中国国家森林公园时空演变特征及其影响因素分析

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(1.东北师范大学 a.地理科学学院;b.人文学院,吉林 长春 130024;2西南林业大学 地理科学学院,云南 昆明 650024)

1 引言

森林公园是我国自然保护和旅游开发的主要形式之一[1]。在生态环境日益恶化、民众回归自然需求快速增加的大背景下,森林公园尤其是国家森林公园已成为我国生态文明建设的“排头兵”[2]。我国学者对国家森林公园的研究源于其经济效益,认为应将森林公园作为林业产业的主导产业[3]。其后的研究多与森林旅游相关,涉及旅游资源[4]、景区开发与管理[5]、旅游经济[6]等森林旅游景区相关研究,游客行为[7]、旅游体验[8]、环境承载力[9]、社区参与[10]等森林旅游游客与社区的相关研究,国土空间、林业主管部门等管理部门的相关研究[11]。随后的研究主要涉及国家森林公园的绿色发展与生态安全[12],包括对空气负离子[13]、噪音[14]等生态因子的研究,环境教育、自然教育等解说系统的研究[15]。近年的研究重点为国家森林公园的时间轨迹[16,17]与空间分布[16-19],但较少有学者将时间和空间两者相结合起来进行研究。国家森林公园的评选具有较强的政策性,目前学者较多的是对政策进行单独分析[20,21],将发展政策、时间轨迹与空间分布三者相结合的研究更少,因此本研究将从这三方面入手,对国家森林公园空间分布进行全面深入的分析。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究对象为1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年6个时间节点的国家森林公园,分布在除香港和澳门特别行政区、台湾地区以外的31个省市区。国家森林公园数据来源于中国森林公园官方网(http://zgslgy. forestry.gov.cn),森林资源数据来源于中国林业网(http://www.forestry.gov.cn),各省市区经济、人口资料来源于相关年份的《中国统计年鉴》,空间行政边界矢量图数据来源于国家基础地理信息中心发布的1∶400万中国基础地理信息数据,气温和降水数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)。

2.2 研究方法

基尼系数，计算公式为:

G=SA/S(A+B)

(1)

式中,SA为国家森林公园实际分布曲线和国家森林公园分配绝对平等线之间的面积;S(A+B)为国家森林公园实际分布曲线右下方的面积。

标准差椭圆，主要参数的计算公式为:

(2)

方位角:

(3)

(4)

(5)

核密度估计,计算公式为:

(6)

式中,k(X-Xi/h)为核密度方程式;(X-Xi)为待分析国家森林公园X到Xi的距离;h为带宽,即搜索半径;n为要素数量;d为数据维数,本研究取值为2。

探索性空间数据分析，计算公式为:

Global Moran′s I指数:

(7)

(8)

皮氏积矩相关系数，计算公式为:

(9)

3 中国国家森林公园时空演变特征

3.1 国家森林公园政策演进与阶段特征

政策节点识别:从历史的角度梳理和审视国家森林公园的相关政策,发现国家森林公园发展有4个重要政策节点:1982年为国家森林公园评选的开端年；1992年为国家森林公园进入有序管理的阶段；2002年为国家森林公园建设的重点由经济效益向生态效益转变；2011年为国家森林公园的目标转为全面提高人民的生态福祉。

发展阶段:本文以上述政策的转折点为判断基础,结合国家森林公园的数量和面积变化,将国家森林公园的发展历程大致分为6个阶段:①萌芽探索阶段(1982—1990年)。以国家森林公园为依托，大型林场进行省部联建,旨在解决林业重视采伐忽视培育的问题。该阶段国家森林公园具备良好的发展基础,后期成为了著名的风景区。②快速成长阶段(1991—1995年)。1992年原国家林业部要求“森林环境优美的国有林场都应设立森林公园”,此后国家森林公园进入了建设高潮期,国家森林公园的数量和面积都呈现激增的状态。③规范建设阶段(1996—2000年)。在国家森林公园数量激增的同时,也带来了质量良莠不齐的问题,原国家林业部进行了及时纠正,规范管理成为该阶段国家森林公园发展的重要特征。④转型发展阶段(2001—2005年)。国家森林公园的建设重点逐步转向森林资源的生态化开发利用,因此国家森林公园的面积增长速度在该阶段超过了数量增长速度。⑤生态开发阶段(2006—2010年)。我国强调要在国家森林公园等森林资源良好的地方开展道德教育和生态文明教育,国家森林公园的规模增长和数量在发展中逐渐保持平衡。⑥全面提升阶段(2011年至今)。国家森林公园建设内容日益多元化,数量和面积增长趋缓,并成立了“森林公园保护与发展中心”,将国家森林公园的生态福祉发挥到最大化。

3.2 国家森林公园的空间分布演变

数量分布特征:本文主要运用核密度估计方法计算国家森林公园核密度,见图1。由于1990年我国只有8个国家森林公园,数据量不能满足核密度计算的要求,故只对其他5个时间节点进行了核密度分析。

从图1可见:①在6个时间节点上,国家森林公园的空间分布总体上都是以“胡焕庸线”为界,东南与西北分异明显,呈现东南地区连片高密度分布,西北地区局部零星集聚的特征。②大别山、山东丘陵、长白山、太行山、巫山与雪峰山、南岭等地区是国家森林公园最早的集聚地区,并随着时间的推移范围逐渐扩大;后期长江中下游地区得到了快速发展,集聚区范围迅速扩大;天山地区、雅鲁藏布江地区经过多年发展也逐渐形成了明显的集聚区。

图1 我国国家森林公园分布密度演化

面积分布特征:①借助ArcGIS软件,根据式(7)计算出国家森林公园6个时间节点的Global Moran′s I 指数估计值,分别为0.00732、0.0094、0.0146、0.0397、0.0421、0.0427,通过显著性检验(Z>1.96),表明国家森林公园面积分布在空间上呈现集聚分布态势,且随着时间演变不断加强。②借助ArcGIS软件,计算得出国家森森公园6个时间节点的局部空间关联指数(Getis -Ord G),并基于GIS平台将进行可视化,见图2。虽然1990年国家森林公园在空间上呈现集聚,但数据量仅为8,所得结果不足以支撑研究,因此仅对其他5个时间节点进行局部空间关联指数分析。从图2可见,国家森林公园面积高低值分布具有一定的稳定性。小兴安岭和长白山、大兴安岭、黄河内蒙古段一直是国家森林公园面积高值分布地区;新疆天山和天池地区、祁连山脉地区、雅鲁藏布江沿岸后来居上,成为国家森林公园面积高值分布地区;华北平原地区一直是国家森林公园面积低值分布地区;除上述地区外,中值区广泛分布于全国。随着时间的推移,国家森林公园面积高值分布地区和低值分布地区的范围不断向外围扩张,呈现了“高值愈高,低值愈低”,空间分布上具有稳定性的演化特征。

图2 我国国家森林公园面积热点区演化

3.3 国家森林公园空间态势演变

主要是:①集聚性。国家森林公园空间分布的基尼系数1990年为0.759,接近于1,说明国家森林公园在空间上集中分布现象十分明显。1995—2010年基尼系数分别为0.446、0.375、0.289和0.290,2015年的基尼系数大幅减小,但后期稍有回弹。总体而言,国家森林公园空间分布存在集聚性,逐渐减弱并维持在较稳定的水平上。②方向性。以国家森林公园的点坐标为基础计算,得到国家森林公园标准差椭圆,该分布椭圆是研究国家森林公园空间分布方向性的基本参照(表1)。可见国家森林公园的标准差椭圆不断扩大,表明国家森林公园的分布范围越来越广泛;在方位角上不断增加,表明空间上不断向东南方向延展,长短轴比例不断减小,表明国家森林公园的西北—东南方向的发展趋势不断增强,空间分布方向性减弱。重心除1990年外,始终位于河南省周口市或漯河市境内。相比我国国土均衡分布(即不考虑任何自然和社会因素的作用)椭圆的重心(103.30°E、36.64°N)[34],国家森林公园重心向东偏移的方向远大于向南偏移的方向。

表1 国家森林公园标准差椭圆基本参数

4 国家森林公园时空演变的影响因素

4.1 水热气候条件

采用空间叠置方法,将我国826个国家森林公园分别与我国>10℃积温与年均降水量背景图叠加,统计结果见表2。从表2可见,随着温度升高,我国国家森林公园数量在不断增加,但面积在不断减少。我国热带地区与温带地区相比,虽然有更丰富的热量资源,但热带地区面积占比太小,导致热带地区的国家森林公园比例也很小。总体上,随着我国热点地区湿润度升高,国家森林公园数量呈现明显的上升趋势;面积除湿润区外,也呈现了明显的上升趋势。湿润区虽然具有森林生长需要的充足水分,但由于是我国人口和城市分布的主要地区,城市建设用地需求量大,导致国家森林公园面积减少。

表2 不同水热条件区域中国国家森林公园的数量与比例

图3 各省份森林资源占比与国家森林公园数量占比的矩阵分析

4.2 森林资源条件

通过各省份森林资源占比与国家森林公园数量占比的矩阵分析(图3左)可见,第一象限和第三象限内分布了64.52%的省份,第二象限和第四象限内分布了35.48%的省份,且第二象限和第四象限内湖北、陕西、吉林、广西、内蒙古等省份紧邻分界线,表明国家森林公园的数量分布与森林资源分布具有显著的空间耦合特征,森林资源丰富的东北林区、西南林区和东南林区是我国国家森林公园的两大主要集聚区。同时,森林资源相对较少但森林旅游市场良好的山东、浙江等地也成为国家森林公园的主要集聚区。从图3右可见,仅有新疆、内蒙古、四川、广西、云南等省份位于第二象限和第四象限,且新疆、内蒙古和广西紧邻分界线,表明国家森林公园的面积分布与森林资源存在极显著的空间耦合关系,森林资源丰富的地区也是国家森林公园面积较大的地区。四川和云南虽然森林资源极为丰富,但由于西部地区的地形地貌复杂,降低了这些地区森林资源的可达性,因此国家森林公园面积较小。

4.3 人口条件

本文选取各省份国家公园数量和年末的人口为变量,运用SPSS软件计算得到皮氏矩阵相关系数(在0.01水平上显著)。具体而论,在6个时间节点上年末人口与国家森林公园数量相关系数分别为0.41、0.66、0.76、0.70、0.69、0.70,年末人口与国家森林公园面积相关系数分别为0.09、0.19、0.29、0.09、0.08、0.08。可以看出,在各时间节点上,人口数量与国家森林公园数量的相关系数大于0.40。随着时间的推移,相关性增强并维持在0.70左右的高显著性水上,表明国家森林公园数量分布与人口条件具有显著的相关性;人口数量与国家森林公园面积相关系数仅在2000年大于0.2,其他时间节点的相关系数小于0.2,表明国家森林公园面积分布与人口条件不具有相关性。原因可能是:国家森林公园的重点已开始转向生态建设,为民众带来更多的生态福祉已成为设立国家森林公园的重要目的之一,以人口与国家森林公园数量为代表的生态福祉保持显著相关性正是生态文明理念的体现,更能灵活地满足民众的生态福祉。

4.4 经济条件

选取各省份国家公园数量和地区生产总值为变量,运用SPSS软件计算得到皮氏矩阵相关系数(在0.01水平上显著)。具体而论,在6个时间节点上地区生产总值与国家森林公园数量相关系数分别为0.50、0.48、0.59、0.47、0.48、0.53,地区生产总值与国家森林公园面积相关系数分别为0.35、0.07、0.18、-0.01、0.02、-0.02。可以看出,随着时间推移,各时间节点上地区生产总值与国家森林公园数量的相关系数略有起伏,但都在0.40—0.60的范围内,表明国家森林公园数量分布与经济条件具有显著相关性;地区生产总值与国家森林公园面积除在1990年相关系数大于0.2外,其他年份多接近于0,因此国家森林公园面积分布与经济条件不具有相关性。可能的原因是:国家森林公园的建设需要投入大量资金,涉及众多的职能部门,经济越发达的地区满足上述条件的可能性越大;但经济发达地区的城市化水平较高,所需建设用地和大型项目用地较多,需要牺牲一部分森林环境。因此,经济发展水平对国家森林公园的设立虽然有助推作用,但其作用力受到了一定的限制。

4.5 政府行政力量

国家森林公园的空间分布受到相关评审标准与设立要求的直接影响。虽然经过三十几年的发展,评审标准与设立要求不断完善,但总体而言未能将自然条件和地区的社会经济差异充分考虑在内,在一定程度上加剧了国家森林公园分布的不均衡。同时,随着国家森林公园评审标准与设立要求越来越注重生态建设、生态教育、多功能开发,各城市都通过更大范围的地域整体优势进行竞争,逐渐开始形成了区域内的国家森林公园网络体系,即政策因素带来的空间效应开始出现在城市—区域尺度上,在全国和城市内部尺度表现不突出。

综合上述对各影响因素的分析可知,国家森林公园的时空演变受到了自然约束力、社会驱动力和政府行政力的交互作用。

5 结论与讨论

国家森林公园从设立至今,有关国家森林公园的政策和实践日趋成熟和完善,随着时间的演进,国家森林公园的空间分布态势不均衡性减弱,分布范围不断扩大,重心向西偏移并逐渐趋于稳定;数量分布格局始终与“胡焕庸线”高度吻合,呈现“东南密、西北疏”的特征,面积分布格局则呈片状分布,表现“高值愈高,低值愈低”的特征。国家森林公园的时空演变是多因素综合作用的结果,水热气候条件是国家森林公园演变的基础动力,森林资源是直接动力,人口数量和经济水平在两者的基础上又推动了国家森林公园的进一步演进,政府行政力是隐形的指导力量。自然约束力主要影响国家森林公园的面积分布,社会驱动力和政府行政力则主要影响国家森林公园的数量分布。

主要政策启示:①通过政策调控普及生态福祉。虽然自然地域分异规律、人口数量和经济差异是客观存在的自然和社会条件,但可通过政策调控来设立国家森林公园,最大程度上将森林福祉普及至民众。②通过因地制宜促进生态和谐。森林资源等生态资源在数量或质量上具有显著的差异性,应结合区域实际情况,形成差异化的评价指标体系,使各区域都能形成具有特色的森林生态福祉。③通过多种方式繁荣生态文明。设立生态资源管理与保护点并促进其繁荣发展是满足人们生态基础工作,更重要的是要在生态保护意识建设等方面来落实生态文明、繁荣生态文明。