張曉瑤,虞 虎,張 瀟,周 侃,*

1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展分析與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100049 3 華東師范大學(xué)城市與區(qū)域科學(xué)學(xué)院, 上海 200241

土地是人類(lèi)生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1—2],土地利用變化是人類(lèi)活動(dòng)的直接反映[3]。全球氣候變暖與人類(lèi)活動(dòng)日益成為三江源國(guó)家公園土地利用變化的關(guān)鍵因素[4—5],氣候變暖造成的降水增加一方面使三江源國(guó)家公園進(jìn)入暖濕周期[6],有助于植被生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)、產(chǎn)草量的增加[7],另一方面也會(huì)因冰川、凍土融化而加劇水土流失[8]。近幾十年來(lái),城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、過(guò)度放牧等人類(lèi)活動(dòng)表現(xiàn)劇烈,國(guó)家公園地區(qū)建設(shè)用地面積的增加對(duì)耕地、草地、林地等自然景觀產(chǎn)生較大影響。脆弱的生態(tài)環(huán)境基底與緊張的人地矛盾,使三江源國(guó)家公園生態(tài)安全問(wèn)題日益突出[9],嚴(yán)重制約了土地資源的可持續(xù)利用[10]。因此,土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)對(duì)于認(rèn)識(shí)和解構(gòu)三江源國(guó)家公園生態(tài)安全狀況及變化趨勢(shì)具有重要意義。

國(guó)外學(xué)者的相關(guān)研究多集中在土地評(píng)價(jià)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)等方面[11—12],與國(guó)內(nèi)“土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)”完全對(duì)應(yīng)的研究較少[13],但國(guó)外構(gòu)建的PSR、DPSR、DPSIR等模型為土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供了良好的研究路徑[14]。國(guó)內(nèi)對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究處于探索階段[15],一些學(xué)者對(duì)土地生態(tài)安全概念開(kāi)展了積極研究。目前已有的研究多聚焦于土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取[16]、土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法的選擇以及土地生態(tài)安全閾值的界定[17—18]。其中在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系方面主要借助概念模型(PSR、DPSIR等)或框架模型(EES、NES等)兩類(lèi)模型[19—20],兩類(lèi)模型為研究提供了較清晰的邏輯思路,具有較強(qiáng)的科學(xué)性和針對(duì)性,但由于兩類(lèi)模型本身并非針對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)而設(shè)計(jì)[21],其評(píng)價(jià)體系較側(cè)重社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面,難以完整表征土地生態(tài)安全狀況[22]?；诖?本研究參考相關(guān)研究[22—23],在土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)中融入凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)安全指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,在一定程度上規(guī)避了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法過(guò)于依賴社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料而忽視土地利用分布的局限。

本研究以三江源國(guó)家公園為案例區(qū),選擇多源數(shù)據(jù),綜合研究區(qū)自然人文情況,在PSR理論框架中融入凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)安全指數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等具有區(qū)域獨(dú)特性的指標(biāo),嘗試構(gòu)建三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以全面表征三江源國(guó)家公園的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及潛力,為三江源國(guó)家公園地區(qū)土地資源可持續(xù)利用和土地生態(tài)安全的改善規(guī)劃提供參考借鑒。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

三江源國(guó)家公園位于中國(guó)西部、青海省南部,是長(zhǎng)江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區(qū),地理位置介于東經(jīng)89°50′57"—99°14′57",北緯32°22′36"—36°47′53"之間。三江源國(guó)家公園由長(zhǎng)江源、黃河源和瀾滄江源三個(gè)園區(qū)組成,涉及治多、曲麻萊、瑪多、雜多四縣和可可西里自然保護(hù)區(qū)管轄區(qū)域。三江源國(guó)家公園擁有豐富的自然資源和重要的生態(tài)功能,是中國(guó)江河中下游和東南亞國(guó)家環(huán)境的生態(tài)保障,其地理位置的特殊性、生物資源的多樣性以及生態(tài)功能的重要性,使其成為我國(guó)重要的生態(tài)安全屏障(圖1)。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究涉及的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《2016年青海省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《2016年青海省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、青海省所轄縣地方志以及2016年政府網(wǎng)站公布的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。遙感影像數(shù)據(jù)中土地利用數(shù)據(jù)和NDVI數(shù)據(jù)主要獲取自國(guó)家青藏高原數(shù)據(jù)中心(http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/),DEM數(shù)據(jù)主要來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)。環(huán)境數(shù)據(jù)主要包括氣象數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù),獲取來(lái)源為中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/)。

2 研究方法

2.1 單元格網(wǎng)劃分

單元格網(wǎng)是進(jìn)行區(qū)域土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的最小單元。本研究在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮研究區(qū)實(shí)際范圍的前提下,以研究區(qū)景區(qū)斑塊平均面積的2—5倍為劃分原則[24],采用格網(wǎng)技術(shù)將研究區(qū)劃分為1431個(gè)10km×10km的獨(dú)立評(píng)價(jià)單元。

2.2 景觀生態(tài)脆弱性

景觀結(jié)構(gòu)賦予景觀以功能屬性,景觀功能的差異化也是結(jié)構(gòu)差異的重要體現(xiàn)[25],景觀結(jié)構(gòu)和功能對(duì)景觀生態(tài)安全的影響程度同等重要[5]。本研究綜合景觀格局脆弱性指數(shù)和景觀功能脆弱性指數(shù),將兩者的幾何平均值作為景觀生態(tài)脆弱性值。

(1)景觀格局脆弱性(LSV)：一般通過(guò)景觀敏感度指數(shù)(LSI)和景觀適應(yīng)度指數(shù)(LAI)構(gòu)建而成,其中景觀敏感度指數(shù)由景觀干擾度指數(shù)(Ui)和景觀易損度指數(shù)(Vi)構(gòu)成[26]；景觀適應(yīng)度指數(shù)主要由斑塊豐富密度指數(shù)(PRD)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)和香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)構(gòu)成[27]。計(jì)算公式如下：

(1)

LAI=PRD×SHDI×SHEI

(2)

LSV=LSI×(1-LAI)

(3)

式中,n為景觀類(lèi)型數(shù)量；i為某一景觀類(lèi)型；Aki表示第k個(gè)小區(qū)域內(nèi)第i類(lèi)景觀類(lèi)型在網(wǎng)格內(nèi)所占面積；Ak為第k個(gè)小區(qū)域的面積。

(2)景觀功能脆弱性(LFV)：利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子算法對(duì)景觀功能脆弱性進(jìn)行量化,參照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表示景觀類(lèi)型的功能差異性[26]。計(jì)算公式如下：

(4)

式中,Ai表示第i類(lèi)景觀類(lèi)型在網(wǎng)格內(nèi)所占面積；m表示景觀類(lèi)型數(shù)量；A表示網(wǎng)格面積；ESVi表示第i類(lèi)景觀類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；LFV表示景觀功能脆弱性。

(3)景觀生態(tài)脆弱性[28],計(jì)算公式如下：

(5)

式中,LEV表示區(qū)域景觀生態(tài)脆弱性；LSV表示景觀格局脆弱性;LFV表示景觀功能脆弱性。

2.3 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3.1指標(biāo)選取

本研究引入PSR(Pressure-State-Response)作為評(píng)估三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性的概念模型,該模型由壓力(P)、狀態(tài)(S)和響應(yīng)(R)三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成,其中壓力表征外界擾動(dòng)對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生的壓力作用,狀態(tài)是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境應(yīng)對(duì)壓力系統(tǒng)的能力,而響應(yīng)則是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境管理部門(mén)在面對(duì)壓力與狀態(tài)時(shí)采取的相應(yīng)緩解措施[29]。PSR模型是解釋人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境變化間因果關(guān)系的有效途徑[30],展現(xiàn)了多重因素對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞、反饋與保護(hù)的全過(guò)程。

在PSR模型框架下,借鑒已有研究成果,基于數(shù)據(jù)可獲性、全面性和動(dòng)態(tài)性等原則,充分考慮三江源國(guó)家公園內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況,選取各項(xiàng)指標(biāo)。為彌補(bǔ)PSR模型在土地生態(tài)安全方面反映的不足,本研究在選取指標(biāo)時(shí)強(qiáng)調(diào)所選指標(biāo)與土地生態(tài)安全的相關(guān)性[31],選取了農(nóng)作物播種面積、化肥施用強(qiáng)度、凍土穩(wěn)定型分布、土壤侵蝕、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和景觀生態(tài)安全指數(shù)等指標(biāo),共計(jì)26項(xiàng)。為確保選擇指標(biāo)的合理性,本研究采用相關(guān)性分析,篩選標(biāo)準(zhǔn)為相關(guān)性高于0.60,最終篩選出相應(yīng)的21項(xiàng)指標(biāo),構(gòu)建了三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

2.3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化與權(quán)重確定

熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)方法,在求解權(quán)重過(guò)程中能有效避免人為主觀因素對(duì)其的干擾[11]。本研究采用熵權(quán)法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重求解(表1)。具體流程如下：

表1 三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其權(quán)重

(1)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(6)

(7)

式中,Yij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Xij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)原始值；Xmaxj和Xminj分別是對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值和最小值,為避免0值,參考前人研究[23]設(shè)置修正值a,a取值為0.9。

(2)計(jì)算指標(biāo)信息熵(Ej)：

(8)

(3)權(quán)重計(jì)算：

(9)

2.4 土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)

2.4.1土地生態(tài)安全指數(shù)

土地生態(tài)安全指數(shù)是區(qū)域土地生態(tài)安全程度的重要表征[32],其計(jì)算主要采用綜合評(píng)價(jià)模型,值域范圍為[0,1]。計(jì)算公式如下：

(10)

式中,ESI為第i個(gè)區(qū)縣的土地安全指數(shù)；Pj為第j個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Wj為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

2.4.2土地生態(tài)安全等級(jí)劃分

在已有研究基礎(chǔ)上[33],充分考慮三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性和生態(tài)環(huán)境的特殊性,對(duì)土地生態(tài)安全指數(shù)進(jìn)行修正劃定。將土地生態(tài)安全等級(jí)劃分為Ⅰ不安全、Ⅱ較不安全、Ⅲ臨界安全、Ⅳ較安全和Ⅴ安全5個(gè)等級(jí)(表2)。

表2 三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)等級(jí)劃分

2.5 地理探測(cè)器模型

地理探測(cè)器是一種可以揭示主導(dǎo)因子的統(tǒng)計(jì)學(xué)新方法[34],它也是基于空間疊加技術(shù)和集合論而提出的一種分析方法[35]。由于三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)在空間分布上存在顯著的異質(zhì)性與分層性,且影響因子較多。因此,本研究借助地理探測(cè)器識(shí)別主導(dǎo)影響因子,并探討不同園區(qū)影響因子的差異性。具體公式如下：

(11)

式中,D為影響因子；H為面積指標(biāo)；PD,H為D對(duì)H的解釋力；n和σ2分別為三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的整體樣本個(gè)數(shù)和方差；m為某種因子的分類(lèi)個(gè)數(shù)；nDi為指標(biāo)D在i類(lèi)上樣本的個(gè)數(shù)。PD,H取值范圍為[0,1],數(shù)值越大則表明該因子對(duì)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全的影響越大。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)脆弱性分析

依據(jù)三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性基本情況,借助自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將研究區(qū)內(nèi)的景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)劃分為五個(gè)脆弱等級(jí),分別是低脆弱區(qū)(≤0.30)、較低脆弱區(qū)(0.30—0.37)、中等脆弱區(qū)(0.37—0.49)、較高脆弱區(qū)(0.49—0.64)、高脆弱區(qū)(≥0.64),等級(jí)越高說(shuō)明景觀生態(tài)系統(tǒng)的植被覆蓋度越低,應(yīng)對(duì)外界擾動(dòng)能力越弱,景觀生態(tài)脆弱性越大。三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)總體為0.34,脆弱性等級(jí)屬于較低脆弱區(qū),說(shuō)明三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)環(huán)境較優(yōu)良,生態(tài)脆弱性普遍較低(表3)。

表3 三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)及等級(jí)情況

不同園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性存在較顯著差異,其中長(zhǎng)江源園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性等級(jí)最高,為中等脆弱區(qū),景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.38；黃河源園區(qū)脆弱性僅次于長(zhǎng)江源園區(qū),其脆弱性等級(jí)與三江源國(guó)家公園整體脆弱情況較為一致,為較低脆弱區(qū),景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.32；相較于其他兩個(gè)園區(qū),瀾滄江源園區(qū)景觀生態(tài)環(huán)境較優(yōu)良,景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.27,脆弱性等級(jí)為低脆弱區(qū)。

三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性等級(jí)分布表現(xiàn)出空間集聚態(tài)勢(shì),且各等級(jí)脆弱區(qū)相互嵌套(圖2)。高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)交錯(cuò)分布于長(zhǎng)江源園區(qū)北部、西北部,以及黃河源園區(qū)北部,其中長(zhǎng)江源園區(qū)分布規(guī)模相對(duì)較大,分布位置多集中于園區(qū)北部、西部及西南部邊界地帶。中等與較低脆弱區(qū)分布相對(duì)較為零散,多以高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)為核心環(huán)繞分布。

圖2 三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性空間分布情況

3.2 土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.3738,依據(jù)土地生態(tài)安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),其土地生態(tài)安全等級(jí)屬于較不安全,說(shuō)明三江源國(guó)家公園受外界開(kāi)發(fā)破壞影響,土地生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題較多,自我恢復(fù)能力較差,需借助外力才能恢復(fù)。比較三園區(qū)土地生態(tài)安全情況發(fā)現(xiàn)(圖3),長(zhǎng)江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全指數(shù)相對(duì)較低,分別為0.3481和0.3371,其值處于0.38—0.49間,土地生態(tài)安全等級(jí)為較不安全。而黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全指數(shù)最高為0.4863,等級(jí)屬于臨界安全,由此說(shuō)明黃河源園區(qū)的土地生態(tài)系統(tǒng)雖然受到外界的干擾破壞,但其結(jié)構(gòu)與功能基本保持完善,存在一定的自我恢復(fù)能力。

圖3 三江源國(guó)家公園各土地生態(tài)安全等級(jí)面積占比

3.2.1土地生態(tài)安全面積組成結(jié)構(gòu)分析

三江源國(guó)家公園內(nèi),較不安全等級(jí)區(qū)覆蓋面積最大,為67997.5km2,占區(qū)域總面積的55.31%,其次為臨界安全區(qū),面積占比為23.21%,面積占比最小的等級(jí)區(qū)為不安全區(qū),其覆蓋面積為4924.23km2,僅占總面積的4.01%。三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全等級(jí)總體偏低,如何優(yōu)化生態(tài)環(huán)境,完善生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為該區(qū)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

由于三江源國(guó)家公園各園區(qū)的生態(tài)本底條件與受外界干擾程度不同,使得各園區(qū)在土地生態(tài)安全面積組成結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性。長(zhǎng)江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)的面積組成結(jié)構(gòu)較為一致,均表現(xiàn)為較不安全區(qū)等級(jí)為主,臨界安全等級(jí)次之,其余土地生態(tài)安全等級(jí)少量分布。但在瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)面積組成結(jié)構(gòu)中缺少安全等級(jí)的分布,較不安全區(qū)面積占比也相對(duì)較高,為75.38%,臨界安全與較安全等級(jí)的面積則相對(duì)較低,為19.70%和1.37%。由此說(shuō)明,雖然長(zhǎng)江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全等級(jí)的面積組成結(jié)構(gòu)較為一致,但與長(zhǎng)江源園區(qū)相比,瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較為惡劣。黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較好,臨界安全及其以上等級(jí)面積占總面積的93.94%,其中較安全等級(jí)的面積占據(jù)主導(dǎo),為56.93%,臨界安全面積次之,為32.36%。黃河源園區(qū)的安全等級(jí)面積分布情況在三個(gè)園區(qū)中也是最為良好,面積占比為4.65%。

3.2.2土地生態(tài)安全空間分布分析

三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全的Moran′sI指數(shù)為0.8047,通過(guò)了α=0.01的顯著性檢驗(yàn),說(shuō)明研究區(qū)土地生態(tài)安全呈顯著空間集聚態(tài)勢(shì)。HH集聚區(qū)與LL集聚區(qū)分布相對(duì)割裂,HH集聚區(qū)主要分布在長(zhǎng)江源園區(qū)南部、西南部和黃河源園區(qū)北端、東南端,其中長(zhǎng)江源園區(qū)南部的HH集聚呈連片分布態(tài)勢(shì),其余區(qū)域的HH集聚區(qū)分布較為零散。LL集聚區(qū)整體呈軸帶狀分布在長(zhǎng)江源園區(qū)北部邊界地帶和黃河源園區(qū)中部偏北地區(qū)。LH集聚區(qū)與HL集聚區(qū)表現(xiàn)出顯著的環(huán)繞特征,LH集聚區(qū)主要以HH集聚區(qū)為中心散落環(huán)繞分布,而HL集聚區(qū)則多以LL集聚區(qū)環(huán)繞布局(圖4)。

圖4 三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合指數(shù)的局部自相關(guān)特征

土地生態(tài)安全區(qū)分布在長(zhǎng)江源區(qū)內(nèi)的治多縣與曲麻萊縣交界處,以及黃河源園區(qū)南北兩側(cè)邊緣區(qū),較安全等級(jí)區(qū)與安全等級(jí)區(qū)嵌套分布,并在長(zhǎng)江源園區(qū)南部與唐古拉山鎮(zhèn)交界地區(qū),以及黃河源園區(qū)北端、東南端形成高值集聚,不安全等級(jí)則主要集聚在長(zhǎng)江源園區(qū)西北端,僅有少量散落在黃河源園區(qū)(圖5)。這與上述土地生態(tài)安全的HH集聚區(qū)和LL集聚區(qū)分布情況較為一致,一定程度上對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。較不安全等級(jí)區(qū)占據(jù)三江源國(guó)家公園大部分面積,且與臨界安全區(qū)在三個(gè)園區(qū)內(nèi)大規(guī)模交錯(cuò)分布。與長(zhǎng)江源園區(qū)和黃河源園區(qū)復(fù)雜的土地生態(tài)安全等級(jí)分布格局相比,瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全等級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,僅有少量不安全等級(jí)分布在南部,臨界安全與較不安全等級(jí)區(qū)成為瀾滄江源園區(qū)的主體。

圖5 三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全綜合指數(shù)空間分布

3.3 主導(dǎo)因素識(shí)別

土地生態(tài)安全狀況是多種因素綜合作用的結(jié)果,識(shí)別其主導(dǎo)因素對(duì)于三江源國(guó)家公園土地生態(tài)保護(hù)政策的制定具有重要意義36]。本研究主要采用地理探測(cè)器,從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等方面選取了21項(xiàng)指標(biāo),對(duì)影響三江源國(guó)家公園及各園區(qū)土地生態(tài)安全狀況的主導(dǎo)因素進(jìn)行識(shí)別。在使用地理探測(cè)器之前,需要對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)化處理,本研究主要采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將指標(biāo)劃分為5個(gè)層級(jí),以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變量轉(zhuǎn)化為類(lèi)別變量[37]。識(shí)別結(jié)果顯示,居民點(diǎn)密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性的q值最大,分別為0.2464、0.3592和0.2466,這三個(gè)因素是三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的主要影響因素；而坡度、草地退化指數(shù)和旅游產(chǎn)業(yè)收入的q值分別為0.0036、0.0126和0.0212,說(shuō)明這三個(gè)因素對(duì)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的影響相對(duì)較小(圖6)。

圖6 三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全狀況主導(dǎo)因素識(shí)別

其中,水網(wǎng)密度對(duì)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的解釋力最大。周天元等指出水網(wǎng)密度與濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和維持功能具有較為密切的聯(lián)系[38]。通常地,以藍(lán)水資源存在的河流網(wǎng)絡(luò)對(duì)地表植被較缺少的三江源國(guó)家公園土地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)、服務(wù)功能維護(hù)具有重要意義,水網(wǎng)密度越高越有利于維持區(qū)域內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和健康狀態(tài)。但由于三江源國(guó)家公園地區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)主要以畜牧業(yè)為主,畜牧業(yè)對(duì)于水資源的依賴性使得該區(qū)域的居民更傾向在河流附近生活,人口在河流兩岸集聚,造成河流兩岸居民點(diǎn)密度增加[39]。隨著人口聚集規(guī)模擴(kuò)大,對(duì)地表水資源需求量也在不斷增加,水庫(kù)、池塘等水利工程的建設(shè)導(dǎo)致人類(lèi)干擾強(qiáng)度加劇。景觀生態(tài)脆弱性對(duì)土地生態(tài)安全狀況具有較強(qiáng)的負(fù)向驅(qū)動(dòng)作用,由于景觀生態(tài)脆弱性是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的影響以及系統(tǒng)自身所具備的應(yīng)對(duì)能力的反映[40],其值越高說(shuō)明該區(qū)域的景觀生態(tài)系統(tǒng)對(duì)來(lái)自人類(lèi)活動(dòng)或自然環(huán)境變換擾動(dòng)的應(yīng)對(duì)能力就越弱,進(jìn)而影響土地生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,不利于土地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況的維持。因此,三江源國(guó)家公園的土地生態(tài)安全狀況受人類(lèi)活動(dòng)擾動(dòng)程度與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的綜合作用。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

土地生態(tài)安全狀況分析顯示,三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全指數(shù)為0.3738,屬于較不安全等級(jí),土地生態(tài)安全狀況較差,該研究結(jié)果與前人的相關(guān)研究評(píng)價(jià)基本一致[40]。三江源國(guó)家公園地處青藏高原腹地,以山原和高山峽谷地貌為主,凍融侵蝕作用強(qiáng)烈,擁有獨(dú)特的高寒植被生態(tài)系統(tǒng)。本研究立足于三江源國(guó)家公園土地生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性和核心特征,在構(gòu)建指標(biāo)體系中選取了能夠反映三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全狀況和區(qū)域特征的關(guān)鍵指標(biāo),如土壤侵蝕度指數(shù)、草地退化指數(shù)、土壤濕潤(rùn)度指數(shù)、凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)脆弱性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等,以凸顯本研究所構(gòu)建的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系的獨(dú)特性和針對(duì)性,提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性,對(duì)于指導(dǎo)區(qū)域未來(lái)土地生態(tài)治理建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

通過(guò)地理探測(cè)器的主導(dǎo)因素識(shí)別發(fā)現(xiàn),居民點(diǎn)密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性是三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全的主要影響因素。有研究表明，自然條件惡劣、草地退化、水土流失和生物多樣性萎縮是造成三江源地區(qū)生態(tài)環(huán)境大規(guī)模脆弱的主要原因，人類(lèi)與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是對(duì)區(qū)域產(chǎn)生明顯影響的人文因素[41]。本研究識(shí)別出的主導(dǎo)因素與前人研究指出的三江源國(guó)家公園面臨的主要問(wèn)題較為一致。由此建議,三江源國(guó)家公園應(yīng)不斷深化國(guó)家公園體制試點(diǎn)工作,實(shí)施退牧還草、退耕還林,以優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[42],通過(guò)增強(qiáng)植被生態(tài)系統(tǒng)及其功能整合性,改善區(qū)域河流供水能力。同時(shí),應(yīng)在最大程度上減少人類(lèi)活動(dòng),引導(dǎo)生活在三江源國(guó)家公園核心區(qū)、緩沖區(qū)的居民逐步、有序轉(zhuǎn)移,以減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力,通過(guò)農(nóng)耕生態(tài)治理、自然修復(fù)等方式重新合理規(guī)劃已遷出居民點(diǎn),以達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)[43]。

土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)功能,其研究涉及的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多源性、本土性、多層次性的特征。本研究構(gòu)建的三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全評(píng)估框架,借鑒前人已有成果[37],因地制宜考慮了研究區(qū)的自然人文情況,并通引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)優(yōu)化土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)的合理性。由于數(shù)據(jù)獲取的局限性,本研究?jī)H對(duì)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全格局進(jìn)行橫向?qū)Ρ?未能對(duì)其時(shí)序變化進(jìn)行較細(xì)致分析,未來(lái)研究中將加強(qiáng)橫向、縱向的多源數(shù)據(jù)收集,深化對(duì)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全的探索。土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)是土地生態(tài)安全研究的起點(diǎn)并非終點(diǎn),將評(píng)價(jià)、檢測(cè)、調(diào)控、管護(hù)一體化應(yīng)用于土地生態(tài)安全研究,才能實(shí)現(xiàn)土地生態(tài)安全研究的合力[13]。因此,未來(lái)應(yīng)突破就評(píng)價(jià)而評(píng)價(jià)的思維局限,系統(tǒng)構(gòu)建集“監(jiān)測(cè)-評(píng)價(jià)-預(yù)警-調(diào)控”于一體的土地生態(tài)安全研究框架體系。

4.2 結(jié)論

本研究以三江源國(guó)家公園為研究區(qū),基于PSR模型構(gòu)建三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并通過(guò)GIS空間分析方法,分析三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全空間格局,同時(shí)借助地理探測(cè)器軟件識(shí)別其主導(dǎo)因素。主要結(jié)論如下：

(1)三江源國(guó)家公園景觀生態(tài)脆弱性等級(jí)屬于較低脆弱區(qū),研究區(qū)整體生態(tài)脆弱性較低。其中長(zhǎng)江源園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性等級(jí)較高,為中等脆弱區(qū),黃河源園區(qū)脆弱性次之。相較于其他兩個(gè)園區(qū),瀾滄江源園區(qū)景觀生態(tài)環(huán)境狀態(tài)較優(yōu),為低脆弱區(qū)。高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)交錯(cuò)分布于長(zhǎng)江源園區(qū)北部、西北部,以及黃河源園區(qū)北部,中等脆弱區(qū)與較低脆弱區(qū)多以高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)為核心呈零散分布。

(2)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全等級(jí)的面積組成結(jié)構(gòu)存在區(qū)域差異。三江源國(guó)家公園整體土地生態(tài)安全狀況為較不安全等級(jí),其面積占總面積的55.31%,其次為臨界安全區(qū),面積占比為23.21%。長(zhǎng)江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)的面積組成結(jié)構(gòu)較一致,均表現(xiàn)為較不安全區(qū)等級(jí)為主,臨界安全等級(jí)次之,其余土地生態(tài)安全等級(jí)少量分布。黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較好,臨界安全及其以上等級(jí)的面積占總面積的93.94%,其中以較安全等級(jí)為主,臨界安全面積次之。

(3)三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全狀態(tài)分布具有空間集聚性。土地生態(tài)較安全區(qū)和安全區(qū)分布于長(zhǎng)江源園區(qū)中南部,以及黃河源園區(qū)南北兩側(cè)邊緣區(qū),較不安全區(qū)和臨界安全區(qū)在長(zhǎng)江源園區(qū)、瀾滄江源園區(qū)以及黃河源園區(qū)交錯(cuò)且連片分布。

(4)基于地理探測(cè)器模型的自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因素識(shí)別結(jié)果顯示,居民點(diǎn)密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性是影響三江源國(guó)家公園土地生態(tài)安全的主導(dǎo)因素,揭示了人類(lèi)活動(dòng)擾動(dòng)程度與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性對(duì)國(guó)家公園土地生態(tài)安全狀況的綜合作用。