浏阳市自然保护地整合优化景观格局变化驱动力研究

王植槐，胡运清

（浏阳市林业局，湖南 浏阳 410300）

自然保护地是我国自然生态系统最重要、最精华、最基本的部分，在维护国家生态安全中居于首要地位，对保护生物多样性、维护生态系统稳定、保障生态系统服务的可持续发展起着重要的作用[1-3]。自从1956 年我国引用“自然保护区”概念成立第一个自然保护区——鼎湖山自然保护区以来，经过60多年的建设和管理，截至2019 年，全国共建立各类保护地逾1.18 万个，保护面积占全国陆域国土面积的18.0%[4-6]。21 世纪以来，我国经济社会的快速发展对自然生态系统形成了巨大压力，同时自然保护地类型划分不合理及管理体制不顺等造成了保护地边界范围交叉重叠、自然生态区域被各部门人为割裂等问题，导致我国自然保护地保护不足或保护过度、保护与发展不协调等多种矛盾[7]。根据世界各国自然保护地体系建设经验，与相邻社会经济系统良性互动机制的培育不能单纯依赖对自然保护地的“静态”保护[8]。自然保护地整合优化是我国构建科学合理的自然保护地体系、加强新时代生态文明建设的重要任务[9]。新形势下开展自然保护地整合优化，加快重构我国自然保护地体系迫在眉睫[10]。十八届三中全会首次提出了“建立国家公园体制”改革要求，是我国生态文明制度建设的重要内容[11]。2019 年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》[12]，标志着我国自然保护地进入全面深化改革的新阶段[13]。2020 年2 月，自然资源部、国家林业和草原局联合印发了《关于做好自然保护区范围及功能分区优化调整前期有关工作的函》，我国自然保护地整合优化工作陆续启动。自然生态系统是许多景观生态研究者感兴趣的研究对象，其中自然保护地是景观生态学重要研究对象[14]。景观格局能够有效反映景观空间异质性分布状况，在维持区域生态功能方面具有重要驱动力[15]，已有文献集中于研究自然保护地景观格局空间格局和组成[16-20]，或相关外部因素对自然保护地景观格局变化的影响[21]，而从景观格局的角度出发对自然保护地整合优化合理性评价研究较少。现实中自然保护地整合优化后土地利用格局随之发生变化，必然导致其景观格局发生变化，景观格局的变化能够科学反映整合优化方案的可行性和合理性[22]。自然保护地矛盾冲突问题的解决是其景观格局变化的根本驱动力，构建景观格局变化驱动力模型，探讨矛盾冲突问题调整对自然保护地景观格局变化的影响，对于自然保护地建设管理具有重要意义。

1 研究区概况

浏阳市地处湖南省东部的湘赣交界地带的幕阜——罗霄山系北段，地理坐标为113°10′～114°15′E，27°51′～28°34′N，总面积4 998.74 km2。境内地势自东北向西南倾斜，构成北东南西走向的雁行式背斜山地理地貌景观，有大围山、连云山、九岭山三条主要山脉，海拔介于37.5～1 607.9 m。属中亚热带季风湿润气候，年均气温17.4 ℃，平均降水量1 680.0 mm。整合优化前有19 处自然保护地，其中东麓园和大城坑南方红豆杉2 处县级自然保护区完全重叠于大围山省级自然保护区，株树桥县级自然保护区完全重叠于浏阳河国家湿地公园和狮子山省级森林公园，石柱峰、枫林湖、赤马湖、西湖山、石霜寺、高升岭、象形、石牛寨等8 处独立的县级自然保护区未落图。整合优化后调整为7 处自然保护地，包含1 处自然保护区和6 处自然公园。整合优化前后自然保护地名录见表1。

表1 整合优化前后自然保护地名录

2 研究方法

2.1 数据来源及预处理

自然保护地整合优化前后范围来源于浏阳市自然保护地整合优化成果，土地利用类型空间数据来源于浏阳市国土三调成果数据。首先，利用Arc‐GIS10.2 软件提取整合优化前后自然保护地范围内的国土三调数据，根据《土地利用现状分类GB/T21010-2017》将土地利用类型重新划分为7 种景观类型，即耕地、园地、林地、草地、水域、建设用地和其他土地；其次，利用ArcGIS10.2 软件将整合优化前后自然保护地范围内7 个景观类型矢量数据分别转为30 m、60 m、90 m、120 m、150 m、180 m、210 m、240 m、270 m 及300 m 等10 种分辨率的栅格数据，栅格数据粒度影响景观格局指数计算结果及运算速度，本研究综合自然保护地整合优化前后栅格数据与矢量数据面积差和景观格局指数运算速度作为景观格局研究粒度大小选择依据[23]；然后，利用Fragstats4.2 软件在8 邻规则下计算景观指数；最后，计算研究区矛盾冲突对景观格局变化贡献率。

2.2 景观格局指数选取

为了研究自然保护地整合优化前后景观格局变化情况，本研究从景观的破碎度、连通度、聚集度及异质性等4 个方面选取景观格局指数（表2），各景观格局指数具体计算公式及生态学意义参见文献[24]。

表2 景观格局指数

2.3 矛盾冲突对景观格局变化贡献率

采用矛盾冲突对景观格局变化贡献率法[25]分析研究区景观格局指数变化与矛盾冲突数据（包括城镇建成区、永久基本农田、集体人工商品林和村庄等）的关系，定量分析自然保护地整合优化前后景观格局变化的主要驱动因子：

式中：CI为贡献率；Lt为整合优化前景观格局指数；Lt+1为整合优化后景观格局指数；Ci为整合优化前后第i种矛盾冲突的面积变化值；Ta为整合优化前后矛盾冲突变化总面积。

3 结果与分析

3.1 整合优化前后景观指数变化

3.1.1 景观格局最佳分析粒度

由图1 可知，30～120 m 粒度分辨率下整合优化前后栅格数据与矢量数据面积绝对差变化较为稳定，当粒度分辨率大于120 m 后，其面积绝对差波动剧烈。综合考虑景观格局指数的计算效率，120 m×120 m 为本研究景观格局指数最佳分析粒度。

图1 整合优化不同粒度下栅格数据与矢量数据面积绝对差

3.1.2 景观指数变化

整 合 优 化 后 NP 减 少 24.67%，PD 降 低26.55%，MPA 增加36.14%，表明整合优化后自然保护地的景观破碎化程度减轻。CONNECT 增加11.77%，表明整合优化后自然保护地的景观连通性增强。AI 增加1.92%，SHDI 降低17.75%，表明整合优化后自然保护地的景观聚集度和优势度增强，景观异质性和类型丰富度降低。综上，从景观格局角度验证了整合优化工作严格遵循了“保持自然生态系统完整性和生态廊道连通性”原则，整合优化方案总体上科学合理。

3.2 景观格局变化驱动力分析

整合优化前后景观格局指数的变化反映了自然保护地整合优化后景观的变化情况，本研究自然保护地范围内矛盾冲突有4 类，分别为城镇建成区、永久基本农田、集体人工商品林以及村庄，各类矛盾冲突调整对景观格局变化影响见表3。由表3可知，4 类矛盾冲突对景观尺度水平下景观指数变化的影响程度为永久基本农田>集体人工商品林>村庄>城镇建成区，且主要受到永久基本农田和人工集体商品林的面积调整影响。村庄和城镇建成区调整对景观尺度水平下景观指数变化影响相对较小。

表3 整合优化矛盾冲突面积变化对景观指数贡献率

4 结论与讨论

4.1 结 论

基于浏阳市自然保护地整合优化成果和国土三调成果数据，利用ArcGIS10.2 软件和Frag‐stats4.2 软件对研究区自然保护地整合优化前后景观格局变化驱动力进行分析，结论如下：

4.1.1 整合优化后NP、PD 及SHDI 降低，MPA、CONNECT 及AI 增加，景观破碎化程度及异质性降低，聚集度及连通性增强。

4.1.2 整合优化前后自然保护地城镇建成区、永久基本农田、集体人工商品林以及村庄4 类矛盾冲突变化是造成自然保护地景观格局变化的重要驱动力，影响程度为永久基本农田>集体人工商品林>村庄>城镇建成区，其中最主要影响为永久基本农田和人工集体商品林变化。

4.1.3 不同的自然保护地矛盾冲突类型、面积、空间分布等都存在差异，相关研究根据不同的研究目的所选取的景观格局指数也存在差异，因此，自然保护地整合优化前后景观格局变化的驱动力也不尽相同。李云等[25]指出自然保护地矛盾冲突类型有6 类，景观格局指数变化的主要影响因素为永久基本农田、集体人工商品林和矿业权，较城镇建成区和村庄的影响相对较小。本研究自然保护地矛盾冲突类型只有4 类，永久基本农田和集体人工商品林同样为最主要影响因素，与李云等[25]研究不同的是，较城镇建成区和村庄的影响相对较大。

4.2 讨 论

景观格局角度下，整合优化后自然保护地确保了自然生态系统完整性和生态廊道连通性，自然保护地整合优化方案总体科学合理。下一步有必要开展矛盾冲突对景观格局指数影响的内在驱动力，如面积、空间分布等的影响，尤其着重开展矛盾冲突空间变化对景观格局的影响研究，进一步验证整合优化方案在解决具体矛盾冲突的科学合理性，如方案是否最大限度减少人为活动多的景观类型、矛盾调出后优势景观空间配置是否能够进一步优化，研究成果能够为后续自然保护地精细化管理提供科学依据。