基于多源數(shù)據(jù)的三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合評價

張曉瑤,虞 虎,張 瀟,周 侃,*

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展分析與模擬重點實驗室, 北京 100101 2 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100049 3 華東師范大學(xué)城市與區(qū)域科學(xué)學(xué)院, 上海 200241

土地是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1—2],土地利用變化是人類活動的直接反映[3]。全球氣候變暖與人類活動日益成為三江源國家公園土地利用變化的關(guān)鍵因素[4—5],氣候變暖造成的降水增加一方面使三江源國家公園進入暖濕周期[6],有助于植被生長期的延長、產(chǎn)草量的增加[7],另一方面也會因冰川、凍土融化而加劇水土流失[8]。近幾十年來,城鎮(zhèn)化進程加快、過度放牧等人類活動表現(xiàn)劇烈,國家公園地區(qū)建設(shè)用地面積的增加對耕地、草地、林地等自然景觀產(chǎn)生較大影響。脆弱的生態(tài)環(huán)境基底與緊張的人地矛盾,使三江源國家公園生態(tài)安全問題日益突出[9],嚴重制約了土地資源的可持續(xù)利用[10]。因此,土地生態(tài)安全評價對于認識和解構(gòu)三江源國家公園生態(tài)安全狀況及變化趨勢具有重要意義。

國外學(xué)者的相關(guān)研究多集中在土地評價、生態(tài)風(fēng)險評價、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價等方面[11—12],與國內(nèi)“土地生態(tài)安全評價”完全對應(yīng)的研究較少[13],但國外構(gòu)建的PSR、DPSR、DPSIR等模型為土地生態(tài)安全評價提供了良好的研究路徑[14]。國內(nèi)對土地生態(tài)安全評價研究處于探索階段[15],一些學(xué)者對土地生態(tài)安全概念開展了積極研究。目前已有的研究多聚焦于土地生態(tài)安全評價指標的選取[16]、土地生態(tài)安全評價方法的選擇以及土地生態(tài)安全閾值的界定[17—18]。其中在構(gòu)建評價指標體系方面主要借助概念模型(PSR、DPSIR等)或框架模型(EES、NES等)兩類模型[19—20],兩類模型為研究提供了較清晰的邏輯思路,具有較強的科學(xué)性和針對性,但由于兩類模型本身并非針對土地生態(tài)安全評價而設(shè)計[21],其評價體系較側(cè)重社會經(jīng)濟層面,難以完整表征土地生態(tài)安全狀況[22]。基于此,本研究參考相關(guān)研究[22—23],在土地生態(tài)安全綜合評價指標中融入凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)安全指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,在一定程度上規(guī)避了傳統(tǒng)評價方法過于依賴社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料而忽視土地利用分布的局限。

本研究以三江源國家公園為案例區(qū),選擇多源數(shù)據(jù),綜合研究區(qū)自然人文情況,在PSR理論框架中融入凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)安全指數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值等具有區(qū)域獨特性的指標,嘗試構(gòu)建三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合評價指標體系,以全面表征三江源國家公園的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及潛力,為三江源國家公園地區(qū)土地資源可持續(xù)利用和土地生態(tài)安全的改善規(guī)劃提供參考借鑒。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

三江源國家公園位于中國西部、青海省南部,是長江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區(qū),地理位置介于東經(jīng)89°50′57"—99°14′57",北緯32°22′36"—36°47′53"之間。三江源國家公園由長江源、黃河源和瀾滄江源三個園區(qū)組成,涉及治多、曲麻萊、瑪多、雜多四縣和可可西里自然保護區(qū)管轄區(qū)域。三江源國家公園擁有豐富的自然資源和重要的生態(tài)功能,是中國江河中下游和東南亞國家環(huán)境的生態(tài)保障,其地理位置的特殊性、生物資源的多樣性以及生態(tài)功能的重要性,使其成為我國重要的生態(tài)安全屏障(圖1)。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《2016年青海省統(tǒng)計年鑒》、《2016年青海省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、青海省所轄縣地方志以及2016年政府網(wǎng)站公布的經(jīng)濟、社會發(fā)展統(tǒng)計公報。遙感影像數(shù)據(jù)中土地利用數(shù)據(jù)和NDVI數(shù)據(jù)主要獲取自國家青藏高原數(shù)據(jù)中心(http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/),DEM數(shù)據(jù)主要來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)。環(huán)境數(shù)據(jù)主要包括氣象數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù),獲取來源為中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/)。

2 研究方法

2.1 單元格網(wǎng)劃分

單元格網(wǎng)是進行區(qū)域土地生態(tài)安全評價的最小單元。本研究在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮研究區(qū)實際范圍的前提下,以研究區(qū)景區(qū)斑塊平均面積的2—5倍為劃分原則[24],采用格網(wǎng)技術(shù)將研究區(qū)劃分為1431個10km×10km的獨立評價單元。

2.2 景觀生態(tài)脆弱性

景觀結(jié)構(gòu)賦予景觀以功能屬性,景觀功能的差異化也是結(jié)構(gòu)差異的重要體現(xiàn)[25],景觀結(jié)構(gòu)和功能對景觀生態(tài)安全的影響程度同等重要[5]。本研究綜合景觀格局脆弱性指數(shù)和景觀功能脆弱性指數(shù),將兩者的幾何平均值作為景觀生態(tài)脆弱性值。

(1)景觀格局脆弱性(LSV)：一般通過景觀敏感度指數(shù)(LSI)和景觀適應(yīng)度指數(shù)(LAI)構(gòu)建而成,其中景觀敏感度指數(shù)由景觀干擾度指數(shù)(Ui)和景觀易損度指數(shù)(Vi)構(gòu)成[26]；景觀適應(yīng)度指數(shù)主要由斑塊豐富密度指數(shù)(PRD)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)和香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)構(gòu)成[27]。計算公式如下：

(1)

LAI=PRD×SHDI×SHEI

(2)

LSV=LSI×(1-LAI)

(3)

式中,n為景觀類型數(shù)量；i為某一景觀類型；Aki表示第k個小區(qū)域內(nèi)第i類景觀類型在網(wǎng)格內(nèi)所占面積；Ak為第k個小區(qū)域的面積。

(2)景觀功能脆弱性(LFV)：利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子算法對景觀功能脆弱性進行量化,參照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量表示景觀類型的功能差異性[26]。計算公式如下：

(4)

式中,Ai表示第i類景觀類型在網(wǎng)格內(nèi)所占面積；m表示景觀類型數(shù)量；A表示網(wǎng)格面積；ESVi表示第i類景觀類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；LFV表示景觀功能脆弱性。

(3)景觀生態(tài)脆弱性[28],計算公式如下：

(5)

式中,LEV表示區(qū)域景觀生態(tài)脆弱性；LSV表示景觀格局脆弱性;LFV表示景觀功能脆弱性。

2.3 構(gòu)建評價指標體系

2.3.1指標選取

本研究引入PSR(Pressure-State-Response)作為評估三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性的概念模型,該模型由壓力(P)、狀態(tài)(S)和響應(yīng)(R)三個子系統(tǒng)構(gòu)成,其中壓力表征外界擾動對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生的壓力作用,狀態(tài)是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境應(yīng)對壓力系統(tǒng)的能力,而響應(yīng)則是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境管理部門在面對壓力與狀態(tài)時采取的相應(yīng)緩解措施[29]。PSR模型是解釋人類活動與生態(tài)環(huán)境變化間因果關(guān)系的有效途徑[30],展現(xiàn)了多重因素對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞、反饋與保護的全過程。

在PSR模型框架下,借鑒已有研究成果,基于數(shù)據(jù)可獲性、全面性和動態(tài)性等原則,充分考慮三江源國家公園內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟發(fā)展情況,選取各項指標。為彌補PSR模型在土地生態(tài)安全方面反映的不足,本研究在選取指標時強調(diào)所選指標與土地生態(tài)安全的相關(guān)性[31],選取了農(nóng)作物播種面積、化肥施用強度、凍土穩(wěn)定型分布、土壤侵蝕、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和景觀生態(tài)安全指數(shù)等指標,共計26項。為確保選擇指標的合理性,本研究采用相關(guān)性分析,篩選標準為相關(guān)性高于0.60,最終篩選出相應(yīng)的21項指標,構(gòu)建了三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合評價指標體系(表1)。

2.3.2評價指標標準化與權(quán)重確定

熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)方法,在求解權(quán)重過程中能有效避免人為主觀因素對其的干擾[11]。本研究采用熵權(quán)法對各項指標進行權(quán)重求解(表1)。具體流程如下：

表1 三江源國家公園土地生態(tài)安全評價指標體系及其權(quán)重

(1)指標標準化處理：

(6)

(7)

式中,Yij為標準化后的值；Xij為第i年第j項指標原始值；Xmaxj和Xminj分別是對應(yīng)指標的最大值和最小值,為避免0值,參考前人研究[23]設(shè)置修正值a,a取值為0.9。

(2)計算指標信息熵(Ej)：

(8)

(3)權(quán)重計算：

(9)

2.4 土地生態(tài)安全綜合評價

2.4.1土地生態(tài)安全指數(shù)

土地生態(tài)安全指數(shù)是區(qū)域土地生態(tài)安全程度的重要表征[32],其計算主要采用綜合評價模型,值域范圍為[0,1]。計算公式如下：

(10)

式中,ESI為第i個區(qū)縣的土地安全指數(shù)；Pj為第j個指標標準化后的值；Wj為第j個指標的權(quán)重。

2.4.2土地生態(tài)安全等級劃分

在已有研究基礎(chǔ)上[33],充分考慮三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性和生態(tài)環(huán)境的特殊性,對土地生態(tài)安全指數(shù)進行修正劃定。將土地生態(tài)安全等級劃分為Ⅰ不安全、Ⅱ較不安全、Ⅲ臨界安全、Ⅳ較安全和Ⅴ安全5個等級(表2)。

表2 三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合評價指數(shù)等級劃分

2.5 地理探測器模型

地理探測器是一種可以揭示主導(dǎo)因子的統(tǒng)計學(xué)新方法[34],它也是基于空間疊加技術(shù)和集合論而提出的一種分析方法[35]。由于三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)在空間分布上存在顯著的異質(zhì)性與分層性,且影響因子較多。因此,本研究借助地理探測器識別主導(dǎo)影響因子,并探討不同園區(qū)影響因子的差異性。具體公式如下：

(11)

式中,D為影響因子；H為面積指標；PD,H為D對H的解釋力；n和σ2分別為三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的整體樣本個數(shù)和方差；m為某種因子的分類個數(shù)；nDi為指標D在i類上樣本的個數(shù)。PD,H取值范圍為[0,1],數(shù)值越大則表明該因子對三江源國家公園土地生態(tài)安全的影響越大。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)脆弱性分析

依據(jù)三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性基本情況,借助自然間斷點分級法將研究區(qū)內(nèi)的景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)劃分為五個脆弱等級,分別是低脆弱區(qū)(≤0.30)、較低脆弱區(qū)(0.30—0.37)、中等脆弱區(qū)(0.37—0.49)、較高脆弱區(qū)(0.49—0.64)、高脆弱區(qū)(≥0.64),等級越高說明景觀生態(tài)系統(tǒng)的植被覆蓋度越低,應(yīng)對外界擾動能力越弱,景觀生態(tài)脆弱性越大。三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)總體為0.34,脆弱性等級屬于較低脆弱區(qū),說明三江源國家公園景觀生態(tài)環(huán)境較優(yōu)良,生態(tài)脆弱性普遍較低(表3)。

表3 三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)及等級情況

不同園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性存在較顯著差異,其中長江源園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性等級最高,為中等脆弱區(qū),景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.38；黃河源園區(qū)脆弱性僅次于長江源園區(qū),其脆弱性等級與三江源國家公園整體脆弱情況較為一致,為較低脆弱區(qū),景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.32；相較于其他兩個園區(qū),瀾滄江源園區(qū)景觀生態(tài)環(huán)境較優(yōu)良,景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)為0.27,脆弱性等級為低脆弱區(qū)。

三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性等級分布表現(xiàn)出空間集聚態(tài)勢,且各等級脆弱區(qū)相互嵌套(圖2)。高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)交錯分布于長江源園區(qū)北部、西北部,以及黃河源園區(qū)北部,其中長江源園區(qū)分布規(guī)模相對較大,分布位置多集中于園區(qū)北部、西部及西南部邊界地帶。中等與較低脆弱區(qū)分布相對較為零散,多以高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)為核心環(huán)繞分布。

圖2 三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性空間分布情況

3.2 土地生態(tài)安全綜合評價結(jié)果分析

三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合評價指數(shù)為0.3738,依據(jù)土地生態(tài)安全分級標準(表2),其土地生態(tài)安全等級屬于較不安全,說明三江源國家公園受外界開發(fā)破壞影響,土地生態(tài)系統(tǒng)問題較多,自我恢復(fù)能力較差,需借助外力才能恢復(fù)。比較三園區(qū)土地生態(tài)安全情況發(fā)現(xiàn)(圖3),長江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全指數(shù)相對較低,分別為0.3481和0.3371,其值處于0.38—0.49間,土地生態(tài)安全等級為較不安全。而黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全指數(shù)最高為0.4863,等級屬于臨界安全,由此說明黃河源園區(qū)的土地生態(tài)系統(tǒng)雖然受到外界的干擾破壞,但其結(jié)構(gòu)與功能基本保持完善,存在一定的自我恢復(fù)能力。

圖3 三江源國家公園各土地生態(tài)安全等級面積占比

3.2.1土地生態(tài)安全面積組成結(jié)構(gòu)分析

三江源國家公園內(nèi),較不安全等級區(qū)覆蓋面積最大,為67997.5km2,占區(qū)域總面積的55.31%,其次為臨界安全區(qū),面積占比為23.21%,面積占比最小的等級區(qū)為不安全區(qū),其覆蓋面積為4924.23km2,僅占總面積的4.01%。三江源國家公園土地生態(tài)安全等級總體偏低,如何優(yōu)化生態(tài)環(huán)境,完善生態(tài)保護網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為該區(qū)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

由于三江源國家公園各園區(qū)的生態(tài)本底條件與受外界干擾程度不同,使得各園區(qū)在土地生態(tài)安全面積組成結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性。長江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級的面積組成結(jié)構(gòu)較為一致,均表現(xiàn)為較不安全區(qū)等級為主,臨界安全等級次之,其余土地生態(tài)安全等級少量分布。但在瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級面積組成結(jié)構(gòu)中缺少安全等級的分布,較不安全區(qū)面積占比也相對較高,為75.38%,臨界安全與較安全等級的面積則相對較低,為19.70%和1.37%。由此說明,雖然長江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全等級的面積組成結(jié)構(gòu)較為一致,但與長江源園區(qū)相比,瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較為惡劣。黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較好,臨界安全及其以上等級面積占總面積的93.94%,其中較安全等級的面積占據(jù)主導(dǎo),為56.93%,臨界安全面積次之,為32.36%。黃河源園區(qū)的安全等級面積分布情況在三個園區(qū)中也是最為良好,面積占比為4.65%。

3.2.2土地生態(tài)安全空間分布分析

三江源國家公園土地生態(tài)安全的Moran′sI指數(shù)為0.8047,通過了α=0.01的顯著性檢驗,說明研究區(qū)土地生態(tài)安全呈顯著空間集聚態(tài)勢。HH集聚區(qū)與LL集聚區(qū)分布相對割裂,HH集聚區(qū)主要分布在長江源園區(qū)南部、西南部和黃河源園區(qū)北端、東南端,其中長江源園區(qū)南部的HH集聚呈連片分布態(tài)勢,其余區(qū)域的HH集聚區(qū)分布較為零散。LL集聚區(qū)整體呈軸帶狀分布在長江源園區(qū)北部邊界地帶和黃河源園區(qū)中部偏北地區(qū)。LH集聚區(qū)與HL集聚區(qū)表現(xiàn)出顯著的環(huán)繞特征,LH集聚區(qū)主要以HH集聚區(qū)為中心散落環(huán)繞分布,而HL集聚區(qū)則多以LL集聚區(qū)環(huán)繞布局(圖4)。

圖4 三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合指數(shù)的局部自相關(guān)特征

土地生態(tài)安全區(qū)分布在長江源區(qū)內(nèi)的治多縣與曲麻萊縣交界處,以及黃河源園區(qū)南北兩側(cè)邊緣區(qū),較安全等級區(qū)與安全等級區(qū)嵌套分布,并在長江源園區(qū)南部與唐古拉山鎮(zhèn)交界地區(qū),以及黃河源園區(qū)北端、東南端形成高值集聚,不安全等級則主要集聚在長江源園區(qū)西北端,僅有少量散落在黃河源園區(qū)(圖5)。這與上述土地生態(tài)安全的HH集聚區(qū)和LL集聚區(qū)分布情況較為一致,一定程度上對其結(jié)果進行了驗證。較不安全等級區(qū)占據(jù)三江源國家公園大部分面積,且與臨界安全區(qū)在三個園區(qū)內(nèi)大規(guī)模交錯分布。與長江源園區(qū)和黃河源園區(qū)復(fù)雜的土地生態(tài)安全等級分布格局相比,瀾滄江源園區(qū)的土地生態(tài)安全等級結(jié)構(gòu)相對簡單,僅有少量不安全等級分布在南部,臨界安全與較不安全等級區(qū)成為瀾滄江源園區(qū)的主體。

圖5 三江源國家公園土地生態(tài)安全綜合指數(shù)空間分布

3.3 主導(dǎo)因素識別

土地生態(tài)安全狀況是多種因素綜合作用的結(jié)果,識別其主導(dǎo)因素對于三江源國家公園土地生態(tài)保護政策的制定具有重要意義36]。本研究主要采用地理探測器,從社會、經(jīng)濟、生態(tài)等方面選取了21項指標,對影響三江源國家公園及各園區(qū)土地生態(tài)安全狀況的主導(dǎo)因素進行識別。在使用地理探測器之前,需要對輸入數(shù)據(jù)進行分類化處理,本研究主要采用自然間斷點分級法將指標劃分為5個層級,以實現(xiàn)連續(xù)變量轉(zhuǎn)化為類別變量[37]。識別結(jié)果顯示,居民點密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性的q值最大,分別為0.2464、0.3592和0.2466,這三個因素是三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的主要影響因素；而坡度、草地退化指數(shù)和旅游產(chǎn)業(yè)收入的q值分別為0.0036、0.0126和0.0212,說明這三個因素對三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的影響相對較小(圖6)。

圖6 三江源國家公園土地生態(tài)安全狀況主導(dǎo)因素識別

其中,水網(wǎng)密度對三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)的解釋力最大。周天元等指出水網(wǎng)密度與濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和維持功能具有較為密切的聯(lián)系[38]。通常地,以藍水資源存在的河流網(wǎng)絡(luò)對地表植被較缺少的三江源國家公園土地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)、服務(wù)功能維護具有重要意義,水網(wǎng)密度越高越有利于維持區(qū)域內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和健康狀態(tài)。但由于三江源國家公園地區(qū)的國民經(jīng)濟主要以畜牧業(yè)為主,畜牧業(yè)對于水資源的依賴性使得該區(qū)域的居民更傾向在河流附近生活,人口在河流兩岸集聚,造成河流兩岸居民點密度增加[39]。隨著人口聚集規(guī)模擴大,對地表水資源需求量也在不斷增加,水庫、池塘等水利工程的建設(shè)導(dǎo)致人類干擾強度加劇。景觀生態(tài)脆弱性對土地生態(tài)安全狀況具有較強的負向驅(qū)動作用,由于景觀生態(tài)脆弱性是人類活動對景觀生態(tài)系統(tǒng)的影響以及系統(tǒng)自身所具備的應(yīng)對能力的反映[40],其值越高說明該區(qū)域的景觀生態(tài)系統(tǒng)對來自人類活動或自然環(huán)境變換擾動的應(yīng)對能力就越弱,進而影響土地生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,不利于土地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況的維持。因此,三江源國家公園的土地生態(tài)安全狀況受人類活動擾動程度與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的綜合作用。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

土地生態(tài)安全狀況分析顯示,三江源國家公園土地生態(tài)安全指數(shù)為0.3738,屬于較不安全等級,土地生態(tài)安全狀況較差,該研究結(jié)果與前人的相關(guān)研究評價基本一致[40]。三江源國家公園地處青藏高原腹地,以山原和高山峽谷地貌為主,凍融侵蝕作用強烈,擁有獨特的高寒植被生態(tài)系統(tǒng)。本研究立足于三江源國家公園土地生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性和核心特征,在構(gòu)建指標體系中選取了能夠反映三江源國家公園土地生態(tài)安全狀況和區(qū)域特征的關(guān)鍵指標,如土壤侵蝕度指數(shù)、草地退化指數(shù)、土壤濕潤度指數(shù)、凍土穩(wěn)定型分布、景觀生態(tài)脆弱性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值等,以凸顯本研究所構(gòu)建的土地生態(tài)安全評價體系的獨特性和針對性,提高評價的準確性、科學(xué)性,對于指導(dǎo)區(qū)域未來土地生態(tài)治理建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

通過地理探測器的主導(dǎo)因素識別發(fā)現(xiàn),居民點密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性是三江源國家公園土地生態(tài)安全的主要影響因素。有研究表明，自然條件惡劣、草地退化、水土流失和生物多樣性萎縮是造成三江源地區(qū)生態(tài)環(huán)境大規(guī)模脆弱的主要原因，人類與經(jīng)濟活動是對區(qū)域產(chǎn)生明顯影響的人文因素[41]。本研究識別出的主導(dǎo)因素與前人研究指出的三江源國家公園面臨的主要問題較為一致。由此建議,三江源國家公園應(yīng)不斷深化國家公園體制試點工作,實施退牧還草、退耕還林,以優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[42],通過增強植被生態(tài)系統(tǒng)及其功能整合性,改善區(qū)域河流供水能力。同時,應(yīng)在最大程度上減少人類活動,引導(dǎo)生活在三江源國家公園核心區(qū)、緩沖區(qū)的居民逐步、有序轉(zhuǎn)移,以減少其對生態(tài)環(huán)境的壓力,通過農(nóng)耕生態(tài)治理、自然修復(fù)等方式重新合理規(guī)劃已遷出居民點,以達到生態(tài)恢復(fù)的目標[43]。

土地生態(tài)安全評價是一項復(fù)雜系統(tǒng)功能,其研究涉及的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多源性、本土性、多層次性的特征。本研究構(gòu)建的三江源國家公園土地生態(tài)安全評估框架,借鑒前人已有成果[37],因地制宜考慮了研究區(qū)的自然人文情況,并通引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)優(yōu)化土地生態(tài)安全評價的合理性。由于數(shù)據(jù)獲取的局限性,本研究僅對三江源國家公園土地生態(tài)安全格局進行橫向?qū)Ρ?未能對其時序變化進行較細致分析,未來研究中將加強橫向、縱向的多源數(shù)據(jù)收集,深化對三江源國家公園土地生態(tài)安全的探索。土地生態(tài)安全評價是土地生態(tài)安全研究的起點并非終點,將評價、檢測、調(diào)控、管護一體化應(yīng)用于土地生態(tài)安全研究,才能實現(xiàn)土地生態(tài)安全研究的合力[13]。因此,未來應(yīng)突破就評價而評價的思維局限,系統(tǒng)構(gòu)建集“監(jiān)測-評價-預(yù)警-調(diào)控”于一體的土地生態(tài)安全研究框架體系。

4.2 結(jié)論

本研究以三江源國家公園為研究區(qū),基于PSR模型構(gòu)建三江源國家公園土地生態(tài)安全評價指標體系,并通過GIS空間分析方法,分析三江源國家公園土地生態(tài)安全空間格局,同時借助地理探測器軟件識別其主導(dǎo)因素。主要結(jié)論如下：

(1)三江源國家公園景觀生態(tài)脆弱性等級屬于較低脆弱區(qū),研究區(qū)整體生態(tài)脆弱性較低。其中長江源園區(qū)景觀生態(tài)脆弱性等級較高,為中等脆弱區(qū),黃河源園區(qū)脆弱性次之。相較于其他兩個園區(qū),瀾滄江源園區(qū)景觀生態(tài)環(huán)境狀態(tài)較優(yōu),為低脆弱區(qū)。高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)交錯分布于長江源園區(qū)北部、西北部,以及黃河源園區(qū)北部,中等脆弱區(qū)與較低脆弱區(qū)多以高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)為核心呈零散分布。

(2)三江源國家公園土地生態(tài)安全等級的面積組成結(jié)構(gòu)存在區(qū)域差異。三江源國家公園整體土地生態(tài)安全狀況為較不安全等級,其面積占總面積的55.31%,其次為臨界安全區(qū),面積占比為23.21%。長江源園區(qū)與瀾滄江源園區(qū)土地生態(tài)安全等級的面積組成結(jié)構(gòu)較一致,均表現(xiàn)為較不安全區(qū)等級為主,臨界安全等級次之,其余土地生態(tài)安全等級少量分布。黃河源園區(qū)的土地生態(tài)安全狀況較好,臨界安全及其以上等級的面積占總面積的93.94%,其中以較安全等級為主,臨界安全面積次之。

(3)三江源國家公園土地生態(tài)安全狀態(tài)分布具有空間集聚性。土地生態(tài)較安全區(qū)和安全區(qū)分布于長江源園區(qū)中南部,以及黃河源園區(qū)南北兩側(cè)邊緣區(qū),較不安全區(qū)和臨界安全區(qū)在長江源園區(qū)、瀾滄江源園區(qū)以及黃河源園區(qū)交錯且連片分布。

(4)基于地理探測器模型的自然生態(tài)和社會經(jīng)濟影響因素識別結(jié)果顯示,居民點密度、水網(wǎng)密度和景觀生態(tài)脆弱性是影響三江源國家公園土地生態(tài)安全的主導(dǎo)因素,揭示了人類活動擾動程度與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性對國家公園土地生態(tài)安全狀況的綜合作用。