基于物种保护的自然保护地生态旅游功能区划研究*——以安徽升金湖国家级自然保护区为例

周 燕 叶水清 赵晓雪 孙 瀛 罗巧灵

1 武汉大学城市设计学院 武汉 430000

2 南京大学建筑与城市规划学院 南京 210000

自然保护区作为就地保护的主要形式，是保护生物多样性的重点区域[1-3]，不仅具备较高生态保护价值，还是自然游憩的重要空间载体。自1956年我国建立第1处自然保护区以来，自然保护地管理体系逐渐发展成熟，通过合理有效的功能分区能进一步促进其科教文化、休闲娱乐等多种健康服务功能，从而提升人类的身心健康和文化福祉[4]。然而，日益发展的旅游业与生态保护之间的矛盾制约了自然资源的保护和可持续利用，我国自然保护区因旅游开发而遭受资源退化或环境破坏的现象时有发生[5]。建立以国家公园为主体的自然保护地体系是当前国土空间生态保护与修复工作的重要一环。针对自然保护地进行合理的生态旅游功能区划，能进一步对保护地空间进行科学布局及功能定位，有效优化保护地空间格局，提升保护成效[6]。因此，探究科学合理的自然保护地生态旅游功能区划方法，对有效降低人为活动对自然保护地生态环境的干扰、促进保护区可持续发展具有重要意义[7-9]。

由于管理权属、分类体系、建设时间等多种原因，目前我国保护地的功能区划依据尚未统一[10-11]。多数区划仅针对某一自然资源要素进行分析，如构建水资源、土壤资源等单一自然资源保护的评价体系，缺少对生态环境与经济效益之间协调关系的思考，如何通过分区实现生态保护和经济建设的协调发展成为自然保护区功能区划研究的重点内容[12-17]。多数研究将评价与判断保护区内各类用地的建设适宜性和区划斑块景观特征作为自然保护区功能区划的基础[14-15]，往往忽略由于保护对象的差异性导致的不同分区需求，较少考虑特定类型的自然保护区(如生物物种保护区)对其特有环境资源的需求，难以针对以物种保护为核心特征的自然保护区提出兼顾自然保护与旅游协调发展的有效分区方法[16-17]，导致自然保护区分区与保护对象适宜栖息地空间分布不匹配、与周边联系紧密性不足，难以充分发挥保护地区的生态服务功能等多种问题，不利于目标物种的保护，无法建立有效的自然保护区功能区划[18]。

随着国土空间规划生态修复对山水林田湖草等多种生态自然要素关注度的提升，自然保护区划逐渐由单一要素保护转向系统保护规划，有助于整合区域面临的多种生态问题，缓解生物多样性保护规划缺失的现状[19]。Marxan是系统性保护规划(Systematic Conservation Planning简称SCP)的优化算法之一[19-20]，通过设定合理的保护目标，利用基于退火算法的Marxan模型能够确定对整体保护格局贡献率高且耗费成本低的保护格局要素，最终确定具有不可替代性的优先保护格局，在加强生物多样性的同时满足经济效益最高效的需求，有效地提高保护效益[21-22]。

基于此，本研究以安徽升金湖自然保护区为例，基于管控-功能二级分区模式和系统保护规划方法，综合考虑生态系统保护与经济效益之间的平衡发展，从环境保护和生态旅游适宜性两方面选取要素指标，构建自然保护区分区方法体系。结合各区域具体的问题、资源保护需求和开发利用潜力进行自然保护区分区，以期实现对升金湖自然保护区自然资源的有效保护和合理利用，探索以物种保护为核心特征的自然保护区分区方法与技术流程，为相对统一的自然保护区分区通用体系提供参考。

1 研究区概况

升金湖国家级自然保护区位于安徽南部的池州市，长江中下游南岸，是以保护淡水湖泊湿地生态系统和珍稀、濒危鸟类为主的内陆永久性淡水湖泊湿地保护区，属亚热带季风气候区。湖区面积达132.8 km2，自然保护区总面积335 km2。

升金湖保护区位于中国候鸟迁徙线路和全球鸟类主要迁徙通道之一的“东亚-澳大利亚”水鸟迁徙通道上，为白鹳(Ciconia ciconia)、黑鹳(Ciconia nigra)、白头鹤(Grus monacha)等多种国家重点保护野生动物提供栖息地，是全球白头鹤数量最多的越冬地。近年来，该自然保护区以湿地生态系统和鸟类迁徙特色为基础发展旅游业，在着重保护与恢复湿地生态系统的同时，兼顾科学研究、宣传教育和生态旅游等功能。然而，由于缺少系统的保护规划，区域内的生态修复区、生态旅游区与生态产品区存在一定交叉重叠，导致生态保护与生态经济发展同时受到阻碍，区域的生态功能难以充分发挥，亟需通过系统保护规划方法进行功能分区，预防旅游发展与生态保护之间的冲突。

2 研究方法

依据“管控-功能”二级分区思路，采用系统规划方法进行自然资源保护分区划定，得到管控区中的核心区范围，并利用ArcGIS空间分析方法进行生态旅游适宜性分区，在确保核心区得到保护的基础上确定研究区的生态旅游功能分区结果(图1)。

图1 技术路线

2.1 自然资源保护管控分区

采用系统规划方法，通过基于退火算法的Marxan优化模型，识别“保护价值高、保护成本低”的规划单元，并将自然保护区内生物多样性保护与资源利用的冲突降至最低，最终确定具有不可替代性的优先保护格局，达到合理配置保护资源的目的。

2.1.1 保护对象的选取

升金湖国家级自然保护区是保护淡水湖泊湿地生态系统和珍稀、濒危鸟类为主体的湿地类型保护区，因此将淡水湖泊湿地生态系统作为生态系统水平的保护主体，并选取分布在保护区内国家Ⅰ级、Ⅱ级重点保护野生鸟类作为保护对象，即白头鹤、白鹤(Grus leucogeranus)、白鹳、白额雁 (Anseralbifrons)、小白额雁 (Anser erythropus)、小天鹅(Cygnus columbianu)、普通鵟(Buteo japonicus)。以上鸟类具有重要的生态保护价值，其种群活动范围及数量在一定程度上能够反映区域的生态环境质量及生物多样性水平，常被选取为区域生物多样性保护的指示物种[23-24]。以上鸟类分布数据来源于全球生物多样性信息服务网络平台(https://www.gbif.org/)、中国鸟类观测中心网站(http://www.birdreport.cn/)及中国鸟类野外手册。

2.1.2 优先保护格局划定的技术流程

参照相关研究[25-27]，结合实际情况，将保护区的生态系统和物种多样性保护目标分别设定为30%和50%。为了得到效益最高的湿地优先保护格局，采用敏感性分析和Marxan模型的边缘长度调节模块(BLM)。通过设定不同的边缘长度值，得到适宜的BLM值(0.021 5)，以实现保护格局聚集度和保护成本的协调。通过迭代计算各规划单元的不可替代性，优先选择区域内保护效率最高的单元，形成最终优先保护格局，在优先考虑生态系统和物种多样性保护的基础上，最大限度地降低保护的社会经济成本并缓解与旅游活动之间的冲突。

2.2 生态旅游适宜性分区

生态旅游是自然保护区旅游的主要形式，其核心是自然性。自然性连续谱提供了一种评价生态旅游适宜性的新路径(图2)。自然性连续谱中自然性越高的一端表示区域生态价值突出，具有较大的生态旅游的潜力，但也表明生态敏感性高；自然性较低的一端表示开发强度较高，人类活动频繁，生态系统价值较低。基于此理论，本研究对升金湖国家级自然保护区进行生态旅游适宜性评价，在自然性最高的区域禁止或严格限制旅游开发，在自然性较低的区域，开展更为丰富多样的旅游活动。

图2 自然性连续谱

参考从自然属性角度出发进行生态旅游适宜性评价的研究成果[28-29]，选取6项生态旅游评价标准进行适宜性评价。以升金湖国家级自然保护区内珍稀水鸟分布点比例为基础，根据自然性连续谱划分方法将适宜性等级分为“高、较高、中、较低、低”5个等级，分别赋值为“5、4、3、2、1，具体如表1所示。首先，将研究区范围划分为900 m2(30 m×30 m)的网格作为基本空间评价单元，采用ArcGIS空间分析方法与层次分析法(AHP)相结合进行研究区生态旅游适宜度的计算。其次，采用层次分析法和德尔菲法相结合的方法确定6个标准在评价体系中所占权重；最后，在ArcGIS中运用自然断点法对各标准的分级结果进行综合分析，叠加权重输出研究区生态旅游适宜性结果。适宜性较高的区域具有较高的自然性和生态价值，应当加强生态保护与管控力度，以减小旅游活动对自然生态环境的破坏；反之，适宜度较低的地区自然性较低，可以对其资源进行适度的充分开发。

表1 生态旅游适宜性评价标准及分级

3 结果与分析

3.1 自然资源优先保护格局

根据综合评价结果，升金湖国家级自然保护区建立的优先保护单元共403个，面积共100.75 km2，占总面积的30%。划定的优先保护格局即为管控区中的核心区，严格限制旅游等开发活动，遏制湿地占用和萎缩退化态势。核心区主要由两块区域构成，分别是升金湖西南部的水鸟核心栖息地和东北部的水域湿地空间(图3)。

图3 优先保护格局

西南部水鸟栖息保护区包括水鸟核心栖息区域及湿地空间。湿地是主要土地利用类型，占总面积的51.78%；水域占33.26%；道路等干扰强度大的土地利用类型则只占0.08%。该区域具有十分重要的生态价值，生态系统受人类活动影响较小，如草滩与泥潭等适宜的生境使得白头鹤、白鹤与白鹳等国家Ⅰ级保护动物主要分布于此，物种保护价值较高。因此，该区域作为水鸟主要栖息地以及重要的淡水湖泊景观系统，应避免旅游开发，确保珍稀物种的生境适宜性；同时，该区域景观敏感性较高，应采取严格的保护措施，确保生态系统的完整性。

东北部的湿地生态区具有完整健康的自然生态系统，拥有良好的地质和水土条件，生物多样性价值高。水域是最大的土地利用类型，占区域面积的50.03%；其次是湿地，占比29.69%。该区域具有丰富的生态资源、优良的生态环境和独特的自然景观，湿地生态特色突出。为了维持自然生态本底特征，保证生态环境的完整性与原真性，必须坚持生态友好与可持续发展理念。

3.2 生态旅游适宜性评价

从图4可以看出，代表自然性最高的红色在A、F中的范围较大，表明研究区域发展生态旅游的主要优势在于丰富的水域湿地资源和未受经济活动开发等人类活动干扰的原生态环境。

图4 各标准适宜性分值分布

根据图5，保护区中约有74.36%的土地位于距河流、湿地500 m以内。研究区属平原地形，海拔较低，坡度较缓，大部分土地远离人类活动范围。各标准的权重确定为:0.317(距水域湿地距离)、0.180(草地覆盖情况)、0.126(森林覆盖情况)、0.077(海拔高度)、0.106(坡度)、0.194(偏远程度)。因此，水域湿地是升金湖地区最为重要的生态旅游适宜性评价标准(人类活动较低、受干扰较小是该地区生态旅游的重要优势)，而其他标准对适宜性的影响相对较弱。

图5 各标准各分值所覆盖的地区面积占比

升金湖自然保护区的综合适宜性评价(图6)表明:升金湖自然保护区生态旅游适宜性Ⅱ、Ⅲ级所占区块面积较大，分别占研究区总面积的47.11%和25.48%；Ⅰ级、Ⅳ级与Ⅴ级地区面积均较小。整个保护区生态旅游适宜度分布较为均衡，极低与极高值区域较少且分布分散，有利于该地区生态旅游功能的平衡发展及统一管理。空间分布上，Ⅱ与Ⅲ级的地区主要集中分布于研究区的西南部和东部地区，而Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ级的斑块分布较为分散，聚集规模不明显，其中Ⅰ级斑块多散布于研究区边缘地带。

图6 生态旅游适宜性综合评价

3.3 生态旅游功能区划综合分析

根据自然资源优先保护格局与旅游适宜度评价结果，综合考虑研究区的旅游和生态功能，将升金湖自然保护区划分为3大功能区、7个功能亚区。3大功能分区包括生态保护核心区、生态旅游限制区和生态旅游发展区，其中生态保护核心区需要严格限制旅游开发，以保护生态系统的原真性和完整性；生态旅游限制区和生态旅游发展区可以适度进行旅游发展和旅游活动。7个功能亚区包括物种栖息保护区、生态系统保护区、湿地观鸟旅游区、亲水生态旅游区、林区生态保育区、乡村体验旅游区和农牧生态旅游区(图7、表2)。

表2 生态旅游功能分区及相应服务功能

图7 生态旅游功能分区

4 讨论

4.1 基于珍稀物种生境适宜性的生态保护格局

自然保护区合理的功能分区对于保护和利用自然资源具有关键作用[30-31]。现有研究立足自身地形地貌、生态本底及景观特征进行功能区划[14-15]，较少考虑基于特定物种保护为核心的不同分区需求。尽管如此，有研究还是进行了一些有益性的尝试，例如，马佳雯等[6]基于甘肃多儿国家级自然保护区大熊猫栖息地适宜性进行保护区功能区划，发现大熊猫痕迹点分布最多的核心保护区面积占比39.82%，；郭云等[13]以水鸟保护为目标划定长江流域湿地优先保护格局，发现长江上中下游流域核心区保护面积占比虽略有差异，但绝大多数集中在30%～40%，且核心区土地利用类型以水鸟喜居的湿地为主，这些核心区域人为干预较少，生态价值极高。对比发现，基于物种保护为核心特征的自然保护区功能区划是未来可考虑的主流方向之一，且早期研究与本文研究在核心区面积占比的划定上均集中于30%～40%，因此这一面积占比可能具有普适性的参考意义，与马佳雯等[6]、郭云等[13]得出的生境适宜性规律相吻合，同时也符合核心区周围划定缓冲区以及生态旅游区来维持原住民的经济利益以及提升原住民保护动力的开发适宜性考量。此外，针对特定物种的自然保护区功能区划在核心区的选择上应当着重考虑保护对象的生境适宜性，其长期逗留、栖息的区域大概率是此类自然保护区的优先保护区域，这些区域往往人类活动较少、人为干预较低，具有完整健康的自然生态系统，生物多样性价值很高，例如，以水鸟为保护目标的长江流域、升金湖自然保护区内优先保护格局以湿地类型为主便是如此，甘肃多儿保护区大熊猫适宜栖息地痕迹点的大量分布也正面印证了这一结论。

4.2 低成本生态保护与高品质旅游发展相协调的功能分区策略

在以往的研究中，自然保护区的功能区划更加侧重于生态保护的实现。崔晓伟等[7]基于多源数据分析，将钱江源国家公园按照生态系统完整性目标分为核心保护区和一般控制区；朱金峰等[12]面向白洋淀湿地生态保护和管理需求，将其初步划分为7个一级生态功能区和19个二级生态功能区。研究发现，生态系统完整性高、人为干预较少、天然动植物资源丰富的区域旅游价值也较高，两者具有高度的趋同性，然而，综合以最低成本实现生态核心保护和以最大效益开发旅游资源来看，崔晓伟等[7]、朱金峰等[12]划分的旅游开发适宜性分区(即一般控制区[7]、轻度敏感区[12])一般紧邻而又不侵占生态核心区，有利于生态旅游功能的平衡统一发展，这与本文研究的结果是一致的。此外，本研究根据自然资源优先保护格局与旅游适宜度评价结果，将升金湖自然保护区划分为3大功能区、7个功能亚区的结果表明，保护和开发并不是相互排斥的，通过恰当的分区策略，生态保护和旅游发展可以得到有效整合。其中，3个大区严格划定了生态保护与旅游开发的界限，而7个功能亚区又具体指明了升金湖各地块的保护与开发方向，如核心保护、湿地观鸟、林区保育、乡村旅游等各区域明确分工而又相互协调，这对于生态保护和旅游开发方向的指导性更强。

本研究与一些早期研究的分区观点存在分歧，这可能与对保护和开发概念的理解不同、研究区域面临的保护困境及区域自然环境特性不同等因素相关。尽管存在差异，但本研究为自然保护区的生态保护和旅游开发提供了新的理论和实践框架，拓展了保护分区方法在生态保护领域的应用手段，有助于自然保护地体系的进一步完善与持续发展。

此外，本研究提出的分区策略在实践中也面临一系列挑战。首先，数据的准确性和全面性可能会影响分区策略的有效性。其次，实际应用中可能遇到的土地使用权以及资源的分配和管理权属等问题也会对自然保护区分区产生一定影响。因此，未来的研究需要深入探讨如何在实践中实施这种分区策略，并考虑可能遇到的现实问题。例如，针对时空流动性较大的核心保护物种，可积极探索动静态结合的分区模式；根据保护对象的特点，对于以候鸟为主要保护对象的自然保护区，可采取季节性核心保护区的思路，在不同的季节采取相应的管理对策。

5 结论

基于升金湖国家级自然保护区内国家Ⅰ级、Ⅱ级重点保护野生鸟类种群活动范围及数量分布，采用敏感性分析和Marxan模型划定保护区内保护效率最高的单元，形成优先保护格局；同时从据水域湿地距离、草地覆盖情况、森林覆盖情况等6个方面，根据自然性连续谱划分方法对升金湖国家级自然保护区生态旅游适宜性按照5个等级进行综合评价，得出结论如下:基于升金湖珍稀水鸟生境适宜性需求建立优先保护单元403个，面积100.75 km2，占比30%；区域内生态旅游适宜性Ⅱ、Ⅲ级所占区块面积较大，分别为47.11%、25.48%；Ⅰ级、Ⅳ级与Ⅴ级地区面积均较小；划定了以3大功能区和7类功能亚区为主体的自然保护区生态旅游功能分区。