秦 青,劉晶茹,于 強,馬 奔,譚宏利,解林紅,溫亞利,*

1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 北京林業(yè)大學林學院, 北京 100083 3 北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院, 北京 100083 4 國家林業(yè)與草原局森林與草原病蟲害防治總站, 沈陽 110034

大熊貓作為生物多樣性保護的旗艦物種,具有傘保護作用。保護大熊貓不僅僅是保護一個物種,而是保護復雜的生態(tài)系統(tǒng),確保區(qū)域生態(tài)安全。由于保護力度不斷加大,近年來大熊貓野外種群和棲息地面積都有了較大增長[1],2016年世界自然保護聯(lián)盟將大熊貓的受威脅級別從“瀕?！苯禐椤耙孜！?可見大熊貓保護成效顯著。但是大熊貓保護地森林和物種資源十分豐富,周邊社區(qū)發(fā)展仍然高度依賴自然資源[2]。大熊貓保護地周邊經(jīng)濟社會系統(tǒng)仍從大熊貓同域分布的自然生態(tài)系統(tǒng)中獲取資源,占據(jù)土地[3]。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展提速,資源開發(fā)、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等經(jīng)濟活動仍在持續(xù)[4]。由于人為干擾和自然隔離等原因,野外大熊貓種群被分割成33個局域種群,其中有24個局域種群具有較高的生存風險[5]。人類經(jīng)濟活動對大熊貓棲息地的干擾壓力從未消減,大熊貓保護的形勢依然嚴峻[6]。

大熊貓保護地位于長江中上游重要集蓄水區(qū),是中國重要的生態(tài)脆弱區(qū),這一地區(qū)的生態(tài)安全狀況直接關(guān)系著廣大地區(qū)的國土生態(tài)安全。2017年,國務(wù)院印發(fā)了《大熊貓國家公園體制試點方案》,旨在增加大熊貓棲息地的連通性、完整性。2018年,大熊貓國家公園管理局正式掛牌。2019年,中央全面深化改革委員會第六次會議審議通過了《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護地體系指導意見》,強調(diào)把具有國家代表性的重要自然生態(tài)系統(tǒng)納入國家公園體系,實行以國家公園為主體、自然保護區(qū)為基礎(chǔ)、各類自然公園為補充的自然保護地體系。中國社會經(jīng)濟高速發(fā)展過程中,維護區(qū)域生態(tài)安全,協(xié)調(diào)發(fā)展與保護的關(guān)系,是國家生態(tài)保護戰(zhàn)略的重點和難點問題。近年來國家通過各種保護政策,在發(fā)展經(jīng)濟的同時大力宣傳保護生態(tài)環(huán)境,如何處理大熊貓保護與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展也是學術(shù)界研究的熱點。

“生態(tài)安全”概念,國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所于1989年首次提出,指由自然生態(tài)安全、經(jīng)濟生態(tài)安全、社會生態(tài)安全組成的復雜生態(tài)系統(tǒng)。國外關(guān)于生態(tài)安全的研究主要集中于理論研究[7- 8]、生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展[9]、生態(tài)安全預警[10]、環(huán)境可持續(xù)性[11-12];區(qū)域環(huán)境管理[13]等方面,奠定了生態(tài)安全研究的理論基礎(chǔ)。國內(nèi)學者關(guān)于生態(tài)安全的研究起步稍晚但發(fā)展迅速,從研究內(nèi)容來看,大多利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù),構(gòu)建評價指標體系進行區(qū)域生態(tài)安全評價：寧立新[14]對江蘇省海岸帶19年間的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行綜合評價和動態(tài)變化分析;米鋒[15]利用31個省(市、自治區(qū))年鑒數(shù)據(jù),分析森林生態(tài)安全狀況及其變化趨勢;喬衛(wèi)芳等[16]對焦作市生態(tài)安全進行了綜合評價;郗希等[17]分析了城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展;劉雅愛[18]對張家口市生態(tài)安全進行評價。從研究方法來看,馮彥[19]等采用熵權(quán)法和G1法并結(jié)合綜合指數(shù)法,選取人口密度、SO2排放量、森林覆蓋率、森林火災(zāi)及病蟲害發(fā)生率等指標構(gòu)建PSR模型,對湖北省縣域森林生態(tài)安全進行動態(tài)評價;毛旭鵬[20]采用熵權(quán)法和模糊綜合評價法,選取人口增長率、開荒面積、有林地面積、農(nóng)民年純收入等指標構(gòu)建PSR模型,對湖南省長沙、株洲、湘潭等地區(qū)森林生態(tài)安全進行評價;吳曉等[21]采用熵權(quán)法賦值,結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度評價模型,選取城市化比例、人均耕地面積、水土流失面積等指標,對巫山縣山地城市生態(tài)安全進行評價;鄭暉等[22]采用生態(tài)承載力評價模型對甘肅省生態(tài)承載力進行動態(tài)分析。左偉等[23]構(gòu)建了層次分析-變權(quán)-模糊-灰色關(guān)聯(lián)復合模型對區(qū)域生態(tài)安全進行綜合評價。劉海龍等[24]采用集成熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)評價模型,并結(jié)合空間分析方法,評價并分析山西省生態(tài)安全時空演變規(guī)律。

本文在中國建立自然保護地體系的背景下,基于PSR模型,構(gòu)建大熊貓保護地生態(tài)安全評價指標體系,以四川省為例,選取大熊貓分布的已被劃入或?qū)砜赡鼙粍澣氡Ｗo地管理體系的20個典型縣域,系統(tǒng)分析大熊貓保護地2003—2017年生態(tài)安全狀況及其變化趨勢。在此基礎(chǔ)上,運用空間分析法研究四川省大熊貓保護地典型縣域生態(tài)安全的時空變化,通過空間相關(guān)性分析,識別縣域之間的相互影響關(guān)系,為建設(shè)大熊貓保護地體系提供理論依據(jù),進一步維護大熊貓保護地生態(tài)系統(tǒng)安全,具有重要的科學價值和實踐意義。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

四川省是野外大熊貓分布的主要區(qū)域,根據(jù)中國第四次大熊貓調(diào)查,四川省的野生大熊貓數(shù)量是1387只(不包括1.5歲以下幼體),占全國總數(shù)74.4%。四川省境內(nèi)的大熊貓棲息地面積有202.72萬 hm2,占全國78.29%。分布在岷山、邛崍山、大相嶺、小相嶺、涼山和秦嶺六大山系,地理位置介于東經(jīng)101°55′—105°27′、北緯28°12′—33°34′之間[25]。自20世紀90年代以來,四川省陸續(xù)實施大熊貓及其棲息地保護、天然林保護、退耕還林以及野生動植物保護與自然保護區(qū)建設(shè)等生態(tài)工程以來,大熊貓數(shù)量及其棲息地面積上升,但仍有38.5%的野生大熊貓和50.5%的大熊貓棲息地未得到保護,部分棲息地嚴重退化。

本文選取了大熊貓密集分布的20個具有代表性的典型縣域,具體見圖1,部分縣域已經(jīng)被劃入保護地管理體系和大熊貓國家公園管理范圍內(nèi),另有部分縣域具有重要的保護價值,未來有可能被劃入保護地管理范圍內(nèi)。這20個縣域涵蓋四川省75.59%大熊貓棲息地和87.96%大熊貓野外種群。各縣域的經(jīng)濟發(fā)展處于不同水平,平武縣大熊貓保護地水電站密布、松潘縣社區(qū)居民以放牧和采藥為生。九寨溝縣、汶川縣以旅游業(yè)為主要收入來源,寶興縣、石棉縣以采礦業(yè)為主要經(jīng)濟支柱,馬邊縣和雷波縣經(jīng)濟發(fā)展水平較低,以農(nóng)耕、放牧為主。大熊貓保護地多數(shù)分布在少數(shù)民族聚居、地理位置偏遠、交通不便,但自然資源豐富的縣域。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Research area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及的指標數(shù)據(jù)來源分兩類,一類來源于課題組多年的調(diào)查積累,另一類來源于統(tǒng)計年鑒和相關(guān)調(diào)查報告。其中,農(nóng)林收入、保護資金投入、自然保護區(qū)面積、退耕還林等生態(tài)工程面積等數(shù)據(jù)來源于課題組多年的實地問卷調(diào)查、在各縣保護區(qū)調(diào)研中所獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料以及相關(guān)部門管理者問卷訪談數(shù)據(jù)。平均氣溫、降雨量、GDP、行業(yè)產(chǎn)值、SO2排放量、公路里程、景區(qū)面積等數(shù)據(jù)主要來源于相關(guān)各縣的《縣統(tǒng)計年鑒》,并參考這些縣域所在市(州)的統(tǒng)計年鑒,包括阿壩州、綿陽市、雅安市等9個市(州)。以及《四川省統(tǒng)計年鑒》、《四川農(nóng)村年鑒》、《四川省環(huán)境狀況公報》、《林業(yè)統(tǒng)計年鑒》。大熊貓種群數(shù)量、棲息地面積、主食竹面積等源于國家林業(yè)與草原局、四川省林業(yè)與草原局提供的《全國第三次大熊貓調(diào)查報告》、《四川省第四次大熊貓調(diào)查報告》。

2 研究方法

2.1 PSR評價指標體系構(gòu)建

2.1.1指標的選擇

作為一個針對復雜評價對象而進行的綜合性評價,保護地生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建十分復雜,如何構(gòu)建指標體系是關(guān)鍵,指標的選擇科學與否直接決定評價結(jié)果的意義。因此,考慮到相關(guān)指標的實用性、科學性、可獲取性等原則,課題組內(nèi)部進行了多次研討并向相關(guān)專家進行了咨詢,結(jié)合四川省大熊貓保護地的環(huán)境特征和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況,兼顧可獲取性等原則,構(gòu)建的大熊貓保護地生態(tài)安全評價指標體系的基本框架,包含人類活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力(P),生態(tài)系統(tǒng)自身狀態(tài)(S),人類管理和保護行為響應(yīng)(R)。所選擇的指標包括原始指標和構(gòu)建指標。原始指標,是直接查閱統(tǒng)計年鑒等可以獲取的,如人口數(shù)量、森林覆蓋率等;構(gòu)建指標,是利用原始數(shù)據(jù)進行計算后得來的指標,如林業(yè)產(chǎn)值占GDP比例等。其中,全國大熊貓調(diào)查每十年開展一次,森林資源清查每五年開展一次,因此相關(guān)數(shù)據(jù)按照年增長率換算得到。 具體指標見表1所示：

第一,壓力指標(P)。用資源、環(huán)境污染和人文社會指標反映,顯示自然過程和人類活動給大熊貓保護地生態(tài)環(huán)境所帶來的影響和壓力。壓力的產(chǎn)生與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展程度和人口結(jié)構(gòu)指標有密切關(guān)系。反映一定時期內(nèi)棲息地資源的利用強度和環(huán)境的破壞程度,以及今后區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的變化趨勢。本研究選取的壓力指標主要包括以下部分：人口增長和經(jīng)濟發(fā)展壓力(C1)、土地及資源占用壓力(C2)、環(huán)境污染的壓力(C3)。

第二,狀態(tài)指標(S)。主要是指大熊貓分布區(qū)生態(tài)環(huán)境在一定時期內(nèi)的狀態(tài)和變化趨勢,展示其結(jié)構(gòu)、功能和穩(wěn)定性,主要包括資源、環(huán)境及大熊貓棲息地狀況等。本研究選取的狀態(tài)指標主要包括以下部分：森林資源狀態(tài)(含竹林狀態(tài))(C4)、環(huán)境狀態(tài)(C5)、大熊貓及棲息地狀態(tài)(C6)。其中,森林面積,尤其是竹林面積是大熊貓保護地生態(tài)環(huán)境的重要影響因子,此處不再贅述。

第三,響應(yīng)指標(R)。人類活動對環(huán)境造成一定干擾,給生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來壓力,為緩解資源壓力、改善環(huán)境、維持生態(tài)平衡,采取一系列管理措施,從政府、公眾等不同層次出發(fā),主要包括以下方面：資金投入(C7)、保護工程實施(C8)。

2.1.2指標權(quán)重的確定

確定評價指標權(quán)重是進行生態(tài)安全評價的關(guān)鍵,現(xiàn)有的指標權(quán)重計算方法已經(jīng)相當成熟,主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩種。前者最為廣泛的是層次分析法(AHP),因其對各指標之間重要程度的分析更具邏輯性,定性與定量相結(jié)合,具有較強的可信度,是一種多準則決策方法[26]。后者最具代表的是熵權(quán)法,主要是利用各指標所提供信息量的大小(熵值) 來決定指標權(quán)重,是一種科學客觀的賦權(quán)方法,成功排除了人為因素的主觀影響[27]。

由于主觀賦權(quán)法帶有主觀色彩的缺點,存在隨意性較大的可能。而客觀賦權(quán)法確定的權(quán)數(shù),有時無法排除與指標的實際重要程度相悖的可能性。因此,綜合主客觀賦權(quán)法的優(yōu)缺點,采用層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合來確定指標權(quán)重,具體計算步驟如下：

(1)熵權(quán)法對指標權(quán)重進行客觀賦值計算,計算公式見何逢標[28]對綜合評價方法的研究,得到客觀權(quán)重向量a=(a1,a2,…,a23)。

(2)層次分析法進行指標主觀權(quán)重賦值計算,確權(quán)原理及具體步驟可參考杜棟等[29]對層次分析法的研究,在此不再贅述。本研究中,主要通過YAAHP生成的調(diào)查問卷,來構(gòu)造層次分析模型的判斷矩陣,然后對判斷矩陣進行一致性檢驗。采用YAAHP軟件對專家問卷進行標記修正與補全,全部通過一致性檢驗,通過群決策AHP方法,采用算數(shù)平均的方法計算出各指標的權(quán)重b=(b1,b2,…,b23)。

(3)結(jié)合熵權(quán)法確定的客觀權(quán)重和層次分析法確定的主觀權(quán)重,再利用乘法歸一化公式,計算出生態(tài)安全指標的綜合權(quán)重ωi,計算公式如下：

(1)

式中,αi是第i項指標的主觀權(quán)重,bi是第i項指標的客觀權(quán)重,ωi是第i項指標的綜合權(quán)重。

采用熵權(quán)法和層次分析法分別計算指標權(quán)重,可以克服主客觀不足之處,各指標的客觀權(quán)重、主觀權(quán)重與綜合權(quán)重如表1所示。

表1 PSR模型指標體系

2.2 生態(tài)安全指數(shù)測算

為計算生態(tài)安全指數(shù),本文采用綜合評價法,將每個指標的得分值與其權(quán)重進行加權(quán)求和,公式如下：

(2)

式中,pi是第i個縣域在第i項指標的得分值,FI是第i個縣域的生態(tài)安全得分。

2.3 空間相關(guān)性分析

空間自相關(guān),指在地理位置上,相鄰的兩個區(qū)域的某一觀測值是否具有相關(guān)性[30- 31]。常用的方法有全局自相關(guān)和局部自相關(guān)。

2.3.1全局自相關(guān)

全局自相關(guān),指整個區(qū)域的某一屬性值是否具有相關(guān)性。一般常用Moran′s I指數(shù)和Gearyc指數(shù)來衡量,Moran′s I指數(shù)受偏離正態(tài)分布的影響較小,本文采用全局Moran′s I指數(shù)[30]來檢驗各縣域生態(tài)安全指數(shù)的全局自相關(guān)性,計算公式如下：

(3)

2.3.2局部自相關(guān)

在使用全局自相關(guān)檢測各縣域生態(tài)安全指數(shù)整體空間相關(guān)性后,再利用局部自相關(guān)性分析其局部相關(guān)性質(zhì)。將全局Moran′s I分解,局域Moran′s I公式為：

(4)

3 結(jié)果與分析

3.1 大熊貓保護地生態(tài)安全的變化趨勢

在前面確定了指標權(quán)重的基礎(chǔ)上,計算大熊貓保護地分布的20個典型縣域的生態(tài)安全指數(shù)如表2所示。具體分析大熊貓保護地生態(tài)安全狀況：

3.1.1生態(tài)安全綜合指數(shù)變化趨勢

整體來看,四川省大熊貓保護地2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動上升的變化趨勢,說明生態(tài)環(huán)境整體保持不斷改善的狀態(tài)。2003年平均生態(tài)安全指數(shù)為0.3872,2003—2007年處于緩慢上升階段。2009年出現(xiàn)小幅下降,這一變化可能汶川地震有關(guān),汶川縣是大熊貓高密度分布區(qū),強烈的地殼運動造成植被的損壞以及物種數(shù)量的下降(但是這種自然因素不是本文探討的重點,本研究主要是分析區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對大熊貓保護地生態(tài)安全的影響)。2013—2017年上升速度較快,生態(tài)環(huán)境改善顯著,說明近年來國家及地方政府生態(tài)工程成效顯著,大熊貓棲息地整體得到恢復。

3.1.2生態(tài)壓力指數(shù)變化趨勢

本文對壓力指數(shù)中的逆向指標做了標準化處理,壓力指數(shù)越大,說明保護地環(huán)境面臨的壓力越小。表2可以看出,2003—2007年研究區(qū)域的生態(tài)壓力指數(shù)總體處于上升趨勢,其中2003—2009年有所波動,2011—2017年基本處于平穩(wěn)上升趨勢,表明人類活動對生態(tài)的環(huán)境的干擾壓力在減小。近十幾年來為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,保護大熊貓及棲息地,國家和地方政府作出了很大的努力[32]。棲息地周邊社區(qū)居民生態(tài)搬遷和進城務(wù)工,減少了自然資源的開發(fā)[33]。但是因地方經(jīng)濟發(fā)展需要,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度加快,部分縣域因為缺乏科學規(guī)劃,修路、建水電站、開發(fā)景區(qū)等活動仍然給大熊貓保護帶來較大壓力,依然威脅著大熊貓保護地生態(tài)環(huán)境。

3.1.3生態(tài)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢

研究區(qū)域2003—2017年的生態(tài)狀態(tài)指數(shù)整體呈波動上升趨勢,其中,2003—2007年保持緩慢上升趨勢,2009年出現(xiàn)下滑,2011—2017年處于快速恢復趨勢,這說明保護地生態(tài)環(huán)境得到了顯著改善,短期的波動下滑可能與自然災(zāi)害有關(guān),近十幾年來,天然林保護、退耕還林、大熊貓及其棲息地保護等工程,對于大熊貓棲息地的恢復起到了顯著作用[34]。與2003年相比,研究區(qū)域20縣的林地面積增加了28.71%,大熊貓主食竹面積增加了12.53%,野外大熊貓數(shù)量增加了12.34%,大熊貓棲息地面積增加了9.81%。

3.1.4生態(tài)響應(yīng)指數(shù)變化趨勢

研究區(qū)域2003—2017年的生態(tài)響應(yīng)指數(shù)基本保持上升趨勢,并且響應(yīng)指數(shù)的增幅大于壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù),說明為消除人類活動對大熊貓保護地生態(tài)環(huán)境的干擾,國家及地方政府采取的多項措施取得了顯著成效。近十幾年內(nèi),大熊貓及其棲息地保護工程利用國際合作資金,野生動植物保護與自然保護區(qū)建設(shè)工程投入資金,開展大熊貓自然保護區(qū)保護管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[35]。四川省全面停止大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)天然起源的森林采伐,有效管護大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)森林228.82萬hm2。另外,在大熊貓分布區(qū)實行森林分類經(jīng)營,實施《四川省林地保護利用規(guī)劃》,大熊貓棲息地和潛在棲息地內(nèi)84.93%的林地被納入國家和四川省重點公益林保護范圍[25]。

表2 研究區(qū)域生態(tài)安全綜合指數(shù)

3.2 大熊貓保護地生態(tài)安全的空間演變特征

3.2.1大熊貓保護地各縣域生態(tài)安全的變化趨勢

大熊貓保護地各縣域不同年份的生態(tài)安全綜合指數(shù)如圖2所示。同一縣域不同年份來看,2003—2017年間大部分縣域生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn),生態(tài)安全指數(shù)上升幅度較大的縣是：理縣、石棉縣、都江堰市、雷波縣。這些縣域近年來加強保護與管理,取得了一定成效。石棉縣加強環(huán)境治理,大熊貓棲息地面積增加,同時還擁有較大面積的潛在棲息地。都江堰市因為距離成都較近,具有天然的地理優(yōu)勢和優(yōu)美的環(huán)境條件,地方經(jīng)濟以旅游為主,發(fā)展經(jīng)濟的同時,高度重視環(huán)境的保護,形成經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的良性循環(huán),大熊貓數(shù)量明顯上升。也有部分縣域的生態(tài)安全指數(shù)呈不同程度波動性下降趨勢。其中,2003年和2017年相比,生態(tài)安全指數(shù)下降幅度較大的是：九寨溝縣、松潘縣、冕寧縣、馬邊縣等。這些縣域近年來生態(tài)保護力度與經(jīng)濟發(fā)展的速度不匹配,資源開發(fā)方式比較原始。

同一年份不同縣域來看,2017年生態(tài)安全指數(shù)排名前四位的縣域依次是寶興縣、天全縣、汶川縣、平武縣,而排名后四位的縣域依次是九寨溝縣、馬邊縣、冕寧縣、松潘縣。高安全性的縣域森林資源較為豐富,社會經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展水平比較低,資源開發(fā)和人為破壞較少,保護投入也比較高,如平武縣、天全縣。但仍然存在威脅,主要是旅游開發(fā)、道路建設(shè)和社區(qū)農(nóng)戶生計的資源利用,如寶興縣、青川縣。低安全性的縣域分為兩種情況：一是經(jīng)濟較發(fā)達的縣域,如九寨溝縣,因為經(jīng)濟開發(fā)力度大,資源利用和環(huán)境破壞程度也隨之加大,經(jīng)濟活動對大熊貓保護地的干擾加劇。一是經(jīng)濟水平處于低水平的縣域,大部分都是國家級貧困縣,如馬邊縣,由于這些縣域多以粗放式發(fā)展為主,資源開發(fā)利用方式落后,對環(huán)境的破壞力度較大,同時因為地方財力有限,生態(tài)保護投入較低,生態(tài)恢復能力差。

圖2 不同年份各縣域生態(tài)安全指數(shù)Fig.2 Ecological security index of counties in different years

3.2.2大熊貓保護地各縣域生態(tài)安全的空間分布

為更好辨識大熊貓保護地生態(tài)安全的空間分布狀態(tài),根據(jù)國內(nèi)外學者生態(tài)安全等級劃分標準,將各縣域生態(tài)安全指數(shù)劃分為五個等級區(qū)間[36],如表3所示。

表3 生態(tài)安全等級

然后,采用ArcGIS 10.0軟件,將各縣域的生態(tài)安全等級展示如圖3所示。2003年處于臨界安全等級(0.45—0.50)以下的縣域有4個,其所涵蓋的大熊貓棲息地面積3.91萬hm2占研究區(qū)域的2.57%,2017年處于臨界安全等級(0.45—0.50)以下的縣域有8個,其所涵蓋的大熊貓棲息地面積54.26萬hm2占研究區(qū)域的33.53%。這可能與近年來四川省整體經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷增快有關(guān),人口增長,資源開發(fā),土地占用,使得區(qū)域生態(tài)承受力下降。

圖3 2003年和2017年各縣域生態(tài)安全等級空間分布Fig.3 Spatial distribution of ecological security level of counties in 2003 and in 2017

3.2.3大熊貓保護地各縣域生態(tài)安全的空間相關(guān)性分析

(1)全局空間自相關(guān)

在對生態(tài)安全狀態(tài)的空間分布進行分析后,再對生態(tài)安全指數(shù)進行空間相關(guān)性分析。本文首先采用GeoDA對所研究的20個縣域建立空間權(quán)重矩陣,然后采用蒙特卡羅模擬法檢驗Moran′I是否顯著,如表4所示,P<0.001,說明在99.9%置信度下空間顯著自相關(guān)。研究區(qū)域大部分縣域生態(tài)安全指數(shù)表現(xiàn)出明顯的空間正相關(guān)性。生態(tài)安全指數(shù)較高的縣域相鄰生態(tài)安全指數(shù)較低的縣域相鄰。

表4 不同年份生態(tài)安全指數(shù)的空間相關(guān)性檢驗結(jié)果

(2)局域空間自相關(guān)

進一步,為揭示“鄰域空間”自相關(guān)性,利用GeoDA生成研究區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)熱點探測(LISA)空間集聚圖。如圖4所示,研究區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)呈高低值集聚特點。

圖4 2003年和2017年生態(tài)安全指數(shù)空間集聚圖Fig.4 Spatial cluster of ecological security index in 2003 and 2017

2003年,高-高(H-H)正相關(guān)集群的有青川縣、平武縣、松潘縣、九寨溝縣、北川縣、寶興縣、汶川縣、天全縣;高-低(H-L)：峨邊縣、馬邊縣;低-高(L-H)：瀘定縣、石棉縣;低-低(L-L)負相關(guān)集群的有美姑縣、雷波縣等;其他縣域不明顯。2017年,高-高(H-H)正相關(guān)集群的有青川縣、平武縣、寶興縣、天全縣;高-低(H-L)：石棉縣、冕寧縣;低-高(L-H)：美姑縣、雷波縣;低-低(L-L)負相關(guān)集群的有九寨溝縣、松潘縣、滎經(jīng)縣、洪雅縣;其他縣域不明顯。整體上,研究區(qū)域生態(tài)安全狀態(tài)的布局呈明顯的區(qū)域性特征,并且隨時間的變化,集聚區(qū)域也發(fā)生了明顯變化。這與各區(qū)域的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展狀態(tài)存在直接關(guān)系。

4 討論

四川省是大熊貓分布的主要區(qū)域,為保護大熊貓中央和地方各級政府實施了一系列的相關(guān)保護工程,同時也投入了大量的人力、物力。2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈波動上升趨勢,保護地生態(tài)環(huán)境顯著改善,大熊貓數(shù)量和棲息地面積大幅上升。隨著社會的發(fā)展和形勢的變化,新的情況不斷涌現(xiàn),還有許多需要改進。

研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境受人類活動干擾和威脅的壓力整體降低,但是部分縣域仍然存在干擾大熊貓保護地生態(tài)安全的活動。除自然災(zāi)害原因外,主要有幾方面原因：首先,偏遠山區(qū)因為交通不便等原因,留在村里的老人、文化程度低的居民、婦女仍然通過薪柴采集、挖筍、割竹、放牧、采藥等方式利用周邊自然資源,尤其是放牧活動嚴重干擾大熊貓棲息地環(huán)境,需引起關(guān)注[37]。第二,道路修建工程及周邊沿線的人口居住和資源開發(fā),阻礙大熊貓基因交流,對物種繁衍造成極大的破壞[38],如安縣、洪雅、峨邊、雷波等縣域仍有縣級公路穿越大熊貓棲息地。第三,部分縣域缺少整體規(guī)劃地發(fā)展旅游、建水電站、采礦等給大熊貓保護地帶來的威脅應(yīng)引起重視。旅游業(yè)最發(fā)達的縣有九寨溝、松潘、理、汶川、都江堰。水電發(fā)展最多的縣有洪雅縣、冕寧縣、峨邊縣、都江堰市、九寨溝縣。北川縣、平武縣、松潘縣、洪雅縣、寶興縣、天全縣的礦區(qū)和采礦點比較集中。噪聲、水體污染、固體廢棄物污染等導致環(huán)境退化[39],野生大熊貓不得不向遠離開發(fā)的區(qū)域遷移。

因為保護力度不斷加大,2003—2017年大熊貓保護地生態(tài)狀態(tài)指數(shù)趨于上升,環(huán)境得到了改善,大熊貓種群數(shù)量、棲息地面積總體增加,但部分縣域有所減少。大熊貓種群數(shù)量出現(xiàn)下降的縣有九寨溝、北川、汶川、冕寧、峨邊、美姑、馬邊等,大熊貓棲息地面積下降的縣有九寨溝、松潘、汶川、寶興、馬邊等,除北川、汶川、寶興因為地震等自然災(zāi)害原因外,其他縣域主要原因是周邊經(jīng)濟活動干擾,大熊貓棲息地破碎化。

研究區(qū)域2003—2017年生態(tài)響應(yīng)指數(shù)呈上升趨勢,尤其是近幾年上升速度較快。保護地及周邊社區(qū)年輕人、文化程度高的居民外出打工或在本地開展自營活動(開商店或稿旅游等),減少了對環(huán)境的破壞[40]。隨著近年來環(huán)保意識不斷加強,地方經(jīng)濟建設(shè)規(guī)劃同時兼顧對環(huán)境的保護,高速公路等工程盡可能避開大熊貓棲息地分布區(qū)域,廢棄部分原有越嶺道路,新工程的環(huán)評規(guī)劃等對植被恢復起到一定的作用。同時,地方政府也逐步整頓一些對環(huán)境影響較大的工礦企業(yè)或景區(qū)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

整體來看,四川省大熊貓保護地2003—2017年生態(tài)安全綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動上升的變化趨勢,說明生態(tài)環(huán)境整體得到了顯著改善,局部地區(qū)人類活動對生態(tài)環(huán)境的壓力依然不容忽視。狀態(tài)指數(shù)整體呈波動上升趨勢,響應(yīng)指數(shù)基本保持上升趨勢,并且響應(yīng)指數(shù)的增幅大于壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)。各縣域來看,2003—2017年間大部分縣域生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn),也有部分縣域的生態(tài)安全指數(shù)呈不同程度波動性下降趨勢?？h域之間生態(tài)安全指數(shù)表現(xiàn)出明顯的空間正相關(guān)性和空間集聚性,說明相鄰縣域生態(tài)環(huán)境相互影響,經(jīng)濟發(fā)展相互依存,需要聯(lián)合治理才能取得更高保護成效。

不可否認本文的評估結(jié)果存在一定誤差：平均氣溫和降雨量等直接獲取棲息地數(shù)據(jù)難度較大,本文參考統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)。研究過程中,數(shù)據(jù)的獲取尤其是實地調(diào)研樣本點基本以盡可能靠近棲息地為原則。所得結(jié)論基本符合各山系不同縣域的大熊貓保護地的實際情況,可以為相關(guān)部門管理者提供參考依據(jù)。

5.2 政策建議

基于以上結(jié)論,本文提出幾點建議：(1)完善大熊貓保護地體系,將大熊貓國家公園、自然保護區(qū)、森林公園等組成保護地網(wǎng)絡(luò),整合大熊貓棲息地分布的各類保護地,通過國家公園試點搭建政府主導、社會參與的生態(tài)保護平臺,將生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展有機結(jié)合,促進保護地經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型[41]。(2)科學劃定和管理生態(tài)保護紅線,開展大熊貓保護地生境調(diào)查和評估。統(tǒng)一規(guī)劃交通建設(shè)項目,嚴禁任何新建道路從大熊貓棲息地穿越,建設(shè)交通廊道。建立實行建設(shè)項目進入大熊貓遺傳交流廊道的影響評估制度,水電站、景區(qū)等建設(shè)嚴格按照環(huán)境評估要求和區(qū)域規(guī)劃實施。(3)加強大熊貓及其棲息地保護法宣傳,建立大熊貓保護地管理聯(lián)合執(zhí)法機制。建立四川省大熊貓保護地專項生態(tài)補償機制,以政府提供補貼的方式,在大熊貓保護地周邊社區(qū)發(fā)展沼氣、太陽能等,降低薪柴采集。建設(shè)友好型社區(qū),優(yōu)先放開大熊貓保護地周邊小城市落戶限制,引導保護關(guān)鍵區(qū)的居民有序地向城鎮(zhèn)流動,發(fā)展生態(tài)休閑產(chǎn)業(yè),建立大熊貓友好生態(tài)小鎮(zhèn),減少大熊貓保護地原住民對自然資源的利用。