山地森林类型自然保护区次级自然单元植物景观资源异质性评价
——以甘肃连城国家级自然保护区为例

刘文兰，孙学刚，满自红，刘晓娟，曹文侠

(1.甘肃农业大学林学院,甘肃 兰州 730070；2.甘肃连城国家级自然保护区管理局,甘肃 永登 730333；3.甘肃农业大学草业学院,甘肃 兰州 730070)

山地森林类型的自然保护区由于拥有丰富多彩的植物资源和原生性较强的生态系统、生物的多样性及自然风光和人文景观的单纯性和独特性，已成为人们进行生态旅游的最佳地点[1].植物景观是山地森林类型自然保护区旅游资源的核心.合理评价植物景观是全面、正确保护山地森林类型自然保护区景观资源的前提之一，有利于自然保护区的合理开发利用与森林旅游业的可持续发展，对于山地森林类型自然保护区的建设和管理具有积极意义.

有关山地森林类型自然保护区植物景观资源评价，目前国内尚无统一的评价方法和等级划分标准[2-5].对于植物景观资源评价大多沿用景观资源的评价方法.不同学者由于研究的角度不同，评价方法各有差异，但从方式上通常分为定性评价和定量评价两种，具体有经验评价、美感质量评价、美学评分法、单因子评价法、综合价值评价法、模糊数学评价法、层次分析法、旅游吸引力指数评估法以及根据《中国森林公园风景资源质量等级评定》方法和标准进行评价的、根据国家标准《旅游区(点)质量等级的划分与评定》(GB/T17775-2003)中景观质量评分细则进行评价的，采用《旅游资源分类、调查与评价》(中华人民共和国国家标准 GB/T18972-2003)对旅游区的旅游资源单体进行定量评价等[6-19].这些自然保护区景观资源评价多从整体角度出发对其进行评价，对内部状况评价较少，结果相对较笼统.沟系的流域范围由地史、水文等自然过程形成，具有其自然属性和特征，作为自然管护单元，其分区范围具有较高的确限性和可控性[20]，而且人们做自然保护区本底调查时也常按沟系进行.甘肃连城国家级自然保护区位于祁连山脉向黄土高原过渡带，保持着完整的森林生态系统以及青杄(PiceawilsoniiMast.)和祁连圆柏(SabinaprzewalskiiKom.)等物种资源，植物种类丰富.关于甘肃连城国家级自然保护区植物资源，学者多从整体角度对植物组成及种子植物区系[21]、药用植物资源多样性[22]、主要森林类型的植物物种多样性及保护[23-24]等方面进行了研究；卢镝等[20]以沟系作为评价尺度，选取了物种丰富度指数、物种多样性指数、均匀度指数3个指标构建了群落物种多样性优先保护评价体系，研究了保护区群落类型和沟系优先保护顺序；但总体上对于沟系植物景观资源评价涉及较少.

基于此，本研究以甘肃连城国家级自然保护区为例，以保护区内在次级自然单元即沟系为评价尺度，运用层次分析法(AHP)对其内在次级自然单元植物景观资源异质性进行评判，目的是更详尽地掌握山地森林类型保护区内植物景观资源情况，比较各个次级自然单元景观资源的差异，以便为保护区森林植物景观资源的开发利用与规划、管理提供更详尽的资料.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

甘肃连城国家级自然保护区是以保护天然青杄、祁连圆柏、青海云杉及其森林生态系统的保护区，位于甘肃省永登县境内，距永登县城65 km，距兰州市140 km，是距兰州市西部最大、最近的一片天然林区.保护区地理坐标为E 102°36′～102°55′，N 36°33′～36°48′.总面积47 930 hm2，其中核心区面积14 223.1 hm2，缓冲区13 189.4 hm2，实验区20 517.5 hm2.黄河流域湟水之主要支流大通河纵贯全区，流经本区35 km，在大通河两侧，鱼骨状排列着岗子沟、小岗子沟、指南北沟、吐鲁沟、竹林沟、棚子沟、西寺沟、铁城沟、小杏儿沟、天王沟、苏都沟、水磨沟等较大沟系，保护区地形特征可概括为“两山夹一河”.其海拔由东向西逐步升高，表现为西高东低的地形特点，坡度在45°以上，海拔在1 870 m～3 616 m.由于地处半干旱气候区,降水量少而集中,因此该地区日照比较丰富,全年日照时数为2 655.2 h,年太阳总辐射为469 kJ/m2,年平均气温7.4 ℃,年蒸发量1 542 mm ,年均降水量419 mm ,主要集中于6～ 9 月，占全年降水量的60%；无霜期125～135 d.土壤主要有山地栗钙土、淡栗钙土、山地草原土、山地草甸土、碳酸盐灰褐土.

1.2 研究方法

1.2.1 调查方法 本研究根据保护区实际，采用文献查阅、现场踏勘、走访当地居民、访问专家、与管理人员座谈等方式，选取其一级支沟的14条作为主要研究对象，即岗子沟、小岗子沟、指南北沟、铁城沟、吐鲁沟、竹林沟、苏都沟、尕达寺沟、棚子沟、水磨沟、小杏儿沟、曲红土沟、上细沟、下细沟，采用线路调查法和典型样方调查法对甘肃连城国家级自然保护区的植物景观资源及环境条件等进行详细调查.

1)线路调查法 按照沟系和调查路线沿途记录所遇到的植物名称、植物林相情况、植物景观的空间类型、植物色彩等.

2)样方调查法 在各沟系中选择典型的植物样地进行调查，其中乔木、灌木、草本样地面积分别为20 m×20 m、5 m×5 m、1 m×1 m.在样地内记录植物种类、植物群落的丰富度、古树名木、草本层的整齐度、季相等影像资料和文字.

1.2.2 评价指标的确定 自然保护区次级自然单元植物景观资源异质性定量评价指标是用来度量、分析保护区各次级自然单元植物景观资源差异的重要手段，也是保护区各沟系景观资源状况的详细反映.参考相关资料[10-19，25-31]，通过咨询专家，根据自然保护区次级自然单元景观资源实际情况，不断修正、完善，最终建立了如下山地森林类型自然保护区次级自然单元植物景观资源评价的指标体系(表1).

表1 山地森林类型自然保护区次级自然单元植物景观资源评价体系

1.2.3 指标权重的确定 采用层次分析法(AHP法)对指标进行权重值分析[12-13，16,28-30].具体方法分为两步：

式中：CI表示一致性指标，CR表示一致性比例，λmax表示最大阈值，n表示判断矩阵的阶数，RI表示平均随机一致性指标；若CR<0.1，即认为判断矩阵具有满意一致性，见表2.

表2 判断矩阵及一致性检验

2)层次总排序.层次总排序是计算D层、C层、B层相对于A层的相对重要性排序权值，实际上是层次单排序的加权值.根据植物景观资源异质性评价指标体系构造的判断矩阵单排序结果(表2)，运用AHP层次分析法软件运行后，得到植物景观资源异质性评价指标变量体系的层次总排序结果.

1.2.4 评价指标分级标准 指标体系中，既有数值越大越好的指标，又有数值越小越好的指标，并且有些指标值不能直接测量[26].因此，在表示这些指标差异性程度时采用了等级制.借鉴有关研究成果[13-19]，确定保护区次级自然单元植物景观资源评价值的分级标准：范围0～10分，一级(7.0～10分)，二级(4.0～6.0分)，三级(0～3.0分)，分值越高，表明次级自然单元的植物景观资源状况越好，生态旅游开发潜力越大(表3).

表3 评价模型因素层(D层)各评价指标的评分标准

1.2.5 计算方法 根据因素层(D)各指标的实际值，在指标分级表(表3)中查得相应的指标分级值(Pi)，同时从表4中查得各指标的权重值(Qi)，分级值与权重值之积求和，可求得目标层(A)的分级值E，即：

式中：E为景观地综合性评估结果值；n为评价因子的数目；Qi为第i个评价因子的权重；Pi为第i个评价因子的评价分数.

具体为：根据实地调查数据、小班数据以及其他相关资料，汇总得到各沟系基层指标实际状况，然后根据指标实际状况打分，同时邀请保护区管理人员、园林、林学、生态、环境等方面的专家打分，最终平均得到各指标的实际得分，从而得到各次级自然单元景观资源的综合评价值，并对各综合评价值进行比较.

2 结果与分析

2.1 植物景观资源各因子权重分析

由表4可知，评价体系中约束层(B)对目标层(A)的总排序权值大小排序为植物景观资源价值(B1)>环境条件(B2)>服务功能(B3),其权值分别为0.674、0.225、0.101.这说明制约和限制甘肃连城自然保护区次级自然单元植物景观资源的3个因素中，植物景观资源价值对目标层的约束力最大，是自然保护区植物景观资源评价及开发利用考虑的首要因素，其次是各次级自然单元的环境条件，影响力最小的是服务功能.

表4 各因素层对于目标层(A)的总排序权值

从准则层(C)对目标层(A)的总排序权值来看，在准则层的7个评价指标中，总排序权值>0.1的有3项，总排序权值<0.05的有4项，权值最高的为植物的生态价值，其权重值远远大于其他指标，说明在开发利用植物景观资源时，首先要考虑植物的生态价值，这也是山地森林类型自然保护区的优势所在.

从最底层(D)对目标层(A)的总排序权值来看，在最底层的20个评价指标中，总排序权重值>0.1的有5项，总排序权值<0.05的有15项，这说明在开发利用自然保护区植物景观资源时，首先考虑森林覆盖率、植物景观资源的珍稀性、植物种类多样性、地面水质量和空气质量.

2.2 连城国家级自然保护区次级自然单元植物景观资源评价

由表5可以看出，指南北沟森林覆盖率最大，岗子沟在植物种类多样性方面得分最高；吐鲁沟有10项指标，即植物资源的珍惜性、林相、植物景观的空间多样性、草本层的整齐度、流域面积、知名度、内部交通条件、供电供水、电讯、可居留性方面得分在各沟系中居于首位；季相变化方面吐鲁沟、岗子沟、小岗子沟得分最高，均为7分；植物景观的色彩方面吐鲁沟和上细沟得分最高，均为7分；尕达寺沟和水磨沟的指标与最近集散地的距离得分居于各沟首位；外部交通条件方面苏都沟和水磨沟得分最高，但苏都沟其他指标得分相对各沟较低；各沟的地面水质量、空气质量指标得分相同.

由表5可知，14个沟系中植物景观资源综合值的大小依次为吐鲁沟(8.307 6)>竹林沟(7.972 3)>岗子沟(7.964 6)>上细沟(7.762 6)>指南北沟(7.623 4)>小岗子沟(7.559 3)>小杏儿沟(6.651 9)>曲红土沟(6.586 1)>铁城沟(6.477 7)>水磨沟(5.944 4)>棚子沟(5.917 2)>下细沟(5.122 6)>尕达寺沟(4.476 8)>苏都沟(3.858 1)，其中属于一级的依次为吐鲁沟、竹林沟、岗子沟、上细沟、指南北沟、小岗子沟、小杏儿沟、曲红土沟、铁城沟，说明这些沟植物景观资源价值高；属于二级的依次为水磨沟、棚子沟、下细沟、尕达寺沟，说明这些沟植物景观资源价值较高；属于三级的为苏都沟.

表5 连城国家级自然保护区次级自然单元植物景观资源等级分值

3 讨论

甘肃连城国家级自然保护区属于山地森林类型的自然保护区，其内各次级自然单元的植物景观资源有很高的旅游、科研、教育等价值，如何协调旅游开发与生态保护的关系，是保护区保护生态过程中的一个关键问题.以往对保护区景观资源评价多以保护区整体为主[6-19]，评价结果较笼统.沟系的流域范围由地史、水文等自然过程形成，具有自然属性和特征，通过以保护区沟系即保护区内在次级自然单元为评价尺度，对其内在次级自然单元景观资源异质性进行评判，使得评价结果更具详实性和确限性[20].本研究运用层次分析法，以次级自然单元为评价尺度，构建了山地森林类型自然保护区次级自然单元植物景观资源异质性评价体系，并根据专家的给分构建了判断矩阵，获得20个评价因子各自最终权重.在约束层(B)对目标层(A)的总排序权重中，植物景观资源价值(B1)对目标层的约束力最大.这是因为山地森林类型保护区生态旅游的开发是以森林植物景观资源质量为基础的，植物景观资源价值决定了生态旅游业的发展.从准则层(C)对目标层(A)的总排序权重来看，植物的生态价值(C1)贡献率最大，这与刘瑞雪等[32]的结论一致.植物的生态价值反映了自然保护区森林覆盖率、植物种类多样性、植物资源的珍稀性及植物群落的多样性，是山地森林类型自然保护区的优势所在和标志.在最底层(D)的指标中，森林覆盖率、植物景观资源的珍稀性、植物种类多样性的权重较高，最低的是可居留性.这说明在20个评估因子中，森林覆盖率是一个关键因素，另外沟系植物资源的珍稀有性、植物种类多样性、地面水质量、空气质量、知名度、林相的整齐度对其植物景观资源状况起着举足轻重的作用.

在甘肃连城国家级自然保护区中，吐鲁沟之所以得分较高，一方面是其植物种类丰富、群落结构复杂，沟内有星叶草、桃儿七、羽叶丁香等珍稀濒危种，另一方面是1992年建立了吐鲁沟国家森林公园，提高了它的知名度，同时经过将近三十年左右的开发、建设，建立了一定的服务设施，使其内部交通、供电供水、电讯、可居留性指标得分相对较高.竹林沟于1982年被划定为兰州市鸟类自然保护区，所以其知名度较高，同时植被较好，所以其开发潜力较大.岗子沟因其沟内阴湿，植物种类极其丰富，且有大量兰科植物，群落结构复杂，森林覆盖率高，森林生态系统保存较完整，所以得分较高.尕达寺沟因建有尕达寺而出名，此沟宗教文化氛围较浓郁，每年农历四月初八日浴佛节会，方圆百多里外的农民和佛家信徒有八、九万人前去聚会，所以有一定的基础设施条件，但植被较稀疏，种类匮乏，森林覆盖率仅为13.5%.苏都沟面积为389 hm2，在14个沟中面积最小，植物稀疏，植物种类匮乏，群落结构简单，基础设施条件差，所以总体得分较低.

鉴于上述对各沟系植物景观资源的分析、评价，认为连城国家级自然保护区应发挥各沟系优势，针对存在的不利因素，在以后的保护、开发中进一步完善，以个体带动整体，进而达到增加连城国家级自然保护区的整体资源价值的作用，这是进行甘肃连城国家级自然保护区次级自然单元植物景观资源异质性评价的目的所在.同时，做好合理规划，尽量减少人为开发对生态环境的破坏.

由于自然保护区次级自然单元植物景观资源异质性评价的指标较多，本研究仅选择了部分具有代表性的指标构建评价体系，其他指标还有待于进一步研究和探讨.作为本研究的初步尝试，自然保护区内在次级单元的植物景观资源异质性评价指标体系和比较分析方法通过进一步完善，可望为山地森林类型自然保护区生态旅游的适度开发和植物景观资源保护提供更加直观的规划依据.

4 结论

1) 在山地森林类型自然保护区植物景观资源评价体系中，约束层中的植物景观资源价值对目标层的约束力最大；准则层中植物的生态价值贡献率最大；最底层中森林覆盖率所占的比重最大，其次是植物资源的珍稀性、植物种类多样性、地面水质量、空气质量、知名度、林相等，比重最小的是可居留性.

2) 以甘肃连城国家级自然保护区为例对其内在次级自然单元植物景观资源异质性进行了评判，结果表明，14个沟系中吐鲁沟植物景观资源质量最高，其他依次为竹林沟、岗子沟、上细沟、指南北沟、小岗子沟、小杏儿沟、曲红土沟、铁城沟、水磨沟、棚子沟、下细沟、尕达寺沟、苏都沟.