李永進，湯玉喜，黎 蕾，李華軍，唐 潔，楊 艷

(湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004)

自然保護地在保護珍稀、瀕危物種、重要自然生態(tài)系統(tǒng)、自然遺跡和自然景觀等方面具有重要價值[1-3]。2019年，我國自然保護地總數(shù)超過12 000個，覆蓋面積占陸域國土面積的18%，形成了涵蓋自然生態(tài)環(huán)境、生物多樣性、歷史文化遺產(chǎn)和旅游資源開發(fā)在內(nèi)的保護框架體系[4]。但我國的自然保護地還存在劃定不科學(xué)、交叉重疊、多頭管理、權(quán)責(zé)不清等問題，導(dǎo)致自然資源保護成本增加、保護成效降低[5-6]。2019年6月15日，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳頒布實施《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》)，明確提出建立以國家公園為主體的自然保護地體系，并在“保護面積不減少、保護強度不降低、保護性質(zhì)不改變”的原則下對原有自然保護地進行優(yōu)化整合[7]。

近年來，自然保護地空間分布、生物多樣性空間格局以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價逐漸成為研究熱點[8-17]。國內(nèi)學(xué)者也對全國及各省范圍內(nèi)的單一或多種類型的自然保護地空間分布特征開展了研究[17-23]。湖南省作為長江中游最具自然保護價值的典型地區(qū)之一，全面調(diào)查省內(nèi)自然保護地現(xiàn)狀和空間分布格局，系統(tǒng)探討自然保護地空間重疊和存在的問題，對湖南省自然保護地優(yōu)化整合的順利開展，構(gòu)建以國家公園為主體的自然保護地體系起著重要作用。目前，有關(guān)湖南省自然保護地的研究只是針對某個或者某一類自然保護區(qū)[24-25]，而對全省所有類型自然保護地的空間分布、交叉重疊方面的研究鮮有報道。筆者基于2020年5月湖南省林業(yè)主管部門摸底調(diào)查收集的自然保護地信息資料，采用最鄰近點指數(shù)、地理集中指數(shù)和ArcGIS空間分析等技術(shù)對全省自然保護地的空間布局、重疊關(guān)系進行分析，以期為開展湖南省自然保護地優(yōu)化整合、構(gòu)建科學(xué)合理的保護地布局提供參考。

1 研究區(qū)概況

湖南省(24°38′～30°08′ N，108°47′～114°15′ E)位于我國長江中游，總面積21.18萬km2。境內(nèi)東有羅霄山脈，南有南嶺山脈，西有武陵—雪峰山脈，北有洞庭湖，還有湘江、資江、沅江和澧水流經(jīng)全境，形成了“一湖三山四水”的地理空間格局。湖南屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，水熱條件充沛、地形復(fù)雜多樣，生境類型地帶性明顯，孕育了典型的中亞熱帶亞高山、溝谷森林以及濕地等生態(tài)系統(tǒng)類型，是《中國生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃(2011—2030年)》中的生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2020年1—5月湖南省林業(yè)和草原局組織開展的自然保護地整合優(yōu)化摸底調(diào)查，數(shù)據(jù)包括國家公園(試點)、自然保護區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、濕地公園、地質(zhì)公園、石漠公園、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)和野生植物原生境保護區(qū)9種類型的自然保護地的面積、保護級別、主要保護對象、所在行政區(qū)域、邊界資料等?？臻g矢量邊界數(shù)據(jù)來源于湖南省測繪地理信息網(wǎng)(http:∥www.hnch.org.cn)和國家基礎(chǔ)地理信息中心(http:∥www.ngcc.cn)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1最鄰近點指數(shù)

利用ArcGIS 10.2空間分析軟件建立各種類型自然保護地的空間點分布圖層并分別疊加于1∶20 000 的湖南省行政區(qū)劃底圖上，然后利用Spatial Statistics Tools模塊中的最鄰近點指數(shù)(nearest neighbor index，R)進行計算。當(dāng)R=1時，表明保護地分布類型為隨機型；當(dāng)R>1時，保護地趨于均勻分布；當(dāng)R<1時，表明保護地趨于聚集分布[26]。

2.2.2地理集中指數(shù)

地理集中指數(shù)(geographic concentration index，G)是研究地理要素在一定區(qū)域范圍集中程度的重要指標(biāo)，用來衡量湖南省各類保護地與14個市(州)保護地的集中程度，其計算公式[13]為

(1)

(2)

2.2.3相交重疊區(qū)域分析

利用ArcGIS 10.2空間分析軟件對具有相交重疊關(guān)系的自然保護地進行圖層疊加，相交重疊區(qū)域為某個保護地與另一個或多個保護地間的共同交集區(qū)域。然后，采用集合容斥原理計算自然保護地之間的交叉重疊面積，其計算公式[27]為

(-1)m-1|A1∩A2∩A3…∩Am|。

(3)

式(3)中，A為自然保護地交叉重疊面積，km2；i、j、k為與某個自然保護地重疊的保護地個數(shù)；Am為具有交叉重疊關(guān)系的自然保護地面積，km2。

3 結(jié)果與分析

3.1 自然保護地分布格局

3.1.1自然保護地數(shù)量及面積

截至2020年，湖南省已建立國家公園(試點)、自然保護區(qū)和森林公園等9種類型自然保護地582個(表1)。在各級自然保護地中，國家級自然保護地數(shù)量最多、面積最大，分別占全省保護地總數(shù)的47.25%和總面積的57.21%，而市縣級自然保護地數(shù)量最少、面積最小，僅占全省保護地總數(shù)的4.40%和總面積的14.20%。在各類自然保護地中，自然保護區(qū)數(shù)量最多、面積最大，分別占全省自然保護地總數(shù)的32.79%和總面積的41.30%，但遠(yuǎn)低于全國自然保護區(qū)，約占全國自然保護地總面積的70%[23]；其次，森林公園的數(shù)量較多，有135個；風(fēng)景名勝區(qū)面積較大，有6 895.48 km2；而野生植物原生境保護區(qū)面積最小，僅占全省保護地面積的0.06%。

表1 湖南省各級各類自然保護地數(shù)量及面積Table 1 The number and area statistics of various types of natural protected area in Hunan Province

3.1.2自然保護地區(qū)域分布

從表2和圖1可以看出，武陵—雪峰山地、南嶺山地等區(qū)域是湖南省自然保護地集中分布區(qū)域，這些區(qū)域保護地數(shù)量占全省自然保護地總數(shù)的61.41%，而湘中丘陵盆地較小，僅占7.26%。在14個行政區(qū)中，永州市、湘西土家族苗族自治州(簡稱“湘西州”)、懷化市和邵陽市等市(州)的自然保護地數(shù)量較多，占全省保護地總數(shù)的44.33%；岳陽市、湘西州和邵陽市自然保護地面積較大，分別占全省保護地總面積的13.24%、12.70%和11.05%；而湘潭市保護地數(shù)量和面積均低于其他行政區(qū)，僅占全省保護地總數(shù)的1.89%和總面積的1.36%。從地理集中指數(shù)看，永州市、湘西州、懷化市、邵陽市的保護地地理集中指數(shù)較高，表明這些地區(qū)自然保護地的地理集中程度高于其他地區(qū)。

表2 湖南省各市州自然保護地數(shù)量及面積Table 2 The statistics of number and area for natural protected areas in cities and prefectures of Hunan Province

3.2 重疊自然保護地分布特征

通過對矢量邊界數(shù)據(jù)疊加發(fā)現(xiàn)，湖南省自然保護地中有262處存在空間重疊，重疊數(shù)量占全省自然保護地總數(shù)的45.02%，遠(yuǎn)高于全國自然保護地18%的平均重疊率(表3)。

表3 不同級別自然保護地重疊數(shù)量及比例Table 3 Number and proportion of different levels of overlapping protected area

在各級自然保護地中，國家級自然保護地重疊數(shù)量最多，有119個，占全省重疊保護地總數(shù)的45.42%；在各類自然保護地中，自然保護區(qū)交叉重疊數(shù)量最多，有94處，占全省重疊保護地數(shù)量的35.88%；其次為森林公園和風(fēng)景名勝區(qū)，分別有54和46處，而野生植物原生境保護區(qū)、國家公園與其他自然保護地之間無重疊現(xiàn)象。

在14個市(州)中(圖2)，自然保護地重疊面積存在較大差別，其中邵陽市自然保護地重疊面積最大，為1 498.18 km2；其次為岳陽市，保護地重疊面積為1 180.34 km2；湘潭市、長沙市和婁底市較小。從重疊率來看，張家界市自然保護地重疊率最高，為53.68%；邵陽市次之，重疊率為38.57%；而常德市自然保護地重疊率最低，為14.63%。

3.3 自然保護地交叉重疊特征

在相互交叉重疊的自然保護地中(表4)，交叉重疊1次的自然保護地數(shù)量為204組，其中自然保護區(qū)與森林公園、自然保護區(qū)與風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護區(qū)與濕地公園、森林公園與風(fēng)景名勝區(qū)的重疊組數(shù)較多，自然保護區(qū)與森林公園、自然保護區(qū)與風(fēng)景名勝區(qū)的重疊面積較大，而自然保護區(qū)與石漠公園、森林公園與石漠公園、自然保護區(qū)與水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、濕地公園與水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、地質(zhì)公園與石漠公園、濕地公園與地質(zhì)公園的1次交叉重疊組數(shù)和面積均較小。相互交叉重疊2次的自然保護地有50組(圖3)，重疊面積達(dá)682.55 km2，其中風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園與森林公園，自然保護區(qū)、地質(zhì)公園與風(fēng)景名勝區(qū)，自然保護區(qū)、濕地公園與森林公園這3種類型重疊較多，而自然保護區(qū)、石漠公園與森林公園，水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、地質(zhì)公園與自然保護區(qū)重疊類型沒有出現(xiàn)2次交叉重疊。

表4 自然保護地一次重疊組數(shù)及面積Table 4 The statistics of number and area for natural protected areas with one overlap

相互交叉重疊3次的自然保護地組合有11組(表5)，重疊面積為36.23 km2，其中主要重疊類型為自然保護地、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園與濕地公園，自然保護地、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園與地質(zhì)公園，而水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)、野生植物原生境保護區(qū)和石漠公園與其他自然保護地均未出現(xiàn)3次交叉重疊類型。4次交叉重疊的自然保護地組合有4個，重疊面積19.18 km2，主要分布在長沙市、永州市和益陽市3個行政區(qū)域。5次以上交叉重疊有2個，均分布在張家界市。

表5 各類各級自然保護地3次以上重疊情況Table 5 Statistics of the overlapping natural protected areas with more than three overlaps

4 討論與結(jié)論

自然保護地優(yōu)化整合是建立以國家公園為主體的自然保護地體系的重要基礎(chǔ)，摸清與分析現(xiàn)有自然保護地的現(xiàn)狀和空間分布格局，厘清不同類型自然保護地之間的空間關(guān)系，可為自然保護地優(yōu)化整合提供依據(jù)[17,23,27]。筆者對湖南省582個自然保護地空間分布及交叉重疊特征進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)湖南省自然保護地整體上呈現(xiàn)出集中分布格局且交叉重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，其中武陵—雪峰山地、南嶺山地是自然保護地分布密集區(qū)域，湘西土家族苗族自治州、懷化市、邵陽市和永州市等市(州)是自然保護地數(shù)量最多、地理集中度較高的行政區(qū)；湖南省自然保護地重疊現(xiàn)象突出，重疊保護地數(shù)量占全省自然保護地總數(shù)的45.02%，遠(yuǎn)高于全國自然保護地18%的重疊平均值，這與國內(nèi)其他學(xué)者對自然保護地空間分布格局及重疊特征的研究結(jié)果相一致[17]。造成這種現(xiàn)象的主要原因一方面與分布區(qū)的自然資源集中、生物多樣性豐富、生境類型多樣、自然景觀獨具特色以及人為干擾較小有關(guān)，另一方面是由于在保護地建設(shè)中一個區(qū)域不同主管部門針對不同的保護對象或功能建立了幾個不同的保護地類型[14,22]。

自然保護地優(yōu)化整合是一項系統(tǒng)性、科學(xué)性、綜合性的工作。按照《指導(dǎo)意見》的精神，在不減少保護面積、不降低保護強度、不改變保護性質(zhì)的前提下，在分析湖南省自然保護地基本現(xiàn)狀、保護地自然資源價值的基礎(chǔ)上，建議從以下幾個方面對湖南省自然保護地進行優(yōu)化整合：

(1)優(yōu)化整合交叉重疊自然保護地。遵循同級別保護地保護強度高者優(yōu)先、不同級別保護地低級別者服從高級別的原則，濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)等保護地與國家級或省級自然保護區(qū)的重疊部分整合到自然保護區(qū)，例如大圍山省級自然保護區(qū)與大圍山省級風(fēng)景名勝區(qū)重疊部分可以整合成保護區(qū)；濕地公園、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等保護強度、級別相同的重疊保護地可調(diào)整保護地范圍，例如柘溪國家森林公園與雪峰湖國家地質(zhì)公園重疊部分可調(diào)整保護范圍。而市縣級自然保護區(qū)與其他自然保護地重疊，需根據(jù)自然保護區(qū)保護對象分布情況進行歸并、整合。

(2)歸并整合相鄰相連自然保護地。打破行政區(qū)劃界限，歸并整合同一地理單元和生態(tài)過程緊密、類型基本一致的相鄰、相連的自然保護地，并按照國家公園、自然保護區(qū)和自然公園的分類體系對各類保護地進行重新架構(gòu)。例如以都龐嶺、九嶷山等國家級自然保護區(qū)為主體，將月巖國家森林公園、千家峒國家森林公園、永明河國家濕地公園、九嶷山國家地質(zhì)公園、九嶷山國家濕地公園、湘江源國家森林公園等自然保護地整合為南嶺國家公園；將永州市東安舜皇山國家自然保護區(qū)和邵陽市綏寧舜皇山國家級自然保護區(qū)歸并成一個國家級自然保護區(qū)或歸并到南山國家公園試點區(qū)。

(3)補充自然保護空缺。按照《湖南省自然保護地保護空缺分析技術(shù)指南》，梳理出生物多樣性豐富、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、自然資源價值高、尚未得到保護的空白區(qū)。對于生態(tài)地理分區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)類型相同、主要保護對象一致的保護空缺地可補充并入周邊自然保護地，也可以對規(guī)模較大的保護空缺地設(shè)立新的自然保護地。

(4)適當(dāng)調(diào)整保護地邊界范圍。因邊界落圖不夠精準(zhǔn)、劃定范圍不規(guī)范等原因造成的保護地重疊問題以及保護地內(nèi)的村鎮(zhèn)、農(nóng)田等歷史遺留問題，應(yīng)對自然保護地進行科學(xué)評估，重新勘界立標(biāo)，科學(xué)調(diào)整范圍，并探討科學(xué)合理的處理方式，切實維護居民的合法權(quán)益及社會穩(wěn)定，實現(xiàn)“以保護促發(fā)展，以發(fā)展促保護”的良性循環(huán)。

此外，該研究分析了湖南省自然保護地空間分布和重疊關(guān)系，尚未就人類活動、管理體制等對自然保護地生態(tài)系統(tǒng)、植被、景觀等保護對象的影響進行討論，今后應(yīng)加強這方面的研究。