中国自然保护区现状人类利用强度量化特征分析与管理分类建议

张书杰 庄优波

2019年6月中共中央办公厅、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》(以下简称《指导意见》)，指出要“科学划定自然保护地类型”“制定自然保护地分类划定标准”“按照保护区域的自然属性、生态价值和管理目标进行梳理调整和归类，逐步形成以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的自然保护地分类系统”。

目前，尽管自然保护地的三大类已经基本确定，但是各类保护地的分类划定标准尚未建立，各类保护地的自然属性、保护强度等方面尚未统一思想认识。例如，有学者认为，根据IUCN分类，自然保护区属于IUCN的I类，国家公园属于II类，即人类利用强度由低至高依次为自然保护区、国家公园、自然公园[1]；也有学者认为，不同保护地人类利用强度由低至高为国家公园、自然保护区、自然公园[2]。另外，目前保护地分类研究呈现定性判断较多而量化依据较少的特点[3-5]。仅有少量基于定量化的功能分区、人为干扰程度进行保护地体系研究[6-7]。

我国尚未掌握全国尺度自然保护地现状利用强度的量化特征。目前自然保护地人类利用强度的研究尺度多为省[8-9]、市[10]、区域[11]或保护地单体尺度[12]。其中，大尺度区域研究数据大多以保护地中心点位周边一定半径为基础，缺乏准确的范围信息，土地利用数据的精确性也有所不足[9]。

图1 自然保护区人类利用强度单因子指标区间图示

因此，有必要对全国尺度的自然保护地现状利用强度进行摸底和量化分析，先掌握我国自然保护地现状人类利用强度特征；在此基础上，再开展自然保护地分类划定标准，以及保护地整合优化，这样将有利于针对我国自然保护地特征，延续传承我国70年自然保护地管理经验，有的放矢进行改进完善。

本论文旨在探析作为自然保护地体系“基础”的我国自然保护区现状人类利用强度量化特征，为各类保护地的分类划定提供量化依据。研究主要回答3个问题：不同保护对象自然保护区人类利用强度差别大吗？不同空间区位的自然保护区人类利用强度差别大吗？我国自然保护区现状人类利用强度与管理目标的关系是什么？

本论文在研究方法上主要有3个方面创新：一是首次从全国尺度入手，对自然保护区现状利用强度进行量化特征分析；二是基于准确的范围数据而非点位数据对自然保护区现状利用强度因子进行分析，极大提高了分析过程和结论的准确性；三是从基本特征、保护对象特征、空间特征、综合特征4个方面对自然保护区现状利用强度进行全面系统的量化分析。

1 数据来源及分析方法

1.1 数据来源

本研究自然保护区相关数据来源包括：国家林草局提供的349个国家级自然保护区的经纬度、面积、户籍人口数等数据，中科院地理所网站获取的470个国家级自然保护区范围数据，以及网络开源的1km土地利用数据。由于部分数据缺失，选取居民数、建设用地面积、耕地面积3项因子数据完整的304个国家级自然保护区作为研究对象。

1.2 分析方法

本研究首先根据文献研究、自然保护区特点和数据可获得性，筛选确定人类利用强度量化分析的3项评价因子，即居民数、建设用地面积、耕地面积；然后进行自然保护区单因子特征分析，通过最大值、最小值、平均值、箱线图法、比较法及空间分析法，研究每个单因子的基本特征、保护对象特征、空间特征；最后，通过线性相关分析、赋值法，进行多因子综合特征分析。

1.2.1 因子选择

通过文献研究可知，人类利用强度量化分析常用指标包括人口[13]、游客规模[14]；土地利用类指标如耕地[15]、建设用地[16]、工矿用地[9]等，综合指数如人类足迹指数、生态足迹[17]等，以及基于土地利用及景观组分的人类活动强度指数[18]、陆地表层人类活动强度[19]、人为干扰度[20]等。我国自然保护区尽管人类利用管控强度较高，游憩利用受限，但是区内往往有一定规模居民开展传统生产生活。基于文献研究并考虑数据的可获得性，本文选取表征人类利用强度的3项因子：单位面积居民数、建设用地面积比例、耕地面积比例，以全国范围内的国家级自然保护区为研究对象，进行人类利用强度的量化分析。

1.2.2 单因子特征分析

1)基本特征。首先分析自然保护区3项单因子的最大值、最小值及平均值，初步掌握自然保护区单因子特征。

2)保护对象特征。采用箱线图方法，计算不同保护对象自然保护区各项因子的上限与下限，上限与下限之间即为自然保护区该项因子的正常范围，上限与下限之外为自然保护区该项因子的异常值。将不同保护对象自然保护区的上限/下限进行比较，可知不同保护对象自然保护区之间的差异程度。根据自然保护区不同保护对象将其分为荒漠生态系统类(11个)、森林生态系统类(180个)、湿地生态系统类(42个)、野生动物类(59个)、野生植物类(12个)5种类型。

3)空间特征。根据国家级自然保护区经纬度区间的平均值，在GIS软件中进行可视化，探究自然保护区的各项因子在东中西部的空间分布特征。根据自然保护区空间分布情况，可以分为东(49个)、中(130个)、西(125个)三大类。

1.2.3 多因子综合特征分析

1)线性相关分析。线性相关分析能够衡量变量之间线性相关程度的强弱[21]，避免指标冗余。利用SPSS，对本文选取的3项因子进行相关分析，如果3项因子中存在显著高度相关的因子，则有必要将该因子进行排除。

2)赋值法。因子如果处于箱线图分析结果的上下限之间即正常范围之间，则将该因子赋值为0，如果处于上下限之外，则赋值为1；将3项因子的赋值累加，其赋值和为综合人类利用强度的值。相比于模糊了各因子属性的权重法，赋值法能更加直观反映单个自然保护区的人类利用强度的综合程度。如果赋值和为3，表明该自然保护区3项因子均高于正常范围，综合人类利用强度非常高。如果赋值和为0，表明该自然保护区3项因子均处于正常范围，综合人类利用强度较低。

2 人类利用强度单因子量化及空间分析

2.1 单位面积居民数

1)基本特征。85%的自然保护区单位面积居民数小于25人/km2，根据世界人口密度分级(表1)，属于人口稀少和极稀区。其中人口稀少区和人口极稀区各占40%。

2)保护对象分析。单位面积居民数平均值为10人/km2，不同保护对象自然保护区单位面积居民数由高至低依次排列为：森林生态系统、野生植物、野生动物、湿地、荒漠。其中，荒漠类平均值最低为2人/km2，接近人口极稀区；森林生态系统类13人/km2、野生植物类12人/km2相对较高。以箱线图进一步探究其分布区间(图1)，自然保护区单位面积居民数为0～15人/km2，其中，荒漠生态系统类为0～1/km2，3/4位于人口极稀区；野生植物类为0～20/km2(表2)，表明该类保护区居民密度差距跨度比较大。

3)空间分析。空间分布来看(图2)，西部及北部普遍较低(新疆、西藏、青海、四川西部、内蒙古北部、黑龙江北部等地区)，处于0～1人/km2以内，东南部普遍较高，处于5人/km2以上。单位面积居民数较高的自然保护区多分布于胡焕庸线东南侧，即中国的东南部。根据箱线图进一步分析，可知部分保护对象类型的自然保护区在东中西部省份的分布区间与总体特征不同。其中，湿地类单位面积居民数西部高于中部和东部；野生动物类则是中部明显高于东部和西部。

表1 自然保护区单位面积居民数分级

表2 自然保护区人类利用强度单因子指标区间

2.2 建设用地面积比例

1)基本特征。建设用地面积比例总体较低，平均值为0.5%，其中，71%的自然保护区建设用地面积比例低于0.2%，仅1%的自然保护区建设用地面积比例高于10%。

2)保护对象分析。建设用地面积比例以平均值由高至低依次排列为：湿地生态系统、野生植物类、野生动物类、森林类、荒漠类。湿地生态系统类相对较高为1.1%，荒漠生态系统类相对较低为0.3%，以箱线图进一步探究其分布区间(图1)，总体比例为0～0.3%，其中，有3类区间跨度较大：湿地类为0.08%～0.88%，荒漠生态系统类为0～0.5%，野生植物类为0～0.75%(表2)，说明该3类利用强度相对较高。

3)空间分析。根据自然间断点分级法，总体和各保护对象自然保护区均呈现东中省份的建设用地面积比例较高，西部省份较低的特点(图3)，其中西部各类自然保护区建设用地比例处于0.1%以内，另外，建设用地较高的保护区在东中部省份呈零散分布，且各保护对象的自然保护区均涉及。

2.3 耕地面积比例

1)基本特征。自然保护区平均耕地面积比例为6%，其中45%的耕地面积比例低于2%。但仍然有4%的自然保护区的耕地面积比例高于25%。根据IUCN75%原则：自然保护地目标应至少适用于自然保护地面积的3/4[22]，对这些自然保护区进行分析，发现主要为湿地生态系统类；且主要分布在胡焕庸线东侧。

2)保护对象分析。耕地面积比例以平均值由高至低依次排列为：湿地生态系统、野生植物、野生动物、森林生态系统、荒漠生态系统。湿地生态系统类较高为12.5%，荒漠生态系统类较低为3.1%，以箱线图进一步探究其分布区间(图1)，自然保护区耕地面积比例为0～8%，总体而言，湿地类为0.35%～20%，东部和中部略有差别，但利用强度仍然较高；荒漠生态系统类为0～5%，野生植物类为0～10%(表2)。

3)空间分析：根据自然间断点分级法，总体和各保护对象自然保护区与均呈现东南部省份自然保护区的耕地面积比例较高，西北部较低的特征(图4)，并且可以看出，耕地面积比例较高的保护区呈现集中分布的特点，如东三省，重庆、湖北、湖南交界，山西、陕西、内蒙古交界等区域，且多位于胡焕庸线上。其原因推测为西北部耕地条件不佳，同时地广人稀，保护区内耕地较少；东南部由于经济发展，大部分地区不以耕地产业为主，故保护区内耕地同样较少。根据数据分析可知，西部总体平均值为2%以内。其中湿地类为特例，中部为2.2%～26.8%，明显高于东部的1.2%～18.6%。

3 人类利用强度综合量化及空间分析

3.1 线性相关分析

对304个数据完整的自然保护区的单位面积居民数、建设用地面积比例、耕地面积比例3项数据进行归一化处理后，利用SPSS对其进行相关分析。

根据结果，耕地面积比例与建设用地面积比例之间显著性概率p<0.001，r=0.45，既有极显著的中等程度相关，同理，耕地面积比例与单位面积居民数p<0.001，r=0.21，具有极显著的弱相关。故3项因子相关性不高，不需排除指标。

3.2 赋值法综合量化分析及空间分析

赋值法综合量化结果如表3、图5所示，总体上自然保护区的综合利用强度为低或较低，占总数的85%以上；但也存在少量综合人类利用强度高(得分为3)的自然保护区，共12个，约占4%，综合人类利用强度较高(得分为2)的自然保护区33个，约占10.8%。其中，森林类占较大比例。空间可视化结果如图6所示，西部自然保护区的综合人类利用强度普遍为低或较低。

3.3 综合人类利用强度高的管理特征分析

对综合人类利用强度得分为3的12个自然保护区进行管理特征分析可知，存在2种情况：即一种为管理状况不佳导致人类利用强度高，例如媒体报道存在违规占地建设的情况；另一种则是管理状况良好，管理经验丰富的自然保护区。由此可知，综合人类利用强度高，并非完全是由于管理失控，而是存在对自然保护区管理目标定位方面，自然保护状态和社会服务功能界定不清晰、理解有差异，以及由此导致的人类利用强度管理措施不统一的问题。

图2 自然保护区单位面积居民数与空间分布(人/km2)

图3 自然保护区建设用地面积比例与空间分布

图4 自然保护区耕地面积比例与空间分布

表3 自然保护区综合人类利用强度一览表

表4 我国自然保护区人类利用面积比例和调整对策一览表

4 总结和讨论

4.1 总结

作为自然保护地体系“基础”的我国自然保护区，现状人类利用强度量化特征如下。

1)总体上自然保护区人类利用强度低，占总数85%自然保护区综合利用强度为低或较低。但也存在4%综合利用强度高。

2)不同保护对象自然保护区人类利用强度差别大。野生植物类、湿地生态系统类明显高于平均值，而动物类则低于平均值。

3)不同空间区位的自然保护区人类利用强度差别大。总体呈现东南部省份较高、西北部较低的特征；也存在部分特例，其中湿地类自然保护区比较突出，单位面积居民数西部高于中部和东部；耕地面积比例中部明显高于东部。

4)我国国家级自然保护区多种程度的人类利用强度，反映出我国自然保护区在管理目标定位方面，自然保护状态和社会服务功能界定不清晰、理解有差异，以及由此导致的人类利用强度管理措施不统一的问题。

4.2 讨论

在新的自然保护区标准制定过程中，建议进一步明确自然保护区管理目标定位，包括自然保护状态和社会服务功能，并提供量化指标。

图5 不同保护对象自然保护区人类利用强度对比

图6 自然保护区综合人类利用强度评价结果

根据IUCN保护地管理分类建议可知，以生物多样性保护为首要目标的I～IV类保护地，自然改变或人类利用面积应控制在25%范围内；同时，针对特定类别提出了特定指南，例如为了实现Ia类或Ib类的管理目标，建议将整个区域用于生物多样性保护(即接近100%)，为了实现II/III/IV类目标，建议将75%～90%区域用于保护目标[23]。

我国自然保护区总体应属于以生物多样性保护为首要目标的I-IV类保护地。基于我国自然保护区人类利用强度现状，同时有利于国际对照，笔者建议将我国自然保护区(除规划为国家公园外)按照管理目标总体上分为两大类(表4)，第一大类管理目标以严格保护自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种和自然遗迹为主，强调最小干扰的传统社区生活和资源利用，对应IUCN保护地分类的Ia或Ib类，其人类利用面积占0～10%，现状约有80%自然保护区属于该类，在该类中建议根据表2及图1人类利用强度单因子指标区间进行分类管控，使综合人类利用强度降至1或0，例如，现状人类利用强度为2和3的17处应进行调整；第二大类管理目标以严格保护自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种和自然遗迹为主，允许一定程度的生境积极管理，并以当地社区居民与自然和谐共生目标为辅，对应IUCN保护地分类的II/III/IV类，其人类利用面积占10%～25%，现状约有14%自然保护区属于该类，同时建议根据表2及图1人类利用强度单因子指标区间进行分类管控，使综合人类利用强度降至2、1或0，例如，现状人类利用强度为3的6处应进行调整。另外，现状人类利用面积超过25%的保护区(约占6%)，遵循《指导意见》中自然保护地整合优化原则即“保护面积不减少、保护强度不降低、保护性质不改变的总体要求”，在保持生态系统完整性前提下，建议调整人类利用面积总量或单因子指标至满足第一大类或第二大类自然保护区要求，包括但不限于退耕还林、退建还林、移民安置等手段。

4.3 不足之处

由于数据收集的不足，自然保护区统计数据缺乏海洋和地质遗迹类型，得出的人类利用强度单因子指标区间结论受数据总量的影响，在全面性方面有一定局限性。土地利用精度为1km，精确度仍有提高的空间。另外，本研究中将保护区内建设用地和耕地认定为人类利用区域，忽略了集体用材林、鱼塘等其他人类利用区域，因此，人类利用强度单因子指标选择上尚有进一步完善空间。

注：文中图片均由作者绘制。