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PROGRESS IN GEOGRAPHY >

2024 , Vol. 43 >Issue 4: 727 - 740

DOI: https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2024.04.008

Articles

Suitability evaluation and spatial distribution characteristics of wilderness area on the Qinghai-Tibet Plateau

  • LI Pingxing , 1 ,
  • LIANG Xin 2 ,
  • ZHU Chuncheng 3
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  • 1. Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, Nanjing Institute of Geography and Limnology, CAS, Nanjing 210008, China
  • 2. School of Public Management, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210008, China
  • 3. Nanjing Bodiyuan Spatial information Technology Group Co., Ltd., Nanjing 210008, China

Received date: 2023-06-29

  Revised date: 2023-10-30

  Online published: 2024-04-25

Supported by

National Natural Science Foundation of China(4237728)

The Second Tibetan Plateau Scientific Expedition and Research Program(2019QZKK0406)

Self-deployed Scientific Research Project of Nanjing Institute of Geography & Limnology, CAS(NIGLAS2022TJ09)

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Abstract

Rewilding is an important means of biodiversity conservation in the Anthropocene and under climate change. As the basic spatial carrier of rewilding, the scientific identification and protection of wilderness area is of great significance for improving the efficiency of biodiversity conservation. Taking the Qinghai-Tibet Plateau as a case area and using 2020 as the time point, this study analyzed the concept and connotation of wilderness, and comprehensively evaluated the suitability of rewilding from the two dimensions of ecological factor suitability and ecosystem naturalness by using the suitability assessment of rewilding, spatial pattern analysis of wilderness area, and morphological analysis. The results show that: 1) The suitability index of rewilding on the Qinghai-Tibet Plateau ranged from 0.1310 to 0.9332, and the spatial distribution of wilderness areas on the plateau showed obvious regional differentiation, with a spatial pattern of gradually declining from southeast to northwest. 2) The spatial structure of wilderness area was relatively simple, and the morphological characteristics were decentralized and large-scaled. The optimal wilderness area mainly concentrated in the evergreen broad-leaved forest belt of the southern wing of the eastern Himalaya, while the alternative and potential wilderness area gradually spread to the coniferous forest of the eastern mountains of Sichuan and Tibet, the grassland of the Qilian Mountains in eastern Qinghai, and the desert belt of the northern wing of the Kunlun Mountains in the northwest of the Qinghai-Tibet Plateau. 3) The optimization of wilderness area on the Qinghai-Tibet Plateau is affected by the distribution of important ecological functional zones, especially the source zones of large rivers. Influenced by its natural geographical conditions and human activities, the wilderness area on the Qinghai-Tibet Plateau is currently concentrated in the evergreen broad-leaved forest of the southern wing of the eastern Himalaya and the coniferous forest of the eastern mountains of Sichuan and Tibet in the east, while few and small in the source zones of large rivers in the west. The study results can provide a useful reference for improving the theory of conservation biology, optimizing the biodiversity conservation network, and enhancing the efficiency of biodiversity conservation on the Qinghai-Tibet Plateau.

Key words： rewilding; wilderness area; suitability assessment; biodiversity; Qinghai-Tibet Plateau

Cite this article

LI Pingxing , LIANG Xin , ZHU Chuncheng . Suitability evaluation and spatial distribution characteristics of wilderness area on the Qinghai-Tibet Plateau[J]. PROGRESS IN GEOGRAPHY, 2024 , 43(4) : 727 -740 . DOI: 10.18306/dlkxjz.2024.04.008

联合国生态系统恢复十年(2021—2030年)行动呼吁，要保护和恢复生态系统，造福人类和自然，从而促进可持续发展目标的按期实现[1-2]。再野化 (Rewilding)作为生态保护与修复领域的新兴理论探索和实践应用，越来越从关注保护生物多样性本身转向协调复杂生态系统中的人与自然关系，并在人与自然共存的导向下开展研究范式探索，成为跨学科研究的新兴热点，对丰富保护生态学、综合地理学、土地利用科学等研究有重要科学价值[3-4]。
“再野化”一词起源于1990年代，最早是指推动某个区域返回荒野地的过程[4-5]。无论是对已有荒野地的保护和功能提升，还是推动其他用地类型向荒野地转变，荒野地的存在或产生是再野化的基础空间载体和关键要素保障[4,6-7]。综合国内外理论与实践，荒野地可分为现存荒野地和新增荒野地两类。前者指人迹罕至或人类活动介入较少、仍以自然生态为主导的空间，如美国黄石公园和中国青藏高原部分地区[8-9]。后者则指人类活动因各种原因退出或弱化后，通过生态系统自然演化或人为生态修复而形成的自然主导的生态空间，如废弃的农地、工业区或是经过修复后形成的郊野公园、城市绿地等[10⇓⇓-13]，这些新生的生态空间可被称为再野化空间，可以理解为早期由自然主导(nature-dominated)、经过长期开发后转变为人类主导(human-dominated)，但是在被人类活动遗弃或经过人为生态修复后而重新恢复形成的自然主导或人与自然和谐共生的生态空间。
荒野地的识别和评估是开展荒野地保护和修复的前提和基础。综合国内外理论与实践，荒野地的识别研究或实践总体上可以分为两种方法。一种是基于对再野化概念的理解，通过定性方法总结提炼出再野化空间的主要类型。1964年，美国颁布《荒野法案》，将未被人类开发和利用作为荒野地的典型特征[9]。世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature，IUCN)指出荒野地是“无永久性或者明显人类居住痕迹的、大部分保留原貌(或仅有细微变动)、保留着自然特征和影响的区域”[7]。因此，国外相关研究将荒野地、自然保护区、国家公园、废弃工业区、弃耕农地等人类开发利用和影响控制程度较低的自然区域纳入再野化空间的范畴[14⇓-16]。中国尚未明确再野化空间的类型，但提出构建以国家公园为主体的自然保护地体系，所涉及的国家公园、自然保护区、森林公园、湿地公园等均可被视为再野化空间[9,17-18]。另一种是基于定量方法开展的荒野地评价。再野化强调生态环境质量改善、生物多样性提升等典型特征，因此，这些指标成为开展荒野地定量识别的主要依据。研究者选用地形地貌、到聚居点距离、到道路距离、人口密度、夜间灯光、自然度等指标，评估不同空间单元的荒野度水平，确定高质量荒野地的空间分布[6,9,19]。
综合已有研究和实践，虽然在荒野地的定性识别上取得了较大进展、在定量评估进行了初步探索，但与理论完善、技术支撑的现实需求仍有较大的差距。同时，已有进展往往将特定地类识别或评估为荒野地，而往往忽略了该地类或地块是否适宜作为荒野地，也就是说，对土地荒野化适宜性的重视程度不够。土地适宜性是土地在一定条件下对不同用途的适宜程度，在土地利用规划和管理中受到广泛重视[20-21]。1972年，荷兰学者基于土地质量是否满足某一土地利用用途的程度做出评价，并提出了土地适宜性评价分类体系[22]。联合国粮农组织(FAO)接受了这种土地评价思想，并于1976年正式颁布了《土地评价纲要》，提出了广为接纳和采用的各类土地适宜性评价的技术指南[23]。此后，国内外学者围绕土地利用的分区和特定的利用方式，从耕地适宜性、建设适宜性、开发适宜性、生态适宜性、保护适宜性等方面开展了理论研究和实践应用[24⇓⇓-27]。荒野地也是土地用途之一，其适宜性评价对于科学识别荒野地具有指导价值，但是相关的研究仍是空白。
可见，面向生物多样性保护的现实需求，荒野地识别尤其是其适宜性评价的技术方法仍存在较大短板和弱项，需要在已有研究的基础上，结合相关学科研究和现实实践开展探索性工作。青藏高原被誉为“世界第三极”和“中华水塔”，对于国家生态环境安全和生物多样性保护具有重要意义。本文以青藏高原为案例区，在明确荒野地概念和内涵的基础上，开展荒野地适宜性评价，识别荒野地适宜性等级，明确最适宜的荒野化空间，可为完善保护生物学理论提供支撑，为促进青藏高原优化生物多样性保护网络、提升生物多样性保护效率提供参考。

1 案例区与研究方法

1.1 案例区介绍

青藏高原位于中国西南部，是我国面积最大、世界海拔最高的高原，被誉为“世界第三极”和“中华水塔”[28]。高原东西长约2800 km，南北长约1500 km，总面积约250万km2，占全国总面积的26%，涉及西藏、新疆、青海、四川、云南、甘肃6省(区)的36个地级行政单元、211个县级行政单元(图1a)。2020年末，青藏高原常住人口2603万人，地区生产总值1.16万亿元，人均地区生产总值仅为全国平均的62.08%。按照2020年GlobeLand30的分类标准和统计数据，青藏高原的林地和灌木地、草地和苔原、耕地、湿地和水体、人造地表、裸地、冰川和永久积雪的面积分别为38.90万、157.51万、6.35万、8.01万、0.61万、108.52万和10.67万km2，分别占11.77%、47.65%、1.92%、2.42%、0.18%、32.83%和3.23%(图1b)。青藏高原从自然地理视角，可以划分为东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林、川西藏东山地针叶林、青东祁连山地草原、藏南山地灌丛草原、果洛那曲高寒灌丛草甸、青南高寒草甸草原、羌塘高寒草原、柴达木山地荒漠、昆仑高寒荒漠、昆仑北翼山地荒漠、阿里山地荒漠半荒漠等11个典型自然地带[29]。面对当前全球气候变化和人类活动增加等现实背景，开展高原适宜性生态空间的科学识别和合理保护，对于优化生物多样性保护网络具有重要意义。
图1 青藏高原区划和土地利用状况

注：本图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2023)2767号的标准地图制作，底图边界无修改。下同。

Fig.1 Zoning and land use of the Qinghai-Tibet Plateau

1.2 研究方法

再野化，是近年来国际自然保护和生态修复的新理念、新方法，旨以通过减少人类活动对生态环境的扰动，提升区域内的荒野化程度和生态系统韧性，促进生态系统抵御及抗干扰能力，保护区域内的生物多样性。其内涵是一种基于核心区(cores)、廊道(corridors)和食肉动物(carnivores)的保护方法(图2)，核心区是再野化三个关键要素中的前提[30-31]，该理论(简称3C理论)的核心是基于核心区建立生态廊道，构建荒野地间的连通性，通过保护或引入的方法，提高食肉动物在荒野地间的流动性，保障区域生物多样性及生态安全。因此，再野化是一种“动态的、过程导向的”生态修复方法，其目标是促进人与自然有益互动。在应对气候变化、促进可持续发展、建设生态文明等背景下，人类与自然的关系被重新审视，健康的生态系统对人类生存和发展带来更多正向推动作用，是促使再野化空间形成的根本原因，因此，荒野地的存在或产生都是再野化的基础空间载体，可分为现存荒野地和新增荒野地两类[4,6-7]。针对现存荒野地，主要通过引入非本地生物、大型食肉动物或食草动物等物种，以替代已灭绝或濒危物种，提高区域生物多样性，恢复其生态过程。针对新增荒野地，主要通过一系列措施提升并恢复区域景观荒野程度，尤其针对撂荒或废弃用地，通过实现物种回归来减轻人类活动对生态系统的干预和影响。从青藏高原的自然地理、生态环境和人类活动状况看，青藏高原的荒野地主要指人迹罕至或人类活动介入较少、仍以自然生态为主导的空间。
图2 再野化概念框架及技术体系

Fig.2 Conceptual framework and technical system for rewilding

随着相关研究的深入，再野化的技术方法和实践应用也在不断发展和完善，早期在保护生物学理论指导下，保护荒野地等再野化空间并提升其生态质量、保育或引入关键物种等以减少人类干预为核心导向的手段被广为使用。随着景观生态学研究的深化，构建高连通性的生态网络、提高生态系统完整性和关联性被提高到与保护再野化空间同等重要的位置[31]。此外，相关学者也从识别重要生态用地、建设生态基础设施、生物多样性评估、划定生态保护红线、促进退耕还林/草/湿等方面开展了类似研究[4,32-33]。Perino等[3]提出了构建过程导向的动态方法，并提出扩散过程在开展再野化空间优化中的重要作用。

1.2.1 再野化适宜性评估

人类活动少、自然状态强是荒野地的关键 表征，本文按照“适宜性评价—适宜性等级和分区—适宜荒野地择定”的逻辑思路展开(图3)，首先从生态因子适宜性和生态系统自然度两个维度开展再野化适宜性的综合评价，基于评价结果确定适宜性等级和分区，最终划定适宜荒野地空间分布，利用空间格局分析和形态学分析进一步明确其空间特征。
图3 技术路线

Fig.3 Technology roadmap

(1) 生态因子适宜性。重点从生态因子的角度，评价各类自然要素对生物发育和繁殖、生物多样性保护的适宜性程度，包括气温、降雨、净初级生产力(net primary production，NPP)、植被条件、生物多样性等5种指标。气温和降雨作为气候条件的主要表征，反映了一定区域内气象要素的相互作用程度，决定了区域内生物生存条件，气温和降雨均以年均值进行表征，其值越高对生物保护越有利；NPP反映了气候变化和人类活动对陆地植被的综合作用情况，表征自然植被的生产力状况，值越高则植物活动越强；以归一化植被指数(NDVI)进一步反映植被生长状况，值越高则表征植被条件越好。以上4类数据均来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn)。另外，以生物多样性指数表征当前的生物本底条件，数据来源于文献[34]。将上述公里格网的栅格数据采用线性函数进行重新缩放，统一在[0,1]区间内，然后按照等权重求和，得到生态环境因子适宜性评价结果。
(2) 生态系统自然度。自然度一词源于德国，是指生态系统的当前状态与其自然状态之间的差异程度[35-36]。干扰度是与自然度相对的概念，自然度重点评估生态系统的自然状态，而干扰度则侧重人为活动的影响程度。两者在评价指标上具有较高的一致性，一般而言，自然度越高，则干扰度越低。基于已有研究成果，本文重点选择土地利用类型、土地开发强度、人口密度、GDP密度、路网密度等指标进行研究，其中：土地利用类型和土地开发强度能够反映区域内土地利用强度及其累积承载的密度；人口密度、GDP密度和路网密度能够反映区域内社会经济活动强度和人类活动程度，是影响再野化和区域土地利用结构的根本动力，对各指标采用等权重综合方法进行自然度评价[37-38]。土地利用类型指标，参考张贇等[36]、Walz等[39]的研究，分类界定如下：冰川和永久积雪、裸地，取值1；湿地、水体、林地，取值0.8；灌木地，取值0.6；草地、苔原，取值0.4；耕地，取值0.2；人造地表，取值0。土地开发强度方面，以公里栅格内人造地表的占比进行表征：人造地表占100%，则自然度为0；若无人造地表，则自然度为1。这两个指标来源于GlobeLand30数据库中的2020年土地利用数据。路网密度通过将交通路网数据矢量化后、通过计算公里格网的交通道路长度(单位为km/km2)来度量，和公里格网的人口密度和GDP密度均采用线性函数进行重新缩放，统一在[0,1]区间内，人口或GDP密度最高的栅格自然度定义为0，最低的栅格自然度定义为1，所用数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心。对上述5个指标按照等权重求和，得到自然度的最终评价结果。
(3) 再野化适宜性综合核算。适宜性是指特定空间单元或土地类型对某种用途的适宜程度，包含农业适宜性、建设适宜性、生态适宜性等[24⇓⇓-27]。对再野化而言，再野化适宜性是生态适宜性的表现类型之一，是指特定景观板块成为再野化空间或者荒野地的适宜程度。基于生物学和生态学相关理论，这种适宜程度受到生态因子的适宜性和生态系统的自然度两方面因素的影响。前者反映景观斑块的本底生态要素禀赋，而后者则侧重于人为因素的影响。生态要素条件越好、人为干扰越少的板块，更加适宜成为再野化空间。因此，本文综合上述两个评价结果，采用等权重的方式进行综合，得到再野化适宜性的最终评价结果。
(4) 适宜荒野地的识别。再野化适宜性评价结果涵盖所有空间的连续数据，本文按照自然断点(natural breaks)原则，通过迭代比较将整个青藏高原的荒野地适宜性划分为不同等级，使得每个等级结果的内部相似性最大、不同等级间的外部差异性最大，并对选择不同规模荒野地的情景开展比较分析，以更好地确定较为合适的荒野地规模。

1.2.2 空间格局分析

采用冷热点分析说明相似集聚区的空间分布，以更好地说明相关指数的空间分布是否集聚及在哪些空间集聚。以ArcGIS为分析工具，采用Gets-Ord Gi*统计识别具有统计显著性的空间聚类[40-41]。计算公式为：
G i * = ∑ j = 1 n W i j x j - x - ∑ j = 1 n W i j S n ∑ j = 1 n W i j 2 - ∑ j = 1 n W i j 2 n - 1
x - = 1 n ∑ j = 1 n x j , S = 1 n ∑ j = 1 n x j 2 - x - 2
式中： G i *是要素i的聚集指数，xj是要素j的属性值，Wij是要素i和j之间的空间权重，n为要素总数， x -是空间内所有要素的均值，S为所有要素属性值的标准差。
根据分析运算结果，若P值具有显著性，z得分为正且值越高，表明高值空间集聚(热点)就越紧密；若z得分为负且越低，则表明低值空间集聚(冷点)就越紧密；若z得分接近于零，则表示空间聚类特征不明显。

1.2.3 荒野地形态学分析

(1) 景观格局指数
总面积(TA)指整个景观斑块的面积之和。
斑块数(NP)指整个景观斑块的数量之和。
斑块密度(PD)指特定区域中，单位面积范围内景观斑块的数量，是表征景观格局破碎程度的指标之一，斑块密度值越高，斑块的数量越多，反映景观破碎化程度以及景观空间异质性程度越大。
最大斑块面积指数(LPI)指景观中最大斑块占整个景观面积的比例。指数值越大，则表明最大斑块占据的主导地位越突出、其他斑块的地位越弱化，计算公式为：
L P I = m a x a i A × 100 %
式中：ai为斑块i的面积；A为所有景观斑块的总面积。
(2) 斑块形态指数
城市空间形态是自然和社会因素综合作用于城市的空间结果，反过来城市空间形态也会影响城市的可持续发展。本文主要选用分形维数和紧凑度指数来表征。
分形维数。分形维数D源自分形理论，适合 描述自然中复杂的真实事物。D值反映研究对象边界的曲折性和平均斑块面积的大小，其理论值范围为1.0~2.0。D值越大表明形态越复杂、边界越不规则[42-43]。
l g A = 2 D l g P + C
式中：A和P分别为城市斑块的面积和周长，C为常数(截距)。在本文中，D指整个区域各城市的平均分形维数，借助ArcGIS软件获得区域内所有城镇板块的面积A和周长P数据，计算lgA和lgP，进行线性回归分析得到2/D和D。
紧凑度c是反映城市空间形态的重要概念[44]。紧凑度c也是面积和周长的函数。c的理论值在0~1之间；值越大，表示形态越紧凑。与分形维数类似，紧凑度为区域内城镇斑块的平均值。c值计算公式为：
c = 2 π A P

2 结果分析

2.1 生态因子适宜性

受青藏高原自然地理格局的影响，各生态因子的空间分布格局呈现明显的差异。其中，东喜马拉雅南麓、柴达木盆地地区和川西藏东地区的年均气温相对较高，而喜马拉雅山地和昆仑山地、羌塘高原等地区的年均气温较低。年均降雨呈现类似的分布格局，东喜马拉雅南麓、川西横断山区的降雨相对较高，而最低降雨区集中分布在柴达木盆地。NPP高值区的分布较为集中，主要是东喜马拉雅南麓，其次是川西藏东地区，随着向西北内陆地区延伸，NPP呈阶梯式降低的格局。相比之下，NDVI的高值区分布较广，除东喜马拉雅南麓外，川西藏东、青东祁连等地区的NDVI也较高，同样随着向西北内陆地区的延伸而逐步下降。生物多样性高值区的分布与NPP较为类似，东喜马拉雅南麓最高，其次为川西藏东和青东祁连的东部地区，昆仑山南北荒漠地带的生物多样性最低，羌塘高原等地区有一定的生物多样性。
根据综合评价结果(图4f)，高值区主要分布在气温较高、降雨较多、植被条件较高的东喜马拉雅南麓地区，其次为川西藏东山地针叶林区、青东祁连山地草原地区。低值区则主要分布在降雨较少、气候恶劣的柴达木山地荒漠、昆仑北翼山地荒漠和昆仑高寒荒漠地区。羌塘高原、青南高寒草甸草原、果洛那曲高寒灌丛草甸的生态因子适宜性值属于中间范围。根据冷热点分析结果(图5)，青藏高原生态因子适宜性冷热点区域占该区域总面积的比例分别为：冷点区域为55%，其中99%、95%和90%置信度区域面积占比分别为50%、3%和2%；热点区域为34%，其中90%、95%和99%置信度区域面积占比分别为1%、1%和32%；不显著区域为11%。与评价结果相似，热点区域主要集中在生态因子适宜性高值区的东喜马拉雅南麓地区和川西藏东山地针叶林区、青东祁连山地草原地区，近年来受气候暖湿化和生态文明建设影响，青藏高原东部和东南部区域气温和降水显著增加，同时三江源自然保护区、青海湖自然生态保护区的设立及退耕退牧还草、圈地保护等生态保护政策的出台使得植被覆盖得到较好改善，草地和灌丛林地等面积显著增加，致使该区域生态因子适宜性较高，形成热点区域。冷点区域主要集中在生态因子适宜性低值区的柴达木山地荒漠、昆仑北翼山地荒漠和昆仑高寒荒漠地区。受地形和海拔等自然因素限制，该区域降水量和气温常年较低，不利于植被生长和动物生存，大部分草地退化为未利用地，植被覆盖度和生物多样性降低，生态因子适宜性普遍较低，形成了冷点区域。
图4 生态因子适宜性评价结果

Fig.4 Results of ecological factor suitability evaluation

图5 生态因子适宜性冷热点空间分布

Fig.5 Spatial distribution of cold and hot spots of ecological factor suitability

2.2 生态系统自然度

与自然生态因子的过渡性分布特征不同，青藏高原的人类活动呈现明显的空间集聚和点状分布特征。其中，GDP密度、常住人口密度、人造地表占比、路网密度等均以西宁、拉萨等城市所在地为最高，受城镇化和“一带一路”倡议推动，产业结构升级转型及农业人口的非农转移，大量居民涌入青藏高原主要城市使得各类基础设施需求增加，城市用地扩张对生态系统干扰程度较高。此外，大部分地区的人类活动较少，因而自然度也较高。从地类特征看，建设用地集中分布的城市所在地及其周边地区自然度最低；其次为农牧业较为发达的农区和牧区，如羌塘高原、青南高寒草甸草原、果洛那曲高寒灌丛草甸等地；昆仑山地及其周边区域的人类活动最少，生态系统受干扰程度较低，生态系统的自然度最高。
根据综合评价结果(图6f)，高值区主要分布在人口密集的西宁、拉萨及周边区域，其次为川西的部分城市所在地。大量区域以中值区为主，包括东喜马拉雅南麓、羌塘高原、青南高寒草甸草原、果洛那曲高寒灌丛草甸等地区。低值区则往往分布在气候干旱的柴达木、昆仑山地、阿里山地和海拔较高、气候寒冷的喜马拉雅山地地区。根据冷热点分析结果(图7)，青藏高原自然度冷热点区域占该区域总面积的比例分别为：冷点区域为30%，其中99%、95%和90%置信度区域面积占比分别为22%、2%和6%；热点区域为63%，其中90%、95%和90%置信度区域面积占比分别为22%、1%和40%；不显著区域为7%。热点区域主要集中在日喀则、山南中部和林芝北部区域，以及青南高寒草甸草原区域。冷点区域主要集中在川西部分城市和东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林地带，随着城镇化的推进，城镇人口增加使得大量土地转为城镇用地，同时近年青藏高原经济发展条件较好，地区生产总值及二三产业产值逐年递增，城乡基础设施条件进一步完善，尤其是近年西藏的拉萨、林芝和青海的西宁及四川的甘孜、阿坝等地区的旅游业发展，大量人类活动使得该区域自然度较低，形成冷点区域。
图6 自然度评价结果

Fig.6 Results of naturalness evaluation

图7 自然度冷热点空间分布

Fig.7 Spatial distribution of cold and hot spots of naturalness evaluation

2.3 荒野地适宜性的分布特征

根据综合评价结果，青藏高原的再野化适宜性指数范围为0.1310~0.9332，总体上呈现从东南向西北逐渐下降的空间格局，东喜马拉雅南麓最高，其次为川西藏东和青东祁连地区，羌塘高原、青南高寒草甸草原、果洛那曲高寒灌丛草甸等地区处于中间范围，而最低值区则往往分布在气候干旱寒冷的柴达木和昆仑东段地区(图8)。根据冷热点分析结果，青藏高原再野化适应性指数冷热点区域占该区域总面积的比例分别为：冷点区域为51%，其中99%、95%和90%置信度区域面积占比分别为45%、4%和2%；热点区域为33%，其中90%、95%和99%置信度区域面积占比分别为1%、2%和30%；不显著区域为16%。热点区域主要集中在东南地区即川西部分城市及东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林地带；冷点区域主要集中在西北地区即羌塘高寒草原、青南高寒草甸草原及柴达木山地荒漠地带。
图8 再野化适宜性指数及其冷热点分布

Fig.8 Rewilding suitability index and its cold and hot spot distribution

2.4 适宜荒野地的空间分布

对于不同地区而言，荒野地数量和占比呈现不同的特征。青藏高原自然环境特殊，生态重要性和敏感性都比较强，人类活动强度相对较低，是较为适宜的再野化空间。但是，不同的保护需求对荒野地的数量提出了不同的要求。按照九级分区结果，荒野地适宜性从9~1(适宜性从最高到最低)的空间占比基本呈现正态分布的格局，适宜度中值区的空间占比最大(图9)。对于荒野地保护而言，荒野地数量越大、占比越大，起到的保护效果越好。但是，考虑到青藏高原原住民生计提升和共同富裕的需求，荒野地数量和占比也不宜无限制提高。从图9可见，适宜度为7、8、9的三种类型区占比分别为16.39%、8.68%和2.89%，合计占到高原总面积的27.96%。若将这些空间均作为荒野地，青藏高原的再野化有望得到空间资源的保障。
图9 不同适宜度荒野地占高原总面积的比重

Fig.9 Share of wilderness areas of different suitability in the total area of the plateau

为了对比不同数量和占比的荒野地的空间格局，本文分别以适宜度为9的确定为优选荒野地、适宜度为8的确定为备选荒野地、适宜度为7的确定为潜在荒野地，分析不同情景下荒野地的空间格局。其中：情景a仅包含优选荒野地，是荒野地数量的最低值；情景b整合优选荒野地和备选荒野地，是荒野地数量的中间值；情景c整合优选荒野地、备选荒野地和潜在荒野地，是荒野地数量的最优值。
(1) 景观格局指数
利用Fragstats软件计算不同情景下荒野地景观格局指数(表1)，分析可知：情景c中荒野地面积(TA)最大，景观斑块数(NP)最多；从情景a到情景c，荒野地的平均面积(A′)和斑块密度(PD)呈现上升趋势，说明荒野地的景观破碎化程度逐渐上升，情景c的荒野地分布更趋向于大型化和分散化；最大斑块指数(LPI)是反映景观优势度的重要指标，情景a到情景c的最大斑块指数(LPI)呈现先降低后增加的特征，表明情景c中以适宜度为7的潜在荒野地占据主导地位，同时适宜度为8的备选荒野地虽然面积高于适宜度为9的优选荒野地，但其景观特征较为分散，且斑块面积较小。
表1 不同情景下荒野地景观格局指数

Tab.1 Landscape pattern indices for wilderness areas under different scenarios

情景 TA/km² NP/个 平均面积A′/km2 PD/(个/hm2) LPI/%
情景a 72649 5313 13.67 0.186 73.19
情景b 291928 20761 14.06 0.725 63.40
情景c 712018 35025 20.33 1.223 77.54
(2) 斑块形态指数
利用ArcGIS和SPSS软件计算不同情景下荒野地斑块形态指数(表2)，分形维数均小于1.5，其空间结构总体相对简单，由于呈现先上升后下降的趋势，表明不同情景的荒野地的空间结构呈现由相对复杂转为相对简单，情景b的荒野地空间分布相对分散，情景c的荒野地空间分布相对规整。紧凑度呈现逐渐降低的趋势，情景a紧凑度最高，主要是由于情景a仅包含适宜度为9的优选荒野地，主要集中在东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林地带，而情景b和情景c中适宜度为8和7的荒野地逐渐蔓延至川西藏东山地针叶林、青东祁连山地草原和青藏高原西北区域的昆仑北翼山地荒漠地带，因此，荒野地斑块紧凑度逐渐降低，空间形态较为分散。
表2 不同情景下荒野地斑块形态指数

Tab.2 Wilderness patch morphology indices under different scenarios

情景 D c
情景a 1.1619 0.7619
情景b 1.1770 0.7611
情景c 1.1666 0.7582
(3) 面积分布
通过统计不同情景下荒野地面积分布情况(表3)可以看出，各情景斑块数量最多的均为小于1 km2的斑块，面积最大的均为≥100 km2的斑块，与前文分析的各情景荒野地分布呈现分散化和大型化的结果相同。
表3 不同情景下荒野地面积分布情况

Tab.3 Distribution of wilderness area under different scenarios

情景 荒野地面积分布情况
≥100 km2的斑块 [50, 100) km2的斑块 [10, 50) km2的斑块 [1, 10) km2的斑块 小于1 km2的斑块
数量/个 面积/km2 数量/个 面积/km2 数量/个 面积/km2 数量/个 面积/km2 数量/个 面积/km2
情景a 15 61985 12 865 170 3210 1714 4256 3402 2333
情景b 65 248654 75 4921 595 11548 7158 17995 12868 8810
情景c 143 619247 164 11075 1557 30313 14331 38524 18830 12860

3 结论与讨论

本文以青藏高原为案例，通过解析荒野地的概念内涵，运用再野化适宜性评估、荒野地空间格局分析和形态学分析，从生态因子适宜性和生态系统自然度两个维度综合评价荒野地适宜性，识别荒野地适宜性等级，明确最适宜的荒野化空间。主要结论如下：
(1) 青藏高原的再野化适宜性指数范围为0.1310~0.9332，空间分布呈现明显的地域分异特征，总体上呈现从东南向西北逐渐下降的空间格局。通过生态因子的适宜性和生态系统自然度两个维度综合评价可知，现青藏高原荒野地适宜性在东喜马拉雅南麓最高，低值区主要分布在柴达木和昆仑东段地区。
(2) 不同情景下青藏高原荒野地空间结构总体相对简单，形态学特征均呈现分散化和大型化。情景a中的优选荒野地主要集中在东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林地带，而情景b和情景c中的备选荒野地和潜在荒野地逐渐蔓延至川西藏东山地针叶林、青东祁连山地草原和青藏高原西北区域的昆仑北翼山地荒漠地带，荒野地空间结构相对简单，空间形态较为分散。
(3) 青藏高原荒野地的优化受到重要生态功能区、尤其是源区分布的影响。受其自然地理条件和人类活动影响，青藏高原荒野地目前集中分布在东喜马拉雅南翼山地常绿阔叶林和川西藏东山地针叶林地带，而西部地区荒野地分布较为分散，尚未形成规模较大的源区，未来实现再野化需要进一步完善，促进青藏高原西部生态功能区和源区的形成。
青藏高原虽然整体上属于适宜再野化的空间，但是其内部仍然呈现明显的空间差异。一般认为，生态系统较为完整、人类活动干扰较少的自然生态空间是最适宜进行再野化的区域[19]。青藏高原作为地球第三极，受到高海拔、低温、缺氧等因素影响，从全国和全球层面来讲都是不适宜人居的，是人类活动干扰强度较低的地区之一，因此，高原的人类活动较少，且主要集中分布在海拔相对较低、地势相对平坦、水资源相对丰富的河谷等地区[37]。Plutzar等[45]基于荒野地制图，指出奥地利中西部地区是其荒野化水平最高的区域，与人口、经济在奥地利的分布正好相反。Aplet[6]和Lesslie[46]在美国、澳大利亚的研究也指出了同样的规律。在中国，曹越等[9]首次开展了中国国土尺度荒野地识别与空间分布，基于距离居民点遥远度、距离道路遥远度、生物物理自然度、外观自然度等指标的综合评价，指出青藏高原所在的区域是全国尺度上再野化适宜性最高的地区，但其所揭示的青藏高原的内部差异与本文结果有一定差异。本文结果指出，青藏高原的再野化适宜性总体上呈现从东南向西北逐渐下降的空间格局，东喜马拉雅南麓最高，其次为川西藏东和青东祁连地区，羌塘高原、青南高寒草甸草原、果洛那曲高寒灌丛草甸等地区处于中间范围，而低值区分布在柴达木和昆仑东段地区。这与曹越等[9]的结果存在明显差异。其原因可能是本文加大了生态因子适宜性相关指标的分析和综合评价。若仅仅是从自然度的角度分析，高原西北区域自然条件更加恶劣，人类活动更加稀少，因此其更加适宜于进行再野化。但是，再野化作为一个保护和修复生物多样性措施，自然因素对生态系统发育的影响也应该考虑在内。从这一角度出发，青藏高原的西北部不适宜于人类活动，同样也不适宜生物的发育和生态系统的演替，因此在再野化适宜性上受到影响。
本文基于再野化的3C理论，以3C之一的核心区(core，即荒野地)识别作为研究内容，以荒野地适宜性评价为技术支撑，明确了青藏高原不同区域荒野地适宜性的空间差异，识别了荒野地数量和空间分布特征，对于完善保护生物学理论具有一定支撑作用，对于促进青藏高原优化生物多样性保护网络、提升生物多样性保护效率提供了有益参考。但是，再野化作为一种新兴的生态修复办法，除了荒野地(核心区)的识别外，还有更多内容需要去深化。同时，再野化也需要进一步关注生态环境、经济、社会、制度政策等多重因素的综合影响，并且充分考虑社会—生态系统的复杂性和人与自然的双重需求，不断完善荒野地适宜性评价的指标体系，使评价结果更加科学合理。

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