四川省自然保護區(qū)的時空分布與影響因素研究

　　摘要：自然保護區(qū)是為保護具有代表性的生態(tài)系統(tǒng)和瀕危動植物而劃分的特定區(qū)域，在涵養(yǎng)水土，防風(fēng)固沙、凈化空氣、保護生物多樣性等方面發(fā)揮著重要作用。四川省有自然保護區(qū)166處，類型豐富多樣，是中國自然保護地體系的重要組成部分，其保護對象涵蓋珍稀動植物，保護功能涉及物種、水源和生態(tài)環(huán)境，與國家地質(zhì)公園、濕地公園、森林公園等共同維系著中國西南地區(qū)，乃至青藏高原東緣的生態(tài)系統(tǒng)。因此，研究四川省自然保護區(qū)的空間分布格局及其影響因素具有重要的價值和意義。本文運用地理空間分析方法對1963—2018年間四川省自然保護區(qū)的空間分布和影響因素進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：①四川省自然保護區(qū)空間分布的總體特征以集聚為主，呈現(xiàn)集聚—隨機—集聚的變化特征，且前期變化幅度大，后期變化幅度小，總體發(fā)展明顯分為1963—1998年的單核形成與發(fā)展階段和1998—2018年的雙核階段;②四川省自然保護區(qū)主要分布在成都平原向川西高原的過渡區(qū)域，其均衡度類型在時間上表現(xiàn)出由“差距懸殊”到“差距較大”的演變特征;;③四川省自然保護區(qū)的重心活動范圍相對較小，基本穩(wěn)定在阿壩州南部。標準差橢圓的長短半軸和面積均變化強烈，總體呈現(xiàn)出大幅度的增長，空間分布由南—北向演變?yōu)闁|北—西南向;④自然保護區(qū)受到自然因素和社會因素的雙重影響，高密度區(qū)域分布在地勢適中、氣候溫和、河流眾多、土壤肥沃、人口稀少的阿壩州南部與東部地區(qū)。未來，四川省生態(tài)功能建設(shè)應(yīng)該立足國家公園、自然保護區(qū)和自然公園的特點、分布狀況，對自然保護區(qū)分布較少的川西北、川東北和川南部分地區(qū)進行優(yōu)化布局，以加強這些地區(qū)的生態(tài)功能建設(shè)。同時，探索自然保護區(qū)的發(fā)展模式，實現(xiàn)自然保護區(qū)與周邊區(qū)域社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：四川省;自然保護區(qū);時空分布;影響因素

　　2020年是全球極端天氣的一年，多個地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的異常氣候現(xiàn)象[1—2]，氣候變化給人類帶來了深刻的影響。為了應(yīng)對全球氣候變化，世界各國采用了多種措施予以應(yīng)對。其中，設(shè)立各級各類自然保護區(qū)，不僅可以有效保護生物多樣性，還對區(qū)域生態(tài)功能保護與修復(fù)具有重要的作用。中國的自然保護區(qū)建設(shè)經(jīng)歷了從旨在珍稀動植物保護的點狀建設(shè)階段到全面生態(tài)功能建設(shè)的體系化建設(shè)階段，2015年之后形成了以國家公園為主體、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[3—5]。

　　四川省位于中國西南內(nèi)陸腹地，地處長江上游流域，地形地貌復(fù)雜，氣候復(fù)雜多樣，自然資源豐富，在國家主體功能中承擔(dān)著重要的生態(tài)功能。從20世紀60年代至今，四川省共建成自然保護地489處，其中國家公園1處、自然保護區(qū)166處、地質(zhì)公園34處、濕地公園55處、森林公園140處，風(fēng)景名勝區(qū)93處。在四川省自然保護地體系中，自然保護區(qū)占比最高(34%)，建設(shè)歷史最早，多年來對四川省的生態(tài)保護發(fā)揮了重要的作用。

　　目前學(xué)者們對于自然保護區(qū)或者自然保護地的研究，主要包括特定保護區(qū)的某類物種[6—7]或某個生態(tài)系統(tǒng)[8—9]，自然保護地的生態(tài)承載力[10—11]，立法建設(shè)[12—13]，優(yōu)化布局[14—15]等方面。近期也有學(xué)者開始從省域尺度研究部分省區(qū)自然保護地的空間分布格局[16—18]。為了探索四川省自然保護區(qū)的空間分布特征及空間演變的影響機制，本文采用地理空間分析的方法對166處自然保護區(qū)展開研究，以期為四川省自然保護區(qū)乃至自然保護地體系的建設(shè)提供一定的建議。

　　1數(shù)據(jù)與空間分布研究方法

　　1.1數(shù)據(jù)來源

　　國家公園數(shù)據(jù)和自然保護區(qū)數(shù)據(jù)來自四川省生態(tài)環(huán)境廳、四川省自然資源廳，地質(zhì)公園數(shù)據(jù)來自四川省地質(zhì)學(xué)會，風(fēng)景名勝區(qū)、濕地公園數(shù)據(jù)來自四川省文化和旅游廳，森林公園數(shù)據(jù)來源于四川省林業(yè)和草原局，四川省海拔高程數(shù)據(jù)、植被區(qū)劃、水系數(shù)據(jù)、土壤分布數(shù)據(jù)來自資源環(huán)境與科學(xué)研究中心。人口數(shù)據(jù)、生產(chǎn)總值、自然科學(xué)領(lǐng)域投入資金來源于四川省統(tǒng)計年鑒。

　　1.2空間分布及相關(guān)性研究方法

　　近年來空間統(tǒng)計學(xué)發(fā)展迅速，產(chǎn)生了諸如地理探測器、莫蘭指數(shù)等較多分析方法[19—26]。這些方法有的適于連續(xù)分布的地理要素，有的適于離散的地理要素，有的兩者均適用。對于點狀地理事物，多采用平均最近鄰指數(shù)法、基尼系數(shù)、重心遷移軌跡、核密度分析、標準差橢圓等方法刻畫與描述其空間分布狀態(tài)及演化過程。

　　其中，平均最近鄰指數(shù)[27]用于研究點狀要素的空間分布類型;基尼系數(shù)[28]衡量研究點狀要素空間分布的均衡程度;核密度分析法[29]用于研究點狀要素在一定區(qū)域內(nèi)的分布數(shù)量、總體的分布方位、集聚分布的區(qū)域;重心遷移軌跡法[30]用于分析點狀要素空間分布及其動態(tài)演化過程;標準差橢圓方法[31]用于研究基于目標對象的空間區(qū)位和空間結(jié)構(gòu)，可從全局的、空間的角度定量解釋地理要素空間分布的中心性、展布性、方向性、空間形態(tài)等特征，橢圓空間分布范圍表示地理要素空間分布的主體區(qū)域。本文研究的自然保護區(qū)因?qū)⑵湟暈辄c狀事物，故可作為離散的空間事物并研究其空間分布與演化特征。同時，文章采用相關(guān)系數(shù)法用于分析自然保護區(qū)空間分布的影響因素。

　　(1)平均最近鄰指數(shù)將四川省各自然保護區(qū)平均觀測距離R1與四川省各自然保護區(qū)平均期望距離R2的比值NN與數(shù)字1進行比較，式中S表示四川省面積，di表示自然保護區(qū)i至其最鄰近自然保護區(qū)的歐式距離，n表示四川省自然保護區(qū)總數(shù)目，以此用來衡量四川省自然保護區(qū)不同時期的積聚程度。

　　1.3自然保護區(qū)的空間分布特征演化

　　(1)空間分布類型變化使用ArcGIS對四川省自然保護區(qū)進行最近鄰分析，得到其空間分布類型。當最鄰近比率NN<1，則空間分布類型為積聚;當最鄰近比率NN=1，則空間分布類型為平均;當最鄰近比率NN>1，則空間分布類型為隨機。最鄰近比率NN與1相差的絕對值愈大，則相對應(yīng)分布的程度越高。

　　(2)空間分布均衡度

　　計算四川省21個地級市的自然保護區(qū)數(shù)量，按數(shù)量大小排序，得出各地市自然保護區(qū)數(shù)量占總數(shù)量的比重和累計比重，代入基尼系數(shù)公式中計算，得到四川省自然保護區(qū)的基尼系數(shù)，按照判定方法對其均衡程度類型判斷。從基尼系數(shù)計算結(jié)果看，歷年數(shù)值均大于0.5，從均衡程度類型看，主要表現(xiàn)為差距懸殊和差距較大，這表明四川省自然保護區(qū)的空間分布在很長時間內(nèi)呈現(xiàn)較不均衡的特征。

　　根據(jù)基尼系數(shù)的結(jié)果可知：四川省自然保護區(qū)的空間分布均衡度為極不均衡。從時間上看，其空間分布由差距懸殊向差距較大的類型發(fā)展，分布差距在逐漸減小。從基尼系數(shù)計算結(jié)果看，歷年數(shù)值均大于0.5，從均衡程度類型看，主要表現(xiàn)為差距懸殊和差距較大，這說明四川省自然保護區(qū)的空間分布在很長的時間內(nèi)呈現(xiàn)較不均衡的特征。

　　1.4自然保護區(qū)空間分布特征演化

　　(1)密度變化過程，通過研究四川省自然保護區(qū)核密度圖的變化，發(fā)現(xiàn)其核密度空間分布呈現(xiàn)出明顯的階段特征�？傮w分為兩個階段。第一階段：單核形成與發(fā)展階段(1963—1998年)。該時期自然保護區(qū)發(fā)展相對緩慢，高、低密度核相繼形成。主核位于阿壩高原與川西平原的過渡區(qū)域，高密度核由阿壩州若爾蓋縣、阿壩州九寨溝縣發(fā)展為甘孜州、樂山—涼州區(qū)域、阿壩州北部等多個區(qū)域。第二階段：雙核階段(1998—2018年)。1998年在原有主核的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了另一個位于阿壩州北部—綿陽交界區(qū)域的主核，且雙核共存的狀態(tài)一直持續(xù)到2018年。此階段高密度核數(shù)量持續(xù)增加，范圍繼續(xù)擴大并逐漸擴展為南至涼山州、西至甘孜州、北至阿壩州、東至巴中市的廣大區(qū)域。

　　(2)重心遷移參照四川省的幾何中心(綿陽市平武縣104.433°E，32.234°N)，通過ArcGIS計算1963—2018四川省自然保護區(qū)的分布重心，發(fā)現(xiàn)其具有以下特點：①重心遷移軌跡表現(xiàn)為南—北—南的反復(fù)遷移過程，但總體為向南遷移。1963—1978年重心由阿壩州黑水縣南遷至阿壩州汶川縣，1978—1983年重心北遷至阿壩州理縣，隨后重心南遷，1983—2018年都位于阿壩州汶川縣內(nèi)。②重心活動范圍較小，活動區(qū)域穩(wěn)定，大致分布在阿壩州黑水縣、阿壩州汶川縣、阿壩州理縣附近，且相距最遠的兩重心距離為135.412km。

　�、壑匦淖鴺酥翟�103.021°E—103.393°E、30.830°N—32.039°N之間，波動幅度與范圍較小。在東西方向上無明顯變化，重心間最遠距離為35.39km;在南北方向上有輕微波動，重心間最遠距離為134.198km。就總體偏移距離而言，2003年四川省自然保護區(qū)分布重心距幾何中心最遠，達到203.991km。這說明四川省自然保護區(qū)建設(shè)重點在阿壩州南部，并有向成都市轉(zhuǎn)移的趨勢，體現(xiàn)為逐漸遠離四川省幾何中心。

　　2四川省自然保護區(qū)空間分布影響因素

　　根據(jù)上文分析，目前四川省自然保護區(qū)分布并不均衡，各地市、自治州之間自然保護區(qū)數(shù)量差異極大。為了探究其空間分布的影響因素，筆者從自然保護區(qū)的內(nèi)在特點和文獻研究[35—37]出發(fā)，從自然和社會經(jīng)濟兩個方面8個指標展開分析。

　　2.1自然因素對自然保護區(qū)空間分布的影響

　　自然保護區(qū)是以保護珍稀動植物資源、保留自然本底、保護生態(tài)系統(tǒng)為主要目的而劃分出的區(qū)域。這種性質(zhì)和特點決定了自然因素是其空間分布的主要因素。為了深入分析自然保護區(qū)與各自然因素之間的關(guān)系，本文選擇可能對其產(chǎn)生影響的地形地貌、土壤、植被、水系等因素進行研究。

　　(1)地勢高程影響分析四川省西高東低、高差懸殊，不同高程所分布的自然保護區(qū)數(shù)量也不相同。根據(jù)“四川省主體功能區(qū)劃”對高程的分級，將四川省按照高程分為5個等級，包括h<500m(占比12.12%)，500—1000m(占19.39%)，1000—2000(16.36%)，2000—3000(23.64%)，3000—4500(26.06%)，h>4500m(2.43%)�；�于對地形數(shù)據(jù)的分析可知，自然保護區(qū)在不同高程的區(qū)域中均有分布，但較傾向于地勢平坦、高程適中的阿壩州南部與東部、甘孜州東部、涼山州北部以及成都市、綿陽市等區(qū)域。

　　(2)土壤類型影響分析四川省地貌復(fù)雜，土壤類型多樣。按照傳統(tǒng)的“土壤發(fā)生分類”系統(tǒng)[37]，四川省土壤分為8個土綱，包括高山土、水成土、淋溶土、半淋溶土、半水成土、初育土、人為土、鐵鋁土。25個土類，63個亞類以及137個土屬。通過空間疊加分析發(fā)現(xiàn)，自然保護區(qū)主要集中于淋溶土(25.46%)、半淋溶土(22.43%)，部分集中于初育土(15.76%)、人為土(9.09%)、高山土(9.69%)、鐵鋁土(15.45%)，少量分布于半水成土(1.21%)、水成土(1.21%)。其原因可能是以上土壤區(qū)更有力形成較好的生態(tài)環(huán)境，有利于生物生長發(fā)育，因此甘孜州、阿壩州、涼山州、廣元市、綿陽市較適宜設(shè)立自然保護區(qū)。

　　(3)水系河流影響分析四川省內(nèi)河流眾多，絕大部分屬長江水系。水系對自然保護區(qū)的分布有重大的影響作用。按水系等級將四川省水系河流分為一級河流與一級以下河流，將5km作為緩沖距離，進行河流緩沖分析。通過ArcGIS的分析可發(fā)現(xiàn)：一級河流5km以內(nèi)的保護區(qū)數(shù)量占比13.86%，一級以下河流5km以內(nèi)的保護區(qū)數(shù)量占比74.09%，所有河流5km以內(nèi)的保護區(qū)數(shù)量占比高達87.95%。由此可見，四川省自然保護區(qū)的分布與河流發(fā)育有著密切的聯(lián)系，因此河流富集的甘孜州、阿壩州、涼山州、綿陽市、雅安市、巴中市等設(shè)有較多的自然保護區(qū)。

　　(4)植物區(qū)劃影響分析植物區(qū)劃是區(qū)域氣候、土壤分布等地理要素的綜合反映。四川省植被區(qū)劃分為高寒灌叢草甸地帶、高寒草甸地帶等6個地帶。其中，自然保護區(qū)大多集中分布在中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶(65.45%)，部分分布于亞熱帶山地寒溫性針葉林地帶(16.36%)、中亞熱帶常綠闊葉林地帶(7.88%)、北亞熱帶常綠落葉闊葉混交林(7.27%)，少量分布于高寒灌叢草甸地帶(3.03%)。此種分布格局反映出中亞熱帶闊葉林區(qū)具有氣候溫和、空氣濕潤、降雨量充沛的特點，是生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的區(qū)域，有利于動植物生長發(fā)育，成為了生態(tài)功能較好的區(qū)域，也成為自然保護區(qū)建設(shè)的重點區(qū)域。

　　3結(jié)論與討論

　　本文采用平均最近鄰指數(shù)、基尼系數(shù)、重心分布軌跡、標準差橢圓研究了四川省自然保護區(qū)1963—2018年間的時空分布特征，并采用空間疊置和相關(guān)系數(shù)分析法試圖從自然和社會兩個角度揭示影響四川省自然保護區(qū)時空變化的因素，研究得出以下主要結(jié)論：

　�、購臅r間上看，1963—2018年間四川省自然保護區(qū)空間分布的總體特征以集聚為主，呈現(xiàn)集聚—隨機—集聚的變化特征，且前期變化幅度大，后期變化幅度小，但集聚程度逐漸減弱。由于自然保護區(qū)建設(shè)有一個過程，這種空間變化反映了該時期四川省生物保護的演變過程。四川省生物保護初期以大熊貓、扭角羚、綠尾虹雉、金絲猴等珍稀動物為主，在阿壩州、甘孜州、綿陽市等區(qū)域建立了系列野生動物類的大型自然保護區(qū)。后期開始了全面的生物多樣性保護，初步完成了以秦巴生物多樣性、川滇森林及生物多樣性、若爾蓋草原濕地、大小涼山水土生態(tài)功能區(qū)等為主體的生態(tài)安全格局建設(shè)。

　　四川省自然保護區(qū)的發(fā)展明顯分為兩個階段，1963—1998年的單核形成與發(fā)展階段和1998—2018年雙核階段。②從空間上看，四川省自然保護區(qū)的分布較不均衡，其分布主要集中在成都平原向川西高原的過渡區(qū)域，即阿壩州的東部和南部地區(qū)。從基尼系數(shù)計算結(jié)果可知：其歷年數(shù)值均大于0.5，說明四川省自然保護區(qū)的空間分布在很長時間內(nèi)呈現(xiàn)出較不均衡的特征。

　　從四川省自然保護區(qū)分布重心看，50多年來其重心由阿壩州黑水縣南移至阿壩州汶川縣，重心活動區(qū)域相對穩(wěn)定。從標準差橢圓的計算結(jié)果看，長短半軸和面積均變化強烈，總體呈現(xiàn)出大幅度的增長，空間分布由南—北向演變?yōu)闁|北—西南向。這說明四川省自然保護區(qū)設(shè)立的區(qū)域不斷增加，范圍在不斷擴大，由最初的阿壩州、綿陽市等地區(qū)擴散至全省各市。這種空間分布不均衡在一定程度上反映出四川省生態(tài)保護的空間重點在阿壩州的東部和南部地區(qū)。這是否意味著在川西北、川東北和川南部分地區(qū)的生態(tài)功能建設(shè)尚需要進一步加強呢?③

　　從影響因素看，四川省自然保護區(qū)的空間分布受到自然因素和社會因素的雙重影響。其中，自然保護區(qū)的設(shè)立與發(fā)展主要受到自然因素的影響，包括水系河流、植被區(qū)劃、地勢高程、土壤類型。這種影響應(yīng)該是由自然保護區(qū)的性質(zhì)和特點決定的。社會因素中的城鎮(zhèn)化率對自然保護區(qū)空間分布有一定的抑制作用，其原因是城鎮(zhèn)化與自然保護區(qū)追求的目標具有較大的相向性;自然科學(xué)領(lǐng)域投入資金率對自然保護區(qū)的發(fā)展有一定的促進作用，其原因是自然保護區(qū)的發(fā)展建設(shè)需要經(jīng)費投入，自然保護區(qū)多的地方相應(yīng)的自然科學(xué)領(lǐng)域投入資金率會增高。但是，自然科學(xué)領(lǐng)域投入資金率較高的地區(qū)未必自然保護區(qū)分布較多。

　　通過以上研究發(fā)現(xiàn)，四川省自然保護區(qū)50多年的發(fā)展取得了巨大的成就，其發(fā)展經(jīng)歷了瀕危動植物保護，生物多樣性保護，生態(tài)功能全面建設(shè)等幾個階段。這在一定程度上反映了我國生態(tài)文明建設(shè)理論和實踐的不斷完善。但由于存在保護與發(fā)展的矛盾，四川省的自然保護區(qū)建設(shè)仍然存在“點”上的保護問題和“面”上的布局問題。因此，本文對未來四川省自然保護區(qū)和生態(tài)功能建設(shè)提出如下建議：

　　(1)基于四川省自然保護區(qū)集聚程度不斷減弱和空間分布仍不均衡的狀況，從國家公園、自然保護區(qū)和自然公園的特點出發(fā)，優(yōu)化四川省自然保護地體系布局。在四川省主體功能區(qū)劃的框架下，分析全省的國家公園、自然保護區(qū)和自然公園的分布狀況及相互轉(zhuǎn)化條件，優(yōu)化其空間布局，最大限度地發(fā)揮自然保護地的生態(tài)功能。如可在自然保護區(qū)分布較少的川西北、川東北和川南部分地區(qū)設(shè)立更多的自然公園，以加強其生態(tài)功能建設(shè)。

　　(2)在四川省生態(tài)文明建設(shè)初有成效的前提下，開展對自然保護區(qū)發(fā)展模式的探討。在不斷加大生態(tài)補償力度的同時，嘗試在自然保護區(qū)的實驗區(qū)乃至外圍區(qū)域?qū)嵤┼l(xiāng)村旅游、生態(tài)旅游發(fā)展模式。在加強生態(tài)文明建設(shè)的同時，實現(xiàn)自然保護區(qū)對周邊區(qū)域發(fā)展的帶動作用，促進鄉(xiāng)村振興，促進民族地區(qū)振興，實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的統(tǒng)一。此外，本研究尚存在一定的不足，如自然因素和社會因素對自然保護區(qū)分布的影響研究缺乏深層探究，以每5年為時間單元可能會損失了部分自然保護區(qū)變化劇烈的年限，降低對自然保護區(qū)時空分布研究的準確度。

　　參考文獻(References)：

　　[1]劉蕓蕓，王永光，柯宗建.2020年夏季我國氣候異常特征及成因分析.氣象，2021，47(1)：117⁃126.

　　[2]白夜，武英達，賈宜松，王博.2019—2020年澳大利亞氣候異常與山火爆發(fā)的關(guān)系分析及應(yīng)對策略.中國應(yīng)急救援，2020，(2)：23⁃27.

　　[3]高吉喜，劉曉曼，周大慶，馬克平，吳瓊，李廣宇.中國自然保護地整合優(yōu)化關(guān)鍵問題[J].生物多樣性，2021，29(03)：290⁃294.

　　[4]臧振華，張多，王楠，杜傲，孔令橋，徐衛(wèi)華，歐陽志云.中國首批國家公園體制試點的經(jīng)驗與成效、問題與建議[J].生態(tài)學(xué)報，2020，40(24)：8839⁃8850.

　　[5]劉曉曼，付卓，聞瑞紅，靳川平，王雪峰，王超，肖如林，侯鵬.中國國家級自然保護區(qū)人類活動及變化特征[J].地理研究，2020，39(10)：2391⁃2402.

　　作者：王成武1，崔彪1，∗，汪宙峰1，謝亮1，陳雅靚

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