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區域生態風險評價是指人為活動或自然災害對區域內的生態系統結構與功能等產生不良作用的可能性和危害程度[1-2]，對其進行研究可以預測或評估區域生態風險水平，為生態環境的保護和資源的合理利用提供科學依據。景觀是人為活動或自然災害的主要載體，由相互作用的景觀要素或生態系統以一定的規律組成，具有異質性。掌握景觀格局、組成要素相互作用以及功能的變化特征和演替規律，可以快速、準確地了解區域生態系統結構與功能的變化[3]。在景觀層次上研究區域生態風險具有尺度適宜性。基于景觀格局動態變化角度對生態風險進行研究可以掌握景觀的各種潛在生態類型和積累效果，從而為區域風險管理提供理論和技術支持。 隨著人為活動的不斷加劇、生態問題的突顯，人們對生態風險和環境保護的認識不斷提高。生態風險研究也受到廣泛學者的關注，相關研究主要集中于湖泊河流流域[4-5]、城市[6-8]和城鄉交錯帶[9]以及濕地[10-11]等方面的研究，并且從重金屬污染[12]、土地利用變化[13]和景觀結構[14]等角度研究區域生態風險。扎龍自然保護區作為國家級濕地保護區，不僅能夠為人們提供觀賞的景觀價值而且具有巨大的環境功能和生態效益。本文綜合運用景觀生態學原理和地理信息系統技術，以扎龍自然保護區為研究區，分別從斑塊類型水平指數（class-levelindex）和景觀水平指數（landscape-levelindex）中選取具有典型代表性的指數，對1995~2010年15年間研究區景觀格局的變化規律進行分析；構建景觀生態風險指數，對景觀格局變化進行生態風險分析，揭示研究區生態風險的時空變化特征，從而為保護區生態環境保護，維護區域生態健康和實現區域可持續發展提供科學指導。 1研究區概況 扎龍自然保護區位于黑龍江省西部,松嫩平原烏裕爾河下游,西北距黑龍江省齊齊哈爾市約30km，地理位置為123°47′~124°37′E,46°52′~47°32′N，所轄區域包括齊齊哈爾的富?？h、泰來縣、鐵鋒區、昂昂溪里以及大慶市的林甸縣、杜爾伯特蒙古自治縣共六個縣區，保護區總面積為2100km2。其由烏裕爾河下游流域一大片永久性和季節性淡水沼澤地和無數小型淺水湖泊組成，區域屬寒溫帶大陸季風氣候，平均氣溫2~4℃，平均降雨量426mm，是我國北方同緯度地區保留最完整、最原始、最開闊的濕地生態系統。扎龍自然保護區是我國第一批國家自然保護區之一。1976年由黑龍江省林業廳開始籌建，至1979年黑龍江省人民政府批準成立黑龍江省扎龍自然保護區；1987年4月國務院批準扎龍自然保護區為國家級自然保護區；1992年中國加入《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》，扎龍保護區被列入國際重要濕地名錄。 2數據來源與景觀類型提取 本研究以1995年LandsatTM影像和2010年SPOT5影像為基礎數據，以扎龍自然保護區1:5萬地形圖等圖件為輔助圖件數據。運用ERDAS8.5等遙感圖像處理軟件，對1995年LandsatTM影像和2010年SPOT5影像進行圖像鑲嵌、融合、幾何校正和掩膜裁剪等預處理工作。根據研究的需要和各地物光譜特征，本文結合研究內容和研究區特點把研究區的景觀類型分為沼澤地、耕地、林地、草地、居民點及工礦用地、水域和未利用地七個類型，分別建立解譯標志，進行圖像增強和判讀解譯等工作，分類結果經過驗證，分類精度符合研究要求。根據分類結果將空間柵格數據矢量化并在ArcGIS10.0中創建拓撲關系，最終生成空間信息與屬性信息相結合的數據庫。利用Ar-cGIS10.0的空間分析功能將創建的SHP矢量數據轉化成以30m為網格尺寸的柵格數據，以便利用Fragstats3.3軟件進行相關景觀格局指數分析與計算。 3研究區景觀格局動態變化 景觀格局指數可分為斑塊水平指數（patch-levelindex）、斑塊類型水平指數（class-levelindex）和景觀水平指數（land-scape-levelindex）3個層次，目前已經有許多用來分析景觀格局的指標[15]。本文選取具有典型生態涵義的8個斑塊類型水平指數，分別為斑塊類型面積、斑塊所占景觀面積比例、斑塊數量、斑塊密度、歸一化景觀形狀指數、平均形狀指數、平均分維數、平均臨近指數；選取4個景觀水平指數，分別為斑塊數量、斑塊密度、蔓延度和香農多樣性指數。通過計算表明，1995~2010年研究區景觀總體斑塊數量和斑塊密度分別由817、0.3629升高到7063、3.1383，景觀破碎化嚴重；并且能夠敏感反應景觀總體空間格局分布的景觀蔓延度和香農多樣性兩項指數分別降低和升高，表明研究區各景觀類型斑塊連通度降低，景觀呈現具有多種要素的密集格局，景觀異質性和破碎度增強。對比分析1995年和2010年研究區各景觀類型的景觀格局變化特征，結果表明：沼澤地、耕地和居民點及工礦用的斑塊總面積保持穩定，草地和未利用地的斑塊總面積降低，而水域和林地的斑塊總面積升高，其中草地和水域的斑塊總面積變化幅度最大；各景觀類型斑塊數量和斑塊密度均升高，同時歸一化景觀形狀指數（除未利用地外）亦均升高。研究區景觀類型面積指標變動趨勢總體由草地和未利用地轉化為水域和林地。1995~2010年間各景觀類型鄰近指數隨時間變化均降低；沼澤地、草地、居民點及工礦用地和未利用的形狀指數、分維數隨時間變化降低，而水域、林地和耕地呈現與之相反的變化特征。 4景觀格局動態變化下的研究區生態風險 4.1研究區景觀生態風險指數的構建 本文通過建立景觀干擾度指數和景觀脆弱度指數，構建景觀生態風險指數。選取與干擾密切相關聯的，能夠反應生態系統概念與空間分布狀況的三個景觀格局分析指標，分別為破碎度（Ci）、平均分維數（Ni）和優勢度（Di），三者賦予相應的權重并且疊加，即可得到研究區景觀干擾度指數（Si）。其公式分別為：Si=aCi+bNi+cDi（1）Ci=NPi/Ai（2）Ni=1/NNi=1Σ2ln(Pi/4）lnAi（3）Di=(Qi+Mi)/4+Li/2（4）式（1）~（4）中，NPi為景觀類型i的斑塊個數，Ai為景觀類型i的面積；Pi為斑塊i的周長，N為這一景觀的斑塊總數；Qi、Mi、Li分別為斑塊頻度、斑塊密度和景觀類型i占總景觀比例；a，b，c為響應各景觀指數的權重，且a+b+c=1，根據分析權衡，并結合其他學者的研究成果，認為景觀破碎度指數最為重要，其次為平均分維數和優勢度指數，最終分別賦以0.5，0.3，0.2的權重。#p#分頁標題#e# 不同的景觀類型在維護生態多樣性、保護物種、完善整體結構和功能、促進景觀結構自然演替等方面的作用是有差別的；同時對于外界干擾的抵抗能力也不同[12]。根據前人大量研究探討并結合本研究的實際特點，得出本研究區內7種景觀類型所代表的生態系統，以未利用地最為脆弱，其次為沼澤地，而居民點及工礦用地最穩定。依照此結論，分別對7中景觀類型賦值脆弱度指數為：未利用地為7、沼澤地為6、水域為5、耕地為4、草地為3、林地為2、居民點及工礦用地為1，然后進行歸一化處理，得到研究區景觀脆弱度指數（Fi）。 最終，確定能夠反映不同景觀類型所代表的生態系統在受到自然和人為干擾時其自然屬性損失程度的景觀損失度指數（Ri）以及景觀生態風險指數（ERI）。其公式分別為：Ri=Si×Fi（5）ERI=Ni=1ΣAiARi（6）式中：Ai為區域內景觀類型i的面積；A為景觀總面積。 4.2研究區景觀生態風險分析 基于景觀格局動態變化分析，利用景觀生態風險指數公式計算可得到1995年和2010年研究區景觀生態風險指數值。研究表明：1995年和2010年兩個時期研究區景觀生態風險指數分別為0.2580和0.3777。15年間研究區景觀生態風險指數上升幅度達到0.1197，景觀生態風險程度加劇。 為進一步了解各景觀類型對景觀整體生態風險的影響的強弱性，對比分析1995年和2010年研究區各景觀類型生態風險指數的變化情況，研究得出：1995年研究區各景觀類型生態風險最高值為沼澤地。其景觀破碎度雖僅為0.0003，是各景觀類型中的最小值，但其景觀優勢度明顯高于其他景觀類型，達到0.2942的最大值；作為景觀基質，沼澤地景觀分維數達到1.9028，接近2.0的臨近值，景觀類型邊界復雜且受自然或人為干擾較強，導致其景觀生態風險水平最高。其次為草地和未利用地，而林地因其景觀比例小，景觀優勢度過低，導致其生態風險基本為零。2010年沼澤地的生態風險指數依然為各景觀類型中的最高值，其景觀分維數雖然降低，但其景觀破碎度和優勢度明顯升高，使其依然保持0.2484的高風險值。同時林地的生態風險指數隨其景觀破碎度和優勢度的增加而升高到0.0023，略高于居民點及工礦用地。 1995~2010年15年間各景觀類型的景觀破碎度指數均明顯升高，同時各景觀類型（除未利用地外）的景觀優勢度指數亦均升高。而在人為和自然干擾的情況下，沼澤地、草地、未利用地和居民點及工礦用地的斑塊簡單規則化，空間集聚化，其景觀分維數均降低，而水域和林地的斑塊形狀復雜且空間分布分散，其景觀分維數升高。各景觀類型的生態風險指數在15年間均有所升高：其生態風險指數變化幅度較大的依次為沼澤地、水域和耕地，水域的景觀生態風險指數的升高幅度為0.0302，僅次于沼澤地，其景觀破碎度指數和優勢度指數均明顯升高，尤其景觀優勢度由于水域的斑塊數量和景觀類型面積比例增大幅度較大而明顯升高，上升幅度達0.3767，為各景觀類型景觀優勢度上升幅度最大值，同時耕地的景觀生態風險指數上升幅度為0.0127。至2010年水域和耕地的生態風險指數超過草地和未利用地。綜合分析沼澤地、水域和耕地這三種主要景觀的生態風險變化情況，其對于研究區景觀風險水平升高的影響度為94.94%，成為研究區景觀風險變化的主導因素。 研究區各景觀類型景觀格局及其生態風險指數具有一定的空間分布特征，1995~2010年期間各景觀類型的斑塊數量和斑塊密度增加，景觀破碎度增大，其空間分布分散，同一景觀類型斑塊間連通性降低，且各景觀類型的斑塊形狀簡單化、邊界規則化。研究區景觀生態風險分布大體符合由中心向四周、由高風險向低風險的環形擴散特征。 5結論與討論 利用遙感和地理信息系統相結合的手段，可以實現對研究區不同時期景觀格局變化特征的研究。 研究表明，1995~2010年間研究區景觀總體格局和各景觀類型格局均具有顯著動態變化。研究區景觀總體斑塊數量和斑塊密度隨時間變化均有升高，景觀異質性和破碎度也隨之增強；各景觀類型斑塊形狀簡單、邊界規則化，且其空間分別總體上呈分散趨勢，斑塊間連通性降低。通過構建研究區景觀生態風險指數，計算并分析研究區景觀生態風險時空演變規律，研究表明：1995~2010年間研究區景觀生態風險隨時間變化而升高，各景觀類型破碎度指數顯著升高，景觀優勢度指數（除未利用地外）亦均升高，各景觀類型生態風險指數升高，其中，沼澤地、水域和耕地這三類主要景觀的生態風險變化成為研究區生態風險變化的主導因素。同時，1995~2010年研究區景觀生態風險分布大體符合由中心向四周、由高風險向低風險的環形擴散特征。
