美国荒野风景河流的空间分布特征及其对中国的启示
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李鹏(1969-),男,湖南南县人,副教授,硕士生导师,研究方向为保护地与游憩、生态旅游。E-mail: leap58@yahoo.com |
收稿日期: 2018-08-20
要求修回日期: 2019-05-14
网络出版日期: 2020-03-20
基金资助
中国国家自然科学基金(4171111)
美国富布莱特项目Fulbright Program(FSP-P000287)
版权
Spatial characteristics of the national wild and scenic rivers system in the United States and its enlightenment to China
Received date: 2018-08-20
Request revised date: 2019-05-14
Online published: 2020-03-20
Copyright
美国荒野风景河流体系是全球最早建立的河流保护地类型。经过50年发展,其完善的体系呈现出一定空间分布特征。将线状国家荒野风景河流(NWSR)抽象为点状单元,对208个NWSR单元进行空间计算,并与自然生态和社会经济等因素进行叠加分析。结果表明,美国已有40个州分布NWSR,其中以俄勒冈等3个州的数量分布最多,且集中分布于特定的区域:西部的太平洋海岸、落基山脉和山间高地3个自然地理区;极地、温湿润、干旱3个Ⅰ级生态区;太平洋西北部、加利福尼亚、阿拉斯加及五大湖4个流域。NWSR线密度与州域的人口密度、经济水平相关性不强,但与大坝建设密切相关。荒野思想影响了法案制定,法案指导了遴选标准,遴选标准又进一步影响了NWSR的空间分布。研究对中国的借鉴意义在于:应当明确保护地指导思想、关注价值突出区域、确定合适遴选标准、重视保护地系统规划等。
李鹏 , 赵敏 , 艾伦·沃森 , 杨鹏 , 余丹 . 美国荒野风景河流的空间分布特征及其对中国的启示[J]. 地理研究, 2020 , 39(1) : 166 -185 . DOI: 10.11821/dlyj020180905
The Wild and Scenic Rivers System (NWSRS) of the United States designated the earliest protected river system in the world. After 50 years of existence, the system continues to grow and to fulfill the promise of the original legislation. National Wild and Scenic Rivers (NWSR) are linear, and cross boundaries, including federal, state and private lands, and represent a variety of ecosystems and serve a variety of human populations. This paper uses available NWSRS and other biophysical river data, US natural ecological and socio-economic data, GIS and other analysis softwares for development of graphical overlays and correlation analysis. There are currently 208 NWSRS units, unevenly distributed across the United States. Parameters of this system can be analyzed, based on a Kernel Density tool to calculate the density of selected features in a neighborhood around those line or point features. A linear density measure is the length of NWSRs in each state. Based on these analyses, this paper further discusses the relevance of this distribution to natural and socio-economic variables in the US. The results show that while the NWSRS units in 40 of 50 states, three states far exceed the others: Oregon, Alaska and California. There is only one unit of the NWSRS in each of 18 states in the United States, most of which are located in the eastern region. In addition, 10 states, concentrated in the Great Plains, do not have NWSRS units. High density of NWSRS units occurs in three physical geographical regions: the Pacific Coast, the high mountains, and the Rocky Mountains. Low densities of NWSRS units are found in the Plains and the Atlantic Plain. NWSRS units are distributed in Polar, Humid Temperate, Dry, Humid Tropical Domains; and only one ecological Division of the US has no NWSRS units. NWSRS units are mainly concentrated in four major continental watersheds: the Pacific Northwest, California, Alaska and Great Lake. The correlation between line density of NWSRS units and population density and level of economic development is not strong, but it is closely related to high dams. There are many reasons for the current spatial distribution of the NWSRS, especially the ideology behind political motivations for legislative protection. A guiding ideology for river conservation is needed, river designation recommendations must pay attention to key areas which have unique societal values and threats to those values, and establishing protected area selection criteria. A national system plan is needed.
图2 NWSR州尺度空间分布特征及阶段发展注:此图根据USGS官网(The National Map)绘制而成,底图无修改(图中州名缩写见表1)。 Fig. 2 NWSR spatial characteristics on state scale in different periods |
表1 美国各州名及其缩写Tab. 1 The abbreviations of each state in the USA |
| 州名 | 缩写 | 州名 | 缩写 | 州名 | 缩写 | 州名 | 缩写 | 州名 | 缩写 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 亚拉巴马 | AL | 爱达荷 | ID | 密歇根 | MI | 纽约 | NY | 南达科他 | SD |
| 阿拉斯加 | AK | 伊利诺伊 | IL | 明尼苏达 | MN | 北卡罗来纳 | NC | 田纳西 | TN |
| 亚利桑那 | AZ | 印第安纳 | IN | 密西西比 | MS | 北达科他 | ND | 德克萨斯 | TX |
| 阿肯色 | AR | 艾奥瓦 | IA | 密苏里 | MO | 俄亥俄 | OH | 犹他 | UT |
| 加利福尼亚 | CA | 堪萨斯 | KS | 蒙大拿 | MT | 俄克拉何马 | OK | 佛蒙特 | VT |
| 科罗拉多 | CO | 肯塔基 | KY | 内布拉斯加 | NE | 俄勒冈 | OR | 弗吉尼亚 | VA |
| 康涅狄格 | CT | 路易斯安那 | LA | 内达华 | NV | 宾夕法尼亚 | PA | 华盛顿 | WA |
| 特拉华 | DE | 缅因 | ME | 新罕布什尔 | NH | 波多黎各 | PUR | 西弗吉尼亚 | WV |
| 佛罗里达 | FL | 马里兰 | MD | 新泽西 | NJ | 罗得岛 | RI | 威斯康星 | WI |
| 佐治亚 | GA | 马萨诸塞 | MA | 新墨西哥 | NM | 南卡罗来纳 | SC | 怀俄明 | WY |
| 夏威夷 | HI |
表2 不同阶段NWSR发展数量及重点区域Tab. 2 The number of NWSR of different periods in key regions |
| 发展阶段 | NWSR发展单元数量(个) | 重点发展州 |
|---|---|---|
| 第一阶段(1968—1978年) | 18 | 爱达荷 |
| 第二阶段(1979—1988年) | 51 | 阿拉斯加、加利福尼亚 |
| 第三阶段(1989—1998年) | 85 | 俄勒冈、密执安 |
| 第四阶段(1999—2008年) | 11 | 波多黎各 |
| 第五阶段(2009—2018年) | 43 | 俄勒冈、爱达荷、加利福尼亚 |
图4 基于自然地理分区的NWSR空间分布注:此图根据USGS官网(Physical Regions of the United States)绘制而成,底图无修改。 Fig. 4 The distribution of NWSR in different regions of the USA |
表3 NWSR在不同自然地理分区中的数量分布Tab. 3 The number of NWSR in different physiographical regions of the USA |
| 自然 区域 | 太平洋 海岸 | 山间 高地 | 落基 山脉 | 内陆 平原 | 加拿大 地盾 | 海岸 平原 | 阿巴拉契 亚高地 | 夏威夷 | 波多 黎各 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 国土面积(万km2) | 72.41 | 209.64 | 90.93 | 351.44 | 12.45 | 145.77 | 77.94 | 1.66 | 0.91 |
| 面积占比(%) | 7.52 | 21.77 | 9.44 | 36.49 | 1.29 | 15.13 | 8.09 | 0.17 | 0.09 |
| NWSR单元数量(个) | 60 | 60 | 20 | 28 | 6 | 13 | 18 | 0 | 3 |
| 数量占比(%) | 28.85 | 28.85 | 9.62 | 13.46 | 2.88 | 6.25 | 8.65 | 0 | 1.44 |
表4 不同类型不同层级生态分区中的NWSR单元数量分布Tab. 4 The number of NWSR in each level and different types of ecological regions of the USA |
| Ⅰ级生态区大区Domain | Ⅱ级生态区亚区Division | Ⅲ级生态区小区Province | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 编号/ 名称 | NWSR 数量(个) | 编号/ 名称 | 数量 (个) | 编号/ 名称 | 数量 (个) | |||
| 100/极地 Polar | 25 | 120/冻土undra | 11 | 125/白令冻土带(北) Bering Tundra (Northern) | 1 | |||
| 126/白令冻土带 (南Bering Tundra (Southern)) | 1 | |||||||
| M121/布鲁克斯岭冻土带-极地荒漠 Brooks Range Tundra-Polar Desert | 8 | |||||||
| M127/阿留申海洋草甸-荒野 Aleutian Oceanic Meadow-Heath | 1 | |||||||
| 130/亚北极\ Subarctic | 14 | 131/育空山间高原台地 Yukon Intermountain Plateaus Tayga | 2 | |||||
| 135/沿海槽湿润台地 Coastal Trough Humid Tayga | 1 | |||||||
| M131/育空山间高原台地 Yukon intermountain Plateaus Tayga | 3 | |||||||
| M135/阿拉斯加山脉湿润台地 Alaska Range Humid Tayga | 4 | |||||||
| M139/上育空台地-草甸 Upper Yukon Tayga--Meadow | 4 | |||||||
| 200/温湿润 Humid Temperate | 121 | 210/温大陆性亚区 Warm Continental | 26 | 212/劳伦混交林 Laurentian Mixed Forest | 21 | |||
| M212/阿迪朗达克dirondack | 5 | |||||||
| 220/热大陆性亚区 Hot Continental | 25 | 221/东部阔叶林(海生) Eastern Broadleaf Forest (Oceanic) | 11 | |||||
| 222/东部阔叶林(陆生) Eastern Broadleaf Forest (Continental) | 4 | |||||||
| M221/中阿巴拉契亚阔叶林 Central Appalachian Broadleaf Forest | 5 | |||||||
| M222/密苏里州阔叶林 Ozark Broadleaf Forest | 5 | |||||||
| 230/亚热带亚区 Subtropical | 7 | 231/东南部混交林 Southeastern Mixed Forest | 1 | |||||
| 232/外海岸平原混交林 Outer Coastal Plain Mixed Forest | 4 | |||||||
| M231/沃希托混交林-草甸 Ouachita Mixed Forest-Meadow | 2 | |||||||
| 240/海洋亚区 Marine | 35 | M242/喀斯喀特混交林 Cascade Mixed Forest | 35 | |||||
| 250/草原亚区 Prairie | 1 | 251/草原稀树高原(温) Prairie Parkland (Temperate) | 1 | |||||
| 260/地中海亚区 Mediterranean | 27 | 261/加州沿海森林和灌木林 California Coastal Chaparral Forest and Shrub | 1 | |||||
| 262/加州干旱草原 California Dry Steppe | 1 | |||||||
| 263/加州干旱草原 California Dry Steppe | 2 | |||||||
| Ⅰ级生态区大区Domain | Ⅱ级生态区亚区Division | Ⅲ级生态区小区Province | ||||||
| 编号/ 名称 | NWSR 数量(个) | 编号/ 名称 | 数量 (个) | 编号/ 名称 | 数量 (个) | |||
| M261/内华达山区干草原-混交林 Sierran Steppe-Mixed Forest | 16 | |||||||
| M262/加州沿海稀疏丛林 California Coastal Range Open Woodland | 7 | |||||||
| 300/干旱Dry | 58 | 310/热带/亚热带草原亚Tropical/Subtropical Steppe | 4 | 313/科罗拉多高原半荒漠 Colorado Plateau Semi-Desert | 2 | |||
| M313/亚利桑那-新墨西哥州山脉 Arizona-New Mexico Mountains | 2 | |||||||
| 320/热带/亚热带沙漠Tropical/Subtropical Desert | 0 | 0 | ||||||
| 330/温带草原 Temperate Steppe | 54 | 331/大平原-帕卢斯干旱区 Great Plains-Palouse Dry | 22 | |||||
| 332/大平原草原 Great Plains Steppe | 1 | |||||||
| M331/南落基山脉草原 Southern Rocky Mountains Steppe | 5 | |||||||
| M332/中落基山脉草原 Middle Rocky Mountains Steppe | 18 | |||||||
| M333/北落基山脉森林草原 Northern Rocky Mountains Forest-Steppe | 2 | |||||||
| 341/山间半荒漠和荒漠 Intermountain Semi-Desert and Desert | 1 | |||||||
| 342/山间半荒漠 Intermountain Semi-Desert | 24 | |||||||
| 340/温带荒漠 Temperate Desert | 1 | M341/内华达-犹他州山脉半荒漠 Nevada-Utah Mountains Semi-Desert | 1 | |||||
| 400/热湿润 Humid Tropical | 4 | 410/稀树草原 Savanna | 4 | 411/大沼泽地 Everglades | 1 | |||
| 420/稀树草原山脉 Savanna Regime Mountains | M411/波多黎各 Puerto Rico | 3 | ||||||
图5 基于不同流域的NWSR空间分布注:此图根据USGS官网绘制而成,底图无修改。 Fig. 5 Spatial distribution of NWSR in different watersheds of the USA |
表5 不同流域的NWSR数量分布Tab. 5 The number of NWSR in different watersheds of the USA |
| 流域 | 子流域 | 面积 (km2) | 面积占比 (%) | NWSR 数量 | NWSR数量 占比(%) | NWSR 长度(km) | NWSR长度 占比(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 西北太平洋沿海流域 Pacific Northwest | 729953 | 7.58 | 82 | 39.42 | 5008.50 | 24.45 | |
| 加利福尼亚 California | 442411 | 4.59 | 26 | 12.50 | 3370.21 | 16.45 | |
| 大盆地 Great Basin | 378628 | 3.93 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 里奥格兰德 Rio Grande | 386212 | 4.01 | 4 | 1.92 | 507.64 | 2.48 | |
| 克萨斯-海湾 Texas-Gulf | 478907 | 4.97 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 南部大西洋海湾流域 South Atlantic Gulf | 743574 | 7.72 | 9 | 4.33 | 523.41 | 2.55 | |
| Souris-Red Rainy 苏里斯-红河流域 | 157315 | 1.63 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 五大湖 Great Lakes | 293054 | 3.04 | 17 | 8.17 | 1094.76 | 5.34 | |
| 北部大西洋沿海流域 North Atlantic | 北部大西洋沿海流域中部 Mid Atlantic | 275058 | 2.86 | 5 | 2.40 | 914.39 | 4.46 |
| 新英格兰 New England | 167356 | 1.74 | 9 | 4.33 | 584.07 | 2.85 | |
| 科罗拉多河 Colorado River | 科罗拉多河上游Upper Colorado | 301698 | 3.13 | 0 | 0.00% | 0.00 | 0.00 |
| 科罗拉多河下游Lower Colorado | 401029 | 4.16 | 3 | 1.44 | 364.60 | 1.78 | |
| 密苏里流域 Missouri Drainage Basin | 密苏里河Missouri | 1390335 | 14.44 | 5 | 2.40 | 1383.26 | 6.75 |
| 阿肯色-红-白河 Arkansas White Red | 667035 | 6.93 | 9 | 4.33 | 414.64 | 2.02 | |
| 密西西比河上游Upper Mississippi | 508915 | 5.28 | 1 | 0.48 | 405.47 | 1.98 | |
| 密西西比河下游Lower Mississippi | 261150 | 2.71 | 1 | 0.48 | 25.26 | 0.12 | |
| 田纳西河Tennessee | 112226 | 1.17 | 1 | 0.48 | 72.89 | 0.36 | |
| 俄亥俄河Ohio | 429480 | 4.46 | 8 | 3.85 | 639.90 | 3.12 | |
| 阿拉斯加Alaska | 1481347 | 15.38 | 25 | 12.02 | 5164.89 | 25.21 | |
| 波多黎各Puerto Rico | 9104 | 0.09 | 3 | 1.44 | 14.32 | 0.07 | |
| 夏威夷Hawaii | 16635 | 0.17 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 合计 | 9631420 | 1 | 208 | 100.00 | 20488.20 | 100.00 |
表6 人口密度与NWSR线密度相关性Tab. 6 Correlation between population density and NWSR line density |
| Zscore(Pop) | Zscore(LNWSR) | |||
|---|---|---|---|---|
| 斯皮尔曼等级相关系数 | Zscore(Pop) | 相关系数 | 1.000 | 0.117 |
| 显著性(双尾) | . | 0.420 | ||
| N | 50 | 50 | ||
| Zscore(LNWSR) | 相关系数 | 0.117 | 1.000 | |
| 显著性(双尾) | 0.420 | . | ||
| N | 50 | 50 | ||
表7 地均GDP与NWSR线密度相关性Tab. 7 Correlation between GDP/km2 and NWSR line density |
| Zscore(LNWSR) | Zscore(GDP) | |||
|---|---|---|---|---|
| 斯皮尔曼等级相关系数 | Zscore(LNWSR) | 相关系数 | 1.000 | 0.130 |
| 显著性(双尾) | . | 0.367 | ||
| N | 50 | 50 | ||
| Zscore(GDP) | 相关系数 | 0.130 | 1.000 | |
| 显著性(双尾) | 0.367 | . | ||
| N | 50 | 50 | ||
感谢审稿专家所提出的建设性意见,感谢云南省气候中心鲁韦坤高级工程师和云南大学陆颖副研究员给予的帮助。
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