周 燕 葉水清 趙曉雪 孫 瀛 羅巧靈

1 武漢大學城市設計學院 武漢 430000

2 南京大學建筑與城市規(guī)劃學院 南京 210000

自然保護區(qū)作為就地保護的主要形式，是保護生物多樣性的重點區(qū)域[1-3]，不僅具備較高生態(tài)保護價值，還是自然游憩的重要空間載體。自1956年我國建立第1處自然保護區(qū)以來，自然保護地管理體系逐漸發(fā)展成熟，通過合理有效的功能分區(qū)能進一步促進其科教文化、休閑娛樂等多種健康服務功能，從而提升人類的身心健康和文化福祉[4]。然而，日益發(fā)展的旅游業(yè)與生態(tài)保護之間的矛盾制約了自然資源的保護和可持續(xù)利用，我國自然保護區(qū)因旅游開發(fā)而遭受資源退化或環(huán)境破壞的現(xiàn)象時有發(fā)生[5]。建立以國家公園為主體的自然保護地體系是當前國土空間生態(tài)保護與修復工作的重要一環(huán)。針對自然保護地進行合理的生態(tài)旅游功能區(qū)劃，能進一步對保護地空間進行科學布局及功能定位，有效優(yōu)化保護地空間格局，提升保護成效[6]。因此，探究科學合理的自然保護地生態(tài)旅游功能區(qū)劃方法，對有效降低人為活動對自然保護地生態(tài)環(huán)境的干擾、促進保護區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[7-9]。

由于管理權屬、分類體系、建設時間等多種原因，目前我國保護地的功能區(qū)劃依據(jù)尚未統(tǒng)一[10-11]。多數(shù)區(qū)劃僅針對某一自然資源要素進行分析，如構建水資源、土壤資源等單一自然資源保護的評價體系，缺少對生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟效益之間協(xié)調(diào)關系的思考，如何通過分區(qū)實現(xiàn)生態(tài)保護和經(jīng)濟建設的協(xié)調(diào)發(fā)展成為自然保護區(qū)功能區(qū)劃研究的重點內(nèi)容[12-17]。多數(shù)研究將評價與判斷保護區(qū)內(nèi)各類用地的建設適宜性和區(qū)劃斑塊景觀特征作為自然保護區(qū)功能區(qū)劃的基礎[14-15]，往往忽略由于保護對象的差異性導致的不同分區(qū)需求，較少考慮特定類型的自然保護區(qū)(如生物物種保護區(qū))對其特有環(huán)境資源的需求，難以針對以物種保護為核心特征的自然保護區(qū)提出兼顧自然保護與旅游協(xié)調(diào)發(fā)展的有效分區(qū)方法[16-17]，導致自然保護區(qū)分區(qū)與保護對象適宜棲息地空間分布不匹配、與周邊聯(lián)系緊密性不足，難以充分發(fā)揮保護地區(qū)的生態(tài)服務功能等多種問題，不利于目標物種的保護，無法建立有效的自然保護區(qū)功能區(qū)劃[18]。

隨著國土空間規(guī)劃生態(tài)修復對山水林田湖草等多種生態(tài)自然要素關注度的提升，自然保護區(qū)劃逐漸由單一要素保護轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保護規(guī)劃，有助于整合區(qū)域面臨的多種生態(tài)問題，緩解生物多樣性保護規(guī)劃缺失的現(xiàn)狀[19]。Marxan是系統(tǒng)性保護規(guī)劃(Systematic Conservation Planning簡稱SCP)的優(yōu)化算法之一[19-20]，通過設定合理的保護目標，利用基于退火算法的Marxan模型能夠確定對整體保護格局貢獻率高且耗費成本低的保護格局要素，最終確定具有不可替代性的優(yōu)先保護格局，在加強生物多樣性的同時滿足經(jīng)濟效益最高效的需求，有效地提高保護效益[21-22]。

基于此，本研究以安徽升金湖自然保護區(qū)為例，基于管控-功能二級分區(qū)模式和系統(tǒng)保護規(guī)劃方法，綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)保護與經(jīng)濟效益之間的平衡發(fā)展，從環(huán)境保護和生態(tài)旅游適宜性兩方面選取要素指標，構建自然保護區(qū)分區(qū)方法體系。結(jié)合各區(qū)域具體的問題、資源保護需求和開發(fā)利用潛力進行自然保護區(qū)分區(qū)，以期實現(xiàn)對升金湖自然保護區(qū)自然資源的有效保護和合理利用，探索以物種保護為核心特征的自然保護區(qū)分區(qū)方法與技術流程，為相對統(tǒng)一的自然保護區(qū)分區(qū)通用體系提供參考。

1 研究區(qū)概況

升金湖國家級自然保護區(qū)位于安徽南部的池州市，長江中下游南岸，是以保護淡水湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀、瀕危鳥類為主的內(nèi)陸永久性淡水湖泊濕地保護區(qū)，屬亞熱帶季風氣候區(qū)。湖區(qū)面積達132.8 km2，自然保護區(qū)總面積335 km2。

升金湖保護區(qū)位于中國候鳥遷徙線路和全球鳥類主要遷徙通道之一的“東亞-澳大利亞”水鳥遷徙通道上，為白鸛(Ciconia ciconia)、黑鸛(Ciconia nigra)、白頭鶴(Grus monacha)等多種國家重點保護野生動物提供棲息地，是全球白頭鶴數(shù)量最多的越冬地。近年來，該自然保護區(qū)以濕地生態(tài)系統(tǒng)和鳥類遷徙特色為基礎發(fā)展旅游業(yè)，在著重保護與恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)的同時，兼顧科學研究、宣傳教育和生態(tài)旅游等功能。然而，由于缺少系統(tǒng)的保護規(guī)劃，區(qū)域內(nèi)的生態(tài)修復區(qū)、生態(tài)旅游區(qū)與生態(tài)產(chǎn)品區(qū)存在一定交叉重疊，導致生態(tài)保護與生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展同時受到阻礙，區(qū)域的生態(tài)功能難以充分發(fā)揮，亟需通過系統(tǒng)保護規(guī)劃方法進行功能分區(qū)，預防旅游發(fā)展與生態(tài)保護之間的沖突。

2 研究方法

依據(jù)“管控-功能”二級分區(qū)思路，采用系統(tǒng)規(guī)劃方法進行自然資源保護分區(qū)劃定，得到管控區(qū)中的核心區(qū)范圍，并利用ArcGIS空間分析方法進行生態(tài)旅游適宜性分區(qū)，在確保核心區(qū)得到保護的基礎上確定研究區(qū)的生態(tài)旅游功能分區(qū)結(jié)果(圖1)。

圖1 技術路線

2.1 自然資源保護管控分區(qū)

采用系統(tǒng)規(guī)劃方法，通過基于退火算法的Marxan優(yōu)化模型，識別“保護價值高、保護成本低”的規(guī)劃單元，并將自然保護區(qū)內(nèi)生物多樣性保護與資源利用的沖突降至最低，最終確定具有不可替代性的優(yōu)先保護格局，達到合理配置保護資源的目的。

2.1.1 保護對象的選取

升金湖國家級自然保護區(qū)是保護淡水湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀、瀕危鳥類為主體的濕地類型保護區(qū)，因此將淡水湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)作為生態(tài)系統(tǒng)水平的保護主體，并選取分布在保護區(qū)內(nèi)國家Ⅰ級、Ⅱ級重點保護野生鳥類作為保護對象，即白頭鶴、白鶴(Grus leucogeranus)、白鸛、白額雁 (Anseralbifrons)、小白額雁 (Anser erythropus)、小天鵝(Cygnus columbianu)、普通鵟(Buteo japonicus)。以上鳥類具有重要的生態(tài)保護價值，其種群活動范圍及數(shù)量在一定程度上能夠反映區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及生物多樣性水平，常被選取為區(qū)域生物多樣性保護的指示物種[23-24]。以上鳥類分布數(shù)據(jù)來源于全球生物多樣性信息服務網(wǎng)絡平臺(https://www.gbif.org/)、中國鳥類觀測中心網(wǎng)站(http://www.birdreport.cn/)及中國鳥類野外手冊。

2.1.2 優(yōu)先保護格局劃定的技術流程

參照相關研究[25-27]，結(jié)合實際情況，將保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)和物種多樣性保護目標分別設定為30%和50%。為了得到效益最高的濕地優(yōu)先保護格局，采用敏感性分析和Marxan模型的邊緣長度調(diào)節(jié)模塊(BLM)。通過設定不同的邊緣長度值，得到適宜的BLM值(0.021 5)，以實現(xiàn)保護格局聚集度和保護成本的協(xié)調(diào)。通過迭代計算各規(guī)劃單元的不可替代性，優(yōu)先選擇區(qū)域內(nèi)保護效率最高的單元，形成最終優(yōu)先保護格局，在優(yōu)先考慮生態(tài)系統(tǒng)和物種多樣性保護的基礎上，最大限度地降低保護的社會經(jīng)濟成本并緩解與旅游活動之間的沖突。

2.2 生態(tài)旅游適宜性分區(qū)

生態(tài)旅游是自然保護區(qū)旅游的主要形式，其核心是自然性。自然性連續(xù)譜提供了一種評價生態(tài)旅游適宜性的新路徑(圖2)。自然性連續(xù)譜中自然性越高的一端表示區(qū)域生態(tài)價值突出，具有較大的生態(tài)旅游的潛力，但也表明生態(tài)敏感性高；自然性較低的一端表示開發(fā)強度較高，人類活動頻繁，生態(tài)系統(tǒng)價值較低?；诖死碚?，本研究對升金湖國家級自然保護區(qū)進行生態(tài)旅游適宜性評價，在自然性最高的區(qū)域禁止或嚴格限制旅游開發(fā)，在自然性較低的區(qū)域，開展更為豐富多樣的旅游活動。

圖2 自然性連續(xù)譜

參考從自然屬性角度出發(fā)進行生態(tài)旅游適宜性評價的研究成果[28-29]，選取6項生態(tài)旅游評價標準進行適宜性評價。以升金湖國家級自然保護區(qū)內(nèi)珍稀水鳥分布點比例為基礎，根據(jù)自然性連續(xù)譜劃分方法將適宜性等級分為“高、較高、中、較低、低”5個等級，分別賦值為“5、4、3、2、1，具體如表1所示。首先，將研究區(qū)范圍劃分為900 m2(30 m×30 m)的網(wǎng)格作為基本空間評價單元，采用ArcGIS空間分析方法與層次分析法(AHP)相結(jié)合進行研究區(qū)生態(tài)旅游適宜度的計算。其次，采用層次分析法和德爾菲法相結(jié)合的方法確定6個標準在評價體系中所占權重；最后，在ArcGIS中運用自然斷點法對各標準的分級結(jié)果進行綜合分析，疊加權重輸出研究區(qū)生態(tài)旅游適宜性結(jié)果。適宜性較高的區(qū)域具有較高的自然性和生態(tài)價值，應當加強生態(tài)保護與管控力度，以減小旅游活動對自然生態(tài)環(huán)境的破壞；反之，適宜度較低的地區(qū)自然性較低，可以對其資源進行適度的充分開發(fā)。

表1 生態(tài)旅游適宜性評價標準及分級

3 結(jié)果與分析

3.1 自然資源優(yōu)先保護格局

根據(jù)綜合評價結(jié)果，升金湖國家級自然保護區(qū)建立的優(yōu)先保護單元共403個，面積共100.75 km2，占總面積的30%。劃定的優(yōu)先保護格局即為管控區(qū)中的核心區(qū)，嚴格限制旅游等開發(fā)活動，遏制濕地占用和萎縮退化態(tài)勢。核心區(qū)主要由兩塊區(qū)域構成，分別是升金湖西南部的水鳥核心棲息地和東北部的水域濕地空間(圖3)。

圖3 優(yōu)先保護格局

西南部水鳥棲息保護區(qū)包括水鳥核心棲息區(qū)域及濕地空間。濕地是主要土地利用類型，占總面積的51.78%；水域占33.26%；道路等干擾強度大的土地利用類型則只占0.08%。該區(qū)域具有十分重要的生態(tài)價值，生態(tài)系統(tǒng)受人類活動影響較小，如草灘與泥潭等適宜的生境使得白頭鶴、白鶴與白鸛等國家Ⅰ級保護動物主要分布于此，物種保護價值較高。因此，該區(qū)域作為水鳥主要棲息地以及重要的淡水湖泊景觀系統(tǒng)，應避免旅游開發(fā)，確保珍稀物種的生境適宜性；同時，該區(qū)域景觀敏感性較高，應采取嚴格的保護措施，確保生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

東北部的濕地生態(tài)區(qū)具有完整健康的自然生態(tài)系統(tǒng)，擁有良好的地質(zhì)和水土條件，生物多樣性價值高。水域是最大的土地利用類型，占區(qū)域面積的50.03%；其次是濕地，占比29.69%。該區(qū)域具有豐富的生態(tài)資源、優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境和獨特的自然景觀，濕地生態(tài)特色突出。為了維持自然生態(tài)本底特征，保證生態(tài)環(huán)境的完整性與原真性，必須堅持生態(tài)友好與可持續(xù)發(fā)展理念。

3.2 生態(tài)旅游適宜性評價

從圖4可以看出，代表自然性最高的紅色在A、F中的范圍較大，表明研究區(qū)域發(fā)展生態(tài)旅游的主要優(yōu)勢在于豐富的水域濕地資源和未受經(jīng)濟活動開發(fā)等人類活動干擾的原生態(tài)環(huán)境。

圖4 各標準適宜性分值分布

根據(jù)圖5，保護區(qū)中約有74.36%的土地位于距河流、濕地500 m以內(nèi)。研究區(qū)屬平原地形，海拔較低，坡度較緩，大部分土地遠離人類活動范圍。各標準的權重確定為:0.317(距水域濕地距離)、0.180(草地覆蓋情況)、0.126(森林覆蓋情況)、0.077(海拔高度)、0.106(坡度)、0.194(偏遠程度)。因此，水域濕地是升金湖地區(qū)最為重要的生態(tài)旅游適宜性評價標準(人類活動較低、受干擾較小是該地區(qū)生態(tài)旅游的重要優(yōu)勢)，而其他標準對適宜性的影響相對較弱。

圖5 各標準各分值所覆蓋的地區(qū)面積占比

升金湖自然保護區(qū)的綜合適宜性評價(圖6)表明:升金湖自然保護區(qū)生態(tài)旅游適宜性Ⅱ、Ⅲ級所占區(qū)塊面積較大，分別占研究區(qū)總面積的47.11%和25.48%；Ⅰ級、Ⅳ級與Ⅴ級地區(qū)面積均較小。整個保護區(qū)生態(tài)旅游適宜度分布較為均衡，極低與極高值區(qū)域較少且分布分散，有利于該地區(qū)生態(tài)旅游功能的平衡發(fā)展及統(tǒng)一管理。空間分布上，Ⅱ與Ⅲ級的地區(qū)主要集中分布于研究區(qū)的西南部和東部地區(qū)，而Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ級的斑塊分布較為分散，聚集規(guī)模不明顯，其中Ⅰ級斑塊多散布于研究區(qū)邊緣地帶。

圖6 生態(tài)旅游適宜性綜合評價

3.3 生態(tài)旅游功能區(qū)劃綜合分析

根據(jù)自然資源優(yōu)先保護格局與旅游適宜度評價結(jié)果，綜合考慮研究區(qū)的旅游和生態(tài)功能，將升金湖自然保護區(qū)劃分為3大功能區(qū)、7個功能亞區(qū)。3大功能分區(qū)包括生態(tài)保護核心區(qū)、生態(tài)旅游限制區(qū)和生態(tài)旅游發(fā)展區(qū)，其中生態(tài)保護核心區(qū)需要嚴格限制旅游開發(fā)，以保護生態(tài)系統(tǒng)的原真性和完整性；生態(tài)旅游限制區(qū)和生態(tài)旅游發(fā)展區(qū)可以適度進行旅游發(fā)展和旅游活動。7個功能亞區(qū)包括物種棲息保護區(qū)、生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)、濕地觀鳥旅游區(qū)、親水生態(tài)旅游區(qū)、林區(qū)生態(tài)保育區(qū)、鄉(xiāng)村體驗旅游區(qū)和農(nóng)牧生態(tài)旅游區(qū)(圖7、表2)。

表2 生態(tài)旅游功能分區(qū)及相應服務功能

圖7 生態(tài)旅游功能分區(qū)

4 討論

4.1 基于珍稀物種生境適宜性的生態(tài)保護格局

自然保護區(qū)合理的功能分區(qū)對于保護和利用自然資源具有關鍵作用[30-31]?，F(xiàn)有研究立足自身地形地貌、生態(tài)本底及景觀特征進行功能區(qū)劃[14-15]，較少考慮基于特定物種保護為核心的不同分區(qū)需求。盡管如此，有研究還是進行了一些有益性的嘗試，例如，馬佳雯等[6]基于甘肅多兒國家級自然保護區(qū)大熊貓棲息地適宜性進行保護區(qū)功能區(qū)劃，發(fā)現(xiàn)大熊貓痕跡點分布最多的核心保護區(qū)面積占比39.82%，；郭云等[13]以水鳥保護為目標劃定長江流域濕地優(yōu)先保護格局，發(fā)現(xiàn)長江上中下游流域核心區(qū)保護面積占比雖略有差異，但絕大多數(shù)集中在30%～40%，且核心區(qū)土地利用類型以水鳥喜居的濕地為主，這些核心區(qū)域人為干預較少，生態(tài)價值極高。對比發(fā)現(xiàn)，基于物種保護為核心特征的自然保護區(qū)功能區(qū)劃是未來可考慮的主流方向之一，且早期研究與本文研究在核心區(qū)面積占比的劃定上均集中于30%～40%，因此這一面積占比可能具有普適性的參考意義，與馬佳雯等[6]、郭云等[13]得出的生境適宜性規(guī)律相吻合，同時也符合核心區(qū)周圍劃定緩沖區(qū)以及生態(tài)旅游區(qū)來維持原住民的經(jīng)濟利益以及提升原住民保護動力的開發(fā)適宜性考量。此外，針對特定物種的自然保護區(qū)功能區(qū)劃在核心區(qū)的選擇上應當著重考慮保護對象的生境適宜性，其長期逗留、棲息的區(qū)域大概率是此類自然保護區(qū)的優(yōu)先保護區(qū)域，這些區(qū)域往往人類活動較少、人為干預較低，具有完整健康的自然生態(tài)系統(tǒng)，生物多樣性價值很高，例如，以水鳥為保護目標的長江流域、升金湖自然保護區(qū)內(nèi)優(yōu)先保護格局以濕地類型為主便是如此，甘肅多兒保護區(qū)大熊貓適宜棲息地痕跡點的大量分布也正面印證了這一結(jié)論。

4.2 低成本生態(tài)保護與高品質(zhì)旅游發(fā)展相協(xié)調(diào)的功能分區(qū)策略

在以往的研究中，自然保護區(qū)的功能區(qū)劃更加側(cè)重于生態(tài)保護的實現(xiàn)。崔曉偉等[7]基于多源數(shù)據(jù)分析，將錢江源國家公園按照生態(tài)系統(tǒng)完整性目標分為核心保護區(qū)和一般控制區(qū)；朱金峰等[12]面向白洋淀濕地生態(tài)保護和管理需求，將其初步劃分為7個一級生態(tài)功能區(qū)和19個二級生態(tài)功能區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)完整性高、人為干預較少、天然動植物資源豐富的區(qū)域旅游價值也較高，兩者具有高度的趨同性，然而，綜合以最低成本實現(xiàn)生態(tài)核心保護和以最大效益開發(fā)旅游資源來看，崔曉偉等[7]、朱金峰等[12]劃分的旅游開發(fā)適宜性分區(qū)(即一般控制區(qū)[7]、輕度敏感區(qū)[12])一般緊鄰而又不侵占生態(tài)核心區(qū)，有利于生態(tài)旅游功能的平衡統(tǒng)一發(fā)展，這與本文研究的結(jié)果是一致的。此外，本研究根據(jù)自然資源優(yōu)先保護格局與旅游適宜度評價結(jié)果，將升金湖自然保護區(qū)劃分為3大功能區(qū)、7個功能亞區(qū)的結(jié)果表明，保護和開發(fā)并不是相互排斥的，通過恰當?shù)姆謪^(qū)策略，生態(tài)保護和旅游發(fā)展可以得到有效整合。其中，3個大區(qū)嚴格劃定了生態(tài)保護與旅游開發(fā)的界限，而7個功能亞區(qū)又具體指明了升金湖各地塊的保護與開發(fā)方向，如核心保護、濕地觀鳥、林區(qū)保育、鄉(xiāng)村旅游等各區(qū)域明確分工而又相互協(xié)調(diào)，這對于生態(tài)保護和旅游開發(fā)方向的指導性更強。

本研究與一些早期研究的分區(qū)觀點存在分歧，這可能與對保護和開發(fā)概念的理解不同、研究區(qū)域面臨的保護困境及區(qū)域自然環(huán)境特性不同等因素相關。盡管存在差異，但本研究為自然保護區(qū)的生態(tài)保護和旅游開發(fā)提供了新的理論和實踐框架，拓展了保護分區(qū)方法在生態(tài)保護領域的應用手段，有助于自然保護地體系的進一步完善與持續(xù)發(fā)展。

此外，本研究提出的分區(qū)策略在實踐中也面臨一系列挑戰(zhàn)。首先，數(shù)據(jù)的準確性和全面性可能會影響分區(qū)策略的有效性。其次，實際應用中可能遇到的土地使用權以及資源的分配和管理權屬等問題也會對自然保護區(qū)分區(qū)產(chǎn)生一定影響。因此，未來的研究需要深入探討如何在實踐中實施這種分區(qū)策略，并考慮可能遇到的現(xiàn)實問題。例如，針對時空流動性較大的核心保護物種，可積極探索動靜態(tài)結(jié)合的分區(qū)模式；根據(jù)保護對象的特點，對于以候鳥為主要保護對象的自然保護區(qū)，可采取季節(jié)性核心保護區(qū)的思路，在不同的季節(jié)采取相應的管理對策。

5 結(jié)論

基于升金湖國家級自然保護區(qū)內(nèi)國家Ⅰ級、Ⅱ級重點保護野生鳥類種群活動范圍及數(shù)量分布，采用敏感性分析和Marxan模型劃定保護區(qū)內(nèi)保護效率最高的單元，形成優(yōu)先保護格局；同時從據(jù)水域濕地距離、草地覆蓋情況、森林覆蓋情況等6個方面，根據(jù)自然性連續(xù)譜劃分方法對升金湖國家級自然保護區(qū)生態(tài)旅游適宜性按照5個等級進行綜合評價，得出結(jié)論如下:基于升金湖珍稀水鳥生境適宜性需求建立優(yōu)先保護單元403個，面積100.75 km2，占比30%；區(qū)域內(nèi)生態(tài)旅游適宜性Ⅱ、Ⅲ級所占區(qū)塊面積較大，分別為47.11%、25.48%；Ⅰ級、Ⅳ級與Ⅴ級地區(qū)面積均較??；劃定了以3大功能區(qū)和7類功能亞區(qū)為主體的自然保護區(qū)生態(tài)旅游功能分區(qū)。