孔 梅，王 聪，宗雪梅，曹惠明，孟祥亮

（山东省生态环境监测中心，山东 济南 250101）

自然保护区是保护和管理自然资源、保护生态系统多样性、保护丰富的物种及其遗传资源的重要场所[1-2]。近年来，随着经济的快速发展，保护与开发的矛盾日益突出，自然保护区范围缩小[3]、生境破碎化、生物多样性流失等问题受到高度关注。田贵全等[2-3]对山东省自然保护区进行了基础调查与研究；刘晓曼等[4]构建了自然保护区人类活动天地一体化评价体系；顾羊羊[5]、崔文连[6]、方懿[7]等分别对沅江源、崂山、米亚罗等自然保护区进行了遥感监测。目前自然保护区研究多集中于现状监测或评价，并未在长时间序列上探讨自然保护区生态环境变化状况及其对自然保护区的影响。本研究利用2000—2019年5期遥感影像数据，提取山东省南四湖省级自然保护区的土地利用信息，分析南四湖省级自然保护区2000—2019年生态系统变化特征及其生态保护状况，以期为自然保护区日常监管等工作提供技术支持。

1 研究区概况

山东省南四湖省级自然保护区位于山东省微山县、鱼台县和济宁市任城区境内，地理坐标为34°27′～35°20′N，116°34′～117°21′E。2006 年 3月，山东省人民政府批准了济宁市人民政府《关于调整山东南四湖省级自然保护区功能区的请示》 （鲁政字〔2006〕70号），保护区面积调整为1 275.47 km2，其中核心区面积451.07 km2，缓冲区面积403.59 km2，实验区面积420.81 km2，如图1所示。主要保护对象为湿地生态系统和珍稀濒危鸟类。

南四湖是南阳湖、独山湖、昭阳湖、微山湖4个相连湖泊的总称。南四湖自然保护区由湿地、陆地和岛屿三部分组成，分别占保护区面积的97.7%、1.7%和0.6%。南四湖是我国淮河以北地区面积最大、结构完整、保存较好的内陆大型淡水草型湖泊，是鸟类重要的栖息地和迁移驿站，是重要的水资源调蓄地，是国家南水北调东线工程的重要调水区。

图1 山东南四湖省级自然保护区位置

2 数据与研究方法

2.1 数据来源与处理

本研究所使用的卫星影像数据来源于中国环境监测总站，包括2000年9月14日、2005年8月11日、2010年6月22日30 m的3期Landsat7 ETM图像、2015年7月30日30 m的Landsat8 OLI图像和2019年6月3日和8月20日的2景8 m高分6号卫星数据。生物多样性资料来源于相关专著[8]、统计年鉴。

将多时相遥感影像数据进行投影转换，具体的投影参数为Albers Conical Equal Area，椭球体WGS84，中央经线为110°E，双标准纬线为25°N和47°N，投影起始纬度12°N，中央经线偏差和起始点偏差都为0。以卫星影像为数据源，采用面向对象和目视判读相结合的方法，结合研究区遥感影像季相、地貌类型等特征，提取2000—2019年5个时期南四湖省级自然保护区土地利用数据。

2.2 研究方法

在参考及查阅大量湿地自然保护区生态状况评价研究资料的基础上，考虑到数据获取的难易程度及准确度，遵循科学性、代表性、可操作性、客观性和实用性原则，采用自然保护区生态保护状况指数法，选择了面积、物种、生态系统和开发活动四大类指标进行评价。构建了以生境质量评价为重点，兼顾反映物种多样性和开发干扰程度的指标体系，每项指标根据不同等级分别赋值，如表1所示。

式中：NEI（ecological protect index in nature reserve）——自然保护区生态环境保护状况指数，数值范围 0～100；ASI（areasuitability index）——面积适宜指数，用自然保护区核心区面积百分比表示；ASII(alien species invasion index)——外来物种入侵指数，用自然保护区外来入侵物种数表示；HQI(habitat quality index)——生境质量指数，用主要保护对象的栖息地质量表示；DDI(development disturbance index)——开发干扰指数，用与开发活动有关的用地类型表示。

表1 南四湖省级自然保护区环境状况评价指标体系及其权重

3 结果与分析

3.1 南四湖省级自然保护区土地利用状况分析

本研究将南四湖自然保护区土地利用结果划分为5个时间段：2000年、2005年、2010年、2015年、2019年，其土地利用空间分布见图2。湿地是山东南四湖省级自然保护区主要生态系统类型，其面积占保护区总面积的比例超过85%。

2000—2019年间南四湖省级自然保护区内水域湿地、草地、耕地等用地面积减少，林地、城乡建设用地面积增加。水域湿地面积从2000年的1 045.68 km2减少到2010年的1 012.66 km2，之后小幅上升到2019年的1 024.00 km2，20年共减少了21.68 km2，其中湖泊面积减少65.71 km2，水库坑塘面积增加34.48 km2，河渠、滩地等其他湿地面积增加9.55 km2，表现为自然湿地减少、人工湿地增加。草地面积从2000年的9.32 km2减少到 2019年的 2.41 km2，减少了6.91 km2；耕地面积略微减少。城乡建设用地由2000年的21.24 km2增加到2019年的33.07 km2，其中工矿交通用地增加9.23 km2，农村居民点增加2.55 km2。林地面积呈增加趋势，由2000年的7.19 km2增加到2019年的23.15 km2，增加了15.96 km2，主要表现为灌木林地和疏林地的增加。

图2 2000—2019年南四湖自然保护区土地利用空间分布

3.2 南四湖省级自然保护区生态保护状况评价分析

根据自然保护区生态保护状况指数的计算方法，得到2000年以来南四湖省级自然保护区的生态保护状况指数（图3）。面积适宜指数评价自然保护区功能区划的合理程度，2006年南四湖省级自然保护区功能区调整以来，面积适宜指数基本不变；外来物种入侵指数主要由自然保护区，外来入侵物种数计算得出，更新周期较长，因此外来物种入侵指数动态变化幅度较小。生境质量指数反映自然保护区生境类型对主要保护对象的适宜程度，2000—2019年间南四湖省级自然保护区生境质量指数总体呈下降趋势，由2000年的84.54下降到2019年的82.07。开发干扰指数反映人类生产生活对自然保护区造成的干扰程度，2000—2019年间南四湖省级自然保护区开发干扰指数在4.53～6.13之间，总体呈上升趋势，与2000年相比，2019年开发干扰指数增加了1.60。由此表明，研究期间由于人类活动的影响，南四湖省级自然保护区土地利用状况发生改变，生境质量下降，开发干扰增大。

图3 南四湖省级自然保护区各项指数变化

自然保护区生态保护状况指数（NEI） 评价自然保护区生态环境保护状况，数值范围为0～100。NEI≥75，为优；55≤NEI＜75，为良；35≤NEI＜55，为一般；20≤NEI＜35，为较差；NEI＜20，为差。2000—2019年间南四湖省级自然保护区生态保护状况指数（NEI） 在77.66～79.98之间，总体较高，为优，表明南四湖自然保护区主要保护对象的原生生境得到有效保护，开发干扰轻微。2000—2019年南四湖省级自然保护区生态保护状况指数总体呈下降趋势，年均减少值为0.11。

整体来看，南四湖省级自然保护区虽然受到人类开发建设的影响，自然湿地和草地面积减少，造成生境质量下降，但水域湿地面积较大，同时水域湿地对生境质量的影响较大，加之近些年来园地、林地面积的增加，使得研究区内生态保护状况基本稳定。

4 结论

通过研究2000—2019年南四湖省级自然保护区土地利用数据，分析南四湖省级自然保护区20年来土地利用变化情况及生态环境保护状况，主要得出以下结论：

（1） 南四湖省级自然保护区2000—2019年水域湿地面积减少，主要表现为湖泊等自然湿地面积减少，水库坑塘、河渠等人工湿地增加；城乡建设用地增加，主要表现为工矿交通用地的增加；同时林地面积增加，表现为灌木林地和疏林地的增加。

（2） 2000年以来，南四湖省级自然保护区生境质量呈下降趋势，与之对应的是开发干扰指数逐年增大。由于南四湖省级自然保护区水域湿地面积广阔，同时水域湿地对生态环境的影响较大，自然保护区生态保护状况指数基本稳定，生态保护状况总体为优。