《Sustainability》：Assessing Sustainable Land-Use Management in National Park Settlement Enclaves Through a Spatially Explicit Integrated Framework
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可持续土地利用管理需要在生物多样性保护与居民社区生计和服务需求之间取得平衡。嵌入保护地内部的聚落飞地是关键的社会-生态界面，小尺度土地利用变化可能影响生态系统服务供给和长期保护成效。本研究以中国海南热带雨林国家公园内的毛阳、南坎和水满为代表性案例，构建了一个综
可持续土地利用管理需要在生物多样性保护与居民社区生计和服务需求之间取得平衡。嵌入保护地内部的聚落飞地是关键的社会-生态界面，小尺度土地利用变化可能影响生态系统服务供给和长期保护成效。本研究以中国海南热带雨林国家公园内的毛阳、南坎和水满为代表性案例，构建了一个综合框架来评估生产-生活-生态空间（PLES）演变、生态系统服务价值（ESV）响应及未来潜在生态系统服务损失。该框架整合了PLES制图、土地利用转移分析、土地利用强度评估、ESV评价、地理探测器（GeoDetector）分析和基于PLUS的模拟。结果表明，2000年至2024年间，生态空间保持主导地位，而生产空间和生活空间主要沿河谷、道路和现有聚落扩张。2018年国家公园治理强化后，生产-生活扩张和土地利用强度增长放缓，ESV总体趋于稳定，表明土地利用和生态系统服务出现了与治理相关的稳定化。ESV主要由森林和水域生态空间支撑，而低值区与生产-生活空间和高强度开发区重叠。GeoDetector结果显示，空间关联从以自然背景为主导转向自然-人类-政策邻近性更强的联合关联。2035年模拟表明，总ESV将保持相对稳定，但局部潜在生态系统服务损失可能持续存在于河谷低地、道路可达区域、聚落边缘和生态-生产-生活过渡带。这些发现为国家公园聚落飞地的精细尺度可持续土地利用管理提供了空间支撑。
论文解读
一、研究背景与问题
保护地是实现生物多样性保护、维持生态系统完整性和保障生态系统服务的核心工具。《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》进一步强化了到2030年保护至少30%陆地、内陆水域、海岸和海洋区域的全球承诺。然而，保护地的有效性不仅取决于面积扩张，还取决于其治理方式、监测水平以及与周边社会-生态系统的整合程度。全球评估证据表明，许多保护地持续承受着来自聚落扩张、农业、道路和其他土地利用活动的巨大人类压力。
保护地治理中最持久的挑战之一是严格生态保护与当地社区生计需求之间的张力。在中国，国家公园体制被作为提升保护地完整性、连通性和管理有效性的重大制度性改革加以推进。嵌入国家公园内部的聚落飞地（settlement enclaves），即被保护地景观包围或嵌入其中但仍保留居住、生产和公共服务功能的人类主导空间，在精细空间尺度上集中了保护与发展相互作用。然而，现有研究在以下方面存在空白：空间上，嵌入型聚落飞地受到的关注有限；时间上，国家公园治理强化前后的变化很少被比较；分析上，PLES演变、ESV响应和空间解释因素很少被整合；实践上，这些分析很少被转化为精细尺度的管理优先事项。
海南热带雨林国家公园作为中国首批正式设立的国家公园之一，保护了中国最集中、保存最完好的热带雨林生态系统。本研究选取毛阳镇、南坎乡和水满乡三个代表性聚落飞地，旨在回答四个研究问题：PLES格局和土地利用强度在2000至2024年间如何变化，特别是2018年国家公园治理强化前后；基于系数的ESV如何响应这三个聚落飞地的PLES转变；哪些自然、人类和政策邻近性因素与LUI和ESV的空间分异相关联；在治理延续情景下，2035年局部潜在生态系统服务损失可能出现在何处。
二、研究设计与方法
研究人员构建了一个综合评估框架，包含六个主要步骤。首先，根据PLES框架将土地利用类型重新分类为生产空间、生活空间和生态空间。其次，利用土地利用转移矩阵和标准差椭圆刻画2000至2024年PLES的结构转变和空间扩张方向。第三，计算土地利用强度（LUI）和生态系统服务价值（ESV），揭示开发强度与生态系统服务响应之间的关系。第四，运用地理探测器（GeoDetector）检验自然背景、人类活动和政策邻近性因素与LUI和ESV空间分异相关的解释力及其交互作用。第五，应用PLUS模型（v1.4.2）模拟2035年PLES格局，通过比较模拟2035年ESV分布与2024年基线识别潜在生态系统服务损失区域。第六，基于识别出的空间格局、解释关联和潜在损失区域，提出差异化的治理建议。
在数据方面，2000、2010、2018和2024年四期PLES图通过Google Earth历史高分辨率影像人工解译生成，有效空间分辨率约2米。其他空间数据集统一到30米分析网格。ESV评估采用当量因子法，基于海南省粮食生产条件进行本地校正，标准生态系统服务价值当量确定为1947.72 CNY hm-2 a-1。PLUS模型以2010年和2018年PLES图进行校准，以2024年图进行验证，内部验证OA为92.36%，Kappa系数为0.73，FoM值为0.42。
三、研究结果
3.1 PLES时空演变（2000-2024）
三个聚落飞地的PLES格局在2000至2024年间始终以生态空间为主导，生产空间和生活空间主要集中于低海拔河谷、道路沿线及现有聚落周边。2000-2010年间，生产空间普遍收缩而森林生态空间扩张，呈现农业退出的早期模式。2010-2018年间开发压力最为显著，毛阳和水满的生产和生活空间大幅扩张，森林生态空间相应减少，空间上集中于河谷、道路和聚落边缘。2018年后，PLES轨迹转向更大的稳定性和局部调整，生活空间在三个飞地中均减少，毛阳的生产空间扩张大幅缩减，南坎转为收缩，水满仍持续生产空间扩张但生态损失低于2010-2018年。转移矩阵进一步确认了阶段性转变：2018-2024年间，生活空间向森林生态空间的转移增加，表明国家公园设立后土地利用转变从外向扩张转向内部调整和部分生态恢复。
3.2 土地利用强度变化
土地利用强度（LUI）从2000年到2024年逐步增加，但空间分布不均。低强度区域主要分布于连续森林生态空间和山区，中高强度区域集中于河谷、道路沿线和乡镇中心周边。2000-2010年LUI相对较低；2010-2018年中高强度区域扩张最为明显，尤其在毛阳和水满；2018-2024年外向扩张大幅减少，主要限于现有建成区和谷地边缘。平均LUI显示，毛阳从210.75增至216.40，水满从219.28增至238.48，南坎从209.25略降至208.75。
3.3 ESV对PLES转变的响应
基于系数的ESV随PLES转变而变化。2000-2010年三个飞地总ESV均下降，毛阳下降6.85%，南坎下降1.90%，水满下降4.12%。2010-2018年毛阳和水满继续下降（分别为7.64%和10.67%），南坎微增0.63%。2018年后ESV呈差异化但总体稳定趋势：毛阳增加3.28%，南坎增加0.60%，水满继续下降但降幅收窄至5.52%。空间上，高值区主要位于连续森林、水体和河谷生态廊道，低值区与农业用地、聚落、道路和高LUI区域重叠。敏感性分析确认所有CSi值在±20%系数变化下均低于1，ESV估计总体稳健。
3.4 LUI和ESV的空间解释关联
GeoDetector分析显示，2000年和2010年，高程-坡度和高程-NDVI交互作用较强，早期LUI和ESV格局与地形和植被条件的联合关联更强。2010-2018年间，人类活动与自然因素的交互作用增强，道路可达性、人口密度和乡镇邻近性在低海拔和相对可达区域表现出更强的解释关联。2018-2024年间，到核心保护区距离与自然和人类因素的交互作用更加明显，表明政策邻近性与地方发展条件的联合关联增强。总体而言，主导解释模式从以自然背景关联为主转向自然-人类-政策邻近性更强的联合关联。
3.5 2035年潜在生态系统服务损失格局
PLUS模拟显示，在治理延续情景下，2035年聚落飞地的PLES格局总体保持稳定，但局部生态空间收缩和潜在生态系统服务损失可能持续。毛阳生产空间增加3.23公顷，森林生态和生活空间分别减少10.83公顷和3.67公顷；南坎生产和森林生态空间增加，生活和水域生态空间减少；水满生产和生活空间减少，森林生态空间增加。模拟ESV显示毛阳减少0.35%，南坎减少0.05%，水满增加0.50%，总体解读为基本稳定。ΔESV空间格局显示，潜在生态系统服务损失主要局部化于河谷低地、道路可达区域、聚落边缘和生态-生产-生活过渡带。敏感性测试表明，邻域权重和转移规则的合理变化不显著改变总体2035年格局。
四、讨论与结论
研究讨论指出，2018年前后的比较表明存在清晰但空间差异化的治理相关稳定化。毛阳显示出最明确的稳定化和ESV恢复转变，南坎因原有开发强度较低而保持相对稳定，水满因旅游和服务功能继续承受局部压力但生态服务损失速率放缓。研究强调，聚落飞地的可持续土地利用管理不应被理解为完全抑制社区土地利用需求，而应理解为将必要的生产生活功能向现有发展廊道和已识别潜在损失区域之外的空间引导。
聚落飞地作为社会-生态单元，不应被视为同质类别。毛阳呈现多功能发展模式，南坎保持生态主导和有限开发强度，水满呈现更明显的旅游服务导向。研究提出三种管理取向：毛阳需要生产-生活优化，重点控制生产空间扩张和提高现有发展廊道效率；南坎需要生态保护维持，防止分散开发；水满需要旅游服务规制，因旅游相关生活和服务功能可能在聚落边缘产生局部压力。
防止潜在生态系统服务损失需要从广泛的生态空间保护转向精细尺度空间规制。研究提出三项策略：开发控制策略应限制森林边缘、河流廊道和水域生态空间附近的新建设和农业扩张；土地利用优化策略应鼓励现有生产-生活空间的内部更新和更高效利用；生态恢复策略应瞄准过渡带而非仅关注偏远生态区域。研究还强调，潜在生态系统服务损失预防应与社区生计政策整合，生态补偿、旅游特许经营机制和生计转型支持是改善社区对保护政策接受度的重要工具。
该综合框架的贡献主要在于管理导向的整合而非方法论创新，将空间转变、基于系数的生态系统服务响应、空间解释关联和未来潜在损失识别连接为决策支持过程。该框架可适用于其他社区嵌入保护地景观的区域，但转移需要针对具体情境的校准和验证。研究局限性包括：ESV评估基于当量因子法，无法完全捕捉栖息地质量、碳储存、水质净化等复杂生态过程；货币化ESV应被视为比较性决策支持指标而非生态系统的市场价格；PLUS模拟依赖初始土地利用配置和预设转移规则，2035年结果应作为基于情景的预测而非确定性预测。
