祝亞云，王 磊,謝 斐，江 浩*

(1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153； 2.江蘇省濕地保護(hù)站，江蘇 南京 210036；3.江蘇揚(yáng)州城市森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，江蘇 揚(yáng)州 225002)

自然保護(hù)地是由各級(jí)政府依法劃定或確認(rèn)，對(duì)重要的自然生態(tài)系統(tǒng)、自然遺跡、自然景觀及其所承載的自然資源、生態(tài)功能和文化價(jià)值實(shí)施長(zhǎng)期保護(hù)的陸域或海域[1-2]。截至2019年底，江蘇省共批復(fù)設(shè)立包含自然保護(hù)區(qū)和自然公園在內(nèi)的自然保護(hù)地205個(gè)，面積9 237.01 km2(矢量面積，下同)。2020年3月，響應(yīng)中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》)，江蘇啟動(dòng)自然保護(hù)地整合優(yōu)化工作，至2021年12月底，江蘇省整合優(yōu)化后自然保護(hù)地共有178個(gè)(含擬新建自然保護(hù)地10個(gè))，面積9 102.50 km2。

科學(xué)合理的空間布局是自然保護(hù)地作用充分發(fā)揮的重要前提[3]，前人對(duì)我國(guó)自然保護(hù)地分布特征開展了廣泛研究，涵蓋了單一類型自然保護(hù)地分布特征[4-7]、多類型自然保護(hù)地分布差異[8-9]、自然保護(hù)地分布影響因素等[10-11]。江蘇省自然保護(hù)地整合優(yōu)化解決了自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)自然公園之間的交叉重疊，保護(hù)地內(nèi)城鎮(zhèn)建成區(qū)、穩(wěn)定耕地、村莊、工礦等用地矛盾，并對(duì)部分相鄰或重疊設(shè)置的保護(hù)地進(jìn)行了歸并優(yōu)化，初步形成了類型較為多樣、布局比較合理的自然保護(hù)地網(wǎng)絡(luò)格局?；诖?，以江蘇整合優(yōu)化后的178個(gè)自然保護(hù)地為研究對(duì)象，對(duì)其組成結(jié)構(gòu)和分布狀況進(jìn)行梳理和量化，可為江蘇自然保護(hù)地布局評(píng)估和整合優(yōu)化工作評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以江蘇省林業(yè)局自然保護(hù)地管理處提供的自然保護(hù)地整合優(yōu)化現(xiàn)階段成果為數(shù)據(jù)源，包含整合優(yōu)化前江蘇205個(gè)自然保護(hù)地名錄、批復(fù)信息及矢量數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)階段江蘇省178個(gè)自然保護(hù)地名錄與矢量數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 研究方法

1.2.1 最鄰近點(diǎn)指數(shù) 最鄰近點(diǎn)指數(shù)(Nearest Neighbor Index，NNI)是通過(guò)比較計(jì)算最鄰近點(diǎn)對(duì)的平均距離和隨機(jī)分布模式中的平均距離之比，來(lái)比較與隨機(jī)分布的偏離程度[7]，計(jì)算式為

1.2.2 核密度估計(jì)法 核密度估計(jì)法(Kernel Density Estimation，KDE)常被用于分析空間要素的密度大小，點(diǎn)越密集則發(fā)生地理事件的概率越高，反之則越低，計(jì)算式[12]為

式中,k((x-Xi)/h)為核函數(shù)，h為帶寬(高斯核方差，即鄰域)，n為帶寬范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)，(x-Xi)為估計(jì)點(diǎn)x到事件Xi處的距離。核密度估計(jì)值越高，表明自然保護(hù)地空間分布密度越大，反之則越小[9]。

1.2.3 地理集中指數(shù) 地理集中指數(shù)(Central index of geography)是描述空間對(duì)象在某一區(qū)域內(nèi)空間分布集聚程度的重要指標(biāo)[5,13]。其計(jì)算式為：

1.3 數(shù)據(jù)處理

最鄰近點(diǎn)指數(shù)R利用ArcMap 10.6的空間統(tǒng)計(jì)工具(Spatial Statistics Tools)中的“平均最近鄰”(Average Nearest Neighbor)工具條運(yùn)算；核密度分析利用ArcMap 10.6的空間分析工具(Spatial Analyst)中的“核密度分析”(Kernel Density)工具條進(jìn)行；自然保護(hù)地的點(diǎn)要素利用ArcMap 10.6數(shù)據(jù)管理工具(Data Management Tools)中的要素轉(zhuǎn)點(diǎn)(Feature to Point)工具條對(duì)面要素進(jìn)行轉(zhuǎn)換獲取。

文中面要素為基于CGCS2000 3 Degree GK CM 120E坐標(biāo)系計(jì)算的矢量面積值。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省自然保護(hù)地組成結(jié)構(gòu)

根據(jù)國(guó)家林業(yè)和草原局發(fā)布的《自然保護(hù)地分類分級(jí)》(報(bào)批稿)[2]，江蘇省178個(gè)自然保護(hù)地可大致劃分為2類(自然保護(hù)區(qū)、自然公園)6型，國(guó)家級(jí)和地方級(jí)2個(gè)級(jí)別(見(jiàn)表1)。在數(shù)量層面，以地方級(jí)自然保護(hù)地為主體，占總數(shù)的64.61%；在面積層面，以國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地為主體，占總面積的62.39%。從保護(hù)地類型看，自然保護(hù)區(qū)數(shù)量較少，只占總數(shù)的5.06%，但自然保護(hù)區(qū)面積與自然公園相差不大，大致呈9∶11的比例。在自然公園中，數(shù)量上以濕地公園和森林公園為主體，2者合計(jì)占江蘇自然公園總數(shù)的79.88%；面積以濕地公園和風(fēng)景名勝區(qū)為主體，2者合計(jì)占江蘇自然公園總面積的71.06%。

表1 江蘇自然保護(hù)地組成情況

2.2 江蘇省自然保護(hù)地分布格局

借助ArcMap10.6進(jìn)行“平均最近鄰”分析發(fā)現(xiàn)，江蘇178個(gè)自然保護(hù)地質(zhì)心點(diǎn)位在江蘇省地理空間的最鄰近指數(shù)R=1.00(Z得分0.09，P=0.93)，與隨機(jī)模式之間的差異不顯著，可認(rèn)為“趨于隨機(jī)分布”(見(jiàn)表2)。從保護(hù)地等級(jí)看，江蘇國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地和地方級(jí)自然保護(hù)地的分布模式也都為“隨機(jī)型”。從保護(hù)地類型看，自然公園的分布模式為“隨機(jī)型”；雖然自然保護(hù)區(qū)的最鄰近指數(shù)R=1.22，但根據(jù)Z得分和P值，其分布模式與隨機(jī)模式之間的差異并不顯著，也應(yīng)認(rèn)定為“趨于隨機(jī)分布”。

表2 江蘇各類型、級(jí)別自然保護(hù)地最鄰近點(diǎn)指數(shù)

盡管在省域地理空間內(nèi)江蘇自然保護(hù)地的點(diǎn)位整體呈現(xiàn)出“隨機(jī)分布”的模式，但這178個(gè)點(diǎn)位的空間分布并非完全沒(méi)有規(guī)律。借助ArcMap10.6進(jìn)行“核密度分析”可以較為直觀地看出江蘇178個(gè)自然保護(hù)地點(diǎn)位在地理空間上的分布特點(diǎn)。采用“自然間斷點(diǎn)分級(jí)法(Jenks)”將研究區(qū)按照自然保護(hù)地的核密度值分為低、較低、中、高4個(gè)等級(jí)區(qū)(見(jiàn)圖1)，結(jié)果表明江蘇178個(gè)自然保護(hù)地大體上形成了2個(gè)高密度區(qū)，分別位于寧-鎮(zhèn)-揚(yáng)三角區(qū)和蘇-錫環(huán)太湖區(qū)。圍繞2個(gè)高密度區(qū)向外圍延伸則是中密度區(qū)，此外，中密度區(qū)還分布于淮安西北部、徐州中部和宿遷西北部及連云港東部。江蘇178個(gè)自然保護(hù)地大致上呈以高、中密度區(qū)向外圍延伸的趨勢(shì)。

圖1 江蘇自然保護(hù)地核密度分布

2.3 江蘇省自然保護(hù)地分布均衡性

截止2021年底，江蘇省13個(gè)設(shè)區(qū)市平均每市有自然保護(hù)地13.69個(gè)，面積700.19 km2，各市自然保護(hù)地?cái)?shù)量在5—27個(gè)之間，面積在60.20—2 728.06 km2之間。自然保護(hù)地個(gè)數(shù)占全省10%以上的設(shè)區(qū)市有4個(gè)，分別為南京市(14.04%)、徐州市(10.67%)、蘇州市(15.17%)及揚(yáng)州市(10.11%)，這4個(gè)設(shè)區(qū)市自然保護(hù)地合計(jì)占全省總數(shù)49.99%。自然保護(hù)地面積占全省10%以上的設(shè)區(qū)市有2個(gè)，分別為鹽城市(29.97%)及宿遷市(12.00%)，合計(jì)占全省自然保護(hù)地總面積的41.97%。可以看出，自然保護(hù)地?cái)?shù)量和面積的分布在各市間的分布較為集中。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文采用分類統(tǒng)計(jì)和地理數(shù)學(xué)方法對(duì)江蘇省自然保護(hù)地的組成結(jié)構(gòu)和空間分布特征進(jìn)行了梳理和量化，結(jié)果表明：(1)江蘇省自然保護(hù)地由自然保護(hù)區(qū)和自然公園組成，分為國(guó)家級(jí)和地方級(jí)2個(gè)保護(hù)管理級(jí)別。數(shù)量上地方級(jí)自然保護(hù)地占多數(shù)，以自然公園為主體；面積上國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地占多數(shù)；自然保護(hù)區(qū)與自然公園大致呈9∶11的比例。(2)江蘇178個(gè)自然保護(hù)地在省域地理空間內(nèi)的分布模式為“隨機(jī)型”，相對(duì)形成2個(gè)高密度聚集區(qū)，分別為“寧-鎮(zhèn)-揚(yáng)三角區(qū)”和“蘇-錫環(huán)太湖區(qū)”。(3)江蘇省自然保護(hù)地在13個(gè)設(shè)區(qū)市間呈不均衡分布，數(shù)量層面的不均衡性較低，面積層面的不均衡性較高。

3.2 討論

自然保護(hù)地整合優(yōu)化在調(diào)整保護(hù)地范圍時(shí)不可避免地造成了部分自然保護(hù)地面積降幅過(guò)大，如江蘇三臺(tái)山國(guó)家森林公園，面積從整合優(yōu)化前的11.11 km2減少至整合優(yōu)化后的3.43 km2，降幅近70%。根據(jù)《自然保護(hù)地分類分級(jí)》(報(bào)批稿)[2]，國(guó)家級(jí)自然公園主要保護(hù)對(duì)象集中分布區(qū)一般不低于1 000 hm2(10 km2)，以特殊保護(hù)對(duì)象為目標(biāo)的保護(hù)地，相應(yīng)等級(jí)的最小面積可適當(dāng)下調(diào)。單以面積論，江蘇省目前有28個(gè)國(guó)家級(jí)自然公園不達(dá)標(biāo)。本文基于對(duì)江蘇自然保護(hù)地批復(fù)等級(jí)的遵循，未對(duì)自然保護(hù)地的保護(hù)管理級(jí)別進(jìn)行重新劃分，關(guān)于自然保護(hù)地等級(jí)的認(rèn)定還有待進(jìn)行針對(duì)性的研究。

本文通過(guò)“平均最近鄰”分析發(fā)現(xiàn)，江蘇178個(gè)自然保護(hù)地總體上呈“隨機(jī)型分布”。江蘇自然保護(hù)地的這一“隨機(jī)型”分布模式并非孤例，前人的研究表明，自然類的保護(hù)地往往比人文類的保護(hù)地更趨向于均勻分布[11]，這與自然資源與人文資源的分布特性有關(guān)。隨機(jī)型的分布模式并不代表隨機(jī)分布的地理現(xiàn)象一定是隨機(jī)產(chǎn)生的，它受植被、濕地等各種因素的制約[9-11,14]，核密度分析得出的“寧-鎮(zhèn)-揚(yáng)三角區(qū)”“蘇-錫環(huán)太湖區(qū)” 2個(gè)高密度聚集區(qū)也正是圍繞寧鎮(zhèn)山脈、茅山山脈和太湖濕地呈現(xiàn)的。整合優(yōu)化前，江蘇205個(gè)自然保護(hù)地呈“聚集型”分布模式(R= 0.82，P< 0.01)，而整合優(yōu)化后的178個(gè)自然保護(hù)地則不再趨于聚集，這很大程度上是由于整合優(yōu)化后保護(hù)地間交叉重疊程度的大幅下降。從聚集走向離散的變化反映出江蘇同一自然區(qū)域重復(fù)或交叉建設(shè)自然保護(hù)地的現(xiàn)象得到改善。

前人的研究表明，我國(guó)的自然保護(hù)地往往是以行政地理為基礎(chǔ)設(shè)置的，而即使是同一自然景觀在行政界線2側(cè)的分布也多是不均衡的[15]，這可為江蘇自然保護(hù)地在13市之間的不均衡性和面積要比數(shù)量更為不均衡作出一定解釋。整合優(yōu)化并不能對(duì)自然保護(hù)地在市域間分布的不均衡性有太大改變，但值得肯定的是，對(duì)同一自然景觀進(jìn)行統(tǒng)一管理是更優(yōu)的自然資源保護(hù)方式。因此，今后有必要對(duì)跨市自然保護(hù)地整合優(yōu)化的可能性和整合優(yōu)化方式進(jìn)行探討。