) 90 年代還存在林地被開墾為茶園的情況) 對其演變產(chǎn)生重要影響。3結(jié)論與討論采用景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱

51、度指數(shù)構(gòu)建景觀生態(tài)安全度對武夷山風(fēng)景名勝區(qū)景觀生態(tài)安全度時空分異特征進(jìn)行分析，能夠較好地反映研究區(qū)的景觀生態(tài)安全時空狀況，結(jié)果表明: 19862009 年間風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度整體呈逐漸增加的趨勢。風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度呈正的全局空間自相關(guān)，且總體相關(guān)程度增 強(qiáng)，尤其 1986 1997 年間特別明顯; 風(fēng)景區(qū)全局空間自相關(guān)性存在明顯的尺度效應(yīng)。景觀生態(tài)安全度的集 群結(jié)構(gòu)在 19861997 年間發(fā)生了明顯變化: 高值-高值區(qū)向東部的溪東旅游服務(wù)區(qū)、西南部的星村鎮(zhèn)區(qū)及溪南景區(qū)擴(kuò)散，而低值-高值區(qū)分布面積急劇萎縮，逐漸被低值-低值區(qū)所代替; 南部大部分面積從隨機(jī)分布格局轉(zhuǎn)變?yōu)榧悍植几窬?。景觀生態(tài)

52、安全度格局分布及集群分布的顯著水平均發(fā)生了明顯改變。地形地貌、土壤 類型等結(jié)構(gòu)因素對風(fēng)景區(qū)景觀生態(tài)安全度的空間分布起著決定性作用，而非結(jié)構(gòu)因素( 旅游開發(fā)建設(shè)、毀林 種茶、棄農(nóng)種茶等人為活動) 對生態(tài)安全度的演變產(chǎn)生重要影響。景觀中普遍存在著非線性動力學(xué)過程，是一種耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)從外環(huán)境中不斷吸取能量與物質(zhì)時，外界環(huán)境連續(xù)不斷的負(fù)熵流使系統(tǒng)的總熵減小、有序性增大，最終形成遠(yuǎn)離平衡態(tài)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)35。研 究區(qū) 19862009 年間因景區(qū)規(guī)劃和旅游發(fā)展的需要，規(guī)劃范圍內(nèi)建設(shè)用地成片開發(fā)，人類環(huán)境不斷向建設(shè)用 地輸入負(fù)熵流使得建設(shè)用地具有高的景觀生態(tài)安全度。19861997 年間在武夷山市

53、政府大力扶持茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)下，茶園面積增加，系統(tǒng)外不斷輸入的負(fù)熵維持了茶園的穩(wěn)定性，提高了茶園的生態(tài)安全度。然而，建設(shè)用地、茶園生態(tài)安全度得以提高的同時，導(dǎo)致被它們占用的景觀類型破碎度增加，尤其是基質(zhì)景觀馬尾松林面積的大量減少，馬尾松林的生態(tài)安全度下降。這表明生態(tài)安全度反映了景觀類型或空間粒度上自身的安 全性和穩(wěn)定性。某景觀類型或空間網(wǎng)格的生態(tài)安全度可能受區(qū)域內(nèi)與其生態(tài)過程密切聯(lián)系的其他景觀類型 的制約，一種景觀類型生態(tài)安全度的提高可能導(dǎo)致其他景觀類型生態(tài)安全度的降低。景觀生態(tài)安全度可以從空間上直觀反映出區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全狀況23，但對研究區(qū)生態(tài)安全有重要作用的某些關(guān)鍵生態(tài)過程往往解釋不足。通過

54、干擾度、優(yōu)勢度、分離度、脆弱度等構(gòu)建的生態(tài)安全度對生態(tài)安全的解 釋能力有待探討。另外，受研究者經(jīng)驗(yàn)和知識水平等主觀因素限制，景觀生態(tài)安全度中脆弱度的賦值更多是 反映研究區(qū)內(nèi)景觀類型間的相對脆弱程度，景觀生態(tài)分類上的差異也導(dǎo)致脆弱度賦值的普遍適用性較低。因 此，如何提高脆弱度指數(shù)賦值的準(zhǔn)確性或構(gòu)建新的脆弱度指標(biāo)，采用更加科學(xué)的研究方法研究景觀生態(tài)安全 度等有待進(jìn)一步完善。references:1 rogers k s ecological security and multinational corporations environmental change and security proje

55、ct ( ecsp) report the woodrow wilsoncenter，1997，( 3) : 29-36rapport d j，costanza r，mcmichael a j assessing ecosystem health trends in ecology and evolution，1998，13( 10) : 397-402cui s h，hong h s，huang y s，xue x z progress of the ecological security research acta ecologica sinica，2005，25( 4) : 861-86

56、8xiao d n，chen w b，guo f l on the basic concepts and contents of ecological security chinese journal of applied ecology，2002，13 ( 3 ) :354-358liu y s，hong t，he d j，hu h q，bian l l，chen x l analysis on situation of ecological security in wuyishan scenery district journal ofsafety and environment，2006，6(