黄河流域自然保护区空间分布特征及其影响因素分析.pdf
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1、噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎借助 ArcGIS 空间分析等工具袁采用最邻近指数尧空间基尼系数尧核密度分析及地理探测器等方法手段袁对黄河流域 263 处自然保护区的空间分布特征及其影响因素进行分析遥 结果表明:黄河流域自然保护区在空间上呈显著凝聚型分布曰省区间空间分布不均衡袁具有明显的空间集群分布特征曰分布密度上袁数量方面袁高密度区主要分布于黄河中下游地区袁存在一个高密度分布带和 4 个高密度分布集中圈袁面积方面袁 高密度区则集中于黄河上游地区遥 黄河流域自然保护区空间分布受自然
2、环境和社会经济生产活动的共同影响遥 自然资源禀赋是影响自然保护区面积分布的首要因素袁 农村农业生产活动对自然保护区数量空间分异影响最为显著袁而政府的政策支持是自然保护区建立的重要推动力遥自然保护区曰空间分布曰影响因素曰黄河流域F127A1671-9123渊2023冤03-0015-072023-03-19国家自然科学基金青年项目渊42301265冤石国宁渊1989要冤袁男袁河北邯郸人袁邯郸学院经济管理学院讲师袁理学博士袁主要从事区域可持续发展尧健康地理和历史地理研究遥自然保护区是维持生物多样性,保护自然生态系统的基础。1我国自 1956 年建立第一个自然保护区广东鼎湖山国家级自然保护区以来,历
3、经 60 多年的发展,目前全国已建立各种类型、不同级别的自然保护区 2750 个,面积达 147 万km2,约占国土面积的 14.9%,初步建立起布局较为合理、类型较为齐全的自然保护区体系。2近年来,学界对自然保护区的研究主要集中于自然保护区生物群落与多样性状况3-4、景观格局变化5-6、生态环境保护与评价7-8、旅游资源评价与规划9-10、建设现状与保护管理11-12等方面,并取得了丰富的研究成果。关于自然保护区的空黄河流域自然保护区空间分布特征及其影响因素分析因石国宁(邯郸学院 经济管理学院,河北 邯郸 056005)黄河文明与晋陕豫金三角区域研究第 22 卷第 3 期三门峡职业技术学院学
4、报 JOURNAL OF SANMENXIA POLYTECHNIC黄河文明与晋陕豫金三角区域研究/015噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎间分布,现有研究多侧重于全国宏观层面的自然保护区13-14,以中观流域尺度对自然保护区空间分布特征进行深入分析的研究尚不多见。影响因素分析上,以传统的数理统计模型为主15-16,缺乏对自然保护区空间分布特征影响因素的具象化空间计量和统计分析研究。党的十九大报告提出“建立以国家公园为主体的自然保护地体系”。黄河流域是我国重要的生态屏障,目前,国家在
5、黄河流域范围内已建立有三江源、大熊猫和祁连山 3 个国家公园体制试点区,有效地连接了各类自然保护地,形成了自然系统的完整保护。17而随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为重大国家战略18,作为自然保护地体系的主体,黄河流域自然保护区将成为改革的重点。鉴于此,笔者从空间分布类型、分布均衡性、分布密度等方面分析黄河流域自然保护区的空间分布特征,并借助地理探测器,对流域内自然保护区分布的影响因素进行研究,以期为推动黄河流域国家公园体制建设,维护流域生态环境安全格局稳定,促进黄河流域高质量发展提供一定的借鉴与参考。一、材料与研究方法渊一冤研究区域黄河是我国第二大河,被称为“中华母亲河”。其流域范围广阔
6、,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东 9 个省区,流域面积 75 万 km2。黄河流域自西向东跨越我国地势三大阶梯,并分属东、中、西三大经济地带,流域内自然和社会经济条件差异巨大。19笔者参照水利部黄河水利委员会划定的黄河自然流域范围,在保证地市级(或州、盟)行政区划单元完整性的基础上,界定黄河流域为自然黄河流域所涉及的地区,主要包括 9 个省区共 66 个地级市(或州、盟)(见图 1)。渊二冤数据来源自然保护区数据全部来源于中华人民共和国生态环境部公布的 全国自然保护区名录,名录包括保护区名称、行政区域、面积、主要保护对象、类型、级别、始建时间和主管部门等信息,笔者主
7、要对前 3 类信息进行了整理。其中,由于某些自然保护区空间上存在交叉重叠的情况,笔者在对其做整体空间分析时进行了相应合并处理,最终获得黄河流域自然保护区共 263 处(截至2021 年)。自然保护区空间位置主要是通过Google Earth 软件获取黄河流域自然保护区质心的地理坐标信息,并利用 ArcGIS10.0 软件,将自然保护区以点状要素在黄河流域矢量图上进行精确定位(见图 1)。文中自然和社会经济指标数据来源于 2020 年青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东 9 个省区统计年鉴。渊三冤研究方法1.最邻近指数点状事物在地理空间中的分布类型可用最近邻点指数度量20。计算
8、公式为:式中:R 为最邻近点指数,酌i为平均观测距离,酌E为预期平均距离,S 为区域面积,n 为点数,D 为密度。当 R越1 时,表示点状事物在地理空间上呈随机型分布;当 R约1 时,点状事物趋于凝聚分布;当 R跃1 时,点状事物区域均等分布。2.空间基尼系数空间基尼系数可用于对比区域地理要素空间分布均衡程度的差异21。计算公式为:黄河流域自然保护区空间分布特征及其影响因素分析/黄河文明与晋陕豫金三角区域研究图 1黄河流域自然保护区空间分布图(截至 2021 年)016噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
9、噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎式中:Pi为第 i 个区域内自然保护区数量或面积占黄河流域自然保护区总数量或总面积的比重;n 为区域数量;C 表示自然保护区分布的均匀度。Gini的取值范围0,1,越接近 1,表明不均衡性越大,集中程度越高,反之,说明均衡性越大。3.核密度分析核密度强度主要揭示地理要素的空间分布特征。22计算公式为:式中:xi表示点的坐标位置,i越1,2,n;n 表示坐标点的斑块数量;h 表示带宽;k 为权函数。搜索半径越大,密度栅格越大,概化程度越高,搜索值越小,栅格显示信息越详细。4.地理探测器地理探测器是一种探测空间分异性以及揭示其背后驱动力的一组统计学方法。23地理探测器包括风险探
10、测、因子探测、生态探测和交互探测 4 个探测器,其中因子探测器主要用来探测因子(X)多大程度上解释了变量(Y)的空间分异,用 q 值度量,具体公式如下:式中:h=1,L。L 为变量 Y 或因子 X 的分层;Nh和 N 分别为分层和全区的样本数;6h2和62分别是层 h 和全区 Y 的方差。q 的值域为0,1。如果分层是由因子 X 生成的,q 值越大,表示因子 X 对属性 Y 的解释力越强,反之则越弱。二、结果分析渊一冤空间分布特征1.空间分布类型自然保护区在宏观上可以抽象为地理空间中的“点”,利用 ArcGIS10.0 软件中空间统计模块中的“平均最近邻”工具进行计算,得出黄河流域自然保护区的
11、平均观测距离 酌i越3 449 9.92m,预期平均距离 酌E越4 666 1.58m,根据公式(1),两者之间的比值最近邻指数 R越0.73约1,即 酌i约酌E,且Z 得分为-8.08,显著性水平 P约000,说明该聚类模式是随机产生的概率的可能性为 0,且表明宏观上黄河流域自然保护区在空间上呈现显著的凝聚型分布。2.空间分布均衡性黄河流域 263 处自然保护区分布在青、川、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫、鲁 9 省区,然而由于各省区之间自然和社会经济环境之间存在一定差异,各省区自然保护区数量及面积也不尽相同。根据公式(2);计算得出,数量上,黄河流域自然保护区在各省区空间分布的基尼系数 Gin
12、i越0.93,均匀度 C越0.07;面积上,黄河流域自然保护区在各省区空间分布的基尼系数 Gini越0.57,均匀度C越0.43,说明无论从数量上还是从面积上看,黄河流域自然保护区在各省区的空间分布不均衡。进一步对自然保护区数量和面积进行相关统计,并通过洛伦茨曲线来检验自然保护区分布的不均衡和集中程度。具体来说,将黄河流域263 处自然保护区的个数和面积及其占总数的比例按各省区分别进行统计,并按照从小到大进行排序,逐一计算累计比重。以所在省区的排序位置为横坐标,累计比重为纵坐标,以自然保护区累计比重为坐标点,连成一个曲线,分别得到黄河流域自然保护区数量和面积空间分布的洛伦茨曲线图(见图 2、图
13、 3)。通过图 2 和图 3 可以发现,洛伦茨曲线均呈现为典型的下凹形式,这表明黄河流域各省区自然保护区数量和面积分布十分不均衡,具有明显的空间集群分布特征。三门峡职业技术学院学报 JOURNAL OF SANMENXIA POLYTECHNIC黄河文明与晋陕豫金三角区域研究/图2黄河流域自然保护区数量空间分布的洛伦茨曲线图017噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎图3黄河流域自然保护区面积空间分布的洛伦茨曲线图其中,数量上,陕西、山西和内蒙古 3 省区的自然保护区数量就占到黄河流域
14、9 省区自然保护区总数的一半以上。面积上,黄河流域自然保护区面积集中分布于内蒙古和青海两省区,两省区的自然保护区面积约占到黄河流域 9 省区自然保护区总面积的 80%。3.空间分布密度为了更精确测度黄河流域自然保护区的空间集群分布特征,利用 ArcGIS10.0 软件中空间分析模块中的核密度分析工具对 263 处自然保护区及其各自的面积进行核密度分析,生成黄河流域自然保护区质心及其面积的核密度分布图(见图 4、图 5)。从质心分析角度看,如图 4 所示,黄河流域自然保护区空间分布差异显著,形成多个高密度聚集区。首先,从流域分布上看,黄河中下游地区自然保护区分布密度较高,黄河上游地区自然保护区呈
15、散点状分布,密度较低。其次,黄河中下游自然保护区分布的高密度地区又呈现“一带四圈”的空间分布态势,其中“一带”是指晋陕盆地高密度分布带,其呈东北西南走向,而东北端即是太原盆地高密度分布集中圈,西南端为渭河谷地高密度分布集中圈,另外两个自然保护区高密度集中圈分别位于内蒙古的土默川平原地区和山东半岛地区。从面积的分布特征来看,如图 5 所示,黄河上游地区自然保护区面积分布密度较高,尤其是黄河源头的青藏高原地区为自然保护区面积高密度聚集区域。而黄河中下游地区,虽然自然保护区数量较多,但面积均较小,为自然保护区面积分布密度低值区。渊二冤影响因素分析自然保护区的空间分布主要受自然环境和社会经济生产活动强
16、度的综合影响15-16,其中,自然资源禀赋是自然保护区建立的自然环境本底因素,文中选取森林面积(X1)、湿地面积(X2)和草地面积(X3)加以分析;而社会经济生产活动所带来的生态环境破坏,促使人类采取行动并实施保护,是自然保护区建立的直接原因,文中选取城镇人口数量(X4)、城市建成区面积(X5)、第二产业产值(X6)、耕地面积(X7)、农村人口数量(X8)和第一产业产值(X9),分别从城市工业和农村农业两大社会经济生产活动进行阐释;政府的政策支持是自然保护区建设发展的重要推动力,借鉴相关学者研究成果24,采用政府在政策文件中提及“自然保护区”的次数即政府重视程度(X10)进行表征。各指标因素数
17、据按自然断裂点方法分为五类,并运用地理探测器的因子探测器分析影响黄河流域自然保护区空间分异诸因素的作用程度。计算结果见表 1。1.自然资源禀赋如表 1 所示,地理探测分析表明自然保护区/黄河文明与晋陕豫金三角区域研究黄河流域自然保护区空间分布特征及其影响因素分析图 5黄河流域自然保护区面积核密度分布图图 4黄河流域自然保护区质心核密度分布图018噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎的空间分布与各地区的自然资源分布关系密切,尤其是自然保护区面积空间分布方面,湿地面积(X2)、森林面积(X
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