李士成,李少偉,希娜·吉,次仁羅布,央 珍,鄧雨杰,孫 維,*
1 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)公共管理學(xué)院,武漢 430074 2 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101 3 中國科學(xué)院生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點實驗室(拉薩站),北京 100101 4 中央民族大學(xué)民族學(xué)與社會學(xué)學(xué)院,北京 100081 5 西藏自治區(qū)科技信息研究所,拉薩 850000
自然保護區(qū)是生物多樣性保護的核心區(qū)域[1- 3],在保護珍稀特有物種資源、典型生態(tài)系統(tǒng)以及珍貴自然遺跡資源等方面具有重要價值[4- 7]。中國目前已建立2740處自然保護區(qū),總面積達147萬km2,已基本形成類型比較齊全、功能相對完善,布局較為合理的自然保護區(qū)體系[8]。然而當前我國仍處在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段,人類開發(fā)活動與生態(tài)保護的矛盾仍然突出[9- 10],自然保護區(qū)的建設(shè)管理還面臨嚴峻挑戰(zhàn)[11- 12]。如有不少自然保護區(qū)的立標勘界未完成[13],自然保護區(qū)的空間布局評估較少開展等[14]。最新研究表明,中國自然保護區(qū)空間布局與生物多樣性空間格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)格局匹配性不高等[3]。
西藏自治區(qū)是世界第三極的核心區(qū)[15- 16],其自然保護區(qū)的發(fā)展受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注[17- 20]。然而,目前多數(shù)研究是針對自治區(qū)內(nèi)某個或者部分自然保護區(qū)[21- 22],而將全區(qū)的自然保護區(qū)作為整體,對其空間布局的合理性進行評估的研究較少[23- 24]。而其整體布局是否合理,則直接關(guān)系到西藏自然保護區(qū)的科學(xué)管理與人類的可持續(xù)發(fā)展[3, 11]。
有鑒于此,本研究以《2015年全國自然保護區(qū)名錄》為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),在分析西藏自治區(qū)國家級和省級自然保護區(qū)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,從人文和自然兩個角度來對西藏自然保護區(qū)空間布局的合理性進行評估,以期為其空間布局優(yōu)化提供科學(xué)參考。
西藏自治區(qū)北部是昆侖山、岡底斯山、念青唐古拉山為骨架的藏北高原,往南則是以雅魯藏布江干、支流河谷為主的藏南谷地,東南側(cè)緊密排列著南北向的高山峽谷[25]。總地勢由西北向東南傾斜,平均海拔從5000m以上漸次遞減至4000m左右。西藏輻射強烈,但氣溫低,年均溫為-2.8—12.0℃,降水和氣溫均由東南向西北遞減[26]。此外,西藏是中國河流數(shù)量最多的省區(qū)之一,也分布了星羅棋布的湖泊。西藏植被從東南到西北依次為森林、草甸、草原、荒漠和高山植被。西藏還是世界生物多樣性保護的熱點區(qū)域之一[27]。西藏人類活動主要分布在雅江中游以及自治區(qū)東部等地區(qū),且近年來呈增強的趨勢[28]。
西藏自然保護區(qū)數(shù)量、面積、主要保護對象、類型、級別以及始建時間等引自中華人民共和國環(huán)境保護部發(fā)布的《2015年全國自然保護區(qū)名錄》。《中國自然保護區(qū)區(qū)劃系統(tǒng)研究》及其附圖[29]提供了巴結(jié)巨柏、察隅慈巴溝、拉魯濕地、類烏齊馬鹿、芒康滇金絲猴、羌塘、色林錯、雅魯藏布大峽谷、雅魯藏布江中游河谷黑頸鶴和珠穆朗瑪峰共10個自然保護區(qū)的空間分布,予以直接引用。中國生態(tài)地理區(qū)劃、中國植被區(qū)劃、西藏1990年1km人口數(shù)據(jù)、1990年土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。1990年道路矢量數(shù)據(jù)引自國家基礎(chǔ)地理信息中心,放牧強度數(shù)據(jù)引自生態(tài)10年成果[30]。
本研究首先選取數(shù)量、面積、類型和空間分布等指標,采用分級統(tǒng)計、分類匯總和薈萃分析等方法,對西藏自治區(qū)國家級和省級自然保護區(qū)現(xiàn)狀特點進行分析。要指出的是,對于13個空間分布還不明確的自然保護區(qū)的空間分布,本研究參照《2015年全國自然保護區(qū)名錄》、《西藏自然和生態(tài)》以及相關(guān)自然保護區(qū)網(wǎng)站和前人研究[3,19]提供的信息進行勾繪。
接下來,將人類活動強度與自然保護區(qū)空間疊加,來探究自然保護區(qū)設(shè)立時生態(tài)保護與人類活動之間是否存在矛盾?;趪H上廣泛應(yīng)用的評估方法[28,31],并結(jié)合西藏自治區(qū)的特點,選取人口密度、土地利用、道路、放牧強度等主導(dǎo)因子,依據(jù)其對環(huán)境擾動程度的不同,分別進行賦值量化,最后累加得到人類活動強度。考慮到上述數(shù)據(jù)的特點,將評估分辨率設(shè)定為1km。其概念模型如公式(1)所示。
HII(i)=popden(i)+landuse(i)+road(i)+grazden(i)
(1)
式中,HII(i)為人類活動強度;popden(i)為賦值量化后的人口密度因子;landuse(i)為賦值量化后的土地利用因子;road(i) 為賦值量化后的道路擾動因子,grazden(i) 為賦值量化后的放牧強度因子。
自然保護區(qū)建成以后,保護區(qū)內(nèi)部限制甚至禁止人類活動,而未設(shè)立保護區(qū)的地方人類活動不受限制,所以當前的人類活動強度并不能用來評估保護區(qū)設(shè)立時生態(tài)保護與人類活動之間的矛盾。因此,應(yīng)以自然保護區(qū)建立以前的人類活動強度來評估保護區(qū)設(shè)立時空間布局的合理性。同時考慮到數(shù)據(jù)的可得性,本研究選取1990年的人類活動強度數(shù)據(jù)與自然保護區(qū)空間分布進行疊加。
最后,將自然保護區(qū)空間分布與中國生態(tài)地理區(qū)劃和中國植被區(qū)劃進行空間疊加,從自然的角度評估自然保護區(qū)空間布局的合理性。選取自然保護區(qū)在各個生態(tài)地理區(qū)和植被帶內(nèi)的類型、密度和面積等指標進行評估。自然保護區(qū)密度是指每萬平方千米自然保護區(qū)的數(shù)量。要指出的是部分自然保護區(qū)跨生態(tài)地理區(qū)和植被帶,數(shù)量統(tǒng)計時本研究按其在各個區(qū)(帶)內(nèi)的面積占比進行分配。
截至2015年底,西藏共建有自然保護區(qū)47個,其中國家級有9個,自治區(qū)級有14個,地市縣級有24個。從數(shù)量的變化看,1993—2003自然保護區(qū)數(shù)量增加比較多,其中1993年前后是西藏自然保護區(qū)數(shù)量增加最為明顯的一個時點,速度明顯要高于全國(圖1)。
圖1 西藏國家級和自治區(qū)級自然保護區(qū)數(shù)量和面積隨時間變化Fig.1 Changes of number and area of national and provincial nature reserves in the Tibet Autonomous Region for 1985—2015
2015年底全區(qū)自然保護區(qū)面積達到41.37×104km2,在全國31個省市自治區(qū)中排名第一位,約占全自治區(qū)國土面積的34.47%,明顯高于全國陸域自然保護區(qū)占國土面積15%這一比例。面積的變化可以劃分為3個階段:1985—1993年西藏自然保護區(qū)面積增加速度高于全國,面積占比整體逐漸增加的階段;1993—2002年西藏自然保護區(qū)面積增加速度要緩于全國,面積占比逐步下降的階段;2002—2015年西藏自然保護區(qū)面積增加速度和全國基本持平,面積占比基本穩(wěn)定的階段(圖1)。
全自治區(qū)23個國家級和省級自然保護區(qū)涵蓋內(nèi)陸濕地、森林生態(tài)、野生動物、地質(zhì)遺跡、荒漠生態(tài)和野生植物6個類型。內(nèi)陸濕地型自然保護區(qū)數(shù)量最多,有10個;森林生態(tài)和野生動物類型自然保護區(qū)各有4個;地質(zhì)遺跡類自然保護區(qū)有3個。羌塘國家級自然保護區(qū)類型為荒漠生態(tài),面積最大,占整個自治區(qū)自然保護區(qū)總面積的72.2%。就主要保護對象而言,23個自然保護區(qū)中,有12個主要保護對象是或包含濕地生態(tài)系統(tǒng);有5個主要保護對象是或包含森林生態(tài)系統(tǒng);有2個主要保護對象是或包含荒漠生態(tài)系統(tǒng);有6個主要保護對象是或包含黑頸鶴、藏羚羊、馬鹿等珍稀野生動物;3個地質(zhì)遺跡類的保護區(qū)主要保護對象為地熱噴泉群、土林、枕狀巖溶[19,31]??傮w而言,西藏已建立的國家級和省級自然保護區(qū)面積大、類型全,其主要保護對象較全面地保護了高原脆弱生態(tài)系統(tǒng)和國家重點保護野生動植物。
總體而言西藏自治區(qū)國家級和省級自然保護區(qū)在全區(qū)分布較為均勻,中部相對較多(圖2)。國家級自然保護區(qū)在自治區(qū)西南部沒有分布,省級保護區(qū)從自治區(qū)西部到東部均有分布,中部居多。
就保護區(qū)類型的空間分布而言,保護內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然保護區(qū)大致分布在北緯31°線附近;保護荒漠生態(tài)系統(tǒng)的羌塘自然保護區(qū)分布在西北部,面積較大;札達土林自然保護區(qū)分布在西部,在地質(zhì)遺跡類自然保護區(qū)中面積最大;野生動物類保護區(qū)分布在自治區(qū)的中東部,以色林錯保護區(qū)面積最大;主要保護對象為森林生態(tài)的自然保護區(qū)分布在東部,以及南部的珠穆朗瑪峰自然保護區(qū);野生植物類自然保護區(qū)巴結(jié)巨柏面積只有0.08km2,分布在藏東部(藏44)。
從空間分布的變遷來看,1990年時只有4個國家級和自治區(qū)級自然保護區(qū),其中珠穆朗瑪峰自然保護區(qū)分布在自治區(qū)南部,其余3個分布在自治區(qū)東南部。2000年時,國家級和省級自然保護區(qū)的數(shù)量增至14個,分布也由東南部往中西部擴展,表明保護區(qū)的分布趨于均衡,類型也更加全面。至2014年,國家級和省級自然保護區(qū)增至23個,新增的9個自然保護區(qū)有8個為內(nèi)陸濕地型,分布在自治區(qū)中部。
圖2 西藏自然保護區(qū)空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of national and provincial nature reserves in the Tibet Autonomous Region
3.3.1 與人類活動強度的關(guān)系
自然保護區(qū)與1990年西藏人類活動強度的空間關(guān)系如圖3所示。人類活動強度變化范圍為0—43(0表示人類活動強度最小,是基于當前考慮的人類活動因子計算而得,不表示絕對沒有人類活動,43表示人類活動強度最大),全區(qū)的人類活動強度平均為2.69。從圖3可以看到,自治區(qū)西部的自然保護區(qū)人類活動強度較小,如羌塘自然保護區(qū)和札達土林自然保護區(qū)幾乎沒有人類活動。中東部的部分自然保護區(qū)內(nèi)部存在人類活動強度較大的區(qū)域,如雅魯藏布江中游河谷黑頸鶴、拉魯濕地、日喀則群讓等自然保護區(qū)直接分布在西藏自治區(qū)社會經(jīng)濟的中心“一江兩河(雅魯藏布江中游及其支流拉薩河和年楚河)”地區(qū)。西藏所有國家級和省級自然保護區(qū)的人類活動強度為1.39,約為整個自治區(qū)2.69的一半。隨著人類活動強度的增加,對應(yīng)自然保護區(qū)的面積在逐漸減少(圖3)。人類活動強度為0的自然保護區(qū)面積約為16.36×104km2;人類活動強度增至3時,對應(yīng)保護區(qū)面積下降為0.94×104km2。人類活動強度大于3的所有保護區(qū)面積為3.32×104km2,只占保護區(qū)總面積的7.84%。
圖3 西藏國家級和省級自然保護區(qū)空間分布與人類活動強度的關(guān)系Fig.3 Spatial pattern of nature reserves in the Tibet Autonomous Region and its relationship with human influence intensity
上述結(jié)果表明西藏自然保護區(qū)設(shè)立時其內(nèi)部人類活動強度整體較小。因此,雖然自治區(qū)保護區(qū)面積占國土面積的1/3以上,但保護的過程并沒有大量的人類開發(fā)活動需要遷出保護區(qū);而且也不會因為對保護區(qū)內(nèi)人類活動的限制,而明顯影響西藏的經(jīng)濟發(fā)展。表明西藏自然保護區(qū)的空間分布與人類活動的矛盾不突出,空間布局總體合理。在23個保護區(qū)中,有11個保護區(qū)的人類活動強度小于西藏全區(qū)平均值,剩下12個大于全區(qū)平均值(表1)。表明西藏自治區(qū)部分自然保護區(qū)的分布與人類活動是存在矛盾的,還需要對其布局進行優(yōu)化。
表1 西藏23個國家級和自治區(qū)級自然保護區(qū)1990年的人類活動強度平均值
3.3.2 與生態(tài)地理區(qū)的空間關(guān)系
西藏自治區(qū)8個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)均有自然保護區(qū)的分布(圖4a)。就各個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)自然保護區(qū)類型來看,羌塘高原湖盆等3個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)保護區(qū)類型有4類(生態(tài)地理區(qū)名稱可參見表2),阿里山地等2個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)保護區(qū)類型有2類,昆侖高山高原等3個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)保護區(qū)類型有1類。總體而言,每個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)自然保護區(qū)的類型和主要保護對象存在較好的區(qū)內(nèi)獨立性和區(qū)間互補性(表2)。
圖4 各生態(tài)地理區(qū)和植被帶內(nèi)西藏國家級和省級自然保護區(qū)分布Fig.4 Distribution of national and provincial nature reserves of the Tibet Autonomous Region in each eco-geographic and vegetation zone
Table2Theamount,area,anddensityofnationalandprovincialnaturereservesoftheTibetAutonomousRegionineacheco-geographicregion
生態(tài)地理區(qū)(代碼)Eco-geographicregion(Code)類型Typesofnaturereserve自然保護區(qū)面積占生態(tài)地理區(qū)面積的比例/%Proportionoftheareaofthenaturereservetothatoftheeco-geographicregion自然保護區(qū)密度/(個/萬km2)Densitiesofnaturereserve昆侖高山高原(HⅠD1)Kunlunalpineplateau(HⅠD1)荒漠生態(tài)95.560.03阿里山地(HⅡD3)Alimountain(HⅡD3)地質(zhì)遺跡,內(nèi)陸濕地9.640.32青南高原寬谷(HⅠC1)SouthQinghaiPlateauValley(HⅠC1)荒漠生態(tài)28.500.01羌塘高原湖盆(HⅠC2)Qiangtangplateaulakebasin(HⅠC2)地質(zhì)遺跡,荒漠生態(tài),內(nèi)陸濕地,野生動物48.610.14果洛那曲丘狀高原(HⅠB1)Guoluo-Nagquhillyplateau(HⅠB1)內(nèi)陸濕地,野生動物6.270.17川西藏東高山深谷(HⅡA/B1)WestSichuanandeastTibethighmountainsanddeepvalleys(HⅡA/B1)內(nèi)陸濕地,森林生態(tài),野生動物,野生植物17.150.30東喜馬拉雅南翼(ⅤA6)SouthsideofeastHimalayan(ⅤA6)森林生態(tài)6.480.16藏南山地(HⅡC2)SouthTibetmountains(HⅡC2)內(nèi)陸濕地,森林生態(tài),野生動物,地質(zhì)遺跡12.890.28
各個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)自然保護區(qū)面積占比差異較大(表2),昆侖高山高原區(qū)里自然保護區(qū)面積占比達到了95.56%,而果洛那曲丘狀高原區(qū)內(nèi)保護區(qū)面積占比只有6.27%,面積占比的方差達到913.93??紤]到各個生態(tài)地理區(qū)面積不同,本研究進一步計算了各個生態(tài)地理區(qū)的自然保護區(qū)密度(表2)。密度最大的生態(tài)地理區(qū)是阿里山地,為0.32。川西藏東高山深谷和藏南山地緊隨其后,分別為0.30和0.28。青南高原寬谷的自然保護區(qū)密度最小,是0.01。各個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)自然保護區(qū)密度的方差為0.02,表明各個生態(tài)地理區(qū)內(nèi)保護區(qū)密度整體較為接近。
3.3.3 與植被帶的空間關(guān)系
西藏自治區(qū)8個植被帶內(nèi)全部有自然保護區(qū)分布(圖4b)。就各個植被帶內(nèi)自然保護區(qū)的類型而言(表3),同生態(tài)地理區(qū)類似,每個植被帶內(nèi)自然保護區(qū)的類型和主要保護對象,亦存在較好的帶內(nèi)獨立性和帶間互補性。
各個植被帶內(nèi)自然保護區(qū)面積占比差異較大,高寒荒漠地帶保護區(qū)面積占比為93.18%(植被帶名稱可參見表3),為最高值;高寒灌叢/草甸地帶保護區(qū)面積占比只有2.16%。保護區(qū)面積占比的方差達977.05。本文進一步計算了各個植被帶內(nèi)自然保護區(qū)的密度。溫性荒漠地帶自然保護區(qū)密度最高,為0.32;其次是亞熱帶山地寒溫性針葉林地帶,為0.3。自然保護區(qū)分布密度最小的是高寒荒漠地帶,只有0.03。各個植被帶自然保護區(qū)密度的方差為0.01,可以看到,各個植被帶內(nèi)保護區(qū)密度較為接近。
表3各植被帶內(nèi)西藏國家級和省級自然保護區(qū)數(shù)量、面積和密度
Table3Theamount,area,anddensityofnationalandprovincialnaturereservesoftheTibetAutonomousRegionineachvegetationzone
植被帶(代碼)Vegetationzone(Code)類型Typesofnaturereserve自然保護區(qū)面積占植被帶面積的比例/%Proportionoftheareaofthenaturereservetothatofthevegetationzone自然保護區(qū)密度/(個/萬km2)Densitiesofnaturereserve高寒草原地帶(ⅧBi)Alpinegrasslandzone(ⅧBi)地質(zhì)遺跡,荒漠生態(tài),內(nèi)陸濕地,野生動物54.420.14高寒灌叢/草甸地帶(ⅧAi)Alpineshrubs/meadowszone(ⅧAi)內(nèi)陸濕地2.160.23高寒草甸地帶(ⅧAii)Alpinemeadowzone(ⅧAii)內(nèi)陸濕地,野生動物8.130.05亞熱帶山地寒溫性針葉林地帶(ⅣBiii)Subtropicalmountainoustemperateconiferousforestzone(ⅣBiii)內(nèi)陸濕地,森林生態(tài),野生動物,野生植物16.130.30高寒荒漠地帶(ⅧCi)Alpinedesertzone(ⅧCi)荒漠生態(tài)93.180.03溫性荒漠地帶(ⅧCii)Warmdesertzone(ⅧCii)地質(zhì)遺跡,荒漠生態(tài),內(nèi)陸濕地14.460.32溫性草原地帶(ⅧBii)Warmgrasslandzone(ⅧBii)地質(zhì)遺跡,內(nèi)陸濕地,森林生態(tài),野生動物10.420.25北熱帶季節(jié)雨林、半常綠季雨林(ⅤBi)Northerntropicalseasonalrainforest,semi-evergreenmonsoonrainforest(ⅤBi)森林生態(tài)13.360.19
各個生態(tài)地理區(qū)或植被帶內(nèi)自然保護區(qū)的類型存在較好的區(qū)(帶)內(nèi)獨立性和區(qū)(帶)間互補性,各個區(qū)(帶)內(nèi)自然保護區(qū)的密度較為接近,表明從類型和數(shù)量的角度來看,當前自然保護區(qū)的布局基本均衡合理。但保護區(qū)面積占比在各個區(qū)(帶)差異較大,對于保護區(qū)面積占比很小的區(qū)(帶)而言,則有可能其保護對象不能得到很好的保護。
對自然保護區(qū)空間布局進行合理性評估,是優(yōu)化自然保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)、規(guī)劃國家公園體系、保障國家與區(qū)域生態(tài)安全的科學(xué)基礎(chǔ)。本研究在對西藏自然保護區(qū)現(xiàn)狀特征進行分析的基礎(chǔ)上,從人文和自然兩個角度對西藏自然保護區(qū)的空間布局進行了評估。與前人相比,本研究的主要在以下幾個方面進行了思考:①從全局的角度對自然保護區(qū)進行分析和評估,研究結(jié)果可以用于自然保護區(qū)空間布局的優(yōu)化,甚至國際保護地體系和世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)保護地體系的完善;②從“保護”與“發(fā)展(人類活動強度)”這一對矛盾的角度對自然保護區(qū)空間布局合理性進行評估,有助于明確哪些保護區(qū)的空間分布需要調(diào)整,哪些保護區(qū)的保護措施需要進一步加強等。此外,本研究繪制了部分空間分布不明確的國家級和自治區(qū)級保護區(qū)分布圖,可用于保護區(qū)功能區(qū)劃[32]和保護成效評估等研究。
本研究也存在一些不確定性。如部分保護區(qū)的空間分布信息較少,只能進行大致勾畫,其合理性還有待實地驗證。此外,由于數(shù)據(jù)的缺失,人類活動強度評估當前只考慮了4個因子,實際上對生態(tài)環(huán)境帶來擾動的因子很多,如污染、旅游、水電站、采礦等,在接下來的研究中需要收集更多數(shù)據(jù)獲得更完善的人類活動強度。還有就是地市縣級自然保護區(qū)的分布范圍,以及對于自然保護區(qū)的規(guī)劃和管理具有重要意義的功能區(qū)劃與制圖等[32],本研究亦未進行討論。在以后的研究中,應(yīng)繼續(xù)強化自然保護區(qū)的基礎(chǔ)研究工作,明確自然保護區(qū)及其功能區(qū)范圍等[8, 14]。還可以采用其他指標,如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等保護目標來評估自然保護區(qū)空間布局的合理性等[3]。
(1)截至2015年底,西藏共建有自然保護區(qū)47個,面積達41.37×104km2。內(nèi)陸濕地型自然保護區(qū)數(shù)量最多。國家級和省級自然保護區(qū)共23個,全面地保護了西藏脆弱生態(tài)系統(tǒng)和國家重點保護野生動植物。
(2)西藏國家級和省級自然保護區(qū)在全區(qū)分布較為均勻,中部相對較多。1990—2015年,國家級和省級自然保護區(qū)由西藏東南部往中西部擴展,分布及類型逐步趨于均衡合理。
(3)西藏國家級和省級自然保護區(qū)的平均人類活動強度為1.39,約是整個自治區(qū)2.69的一半,與人類活動空間分布的矛盾不突出;部分自然保護區(qū)內(nèi)部人類活動強度較大,還需進一步緩解保護與發(fā)展的矛盾、優(yōu)化布局。
(4)從自然角度看,每個生態(tài)地理區(qū)和植被帶內(nèi)自然保護區(qū)類型存在較好的內(nèi)部獨立性和外部互補性,各個區(qū)(帶)內(nèi)自然保護區(qū)密度較接近,但各個區(qū)(帶)內(nèi)自然保護區(qū)面積占比差異較大,空間布局還需優(yōu)化。
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