秦岭大熊猫自然保护区群“社会—生态”系统协调发展及其时空格局研究

宋振江，吴宝姝

(1. 江西农业大学 新农村发展研究院，南昌 330045；2. 江西财经大学 工商管理学院，南昌 330032)

改革开放以来，快速发展的中国经济取得了举世瞩目成就。然而，在经济腾飞的同时，无序的自然资源开发利用引发了生物多样性锐减、珍稀保护动植物生境萎缩恶化、气候变化等问题，“社会—生态”协调发展面临严峻挑战。从区域整体上看，社会和生态是可持续发展中必不或缺的两大系统，都扮演着推动人与自然和谐发展的重要角色，二者功能互补。因此，建立“社会—生态”协调发展评估体系，动态分析“社会—生态”协调发展的时空演化过程，对于促进人与自然协调发展具有一定的借鉴意义。

国外关于“社会—生态”协调发展研究源于奥斯特罗姆对“公地悲剧”模型的质疑，其认为探索社会与生态之间的交互影响须从复杂科学视角而加以耦合分析，从而探寻二者间的协调路径[1-3]。国内“社会—生态”协调发展研究虽起步较晚，但成果丰富，在其路径[4-6]、影响因素[7-8]、模式[9-10]、动力机制[11-12]、策略[13-14]等方面均有涉及，研究方法包括象耦合协调度和协调发展趋势指数模型[12]、层次分析法和主成分分析法[15]、GM(1,1)模型[16]和探索性空间数据分析法[17]等，但研究区域几乎没有涉及大熊猫自然保护区所在县域。因此，为给秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展政策的制定提供参考，本文对秦岭地区第三次大熊猫调查(下文简称“三调”)和第四次大熊猫调查(下文简称“四调”)期间，大熊猫核心栖息地地带县域“社会—生态”协调发展水平空间格局及其时空演化特征、地理集聚状况进行了研究。

1 研究区概况与数据来源

秦岭山系大熊猫自然保护区及其栖息地涵盖汉中、宝鸡、西安、商洛、安康等地级市的十余个县(市、区)，是秦岭亚种大熊猫的核心栖息地，该地区大熊猫种群密度居全国之首，野生种群数量约264只(第四次大熊猫调查数据)。该地区经济发展水平相对落后，近年来，保护与发展之间的矛盾愈演愈烈，从而引发“社会—生态”系统内多种利益攸关主体矛盾激化，形成问题错综复杂、内外部驱动力差异显著的发展格局[18]。当前正值生态文明建设与乡村振兴战略同步推进阶段，十九大以来我国着力全面建成小康社会为自然保护区这一特殊区域的“社会—生态”协调发展提供了有利契机。2000年和2010年两个大熊猫普查重要时间节点亦是我国近期社会发展的关键节点，因此秦岭大熊猫自然保护区“社会—生态”系统协调发展空间格局及其演变机理研究，以2010年的行政区划为基础，以县为研究单元，涉及陕西秦岭山系大熊猫自然保护区所在辖区的6个市9个县。

图1 研究区域

文中数据均来自于第三次和第四次大熊猫调查期间国家林业局和陕西省林业厅(局)公布的调查报告以及大熊猫保护区所在县(区)统计年鉴、统计公报。个别缺失数据，利用前后2年或相邻地区数据通过插值计算得到。空间分析的乡镇边界图由第四次猫调报告获得，县域边界为自然资源部公开数据集。

2 分析框架

“社会—生态”系统理论框架由奥斯特罗姆率先提出，缘于对哈丁“公地悲剧”模型的质疑。“社会—生态”系统理论从制度分析视觉，基于自然资源管理中制度多样性的逻辑机理与实践意义，探寻社会和生态之间的关系[1]。奥斯特罗姆认为，“公地悲剧”可以拆分成社会和生态两个层面，社会力量引发生态系统及其服务变化，进而影响人类福祉，人与自然系统在不同时空频繁、复杂互动造就了“社会—生态”系统复杂运动，通过分解复杂问题、梳理嵌套逻辑、调节多层政策就能解决各种复杂问题，基于此构建了“社会—生态”复杂系统多层次交融模型[2]。

社会与生态系统通过内在多系统相互作用而获得“社会—生态”系统协调路径，其中资源系统(资源的内在属性)、资源单位(资源的增值损益)、治理系统(管制制度)、使用者相互依存等的影响因素或变量，对实现有效的资源治理都将产生微妙影响，各个变量间的交叠互动亦将影响最终政策路径[1-3]。在大熊猫自然保护区，资源系统涵盖林地面积、水域面积、大熊猫数量、大熊猫栖息地面积、大熊猫潜在栖息地面积等资源属性指标，资源单位涵盖耕地面积、农林牧渔业总产值、粮食总产量、主要经济作物总产量、林下药材种植规模、林下养蜂规模、畜禽养殖规模、森林覆盖度、公路里程等资源增值损益指标，治理系统涵盖大熊猫保护区面积、互联网管制(微信)规模等管制制度指标，使用者系统涵盖人口密度、农业人口比重、矿区面积等指标。故而资源系统是自然资源的内在属性，资源单位是对自然资源的开发而形成的增值损益，治理系统是对自然资源开发秩序的规制，使用者系统是人类作为资源使用方而对资源的压力。而将这四个系统按社会、生态属性划分，则可以从社会发展系统和生态发展系统两个视角探寻其内在关联性，从而揭示二者的交融、融汇与协调，以谋求“社会—生态”协调发展路径。

2.1 社会发展子系统

大熊猫自然保护区社会发展子系统存在几种“社会—生态”矛盾问题，即人口承载力问题、农业发展与生态发展间的博弈、农民发展权与生态保护间相互掣肘。人口承载力问题关系到保护区内能够承载多少人口，在人口承载临界值以内人类发展与生态发展能够协调发展；农业发展压力问题关系到大熊猫自然保护区内发展怎么样的农业能够实现人与自然和谐共生；农民发展压力问题关系到大熊猫自然保护区内如何均衡人与自然间的利益，以实现人类社会发展与生态发展间的共赢。

保护区内人口发展压力主要表现在人口密度与农业人口比重。人口密度是人类社会对自然资源开发强度的替代变量，测度人口密度能够揭示保护区内人类活动强度，从而印证人类活动对保护区的干扰程度。而农业人口是保护区内人类干扰活动的执行主体，对这一群体行为的挖掘能够趋近对干扰活动的精准分析。此二者皆从微观布局视觉探寻人口数量与布局对保护区生态的影响。而从保护区宏观人口承载力视觉，保护区内人口生存的充分必要条件是保有能够供给食物来源的耕地，因此耕地面积多寡能够决定区域人口承载力，倘若人口超出承载力临界值则将导致保护区生态受损。

保护区内农业发展压力主要来源于传统农耕行为。粮食和主要经济作物的种植一方面能够为保护区内农户提供生计资源，但从生态保护区角度则造成对大熊猫生境的耕种干扰，这种干扰将人类社会发展与保护区生态发展相互扰动，从而造成野生动物肇事干扰，进而形成保护区内“社会—生态”长期矛盾。畜禽养殖能够实现农户增收，但不合理的废弃物处理方式则会引发农业面源污染，进而破坏栖息地生境。因此，自第三次大熊猫调查期间以来，国家不断推进退耕还林工程、发展林下经济(林下药材、林下养蜂等)等缓解农业生产对环境压力的举措，引导保护区实施生态农业，缓释农业发展压力，协调保护区内“社会—生态”关系。 保护区内农民发展压力来自于农村人均收入数量。农村人均收入的上升能够促进农户在教育、医疗、外出就业、农业生产经营、薪材使用等多领域加以改进，从而推进“社会—生态”协调发展。

因此，在大熊猫自然保护区社会发展系统中，存在三对关系，即发展生态农业能够提升区域人口承载力，促进农业生产与自然保护区保护相协调；转变农业发展方式能够提高农村人均收入，进而实现“社会—生态”协调发展；农户生计资本提升，能够促进农户生计空间拓宽，从而促进区域产业结构升级，使人口承载力趋向“社会—生态”适应性阈值，驱动区域向“社会—生态”协调发展方向迈进。

2.2 生态发展子系统

大熊猫自然保护区生态发展子系统中内存在几种“社会—生态”矛盾问题，即人类干扰、大熊猫生境演变、保护区管制制度发展。人类干扰问题关系到保护区内以及大熊猫栖息地、潜在栖息地内道路对生境的干扰，以及矿业开发与生产对生境的破坏；保护区管制制度发展只要体现在新型管制手段的应用，从而提高管制水平；大熊猫生境演变通过对保护地(保护区、栖息地、潜在栖息地)面积、栖息地核心生境资源(林地资源)、保护对象(大熊猫)生存资料资源(地表水资源)的增减加以挖掘，在人类干扰影响下探寻交互影响，在保护区管制制度发展背景下探寻制度演变与生境变化的交融，从而通过保护对象(大熊猫)数量的变化来评价生态发展水平，进而挖掘“社会—生态”协调发展路径。

因此，在大熊猫自然保护区生态发展系统中，存在二对关系，即人类社会发展对大熊猫生境产生复杂影响，一方面体现在人类干扰领域，另一方面体现在保护区管制制度建设领域；人类干扰对大熊猫生境具有扰动性，而管制制度演变能够为生境良性演变提供支持，二者博弈造就大熊猫数量的波动轨迹。

3 评价方法

3.1 评价指标体系的建立

大熊猫自然保护区“社会—生态”的协调发展涉及到研究区域社会、经济、生态等多领域，参考自然保护区以及生态脆弱区“社会—生态”协调发展评价指标相关研究成果[19-21]，兼顾指标的代表性、全面性和可行性等选取原则，从社会和生态方面构建大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展评价分析体系(表1)。该指标体系包含社会发展水平和生态发展水平两个准则层，以社会和生态两个系统间的协调发展程度作为大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展水平的评价值。对社会子系统，分别从人口密度、农业人口比重、耕地面积、农林牧渔业总产值、粮食总产量、主要经济作物总产量、林下药材种植规模、林下养蜂规模、畜禽养殖规模、农村人均纯收入等方面选取相应指标；对生态子系统，分别从大熊猫数量、林地面积、水域面积、大熊猫保护区面积、大熊猫栖息地面积、大熊猫潜在栖息地面积、森林覆盖度、公路里程、互联网管制(微信)规模、矿区面积等方面选取指标，将社会性要素和生态性要素指标区分开[22]。

表1 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展水平评价指标体系

3.2 数据标准化及权重确定

3.2.1 数据标准化 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展评价系统是由社会发展系统和生态发展系统两个子系统构成，每个子系统由若干个指标组成，指标属性有正亦有负，为使之具有可比性，将各指标参照有关文献[17,23-25]进行标准化处理。

3.2.2 权重确定 为了排除评价指标权重的人为因素干扰，在计算权重过程中反映原始数据的绝大部分信息，本文采用熵值法[17,23-25]确定指标权重。

3.3 评价模型

本研究采用综合评价模型法[17,23-25]对社会发展水平、生态发展水平和“社会—生态”发展水平进行评价，计算步骤如下：

3.3.1 社会发展水平 社会发展水平指数值计算公式[17,23-25]：

(1)

式中：SD为社会发展水平；Ai为社会发展水平系统各要素标准化值；wi为要素i对应的权重值。SD值越大，表示社会发展水平越高。

3.3.2 生态发展水平 生态发展水平指数值计算公式[17,23-25]：

(2)

式中：ED为生态发展水平；Bi为生态发展水平系统各要素标准化值；wi为要素i对应的权重值。ED值越大，表示生态发展水平越高。

3.3.3 “社会—生态”协调发展水平

“社会—生态”协调发展水平指数值计算公式[17,23-25]：

SE=α·SD+β·ED

(3)

式中：SE为“社会—生态”协调发展水平指数值；α、β为待定系数。SE值越大，表明“社会—生态”协调发展水平越高。考虑区域发展过程中社会与生态对“社会—生态”协调发展贡献度相当，所以α与β均取值0.5。

3.3.4 耦合度评价 借鉴物理学中的耦合协调模型[17,23-25]，建立“社会—生态”协调发展耦合度评价模型，计算公式为：

(4)

式中：θ为“社会—生态”协调发展的耦合度指数，且处于[0,1]之间。θ值越大，表明“社会—生态”协调发展的关联度越高；θ值越小，表明“社会—生态”协调发展的关联度越低。

3.3.5 协调度评价 耦合度说明系统间的关联度强弱，无法表明次序类型，因此，采用协调度模型对“社会—生态”协调发展水平的协调度[17,23-25]进行评价，计算公式为：

(5)

式中：ϑ为协调度；θ为耦合度；SE为“社会—生态”协调发展水平。协调度取值范围为[0,1]，ϑ值越大，表明“社会—生态”协调发展的协调度越高；ϑ值越小，表明“社会—生态”协调发展的协调度越低。

3.3.6 探索性空间数据分析 探索性空间数据分析(ESDA)是一种通过对数据空间分布格局的描述与可视化，识别空间数据的集聚和异常情况，从而揭示数据的空间结构的方法[17,23-25]。

全局Moran'sI指数是从整体上对属性值在区域内空间特征分布的分析，计算公式为：

(6)

式中：x为观察值总数；Mi为i的观测值；Wij为空间权重矩阵(空间相邻为1，不相邻为0)；σ2为属性值方差；M为Mi的平均值。Moran'sI取值为[-1,1]，为正数时，表示“社会—生态”协调发展水平空间正相关；为0时，表示“社会—生态”协调发展水平空间分布随机，无空间相关性；为负数时，表示“社会—生态”协调发展水平空间负相关。

局部空间自相关指数(LISA)是对区域局部单元和相邻空间相关性的分析，计算公式为：

(7)

当Ii> 0，表示相同类型要素值的地区相邻近，表示该空间区域存在空间正相关，表现为城乡协调发展水平高值聚集(HH)或者低值聚集(LL)；当Ii< 0，表示不同类型要素值的地区相邻近，即存在空间异常值，表现为“社会—生态”协调发展水平高低聚集(HL)和低高聚集(LH)两类。

4 结果与分析

4.1 社会发展水平时空分析

利用公式(1)计算得出秦岭地区大熊猫自然保护区社会发展水平时空分布格局如图3所示，三调期间社会发展水平较低，三调到四调期间社会发展水平增长幅度较大。三调期间研究区社会发展水平空间格局为东部(城固县(0.290)、镇安县(0.243))>西部地区(留坝县(0.168)、宁陕县(0.156))>北部太白县(0.133)、南部佛坪县(0.129)与洋县(0.118)>秦岭北部周至县(0.104)与眉县(0.092)。三调到四调期间，我国经济发展步伐加快，随着西部开发等战略的深入实施，秦岭中部地区自然资源得到有效开发，旅游等产业得以发展，秦岭地区大熊猫自然保护区所在县域社会发展水平快速提升，其中秦岭研究区域中西部的太白县、佛坪县、洋县、留坝县社会发展水平增长最快，四调期间空间格局转变为秦岭研究区域中西部4县(太白县0.197、佛坪县0.197、洋县0.186、留坝县0.177)>秦岭北部(周至县0.169))和秦岭南部(城固县0.168、宁陕县0.163、洋县0.157) >秦岭北部(眉县0.145)，空间格局发生巨大演变，区域差距呈缩小趋势。

图3 大熊猫自然保护区社会发展水平空间格局

4.2 生态发展水平时空分析

利用公式(2)计算得出秦岭地区大熊猫自然保护区生态发展水平时空分布格局如图4所示，四调期间相对于三调期间生态发展较低，三调到四调期间乡村发展格局发生显著变化。三调期间秦岭地区大熊猫自然保护区生态发展水平空间格局为秦岭中部地区(周至县0.458、洋县0.442、佛坪县0.358、太白县0.312)>秦岭东部地区(宁陕县0.217、镇安县0.229)、秦岭西部地区(城固县0.281、镇安县0.229)和秦岭北部(眉县0.038)，秦岭中部地区大熊猫保护区受到中国政府以及国际组织(WWF等)高度关注，自然资源管制程度较高，生态发展水平领先于其它地区。三调到四调期间，秦岭中西部地区大熊猫保护区内旅游开发不断发展，旅游业也已成为大熊猫自然保护区及其所在县域新型经济增长点，保护区缓冲区内的经济开发活动对保护区生境产生诸多负面影响，在生态脆弱区生态发展处于弱势地位，四调期间空间格局转变为秦岭中部4个县(太白县0.317、佛坪县0.488、周至县0.259、宁陕县0.283))高于周边5个县。

图4 大熊猫自然保护区生态发展水平空间格局

4.3 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展耦合度时空分析

利用公式(4)计算得出秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展耦合度时空分布格局如图5所示。三调期间秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展耦合度较高。三调期间，秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展耦合度空间格局为秦岭东部地区(宁陕县和镇安县)和秦岭西部地区(留坝县、城固县)>秦岭中部地区(太白县、眉县、佛坪县)>秦岭中部地区(周至县、洋县)，秦岭东部和西部大熊猫自然保护区“社会—生态”发展联系紧密，协调发展耦合度领先于中部地区。三调到四调期间，我国经济建设高速发展，社会发展水平快速上升，而生态发展水平亦快速上升，二者耦合度上升，四调期间空间格局转化为秦岭中东地区(宁陕县0.861、留坝县0.960、镇安县0.969、洋县0.975、周至县0.912、佛坪县0.895)高于其它县域。

图5 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展耦合度空间格局

4.4 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展度时空分析

利用公式(5)计算得出秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展度时空分布格局如图6所示。三调期间“社会—生态”协调度较低，此期秦岭地区大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展度空间格局为秦岭东部地区(镇安县0.485、宁陕县0.420)和秦岭西部地区(城固县0.534、留坝县0.421、太白县0.395)>秦岭中部地区(洋县0.352、佛坪县0.384、周至县0.320、眉县0.212)，秦岭东部和西部地区“社会—生态”协调发展契合度较高，社会发展带动生态发展效应较为明显，协调发展度领先于中部地区。三调到四调期间，我国处于经济高速发展和生态文明建设时期，经济发展以社会发展驱动为主，“绿水青山就是金山银山”发展理念促使生态环境质量同时得到较快提升，二者协调发展度逐步上升，四调期间空间格局转变为秦岭中部地区(太白县、周至县、宁陕县、佛坪县和洋县)>秦岭东部地区(镇安县)和秦岭西部地区(留坝县和城固县)>秦岭北部地区(眉县)。

图6 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展协调度空间格局

4.5 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展空间分布特征分析

利用ArcGIS 10.1软件和GeoDa软件，在大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展水平Moran’sI的正态统计量Z值超过0.05置信水平的临界值1.05条件下，分析得出三调和四调期间“社会—生态”协调发展水平全局Moran’sI指数分别为0.613和0.645，表明秦岭地区大熊猫自然保护区所在县域单元“社会—生态”协调发展水平存在明显的空间自相关特性，高值区和低值区在空间上都趋于集聚。

运用GeoDa软件的Multivariate LISA功能进行不同年份地级单元城乡协调发展水平的局部空间自相关分析，得到LISA集聚分布状况如图7所示。空间集聚类型可分为：

LL型：自身与周边邻近单元“社会—生态”协调发展水平均较低的显著正相关地级单元。三调期间有2个，四调期间4个，三调期间主要集中于秦岭中部地区的太白县(秦岭北坡)和洋县(秦岭南坡)，四调期间转变为秦岭南坡4个县(城固县、洋县、佛坪县和宁陕县)，显现出地理空间分异特征对区域“社会—生态”的影响。

图7 大熊猫自然保护区“社会—生态”协调发展空间自相关集聚图

HL型：自身与周边邻近单元的“社会—生态”协调发展水平均不相似。三调期间有3个，四调期间减少为2个，三调期间分布于秦岭西部的留坝县和秦岭中部的佛坪县与宁陕县，四调期间则主要集中于秦岭西北地区的太白县和留坝县。空间上表现为秦岭南坡地区“社会—生态”协调发展高值区增加，秦岭北坡地区减少，“社会—生态”协调发展水平较高区域从秦岭西北地区和秦岭东部地区向秦岭南坡地区移动。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)三调期间到四调期间秦岭地区大熊猫保护区所在的9个县域的社会发展水平和生态发展水平均呈现上升趋势，社会发展与生态发展间仍存在诸多矛盾，社会与生态发展水平在十余年间发生了巨大的空间格局转变，当前秦岭中部地区“社会—生态”发展水平高于其它地区。

(2)“社会—生态”协调发展耦合度较高，表明“社会—生态”发展联系较强，三调到四调的十余年间在中国政府和国内外非政府组织的共促下研究区域“社会—生态”协调发展取得了一定进展，“人猫共存”路径得以可持续。

(3)秦岭南坡“社会—生态”协调发展水平逐步上升，一方面表明地理空间布局对地理属性的形成具有重要影响，从而对“社会—生态”发展施加影响；另方面表明空间地理格局内部的协调发展具有放大效应，通过对周边地理单元的影响，能够促成区域协调发展水平上升。

5.2 政策建议

(1)秦岭西部地区社会发展水平和生态发展水平较低，摩天岭省级自然保护区与桑园国家级自然保护区仅有部分区域接壤，而当前大部分栖息地和潜在栖息地仍处于保护范围之外，应加快板桥和盘龙两个自然保护区的建设从而增强保护区之间的廊道效应，为大熊猫提供越冬地、觅食地与繁衍地，一方面能够增强生态保护功能，提升生境质量，另一方面能够有效分流农村冗余人口、提升扶贫水平并将绿水青山转化为金山银山。

(2)秦岭南坡中部地区在四调期间城市发展水平和乡村发展水平虽然明显上升，但旅游开发仍缺乏实质内容，挖掘历史(傥骆古道)与自然资源(大熊猫、朱鹮)却缺乏对历史的深刻解读、古镇开发因建新拆旧而失去真正的历史气息、旅游区“空壳化”缺乏旅游项目与“文创”产品经营，以至于“社会—生态”发展处于低水平协调阶段，因此应摒弃“刷墙”等形式化开发模式，应致力于对历史和自然资源旅游价值的挖掘，从而实现社会与生态之间的共赢，增加农民收入，实现生态资源保护。

(3)秦岭西部地区城市发展水平和乡村发展水平存在空间格局上的异质化，宁陕县 “社会—生态”发展协调性优于东部的镇安县，区域内三个保护区仅部分接壤，难以形成空间集聚效应，加之与秦岭保护区核心集聚区缺乏保护区连接，栖息地和潜在栖息地保护力度欠缺，从而造成区域大熊猫生境空间狭窄，生态发展水平存在诸多改进空间。与此同时，存在保护区缓冲区旅游建设项目，既干扰大熊猫生境，又因管制制度升级约束其发展而致使保护区内农户利益受损，使社会与生态双方遭受损失，因此在保护区所县域亟需加快制定和落实“多规合一”制度，从而协调“社会—生态”发展，走可持续的双赢道路。