湖南省國家石漠公園發(fā)展現(xiàn)狀及空間分布特征

吳協(xié)保，劉 偉，黃俊威，郭曉妮，吳照柏，吳 梅

(1.國家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014；2.國家林業(yè)和草原局石漠化監(jiān)測中心，長沙 410014)

中國的巖溶分布地域廣闊，是世界三大巖溶地貌東亞片區(qū)的中心地帶，其中以西南地區(qū)的巖溶面積最大，分布最集中，因巖溶土地獨特的雙層水文結(jié)構(gòu)，以及人地矛盾突出、陡坡開墾、順坡耕作、過度樵采等導(dǎo)致巖溶地區(qū)林草植被破壞，水土流失加劇，形成土地石漠化。為了保障巖溶生態(tài)系統(tǒng)安全，創(chuàng)新石漠化治理新途徑，探索巖溶地區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，國家林業(yè)和草原局提出在巖溶地區(qū)開展國家石漠公園建設(shè)試點。國家石漠公園是指以多樣化的巖溶地貌和生物景觀資源為基礎(chǔ)，以保護巖溶生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境為基本出發(fā)點，以生態(tài)文化建設(shè)和科普宣教為主線，合理利用資源開展公眾游憩、旅游休閑和進行科學(xué)、文化、宣傳和教育活動的特定區(qū)域，屬社會公益性生態(tài)公園，是國家生態(tài)建設(shè)與巖溶生態(tài)系統(tǒng)保護的重要內(nèi)容[1-2]。2016年12月，全國第一個國家石漠公園——湖南安化云臺山國家石漠公園獲得國家林業(yè)局批準。截止2018年底，全國已申報的國家石漠公園有23個，遍布湖南、四川、云南、廣西、廣東等，其中湖南省獲批15個。目前關(guān)于國家石漠公園論文較少，主要集中在石漠公園規(guī)劃[3-6]、管理[7-8]、生態(tài)旅游[9]等，而森林公園、濕地公園等則有從空間格局入手的[10-11]。為探索今后湖南省國家石漠公園建設(shè)布局，對剛剛起步的我國國家石漠公園總體布局具有較好的借鑒意義。

本文系統(tǒng)分析湖南省國家石漠公園發(fā)展現(xiàn)狀，利用GIS空間分析方法和地理統(tǒng)計模塊探究現(xiàn)有的國家石漠公園空間分布特征，為湖南今后國家石漠公園的科學(xué)布局、規(guī)范管理和建設(shè)指導(dǎo)提供理論依據(jù)，完善湖南石漠公園體系建設(shè)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

湖南省15家國家石漠公園信息主要來源于作者參與的國家石漠公園規(guī)劃設(shè)計，共計4家；另外的是作者參與的申報國家石漠公園材料的國家審查和評估考察。石漠公園矢量數(shù)據(jù)來源于2020年湖南省林業(yè)局自然保護地整合優(yōu)化數(shù)據(jù)庫。空間行政邊界矢量數(shù)據(jù)來自1∶400 萬中國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。三級流域數(shù)據(jù)來源于水利部《中國水資源分區(qū)》的分區(qū)數(shù)據(jù)。巖溶土地、石漠化土地等來源于第三次石漠化監(jiān)測。地市人口數(shù)來源于《湖南省2019年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

1.2 研究方法

以國家石漠公園的發(fā)展現(xiàn)狀與空間分布特征為研究重點，研究方法及內(nèi)容主要包括：一是統(tǒng)計現(xiàn)有國家石漠公園名稱、所在市、獲批時間、資源特色、公園面積、巖溶面積、石漠化面積等基本信息，并建立數(shù)據(jù)庫，對不同國家石漠公園的發(fā)展現(xiàn)狀進行描述與分析；二是通過ArcGIS建立國家石漠公園的空間數(shù)據(jù)庫，并運用空間分析模塊對其進行巖溶土地密度和人口密度分布分析，用制圖模塊進行展示；三是運用數(shù)理統(tǒng)計方法及地理數(shù)學(xué)方法中的地理集中指數(shù)、不平衡指數(shù)、基尼系數(shù)分別對國家石漠公園空間分布的集中程度、均衡程度進行定量分析。

1)地理集中指數(shù)：對湖南省國家石漠公園在各地市的分布集中程度進行定量分析，其計算公式為：

(1)

式中：G代表國家石漠公園分布的地理集中指數(shù)，n為地市數(shù)量，Xi為第i個地市所擁有的國家石漠公園數(shù)量，T為湖南省國家石漠公園總數(shù)，且G取值(0，100)，G值越大，說明國家石漠公園分布越集中；G值越小，說明國家石漠公園的分布越分散。

2)不平衡指數(shù)：對湖南省國家石漠公園分地市分布的均衡程度進行科學(xué)準確的數(shù)量化測定。其計算公式采用羅倫茲曲線中計算集中指數(shù)的公式：

(2)

式中：S代表不平衡指數(shù)，n為所研究的地市數(shù)量，所以此處n=9，Yi為各地市國家石漠公園的數(shù)量所占全省的比重從大到小排序后，第i位的累計百分比。不平衡指數(shù)S取值(0，1)，當(dāng)S取邊界點0時，表明國家石漠公園絕對均衡地分布在湖南省各地市之內(nèi)，取1時表明國家石漠公園完全集中在某一個地市之內(nèi)。

3)基尼系數(shù)：是意大利經(jīng)濟學(xué)家基尼 (Corrado Gini) 于1912年提出的，用來定量測定收入分配的差異程度，在地理學(xué)中主要用來研究地理要素的區(qū)域空間分布差異。其相應(yīng)的計算公式:

H=-∑Pilnpi;Hm=lnN;

Gini=H/Hm；G=1-Gini。

(3)

式中：Pi為第i個三級流域內(nèi)國家石漠公園數(shù)量占全省總數(shù)的比重；N為三級流域數(shù)，在此處N=7；C為分布均衡度。此處主要用來定量分析湖南省國家石漠公園在三級流域中的分布均衡程度，基尼系數(shù)最大為“1”，最小等于“0”，前者表示國家石漠公園在各三級流域中的分布絕對不均衡，即全部的濕地公園都集中在某一個三級流域之內(nèi)；后者則表示濕地公園的分布絕對均衡，即各三級流域所擁有的濕地公園相等，沒有任何差異。

2 湖南省國家石漠公園發(fā)展現(xiàn)狀

2015年，國家林業(yè)局提出在巖溶地區(qū)設(shè)立國家石漠公園，湖南省林業(yè)廳積極謀劃，專門成立湖南省國家石漠公園專家咨詢組，并發(fā)文鼓勵各地申報石漠公園，經(jīng)過省級專家論證，初步確立50家石漠公園省級項目庫；同時強化申報國家石漠公園的業(yè)務(wù)指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)落實規(guī)劃設(shè)計單位，為全省國家石漠公園申報與建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。2016年12月，湖南安化云臺山國家石漠公園獲得國家林業(yè)局批準，成為全國第一家國家石漠公園；2017年、2018年湖南省相繼有8家和6家國家石漠公園獲批。截止2018年底湖南省已有15家國家石漠公園(表1)，占全國國家石漠公園總數(shù)的65.2%，在國家石漠公園建設(shè)中走在全國前列。湖南省石漠公園總規(guī)劃面積22286.69hm2，占全省國土面積0.11%，而每家國家石漠公園面積僅1485.78hm2，體量總體偏小，所占全省國土面積比重仍很低。湖南省國家石漠公園中巖溶土地面積18068.8hm2，占全省國家石漠公園國土面積的81.07%；湖南省國家石漠公園中石漠化土地面積8032.37hm2，占全省國家石漠公園國土面積的36.04%，占全省石漠化土地面積的0.64%，表明湖南省石漠公園下階段布局空間仍很大。

表1 湖南省國家石漠公園基本概況序號公園名稱地市申報時間/年份資源特色總面積/hm2巖溶面積/hm2石漠化面積/hm21安化云臺山益陽2016石林、茶園、云海3 731.02 698.4231.42臨澧刻木山常德2017溶洞、品果、忠孝文化1 670.51 618.1724.93宜章赤石郴州2017溶丘洼地、赤石大橋1 532.51 527.1967.54新寧邵陽2017石林、天坑、溶洞、樹抱石911.6908.2287.75耒陽五公仙衡陽2017溶洞、祈福、品果、康養(yǎng)366.6366.6165.46溆浦雷峰山懷化2017石林、溶洞群、屈原文化2 367.92 022.61 626.77石門長梯隘常德2017紅石林、溶洞、天坑、峽谷1 594.81 536.2306.08張家界紅石林張家界2017生態(tài)紅石林、土家文化1 123.2418.7107.810漣源伏口婁底2017石林、觀花、康養(yǎng)避暑2 983.72 640.91 374.211邵陽雞公巖邵陽2018低山峰叢、溶洞、地域文化368.2365.9306.09鶴城黃巖懷化2018峽谷、石林、觀花、避暑2 537.11 569.4838.412桃源老祖巖常德2018林茂水秀、老祖巖祈福373.3345.41.513桂陽泗洲山郴州2018天坑、奇石、古木、古亭1 886.521 211.7757.714東安獨秀峰永州2018殘丘平原、石林、康養(yǎng)381.1381.1163.515新田大觀堡永州2018巖溶地貌、大觀堡、古村458.7458.5338.3合計22 286.718 068.88 032.4

安化云臺山、鶴城黃巖、張家界紅石林、新寧等國家石漠公園自批復(fù)后，積極籌措資金，落實機構(gòu)人員，陸續(xù)按總體規(guī)劃開展石漠公園的生態(tài)修復(fù)與保護、基礎(chǔ)設(shè)施與旅游接待設(shè)施建設(shè)，積極開展宣傳與推介，國家石漠公園已得到社會各界的廣泛認可，已成為了湖南省自然保護地的重要組成部分，亦是鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村旅游的重要載體，為我國石漠化綜合治理探索出一條可持續(xù)發(fā)展之路。

3 國家石漠公園空間分布特征

3.1 空間分布總體情況

從圖1可以看出，湖南省國家石漠公園總體分布呈現(xiàn)相對均衡，局部相對集中的格局。從湘北武陵山山脈腹地沿雪峰山至湘南南嶺山脈均有分布，15家國家石漠公園涉及9個市，而湖南省東部偏北以及西部基本沒有分布；在武陵山呈“口”字型分布有4家，雪峰山呈帶狀分布有4家，南嶺山地北側(cè)呈帶狀分布有5家，這3個區(qū)域分布相對集中。

圖1 湖南省國家石漠公園空間分布圖

3.2 空間分布的均衡性分析

湖南省巖溶土地分布廣泛，涉及83個縣市區(qū)，是全國石漠化監(jiān)測中縣級單位最多的省份，且湖南巖溶地貌類型多樣，石漠化分布各異，而社會經(jīng)濟發(fā)展與人文環(huán)境各有千秋，各地申報與建設(shè)石漠公園積極性與目的各異，形成如今的國家石漠公園空間布局格局。

1)地市分布相對集中。涉及國家石漠公園地市數(shù)量n=9，國家石漠公園總數(shù)T=15，根據(jù)表1統(tǒng)計，計算得出G≈35.9。如果將國家石漠公園理想的平均分布于各地市，則地理集中指數(shù)G∧≈21.4，從而得到G>G∧，即從地市的空間尺度來看，湖南省國家石漠公園的分布總體較為集中，只涉及到9個地市，且沒有分布的長沙、岳陽、株洲與湘潭彼此相鄰，位于湖南東部偏北，與該區(qū)域的巖溶土地面積分布少呈正相關(guān)。

2) 地市分布不均衡。根據(jù)表1統(tǒng)計，可計算得出不平衡指數(shù)S≈0.23，表明湖南省國家石漠公園在各地市分布不均衡，處于前五位的地市占據(jù)了全省國家石漠公園總數(shù)的73.3%，其中常德市3家；邵陽、永州、郴州、懷化各2家；其余的為1家，而湘西州、長沙、株洲、湘潭市、岳陽沒有分布。

3)三級流域分布具有不均衡性。石漠化的形成實質(zhì)是水土流失的終極化，與降水密切相關(guān)。為了在宏觀層面，更大地理單元對湖南省國家石漠公園分布的均衡性進行探討，因湖南省基本屬長江流域洞庭湖水系，因此本文從三級流域尺度進行分析。所采用的三級流域為水利部《中國水資源分區(qū)》的分區(qū)數(shù)據(jù)，湖南省屬于 13 個三級流域，但巖溶土地主要分布在7 個三級流域，故本次分析僅針對7個三級流域分析，具體見表2。

表2 湖南省國家石漠公園在三級流域分布狀況序號流域國家石河漠公園數(shù)量/個比重/%1湘江衡陽以上533.32澧水320.03沅江浦市鎮(zhèn)以上213.34資水冷水江以上213.35沅江浦市鎮(zhèn)以下16.76資水冷水江以下16.77湘江衡陽以下16.7合計15100.0

把表2數(shù)據(jù)代入(3)式， 得出：H=1.767，Hm=1.946，Gini=0.908，C=0.092；由此可以看出湖南省國家石漠公園在三級流域中呈集中分布，且分布的均衡度極低。分布前三的湘江衡陽以上、澧水、沅江浦市鎮(zhèn)以上、資水冷水江以上4個三級流域的國家石漠公園數(shù)量為12個，占到全省總數(shù)的80.0%。

4)與巖溶土地和人口分布差異明顯，關(guān)聯(lián)性不強。國家石漠公園是針對巖溶地區(qū)而設(shè)立，按巖溶土地面積分布密度來看，單位巖溶土地面積擁有國家石漠公園數(shù)量較多的地市為常德，其密度為11.83個/萬km2，益陽、衡陽、懷化、郴州超過全省平均水平(2.72個/萬km2)，而其它地市低于全省平均水平。石漠化是人地矛盾的集中體現(xiàn)，人口是公園設(shè)立的驅(qū)動力。湖南石漠公園按人口分布密度來看，每百萬人擁有國家石漠公園數(shù)量最多的地市是張家界，達0.65個/百萬人，高于全省平均水平(0.32個/百萬人)的地市有張家界、常德、郴州、懷化、永州；低于全省平均水平的地市包括邵陽、婁底、益陽、衡陽、長沙、株洲、湘潭、岳陽、湘西土家族苗族自治州(見圖2)。同時，各地市石漠公園數(shù)量與巖溶土地面積、人口總數(shù)的相關(guān)分析表明，國家石漠公園與巖溶土地面積、人口總數(shù)相關(guān)性均不高，r分別為0.418和0.275，表明，湖南國家石漠公園的布局主要來源于各級地方政府的重視程度，沒有全面兼顧區(qū)域巖溶土地面積及人口總量等相關(guān)性因素，下階段湖南省及全國石漠公園的布局應(yīng)以此為戒。

圖2 按國土面積和人口分布密度圖

4 結(jié)論

通過湖南省國家石漠公園發(fā)展現(xiàn)狀及空間分布特征分析，得出如下結(jié)論：

1)湖南省國家石漠公園發(fā)展快，僅用3年達到15家，占全國的2/3，主要得力于湖南省謀劃早、舉措強，為全國國家石漠公園的全面推進樹立了典范。

2)湖南省國家石漠公園按地市分布較為集中，按地市及三級流域分布具有不均衡性，按地市巖溶土地、人口分布密度看，地市之間差異明顯。

3)石漠公園數(shù)量與與地市巖溶土地面積、人口數(shù)量相關(guān)性不高。

4)從湖南省國家石漠公園空間分布特征看，今后湖南國家石漠公園重點布局在巖溶土地面積廣布、人口相對集中，且目前國家石漠公園分布少的湘西州、衡邵盆地等區(qū)域，同時完成湖南省石漠公園體系建設(shè)。