王植槐，胡運(yùn)清

（瀏陽市林業(yè)局，湖南 瀏陽 410300）

自然保護(hù)地是我國自然生態(tài)系統(tǒng)最重要、最精華、最基本的部分，在維護(hù)國家生態(tài)安全中居于首要地位，對保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用[1-3]。自從1956 年我國引用“自然保護(hù)區(qū)”概念成立第一個自然保護(hù)區(qū)——鼎湖山自然保護(hù)區(qū)以來，經(jīng)過60多年的建設(shè)和管理，截至2019 年，全國共建立各類保護(hù)地逾1.18 萬個，保護(hù)面積占全國陸域國土面積的18.0%[4-6]。21 世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展對自然生態(tài)系統(tǒng)形成了巨大壓力，同時自然保護(hù)地類型劃分不合理及管理體制不順等造成了保護(hù)地邊界范圍交叉重疊、自然生態(tài)區(qū)域被各部門人為割裂等問題，導(dǎo)致我國自然保護(hù)地保護(hù)不足或保護(hù)過度、保護(hù)與發(fā)展不協(xié)調(diào)等多種矛盾[7]。根據(jù)世界各國自然保護(hù)地體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，與相鄰社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性互動機(jī)制的培育不能單純依賴對自然保護(hù)地的“靜態(tài)”保護(hù)[8]。自然保護(hù)地整合優(yōu)化是我國構(gòu)建科學(xué)合理的自然保護(hù)地體系、加強(qiáng)新時代生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)[9]。新形勢下開展自然保護(hù)地整合優(yōu)化，加快重構(gòu)我國自然保護(hù)地體系迫在眉睫[10]。十八屆三中全會首次提出了“建立國家公園體制”改革要求，是我國生態(tài)文明制度建設(shè)的重要內(nèi)容[11]。2019 年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》[12]，標(biāo)志著我國自然保護(hù)地進(jìn)入全面深化改革的新階段[13]。2020 年2 月，自然資源部、國家林業(yè)和草原局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于做好自然保護(hù)區(qū)范圍及功能分區(qū)優(yōu)化調(diào)整前期有關(guān)工作的函》，我國自然保護(hù)地整合優(yōu)化工作陸續(xù)啟動。自然生態(tài)系統(tǒng)是許多景觀生態(tài)研究者感興趣的研究對象，其中自然保護(hù)地是景觀生態(tài)學(xué)重要研究對象[14]。景觀格局能夠有效反映景觀空間異質(zhì)性分布狀況，在維持區(qū)域生態(tài)功能方面具有重要驅(qū)動力[15]，已有文獻(xiàn)集中于研究自然保護(hù)地景觀格局空間格局和組成[16-20]，或相關(guān)外部因素對自然保護(hù)地景觀格局變化的影響[21]，而從景觀格局的角度出發(fā)對自然保護(hù)地整合優(yōu)化合理性評價研究較少?，F(xiàn)實(shí)中自然保護(hù)地整合優(yōu)化后土地利用格局隨之發(fā)生變化，必然導(dǎo)致其景觀格局發(fā)生變化，景觀格局的變化能夠科學(xué)反映整合優(yōu)化方案的可行性和合理性[22]。自然保護(hù)地矛盾沖突問題的解決是其景觀格局變化的根本驅(qū)動力，構(gòu)建景觀格局變化驅(qū)動力模型，探討矛盾沖突問題調(diào)整對自然保護(hù)地景觀格局變化的影響，對于自然保護(hù)地建設(shè)管理具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

瀏陽市地處湖南省東部的湘贛交界地帶的幕阜——羅霄山系北段，地理坐標(biāo)為113°10′～114°15′E，27°51′～28°34′N，總面積4 998.74 km2。境內(nèi)地勢自東北向西南傾斜，構(gòu)成北東南西走向的雁行式背斜山地理地貌景觀，有大圍山、連云山、九嶺山三條主要山脈，海拔介于37.5～1 607.9 m。屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年均氣溫17.4 ℃，平均降水量1 680.0 mm。整合優(yōu)化前有19 處自然保護(hù)地，其中東麓園和大城坑南方紅豆杉2 處縣級自然保護(hù)區(qū)完全重疊于大圍山省級自然保護(hù)區(qū)，株樹橋縣級自然保護(hù)區(qū)完全重疊于瀏陽河國家濕地公園和獅子山省級森林公園，石柱峰、楓林湖、赤馬湖、西湖山、石霜寺、高升嶺、象形、石牛寨等8 處獨(dú)立的縣級自然保護(hù)區(qū)未落圖。整合優(yōu)化后調(diào)整為7 處自然保護(hù)地，包含1 處自然保護(hù)區(qū)和6 處自然公園。整合優(yōu)化前后自然保護(hù)地名錄見表1。

表1 整合優(yōu)化前后自然保護(hù)地名錄

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后范圍來源于瀏陽市自然保護(hù)地整合優(yōu)化成果，土地利用類型空間數(shù)據(jù)來源于瀏陽市國土三調(diào)成果數(shù)據(jù)。首先，利用Arc‐GIS10.2 軟件提取整合優(yōu)化前后自然保護(hù)地范圍內(nèi)的國土三調(diào)數(shù)據(jù)，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類GB/T21010-2017》將土地利用類型重新劃分為7 種景觀類型，即耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他土地；其次，利用ArcGIS10.2 軟件將整合優(yōu)化前后自然保護(hù)地范圍內(nèi)7 個景觀類型矢量數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)為30 m、60 m、90 m、120 m、150 m、180 m、210 m、240 m、270 m 及300 m 等10 種分辨率的柵格數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)粒度影響景觀格局指數(shù)計算結(jié)果及運(yùn)算速度，本研究綜合自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)面積差和景觀格局指數(shù)運(yùn)算速度作為景觀格局研究粒度大小選擇依據(jù)[23]；然后，利用Fragstats4.2 軟件在8 鄰規(guī)則下計算景觀指數(shù)；最后，計算研究區(qū)矛盾沖突對景觀格局變化貢獻(xiàn)率。

2.2 景觀格局指數(shù)選取

為了研究自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后景觀格局變化情況，本研究從景觀的破碎度、連通度、聚集度及異質(zhì)性等4 個方面選取景觀格局指數(shù)（表2），各景觀格局指數(shù)具體計算公式及生態(tài)學(xué)意義參見文獻(xiàn)[24]。

表2 景觀格局指數(shù)

2.3 矛盾沖突對景觀格局變化貢獻(xiàn)率

采用矛盾沖突對景觀格局變化貢獻(xiàn)率法[25]分析研究區(qū)景觀格局指數(shù)變化與矛盾沖突數(shù)據(jù)（包括城鎮(zhèn)建成區(qū)、永久基本農(nóng)田、集體人工商品林和村莊等）的關(guān)系，定量分析自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后景觀格局變化的主要驅(qū)動因子：

式中：CI為貢獻(xiàn)率；Lt為整合優(yōu)化前景觀格局指數(shù)；Lt+1為整合優(yōu)化后景觀格局指數(shù)；Ci為整合優(yōu)化前后第i種矛盾沖突的面積變化值；Ta為整合優(yōu)化前后矛盾沖突變化總面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 整合優(yōu)化前后景觀指數(shù)變化

3.1.1 景觀格局最佳分析粒度

由圖1 可知，30～120 m 粒度分辨率下整合優(yōu)化前后柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)面積絕對差變化較為穩(wěn)定，當(dāng)粒度分辨率大于120 m 后，其面積絕對差波動劇烈。綜合考慮景觀格局指數(shù)的計算效率，120 m×120 m 為本研究景觀格局指數(shù)最佳分析粒度。

圖1 整合優(yōu)化不同粒度下柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)面積絕對差

3.1.2 景觀指數(shù)變化

整 合 優(yōu) 化 后 NP 減 少 24.67%，PD 降 低26.55%，MPA 增加36.14%，表明整合優(yōu)化后自然保護(hù)地的景觀破碎化程度減輕。CONNECT 增加11.77%，表明整合優(yōu)化后自然保護(hù)地的景觀連通性增強(qiáng)。AI 增加1.92%，SHDI 降低17.75%，表明整合優(yōu)化后自然保護(hù)地的景觀聚集度和優(yōu)勢度增強(qiáng)，景觀異質(zhì)性和類型豐富度降低。綜上，從景觀格局角度驗(yàn)證了整合優(yōu)化工作嚴(yán)格遵循了“保持自然生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)廊道連通性”原則，整合優(yōu)化方案總體上科學(xué)合理。

3.2 景觀格局變化驅(qū)動力分析

整合優(yōu)化前后景觀格局指數(shù)的變化反映了自然保護(hù)地整合優(yōu)化后景觀的變化情況，本研究自然保護(hù)地范圍內(nèi)矛盾沖突有4 類，分別為城鎮(zhèn)建成區(qū)、永久基本農(nóng)田、集體人工商品林以及村莊，各類矛盾沖突調(diào)整對景觀格局變化影響見表3。由表3可知，4 類矛盾沖突對景觀尺度水平下景觀指數(shù)變化的影響程度為永久基本農(nóng)田>集體人工商品林>村莊>城鎮(zhèn)建成區(qū)，且主要受到永久基本農(nóng)田和人工集體商品林的面積調(diào)整影響。村莊和城鎮(zhèn)建成區(qū)調(diào)整對景觀尺度水平下景觀指數(shù)變化影響相對較小。

表3 整合優(yōu)化矛盾沖突面積變化對景觀指數(shù)貢獻(xiàn)率

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

基于瀏陽市自然保護(hù)地整合優(yōu)化成果和國土三調(diào)成果數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2 軟件和Frag‐stats4.2 軟件對研究區(qū)自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后景觀格局變化驅(qū)動力進(jìn)行分析，結(jié)論如下：

4.1.1 整合優(yōu)化后NP、PD 及SHDI 降低，MPA、CONNECT 及AI 增加，景觀破碎化程度及異質(zhì)性降低，聚集度及連通性增強(qiáng)。

4.1.2 整合優(yōu)化前后自然保護(hù)地城鎮(zhèn)建成區(qū)、永久基本農(nóng)田、集體人工商品林以及村莊4 類矛盾沖突變化是造成自然保護(hù)地景觀格局變化的重要驅(qū)動力，影響程度為永久基本農(nóng)田>集體人工商品林>村莊>城鎮(zhèn)建成區(qū)，其中最主要影響為永久基本農(nóng)田和人工集體商品林變化。

4.1.3 不同的自然保護(hù)地矛盾沖突類型、面積、空間分布等都存在差異，相關(guān)研究根據(jù)不同的研究目的所選取的景觀格局指數(shù)也存在差異，因此，自然保護(hù)地整合優(yōu)化前后景觀格局變化的驅(qū)動力也不盡相同。李云等[25]指出自然保護(hù)地矛盾沖突類型有6 類，景觀格局指數(shù)變化的主要影響因素為永久基本農(nóng)田、集體人工商品林和礦業(yè)權(quán)，較城鎮(zhèn)建成區(qū)和村莊的影響相對較小。本研究自然保護(hù)地矛盾沖突類型只有4 類，永久基本農(nóng)田和集體人工商品林同樣為最主要影響因素，與李云等[25]研究不同的是，較城鎮(zhèn)建成區(qū)和村莊的影響相對較大。

4.2 討 論

景觀格局角度下，整合優(yōu)化后自然保護(hù)地確保了自然生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)廊道連通性，自然保護(hù)地整合優(yōu)化方案總體科學(xué)合理。下一步有必要開展矛盾沖突對景觀格局指數(shù)影響的內(nèi)在驅(qū)動力，如面積、空間分布等的影響，尤其著重開展矛盾沖突空間變化對景觀格局的影響研究，進(jìn)一步驗(yàn)證整合優(yōu)化方案在解決具體矛盾沖突的科學(xué)合理性，如方案是否最大限度減少人為活動多的景觀類型、矛盾調(diào)出后優(yōu)勢景觀空間配置是否能夠進(jìn)一步優(yōu)化，研究成果能夠?yàn)楹罄m(xù)自然保護(hù)地精細(xì)化管理提供科學(xué)依據(jù)。