樊 涵，王曉娟，楊朝輝，王 丞，張明明①

(1.貴州大學林學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學生物多樣性與自然保護研究中心，貴州 貴陽 550025；3.貴州財經大學大數據應用與經濟學院，貴州 貴陽 550025)

自1949年以來，我國的自然保護地事業(yè)快速發(fā)展，建立了自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、森林公園、地質公園等多種類型的自然保護地，覆蓋了我國大多數重要的自然生態(tài)系統(tǒng)和自然遺產資源[1]。我國自然保護地事業(yè)快速發(fā)展的同時也產生諸多問題：一方面自然保護地形式多樣，無統(tǒng)一分類體系[2]；另一方面各類自然保護地建設和管理廣泛存在盲目性，缺乏科學的技術規(guī)范體系，社會公益屬性和公共管理職責不夠明確，土地及相關資源產權不清晰，保護管理效能不高[3]。

近年來，自然保護地的大部分研究多聚焦于體系討論[2,4]，在空間上的研究相對較少，研究對象僅為某一類型自然保護地[5-6]，鮮有綜合研究多類型自然保護地空間分布特征的案例[7-8]。黨的十九大以來，在已開展的10個國家公園試點中，大部分國家公園由自然保護區(qū)、森林公園、風景名勝區(qū)、濕地公園和地質公園組成，少部分還涉及國有林場和森工企業(yè)[9]。因此，對現有各類自然保護地進行空間梳理并研究其優(yōu)化整合對策，對建立以國家公園為主體的自然保護地體系具有重要現實意義。

遵義市地處長江上游經濟帶，為長江生態(tài)屏障建設的主要區(qū)域之一，具有重要生態(tài)區(qū)位。為保護森林、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)，遵義市多個部門分別建立了不同形式的自然保護地，包括自然保護區(qū)、森林公園和濕地公園等類型，構成了相對完善的自然保護地體系[10]。但由于遵義市為我國西南喀斯特發(fā)育較完全的石灰?guī)r山區(qū)，其喀斯特環(huán)境問題突出，生態(tài)較為脆弱[11]，使其在自然生態(tài)系統(tǒng)保護和管理工作上面臨諸多問題和挑戰(zhàn)[12]，建立以國家公園為主體的自然保護地體系成為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境保護亟需解決的問題。鑒于此，以遵義市自然保護區(qū)、森林公園、濕地公園和國有林場4種主要自然保護地為研究對象，采用最鄰近點指數、地理集中指數和核密度分析等方法對其分布特征進行研究，使用地理探測器等方法分析其影響因素，揭示研究區(qū)4種主要自然保護地的分布特征和影響因素，為該地區(qū)優(yōu)化自然保護地體系和保護生態(tài)環(huán)境提供科學依據。

1 研究區(qū)概況

遵義市位于貴州省北部，地處云貴高原向湖南丘陵、四川盆地過渡的傾坡地帶，海拔為800～1 300 m，地貌復雜多樣，地形起伏明顯。研究區(qū)屬典型亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)，年平均溫度為15.8 ℃，年降水量為1 084 mm，典型植被類型為亞熱帶常綠闊葉林[13]，是我國森林城市之一。研究區(qū)復雜多樣的生態(tài)環(huán)境，為區(qū)域內黑葉猴(Presbytisfrancoisi)、林麝(Moschusberezovskii)、銀杉(Cathayaargyrophylla)和珙桐(Davidiainvolucrata)等珍稀野生動植物的生存提供了優(yōu)越條件，孕育了豐富的生物多樣性，使其成為貴州省生物多樣性保護熱點區(qū)的重要組成部分[14]。此外，遵義市還是長江主要支流烏江和赤水河上游地區(qū)、長江上游重要生態(tài)保護區(qū)，其生態(tài)功能對長江流域生態(tài)安全具有重要作用[15]。

2 材料與方法

2.1 數據來源與處理

自然保護地矢量數據來源于貴州省和遵義市林業(yè)局，主要包括自然保護地名稱、面積、類型和所在行政區(qū)域。影響因素數據來源于貴州統(tǒng)計年鑒(http:∥www.guizhou.gov.cn/zfsj/tjnj/)、遵義統(tǒng)計年鑒(http:∥tjj.zunyi.gov.cn/tjnj/)、《中國濕地資源-貴州卷》[16]和《貴州省生物多樣性現狀》[17]，主要包括遵義市各行政區(qū)域森林面積、濕地面積、生物多樣性指數、農作物播種面積、經濟作物播種面積、經濟和人口數據。

采用ArcGIS 10.2軟件將研究區(qū)自然保護地數據轉為點狀要素，采用最鄰近點指數和核密度估計法揭示其分散性和聚集性，從而研究其空間分布特征[18]。

2.2 研究方法

2.2.1最鄰近點指數

采用最鄰近點指數(nearest neighbor index)方法對遵義市自然保護地空間分布類型進行判斷，其計算公式[19]為

(1)

(2)

(3)

2.2.2地理集中指數

地理集中指數(central index of geography)是地理學中用來研究某區(qū)域某地理事物空間集中程度的指標，其計算公式[20]為

(4)

(5)

2.2.3核密度估計法

核密度估計法(kernel density estimation)常被用于分析空間要素的密度大小。點越密集則發(fā)生地理事件的概率越高，反之則越低，其計算公式[21]為

分析兩組患者臨床療效和凝血指標、血小板和血液的指標情況。臨床療效評定如下:在進行半個月的治療之后,對患者進行療效評定,如果短暫性腦缺血治療后發(fā)作,但在3天之內被控制住,并且半個月內沒有發(fā)作的跡象,說明取得顯效;如果治療后發(fā)作在3到半個月內得以控制,并且發(fā)作的次數以及每次發(fā)作的時間較之前縮短一半,則說明治療是有效;相反,如果病情發(fā)作之后在半個月內沒有得到控制,則說明治療無效;如果短暫性腦缺血進一步變?yōu)槟X梗死,則說明治療反而使病情惡化。凝血指標、血液動力學指標主要是對比治療前和治療后凝血酶原時間(PT)、活化部分凝血活酶時間(APTT)、纖維蛋白原(FIB)、血小板數(PLT)差異[3]。

(6)

2.2.4地理探測器

地理探測器(geo-detector)模型包括因子探測、交互探測、風險探測和生態(tài)探測[22]，數值型變量在使用前需進行離散化。其中，因子探測能識別不同影響因子，是研究復雜地理因素驅動作用機制的有效工具，其計算公式為

(7)

式(7)中，q為自然保護地分布特征指數，其取值范圍為[0，1]；n為自然保護地數量；Nh為次一級區(qū)域樣本數；L為次級區(qū)域分類個數；σ2為自然保護地分布特征指數的離散方差；σh2為次一級區(qū)域離散方差。假設σ2≠0，模型成立。當影響因子xi的解釋力q值越接近于1時，xi對自然保護地分布特征的解釋力越強；反之則越弱。通過比較不同影響因子的q值，可以探測分析影響自然保護地空間分異的主導因素。

交互探測能解釋不同因子共同作用時是否會增強或減弱因子對自然保護地空間分布的解釋力，其結果分為5種類型：當q(X1∩X2)Max[q(X1),q(X2)]時，表明交互作用為雙因子增強；當q(X1∩X2)=q(X1)+q(X2)時，表明交互作用為獨立；當q(X1∩X2)>q(X1)+q(X2)時，表明交互作用為非線性增強。

2.2.5遵義市自然保護地空間分布影響因素選取

在劃定自然保護地時強調“保護優(yōu)先”的原則，優(yōu)先保護具有特殊重要生態(tài)功能的區(qū)域，且應在劃定的區(qū)域內建立生態(tài)補償機制，促進其社會經濟協(xié)調發(fā)展。但由于歷史原因，不少自然保護地在劃定后缺乏必要的保護和管理措施，容易受到社會經濟發(fā)展與基礎設施建設的沖擊，導致其保護成效降低[23-24]。鑒于此，并考慮到數據可獲得性，以遵義市各行政區(qū)域自然資源和社會經濟因素為自變量，以自然保護地數量為因變量，分析自然資源和社會經濟2個因素對研究區(qū)自然保護地空間布局和建設的影響。其中，自然資源是決定自然保護地劃定和數量的基礎，涉及森林、濕地、生物資源和耕地等方面，以森林面積(x1)、濕地面積(x2)、生物多樣性指數(x3)、農作物面積(x4)和經濟作物面積(x5)等5個影響因子表示；社會經濟狀況反映了人類活動對自然資源的影響，涉及區(qū)域經濟規(guī)模和人類活動強度等方面，以人均GDP(x6)、縣級規(guī)模以上工業(yè)生產總值(x7)、城鎮(zhèn)化率(x8)和人口(x9)4個影響因子表示。

3 結果與分析

3.1 遵義市自然保護地數量與面積特征

截至2018年底，遵義市已建立自然保護區(qū)23處，森林公園22處，濕地公園9處，國有林場18處，共計72處(表1)。習水縣、綏陽縣、赤水市和播州區(qū)自然保護地數量均≥7處，總數為33處，占遵義市自然保護地總數的45.84%；道真縣、正安縣、桐梓縣和仁懷市自然保護地數量均≤3處，總數為12處，占遵義市自然保護地總數的16.67%。

遵義市自然保護地面積總計494 452.59 hm2，占遵義市國土面積的16.06%。其中，桐梓縣、習水縣、赤水市、湄潭縣和綏陽縣自然保護地面積占遵義市自然保護地總面積的67.64%；紅花崗區(qū)、匯川區(qū)、播州區(qū)、鳳岡縣、湄潭縣和仁懷市自然保護地面積占遵義市自然保護地總面積的10.60%。從自然保護地面積占其國土面積比例來看，占比≥15%的有桐梓縣(17.19%)、綏陽縣(20.63%)、湄潭縣(27.76%)、習水縣(24.37%)和赤水市(53.21%)；占比≤10%的有紅花崗區(qū)、匯川區(qū)、播州區(qū)、鳳岡縣、余慶縣和仁懷市。這表明遵義市各縣域雖均已建立自然保護地，但在數量和面積上仍存在較大差異，呈現出不均衡分布的特征。

3.2 遵義市自然保護地空間分布特征

表1 遵義市縣域自然保護地情況

Table 1 Numbers and sizes of protected areas in different counties of Zunyi City

縣域自然保護區(qū)森林公園濕地公園國有林場合計數量/個面積/hm2數量/個面積/hm2數量/個面積/hm2數量/個面積/hm2數量/個面積/hm2道真126 990.0024 034.730000331 024.73正安132 448.0011 244.500013 721.60337 414.10桐梓152 000.001596.000012 419.53355 015.53習水251 920.13213 631.291249.06310 417.75876 218.23赤水343 795.90221 600.0000433 154.04998 549.94仁懷0011 068.690021 428.6632 497.35綏陽852 798.001133.300000952 931.30務川234 823.0011 601.7412 710.0000439 134.74鳳岡18 400.0024 187.6621 011.631800.00614 399.29湄潭119 173.001475.401278.70131 822.00451 749.10播州13 000.0032 244.612885.111957.0077 086.72匯川16 733.3011 366.001304.2712 455.00410 858.57紅花崗13 132.0024 193.770021 793.3359 119.10余慶0022 874.6612 742.9012 836.6648 454.22合計23335 213.332259 252.3598 181.671891 805.5772494 452.92

為精確測度遵義市4種自然保護地空間分布特征，利用ArcGIS 10.2軟件對其進行核密度分析，將研究區(qū)劃分為低、較低、中等和高密度區(qū)4個等級(圖1)。結果表明，遵義市4種自然保護地形成3個高密度聚集區(qū)，分別位于遵義市市中心西部、赤水-習水交界處中部和鳳岡縣琊川鎮(zhèn)東南部。

圖1 遵義市自然保護地核密度值

為揭示遵義市不同行政區(qū)對自然保護地建設的重視程度，將森林面積、濕地面積、生物多樣性指數、人均GDP和人口5個因素與自然保護地數量進行匹配，來判別自然保護地建設與區(qū)域發(fā)展的關系[25]。這種關系可分為協(xié)同型、生態(tài)型、滯后型和消極型，其中，協(xié)同型為縣域自然保護地數量與某因素均大于遵義市平均水平；生態(tài)型為縣域自然保護地數量大于平均水平，而某因素小于平均水平；滯后型為縣域自然保護地數量小于平均水平，某因素大于平均水平；消極型為縣域自然保護地數量與某因素均小于平均水平。結果表明遵義市縣域自然保護地建設與區(qū)域發(fā)展之間的匹配性較差，屬于協(xié)同型和生態(tài)型的縣域包括播州區(qū)、綏陽縣、鳳岡縣、習水縣和赤水市，占縣域總數的35.71%；屬于消極型和滯后型的縣域包括紅花崗區(qū)、匯川區(qū)、桐梓縣、正安縣、道真縣、務川縣、湄潭縣、余慶縣和仁懷市，占縣域總數的64.29%(表2)。在空間上，消極型和滯后型縣域形成了1個集中區(qū)和1個連片區(qū)，分別為紅花崗-匯川集中區(qū)和遵義市北部連片區(qū)(圖2)。將自然保護地與區(qū)域自然資源和社會經濟狀況進行匹配分類有助于研究區(qū)域自然保護地規(guī)劃及管理，可根據不同地區(qū)發(fā)展制約因素，因地制宜，統(tǒng)籌協(xié)調，積極尋求人與自然協(xié)同發(fā)展。

3.3 遵義市自然保護地影響因素分析

采用百分位數法將影響因素分為4個等級，再以此進行地理探測器測算。因子探測分析結果表明不同影響因子對自然保護地空間分異的解釋程度不同。各影響因子解釋力q值由大到小依次為濕地面積(0.450 9)、人均GDP(0.350 7)、森林面積(0.320 3)、農作物面積(0.198 6)、生物多樣性指數(0.114 9)、縣級規(guī)模以上工業(yè)生產總值(0.095 8)、城鎮(zhèn)化率(0.075 5)、人口(0.070 5)和經濟作物面積(0.023 6)。因此濕地面積、人均GDP和森林面積為遵義市自然保護地空間分異的主要影響因素。濕地面積和森林面積屬于自然資源約束，其區(qū)域差異框定了遵義市自然保護地空間分布基本格局；人均GDP屬于經濟發(fā)展約束，從保護成效上看，自然保護地建設和管理需要區(qū)域經濟支持。經濟實力越強，生態(tài)保護資金投入就越高。但過于追求經濟發(fā)展，也會抑制自然保護地發(fā)展，影響其空間分布。經濟發(fā)展與自然資源在區(qū)域差異上有類似影響，這進一步加劇了遵義市自然保護地空間格局的不均衡性。

表2 遵義市自然保護地與區(qū)域發(fā)展的匹配類型

Table 2 Matching types of protected areas and regional development in Zunyi City

縣域自然保護地數量占比/%森林面積濕地面積生物多樣性人均GDP人口占比/%類型占比/%類型占比/%類型占比/%類型占比/%類型道真4.176.90消極型6.55消極型11.95滯后型4.62消極型3.96消極型正安4.178.62滯后型8.44滯后型9.01滯后型4.55消極型6.21消極型桐梓4.1710.21滯后型6.68消極型9.38滯后型5.29消極型8.46滯后型習水11.119.82協(xié)同型8.91協(xié)同型6.43生態(tài)型5.75生態(tài)型8.36協(xié)同型赤水12.508.13協(xié)同型7.19協(xié)同型7.17協(xié)同型7.92協(xié)同型3.92生態(tài)型仁懷4.175.21消極型5.60消極型4.96消極型20.05滯后型8.98滯后型綏陽12.508.11協(xié)同型6.88生態(tài)型9.38協(xié)同型5.17生態(tài)型6.14生態(tài)型務川5.569.14滯后型5.41消極型4.78消極型3.75消極型5.17消極型鳳岡8.336.10生態(tài)型7.65協(xié)同型5.33生態(tài)型4.33生態(tài)型5.02生態(tài)型湄潭5.566.52消極型6.10消極型5.88消極型4.80消極型6.11消極型播州9.727.53協(xié)同型16.24協(xié)同型6.43生態(tài)型8.02協(xié)同型10.96協(xié)同型匯川5.564.61消極型1.82消極型7.17滯后型10.00滯后型9.16滯后型紅花崗6.943.65消極型3.04消極型7.17滯后型9.84滯后型13.71滯后型余慶5.565.43消極型9.49滯后型4.96消極型5.93消極型3.83消極型

各因素平均占比均為7.14%。

圖2 遵義市自然保護地與區(qū)域發(fā)展的空間匹配

交互探測分析結果顯示，任意2個影響因子交互后其對遵義市自然保護地空間分異的解釋力明顯加強(表3)。如生物多樣性指數(0.114 9)和濕地面積(0.450 9)交互后的解釋力為0.724 5，明顯高于兩者解釋力之和(0.565 8)。雖然縣級規(guī)模以上工業(yè)生產總值、城鎮(zhèn)化率和人口等影響因子對自然保護地空間分異的單因子解釋力較低，但與其他影響因子交互作用后，其對自然保護地空間分異的解釋力明顯增強，這表明遵義市自然保護地空間分布受到不同因素的共同作用，也表明自然保護地空間分布影響因子的多樣性和復雜性。

表3 遵義市自然保護地影響因素交互探測結果

Table 3 Results of interaction detecting of influencing factors of protected areas in Zunyi City

影響因素x1x2x3x4x5x6x7x8x20.625 5x30.731 50.724 5x40.849 30.908 20.533 7x50.512 50.604 30.484 20.766 8x60.879 90.778 60.703 30.510 10.849 3x70.477 20.717 40.453 60.738 60.788 00.651 4x80.729 20.606 70.477 20.326 40.879 90.503 10.484 2x90.752 70.929 30.964 70.463 00.639 70.576 10.729 20.347 6

x1為森林面積，x2為濕地面積，x3為生物多樣性指數，x4為農作物面積，x5為經濟作物面積，x6為人均GDP，x7為縣級規(guī)模以上工業(yè)生產總值，x8為城鎮(zhèn)化率，x9為人口。

4 討論與結論

以遵義市為例，對區(qū)域內4種自然保護地分布特征及其影響因素進行分析，結果表明遵義市各縣域雖均已建立自然保護地，但其在數量和面積上仍存在較大差異，呈現出不均衡分布的特征。其中濕地公園數量和面積與自然保護區(qū)、森林公園和國有林場3種自然保護地的差異最大。究其原因，一是濕地公園發(fā)展較晚，而其他3種自然保護地發(fā)展歷程較久遠；二是濕地公園后期管理、維護需要較多資金，地方政府財力不足；三是各地區(qū)自然資源狀況和政府自然保護意識存在差異。

從空間分布上看，研究區(qū)自然保護地呈聚集分布態(tài)勢，各類自然保護地集中程度由高到低依次為自然保護區(qū)、濕地公園、國有林場和森林公園。自然保護地在遵義市市中心西部、赤水-習水交界處中部和鳳岡縣琊川鎮(zhèn)東南部形成了3個高密度聚集區(qū)，呈現出“西北-東南密、西南-東北疏”的分布特征。從自然保護地建設與區(qū)域發(fā)展的分類結果看，遵義市自然保護地建設與縣域發(fā)展之間匹配性較差，其中64.29%的縣域屬于滯后型和消極型，其在空間上形成了1個集中區(qū)和1個連片區(qū)。

遵義市4種自然保護地最鄰近點指數R為0.76，地理集中指數G為29.00，這表明自然保護地之間可能存在交叉或重疊。這可能是由于研究區(qū)建立自然保護地時缺乏頂層設計，隨著自然保護地數量的增加，自然保護地之間的距離不斷縮小，從而導致自然保護地聚集。自然保護地之間過于臨近，甚至交叉重疊，這會增加火災、疾病和外來物種等災害擴散的可能性[26]。

根據地理探測器分析結果，遵義市自然保護地空間分布受到多種影響因素共同作用，主要結論如下：

(1)從自然資源上看，自然資源條件是決定自然保護地建立的基礎性因素。根據貴州省生物多樣性熱點區(qū)域研究結果，遵義市生物多樣性熱點區(qū)域為赤水河和習水河河谷[14]，這與赤水-習水交界處中部為自然保護地高密度聚集區(qū)的研究結果相符。此外，遵義市位于我國西南地區(qū)，經濟基礎相對薄弱，自然保護地多與偏僻的農村地區(qū)融合鑲嵌。從農村地區(qū)發(fā)展與自然保護地保護的關系上看，一方面自然保護地的建立在一定程度上制約了當地居民的發(fā)展；另一方面當地居民耕地擴張、放牧和生活廢棄物排放等生產生活行為會對自然保護地保護成效造成一定破壞[27]。

(2)從社會經濟上看，自然保護地應與社會經濟保持協(xié)調統(tǒng)一。然而，我國早期建設的自然保護地屬于“搶救式保護”，導致自然保護地在后期的發(fā)展中普遍存在過度保護或保護與發(fā)展不協(xié)調等問題。如經濟發(fā)展水平較高的仁懷市，位于赤水河流域，靠近遵義市生物多樣性熱點區(qū)域，但尚未建設自然保護區(qū)，自然保護地建設水平較低，該地區(qū)生態(tài)保護與經濟發(fā)展水平不協(xié)調。從城市發(fā)展與保護成效的關系上看，城市面積或人口的增長都會導致自然保護地空間分布受到建設用地的擠壓[23]。當城市發(fā)展到一定程度時，自然保護地稀缺的問題不斷突顯，保護需求不斷增加，這將促使政府重視自然保護地的建設[28]。

此外，雖然地方政府對生態(tài)保護的重視程度是影響自然保護地建立和空間分布的重要因素[29]，但因其較難量化，未被納入筆者研究中，下一步將在自然保護地影響因素的選取上開展深入研究。