基于活力-组织力-恢复力的黑河源区高寒湿地景观生态健康评估

doi:10.13866/j.azr.2024.02.13

干旱区研究 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (2): 301-313.doi: 10.13866/j.azr.2024.02.13 cstr: 32277.14.AZR.20240213

基于活力-组织力-恢复力的黑河源区高寒湿地景观生态健康评估

孙玮婕¹^,²(), 乔斌¹^,²^,³(), 于红妍⁴^,⁵, 赵彤¹^,², 陈奇¹^,²

1.青海省防灾减灾重点实验室，青海西宁 810001
2.青海省气象科学研究所，青海西宁 810001
3.兰州大学资源环境学院，冰川与沙漠研究中心，甘肃兰州 730000
4.青海省祁连山自然保护区管理局，青海西宁 810008
5.祁连山国家公园青海服务保障中心，青海西宁 810008

收稿日期:2023-03-08 修回日期:2023-11-01 出版日期:2024-02-15 发布日期:2024-03-11
作者简介:孙玮婕（1995-），女，硕士，助理工程师，主要从事生态遥感监测研究. E-mail: Jer_2007@126.com
基金资助:
第二次青藏高原科考项目(2019QZKK0105);国家自然科学基金项目(41961012);国家自然科学基金项目(U21A2021);祁连山国家公园（青海片区）高寒湿地监测及保护恢复项目(QHTX-2020-040)

Ecological health assessment of the alpine wetland landscape in the Heihe River source area based on vigor, organization, and resilience

SUN Weijie¹^,²(), QIAO Bin¹^,²^,³(), YU Hongyan⁴^,⁵, ZHAO Tong¹^,², CHEN Qi¹^,²

1. Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation of Qinghai Province, Xining 810001, Qinghai, China
2. Institute of Meteorological Science of Qinghai Province, Xining 810001, Qinghai, China
3. College of Earth and Environmental Sciences, Center for Glacier and Desert Research, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu, China
4. Qinghai Qilian Mountain Nature Reserve Administration, Xining 810008, Qinghai, China
5. Service Guarantee Center of Qilian Mountain National Park in Qinghai, Xining 810008, Qinghai, China

Received:2023-03-08 Revised:2023-11-01 Published:2024-02-15 Online:2024-03-11

摘要/Abstract

摘要：

黑河源国家湿地公园作为典型高寒河源湿地，其生态系统健康状况是衡量高寒湿地当前及未来发展状态的重要依据。本研究基于土地利用数据，引入景观生态脆弱性指数，从生态系统活力、组织力、恢复力和生态系统服务价值4个方面构建高寒湿地生态健康综合评价体系，定量评估2014—2021年黑河源区生态健康时空变化特征。结果表明：（1）草地是黑河源区最主要的土地利用类型，高、中和低覆盖度草地呈镶嵌式分布；其次是未利用地，主要分布在河流两岸及西北部。（2）黑河源区以低脆弱区和较低脆弱区面积为主，整体景观生态脆弱性较低。（3）黑河源区以健康和中等健康为主，整体生态环境健康水平较高。综合来看，黑河源区2014—2021年生态系统较为健康，今后黑河源区应该以生态功能为主，兼顾牧业生产，保证生态系统朝着“生态和谐”的健康方向发展。

关键词: 高寒湿地, 景观指数, 生态健康, 土地利用, VOR模型, 黑河源区

Abstract:

The Heihe River source area National Wetland Park, representing a typical alpine wetland, is key for measuring the current and future development of such ecosystems. This study uses land use data to introduce the landscape ecology vulnerability index and establish a comprehensive assessment system of the alpine wetland ecological health based on four aspects: ecosystem vitality, organization, resilience, and ecosystem service value. It quantitatively assesses the spatiotemporal change characteristics of ecological health in the Heihe River source area from 2014 to 2021. The findings reveal that (1) grassland in the Heihe River source area is the main land use type, with high, medium, and low coverage grasslands distributed in a mosaic pattern. The second type is unused land, mainly distributed on both banks of the river and in the northwest; (2) the Heihe River source area consists of both low- and low-vulnerability areas, resulting in an overall low landscape ecology vulnerability; and (3) the Heihe River source area is predominantly rated as healthy and moderately healthy, indicating a relatively high overall ecological environment health level. Throughout 2014 to 2021, the ecosystem of the Heihe River source area was relatively healthy. In the future, the Heihe River source area should prioritize ecological functions, balancing animal husbandry production and ensure the ecosystem’s healthy progression toward achieving “ecological harmony.”

Key words: alpine wetland, landscape index, ecological health, land use, VOR model, the Heihe River source area

孙玮婕, 乔斌, 于红妍, 赵彤, 陈奇. 基于活力-组织力-恢复力的黑河源区高寒湿地景观生态健康评估[J]. 干旱区研究, 2024, 41(2): 301-313.

SUN Weijie, QIAO Bin, YU Hongyan, ZHAO Tong, CHEN Qi. Ecological health assessment of the alpine wetland landscape in the Heihe River source area based on vigor, organization, and resilience[J]. Arid Zone Research, 2024, 41(2): 301-313.

图/表 17

图1

表1

景观生态指数公式及意义"

景观格局指数	公式	参数意义
景观适应度( $L A I$ )	$L A I = P R D × S H E I × S H D I$ $P R D = 106 × m A$ $S H D I = - ∑ i = 1 k P i × l n (P i)$ $S H E I = - 1 l n m × ∑ i = 1 m (P i × l n P i)$	$P R D$ 表示斑块丰富度指数； $S H D I$ 表示香农多样性指数； $S H E I$ 表示香农均匀度指数。 $P i$ 表示斑块类型 $i$ 占面积比； $m$ 表示景观中斑块类型的总数；k表示景观斑块的个数
景观干扰度( $U i$ )	$U i = a C i + b F i + c D$ $C i = N i A i$ $F i = A 2 A i N i A i$ $D = 2 l n (P / 4) l n (A)$	$C i$ 表示景观破碎度指数； $F i$ 表示景观分维度指数； $D$ 表示景观分离度指数。 $A i$ 表示土地利用类型 $i$ 的面积； $N i$ 表示土地利用类型 $i$ 的斑块个数； $P$ 表示斑块周长； $A$ 表示斑块面积。a、b、c表示相应景观指数的权重，a+b+c=1
景观易损度( $V i$ )	专家咨询法并归一化获得	表示不同生态系统的易损性，生态系统的脆弱性与其在景观自然演替过程中所处的阶段有关。通常，未利用地取值为7，林地、草地取值为5，建设用地、水域取值为1
景观敏感度( $L S I$ )	$L S I = ∑ i = 1 n A k i A k U i × V i$	$n$ 为景观类型数量； $i$ 为某一景观类型； $A k i$ 表示第 $k$ 个小区域内第 $i$ 类景观类型在网格内所占面积； $A k$ 为第 $k$ 个小区域的面积
景观格局脆弱性( $L S V$ )	$L S V = L S I × (1 - L A I)$	$L S I$ 表示景观敏感度指数； $L A I$ 表示景观适应度指数
景观功能脆弱性( $L F V$ )	$L F V = ∑ i m A i A × E S V i$	$A i$ 表示第 $i$ 类景观类型在网格内所占面积； $m$ 表示景观类型数量； $A$ 表示网格面积； $E S V i$ 表示第 $i$ 类景观类型生态系统服务
景观生态脆弱性( $L E V$ )	$L E V = L S V × L F V$	$L S V$ 表示景观格局脆弱性； $L F V$ 表示景观功能脆弱性

表1

表2

黑河源区生态系统健康评价指标体系"

目标层	准则层	指标层	指标计算方法	参数意义	指标类型
黑河源区生态系统健康评价	活力	归一化植被指数（NDVI）	$N D V I = N I R - R E D N I R + R E D$	$N I R$ 为近红外波段； $R E D$ 为红外波段	积极
	组织力	植被覆盖度（FVC）	$F V C = N D V I - N D V I s o i l N D V I v e g - N D V I s o i l$	$N D V I s o i l$ 为完全裸土或无植被覆盖像元的 $N D V I$ 值； $N D V I v e g$ 为完全被植被覆盖像元的 $N D V I$ 值	积极
		景观生态脆弱性（LEV）	根据表1进行计算	-	消极
		平均斑块面积（MPS）	$M P S = A N × 106$	$A$ 为斑块总面积； $N$ 为斑块总数	积极
	恢复力	海拔（DEM）	-	-	消极
	恢复力	生态系统弹性度（E）	$E = ∑ i = 1 n (P i R i)$	$P i$ 为景观类型 $i$ 所占面积比； $R i$ 为景观 $i$ 的生态弹性度分值；n为景观类型数量	积极
	生态系统服务价值	生态系统服务价值（EVS）	利用价值当量法计算不同土地类型单位面积的生态系统服务价值	-	积极

表2

表3

图2

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表4

图6

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图8

图9

图10

图11

图12

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参考文献 35

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健康等级	健康水平	生态功能
一级（≥0.13）	很健康	完好
二级[0.10~0.13）	健康	健康
三级[0.07~0.10）	中等健康	亚健康
四级[0.04~0.07）	不健康	轻度病态
五级（<0.04）	恶化	病态

	黑河源区	恢复重建区	生态保育区	合理利用区	管理服务区
2014年	0.16	0.17	0.15	0.19	0.20
2021年	0.19	0.24	0.18	0.25	0.29

基于活力-组织力-恢复力的黑河源区高寒湿地景观生态健康评估

Ecological health assessment of the alpine wetland landscape in the Heihe River source area based on vigor, organization, and resilience

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