城市型风景名胜区生态敏感性...—以徐州市吕梁山风景区为例_樊佳敏.pdf

城市型风景名胜区生态敏感性评价及景观格局分析以徐州市吕梁山风景区为例樊佳敏1，刘聘2，刘玉石3（1 徐州工程学院江苏省市政与环境工程实践教育中心，江苏徐州221018；2 徐州工程学院环境工程学院，江苏徐州221018；3 徐州市风景园林设计院有限公司，江苏徐州221018）摘要：从生态敏感性评价及景观格局分析应用于城市型风景名胜区的必要性出发，以城市典型风景名胜区徐州市吕梁山风景区为例，借助 ArcGIS10.5 平台进行多因子空间叠加分析，利用 Fragstats4.2 进行景观格局指数分析，对徐州市吕梁山风景区内部风景资源、生态环境以及景观格局进行综合评判。结果表明，徐州市吕梁山风景区生态敏感性在空间分布上呈显著差异，徐州市吕梁山风景区总体生态敏感性较高，以高度敏感性和中度敏感性为主，极高、高敏感区域内景观格局破碎化相对严重，与生态敏感性分布呈正相关。由此提出吕梁山风景名胜区在各级生态敏感区域下相对应的生态保护与利用策略，以期为管理部门今后制定合理的调控对策及实现城市型风景名胜区的可持续管理提供理论依据。关键词：城市型风景名胜区；生态敏感性评价；景观格局；保护与利用徐州市中心约 20km，总面积约 186.22km2，包括徐庄、伊庄、张集、房村四镇部分地区，风景区内山峰多，共有低山丘陵 173 座，山地森林资源丰富，植被类型多样。吕梁山风景区湖泊众多，沿故黄河两岸有大小水库 7座，分别为吕梁湖、悬水湖、圣人窝水库、下洪水库、水口水库、白塔水库、杨洼水库等。近年来，随着旅游业的蓬勃发展，景区在不断开发中生态保护功能弱化，而目前徐州市吕梁山风景区风景资源管理、评价以及保护开发等研究尚不完善，景区资源保护及可持续发展与开发利用的矛盾日益突出11。2研究方法2.1数据的获取与处理2.1.1 数据来源。研究数据主要包括 DEM高程数据、遥感影像数据等。徐州市吕梁山风景区的 DEM高程数据和遥感影像数据都来自地理空间数据云（http:/ 年）。2.1.2 数据处理。使用 ArcGIS10.5 平台将 DEM数据转化为其他单因子数据，利用 SPSS得到各单因子权重，最终得出吕梁山风景区生态敏感性分布图。结合生态敏感性综合评价结果进行景观格局分析，利用Fragstats4.2 进行各项景观指数分析，从而进一步解析吕梁山风景区的生态敏感性。2.2生态敏感性评价2.2.1 评价因子选取与等级划分。根据吕梁山风景区的资源开发状况，选取了地形条件、植被景观、人类活动、地表水系及风景资源作为该区域的评价因子集。地形条件选取了地质灾害风险、高程、坡度、坡向 4 个因子，坡度影响土壤中的水分和物质分布，进而影响植物生长，坡向影响植被、动物及建筑物的采光，地质灾害风险影响居住安全和交通安全，并辐射到与此相关的各个环节，如风景区总体规划项目布局等；地表水系选取了河流和湖泊 2 个缓冲分析因子；植被景观选取城市型风景名胜区是指与城市相邻或靠近城市建设区、交通便利的风景名胜区、自然保护区、国家森林公园等，并具有一定自然和人力资源的居民户外休息区1。城市型风景名胜区是与城市的功能互补、空间关系相交织，且风景名胜区自然生态形态与城市人文社会形态特征并存的特殊区域2-4。然而随着城市人口的快速增长，城市用地的过度开发使用以及疏于保护，从而造成各种自然资源被破坏的乱象，影响了风景名胜区的风貌和生态价值，因此研究城市型风景名胜区的生态保护与规划有着十分重要的意义。生态敏感性的发展和提出强调人类对生物多样性结果的影响，通过更细致地考虑鼓励人类与自然环境相互作用的，以更好地保证结果的一致性5。生态敏感性评价可以从环境问题的发生机制对景观资源的生态环境进行评估，从而反映景观资源对环境的敏感性6。针对风景名胜区的生态敏感性评价研究包括风景名胜区的旅游路线规划7、旅游功能规划8以及开发适宜性评价9等。张德顺等10通过生态资源评价进行生态敏感性分析，对研究区的生态境况改良有很大的借鉴意义。目前，生态敏感性评价分析大多以山岳型、河流型风景名胜区研究为主，针对城市型风景名胜区的研究相对较少。将生态敏感性评价和景观格局分析两者相结合，能有效提高在复杂地形下景观格局优化的精准度，有助于全面分析城市型风景名胜区的保护和利用情况。1研究区概况徐州市吕梁山风景区位于江苏省徐州市铜山区（1162211840E、33433458N），距基金项目：国家重点研发计划“绿色宜居村镇技术创新”重点专项课题“绿色宜居村镇建设评价体系关键技术研究”（2018YFD1100203）。第一作者：樊佳敏（2001-），女，汉，江苏南通人，本科，工程师，研究方向：城乡景观生态系统服务。通信作者：刘聘（1989-），男，汉，江苏徐州人，博士，讲师，研究方向：城乡景观生态系统服务、植被定量遥感。2023 年第 13 期现代园艺试验研究輩輯訛DOI:10.14051/ki.xdyy.2023.13.044面积指标斑块面积（CA）ha（0,+）斑块的总面积斑块占比（PLAND）%0%,100%度量景观的组分景观面积（TA）ha（0,+）决定景观的范围以及研究和分析的最大尺度斑块平均大小（AREA_MN）ha（0,+）斑块的平均面积最大斑块占比（LPI）%0%,100%它的价值决定了生态特征边缘指标斑块总边缘长度（TE）m（0,+）斑块边缘总长度斑块边缘密度（ED）m/ha（0,+）单位面积边界长度，表征单位面积内的景观斑块边缘长度形状指标斑块形状指标中值（SHAPE_MD）（0,+）中值多样性指标 香农多样性（SHDI）（0,+）反映景观异质性，对景观中各类斑块的不均衡分布状况较为敏感表 4景观格局指数列表与选取意义类型指标名称单位取值范围选取意义极敏感高敏感中敏感轻敏感不敏感地形条件坡向正北西北、东北正西、正东西南、东南正南、平地坡度457015455151501高程70250407030402030020地质灾害风险极高风险高风险中风险低风险极低风险地表水系湖泊缓冲距离0500500100010001500150020002000河流缓冲距离01001006006001200120018001800植被景观植被覆盖度-10.04-0.040.01-0.01000.010.010.40风景资源景源缓冲距离0500500100010001500150020002000景源密度极密集密集较密集较稀疏稀疏人类活动道路缓冲距离020020050050080080012001200土地利用情况森林水体草地耕地建设用地、裸地分值97531表 1吕梁山风景区生态敏感性单因子分级标准准则层评价因子生态敏感性分级了植被覆盖度12；风景资源选取与景源密切相关的景源缓冲距离、景源密度；人类活动选取受人类开发利用较大的因素，包括道路缓冲距离、土地利用情况。将上述生态因子进行赋值分类13并进行叠加分析14-15，如表 1 所示。2.2.2 评价因子权重的确定。采用SPSS 26 软件中的主成分分析法18对11 个评价因子进行权重分析。表 2 第一主成分的特征值为 6.53747，第二主成分的特征值为 2.93215，第三主成分的特征值为 1.10154。这 3 个主成分共同构成徐州市吕梁山风景区生态敏感性评价的主要驱动因素，最后由旋转成分矩阵得到各评价因子权重19（表 3）。2.2.3 单因子生态敏感性评价。利用加权叠加法计算徐州市吕梁山风景区生态敏感性综合得分，绘制综合评价图。2.3景观格局指数分析景观格局指数能给整个区域的生态敏感性提供一个科学的评估依据20（表 4）。剔除了具有相似结果的指标，在斑块（Class）层面选取了斑块面积（Class area，CA）、斑块占比（Percent of landscape,PLAND）、最大斑块占比（Largest patch index，LPI）、斑块边缘密度（Edgedensity，ED）、斑块总边缘长度（Total edge,TE）、斑块平均大小（Area_Mean，AREA_MN）、斑块形状指标中值（Shape index_Median，SHAPE_MD）7 个指数；斑块是景观结构中最常见、最重要的景观要素。斑块的类型、面积、形状、数量和组合关系是斑块的关键特征，这些斑块特征对景观结构、景观格局、景观多样性、景观异质性以及生态流、生物多样性等各种生态过程和现象具有深刻影响。在景观（Landscape）层面选取了最大斑块占比（LPI）、景观面积（TA）、香农多样性（SHDI）、香农均匀度（SHEI），最大斑块占比有助于确定景观的模地总计方差百分比累积/%总计方差百分比累积/%总计方差百分比累积/%16.5374759.4315959.431596.5374759.4315959.431595.1971747.2469647.2469622.9321526.6558786.087462.9321526.6558786.087463.9977036.3427383.5896931.1015410.0139796.101431.1015410.0139796.101431.3762912.5117496.10143初始特征值提取载荷平方和旋转载荷平方和表 2主成分分析结果成分123坡向0.888420.000000.151360.08973坡度0.776670.230280.444380.09726高程0.892500.000000.273880.10607地质灾害风险0.000000.000000.000000.06167湖泊缓冲距离0.000000.862160.150290.09079河流缓冲距离0.955840.000000.040400.09689植被覆盖度0.000000.715680.103610.10085景源缓冲距离0.000000.972100.164590.06885景源密度0.441300.859200.000000.09163道路缓冲距离0.000000.835020.160370.09411土地利用情况0.919320.000000.000000.10214注：提取方法：主成分分析法；旋转方法：凯撒正态化最大方差法；a旋转在 8 次迭代后已收敛。最终权重表 3旋转后的成分矩阵 a 和最终权重成分或优势类型等，而景观面积反映景观的空间格局，用于描述整个景观的异质性。利用 ArcGIS10.5 软件对上试验研究现代园艺2023 年第 13 期輩輰訛图 3 吕梁山风景区生态敏感性评价述获取的综合生态敏感性评价图进行矢量化处理，并在土地利用景观类型图上进行空间叠加，通过Fragstats4.2 软件，对各类景观指数进行分析。3结果及分析3.1生态敏感性评价结果3.1.1 地形条件生态敏感性要素分析。从吕梁山风景区各因子的生态敏感性分级面积统计图（图 1A1D）可以看出，吕梁山风景区高程敏感区域集中分布在团山、双头山、竖山、雾山、大寨山一带环形区域。极敏感区与高敏感区域面积共 65.53km2，分别占 14.38%、21.98%，集中分布在以小孤山为主的吕梁山风景区中心。坡向轻敏感区域占比高，为 63.79%，有利于生物多样性的生存与发展；坡度高、中、轻敏感区域占比相对较高，分别为 24.19%、23.06%、25.15%，生态环境处于相对较敏感状态，地质灾害也相对集中在崔贺庄水库附近，主要沿河流以及高程最高处（表 5）。3.1.2 地表水系生态敏感性要素分析。故黄河水道横穿吕梁山风景区的西北部分。通过对区域内河流湖泊缓冲区分析可知（图 1E1F），湖泊整体敏感程度较低，占比 79.86%，极敏感和高敏感主要集中在水库和湖泊附近（表 5）；河流中敏感和轻敏感区域面积接近，且分布主要集中在水口水库、下洼水库流域，面积与占比均较大，极敏感区域较少，不敏感区域也较少。3.1.3 植被覆盖度生态敏感性要素分析。植被覆盖度因子分析（图 1H）表明，吕梁山风景区大部分地区有植被覆盖。极敏感区大部分分布在研究区南部河流地带，并零散分布于整个区域内，占比为 20.07%；高敏感区和中敏感区主要分布在研究区边缘，占比为 26.29%；轻度敏感区和不敏感区主要分布在研究区的中部，占比为 53.64%。3.1.4 风景资源生态敏感性要素分析。根据吕梁山风景区的资源分布，选择 17 处主要的景观节点，从景源密度和景源距离222 个方面进行生态敏感性分析，发现极敏感区主要分布于悬水湖景区附近，敏感区域面积较小（表 5）。风景资源分布较为集中，虽敏感度不高，但极敏感区分布集中，主要在崔贺庄水库、悬水湖附近（图 1J1K）。3.1.5 人类活动生态敏感性要素分析。徐州市吕梁山风景区内土地利用类型包括建设用地与裸地、耕地、水体、草地和森林。处于低敏感范围的建设用地面积最大（图 1I），占比 32.05%，高、极敏感范围的占比之和为16.43%。根据道路缓冲区（图 1I、1G），可知研究区内道路极敏感、高敏感区面积分别为 24.86km2、20.22km2，主要集中在圣人窝文化体验区、假日田园区等景点分布较为密集的区域以及地势较为平坦的区域。3.1.6 综合生态敏感性分析。通过单因子生态敏感性分析可以看出，选取的 11 个单因子相互之间存在着不可或缺的关系，如坡度因子中坡度较大的高敏感区的分布特征与河流因子高敏感区的分布特征相似，植被覆盖度因子敏感区分布与土地利用类型因子敏感区分布有重叠之极敏感 高敏感 中敏感 轻敏感不敏感坡度面积/km22.2312.8728.33118.8023.99186.22占比/%1.196.9115.2163.7912.90100.00坡向面积/km223.1345.0642.9446.8428.18186.22占比/%12.4224.1923.0625.1515.18100.00高程面积/km226.7740.7640.0465.7912.86186.22占比/%14.3821.8921.5035.336.91100.00地质灾害风险面积/km257.5318.6273.516.3630.20186.22占比/%30.8910.0039.473.4216.22100.00湖泊缓冲距离面积/km27.678.1210.3511.36148.72186.22占比/%4.124.365.566.1079.86100.00河流缓冲距离面积/km25.9350.3058.1469.212.64186.22占比/%3.1827.0131.2237.171.42100.00植被覆盖度面积/km237.3825.3223.6321.3678.53186.22占比/%20.0713.6012.6911.4742.17100.00景源缓冲距离面积/km213.1113.8229.9640.6588.68186.22占比/%7.047.4216.0921.8347.62100.00景源密度面积/km21.3110.2563.2849.3162.07186.22占比/%0.705.5033.9826.4833.34100.00道路缓冲距离面积/km224.8620.2219.9822.1998.97186.22占比/%13.3510.8610.7311.9253.15100.00土地利用情况面积/km219.9910.6146.0347.5962186.22占比/%10.735.7024.7225.5633.29100.00生态敏感性分级项目表 5吕梁山风景区各因子的生态敏感性分级面积统计评价因子合计图 2吕梁山风景区各因子的生态敏感性分级面积统计2023 年第 13 期现代园艺试验研究輩輱訛处。利用 ArcGIS10.5 软件将各单因子进行加权叠加，利用自然间断法23重新分类，可得徐州市吕梁山风景区综合生态敏感性评价图（图 2）。结合图 1 和图 2，可以看到极敏感、高敏感区主要为风景资源、人类活动集中区，区域内海拔较高，生态的保护与利用压力较大24-25。总之，吕梁山风景区生态敏感性总体处于高敏感状态（表 6）。3.2多尺度景观格局指数分析3.2.1 斑块尺度指标解析。吕梁山风景区景观格局面积最大的斑块类型为建设用地，其次是耕地，然后是草地。水体和森林类型斑块面积与数量都较少，斑块破碎化程度相对较低26。各类斑块中耕地、草地、森林占比较均匀；建设用地类型斑块聚集指数最高，水体斑块聚集指数最低；建设用地、水体、耕地类型指标数值较大；小型斑块的边缘密度最低，中型斑块次之，大型斑块(建设用地、耕地)相对聚集（表 7）。3.2.2 景观尺度指标。香农多样性指数（SHDI）值随土地利用类型的复杂性而增加，且与景观破碎化程度呈正相关27。研究发现，徐州市吕梁山风景区 SHDI 较小，土地利用多样。吕梁山风景区的香农均匀度指数（SHEI）较大，景观整体受人类活动干扰较小，但局部景观受人类活动干扰较强（表 8）。极敏感高敏感中敏感轻敏感不敏感面积/km234.2747.5445.9336.0122.47186.22占比/%18.4025.5324.6619.3412.07100分值97531表 6综合生态敏感性区面积比例和得分项目生态敏感性分级合计CA/km264625152.321147.954983.752165.04251.28PLAND/%18.70814.91653.323414.42856.2680.7275LPI11.85783.00371.76147.33161.78540.0433TE1078500877170107220898680284460111180ED31.223825.3953.104126.01788.23543.2188SHAPE_MD1.1251.1251.16671.111AREA_MN11.33687.521610.82977.33987.02940.9006表 7斑块尺度景观格局指标斑块类型建设用地耕地水系草地森林未利用地58.818920460.781.56410.8038表 8景观尺度、景观格局指标LPI 最大斑块占比TA景观面积SHDI 香农多样性SHEI 香农均匀度4结论与建议4.1结论（1）徐州市吕梁山风景区土地利用类型虽较为丰富，但建设用地面积达 59.68km2，占总用地面积的32.05%，建设开发量较大，主要分为原住居民点的建设（包括倪园村、吕梁村、邓楼村、城头村、赵瞳村、马集村等几十个村落）和旅游服务设施建设，一方面以经济利益为导向的开发，一定程度上忽视保护而造成各种破坏自然资源的现象，另一方面内部原住居民自主经营、私搭乱建同样对风景区的植被、人文风貌造成破坏，影响风景区风貌和人文价值，并对生态资源的保护形成较大压力。（2）徐州市吕梁山风景区综合生态敏感性较低，但极敏感、高敏感区分布集中，几个水库及地势较高区敏感度较为严重。尤其是黄河故道两侧的吕梁湖、水口水库、下洪水库以及以团山、双头山、竖山、雾山、大寨山一带环形山区域，这些区域周围风景资源的利用率较高，但大多位于靠近水域或地势较高的地区，周围生态环境相对脆弱，景观资源易受到人类活动以及相关建设活动等因素的干扰，生态保护与利用压力较大。（3）多尺度下的景观格局指数分析结果与生态敏感性分析呈现正相关性，结合景观格局指标分析的结果来看，吕梁山风景区景观优势度不明显，但多为中度和轻度敏感区，大部分风景资源集中在生态敏感性较高的区域，虽然区域内海拔较低，但草原、耕地和建设用地的斑块形态复杂，人为干扰强烈，生态保护与利用压力大。4.2建议（1）对吕梁山风景区内的环境和服务品质进行整治与提升。逐步整治吕梁山风景区内村民自建的违章建筑，减少村庄自建旅游设施；针对影响风景环境的设施进行逐步整治或拆除；除风景名胜区内规划的小型旅游服务设施外，在风景名胜区内不再新增宾馆、娱乐等旅游设施。（2）对极高、高敏感度区域建立风景资源保护区，尤其是七大水库、黄河故道附近以及环形山区域一带，通过合理分类，采取不同层级的保护措施。一方面控制客流，对风景资源和生态保护进行持续监测，尽可能避免或减少娱乐活动，避免对风景资源的破坏与干扰，最大程度保护区域内的风景资源。另一方面，对于一些敏感性较低，但人文风景资源丰富，且地质景观、植物景观密集，交通便利的区域，比如圣人窝文化村，可以进一步完善景区设施建设，如建设科普教育、环境教育基地，加大风景道路建设等。（3）对于城市型风景名胜区的中敏感区域，可适当提升游憩开发的品质，该区域多分布在极敏感区域的外环形地带，可以理解为核心景区的缓冲区，由于风景资源分布较少，生态保护与利用的压力也相对较小，可进行一定程度的开发建设；中敏感范围向外辐射皆为轻敏感区以及少量不敏感区，但仍然存在部分具有保护价值的风景资源，应在保护风景区生态系统的前提试验研究现代园艺2023 年第 13 期輩輲訛（上接第 50 页）20蒋细旺,张萍,陈卫红.丰花月季扦插繁殖技术研究J.安徽农业科学,2005,(02):259-260.21李磊,牛艳婷,徐榕雪,等.生长素对丰花月季硬枝扦插生根的影响J.安徽农业科学,2012,40(29):14209-14210+14212.22李文凯,梁秋云,单新鲁,等.丰花月季在新疆北疆地区扦插繁育技术J.陕西农业科学,2008,(04):204-205.23蒋细旺.丰花月季嫁接繁殖技术研究J.安徽农业科学,2005,(05):818-819.24刘小夫.5 个丰花月季优良品系的组培快繁技术研究D.哈尔滨:东北农业大学,2013.25刘小夫,李彩华,张金柱,等.丰花月季 YJ 2004-2 组培快繁技术研究J.作物杂志,2012,(06):74-76+1.26赵海霞,王雨薇,金子煜,等.丰花月季多情玫瑰(Rosa Lesamoureuxde peynet)的组织培养快繁技术的研究C.中国观赏园艺研究进展,2017,2017:665-668.27彭奎莉,孟繁博,周志达,等.不同基因型丰花月季快繁体系差异的研究C.中国观赏园艺研究进展,2018,2018:480-486.28赵培培,车代弟,王金刚,等.丰花月季再生体系的建立J.东北农业大学学报,2008,(06):30-32.29王艳红,龚束芳,车代弟.丰花月季愈伤组织的诱导及细胞悬浮培养J.东北农业大学学报,2007,(02):161-165.30张春爱.丰花月季愈伤组织诱导与原生质体培养的研究D.哈尔滨:东北农业大学,2008.31吴淑平,马汉云,龚凤萍，等.丰花月季组培快繁技术研究J.安徽农业科学,2006,(21):5518+5643.32孙万丽.试论丰花月季组培繁育及病害防治技术J.科技展望,2014,(13):37.33蔺红苹,吴飞凤.丰花月季 美神 组织培养研究J.北方园艺,2010,(05):143-145.34赵松峰.不同培养基及糖浓度对丰花月季叶愈伤组织诱导的影响J.北方园艺,2009,(04):56-58.35任杰,林榕榕,王燕,等.丰花月季杏花村组培快繁条件筛选J.热带农业科学,2021,41(10):66-72.36唐铭,朴秀吉,刘霞,等 耐寒丰花月季组织培养的研究J.吉林农业,2019,(19):56-57.37陈雪.丰花月季杂交后代 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