中國國家森林公園時空演變特征及其影響因素分析

,1b

(1.東北師范大學 a.地理科學學院;b.人文學院,吉林 長春 130024;2西南林業大學 地理科學學院,云南 昆明 650024)

1 引言

森林公園是我國自然保護和旅游開發的主要形式之一[1]。在生態環境日益惡化、民眾回歸自然需求快速增加的大背景下,森林公園尤其是國家森林公園已成為我國生態文明建設的“排頭兵”[2]。我國學者對國家森林公園的研究源于其經濟效益,認為應將森林公園作為林業產業的主導產業[3]。其后的研究多與森林旅游相關,涉及旅游資源[4]、景區開發與管理[5]、旅游經濟[6]等森林旅游景區相關研究,游客行為[7]、旅游體驗[8]、環境承載力[9]、社區參與[10]等森林旅游游客與社區的相關研究,國土空間、林業主管部門等管理部門的相關研究[11]。隨后的研究主要涉及國家森林公園的綠色發展與生態安全[12],包括對空氣負離子[13]、噪音[14]等生態因子的研究,環境教育、自然教育等解說系統的研究[15]。近年的研究重點為國家森林公園的時間軌跡[16,17]與空間分布[16-19],但較少有學者將時間和空間兩者相結合起來進行研究。國家森林公園的評選具有較強的政策性,目前學者較多的是對政策進行單獨分析[20,21],將發展政策、時間軌跡與空間分布三者相結合的研究更少,因此本研究將從這三方面入手,對國家森林公園空間分布進行全面深入的分析。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本研究對象為1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年6個時間節點的國家森林公園,分布在除香港和澳門特別行政區、臺灣地區以外的31個省市區。國家森林公園數據來源于中國森林公園官方網(http://zgslgy. forestry.gov.cn),森林資源數據來源于中國林業網(http://www.forestry.gov.cn),各省市區經濟、人口資料來源于相關年份的《中國統計年鑒》,空間行政邊界矢量圖數據來源于國家基礎地理信息中心發布的1∶400萬中國基礎地理信息數據,氣溫和降水數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心(http://www.resdc.cn)。

2.2 研究方法

基尼系數，計算公式為:

G=SA/S(A+B)

(1)

式中,SA為國家森林公園實際分布曲線和國家森林公園分配絕對平等線之間的面積;S(A+B)為國家森林公園實際分布曲線右下方的面積。

標準差橢圓，主要參數的計算公式為:

(2)

方位角:

(3)

(4)

(5)

核密度估計,計算公式為:

(6)

式中,k(X-Xi/h)為核密度方程式;(X-Xi)為待分析國家森林公園X到Xi的距離;h為帶寬,即搜索半徑;n為要素數量;d為數據維數,本研究取值為2。

探索性空間數據分析，計算公式為:

Global Moran′s I指數:

(7)

(8)

皮氏積矩相關系數，計算公式為:

(9)

3 中國國家森林公園時空演變特征

3.1 國家森林公園政策演進與階段特征

政策節點識別:從歷史的角度梳理和審視國家森林公園的相關政策,發現國家森林公園發展有4個重要政策節點:1982年為國家森林公園評選的開端年；1992年為國家森林公園進入有序管理的階段；2002年為國家森林公園建設的重點由經濟效益向生態效益轉變；2011年為國家森林公園的目標轉為全面提高人民的生態福祉。

發展階段:本文以上述政策的轉折點為判斷基礎,結合國家森林公園的數量和面積變化,將國家森林公園的發展歷程大致分為6個階段:①萌芽探索階段(1982—1990年)。以國家森林公園為依托，大型林場進行省部聯建,旨在解決林業重視采伐忽視培育的問題。該階段國家森林公園具備良好的發展基礎,后期成為了著名的風景區。②快速成長階段(1991—1995年)。1992年原國家林業部要求“森林環境優美的國有林場都應設立森林公園”,此后國家森林公園進入了建設高潮期,國家森林公園的數量和面積都呈現激增的狀態。③規范建設階段(1996—2000年)。在國家森林公園數量激增的同時,也帶來了質量良莠不齊的問題,原國家林業部進行了及時糾正,規范管理成為該階段國家森林公園發展的重要特征。④轉型發展階段(2001—2005年)。國家森林公園的建設重點逐步轉向森林資源的生態化開發利用,因此國家森林公園的面積增長速度在該階段超過了數量增長速度。⑤生態開發階段(2006—2010年)。我國強調要在國家森林公園等森林資源良好的地方開展道德教育和生態文明教育,國家森林公園的規模增長和數量在發展中逐漸保持平衡。⑥全面提升階段(2011年至今)。國家森林公園建設內容日益多元化,數量和面積增長趨緩,并成立了“森林公園保護與發展中心”,將國家森林公園的生態福祉發揮到最大化。

3.2 國家森林公園的空間分布演變

數量分布特征:本文主要運用核密度估計方法計算國家森林公園核密度,見圖1。由于1990年我國只有8個國家森林公園,數據量不能滿足核密度計算的要求,故只對其他5個時間節點進行了核密度分析。

從圖1可見:①在6個時間節點上,國家森林公園的空間分布總體上都是以“胡煥庸線”為界,東南與西北分異明顯,呈現東南地區連片高密度分布,西北地區局部零星集聚的特征。②大別山、山東丘陵、長白山、太行山、巫山與雪峰山、南嶺等地區是國家森林公園最早的集聚地區,并隨著時間的推移范圍逐漸擴大;后期長江中下游地區得到了快速發展,集聚區范圍迅速擴大;天山地區、雅魯藏布江地區經過多年發展也逐漸形成了明顯的集聚區。

圖1 我國國家森林公園分布密度演化

面積分布特征:①借助ArcGIS軟件,根據式(7)計算出國家森林公園6個時間節點的Global Moran′s I 指數估計值,分別為0.00732、0.0094、0.0146、0.0397、0.0421、0.0427,通過顯著性檢驗(Z>1.96),表明國家森林公園面積分布在空間上呈現集聚分布態勢,且隨著時間演變不斷加強。②借助ArcGIS軟件,計算得出國家森森公園6個時間節點的局部空間關聯指數(Getis -Ord G),并基于GIS平臺將進行可視化,見圖2。雖然1990年國家森林公園在空間上呈現集聚,但數據量僅為8,所得結果不足以支撐研究,因此僅對其他5個時間節點進行局部空間關聯指數分析。從圖2可見,國家森林公園面積高低值分布具有一定的穩定性。小興安嶺和長白山、大興安嶺、黃河內蒙古段一直是國家森林公園面積高值分布地區;新疆天山和天池地區、祁連山脈地區、雅魯藏布江沿岸后來居上,成為國家森林公園面積高值分布地區;華北平原地區一直是國家森林公園面積低值分布地區;除上述地區外,中值區廣泛分布于全國。隨著時間的推移,國家森林公園面積高值分布地區和低值分布地區的范圍不斷向外圍擴張,呈現了“高值愈高,低值愈低”,空間分布上具有穩定性的演化特征。

圖2 我國國家森林公園面積熱點區演化

3.3 國家森林公園空間態勢演變

主要是:①集聚性。國家森林公園空間分布的基尼系數1990年為0.759,接近于1,說明國家森林公園在空間上集中分布現象十分明顯。1995—2010年基尼系數分別為0.446、0.375、0.289和0.290,2015年的基尼系數大幅減小,但后期稍有回彈?？傮w而言,國家森林公園空間分布存在集聚性,逐漸減弱并維持在較穩定的水平上。②方向性。以國家森林公園的點坐標為基礎計算,得到國家森林公園標準差橢圓,該分布橢圓是研究國家森林公園空間分布方向性的基本參照(表1)。可見國家森林公園的標準差橢圓不斷擴大,表明國家森林公園的分布范圍越來越廣泛;在方位角上不斷增加,表明空間上不斷向東南方向延展,長短軸比例不斷減小,表明國家森林公園的西北—東南方向的發展趨勢不斷增強,空間分布方向性減弱。重心除1990年外,始終位于河南省周口市或漯河市境內。相比我國國土均衡分布(即不考慮任何自然和社會因素的作用)橢圓的重心(103.30°E、36.64°N)[34],國家森林公園重心向東偏移的方向遠大于向南偏移的方向。

表1 國家森林公園標準差橢圓基本參數

4 國家森林公園時空演變的影響因素

4.1 水熱氣候條件

采用空間疊置方法,將我國826個國家森林公園分別與我國>10℃積溫與年均降水量背景圖疊加,統計結果見表2。從表2可見,隨著溫度升高,我國國家森林公園數量在不斷增加,但面積在不斷減少。我國熱帶地區與溫帶地區相比,雖然有更豐富的熱量資源,但熱帶地區面積占比太小,導致熱帶地區的國家森林公園比例也很小?？傮w上,隨著我國熱點地區濕潤度升高,國家森林公園數量呈現明顯的上升趨勢;面積除濕潤區外,也呈現了明顯的上升趨勢。濕潤區雖然具有森林生長需要的充足水分,但由于是我國人口和城市分布的主要地區,城市建設用地需求量大,導致國家森林公園面積減少。

表2 不同水熱條件區域中國國家森林公園的數量與比例

圖3 各省份森林資源占比與國家森林公園數量占比的矩陣分析

4.2 森林資源條件

通過各省份森林資源占比與國家森林公園數量占比的矩陣分析(圖3左)可見,第一象限和第三象限內分布了64.52%的省份,第二象限和第四象限內分布了35.48%的省份,且第二象限和第四象限內湖北、陜西、吉林、廣西、內蒙古等省份緊鄰分界線,表明國家森林公園的數量分布與森林資源分布具有顯著的空間耦合特征,森林資源豐富的東北林區、西南林區和東南林區是我國國家森林公園的兩大主要集聚區。同時,森林資源相對較少但森林旅游市場良好的山東、浙江等地也成為國家森林公園的主要集聚區。從圖3右可見,僅有新疆、內蒙古、四川、廣西、云南等省份位于第二象限和第四象限,且新疆、內蒙古和廣西緊鄰分界線,表明國家森林公園的面積分布與森林資源存在極顯著的空間耦合關系,森林資源豐富的地區也是國家森林公園面積較大的地區。四川和云南雖然森林資源極為豐富,但由于西部地區的地形地貌復雜,降低了這些地區森林資源的可達性,因此國家森林公園面積較小。

4.3 人口條件

本文選取各省份國家公園數量和年末的人口為變量,運用SPSS軟件計算得到皮氏矩陣相關系數(在0.01水平上顯著)。具體而論,在6個時間節點上年末人口與國家森林公園數量相關系數分別為0.41、0.66、0.76、0.70、0.69、0.70,年末人口與國家森林公園面積相關系數分別為0.09、0.19、0.29、0.09、0.08、0.08。可以看出,在各時間節點上,人口數量與國家森林公園數量的相關系數大于0.40。隨著時間的推移,相關性增強并維持在0.70左右的高顯著性水上,表明國家森林公園數量分布與人口條件具有顯著的相關性;人口數量與國家森林公園面積相關系數僅在2000年大于0.2,其他時間節點的相關系數小于0.2,表明國家森林公園面積分布與人口條件不具有相關性。原因可能是:國家森林公園的重點已開始轉向生態建設,為民眾帶來更多的生態福祉已成為設立國家森林公園的重要目的之一,以人口與國家森林公園數量為代表的生態福祉保持顯著相關性正是生態文明理念的體現,更能靈活地滿足民眾的生態福祉。

4.4 經濟條件

選取各省份國家公園數量和地區生產總值為變量,運用SPSS軟件計算得到皮氏矩陣相關系數(在0.01水平上顯著)。具體而論,在6個時間節點上地區生產總值與國家森林公園數量相關系數分別為0.50、0.48、0.59、0.47、0.48、0.53,地區生產總值與國家森林公園面積相關系數分別為0.35、0.07、0.18、-0.01、0.02、-0.02?？梢钥闯?隨著時間推移,各時間節點上地區生產總值與國家森林公園數量的相關系數略有起伏,但都在0.40—0.60的范圍內,表明國家森林公園數量分布與經濟條件具有顯著相關性;地區生產總值與國家森林公園面積除在1990年相關系數大于0.2外,其他年份多接近于0,因此國家森林公園面積分布與經濟條件不具有相關性?？赡艿脑蚴?國家森林公園的建設需要投入大量資金,涉及眾多的職能部門,經濟越發達的地區滿足上述條件的可能性越大;但經濟發達地區的城市化水平較高,所需建設用地和大型項目用地較多,需要犧牲一部分森林環境。因此,經濟發展水平對國家森林公園的設立雖然有助推作用,但其作用力受到了一定的限制。

4.5 政府行政力量

國家森林公園的空間分布受到相關評審標準與設立要求的直接影響。雖然經過三十幾年的發展,評審標準與設立要求不斷完善,但總體而言未能將自然條件和地區的社會經濟差異充分考慮在內,在一定程度上加劇了國家森林公園分布的不均衡。同時,隨著國家森林公園評審標準與設立要求越來越注重生態建設、生態教育、多功能開發,各城市都通過更大范圍的地域整體優勢進行競爭,逐漸開始形成了區域內的國家森林公園網絡體系,即政策因素帶來的空間效應開始出現在城市—區域尺度上,在全國和城市內部尺度表現不突出。

綜合上述對各影響因素的分析可知,國家森林公園的時空演變受到了自然約束力、社會驅動力和政府行政力的交互作用。

5 結論與討論

國家森林公園從設立至今,有關國家森林公園的政策和實踐日趨成熟和完善,隨著時間的演進,國家森林公園的空間分布態勢不均衡性減弱,分布范圍不斷擴大,重心向西偏移并逐漸趨于穩定;數量分布格局始終與“胡煥庸線”高度吻合,呈現“東南密、西北疏”的特征,面積分布格局則呈片狀分布,表現“高值愈高,低值愈低”的特征。國家森林公園的時空演變是多因素綜合作用的結果,水熱氣候條件是國家森林公園演變的基礎動力,森林資源是直接動力,人口數量和經濟水平在兩者的基礎上又推動了國家森林公園的進一步演進,政府行政力是隱形的指導力量。自然約束力主要影響國家森林公園的面積分布,社會驅動力和政府行政力則主要影響國家森林公園的數量分布。

主要政策啟示:①通過政策調控普及生態福祉。雖然自然地域分異規律、人口數量和經濟差異是客觀存在的自然和社會條件,但可通過政策調控來設立國家森林公園,最大程度上將森林福祉普及至民眾。②通過因地制宜促進生態和諧。森林資源等生態資源在數量或質量上具有顯著的差異性,應結合區域實際情況,形成差異化的評價指標體系,使各區域都能形成具有特色的森林生態福祉。③通過多種方式繁榮生態文明。設立生態資源管理與保護點并促進其繁榮發展是滿足人們生態基礎工作,更重要的是要在生態保護意識建設等方面來落實生態文明、繁榮生態文明。