李永進(jìn)，湯玉喜，黎 蕾，李華軍，唐 潔，楊 艷

(湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

自然保護(hù)地在保護(hù)珍稀、瀕危物種、重要自然生態(tài)系統(tǒng)、自然遺跡和自然景觀等方面具有重要價(jià)值[1-3]。2019年，我國(guó)自然保護(hù)地總數(shù)超過12 000個(gè)，覆蓋面積占陸域國(guó)土面積的18%，形成了涵蓋自然生態(tài)環(huán)境、生物多樣性、歷史文化遺產(chǎn)和旅游資源開發(fā)在內(nèi)的保護(hù)框架體系[4]。但我國(guó)的自然保護(hù)地還存在劃定不科學(xué)、交叉重疊、多頭管理、權(quán)責(zé)不清等問題，導(dǎo)致自然資源保護(hù)成本增加、保護(hù)成效降低[5-6]。2019年6月15日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳頒布實(shí)施《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》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》)，明確提出建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系，并在“保護(hù)面積不減少、保護(hù)強(qiáng)度不降低、保護(hù)性質(zhì)不改變”的原則下對(duì)原有自然保護(hù)地進(jìn)行優(yōu)化整合[7]。

近年來，自然保護(hù)地空間分布、生物多樣性空間格局以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)逐漸成為研究熱點(diǎn)[8-17]。國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)全國(guó)及各省范圍內(nèi)的單一或多種類型的自然保護(hù)地空間分布特征開展了研究[17-23]。湖南省作為長(zhǎng)江中游最具自然保護(hù)價(jià)值的典型地區(qū)之一，全面調(diào)查省內(nèi)自然保護(hù)地現(xiàn)狀和空間分布格局，系統(tǒng)探討自然保護(hù)地空間重疊和存在的問題，對(duì)湖南省自然保護(hù)地優(yōu)化整合的順利開展，構(gòu)建以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系起著重要作用。目前，有關(guān)湖南省自然保護(hù)地的研究只是針對(duì)某個(gè)或者某一類自然保護(hù)區(qū)[24-25]，而對(duì)全省所有類型自然保護(hù)地的空間分布、交叉重疊方面的研究鮮有報(bào)道。筆者基于2020年5月湖南省林業(yè)主管部門摸底調(diào)查收集的自然保護(hù)地信息資料，采用最鄰近點(diǎn)指數(shù)、地理集中指數(shù)和ArcGIS空間分析等技術(shù)對(duì)全省自然保護(hù)地的空間布局、重疊關(guān)系進(jìn)行分析，以期為開展湖南省自然保護(hù)地優(yōu)化整合、構(gòu)建科學(xué)合理的保護(hù)地布局提供參考。

1 研究區(qū)概況

湖南省(24°38′～30°08′ N，108°47′～114°15′ E)位于我國(guó)長(zhǎng)江中游，總面積21.18萬(wàn)km2。境內(nèi)東有羅霄山脈，南有南嶺山脈，西有武陵—雪峰山脈，北有洞庭湖，還有湘江、資江、沅江和澧水流經(jīng)全境，形成了“一湖三山四水”的地理空間格局。湖南屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，水熱條件充沛、地形復(fù)雜多樣，生境類型地帶性明顯，孕育了典型的中亞熱帶亞高山、溝谷森林以及濕地等生態(tài)系統(tǒng)類型，是《中國(guó)生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃(2011—2030年)》中的生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2020年1—5月湖南省林業(yè)和草原局組織開展的自然保護(hù)地整合優(yōu)化摸底調(diào)查，數(shù)據(jù)包括國(guó)家公園(試點(diǎn))、自然保護(hù)區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、濕地公園、地質(zhì)公園、石漠公園、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)和野生植物原生境保護(hù)區(qū)9種類型的自然保護(hù)地的面積、保護(hù)級(jí)別、主要保護(hù)對(duì)象、所在行政區(qū)域、邊界資料等?？臻g矢量邊界數(shù)據(jù)來源于湖南省測(cè)繪地理信息網(wǎng)(http:∥www.hnch.org.cn)和國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心(http:∥www.ngcc.cn)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1最鄰近點(diǎn)指數(shù)

利用ArcGIS 10.2空間分析軟件建立各種類型自然保護(hù)地的空間點(diǎn)分布圖層并分別疊加于1∶20 000 的湖南省行政區(qū)劃底圖上，然后利用Spatial Statistics Tools模塊中的最鄰近點(diǎn)指數(shù)(nearest neighbor index，R)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)R=1時(shí)，表明保護(hù)地分布類型為隨機(jī)型；當(dāng)R>1時(shí)，保護(hù)地趨于均勻分布；當(dāng)R<1時(shí)，表明保護(hù)地趨于聚集分布[26]。

2.2.2地理集中指數(shù)

地理集中指數(shù)(geographic concentration index，G)是研究地理要素在一定區(qū)域范圍集中程度的重要指標(biāo)，用來衡量湖南省各類保護(hù)地與14個(gè)市(州)保護(hù)地的集中程度，其計(jì)算公式[13]為

(1)

(2)

2.2.3相交重疊區(qū)域分析

利用ArcGIS 10.2空間分析軟件對(duì)具有相交重疊關(guān)系的自然保護(hù)地進(jìn)行圖層疊加，相交重疊區(qū)域?yàn)槟硞€(gè)保護(hù)地與另一個(gè)或多個(gè)保護(hù)地間的共同交集區(qū)域。然后，采用集合容斥原理計(jì)算自然保護(hù)地之間的交叉重疊面積，其計(jì)算公式[27]為

(-1)m-1|A1∩A2∩A3…∩Am|。

(3)

式(3)中，A為自然保護(hù)地交叉重疊面積，km2；i、j、k為與某個(gè)自然保護(hù)地重疊的保護(hù)地個(gè)數(shù)；Am為具有交叉重疊關(guān)系的自然保護(hù)地面積，km2。

3 結(jié)果與分析

3.1 自然保護(hù)地分布格局

3.1.1自然保護(hù)地?cái)?shù)量及面積

截至2020年，湖南省已建立國(guó)家公園(試點(diǎn))、自然保護(hù)區(qū)和森林公園等9種類型自然保護(hù)地582個(gè)(表1)。在各級(jí)自然保護(hù)地中，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地?cái)?shù)量最多、面積最大，分別占全省保護(hù)地總數(shù)的47.25%和總面積的57.21%，而市縣級(jí)自然保護(hù)地?cái)?shù)量最少、面積最小，僅占全省保護(hù)地總數(shù)的4.40%和總面積的14.20%。在各類自然保護(hù)地中，自然保護(hù)區(qū)數(shù)量最多、面積最大，分別占全省自然保護(hù)地總數(shù)的32.79%和總面積的41.30%，但遠(yuǎn)低于全國(guó)自然保護(hù)區(qū)，約占全國(guó)自然保護(hù)地總面積的70%[23]；其次，森林公園的數(shù)量較多，有135個(gè)；風(fēng)景名勝區(qū)面積較大，有6 895.48 km2；而野生植物原生境保護(hù)區(qū)面積最小，僅占全省保護(hù)地面積的0.06%。

表1 湖南省各級(jí)各類自然保護(hù)地?cái)?shù)量及面積Table 1 The number and area statistics of various types of natural protected area in Hunan Province

3.1.2自然保護(hù)地區(qū)域分布

從表2和圖1可以看出，武陵—雪峰山地、南嶺山地等區(qū)域是湖南省自然保護(hù)地集中分布區(qū)域，這些區(qū)域保護(hù)地?cái)?shù)量占全省自然保護(hù)地總數(shù)的61.41%，而湘中丘陵盆地較小，僅占7.26%。在14個(gè)行政區(qū)中，永州市、湘西土家族苗族自治州(簡(jiǎn)稱“湘西州”)、懷化市和邵陽(yáng)市等市(州)的自然保護(hù)地?cái)?shù)量較多，占全省保護(hù)地總數(shù)的44.33%；岳陽(yáng)市、湘西州和邵陽(yáng)市自然保護(hù)地面積較大，分別占全省保護(hù)地總面積的13.24%、12.70%和11.05%；而湘潭市保護(hù)地?cái)?shù)量和面積均低于其他行政區(qū)，僅占全省保護(hù)地總數(shù)的1.89%和總面積的1.36%。從地理集中指數(shù)看，永州市、湘西州、懷化市、邵陽(yáng)市的保護(hù)地地理集中指數(shù)較高，表明這些地區(qū)自然保護(hù)地的地理集中程度高于其他地區(qū)。

表2 湖南省各市州自然保護(hù)地?cái)?shù)量及面積Table 2 The statistics of number and area for natural protected areas in cities and prefectures of Hunan Province

3.2 重疊自然保護(hù)地分布特征

通過對(duì)矢量邊界數(shù)據(jù)疊加發(fā)現(xiàn)，湖南省自然保護(hù)地中有262處存在空間重疊，重疊數(shù)量占全省自然保護(hù)地總數(shù)的45.02%，遠(yuǎn)高于全國(guó)自然保護(hù)地18%的平均重疊率(表3)。

表3 不同級(jí)別自然保護(hù)地重疊數(shù)量及比例Table 3 Number and proportion of different levels of overlapping protected area

在各級(jí)自然保護(hù)地中，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地重疊數(shù)量最多，有119個(gè)，占全省重疊保護(hù)地總數(shù)的45.42%；在各類自然保護(hù)地中，自然保護(hù)區(qū)交叉重疊數(shù)量最多，有94處，占全省重疊保護(hù)地?cái)?shù)量的35.88%；其次為森林公園和風(fēng)景名勝區(qū)，分別有54和46處，而野生植物原生境保護(hù)區(qū)、國(guó)家公園與其他自然保護(hù)地之間無重疊現(xiàn)象。

在14個(gè)市(州)中(圖2)，自然保護(hù)地重疊面積存在較大差別，其中邵陽(yáng)市自然保護(hù)地重疊面積最大，為1 498.18 km2；其次為岳陽(yáng)市，保護(hù)地重疊面積為1 180.34 km2；湘潭市、長(zhǎng)沙市和婁底市較小。從重疊率來看，張家界市自然保護(hù)地重疊率最高，為53.68%；邵陽(yáng)市次之，重疊率為38.57%；而常德市自然保護(hù)地重疊率最低，為14.63%。

3.3 自然保護(hù)地交叉重疊特征

在相互交叉重疊的自然保護(hù)地中(表4)，交叉重疊1次的自然保護(hù)地?cái)?shù)量為204組，其中自然保護(hù)區(qū)與森林公園、自然保護(hù)區(qū)與風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)與濕地公園、森林公園與風(fēng)景名勝區(qū)的重疊組數(shù)較多，自然保護(hù)區(qū)與森林公園、自然保護(hù)區(qū)與風(fēng)景名勝區(qū)的重疊面積較大，而自然保護(hù)區(qū)與石漠公園、森林公園與石漠公園、自然保護(hù)區(qū)與水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、濕地公園與水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、地質(zhì)公園與石漠公園、濕地公園與地質(zhì)公園的1次交叉重疊組數(shù)和面積均較小。相互交叉重疊2次的自然保護(hù)地有50組(圖3)，重疊面積達(dá)682.55 km2，其中風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園與森林公園，自然保護(hù)區(qū)、地質(zhì)公園與風(fēng)景名勝區(qū)，自然保護(hù)區(qū)、濕地公園與森林公園這3種類型重疊較多，而自然保護(hù)區(qū)、石漠公園與森林公園，水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、地質(zhì)公園與自然保護(hù)區(qū)重疊類型沒有出現(xiàn)2次交叉重疊。

表4 自然保護(hù)地一次重疊組數(shù)及面積Table 4 The statistics of number and area for natural protected areas with one overlap

相互交叉重疊3次的自然保護(hù)地組合有11組(表5)，重疊面積為36.23 km2，其中主要重疊類型為自然保護(hù)地、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園與濕地公園，自然保護(hù)地、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園與地質(zhì)公園，而水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、野生植物原生境保護(hù)區(qū)和石漠公園與其他自然保護(hù)地均未出現(xiàn)3次交叉重疊類型。4次交叉重疊的自然保護(hù)地組合有4個(gè)，重疊面積19.18 km2，主要分布在長(zhǎng)沙市、永州市和益陽(yáng)市3個(gè)行政區(qū)域。5次以上交叉重疊有2個(gè)，均分布在張家界市。

表5 各類各級(jí)自然保護(hù)地3次以上重疊情況Table 5 Statistics of the overlapping natural protected areas with more than three overlaps

4 討論與結(jié)論

自然保護(hù)地優(yōu)化整合是建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的重要基礎(chǔ)，摸清與分析現(xiàn)有自然保護(hù)地的現(xiàn)狀和空間分布格局，厘清不同類型自然保護(hù)地之間的空間關(guān)系，可為自然保護(hù)地優(yōu)化整合提供依據(jù)[17,23,27]。筆者對(duì)湖南省582個(gè)自然保護(hù)地空間分布及交叉重疊特征進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)湖南省自然保護(hù)地整體上呈現(xiàn)出集中分布格局且交叉重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，其中武陵—雪峰山地、南嶺山地是自然保護(hù)地分布密集區(qū)域，湘西土家族苗族自治州、懷化市、邵陽(yáng)市和永州市等市(州)是自然保護(hù)地?cái)?shù)量最多、地理集中度較高的行政區(qū)；湖南省自然保護(hù)地重疊現(xiàn)象突出，重疊保護(hù)地?cái)?shù)量占全省自然保護(hù)地總數(shù)的45.02%，遠(yuǎn)高于全國(guó)自然保護(hù)地18%的重疊平均值，這與國(guó)內(nèi)其他學(xué)者對(duì)自然保護(hù)地空間分布格局及重疊特征的研究結(jié)果相一致[17]。造成這種現(xiàn)象的主要原因一方面與分布區(qū)的自然資源集中、生物多樣性豐富、生境類型多樣、自然景觀獨(dú)具特色以及人為干擾較小有關(guān)，另一方面是由于在保護(hù)地建設(shè)中一個(gè)區(qū)域不同主管部門針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象或功能建立了幾個(gè)不同的保護(hù)地類型[14,22]。

自然保護(hù)地優(yōu)化整合是一項(xiàng)系統(tǒng)性、科學(xué)性、綜合性的工作。按照《指導(dǎo)意見》的精神，在不減少保護(hù)面積、不降低保護(hù)強(qiáng)度、不改變保護(hù)性質(zhì)的前提下，在分析湖南省自然保護(hù)地基本現(xiàn)狀、保護(hù)地自然資源價(jià)值的基礎(chǔ)上，建議從以下幾個(gè)方面對(duì)湖南省自然保護(hù)地進(jìn)行優(yōu)化整合：

(1)優(yōu)化整合交叉重疊自然保護(hù)地。遵循同級(jí)別保護(hù)地保護(hù)強(qiáng)度高者優(yōu)先、不同級(jí)別保護(hù)地低級(jí)別者服從高級(jí)別的原則，濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)等保護(hù)地與國(guó)家級(jí)或省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的重疊部分整合到自然保護(hù)區(qū)，例如大圍山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)與大圍山省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)重疊部分可以整合成保護(hù)區(qū)；濕地公園、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等保護(hù)強(qiáng)度、級(jí)別相同的重疊保護(hù)地可調(diào)整保護(hù)地范圍，例如柘溪國(guó)家森林公園與雪峰湖國(guó)家地質(zhì)公園重疊部分可調(diào)整保護(hù)范圍。而市縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)與其他自然保護(hù)地重疊，需根據(jù)自然保護(hù)區(qū)保護(hù)對(duì)象分布情況進(jìn)行歸并、整合。

(2)歸并整合相鄰相連自然保護(hù)地。打破行政區(qū)劃界限，歸并整合同一地理單元和生態(tài)過程緊密、類型基本一致的相鄰、相連的自然保護(hù)地，并按照國(guó)家公園、自然保護(hù)區(qū)和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)。例如以都龐嶺、九嶷山等國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為主體，將月巖國(guó)家森林公園、千家峒國(guó)家森林公園、永明河國(guó)家濕地公園、九嶷山國(guó)家地質(zhì)公園、九嶷山國(guó)家濕地公園、湘江源國(guó)家森林公園等自然保護(hù)地整合為南嶺國(guó)家公園；將永州市東安舜皇山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)和邵陽(yáng)市綏寧舜皇山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)歸并成一個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)或歸并到南山國(guó)家公園試點(diǎn)區(qū)。

(3)補(bǔ)充自然保護(hù)空缺。按照《湖南省自然保護(hù)地保護(hù)空缺分析技術(shù)指南》，梳理出生物多樣性豐富、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、自然資源價(jià)值高、尚未得到保護(hù)的空白區(qū)。對(duì)于生態(tài)地理分區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)類型相同、主要保護(hù)對(duì)象一致的保護(hù)空缺地可補(bǔ)充并入周邊自然保護(hù)地，也可以對(duì)規(guī)模較大的保護(hù)空缺地設(shè)立新的自然保護(hù)地。

(4)適當(dāng)調(diào)整保護(hù)地邊界范圍。因邊界落圖不夠精準(zhǔn)、劃定范圍不規(guī)范等原因造成的保護(hù)地重疊問題以及保護(hù)地內(nèi)的村鎮(zhèn)、農(nóng)田等歷史遺留問題，應(yīng)對(duì)自然保護(hù)地進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，重新勘界立標(biāo)，科學(xué)調(diào)整范圍，并探討科學(xué)合理的處理方式，切實(shí)維護(hù)居民的合法權(quán)益及社會(huì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)“以保護(hù)促發(fā)展，以發(fā)展促保護(hù)”的良性循環(huán)。

此外，該研究分析了湖南省自然保護(hù)地空間分布和重疊關(guān)系，尚未就人類活動(dòng)、管理體制等對(duì)自然保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)、植被、景觀等保護(hù)對(duì)象的影響進(jìn)行討論，今后應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。