貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間格局特征分析

石秀雄,楊廣斌,李 蔓,張 國(guó),謝 波

(1.貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,貴陽(yáng) 5500025;2.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院,貴陽(yáng) 550025)

自然保護(hù)地是為了實(shí)現(xiàn)自然資源和相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、文化價(jià)值的長(zhǎng)久保護(hù)，通過(guò)法律或其他有效途徑得到明確界定、許可、投入和管理的特定地理區(qū)域[1]。在過(guò)去的十多年里，自然保護(hù)地的建設(shè)成為全球各國(guó)首要任務(wù)之一[2]，對(duì)于自然保護(hù)地規(guī)劃建設(shè)方面的研究已成為熱門[3]。2019年6月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》[4](以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》)明確指出，要建立分類科學(xué)、布局合理、保護(hù)有力、管理有效的以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系。當(dāng)前，我國(guó)自然保護(hù)地的研究與建設(shè)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)全新的階段。

國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地是我國(guó)自然保護(hù)地體系中的核心部分，在我國(guó)的自然生態(tài)保護(hù)格局中擔(dān)任著主要角色。許多學(xué)者基于不同區(qū)域不同視角對(duì)我國(guó)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地格局特征進(jìn)行了大量研究。從單類型自然保護(hù)地來(lái)看，吳佳雨[5]、劉國(guó)明等[6]、何小芊等[7-8]分別研究了全國(guó)國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)空間分布特征、國(guó)家森林公園的空間聚集特征與規(guī)律、國(guó)家地質(zhì)公園的空間分布空間可達(dá)性及演化；周婷[9]、楊利[10]等從時(shí)空視角分別研究了國(guó)家濕地公園的空間格局特征與城市的區(qū)位關(guān)系與國(guó)家濕地公園的演變特征及其主要驅(qū)動(dòng)因素；潘竟虎等[11]分析了中國(guó)國(guó)家濕地公園的空間分布特征并重點(diǎn)討論了其空間可接近性。此外，有部分學(xué)者分析了多類型的自然保護(hù)地分布特征。陳冰等[12]對(duì)云南省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)與其他類型保護(hù)地(國(guó)家森林公園、國(guó)家地質(zhì)公園、國(guó)家濕地公園)之間的空間分布及管理權(quán)屬關(guān)系進(jìn)行了分析；孔石[13]重點(diǎn)結(jié)合人口密度和城市發(fā)展指數(shù)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，分析了全國(guó)最主要的5種國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地與自然保護(hù)區(qū)之間的空間分布特點(diǎn)及相互關(guān)系；馬坤等[14]基于國(guó)家公園保護(hù)地體系建設(shè)目的，分析了長(zhǎng)江流域所有國(guó)家級(jí)保護(hù)地空間分布特征。

中國(guó)西南山地是全球34個(gè)生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一[15]，貴州省是長(zhǎng)江、珠江上游重要的生態(tài)屏障，也是國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)，目前鮮有針對(duì)貴州省的自然保護(hù)地總體空間格局研究?；诖耍狙芯窟x取貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地的主要5種類型(自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、濕地公園、地質(zhì)公園)及世界自然遺產(chǎn)地為研究樣本，運(yùn)用最鄰近點(diǎn)指數(shù)、核密度估計(jì)、空間疊置等方法分析其空間分布格局及重疊特征，并提出發(fā)展建議。研究結(jié)果可為貴州省國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系建設(shè)與生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文搜集了截至2018年底的貴州省113處國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地(10處自然保護(hù)區(qū)、18處風(fēng)景名勝區(qū)、9處地質(zhì)公園、30處森林公園、46處濕地公園)和4處世界自然遺產(chǎn)地基本信息(圖1)。各類自然保護(hù)地的地理坐標(biāo)、范圍等數(shù)據(jù)主要來(lái)源于相關(guān)官方網(wǎng)站、報(bào)告等公開信息。借助Google地圖，將各自然保護(hù)地的地理坐標(biāo)、范圍等進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，后導(dǎo)入到ArcGIS 10.2軟件中進(jìn)行相關(guān)處理，最后得到貴州省自然保護(hù)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。貴州省行政邊界矢量數(shù)據(jù)來(lái)自1∶400萬(wàn)中國(guó)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)[16]。

圖1 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間分布

1.2 研究方法

1.2.1 最鄰近點(diǎn)指數(shù) 一般點(diǎn)狀要素的空間結(jié)構(gòu)有集聚、均勻和隨機(jī)3種形式[17]。貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地經(jīng)過(guò)質(zhì)心抽象化處理后呈點(diǎn)狀分布，其理論上的最鄰近指數(shù)R的計(jì)算公式為:

(1)

1.2.2 核密度估計(jì) 核密度估計(jì)可以通過(guò)高低值區(qū)域的分布較為明顯地揭示地理分布的局部特征[18]。本文利用核密度分析來(lái)反映貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間格局特征，計(jì)算所得值越高，自然保護(hù)地分布越集中。其表達(dá)式為：

(2)

式中：fn(x)為核密度值；n為自然保護(hù)地?cái)?shù)量(處)；h為半徑；k為核函數(shù)；x-xi為自然保護(hù)地點(diǎn)x到xi之間的距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布特征

從國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地?cái)?shù)量分布情況來(lái)看(圖2)，貴州省各市州總體上可分為3個(gè)檔次：遵義和黔南分布總量最多，銅仁、黔東南和畢節(jié)次之，貴陽(yáng)、黔西南、六盤水和安順最少。區(qū)域保護(hù)地類型的豐富程度與總量大致上呈正相關(guān)關(guān)系。從自然保護(hù)地空間覆蓋面積來(lái)看(圖3)，保護(hù)面積超過(guò)1 000 km2的地區(qū)有遵義、銅仁、黔東南和黔南3個(gè)地區(qū)，其余地區(qū)均低于1 000 km2。區(qū)域保護(hù)地面積與數(shù)量總體上呈正相關(guān)關(guān)系，但非絕對(duì)正相關(guān)。

圖2 貴州省各市州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地?cái)?shù)量分布

圖3 貴州省各市州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地面積分布

從最鄰近點(diǎn)指數(shù)分析結(jié)果來(lái)看(表1)，自然保護(hù)地總體R值(0.780 413)小于1，表明貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地整體呈現(xiàn)聚集分布的特點(diǎn)。單類保護(hù)地R值均大于1，呈現(xiàn)離散分布的特點(diǎn)，其離散程度大小排序?yàn)樯止珗@<濕地公園<風(fēng)景名勝區(qū)<自然保護(hù)區(qū)<地質(zhì)公園<自然遺產(chǎn)地。

表1 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地最鄰近點(diǎn)指數(shù)值

為了更加準(zhǔn)確地測(cè)度貴州省5類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地及自然遺產(chǎn)地在全省的分布密度，我們對(duì)貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地進(jìn)行核密度分析，得到了貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間分布密度圖(圖4)。由圖4可知，密度區(qū)呈現(xiàn)出點(diǎn)狀、帶狀結(jié)合分布的特征，高密度區(qū)位于遵義西北部、貴陽(yáng)西南部、黔東南中部以及北部與銅仁交界一帶共4個(gè)區(qū)域。

圖4 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地核密度分布

2.2 重疊特征分析

通過(guò)疊置分析發(fā)現(xiàn)，在研究的貴州113處國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地及4處世界自然遺產(chǎn)地中，存在空間重疊的自然保護(hù)地共有52處，重疊率為44%，累積重疊面積達(dá)2 156.53 km2(表2)。從全省各區(qū)域分布來(lái)看，除六盤水市外，貴州其余市州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地均有空間重疊。其中，重疊保護(hù)地?cái)?shù)量超過(guò)10處的地區(qū)是遵義、銅仁和黔東南，重疊面積最高的地區(qū)是遵義市，詳細(xì)情況見表2。

表2 貴州省各地州市自然保護(hù)地重疊數(shù)量與面積

為進(jìn)一步測(cè)定貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地的空間重疊分布位置及特征，對(duì)重疊保護(hù)地進(jìn)行核密度分析得到貴州省重疊保護(hù)地核密度空間分布(圖5)。結(jié)果顯示，貴州省重疊自然保護(hù)地存在3處高密度區(qū)，分別為黔東南中部、黔東南北部與銅仁交界一帶及遵義西北部。結(jié)合貴州省全部國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地高核密度區(qū)分布位置來(lái)看，重疊保護(hù)地高核密度區(qū)分布位置與其具有很大的相似性，重疊保護(hù)地除貴陽(yáng)西南部密度相對(duì)較低外，其余位置與全部保護(hù)地高核密度區(qū)分布大致相同。由此可看出，貴州省自然保護(hù)地分布越集中，存在交叉重疊的情況越多，也再一次驗(yàn)證了貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地分布具有一定的聚集性。

圖5 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間重疊分布

從自然保護(hù)地的重疊類型分析結(jié)果來(lái)看(表3，圖6)，貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地交叉重疊類型共有13類。出現(xiàn)次數(shù)最多的重疊類型為自然保護(hù)區(qū)交森林公園，重疊區(qū)面積最大的交叉類型為自然遺產(chǎn)地交自然保護(hù)區(qū)?！白匀贿z產(chǎn)地”代表著地球演化歷史中重要階段、重要地質(zhì)過(guò)程、生物演化過(guò)程以及人類與自然環(huán)境相互關(guān)系的突出例證，是獨(dú)特、稀有或絕妙的自然現(xiàn)象、地貌或具有罕見自然美地域。我國(guó)的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)主要是針對(duì)有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布區(qū)、有特殊意義的自然遺跡等保護(hù)對(duì)象所在的區(qū)域，而設(shè)定的特殊保護(hù)區(qū)域。故自然遺產(chǎn)地與自然保護(hù)區(qū)常出現(xiàn)大面積空間重疊，且多有自然遺產(chǎn)地范圍覆蓋保護(hù)區(qū)范圍的特征。森林公園交自然保護(hù)區(qū)出現(xiàn)次數(shù)最多，說(shuō)明兩種保護(hù)地類型多相伴設(shè)置。

圖6 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間重疊類型面積及數(shù)量

表3 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間重疊具體情況

2.3 區(qū)域特征分析

國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)承擔(dān)著水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保護(hù)等重要生態(tài)功能，關(guān)系大區(qū)域生態(tài)安全。評(píng)估自然保護(hù)地與國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的關(guān)系是合理開展自然保護(hù)地建設(shè)和國(guó)家生態(tài)安全格局構(gòu)建的重要基礎(chǔ)[19]。貴州省共有26個(gè)市縣為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，占全省總面積的34%。將貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地與國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)及地貌區(qū)進(jìn)行疊加分析，結(jié)果見圖7。在全省117處國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地中，有50處位于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)，占比為43%。而從52處重疊自然保護(hù)地分布位置來(lái)看，國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)有33處重疊自然保護(hù)地，占比高達(dá)63%。結(jié)合前文核密度分析結(jié)果可以得出，貴州省國(guó)家重點(diǎn)功能區(qū)是國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地的主要分布和聚集的區(qū)域。

從地貌分區(qū)來(lái)看(圖7)，貴州有80%的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地位于喀斯特區(qū)域，說(shuō)明喀斯特地貌區(qū)是貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地的主要分布區(qū)域。喀斯特地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境敏感且脆弱，區(qū)域生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系研究是需關(guān)注的重要問(wèn)題。另外得注意的是，非喀斯特區(qū)在國(guó)土面積僅占全省15%的情況下，孕育了全省38%(不包括重疊面積)的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間，充分說(shuō)明了非喀斯特區(qū)良好的自然生態(tài)條件，貴州省在充分考慮喀斯特區(qū)生態(tài)保護(hù)的同時(shí)，也應(yīng)重視非喀斯特區(qū)的生態(tài)維護(hù)。

圖7 貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地分布區(qū)域特征

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

(1)貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地整體聚集分布，單類保護(hù)地呈離散分布，離散程度大小排序?yàn)樯止珗@<濕地公園<風(fēng)景名勝區(qū)<自然保護(hù)區(qū)<地質(zhì)公園<自然遺產(chǎn)地。貴州省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地空間分布核密度區(qū)呈點(diǎn)狀、帶狀兩類結(jié)合分布的特征，并出現(xiàn)4個(gè)高密度區(qū)，分別位于遵義西北部、貴陽(yáng)西南部、黔東南中部以及北部與銅仁交界一帶。

(2)貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地交叉重疊率為44%，重疊自然保護(hù)地有3處高密度區(qū)，分別為黔東南中部、黔東南北部與銅仁交界一帶及遵義西北部。貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地交叉重疊類型共有13類，出現(xiàn)次數(shù)最多的重疊類型為自然保護(hù)區(qū)交森林公園，重疊區(qū)面積最大的交叉類型為自然遺產(chǎn)地交自然保護(hù)區(qū)。

(3)貴州國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地和重疊自然保護(hù)地占比分別為43%和63%，國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)是貴州自然保護(hù)地的重要分布和主要聚集的區(qū)域。從地貌分區(qū)看，喀斯特地貌區(qū)內(nèi)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地和重疊自然保護(hù)地占比分別為80%和65%，非喀斯特區(qū)占比分別為20%和35%，貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地主要分布在喀斯特地貌區(qū)。

3.2 建 議

貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地在保護(hù)生物多樣性、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用，但也存在著空間重疊、多頭管理、邊界不清、保護(hù)與發(fā)展矛盾等問(wèn)題。自然保護(hù)地的空間分布格局和空間關(guān)系分析，是研究其整合優(yōu)化的重要基礎(chǔ)[21]。基于本文分析結(jié)果，本文擬對(duì)貴州省自然保護(hù)地發(fā)展建設(shè)提出以下幾點(diǎn)建議：

(1)建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系為契機(jī)，遵循《指導(dǎo)意見》的精神，對(duì)全省自然保護(hù)地現(xiàn)狀類型全面評(píng)估，著重解決自然保護(hù)地重疊設(shè)置問(wèn)題。厘清重疊區(qū)域的自然生態(tài)類型，明確發(fā)展定位與管理目標(biāo)，按照國(guó)家公園、自然保護(hù)區(qū)、自然公園的分類體系對(duì)各類保護(hù)地進(jìn)行重新架構(gòu)合理布局自然保護(hù)地并勘界立標(biāo)。

(2)以國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)為區(qū)域背景，結(jié)合區(qū)域內(nèi)自然保護(hù)地現(xiàn)有條件，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局。國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等自然保護(hù)地，對(duì)于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能和生物多樣性保護(hù)具有重要作用[21-22]。強(qiáng)化自然生態(tài)保護(hù)和科學(xué)布局生態(tài)空間，構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全格局，已經(jīng)成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和安全戰(zhàn)略的重要內(nèi)容[19]。從分析結(jié)果來(lái)看，貴州國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)是國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地的主要聚集區(qū)，也是其自然生態(tài)系統(tǒng)中最重要、生物多樣性最富集的區(qū)域。建議以該區(qū)域?yàn)楹诵?，科學(xué)論證分析其自然生態(tài)條件積極重點(diǎn)構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局。

(3)關(guān)注生態(tài)脆弱區(qū)自然生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)問(wèn)題，建立區(qū)域生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制，為構(gòu)建以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系提供制度保障。如何處理好生態(tài)保護(hù)和國(guó)土開發(fā)的關(guān)系，受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注[23-24]。貴州國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地主要分布在喀斯特地區(qū)，而喀斯特地區(qū)因其特殊的社會(huì)生態(tài)特征，長(zhǎng)期面臨著地方發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，生態(tài)建設(shè)保護(hù)先行，研究建立適宜可行的區(qū)域生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償方案是解決之道。