貴州省國家級自然保護地空間格局特征分析

石秀雄,楊廣斌,李 蔓,張 國,謝 波

(1.貴州師范大學 地理與環境科學學院,貴陽 5500025;2.貴州師范大學 喀斯特研究院,貴陽 550025)

自然保護地是為了實現自然資源和相關生態系統服務、文化價值的長久保護，通過法律或其他有效途徑得到明確界定、許可、投入和管理的特定地理區域[1]。在過去的十多年里，自然保護地的建設成為全球各國首要任務之一[2]，對于自然保護地規劃建設方面的研究已成為熱門[3]。2019年6月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》[4](以下簡稱《指導意見》)明確指出，要建立分類科學、布局合理、保護有力、管理有效的以國家公園為主體的自然保護地體系。當前，我國自然保護地的研究與建設已經發展到一個全新的階段。

國家級自然保護地是我國自然保護地體系中的核心部分，在我國的自然生態保護格局中擔任著主要角色。許多學者基于不同區域不同視角對我國國家級自然保護地格局特征進行了大量研究。從單類型自然保護地來看，吳佳雨[5]、劉國明等[6]、何小芊等[7-8]分別研究了全國國家級風景名勝區空間分布特征、國家森林公園的空間聚集特征與規律、國家地質公園的空間分布空間可達性及演化；周婷[9]、楊利[10]等從時空視角分別研究了國家濕地公園的空間格局特征與城市的區位關系與國家濕地公園的演變特征及其主要驅動因素；潘竟虎等[11]分析了中國國家濕地公園的空間分布特征并重點討論了其空間可接近性。此外，有部分學者分析了多類型的自然保護地分布特征。陳冰等[12]對云南省國家級自然保護區與其他類型保護地(國家森林公園、國家地質公園、國家濕地公園)之間的空間分布及管理權屬關系進行了分析；孔石[13]重點結合人口密度和城市發展指數等社會經濟指標數據，分析了全國最主要的5種國家級自然保護地與自然保護區之間的空間分布特點及相互關系；馬坤等[14]基于國家公園保護地體系建設目的，分析了長江流域所有國家級保護地空間分布特征。

中國西南山地是全球34個生物多樣性熱點地區之一[15]，貴州省是長江、珠江上游重要的生態屏障，也是國家生態文明試驗區，目前鮮有針對貴州省的自然保護地總體空間格局研究。基于此，本研究選取貴州省國家級自然保護地的主要5種類型(自然保護區、風景名勝區、森林公園、濕地公園、地質公園)及世界自然遺產地為研究樣本，運用最鄰近點指數、核密度估計、空間疊置等方法分析其空間分布格局及重疊特征，并提出發展建議。研究結果可為貴州省國家公園為主體的自然保護地體系建設與生物多樣性保護提供科學參考。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文搜集了截至2018年底的貴州省113處國家級自然保護地(10處自然保護區、18處風景名勝區、9處地質公園、30處森林公園、46處濕地公園)和4處世界自然遺產地基本信息(圖1)。各類自然保護地的地理坐標、范圍等數據主要來源于相關官方網站、報告等公開信息。借助Google地圖，將各自然保護地的地理坐標、范圍等進行詳細標注，后導入到ArcGIS 10.2軟件中進行相關處理，最后得到貴州省自然保護地數據庫。貴州省行政邊界矢量數據來自1∶400萬中國基礎地理信息數據庫[16]。

圖1 貴州省國家級自然保護地空間分布

1.2 研究方法

1.2.1 最鄰近點指數 一般點狀要素的空間結構有集聚、均勻和隨機3種形式[17]。貴州省國家級自然保護地經過質心抽象化處理后呈點狀分布，其理論上的最鄰近指數R的計算公式為:

(1)

1.2.2 核密度估計 核密度估計可以通過高低值區域的分布較為明顯地揭示地理分布的局部特征[18]。本文利用核密度分析來反映貴州國家級自然保護地空間格局特征，計算所得值越高，自然保護地分布越集中。其表達式為：

(2)

式中：fn(x)為核密度值；n為自然保護地數量(處)；h為半徑；k為核函數；x-xi為自然保護地點x到xi之間的距離。

2 結果與分析

2.1 空間分布特征

從國家級自然保護地數量分布情況來看(圖2)，貴州省各市州總體上可分為3個檔次：遵義和黔南分布總量最多，銅仁、黔東南和畢節次之，貴陽、黔西南、六盤水和安順最少。區域保護地類型的豐富程度與總量大致上呈正相關關系。從自然保護地空間覆蓋面積來看(圖3)，保護面積超過1 000 km2的地區有遵義、銅仁、黔東南和黔南3個地區，其余地區均低于1 000 km2。區域保護地面積與數量總體上呈正相關關系，但非絕對正相關。

圖2 貴州省各市州國家級自然保護地數量分布

圖3 貴州省各市州國家級自然保護地面積分布

從最鄰近點指數分析結果來看(表1)，自然保護地總體R值(0.780 413)小于1，表明貴州省國家級自然保護地整體呈現聚集分布的特點。單類保護地R值均大于1，呈現離散分布的特點，其離散程度大小排序為森林公園<濕地公園<風景名勝區<自然保護區<地質公園<自然遺產地。

表1 貴州省國家級自然保護地最鄰近點指數值

為了更加準確地測度貴州省5類國家級自然保護地及自然遺產地在全省的分布密度，我們對貴州省國家級自然保護地進行核密度分析，得到了貴州省國家級自然保護地空間分布密度圖(圖4)。由圖4可知，密度區呈現出點狀、帶狀結合分布的特征，高密度區位于遵義西北部、貴陽西南部、黔東南中部以及北部與銅仁交界一帶共4個區域。

圖4 貴州省國家級自然保護地核密度分布

2.2 重疊特征分析

通過疊置分析發現，在研究的貴州113處國家級自然保護地及4處世界自然遺產地中，存在空間重疊的自然保護地共有52處，重疊率為44%，累積重疊面積達2 156.53 km2(表2)。從全省各區域分布來看，除六盤水市外，貴州其余市州國家級自然保護地均有空間重疊。其中，重疊保護地數量超過10處的地區是遵義、銅仁和黔東南，重疊面積最高的地區是遵義市，詳細情況見表2。

表2 貴州省各地州市自然保護地重疊數量與面積

為進一步測定貴州國家級自然保護地的空間重疊分布位置及特征，對重疊保護地進行核密度分析得到貴州省重疊保護地核密度空間分布(圖5)。結果顯示，貴州省重疊自然保護地存在3處高密度區，分別為黔東南中部、黔東南北部與銅仁交界一帶及遵義西北部。結合貴州省全部國家級自然保護地高核密度區分布位置來看，重疊保護地高核密度區分布位置與其具有很大的相似性，重疊保護地除貴陽西南部密度相對較低外，其余位置與全部保護地高核密度區分布大致相同。由此可看出，貴州省自然保護地分布越集中，存在交叉重疊的情況越多，也再一次驗證了貴州省國家級自然保護地分布具有一定的聚集性。

圖5 貴州省國家級自然保護地空間重疊分布

從自然保護地的重疊類型分析結果來看(表3，圖6)，貴州國家級自然保護地交叉重疊類型共有13類。出現次數最多的重疊類型為自然保護區交森林公園，重疊區面積最大的交叉類型為自然遺產地交自然保護區。“自然遺產地”代表著地球演化歷史中重要階段、重要地質過程、生物演化過程以及人類與自然環境相互關系的突出例證，是獨特、稀有或絕妙的自然現象、地貌或具有罕見自然美地域。我國的國家級自然保護區主要是針對有代表性的自然生態系統、珍稀瀕危野生動植物物種的天然集中分布區、有特殊意義的自然遺跡等保護對象所在的區域，而設定的特殊保護區域。故自然遺產地與自然保護區常出現大面積空間重疊，且多有自然遺產地范圍覆蓋保護區范圍的特征。森林公園交自然保護區出現次數最多，說明兩種保護地類型多相伴設置。

圖6 貴州省國家級自然保護地空間重疊類型面積及數量

表3 貴州省國家級自然保護地空間重疊具體情況

2.3 區域特征分析

國家重點生態功能區承擔著水源涵養、水土保持和生物多樣性保護等重要生態功能，關系大區域生態安全。評估自然保護地與國家重點生態功能區的關系是合理開展自然保護地建設和國家生態安全格局構建的重要基礎[19]。貴州省共有26個市縣為國家重點生態功能區，占全省總面積的34%。將貴州省國家級自然保護地與國家重點生態功能區及地貌區進行疊加分析，結果見圖7。在全省117處國家級自然保護地中，有50處位于國家重點生態功能區內，占比為43%。而從52處重疊自然保護地分布位置來看，國家重點生態功能區內有33處重疊自然保護地，占比高達63%。結合前文核密度分析結果可以得出，貴州省國家重點功能區是國家級自然保護地的主要分布和聚集的區域。

從地貌分區來看(圖7)，貴州有80%的國家級自然保護地位于喀斯特區域，說明喀斯特地貌區是貴州國家級自然保護地的主要分布區域。喀斯特地區自然生態環境敏感且脆弱，區域生態保護與經濟發展的協調關系研究是需關注的重要問題。另外得注意的是，非喀斯特區在國土面積僅占全省15%的情況下，孕育了全省38%(不包括重疊面積)的國家級自然保護地空間，充分說明了非喀斯特區良好的自然生態條件，貴州省在充分考慮喀斯特區生態保護的同時，也應重視非喀斯特區的生態維護。

圖7 貴州省國家級自然保護地分布區域特征

3 結論與建議

3.1 結 論

(1)貴州省國家級自然保護地整體聚集分布，單類保護地呈離散分布，離散程度大小排序為森林公園<濕地公園<風景名勝區<自然保護區<地質公園<自然遺產地。貴州省國家級自然保護地空間分布核密度區呈點狀、帶狀兩類結合分布的特征，并出現4個高密度區，分別位于遵義西北部、貴陽西南部、黔東南中部以及北部與銅仁交界一帶。

(2)貴州國家級自然保護地交叉重疊率為44%，重疊自然保護地有3處高密度區，分別為黔東南中部、黔東南北部與銅仁交界一帶及遵義西北部。貴州國家級自然保護地交叉重疊類型共有13類，出現次數最多的重疊類型為自然保護區交森林公園，重疊區面積最大的交叉類型為自然遺產地交自然保護區。

(3)貴州國家重點生態功能區內國家級自然保護地和重疊自然保護地占比分別為43%和63%，國家重點生態功能區是貴州自然保護地的重要分布和主要聚集的區域。從地貌分區看，喀斯特地貌區內國家級自然保護地和重疊自然保護地占比分別為80%和65%，非喀斯特區占比分別為20%和35%，貴州國家級自然保護地主要分布在喀斯特地貌區。

3.2 建 議

貴州國家級自然保護地在保護生物多樣性、改善生態環境質量和維護區域生態安全方面發揮著主導作用，但也存在著空間重疊、多頭管理、邊界不清、保護與發展矛盾等問題。自然保護地的空間分布格局和空間關系分析，是研究其整合優化的重要基礎[21]。基于本文分析結果，本文擬對貴州省自然保護地發展建設提出以下幾點建議：

(1)建立以國家公園為主體的自然保護地體系為契機，遵循《指導意見》的精神，對全省自然保護地現狀類型全面評估，著重解決自然保護地重疊設置問題。厘清重疊區域的自然生態類型，明確發展定位與管理目標，按照國家公園、自然保護區、自然公園的分類體系對各類保護地進行重新架構合理布局自然保護地并勘界立標。

(2)以國家重點生態功能區為區域背景，結合區域內自然保護地現有條件，構建區域生態安全格局。國家重點生態功能區、國家級自然保護區等自然保護地，對于區域生態系統的服務功能和生物多樣性保護具有重要作用[21-22]。強化自然生態保護和科學布局生態空間，構建國家生態安全格局，已經成為國家發展戰略和安全戰略的重要內容[19]。從分析結果來看，貴州國家重點生態功能區是國家級自然保護地的主要聚集區，也是其自然生態系統中最重要、生物多樣性最富集的區域。建議以該區域為核心，科學論證分析其自然生態條件積極重點構建區域生態安全格局。

(3)關注生態脆弱區自然生態保護與經濟發展協調問題，建立區域生態保護補償機制，為構建以國家公園為主體的自然保護地體系提供制度保障。如何處理好生態保護和國土開發的關系，受到學術界的廣泛關注[23-24]。貴州國家級自然保護地主要分布在喀斯特地區，而喀斯特地區因其特殊的社會生態特征，長期面臨著地方發展與生態環境保護的雙重壓力，生態建設保護先行，研究建立適宜可行的區域生態保護補償方案是解決之道。