Research

Analysis of Wilderness Patterns in Heilongjiang Province

  • Yizhuo LIU ,
  • Sichun DONG ,
  • Weiying KONG ,
  • Yuandong HU , *
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  • College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University

LIU Yizhuo is a master student in the College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University. Her research focuses on ecological restoration, and urban ecosystem services

DONG Sicun is a master student in the College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University. Her research focuses on urban ecosystem services

KONG Weiying is a master student in the College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University. Her research focuses on cooling effects of urban blue-green spaces

HU Yuandong (Tujia), Ph.D., is an associate professor in the College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University. His research focuses on regional landscape planning and ecological restoration, and urban ecosystem services

Received date: 2023-11-02

  Revised date: 2024-08-11

  Online published: 2025-12-16

Copyright

Copyright © 2024 Landscape Architecture. All rights reserved.

Abstract

[Objective] Wilderness has important ecological functions and conservation values, and in the face of the current global climate change and the severe situation of rapid decline of biodiversity, the construction of wilderness protection system plays a key role in maintaining the integrity and authenticity of ecosystems, sustaining biodiversity, and enhancing human well-being. The quantitative and visual analysis of the spatial distribution characteristics of wilderness in Heilongjiang Province, an important ecological security barrier in the northern part of China, can not only comprehensively reflect the degree of human interference with nature, but also determine the reasonableness of the delineation of the scope of nature reserve, while contributing to the formulation of local wilderness protection strategy.

[Methods] Taking wilderness in Heilongjiang as the research object, this research selects the four indicators of remoteness from settlements, remoteness from accessible roads, population distribution density and biophysical naturalness to prepare the wilderness quality index map by the classical wilderness mapping method, Normalization is carried out using ArcGIS, and hierarchical analysis method (AHP) is applied to calculate the weights of the above four wilderness evaluation indicators with the four indicators being superimposed. Through the natural breakpoint method, the 10 grades of wilderness in Heilongjiang Province are classified into the following 5 categories: Other land (grade 1−2), low-quality wilderness (grade 3−4), medium-quality wilderness (grade 5−6), wilderness with relatively high quality (grade 7−8), and high-quality wilderness (grade 9−10). Additionally, The spatial distribution pattern of the wilderness land in Heilongjiang Province and the driving factors thereof are mapped and analyzed.

[Results] 1) The spatial pattern of wilderness in Heilongjiang Province shows an axial distribution, which is overall “low in the southwestern and southeastern areas, and high in the central axis belt area”. High-quality wilderness is mainly concentrated in Daxing’anling, Heihe, Mudanjiang and their surrounding areas, and within the long and narrow region, Daxing’anling borders Heihe, and Mudanjiang borders Yichun, forming a confrontation pattern of high-quality wilderness in the northwestern and southeastern parts of the province. In the southeastern and southwestern parts of Heilongjiang Province, the distribution area of low-grade wilderness centered on Harbin, Shuangyashan and other cities and counties is formed, showing a “cluster-type” distribution pattern. 2) In the research area, the area of wilderness above the low quality grade accounts for 79.79% of the total area of the research area, and that of wilderness above the relatively high quality grade accounts for 53.53% of the total area, indicating a large wilderness reserve in Heilongjiang Province. In the Daxing’anling region, the quality of wilderness is the highest, and the area of high-quality wilderness is the largest, amounting to 21,560 km2; the area of wilderness with relatively high quality is 35,900 km2, and the area of medium-quality wilderness is 8,300 km2, which is closely related to such factors as high density of forested land, high degree of naturalness, low degree of interference from human activities, and good quality of the ecological environment in the region. 3) The larger the average patch area in the horizontal spatial distribution pattern of wilderness, the lower the density of patch edge, the lower the degree of influence of the edge effect, and the higher the resistance to external interference. 4) In the research area, the area of high-quality wilderness and that of wildness with relatively high quality are respectively 30,728 km² and 371 km², and only 41.73% of the high-quality wilderness is in nature reserves, indicating that the existing nature reserves fail to fully cover the wilderness in the province. 5) By using Gross Demostic Product (GDP) to represent the economic development level of each prefecture-level city, the degree of coupling is calculated by coupling each city’s GDP ranking with its non-wilderness ranking, and by coupling the degree of climate comfort with the degree of wilderness. Economic development and climate comfort are found to be important drivers for the distribution of wilderness landscape pattern.

[Conclusion] The wilderness resources in Heilongjiang Province are rich and of high quality, while high-quality wilderness, although distributed in a concentrated manner, has not been completely and effectively protected at present. It is possible to consider establishing a clear hierarchical management mechanism for zoning protection; constructing a spatial protection axis of wilderness in Heilongjiang Province based on the spatial distribution characteristics of such wilderness for hierarchical protection; and strengthening public education on the wilderness environment to enhance the aesthetics of wilderness for citizens, so as to encourage them to appreciate the wilderness landscape and participate in the protection of wilderness lands on their own initiative. At the policy and legal levels, permanent and systematic protection of wilderness lands will be carried out, and a wilderness space protection system will be established in Heilongjiang Province. In the nature protection system, wilderness is recognized and spatially protected on the basis of the national park protection system and the delineation of ecological function zones and protection red lines. Economy and climate are important driving factors affecting the spatial distribution pattern of wilderness, and economic development inevitably requires urban development activities. In the future, Heilongjiang Province needs to balance the relationship between economic development and ecological protection, and realize the sustainable development of green economy.

Cite this article

Yizhuo LIU , Sichun DONG , Weiying KONG , Yuandong HU . Analysis of Wilderness Patterns in Heilongjiang Province[J]. Landscape Architecture, 2024 , 31(10) : 82 -89 . DOI: 10.3724/j.fjyl.202311020494

荒野指自然规律起主导作用的,没有或几乎没有人为干预的自然环境,它包含多种类型的生态系统,如原始森林、湿地、草原等,通常被认为是稀有和濒危野生动植物的“最后避难所”[1]。保护荒野是保护传统自然保护区网络的有效途径,有利于保护生态系统和稀有动植物栖息地结构的完整性[2]。在物种空间分布数据缺失的情况下,荒野制图可为区域生物多样性保护范围的划定及保护策略的制定提供科学依据。因此,面对当前全球气候变化和生物多样性急剧减少的严峻形势,荒野地保护体系构建在保持生态系统完整性和原真性、维持生物多样性和增进人类福祉等方面发挥着关键作用。
荒野与人工二者并不是完全对立的存在。Nash曾提出“荒野连续谱”的概念,他认为图谱的一端是自然荒野所带来的自然景观,另一端则是由人类活动创造的人文景观,两者处于交叉、融合、递进的过程中[3]。荒野制图可以直观、有效地呈现荒野的质量及空间分布格局等重要信息,同时能为荒野的保护、管理以及长期监测等提供重要基础数据[4-6]
了解不同尺度范围内的荒野空间分布格局,识别不同质量等级的荒野,可以为全球荒野保护提供重要依据[7-9]。在大洲尺度上,近年来欧盟为野外生态系统的保存和重建实施了一系列荒野制图项目[10]。在国家尺度上,许多国家已制定了系列荒野保护政策,通过荒野制图对重要荒野地进行标识并制定了相应的保护措施[11-15];中国学者曹越等通过加权叠加法与布尔工具相结合的方法完成了中国荒野地图的绘制[16],首次揭示了中国荒野地空间分布情况,为中国荒野保护政策制定、各类自然保护地发展规划,以及生态保护红线划定与评估提供了重要依据。在区域尺度上,美国、加拿大和澳大利亚等国家通过关键区域的荒野制图,建立了较为完善的区域荒野地保护管理体系[17-18]。在省或市尺度上,福建省[19]、甘肃省[20]、云南省曲靖市[21]和大理市[22]等开展了有关荒野识别、制图和保护等方面的研究。相对国外而言,中国目前研究主要集中于荒野概念界定、国外荒野研究历程[23-25]整理、国内外荒野思想理论[26-28]整理、荒野价值研究以及荒野保护管理体系构建[29-31]等方面,针对不同尺度上荒野地的调查识别,质量评价、空间分布特征研究以及保护体系构建方面少有定论;同时,省域尺度的荒野识别、荒野空间格局特征的研究较为匮乏。据此,本研究选取中国北方重要的生态安全屏障——黑龙江省作为研究区域,结合荒野制图,准确、有效地识别黑龙江省荒野面积、质量等级,研究空间分布特征及其驱动因素,最后提出荒野保护的策略。期望研究结果为省域尺度的荒野地保护及相关法律法规的制定提供一定参考依据。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

黑龙江省位于中国东北部,地域范围辽阔,全省面积47.3万km2,约占国土总面积的4.9%;境内以“五山一河一草一木三田三区”为地形特点,涵盖山、水、林、田、湖、草等丰富的自然生态因素,生态地位极其重要,是国家重要生态功能区,肩负着筑牢北方重要生态安全屏障的重要责任[32]。据《黑龙江省野生动植物红皮书》截至2013年的不完全统计,全省现有植物2 400余种,野生动物476种。黑龙江省也是东北亚地区生物多样性保护的重点区域,保护好当地的荒野地域,对生物多样性维持和保育具有重要意义[33]。因行政区划和历史数据获取等特殊情况,研究范围不包括加格达奇及松岭区。

1.2 数据来源

本研究涉及数据类型包括土地利用数据、道路数据、居民点数据、数字高程数据和保护地边界矢量数据等(表1)。
表1 数据来源

Tab. 1 Data sources

数据类型 数据描述 数据来源
土地利用数据 2020年全球土地利用数据,分辨率30 m 中国科学院资源环境科学与数据中心(www.resdc.cn)
道路数据 2020年全国基础地理数据库中公路、铁路要素层,比例1∶25万 全国地理信息资源目录服务系统
(www. webmap.cn)
居民点数据 2020年全国基础地理数据库中居民地点 全国地理信息资源目录服务系统
(www. webmap.cn)
数字高程数据
ASTER GDEM数字高程数据,分辨率30 m 中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云网站
(www.gscloud.cn)
保护地边界矢量数据 黑龙江省省级以上自然保护区的边界范围 自然保护区标本资源共享平台
(www.papc.cn)

1.3 计算评价方法

1.3.1 荒野评价指标选取与计算

结合经典荒野制图方法[20],以荒野的概念和内涵为依据,将受人类活动影响越小、距人工设施(聚居点、路网)越远、自然度越高的区域界定为荒野度越高的地区。据此,本研究利用ArcGIS技术,选取距聚居点的遥远度、距可达道路的遥远度、人口分布密度和生物物理自然度作为荒野质量综合评价的4项关键指标。每项评价指标的具体含义和计算方法如下。
1)人口密度:指某一地域中的人口与土地面积的比率,可以反映区域内人口分布集中度。本研究以每个乡镇人口数据为样本,对样本的人口核密度进行统计,人口核密度越大,代表该区域人口密度指数越大。
2)距可达道路的遥远度:主要用于衡量一个区域距离路网的远近程度。本研究拟结合黑龙江省铁路、高速公路、国道、省道和市区道路数据,利用欧氏距离分析法,计算出研究区域内任一点与道路之间的“远近”指数。
3)距聚居点遥远度:指一片区域到最近聚居点的距离。本研究将城市建设用地的面状数据转化成点状数据,对点状数据进行欧式氏距离分析,数值越大,则表示省域内选取的计算点与居民区之间的距离越大。
4)生物物理自然度:指在某一区域或环境中,由于人为因素影响而产生的对自然景观的改变程度。不同用地类型的生物物理自然度计算式为
$ {\rm{BN}}= \sum\nolimits _{i=1}^{5}({A}_{i}\cdot {W}_{i})/ \sum\nolimits _{i=1}^{5}({A}_{i}) , $
式中:${\rm{BN}}$代表生物物理自然度,A i为生物物理自然度为i的土地利用类型面积,W i为生物物理自然度为i的土地利用类型评价权重。
参考国内外相关的研究[14-18],将全省21类不同土地利用类型的生物物理自然度的评价结果划分为5个等级(表2)。
表2 黑龙江省不同土地利用类型的生物物理自然度分级评价结果

Tab. 2 Evaluation results of biophysical naturalness grading of different land use types in Heilongjiang Province

编码 土地利用类型 自然度评分 编码 土地利用类型 自然度评分
11 水田 2 43 水库坑塘 3
12 旱地 2 44 滩涂 4
21 有林地 5 46 滩地 4
22 灌木林 4 51 城镇用地 1
23 疏林地 4 52 农村居民点 1
24 其他林地 3 53 其他建设用地 1
31 高覆盖草地 5 63 盐碱地 5
32 中覆盖草地 4 64 沼泽地 5
33 低覆盖草地 3 65 裸土地 4
41 河渠 4 66 裸岩石砾地 4
42 湖泊 5

1.3.2 荒野质量指数计算方法

由于不同荒野质量指数的计算结果存在度量单位与数据范围差异,须进行归一化处理以确保数据在同一维度[30]。本研究利用ArcGIS的“模糊隶属度”工具,选择“分类值”中的“线性函数”对距聚居点的遥远度、距可达道路的遥远度、人口分布密度和生物物理自然度4项荒野质量指数进行归一化处理。结合研究区域实际情况[32-33],参照国内外学者的相关研究方法[34-36],运用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)计算出上述4项荒野度评价指标的权重值[37]:人口分布密度权重为0.10,距聚居点的遥远度权重为0.14,距可达道路的遥远度权重为0.28,生物物理自然度权重为0.48。加权计算结果显示,CR值为0.058,小于0.1,满足一致性要求。各指标的指数计算式为
$ {\rm{WQI}}= \sum\nolimits _{1}^{n}N{l}_{m} ×W_{m} \text{,} $
式中:m代表指标数;${\rm{WQI}} $代表荒野质量指数;$ N{l}_{m} $代表归一化处理后第i项指标的评价指标数值;W m代表各指标的权重值。

1.3.3 荒野质量分级与评价

根据已有研究[31, 34, 38],本研究通过自然断点法,将黑龙江省荒野质量划分为10个等级,荒野质量随等级增大而升高;同时将10个等级的荒野划分为5大类:其他土地(1~2级)、低质量荒野(3~4级)、中质量荒野(5~6级)、较高质量荒野(7~8级)和高质量荒野(9~10级)。

1.3.4 景观格局指数选取

景观格局指数能定量直观地反映景观空间结构的信息配置及组成[39],本研究选取7 个景观格局指数来分析黑龙江省荒野空间分布格局及其驱动因素:斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、平均斑块面积(AREA_MN)、边缘密度(ED)、平均形状指数(SHAPE_MN)、聚合度(CLUMPY)、斑块结合指数(COHESION)。

1.3.5 气候舒适度指数计算

荒野质量高低可以映射出人类活动的剧烈程度,而气候舒适度是影响人类活动的重要因素之一[40]。黑龙江省为寒温带与温带大陆性季风气候,具有明显的季节变化,并呈阶梯形分布的特征。据此,本研究尝试探讨黑龙江省荒野度与气候舒适度的相关关系,以更深入地理解影响荒野质量及荒野分布格局的主要因素。本研究利用地区的温湿指数来表征气候舒适度,基于地球资源数据云平台(http://gis5g.com/home)的相对湿度、温度数据进行计算:
$ {{{\rm{THI}}}} = {T} {-0.55(1-} {f} {)(} {T} {-58)\text{,}} $
式中:${\rm{THI}} $为温湿指数;f为年均相对湿度;T为华氏温度/°F(T=1.8t+32,t 为年均温度/℃)。
本研究在荒野质量等级划定及气候舒适度等级划定时均采用自然断点法,以得出相同尺度范围内的荒野等级及气候舒适度分布图,确保研究的科学性和准确性。

1.3.6 构建耦合与协调关系模型

耦合协调模型能够量度系统发展过程中计算指标间的一致程度[41],利用此模型可以判断各驱动力因素与荒野质量等级格局之间的相关性。耦合度C反映了系统内部元素之间的联系紧密程度。高耦合度表示各个组成部分之间存在较强的关联,彼此之间的变化会对其他组成部分产生较大的影响;低耦合度表示各个组成部分之间联系较松散,彼此之间的变化对其他组成部分的影响较小。耦合度计算式为
$ C=2\sqrt{XY/(X+Y{)}^{2}} \text{,} $
式中:XY分别表示气候舒适度分化等级和荒野质量等级;C∈[0,1],0≤C≤0.3代表低水平耦合,0.3<C≤0.6代表拮抗阶段,0.6<C≤0.8代表磨合阶段,0.8<C≤1代表高水平耦合。

2 结果分析

2.1 黑龙江省荒野质量评价

2.1.1 全域不同质量等级荒野面积的分布特征

从4项荒野质量评价指标的空间分布特征(图1)和荒野质量等级划分的结果(图2)可以看出,荒野的质量等级越高,人口分布密度越小,距聚居点遥远度、距可达道路遥远度以及生物物理自然度越大。荒野质量等级高值区(7~10)均分布于生物物理自然度较高,人口分布密度较大的区域。黑龙江省的荒野质量总体呈现轴带式分布,即“西南东南低,中间轴带高”。高质量等级的荒野主要集中在大兴安岭、黑河、牡丹江及其周边地区,区域内大兴安岭接黑河、牡丹江至伊春,形成西北—东南高质量荒野对峙格局。黑龙江省东南部及西南部则形成以哈尔滨、双鸭山等市县为中心的低等级荒野分布区,且呈“聚团式”的分布格局。
图1 黑龙江省荒野指标单因子分析

Fig. 1 Single-factor analysis of wilderness index in Heilongjiang Province

图2 黑龙江省荒野质量等级划分

Fig. 2 Wildiness quality grading map of Heilongjiang Province

从黑龙江省荒野地图(图3)及面积统计结果(表3)可以看出,高质量荒野占全省总面积的16.21%,大多分布于黑龙江省西北部大兴安岭周边,仅有少量分布于黑河及伊春中部,主要以小型斑块形态分布。较高质量和中质量的荒野占全省总面积的44.30%,分布较为分散,主要以双鸭山东部、牡丹江东南部等地为中心呈基质状态分布,低质量荒野主要以线性形态分布于研究区域全境。低质量级别以上的荒野占研究区总面积79.79%,较高质量荒野与高质量荒野总面积占全省总面积的53.53%,表明黑龙江省荒野储量丰富,整体质量水平高,具有重要的保护意义和价值。
图3 黑龙江省荒野地图

Fig. 3 Wildiness map of Heilongjiang Province

表3 不同类型荒野的质量等级及其面积比重

Tab. 3 Quality grades and area shares of different types of wilderness

荒野质量水平 荒野等级 荒野面积/km2 面积占比/%
其他土地 1 9 181 2.02
2 82 628 18.18
低质量荒野 3 58 858 12.95
4 28 770 6.33
中质量荒野 5 28 270 6.22
6 3 454 0.76
较高质量荒野 7 137 032 30.15
8 32 588 7.17
高质量荒野 9 61 130 13.45
10 12 544 2.76

2.1.2 各地级市不同质量等级荒野的面积分布

将黑龙江省各地级市行政边界与黑龙江省荒野图谱进行叠加分析,各地级市不同质量等级荒野的面积分布特征如下(图4)。大兴安岭地区荒野质量等级最高,高质量荒野的面积最大,达21 560 km2,较高质量荒野面积为35 900 km2,中质量荒野面积为8 300 km2,这与该地区林地密度大,自然程度高,人类活动干扰频度和强度低等因素密切相关。齐齐哈尔市低质量荒野面积最大,为16 300 km2,哈尔滨市其他土地面积占比最大,为17 400 km2,这与城市快速城市化建设及密集的人类干扰活动密切相关。
图4 黑龙江省不同地级市的各质量等级荒野分布

Fig. 4 Distribution of wilderness with various quality grades in different prefecture-level cities in Heilongjiang Province

2.2 黑龙江省荒野格局分析

2.2.1 荒野景观格局指数

通过Fragststs 4.2软件计算出黑龙江省不同荒野质量水平的景观格局指数(表4)发现,各质量水平荒野的平均形状指数、聚合度和斑块结合指数3项指标的上下浮动范围较小,数值较为相近,表明各质量水平荒野在抗干扰能力、物种迁移和交流及内部微环境的差异性不大。从斑块数量及平均斑块面积指数来看,低质量荒野>其他土地>高质量荒野>中质量荒野>较高质量荒野,表明荒野质量越低的区域,景观破碎化程度越高。从平均斑块面积指数来看,高、中质量荒野及其他土地位于较高水平,较高质量荒野和低质量荒野位于较低水平。从边缘密度指数来看,高、中质量荒野及其他土地位于较低水平,较高质量荒野和低质量荒野位于较高水平。由此可见,荒野的平均斑块面积越大、斑块的边缘密度越低,边缘效应越弱,抗外界干扰的能力越强。
表4 不同质量等级荒野的景观格局指数及保护区覆盖面积占比

Tab. 4 Landscape pattern index and area share of protected areas in Heilongjiang Province

荒野质量
水平
景观格局指数 保护区面
积/km2
保护区所
占比例/%
NP/
PD/
个·km−2
AREA_MN ED/
hm2
SHAPE_MN CLUMPY/
%
COHESION/
%
其他土地 512 0.16 70.12 19.60 1.26 0.88 99.36 10 680 11.63
低质量
荒野
715 0.17 11.01 23.30 1.29 0.85 99.48 9 816 11.20
中质量
荒野
488 0.11 69.54 20.67 1.24 0.88 99.27 6 795 21.39
较高质量
荒野
137 0.03 37.71 53.01 1.51 0.92 98.51 371 0.22
高质量
荒野
476 0.11 75.46 18.10 1.33 0.87 98.27 30 728 41.73

2.2.2 荒野保护格局

黑龙江省的森林储蓄量和森林覆盖率位居全国首列[42],现有自然保护区数量位居全国第一,相继建立了森林公园、地质公园、风景名胜区、国家公园等多种保护区类型,其中有5个自然保护区被列入“世界生物圈保护区网络”,11个被列入“中国生物圈保护区网络”[43]。保护区体系的建立对保持生态系统的完整性和稳定性、维持生物多样性、提升生态系统服务以及增进人类福祉与健康等方面起到了关键作用[44]。根据黑龙江省国民经济和社会发展统计公报数据显示[45],截至2023年,全省共有自然保护区129个,面积达到566.3万hm2
将黑龙江省自然保护区分布图与荒野质量等级图谱进行叠加分析发现,黑龙江省高质量荒野面积为30 728 km²,较高质量荒野的面积为371 km²(图5)。其中,面积占比41.73%的高质量荒野处于自然保护区内,未被自然保护区完全覆盖的面积占比为58.27%。处于自然保护区内的较高质量荒野面积占比仅为0.22%,99.78%的区域未被自然保护区完全覆盖,未被覆盖的高质量荒野地主要分布在漠河市、塔河县、爱辉区、嘉荫县、东宁市等区域。由此可见,目前仍有大面积的高质量荒野处于保护区外,未来仍需进一步扩大保护区的建设范围,从而加强对荒野的保护。
图5 黑龙江省自然保护区中各质量等级荒野分布

Fig. 5 Distribution of wilderness with various quality grades in nature reserves in Heilongjiang Province

2.2.3 荒野格局形成的驱动因素

1)经济发展因素。人类干扰活动频度和强度在一定程度受区域经济及发展水平的影响。本研究利用国内生产总值(GDP)表征各地级市经济发展水平,用其他土地面积占各地级市的面积比例表征各地级市的荒野质量高低。黑龙江省各地级市经济发展水平排名与其他土地面积占各地级市的面积比例排名的耦合度计算结果(表5)表明,城市经济的发展程度越高,城市荒野的质量越低。
表5 2020年黑龙江省各地级市经济发展水平与其他土地类型占比的耦合度分析

Tab. 5 Degree of coupling between economic development level and proportion of other land types of prefecture-level cities in Heilongjiang Province in 2020

地级市 GDP
排名
其他土地面
积占比排名
C
(耦合度)
耦合阶段
哈尔滨 1 5 0.75 磨合阶段
齐齐哈尔 3 3 1.00 高水平耦合
鸡西 8 8 1.00 高水平耦合
鹤岗 10 6 0.97 高水平耦合
双鸭山 9 7 0.99 高水平耦合
大庆 2 4 0.94 高水平耦合
伊春 11 11 1.00 高水平耦合
佳木斯 6 5 1.00 高水平耦合
七台河 12 2 0.70 高水平耦合
牡丹江 5 9 0.96 高水平耦合
黑河 7 10 0.98 高水平耦合
绥化 4 1 0.80 高水平耦合
大兴安岭 13 12 1.00 高水平耦合
2)气候因素。气候舒适度是人类居住环境评价的各项指标中最重要也是最基础的因子之一[46],本研究通过耦合关系模型探讨了气候舒适等级与荒野质量等级之间的相关关系。气候舒适度呈“西北低,东南高”的特征,且黑龙江省荒野质量等级分布与气候舒适等级分布呈现高度耦合关系。气候舒适度越高,荒野质量越低,表明气候舒适度可以作为荒野质量及景观格局变化的主要驱动因素之一(图67)。
图6 黑龙江气候舒适度等级分布

Fig. 6 Distribution of climate comfort grades in Heilongjiang Province

图7 荒野与气候舒适度耦合关系分布

Fig. 7 Distribution of the coupling relationship between wilderness and climate comfort

3 黑龙江省荒野保护策略

3.1 建立荒野地保护体系

3.1.1 分级保护

明确的等级分化管理机制有助于荒野保护目标的实现[20]。黑龙江省荒野格局形成的驱动因素分析结果显示,荒野质量等级的空间分布与区域经济发展水平及气候舒适度有直接关系。基于此,构建荒野保护体系,明确保护等级的划分,处理好经济发展与环境保护的关系,实现两者的良性互动有助于荒野地的保护。对于面积大且荒野质量较高的核心荒野区,如大兴安岭及伊春周边地区,应采取严格的保护制度或建立自然保护区进行有效保护,防止人类活动过度干扰,保证高质量及较高质量荒野区域的自发演替循环。对于现存且破碎化现象突出的中、低质量荒野区域,如七台河及鹤岗等地区,考虑联合地方政府及环保组织,利用数字化手段进行实时监测,严禁乱砍滥伐以及过度开发利用;应定期关闭受损害较大的自然保护地,采用人为辅助(如推广使用本土植物,控制物种入侵等)自然生态系统恢复至“原始”状态。

3.1.2 分区保护

基于黑龙江省荒野的空间分布特征,建议构建全省荒野空间保护轴。该轴线以大兴安岭为起点,横贯黑龙江省中部黑河、伊春周边地区,南抵鸡西,形成荒野生态廊道,从而助力荒野廊道内信息的交流与物质的沟通。参考赵智聪等的建议,可以将荒野廊道列为“B级”保护区,游客可以进行轻度游览,防止大规模的设施建设[46];根据吴承照等的相关研究,积极开展“荒野保存地”建设[47],考虑将廊道外的荒野斑块以荒野保留地的形式扩充入黑龙江省现有的保护体系内,作为进行国家公园的保护过程中必须保留的荒野地[48]
在政策和法律层面,对研究区域荒野地进行永久系统的保护,建立黑龙江省荒野空间保护体系。同时在自然保护体系中,基于国家公园保护体系及生态功能区及保护红线的划定,科学识别荒野地和合理划定保护范围,对保护区范围之外的荒野进一步综合评估完整度和质量,实施有效保护措施。

3.2 加强荒野环境公众教育

自然是人类赖以生存和发展的基本条件。近年来,有关荒野的书籍、文章、科普视频等层出不穷,“荒野新疆”“台湾荒野保护协会”等组织的出现也加大了荒野保护活动的力度,同时这些作品和活动也折射出对于人类与自然之间关联的深刻反思,提高了荒野在公众心中的认知地位,使得人们更加关注荒野的功能和价值。由此可见,在自然荒野或城市荒野开展环境公众教育,可以让这里的人见证生态环境变化,以及人们为了恢复自然、保护自然所做的工作,从而呼吁公众持续关注、参与荒野保护和生态修复[49]。对于科研工作者,应开展自然教育活动,提升公众对荒野价值的理解,传播“保护荒野就是保护生物多样性”的自然科学理念。除此之外,鼓励游客在自然保护地及国家公园划定、允许的范围内开展“无痕”观光游览,减少人为干扰活动强度,同时在游览中通过互动解说、科普展示、沉浸式体验等方式,提升公民发现、欣赏和体验荒野景观的机会,并促使他们关注和主动参与荒野地保护行动。

4 结论

通过借鉴国内外经典荒野识别与制图方法,本研究确定了荒野质量的衡量指标及权重,构建了黑龙江省荒野评价模型并绘制了黑龙江省荒野地图。黑龙江省荒野面积及空间分布具有以下特征:1)黑龙江省荒野资源储量大,高质量级别以上荒野面积超过省域面积的50%;2)全省荒野面积广,质量等级分布特征明显,总体呈“西南东南低,中间轴带高”的分布格局;3)黑龙江省荒野质量越高的区域,斑块平均面积越大,景观破碎度越低;4)黑龙江省的荒野资源未得到全面有效保护,58.27%的高质量荒野未被纳入自然保护区,较高质量荒野仅有0.22%被自然保护区覆盖,荒野保护管理体系亟待加强和完善;5)经济发展及气候舒适度是荒野景观空间格局及质量等级分布格局形成的重要驱动因素。本研究结合黑龙江省实际情况,从不同尺度探讨了荒野景观格局特征及其成因,并提出了黑龙江省荒野分级保护、分区保护和开展荒野环境公众教育等具体策略,对黑龙江省及其类似地区的荒野保护提供参考和借鉴。

文中图表均由作者绘制,其中图1~35~7底图来源于自然资源部标准地图服务系统,审图号为GS(2020)4619号。

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