四川省大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全及其時(shí)空演變

秦 青,劉晶茹,于 強(qiáng),馬 奔,譚宏利,解林紅,溫亞利,*

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 北京 100083 3 北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 北京 100083 4 國家林業(yè)與草原局森林與草原病蟲害防治總站, 沈陽 110034

大熊貓作為生物多樣性保護(hù)的旗艦物種,具有傘保護(hù)作用。保護(hù)大熊貓不僅僅是保護(hù)一個(gè)物種,而是保護(hù)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),確保區(qū)域生態(tài)安全。由于保護(hù)力度不斷加大,近年來大熊貓野外種群和棲息地面積都有了較大增長[1],2016年世界自然保護(hù)聯(lián)盟將大熊貓的受威脅級(jí)別從“瀕危”降為“易?！?可見大熊貓保護(hù)成效顯著。但是大熊貓保護(hù)地森林和物種資源十分豐富,周邊社區(qū)發(fā)展仍然高度依賴自然資源[2]。大熊貓保護(hù)地周邊經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)仍從大熊貓同域分布的自然生態(tài)系統(tǒng)中獲取資源,占據(jù)土地[3]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提速,資源開發(fā)、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)仍在持續(xù)[4]。由于人為干擾和自然隔離等原因,野外大熊貓種群被分割成33個(gè)局域種群,其中有24個(gè)局域種群具有較高的生存風(fēng)險(xiǎn)[5]。人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)大熊貓棲息地的干擾壓力從未消減,大熊貓保護(hù)的形勢(shì)依然嚴(yán)峻[6]。

大熊貓保護(hù)地位于長江中上游重要集蓄水區(qū),是中國重要的生態(tài)脆弱區(qū),這一地區(qū)的生態(tài)安全狀況直接關(guān)系著廣大地區(qū)的國土生態(tài)安全。2017年,國務(wù)院印發(fā)了《大熊貓國家公園體制試點(diǎn)方案》,旨在增加大熊貓棲息地的連通性、完整性。2018年,大熊貓國家公園管理局正式掛牌。2019年,中央全面深化改革委員會(huì)第六次會(huì)議審議通過了《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系指導(dǎo)意見》,強(qiáng)調(diào)把具有國家代表性的重要自然生態(tài)系統(tǒng)納入國家公園體系,實(shí)行以國家公園為主體、自然保護(hù)區(qū)為基礎(chǔ)、各類自然公園為補(bǔ)充的自然保護(hù)地體系。中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過程中,維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全,協(xié)調(diào)發(fā)展與保護(hù)的關(guān)系,是國家生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。近年來國家通過各種保護(hù)政策,在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)大力宣傳保護(hù)生態(tài)環(huán)境,如何處理大熊貓保護(hù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。

“生態(tài)安全”概念,國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所于1989年首次提出,指由自然生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全、社會(huì)生態(tài)安全組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。國外關(guān)于生態(tài)安全的研究主要集中于理論研究[7- 8]、生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展[9]、生態(tài)安全預(yù)警[10]、環(huán)境可持續(xù)性[11-12];區(qū)域環(huán)境管理[13]等方面,奠定了生態(tài)安全研究的理論基礎(chǔ)。國內(nèi)學(xué)者關(guān)于生態(tài)安全的研究起步稍晚但發(fā)展迅速,從研究內(nèi)容來看,大多利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)：寧立新[14]對(duì)江蘇省海岸帶19年間的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)變化分析;米鋒[15]利用31個(gè)省(市、自治區(qū))年鑒數(shù)據(jù),分析森林生態(tài)安全狀況及其變化趨勢(shì);喬衛(wèi)芳等[16]對(duì)焦作市生態(tài)安全進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);郗希等[17]分析了城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展;劉雅愛[18]對(duì)張家口市生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。從研究方法來看,馮彥[19]等采用熵權(quán)法和G1法并結(jié)合綜合指數(shù)法,選取人口密度、SO2排放量、森林覆蓋率、森林火災(zāi)及病蟲害發(fā)生率等指標(biāo)構(gòu)建PSR模型,對(duì)湖北省縣域森林生態(tài)安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià);毛旭鵬[20]采用熵權(quán)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法,選取人口增長率、開荒面積、有林地面積、農(nóng)民年純收入等指標(biāo)構(gòu)建PSR模型,對(duì)湖南省長沙、株洲、湘潭等地區(qū)森林生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià);吳曉等[21]采用熵權(quán)法賦值,結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)模型,選取城市化比例、人均耕地面積、水土流失面積等指標(biāo),對(duì)巫山縣山地城市生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià);鄭暉等[22]采用生態(tài)承載力評(píng)價(jià)模型對(duì)甘肅省生態(tài)承載力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。左偉等[23]構(gòu)建了層次分析-變權(quán)-模糊-灰色關(guān)聯(lián)復(fù)合模型對(duì)區(qū)域生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。劉海龍等[24]采用集成熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)模型,并結(jié)合空間分析方法,評(píng)價(jià)并分析山西省生態(tài)安全時(shí)空演變規(guī)律。

本文在中國建立自然保護(hù)地體系的背景下,基于PSR模型,構(gòu)建大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以四川省為例,選取大熊貓分布的已被劃入或?qū)砜赡鼙粍澣氡Ｗo(hù)地管理體系的20個(gè)典型縣域,系統(tǒng)分析大熊貓保護(hù)地2003—2017年生態(tài)安全狀況及其變化趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用空間分析法研究四川省大熊貓保護(hù)地典型縣域生態(tài)安全的時(shí)空變化,通過空間相關(guān)性分析,識(shí)別縣域之間的相互影響關(guān)系,為建設(shè)大熊貓保護(hù)地體系提供理論依據(jù),進(jìn)一步維護(hù)大熊貓保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)安全,具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

四川省是野外大熊貓分布的主要區(qū)域,根據(jù)中國第四次大熊貓調(diào)查,四川省的野生大熊貓數(shù)量是1387只(不包括1.5歲以下幼體),占全國總數(shù)74.4%。四川省境內(nèi)的大熊貓棲息地面積有202.72萬 hm2,占全國78.29%。分布在岷山、邛崍山、大相嶺、小相嶺、涼山和秦嶺六大山系,地理位置介于東經(jīng)101°55′—105°27′、北緯28°12′—33°34′之間[25]。自20世紀(jì)90年代以來,四川省陸續(xù)實(shí)施大熊貓及其棲息地保護(hù)、天然林保護(hù)、退耕還林以及野生動(dòng)植物保護(hù)與自然保護(hù)區(qū)建設(shè)等生態(tài)工程以來,大熊貓數(shù)量及其棲息地面積上升,但仍有38.5%的野生大熊貓和50.5%的大熊貓棲息地未得到保護(hù),部分棲息地嚴(yán)重退化。

本文選取了大熊貓密集分布的20個(gè)具有代表性的典型縣域,具體見圖1,部分縣域已經(jīng)被劃入保護(hù)地管理體系和大熊貓國家公園管理范圍內(nèi),另有部分縣域具有重要的保護(hù)價(jià)值,未來有可能被劃入保護(hù)地管理范圍內(nèi)。這20個(gè)縣域涵蓋四川省75.59%大熊貓棲息地和87.96%大熊貓野外種群。各縣域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于不同水平,平武縣大熊貓保護(hù)地水電站密布、松潘縣社區(qū)居民以放牧和采藥為生。九寨溝縣、汶川縣以旅游業(yè)為主要收入來源,寶興縣、石棉縣以采礦業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)支柱,馬邊縣和雷波縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低,以農(nóng)耕、放牧為主。大熊貓保護(hù)地多數(shù)分布在少數(shù)民族聚居、地理位置偏遠(yuǎn)、交通不便,但自然資源豐富的縣域。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Research area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及的指標(biāo)數(shù)據(jù)來源分兩類,一類來源于課題組多年的調(diào)查積累,另一類來源于統(tǒng)計(jì)年鑒和相關(guān)調(diào)查報(bào)告。其中,農(nóng)林收入、保護(hù)資金投入、自然保護(hù)區(qū)面積、退耕還林等生態(tài)工程面積等數(shù)據(jù)來源于課題組多年的實(shí)地問卷調(diào)查、在各縣保護(hù)區(qū)調(diào)研中所獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料以及相關(guān)部門管理者問卷訪談數(shù)據(jù)。平均氣溫、降雨量、GDP、行業(yè)產(chǎn)值、SO2排放量、公路里程、景區(qū)面積等數(shù)據(jù)主要來源于相關(guān)各縣的《縣統(tǒng)計(jì)年鑒》,并參考這些縣域所在市(州)的統(tǒng)計(jì)年鑒,包括阿壩州、綿陽市、雅安市等9個(gè)市(州)。以及《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《四川農(nóng)村年鑒》、《四川省環(huán)境狀況公報(bào)》、《林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》。大熊貓種群數(shù)量、棲息地面積、主食竹面積等源于國家林業(yè)與草原局、四川省林業(yè)與草原局提供的《全國第三次大熊貓調(diào)查報(bào)告》、《四川省第四次大熊貓調(diào)查報(bào)告》。

2 研究方法

2.1 PSR評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1.1指標(biāo)的選擇

作為一個(gè)針對(duì)復(fù)雜評(píng)價(jià)對(duì)象而進(jìn)行的綜合性評(píng)價(jià),保護(hù)地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建十分復(fù)雜,如何構(gòu)建指標(biāo)體系是關(guān)鍵,指標(biāo)的選擇科學(xué)與否直接決定評(píng)價(jià)結(jié)果的意義。因此,考慮到相關(guān)指標(biāo)的實(shí)用性、科學(xué)性、可獲取性等原則,課題組內(nèi)部進(jìn)行了多次研討并向相關(guān)專家進(jìn)行了咨詢,結(jié)合四川省大熊貓保護(hù)地的環(huán)境特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,兼顧可獲取性等原則,構(gòu)建的大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本框架,包含人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力(P),生態(tài)系統(tǒng)自身狀態(tài)(S),人類管理和保護(hù)行為響應(yīng)(R)。所選擇的指標(biāo)包括原始指標(biāo)和構(gòu)建指標(biāo)。原始指標(biāo),是直接查閱統(tǒng)計(jì)年鑒等可以獲取的,如人口數(shù)量、森林覆蓋率等;構(gòu)建指標(biāo),是利用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后得來的指標(biāo),如林業(yè)產(chǎn)值占GDP比例等。其中,全國大熊貓調(diào)查每十年開展一次,森林資源清查每五年開展一次,因此相關(guān)數(shù)據(jù)按照年增長率換算得到。 具體指標(biāo)見表1所示：

第一,壓力指標(biāo)(P)。用資源、環(huán)境污染和人文社會(huì)指標(biāo)反映,顯示自然過程和人類活動(dòng)給大熊貓保護(hù)地生態(tài)環(huán)境所帶來的影響和壓力。壓力的產(chǎn)生與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和人口結(jié)構(gòu)指標(biāo)有密切關(guān)系。反映一定時(shí)期內(nèi)棲息地資源的利用強(qiáng)度和環(huán)境的破壞程度,以及今后區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化趨勢(shì)。本研究選取的壓力指標(biāo)主要包括以下部分：人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力(C1)、土地及資源占用壓力(C2)、環(huán)境污染的壓力(C3)。

第二,狀態(tài)指標(biāo)(S)。主要是指大熊貓分布區(qū)生態(tài)環(huán)境在一定時(shí)期內(nèi)的狀態(tài)和變化趨勢(shì),展示其結(jié)構(gòu)、功能和穩(wěn)定性,主要包括資源、環(huán)境及大熊貓棲息地狀況等。本研究選取的狀態(tài)指標(biāo)主要包括以下部分：森林資源狀態(tài)(含竹林狀態(tài))(C4)、環(huán)境狀態(tài)(C5)、大熊貓及棲息地狀態(tài)(C6)。其中,森林面積,尤其是竹林面積是大熊貓保護(hù)地生態(tài)環(huán)境的重要影響因子,此處不再贅述。

第三,響應(yīng)指標(biāo)(R)。人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成一定干擾,給生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來壓力,為緩解資源壓力、改善環(huán)境、維持生態(tài)平衡,采取一系列管理措施,從政府、公眾等不同層次出發(fā),主要包括以下方面：資金投入(C7)、保護(hù)工程實(shí)施(C8)。

2.1.2指標(biāo)權(quán)重的確定

確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重是進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵,現(xiàn)有的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法已經(jīng)相當(dāng)成熟,主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩種。前者最為廣泛的是層次分析法(AHP),因其對(duì)各指標(biāo)之間重要程度的分析更具邏輯性,定性與定量相結(jié)合,具有較強(qiáng)的可信度,是一種多準(zhǔn)則決策方法[26]。后者最具代表的是熵權(quán)法,主要是利用各指標(biāo)所提供信息量的大小(熵值) 來決定指標(biāo)權(quán)重,是一種科學(xué)客觀的賦權(quán)方法,成功排除了人為因素的主觀影響[27]。

由于主觀賦權(quán)法帶有主觀色彩的缺點(diǎn),存在隨意性較大的可能。而客觀賦權(quán)法確定的權(quán)數(shù),有時(shí)無法排除與指標(biāo)的實(shí)際重要程度相悖的可能性。因此,綜合主客觀賦權(quán)法的優(yōu)缺點(diǎn),采用層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合來確定指標(biāo)權(quán)重,具體計(jì)算步驟如下：

(1)熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行客觀賦值計(jì)算,計(jì)算公式見何逢標(biāo)[28]對(duì)綜合評(píng)價(jià)方法的研究,得到客觀權(quán)重向量a=(a1,a2,…,a23)。

(2)層次分析法進(jìn)行指標(biāo)主觀權(quán)重賦值計(jì)算,確權(quán)原理及具體步驟可參考杜棟等[29]對(duì)層次分析法的研究,在此不再贅述。本研究中,主要通過YAAHP生成的調(diào)查問卷,來構(gòu)造層次分析模型的判斷矩陣,然后對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。采用YAAHP軟件對(duì)專家問卷進(jìn)行標(biāo)記修正與補(bǔ)全,全部通過一致性檢驗(yàn),通過群決策AHP方法,采用算數(shù)平均的方法計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重b=(b1,b2,…,b23)。

(3)結(jié)合熵權(quán)法確定的客觀權(quán)重和層次分析法確定的主觀權(quán)重,再利用乘法歸一化公式,計(jì)算出生態(tài)安全指標(biāo)的綜合權(quán)重ωi,計(jì)算公式如下：

(1)

式中,αi是第i項(xiàng)指標(biāo)的主觀權(quán)重,bi是第i項(xiàng)指標(biāo)的客觀權(quán)重,ωi是第i項(xiàng)指標(biāo)的綜合權(quán)重。

采用熵權(quán)法和層次分析法分別計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,可以克服主客觀不足之處,各指標(biāo)的客觀權(quán)重、主觀權(quán)重與綜合權(quán)重如表1所示。

表1 PSR模型指標(biāo)體系

2.2 生態(tài)安全指數(shù)測(cè)算

為計(jì)算生態(tài)安全指數(shù),本文采用綜合評(píng)價(jià)法,將每個(gè)指標(biāo)的得分值與其權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和,公式如下：

(2)

式中,pi是第i個(gè)縣域在第i項(xiàng)指標(biāo)的得分值,FI是第i個(gè)縣域的生態(tài)安全得分。

2.3 空間相關(guān)性分析

空間自相關(guān),指在地理位置上,相鄰的兩個(gè)區(qū)域的某一觀測(cè)值是否具有相關(guān)性[30- 31]。常用的方法有全局自相關(guān)和局部自相關(guān)。

2.3.1全局自相關(guān)

全局自相關(guān),指整個(gè)區(qū)域的某一屬性值是否具有相關(guān)性。一般常用Moran′s I指數(shù)和Gearyc指數(shù)來衡量,Moran′s I指數(shù)受偏離正態(tài)分布的影響較小,本文采用全局Moran′s I指數(shù)[30]來檢驗(yàn)各縣域生態(tài)安全指數(shù)的全局自相關(guān)性,計(jì)算公式如下：

(3)

2.3.2局部自相關(guān)

在使用全局自相關(guān)檢測(cè)各縣域生態(tài)安全指數(shù)整體空間相關(guān)性后,再利用局部自相關(guān)性分析其局部相關(guān)性質(zhì)。將全局Moran′s I分解,局域Moran′s I公式為：

(4)

3 結(jié)果與分析

3.1 大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全的變化趨勢(shì)

在前面確定了指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上,計(jì)算大熊貓保護(hù)地分布的20個(gè)典型縣域的生態(tài)安全指數(shù)如表2所示。具體分析大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全狀況：

3.1.1生態(tài)安全綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

整體來看,四川省大熊貓保護(hù)地2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的變化趨勢(shì),說明生態(tài)環(huán)境整體保持不斷改善的狀態(tài)。2003年平均生態(tài)安全指數(shù)為0.3872,2003—2007年處于緩慢上升階段。2009年出現(xiàn)小幅下降,這一變化可能汶川地震有關(guān),汶川縣是大熊貓高密度分布區(qū),強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)造成植被的損壞以及物種數(shù)量的下降(但是這種自然因素不是本文探討的重點(diǎn),本研究主要是分析區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全的影響)。2013—2017年上升速度較快,生態(tài)環(huán)境改善顯著,說明近年來國家及地方政府生態(tài)工程成效顯著,大熊貓棲息地整體得到恢復(fù)。

3.1.2生態(tài)壓力指數(shù)變化趨勢(shì)

本文對(duì)壓力指數(shù)中的逆向指標(biāo)做了標(biāo)準(zhǔn)化處理,壓力指數(shù)越大,說明保護(hù)地環(huán)境面臨的壓力越小。表2可以看出,2003—2007年研究區(qū)域的生態(tài)壓力指數(shù)總體處于上升趨勢(shì),其中2003—2009年有所波動(dòng),2011—2017年基本處于平穩(wěn)上升趨勢(shì),表明人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)的環(huán)境的干擾壓力在減小。近十幾年來為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,保護(hù)大熊貓及棲息地,國家和地方政府作出了很大的努力[32]。棲息地周邊社區(qū)居民生態(tài)搬遷和進(jìn)城務(wù)工,減少了自然資源的開發(fā)[33]。但是因地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度加快,部分縣域因?yàn)槿狈茖W(xué)規(guī)劃,修路、建水電站、開發(fā)景區(qū)等活動(dòng)仍然給大熊貓保護(hù)帶來較大壓力,依然威脅著大熊貓保護(hù)地生態(tài)環(huán)境。

3.1.3生態(tài)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢(shì)

研究區(qū)域2003—2017年的生態(tài)狀態(tài)指數(shù)整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì),其中,2003—2007年保持緩慢上升趨勢(shì),2009年出現(xiàn)下滑,2011—2017年處于快速恢復(fù)趨勢(shì),這說明保護(hù)地生態(tài)環(huán)境得到了顯著改善,短期的波動(dòng)下滑可能與自然災(zāi)害有關(guān),近十幾年來,天然林保護(hù)、退耕還林、大熊貓及其棲息地保護(hù)等工程,對(duì)于大熊貓棲息地的恢復(fù)起到了顯著作用[34]。與2003年相比,研究區(qū)域20縣的林地面積增加了28.71%,大熊貓主食竹面積增加了12.53%,野外大熊貓數(shù)量增加了12.34%,大熊貓棲息地面積增加了9.81%。

3.1.4生態(tài)響應(yīng)指數(shù)變化趨勢(shì)

研究區(qū)域2003—2017年的生態(tài)響應(yīng)指數(shù)基本保持上升趨勢(shì),并且響應(yīng)指數(shù)的增幅大于壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù),說明為消除人類活動(dòng)對(duì)大熊貓保護(hù)地生態(tài)環(huán)境的干擾,國家及地方政府采取的多項(xiàng)措施取得了顯著成效。近十幾年內(nèi),大熊貓及其棲息地保護(hù)工程利用國際合作資金,野生動(dòng)植物保護(hù)與自然保護(hù)區(qū)建設(shè)工程投入資金,開展大熊貓自然保護(hù)區(qū)保護(hù)管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[35]。四川省全面停止大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)天然起源的森林采伐,有效管護(hù)大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)森林228.82萬hm2。另外,在大熊貓分布區(qū)實(shí)行森林分類經(jīng)營,實(shí)施《四川省林地保護(hù)利用規(guī)劃》,大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)84.93%的林地被納入國家和四川省重點(diǎn)公益林保護(hù)范圍[25]。

表2 研究區(qū)域生態(tài)安全綜合指數(shù)

3.2 大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全的空間演變特征

3.2.1大熊貓保護(hù)地各縣域生態(tài)安全的變化趨勢(shì)

大熊貓保護(hù)地各縣域不同年份的生態(tài)安全綜合指數(shù)如圖2所示。同一縣域不同年份來看,2003—2017年間大部分縣域生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn),生態(tài)安全指數(shù)上升幅度較大的縣是：理縣、石棉縣、都江堰市、雷波縣。這些縣域近年來加強(qiáng)保護(hù)與管理,取得了一定成效。石棉縣加強(qiáng)環(huán)境治理,大熊貓棲息地面積增加,同時(shí)還擁有較大面積的潛在棲息地。都江堰市因?yàn)榫嚯x成都較近,具有天然的地理優(yōu)勢(shì)和優(yōu)美的環(huán)境條件,地方經(jīng)濟(jì)以旅游為主,發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí),高度重視環(huán)境的保護(hù),形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的良性循環(huán),大熊貓數(shù)量明顯上升。也有部分縣域的生態(tài)安全指數(shù)呈不同程度波動(dòng)性下降趨勢(shì)。其中,2003年和2017年相比,生態(tài)安全指數(shù)下降幅度較大的是：九寨溝縣、松潘縣、冕寧縣、馬邊縣等。這些縣域近年來生態(tài)保護(hù)力度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不匹配,資源開發(fā)方式比較原始。

同一年份不同縣域來看,2017年生態(tài)安全指數(shù)排名前四位的縣域依次是寶興縣、天全縣、汶川縣、平武縣,而排名后四位的縣域依次是九寨溝縣、馬邊縣、冕寧縣、松潘縣。高安全性的縣域森林資源較為豐富,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展水平比較低,資源開發(fā)和人為破壞較少,保護(hù)投入也比較高,如平武縣、天全縣。但仍然存在威脅,主要是旅游開發(fā)、道路建設(shè)和社區(qū)農(nóng)戶生計(jì)的資源利用,如寶興縣、青川縣。低安全性的縣域分為兩種情況：一是經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的縣域,如九寨溝縣,因?yàn)榻?jīng)濟(jì)開發(fā)力度大,資源利用和環(huán)境破壞程度也隨之加大,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)大熊貓保護(hù)地的干擾加劇。一是經(jīng)濟(jì)水平處于低水平的縣域,大部分都是國家級(jí)貧困縣,如馬邊縣,由于這些縣域多以粗放式發(fā)展為主,資源開發(fā)利用方式落后,對(duì)環(huán)境的破壞力度較大,同時(shí)因?yàn)榈胤截?cái)力有限,生態(tài)保護(hù)投入較低,生態(tài)恢復(fù)能力差。

圖2 不同年份各縣域生態(tài)安全指數(shù)Fig.2 Ecological security index of counties in different years

3.2.2大熊貓保護(hù)地各縣域生態(tài)安全的空間分布

為更好辨識(shí)大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全的空間分布狀態(tài),根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者生態(tài)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),將各縣域生態(tài)安全指數(shù)劃分為五個(gè)等級(jí)區(qū)間[36],如表3所示。

表3 生態(tài)安全等級(jí)

然后,采用ArcGIS 10.0軟件,將各縣域的生態(tài)安全等級(jí)展示如圖3所示。2003年處于臨界安全等級(jí)(0.45—0.50)以下的縣域有4個(gè),其所涵蓋的大熊貓棲息地面積3.91萬hm2占研究區(qū)域的2.57%,2017年處于臨界安全等級(jí)(0.45—0.50)以下的縣域有8個(gè),其所涵蓋的大熊貓棲息地面積54.26萬hm2占研究區(qū)域的33.53%。這可能與近年來四川省整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷增快有關(guān),人口增長,資源開發(fā),土地占用,使得區(qū)域生態(tài)承受力下降。

圖3 2003年和2017年各縣域生態(tài)安全等級(jí)空間分布Fig.3 Spatial distribution of ecological security level of counties in 2003 and in 2017

3.2.3大熊貓保護(hù)地各縣域生態(tài)安全的空間相關(guān)性分析

(1)全局空間自相關(guān)

在對(duì)生態(tài)安全狀態(tài)的空間分布進(jìn)行分析后,再對(duì)生態(tài)安全指數(shù)進(jìn)行空間相關(guān)性分析。本文首先采用GeoDA對(duì)所研究的20個(gè)縣域建立空間權(quán)重矩陣,然后采用蒙特卡羅模擬法檢驗(yàn)Moran′I是否顯著,如表4所示,P<0.001,說明在99.9%置信度下空間顯著自相關(guān)。研究區(qū)域大部分縣域生態(tài)安全指數(shù)表現(xiàn)出明顯的空間正相關(guān)性。生態(tài)安全指數(shù)較高的縣域相鄰生態(tài)安全指數(shù)較低的縣域相鄰。

表4 不同年份生態(tài)安全指數(shù)的空間相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果

(2)局域空間自相關(guān)

進(jìn)一步,為揭示“鄰域空間”自相關(guān)性,利用GeoDA生成研究區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)熱點(diǎn)探測(cè)(LISA)空間集聚圖。如圖4所示,研究區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)呈高低值集聚特點(diǎn)。

圖4 2003年和2017年生態(tài)安全指數(shù)空間集聚圖Fig.4 Spatial cluster of ecological security index in 2003 and 2017

2003年,高-高(H-H)正相關(guān)集群的有青川縣、平武縣、松潘縣、九寨溝縣、北川縣、寶興縣、汶川縣、天全縣;高-低(H-L)：峨邊縣、馬邊縣;低-高(L-H)：瀘定縣、石棉縣;低-低(L-L)負(fù)相關(guān)集群的有美姑縣、雷波縣等;其他縣域不明顯。2017年,高-高(H-H)正相關(guān)集群的有青川縣、平武縣、寶興縣、天全縣;高-低(H-L)：石棉縣、冕寧縣;低-高(L-H)：美姑縣、雷波縣;低-低(L-L)負(fù)相關(guān)集群的有九寨溝縣、松潘縣、滎經(jīng)縣、洪雅縣;其他縣域不明顯。整體上,研究區(qū)域生態(tài)安全狀態(tài)的布局呈明顯的區(qū)域性特征,并且隨時(shí)間的變化,集聚區(qū)域也發(fā)生了明顯變化。這與各區(qū)域的自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)存在直接關(guān)系。

4 討論

四川省是大熊貓分布的主要區(qū)域,為保護(hù)大熊貓中央和地方各級(jí)政府實(shí)施了一系列的相關(guān)保護(hù)工程,同時(shí)也投入了大量的人力、物力。2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì),保護(hù)地生態(tài)環(huán)境顯著改善,大熊貓數(shù)量和棲息地面積大幅上升。隨著社會(huì)的發(fā)展和形勢(shì)的變化,新的情況不斷涌現(xiàn),還有許多需要改進(jìn)。

研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境受人類活動(dòng)干擾和威脅的壓力整體降低,但是部分縣域仍然存在干擾大熊貓保護(hù)地生態(tài)安全的活動(dòng)。除自然災(zāi)害原因外,主要有幾方面原因：首先,偏遠(yuǎn)山區(qū)因?yàn)榻煌ú槐愕仍?留在村里的老人、文化程度低的居民、婦女仍然通過薪柴采集、挖筍、割竹、放牧、采藥等方式利用周邊自然資源,尤其是放牧活動(dòng)嚴(yán)重干擾大熊貓棲息地環(huán)境,需引起關(guān)注[37]。第二,道路修建工程及周邊沿線的人口居住和資源開發(fā),阻礙大熊貓基因交流,對(duì)物種繁衍造成極大的破壞[38],如安縣、洪雅、峨邊、雷波等縣域仍有縣級(jí)公路穿越大熊貓棲息地。第三,部分縣域缺少整體規(guī)劃地發(fā)展旅游、建水電站、采礦等給大熊貓保護(hù)地帶來的威脅應(yīng)引起重視。旅游業(yè)最發(fā)達(dá)的縣有九寨溝、松潘、理、汶川、都江堰。水電發(fā)展最多的縣有洪雅縣、冕寧縣、峨邊縣、都江堰市、九寨溝縣。北川縣、平武縣、松潘縣、洪雅縣、寶興縣、天全縣的礦區(qū)和采礦點(diǎn)比較集中。噪聲、水體污染、固體廢棄物污染等導(dǎo)致環(huán)境退化[39],野生大熊貓不得不向遠(yuǎn)離開發(fā)的區(qū)域遷移。

因?yàn)楸Ｗo(hù)力度不斷加大,2003—2017年大熊貓保護(hù)地生態(tài)狀態(tài)指數(shù)趨于上升,環(huán)境得到了改善,大熊貓種群數(shù)量、棲息地面積總體增加,但部分縣域有所減少。大熊貓種群數(shù)量出現(xiàn)下降的縣有九寨溝、北川、汶川、冕寧、峨邊、美姑、馬邊等,大熊貓棲息地面積下降的縣有九寨溝、松潘、汶川、寶興、馬邊等,除北川、汶川、寶興因?yàn)榈卣鸬茸匀粸?zāi)害原因外,其他縣域主要原因是周邊經(jīng)濟(jì)活動(dòng)干擾,大熊貓棲息地破碎化。

研究區(qū)域2003—2017年生態(tài)響應(yīng)指數(shù)呈上升趨勢(shì),尤其是近幾年上升速度較快。保護(hù)地及周邊社區(qū)年輕人、文化程度高的居民外出打工或在本地開展自營活動(dòng)(開商店或稿旅游等),減少了對(duì)環(huán)境的破壞[40]。隨著近年來環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng),地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃同時(shí)兼顧對(duì)環(huán)境的保護(hù),高速公路等工程盡可能避開大熊貓棲息地分布區(qū)域,廢棄部分原有越嶺道路,新工程的環(huán)評(píng)規(guī)劃等對(duì)植被恢復(fù)起到一定的作用。同時(shí),地方政府也逐步整頓一些對(duì)環(huán)境影響較大的工礦企業(yè)或景區(qū)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

整體來看,四川省大熊貓保護(hù)地2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的變化趨勢(shì),說明生態(tài)環(huán)境整體得到了顯著改善,局部地區(qū)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力依然不容忽視。狀態(tài)指數(shù)整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì),響應(yīng)指數(shù)基本保持上升趨勢(shì),并且響應(yīng)指數(shù)的增幅大于壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)。各縣域來看,2003—2017年間大部分縣域生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn),也有部分縣域的生態(tài)安全指數(shù)呈不同程度波動(dòng)性下降趨勢(shì)。縣域之間生態(tài)安全指數(shù)表現(xiàn)出明顯的空間正相關(guān)性和空間集聚性,說明相鄰縣域生態(tài)環(huán)境相互影響,經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互依存,需要聯(lián)合治理才能取得更高保護(hù)成效。

不可否認(rèn)本文的評(píng)估結(jié)果存在一定誤差：平均氣溫和降雨量等直接獲取棲息地?cái)?shù)據(jù)難度較大,本文參考統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)。研究過程中,數(shù)據(jù)的獲取尤其是實(shí)地調(diào)研樣本點(diǎn)基本以盡可能靠近棲息地為原則。所得結(jié)論基本符合各山系不同縣域的大熊貓保護(hù)地的實(shí)際情況,可以為相關(guān)部門管理者提供參考依據(jù)。

5.2 政策建議

基于以上結(jié)論,本文提出幾點(diǎn)建議：(1)完善大熊貓保護(hù)地體系,將大熊貓國家公園、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等組成保護(hù)地網(wǎng)絡(luò),整合大熊貓棲息地分布的各類保護(hù)地,通過國家公園試點(diǎn)搭建政府主導(dǎo)、社會(huì)參與的生態(tài)保護(hù)平臺(tái),將生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)結(jié)合,促進(jìn)保護(hù)地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型[41]。(2)科學(xué)劃定和管理生態(tài)保護(hù)紅線,開展大熊貓保護(hù)地生境調(diào)查和評(píng)估。統(tǒng)一規(guī)劃交通建設(shè)項(xiàng)目,嚴(yán)禁任何新建道路從大熊貓棲息地穿越,建設(shè)交通廊道。建立實(shí)行建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)入大熊貓遺傳交流廊道的影響評(píng)估制度,水電站、景區(qū)等建設(shè)嚴(yán)格按照環(huán)境評(píng)估要求和區(qū)域規(guī)劃實(shí)施。(3)加強(qiáng)大熊貓及其棲息地保護(hù)法宣傳,建立大熊貓保護(hù)地管理聯(lián)合執(zhí)法機(jī)制。建立四川省大熊貓保護(hù)地專項(xiàng)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,以政府提供補(bǔ)貼的方式,在大熊貓保護(hù)地周邊社區(qū)發(fā)展沼氣、太陽能等,降低薪柴采集。建設(shè)友好型社區(qū),優(yōu)先放開大熊貓保護(hù)地周邊小城市落戶限制,引導(dǎo)保護(hù)關(guān)鍵區(qū)的居民有序地向城鎮(zhèn)流動(dòng),發(fā)展生態(tài)休閑產(chǎn)業(yè),建立大熊貓友好生態(tài)小鎮(zhèn),減少大熊貓保護(hù)地原住民對(duì)自然資源的利用。