基于绿孔雀潜在生境的楚雄哀牢山国家公园功能分区研究

(云南师范大学旅游与地理科学学院,云南昆明 650500)

基于绿孔雀潜在生境的楚雄哀牢山国家公园功能分区研究

角媛梅刘歆李绒高璇

(云南师范大学旅游与地理科学学院,云南昆明 650500)

我国国家公园建设的主要目标是解决并整合当前保护地体系的碎片化和多头管理问题,合理的功能分区是实现生态系统完整性保护与公众游憩利用协调发展的关键。本文以拟建设的楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区(即双柏县鄂嘉镇)为对象,依据世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种绿孔雀的潜在生境进行功能分区。结果表明:(1)楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区的建设对哀牢山中山湿性常绿阔叶林和河谷季雨林等生态系统的完整性及其旗舰物种尤其是濒危物种绿孔雀的保护具有重要意义,可实现保护区和保护对象的空间整合;(2)依据海拔、坡度、坡向和植被类型提取的绿孔雀潜在生境和不适宜生境面积分别占总面积的20.32%和79.68%,因潜在生境斑块面积小且破碎,所以将间距小于500 m的潜在生境斑块进行连接,根据连接线的密度提取出潜在生境核心区;(3)在保护生态系统完整性和濒危物种适宜生境、整合原有保护区、兼顾社区发展和游憩利用的划分原则下,将鄂嘉片区划分为核心保护区、生态保育区、传统利用区、游憩展示区与人类活动区,各区分别占总面积的66.90%、16.80%、7.01%、0.24%和9.02%,各功能区的保护利用要求不同。

哀牢山国家公园; 功能分区; 绿孔雀; 潜在生境

0 引言

国家公园的概念起源于美国,并已有一百年的建设历史和经验。根据世界自然保护联盟(IUCN)的定义,国家公园是保护地体系之一,特指大面积的自然或近自然区域,这一区域用以保护大尺度生态过程以及这一区域的物种和生态系统,同时提供与其环境和文化相容的精神、科学、教育、休闲的机会(杨锐,2015);其首要功能是实现生态系统的完整保护,其次是精神象征、科学研究、教育和(适度的)休闲游憩活动等其他功能(Dudley,2014)。我国国家公园的建设始于2014年生态文明体制建设任务之一的“试点建立国家公园体制”,目前在全国已批复9个试点区实施方案,其目的是解决当前保护地体系存在的碎片化和多头管理问题,强调保护地空间整合和体制整合。其中,空间整合包括现有保护地和同一个生态系统的其他区域(苏杨,2017)。可见,整合现有保护地体系并保持生态系统完整性是中国国家公园建设的关键任务之一。

科学的功能分区是国家公园规划或管理的重要部分,它规定了国家公园中严格保护和适度利用的具体空间和要求,是处理保护与利用关系的关键(陈耀华,等,2014)。不同国家和地区的国家公园功能分区因其发展阶段和设立目标、区域经济和文化水平而有所不同。美国根据使用功能将国家公园内部划分为高密度游憩区、一般户外游憩区、自然环境区、特殊自然区、原始区、历史文化遗址等。加拿大将国家公园内部划分为特别保护区、荒野区、自然环境区、户外游憩区和公园服务区(付梦娣,等,2017;Thede,et al.,2014)。我国国家公园分区研究已初步开展。虞虎等(2017)利用高程数据、土地利用数据、居民点和道路分布数据将钱江源国家公园功能区分为核心保护区、生态保育区、游憩展示区和传统利用区。付梦娣等(2017)以三江源国家公园黄河源园区为例,建立生态系统服务、重要物种潜在生境、生态敏感性、生态压力及其空间分布等4大类13项功能分区评价指标体系,并运用层次分析法和专家打分法将黄河源园区划分为核心保育区、生态保育修复区、传统利用区、居住和游憩服务区等4个功能区。总体上看,目前我国国家公园主要依据功能分区,兼顾人类利用和保护地的空间整合,而未考虑生态系统的完整性;划分边界时,对濒危动物的保护不够明确,在实际管理中难以操作;加之各区域发展的不平衡性和主要保护对象的不同,国家公园的功能分区还有待更多的探索和实践。

云南是我国乃至世界的生物多样性中心之一,拥有众多的自然保护区,普达措国家公园是我国国家公园体制的第一批试点区之一,而楚雄州目前正在规划设计楚雄哀牢山国家公园。其中恐龙河自然保护区位于正在规划中的哀牢山国家公园范围内,主要保护河谷季雨林、旗舰物种绿孔雀(IUCN濒危物种)和苏铁,绿孔雀大约有60～70只,是中国现存绿孔雀种群数量最多、分布最集中的区域,具有不可替代的保护价值(李旭,等,2016;文云燕,等,2016)。但由于恐龙河自然保护区目前受水电开发、公路建设、居民地和农业用地扩张等影响,绿孔雀的生境破碎化严重,生存受到巨大威胁,亟须通过国家公园建设及合理的功能分区进行有效的保护。

因此,本文通过高程数据、土地覆被数据及绿孔雀生活习性识别出绿孔雀的潜在生境,采用图论计算绿孔雀的潜在生境的连接线密度及核心区。在此基础上,基于生态系统整体性保护的原则,将恐龙河自然保护区和哀牢山自然保护区的边界进行整合,对楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区(即双柏县鄂嘉镇)的功能区进行划分,以促进拟建的楚雄哀牢山国家公园的健康良性发展,同时为其他待建的国家公园提供参考。

1 研究区与研究方法

1.1 研究区概况

研究区为拟建的楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区(以下简称为鄂嘉片区),即云南省楚雄州双柏县西部的鄂嘉镇。鄂嘉镇面积619 km2,最高海拔3017 m,最低海拔589 m。主要交通干道为位于中部的西北-东南向的211省道,将研究区分为西北的地势较高的哀牢山自然保护区及周边地区,东南的地势较低矮的恐龙河州级自然保护区及其周边地区(见图1),沿线居民点分布较密集。受山地季风气候和人类活动影响,从西北-东南分布着发育良好的哀牢山中山湿性常绿阔叶林及其次生林-人工种植的水稻梯田和旱地-河谷季雨林,植被垂直带谱完整,保存着完整的干热河谷生态系统,区内有国家I、II级保护动植物45种*双柏县人民政府门户网站.鄂嘉镇简介[EB/OL].http://www.cxshb.gov.cn/file_read.aspx?id=24833.,主要的濒危保护物种有绿孔雀、西黑冠长臂猿、黑颈长尾雉等,其中最重要的是绿孔雀。2009年,IUCN“红色名录”将绿孔雀保护等级定为“全球濒危”,同时被列入“华盛顿公约(CITES)”附录Ⅱ,我国将其列为“国家Ⅰ级重点保护野生动物”和“中国物种红色名录”濒危物种(文云燕,等,2016)。恐龙河自然保护区年均降水量1879.5mm,蒸发量为1174.0 mm,雨季相对湿度90%以上;主要河流有恐龙河、石羊江、绿汁江等7条,水资源和水能资源丰富(李学红,2006),区域内有小型水库3座,小型水力发电站15座。其中,恐龙河-石羊江峡谷的热带季雨林区是绿孔雀、黑颈长尾雉等濒危物种的栖息地,具有极高的保护价值;但峡谷内近期修建了2座中型水电站*双柏县人民政府门户网站.鄂嘉镇基本镇情[EB/OL].http://www.cxshb.gov.cn/file_read.aspx?id=19773.,并沿河谷建设了省级公路,使得绿孔雀的适宜生境受到严重干扰。该河谷的大部分地区已从恐龙河自然保护区中调整出去,进一步缩小了绿孔雀的适宜生境面积,产生了更严重的生境破碎化和边缘效应。此外,鄂嘉镇居民用地和农业用地的扩张,更使绿孔雀生境面临着消失的威胁,迫切需要采取保护措施(谢以昌,2009;王恒颖,等,2013)。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源

数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)使用分辨率为30 m×30 m的全球高程数据,利用DEM计算得出坡度、坡向等数据。土地利用数据来自国家基础地理信息中心提供的2010年地表覆盖数据(GlobeLand)分类利用影像,分辨率为30 m;主要利用美国的TM5、ETM+等多光谱影像与中国环境减灾卫星多光谱影像结合解译出地表土地利用情况,将地区内的土地利用分为耕地、森林、草地、灌丛、湿地、水体与人工用地7种类型。

1.2.2 绿孔雀潜在生境及潜在生境核心区的提取

绿孔雀一般栖息于海拔2500 m以下的开阔的中低山丘陵和河谷地带的向阳坡面,偏好选择沿山谷分布且坡度较缓的森林地区觅食(刘钊,等,2008)。据此生活习性,我们以研究区的DEM数据和土地利用数据为数据源,利用ArcGIS提取海拔小于2500 m、坡度小于30°且坡向朝阳的森林区为绿孔雀的潜在生境斑块(见图2)。

数据来源:中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据平台http://www.gscloud.cn.

图2 绿孔雀潜在生境及连接线密度图

但通过绿孔雀生活习性提取的潜在生境在空间上呈现高度破碎化特征,无法直接提取绿孔雀的潜在生境核心区。因此,根据绿孔雀的最大活动范围是0.557 km2,活动半径为421 m,主要出现在距离居民点小于500 m的地方(杨晓君,等,2009),是具有一定飞行能力的留鸟,我们将提取出的潜在生境斑块作为搜索中心,以500 m为搜索半径,搜索其周边斑块,将间距小于500 m的斑块进行连接然后使用ArcGIS中的核密度工具生成潜在生境连接线密度图(见图2),再根据潜在生境连接线的密度获得绿孔雀潜在生境的核心区分布图(见图3)。

图3 绿孔雀潜在生境核心区分布图

1.2.3 功能分区原则及方法

鄂嘉片区的功能分区遵循以下3个原则:(1)保护生态系统完整性和濒危物种适宜生境;(2)整合已有的哀牢山自然保护区与恐龙河自然保护区的地域空间,实现两个保护区之间的空间连接和协调;(3)保障当地社区的发展和适度游憩利用。鄂嘉片区功能分区应按照自然生态系统保护、科普宣教、游憩利用等功能进行划分;空间上呈圈层式布局,内部或边缘按照利用程度设置过渡性或可利用性分区。在上述原则基础上,以哀牢山、恐龙河两个自然保护区和计算得到的绿孔雀潜在生境核心区为基础划分公园的核心保护区;以核心保护区外围为生态保育区;以省道211两侧1 km范围的面积为人类活动区;以居民区周边几个交通便利且便于发展的区域为游憩展示区;其余则为传统利用区(见图4)。

2 哀牢山国家公园鄂嘉片区功能分区与保护

2.1 绿孔雀潜在生境及其核心区分析

根据绿孔雀潜在生境分布图(见图2),计算出绿孔雀的潜在生境和不适宜生境面积分别占总面积的20.32%和79.68%,可见目前适宜区面积非常有限。鄂嘉镇约有五分之一的面积是适宜绿孔雀生活的海拔2500 m以下的向阳缓坡中低山丘陵和河谷。空间分布上,以省道211为界。省道西边潜在生境斑块主要集中在哀牢山国家级自然保护区内河谷两侧,小且破碎;省道东边潜在生境斑块集中在恐龙河自然保护内,较西边更为集中,但仍然呈现出高度离散的特点。此外研究区东南侧有块状分布,西北部也有较少分布。而不适宜生境在保护区内分布较为广泛,主要分布在海拔较高的哀牢山区以及人为活动影响较大的地方,如公路周边地区。

图4 楚雄哀牢山国家公园双柏县鄂嘉片区的功能分区

2.2 鄂嘉片区的国家公园功能分区及保护

如前文所述,本文将鄂嘉片区分为核心保护区、生态保育区、游憩展示区、传统利用区和人类活动区5种(见图4)。研究区内的公路是主要交通干线,功能分区以公路为中心依次分布。公路东西两侧的功能分区基本一致,但是根据地形和当地土地利用情况而有所不同。各个分区功能和特点不同,各个分区面积占比也各不相同,在保护及利用时有所差异(见表1)。

表1 楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区的功能分区及保护

(1) 核心保护区。鄂嘉片区建设的核心是保护以绿孔雀为代表的珍稀野生动植物及河谷季雨林生态系统。为了保持生态系统完整性以及避免绿孔雀栖息地的破碎,将恐龙河自然保护区与哀牢山自然保护区的核心区共同作为国家公园的核心保护区。为了严格保护恐龙河自然保护区内的动植物资源及其生态环境,维持中山湿性常绿阔叶林和热带季雨林生态系统的原生性,核心保护区不能做大面积建设,开展生态旅游时尽可能采用自然道路,形成小规模游览线路,且远离绿孔雀栖息地,避免绿孔雀等珍稀动物受到惊吓。

(2) 人类活动区。公路是人类活动过程中最重要的纽带,而且是人类活动最强的地区,原有生境受公路的影响极大,因此宜在公路两侧设置缓冲区作为人类活动区,兼顾生境保护与区域发展。因公路两侧地形、人类活动和土地利用情况不同,应以公路为中心,将靠近恐龙河自然保护区的一侧缓冲2000 m、另一侧缓冲1000 m作为人类活动区,避免因生态建设和经济建设造成冲突。建议将核心保护区内的少量居民点搬迁至此区域。同时,还应该在此区域空余地区大量植树种草,保持生态系统的稳定性。

(3) 生态保育区。为了保持足够的空间和完整的生态系统结构,在核心保护区外围缓冲500 m作为生态保育区,但是因研究区西南部山体高大,森林多、农田少,因此宜将公路西边除核心保护区和人类活动区以外的区域全部划成生态保育区。此外,核心保护区被公路完全分割成两块,不利于绿孔雀的迁移,因此需要在研究区南部两个核心保护区距离最近、居民点少且有小江河分布的区域设立生态廊道用以连接两个核心保护区,同时也是生态保育区的一部分。该区含有重要并脆弱的生态系统类型,是生态保护和建设的重点区域,并且是核心保护区的生态屏障。生态保育区可开展生态旅游活动,为国家公园内的科学考察、环境教育和生态体验等活动提供空间。

(4) 游憩展示区。在生态保育区和人类活动区之间分散地划出游憩展示区,呈点、线状穿插在传统利用区。游憩利用区不超过研究区总面积的5%。游憩展示区可以在保护的前提下,适度开展生态旅游,开展科学性和教育性的解说教育及宣传活动,为公众提供享用自然的机会,满足游客户外体验、生态休闲、科普教育等需求。

(5) 传统利用区。在生态保育区和人类活动区之间,除了游憩展示区以外,全部的耕地划为传统利用区。在保护生态系统的前提下,预留传统利用区可以适当发展传统农林业,以保障居民的生产生活。在不破坏自然环境的前提下,从事农业活动、林木采伐、种植养殖等利用活动,引导社区传统农林业经济的可持续发展。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文通过实地调查,利用高程数据、土地利用数据及绿孔雀生活习性识别出其潜在生境,采用图论思想计算获得其潜在生境核心区,在此基础上提出功能分区原则,并对楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区进行功能分区。主要结论如下。

(1) 恐龙河自然保护区是IUCN濒危物种绿孔雀在中国境内最大的生境保护区,目前受到水电站和公路建设、居民地及生产用地扩张等人为因素影响而呈现高度破碎化特征,迫切需要对其栖息生境进行保护;而楚雄哀牢山国家公园双柏县鄂嘉片区的建设无疑是当前协调绿孔雀保护与区域社会经济发展的重要机遇和途径。

(2) 规划中的国家公园鄂嘉片区实现了哀牢山自然保护区和恐龙河自然保护区的空间整合,为国家公园生态系统完整性保护奠定了基础。

(3) 通过GIS提取相应潜在生境面积占鄂嘉镇总面积的一半以上,即绿孔雀潜在生境和不适宜生境面积分别占总面积的20.32%和79.68%,但潜在生境斑块小且破碎。根据潜在生境斑块间500 m搜索半径获得的潜在生境连接线密度,计算出的绿孔雀潜在生境核心区较分散。

(4) 鄂嘉片区的功能分区遵循生态系统完整性和濒危物种适宜生境保护的基本原则,整合原有处于不同级别和保护目的的自然保护区,并适当考虑当地社区发展和游憩利用的原则,将该区划分为核心保护区、生态保育区、传统利用区、游憩展示区与人类活动区,各区分别占总面积的66.90%、16.80%、7.01%、0.24%和9.02%。其中,核心保护区面积最大,游憩展示区面积最小。不同的区域功能不同,保护利用的要求也不同。

3.2 讨论

中国的国家公园试点是解决当前保护地体系的碎片化和多头管理等空间和体制整合的工具(苏杨,2017)。本研究首先将研究区内的具有不同保护目标的国家级自然保护区和省级自然保护区进行了空间整合和规划,从关键生态系统旗舰物种绿孔雀保护角度,对楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区的建设及功能分区提出划分依据。以绿孔雀潜在生境核心区基础上构建出来的核心保护区占全区总面积的66.90%,但其合理性还需进一步论证。

国家公园功能分区过程一般包括确定主要保护对象、资源评估、制定管理及监测方案等(Margules,et al.,2000),其中,资源评估主要是评估公园内的生态脆弱性和气候变化敏感性(Scott,et al.,2002)、保护对象的生存力和生态完整性,以及历史和人文价值等方面。由于研究区内高强度的人类活动以及正建设中的水电站,绿孔雀的潜在生境可能遭到毁灭,因此本研究在进行国家公园功能分区时,只针对处于高度濒危的绿孔雀潜在生境作为主要评估指标,兼顾生态系统完整性以及当地实际情况进行划分,保护目标针对性强,易于对保护实效进行监测评估,具有较好的可操作性。但是未来研究中还应进一步将绿孔雀、西黑冠长臂猿和黑颈长尾雉等几种濒危物种的复合栖息生境计算出来修正当前的功能分区,使其他珍稀动物也能得到有效保护。

本研究以高程数据和土地覆被现状提取的绿孔雀潜在生境斑块为主要划分依据。在提取绿孔雀潜在生境时,考虑到研究区降雨丰富、河流较多,因此生境提取未单独考虑水源因素。根据2017年“野性中国”调查资料可知,绿孔雀喜欢生活热带和亚热带河谷地带的常绿阔叶林及落叶阔叶林、季雨林、针阔混交林之中*http://mp.weixin.qq.com/s/3898spXMJPSWA_uBg7bJMw.,而研究区森林覆盖面积大,且大部分林地都是上述几种,所以没有将林地进行具体分类。绿孔雀属于杂食性鸟类,食物主要包括植物的花、果实、种子和昆虫,所以也没有考虑绿孔雀的觅食地。此外,关于绿孔雀的生活半径,国内有李旭等(2016)、文云燕等(2016)、刘钊等(2008)等在恐龙河自然保护区进行长期监测和研究,未监测到准确的绿孔雀的生活半径,而只有绿孔雀的活动面积。在未来研究中可以考虑对绿孔雀进行长期监测,确定其生活半径,使绿孔雀潜在生境评估更为准确,以提高国家公园功能分区的准确性。

公路、居民地和耕地将目前规划的楚雄哀牢山国家公园鄂嘉片区的核心保护区完全切割成两部分,如何减少人类活动对绿孔雀及其生境的蚕食和影响,增加绿孔雀生境间的连接,是维持绿孔雀种群繁衍的重要保障。因此,未来研究还应考虑设计合理的生境廊道以提高国家公园内部生境的连接度。

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AStudyonFunctionalZoningofMount.AilaoNationalPark:BasedonthePotentialHabitatsofGreenPeafowl

JIAOYuanmei,LIUXin,LIRong,GAOXuan

(CollegeofTourismandGeography,YunnanNormalUniversity,Kunming650500,China)

The foremost aim of Chinese National Park Construction Project is to solve the problems of spatial fragmenting and multiple managing of the current conservation areas, in which the appropriate functional zoning is a key part to integrate the protection of the integrity of ecosystem and the sustainable development of public recreation. This paper took the Ejia District in Shuangbai County of Ailao Mountain National Park as a case in point to conduct a study of its functional zoning with the potential habitats of an IUCN endangered species, Green Peafowl, as a major index. The results show that:(1) The construction of the Ejia District would have great significance on protecting the eco-systematic integrity of the evergreen broad-leaved forests, dry-hot valley monsoon forests and the flag species, especially the endangered Green Peafowl in Ailao Mountain. (2) The potential habitats of Green Peafowl calculated by the index of altitude, slope, aspect and vegetation type are fragmented patches with small areas. Therefore we further took the habitat patches as the center to search for the habitat patches with a500m-diameter’s circle to get the connecting lines, and then reached the suitable and unsuitable area of Green Peafowl accounting for20.32% and79.68% of the whole park, respectively. It is found that the suitable areas for them are limited. (3) In light of the zoning rules of protecting the ecosystem integrity and the criteria of a suitable area for endangered species, integrating the former conservation region and balancing community development and public recreation, the authors believed that the Ejia District can be divided into five zones, namely core conservation area, eco-productive area, traditional use area, recreation area, and human activity area, which account for66.90%、16.80%、7.01%、0.24% and9.02% respectively, and each of the five zones has its own rules for protection and utilization.

Ailao Mountain National Park; functional zoning; Green Peafowl; potential habitats

TU 986.6

A

1006-575(2017)-03-0075-10

2017-04-05;

2017-05-10

国家自然科学基金项目“哈尼梯田景观结构-水文连接度与世界遗产保护研究”(41271203);国家自然科学基金项目“哈尼梯田遗产区聚落景观快速变化机制与景区化过程及保护”(41761115)

角媛梅(1972-),女,博士,云南师范大学旅游与地理科学学院教授,研究方向为景观生态与文化景观遗产研究,Email:ymjiao@sina.com。刘歆(1993-),男,云南师范大学旅游与地理科学学院硕士生。李绒(1994-),女,云南师范大学旅游与地理科学学院硕士生。高璇(1985-),女,云南师范大学旅游与地理科学学院硕士生。

(责任编辑:车婷婷)