大小興安嶺生態(tài)資產(chǎn)變化格局

馬立新，覃雪波，孫 楠，楊國亭，*

(1.東北林業(yè)大學生態(tài)研究中心，哈爾濱150040;2.天津自然博物館，天津 300074;3.東北農(nóng)業(yè)大學水利與建筑學院，哈爾濱 150030)

生態(tài)系統(tǒng)不僅給人類提供食物、原材料、藥品等實物型生態(tài)資源，還提供凈化空氣、保持水土、涵養(yǎng)水源等非實物型生態(tài)服務，具有巨大的經(jīng)濟價值［1-4］。隨著資源、環(huán)境和人口問題的日益突出，以自然資源價值和生態(tài)系統(tǒng)服務功能效益為核心的生態(tài)資產(chǎn)開始被認為是一種國家資產(chǎn)［5］。及時、準確和動態(tài)地掌握生態(tài)資產(chǎn)狀況，對于國民經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設與保護具有重要的科學價值和現(xiàn)實意義［5］。

大小興安嶺是我國重要的林區(qū)、木材資源戰(zhàn)略儲備基地，同時也是我國北方重要生態(tài)屏障，在維護國家生態(tài)安全、應對氣候變化、保障國家長遠木材供給等方面具有不可替代的作用。然而，由于長期高強度地開發(fā)，使該區(qū)域生態(tài)功能發(fā)生退化［6］，影響當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展。生態(tài)資產(chǎn)作為人類社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎，其時空變化可以作為判定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關鍵指標之一［7］。本文以大小興安嶺為研究對象，對其2004和2011兩個年度的生態(tài)資產(chǎn)進行估算，分析生態(tài)資產(chǎn)時空格局及變化原因，為促進當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)域

大小興嶺地處我國東北部，在行政區(qū)上橫跨內(nèi)蒙古和黑龍江兩省區(qū)，地貌為中低山區(qū)，屬寒溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫-2.8°C;年降水量550—740 mm。森林結構簡單，以興安落葉松(Larix gmelini)為絕對優(yōu)勢樹種，其次為樟子松(Pinus sylvestris)、樺(Betula)、楊(Populus)等。本研究區(qū)域為大小興安嶺的黑龍江省部分，涉及18個縣市，總面積約21萬km2。

2 研究方法

2.1 生態(tài)資產(chǎn)估算

生態(tài)資產(chǎn)是區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)提供的所有服務功能及自然資源價值的總和［5］，表示為:

式中，V表示生態(tài)資產(chǎn)價值總量;C=1，2，…，n，表示生態(tài)系統(tǒng)類型;Vc表示第C類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)資產(chǎn)，計算公式如下:

式中，i表示第C類生態(tài)系統(tǒng)的第i種生態(tài)服務功能;Vci表示第C類生態(tài)系統(tǒng)的第i種生態(tài)服務功能類型的單位面積價值;j表示一定區(qū)域內(nèi)Vci在空間上分布的斑塊數(shù)，Sij表示斑塊的面積大小;Rij表示Vci在不同斑塊的生態(tài)參數(shù)，取決于生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量，通常選取植被覆蓋度(f)和植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)來表征［5］:

式中，NPPmean和fmean分別為植被凈初級生產(chǎn)力和覆蓋度的均值;NPPj和fj為j斑塊的植被凈初級生產(chǎn)力和覆蓋度。

NPP采用Thornthwaite模型計算:

式中，E為年實際蒸散量;L為年平均蒸散量;t為年平均氣溫(°C);R為年降水量(mm);e為自然對數(shù)的底數(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)來源和處理

采用的遙感影像數(shù)據(jù)為Landsat 25的TM數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m×30 m。對遙感影像數(shù)據(jù)進行大氣和幾何校正后，根據(jù)研究區(qū)的實際情況，將大小興安嶺分為8類生態(tài)系統(tǒng):林地、灌叢、草地、耕地(包括旱地和水田)、水體(湖泊和河流)、濕地、祼地和建設用地(包括交通用地)。通過歸一化植被指數(shù)NDVI計算植被覆蓋度(f)。

氣溫和降水數(shù)據(jù)來源于大小興安嶺氣象站點的觀測數(shù)據(jù)，并參考當?shù)亟y(tǒng)計年鑒。國內(nèi)生產(chǎn)總值(Gross Domestic Product，GDP)來源于黑龍江省統(tǒng)計年鑒［8-9］。

不同生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)資產(chǎn)價值初始值參考Constanza［1］和潘耀忠等［5］設定，裸地和建設用地為0，其他分別為:林地 26.03×104元/km2;灌叢 29.00×104元/km2;草地 20.00×104元/km2;耕地 7.93×104元/km2;水體 732.00×104元/km2;濕地 1687.00×104元/km2。

3 結果

3.1 土地利用變化

從2004年到2011年，不同土地的面積變化不明顯，其中林地、水體、耕地和建設用地略有增加，而灌叢、草地、濕地和裸地則相應減少(圖1)。

除了林地外，其它類型土地在不同的縣市發(fā)生較大變化(表1)。變化幅度最大的是巴彥縣，如草地變化幅度高達87.56%，變化較小的有嘉蔭縣、鐵力市、黑河市區(qū)、北安市、五大連池市、呼瑪縣和塔河縣，變化幅度均小于10%(表1)。

圖1 大小興安嶺土地利用變化Fig.1 The variation of land use in Daxiaoxinganling Region

3.2 生態(tài)資產(chǎn)總量變化

無論是2004年還是2011年，不同的類型土地的生態(tài)資產(chǎn)均以濕地最高，林地次之，其它較低(表2)。從2004年到2011年，大小興安嶺生態(tài)資產(chǎn)總量由2379.26億元減少到2308.53億元，減少了2.97%，減少幅度較小;各類型土地的生態(tài)資產(chǎn)變化幅度也在5%以內(nèi)(表2)，表明生態(tài)資總量相對穩(wěn)定。

3.3 生態(tài)資產(chǎn)空間格局

大小興安嶺生態(tài)資產(chǎn)的空間分布不均衡，單位面積產(chǎn)值相對較高的出現(xiàn)在中部縣市，如北安市、孫吳縣、嫩江縣、五大連池市、穆棱縣等;而較低的主要出現(xiàn)在南部和北部區(qū)域，如嘉蔭縣和漠河縣;最低的是地級市的市區(qū)，如鶴崗市區(qū)和伊春市區(qū)(表3)。

從2004年到2011年，各縣市的生態(tài)資產(chǎn)變化趨勢不同，變化幅度為-29.54%—26.38%(表3)。參照徐昔保等［7］的劃分標準，生態(tài)資產(chǎn)變化幅度分為 7個等級:嚴重退化(減少50%以上)、中度退化(-50%—-15%)、輕度退化(-15%—-5%)、基本穩(wěn)定(-5%—5%)、輕度增長(5%—15%)、中度增長(15%—50%)和快速增長(50%以上)。從表3可見，巴彥縣、通河縣和黑河市區(qū)屬于中度退化;蘿北縣、嫩江縣和綏棱縣屬于輕度退化;北安市和五大連池市屬于中度增長;伊春市區(qū)、鐵力市和湯原縣屬于輕度增長;其余7個縣市屬于基本穩(wěn)定。

表1 各縣市各類型土地變化幅度Table 1 The variation of land use in different counties

表2 生態(tài)資產(chǎn)構成及變化Table 2 The composition and change of the ecological capital

表3 生態(tài)資產(chǎn)變化格局Table 3 The pattern of the ecological capital

續(xù)表

3.4 國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)與生態(tài)資產(chǎn)比較

各縣市GDP與生態(tài)資產(chǎn)總量的比值結果見圖2。從2004年到2011年，兩者比值呈現(xiàn)增高的趨勢，但各縣市增幅不同，增幅較大的有通河縣、湯原縣、嫩江縣、孫吳縣和五大連池市，增幅高達300%以上(圖2)。

圖2 國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)與生態(tài)資產(chǎn)比值Fig.2 The ratio of the GDP and ecological capital in different counties

4 討論

4.1 生態(tài)資產(chǎn)時間變化

經(jīng)歷多年高強度采伐，大小興安嶺森林資源受到嚴重破壞，采伐撫育失調(diào)，生態(tài)功能下降［6］。然而，從2004年到2011年，大小興安嶺的生態(tài)資產(chǎn)總量并沒有發(fā)生較大的變化(表1)，表明近年來生態(tài)功能基本穩(wěn)定，生態(tài)惡化的趨勢得以控制。這主要得利于國家出臺各種政策。首先是2000年實施天然林資源保護工程［10］。該政策實行之后，大小興安嶺由開始階段的限采限伐，繼而全面禁伐，一方面保護了原有未受破壞的森林資源，另一方面，加強了對已破壞的森林資源恢復，從而提高生態(tài)功能。其次是2002年啟動的退耕還林工程［11］。退耕還林工程有助改良土壤，涵養(yǎng)水源，從而增加生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)力，使生態(tài)環(huán)境得到改善［12-13］。此外，2010年，大小興安嶺生態(tài)保護與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型規(guī)劃上升到國家戰(zhàn)略層面。這些政策有利于保護大小興安嶺的森林資源，控制生態(tài)退化趨勢，提升當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.2 生態(tài)資產(chǎn)空間變化

大小興安嶺的生態(tài)資產(chǎn)空間分布呈現(xiàn)中部較高，南北部較低的特征(表3)。造成這種差異主要有兩方面的原因。一是土地利用類型。在陸地生態(tài)系統(tǒng)類型中，濕地單位面積價值最高［1，5］。這可能與濕地能提供碳儲存、保護生物多樣性、水產(chǎn)品、凈化水質(zhì)和防止侵蝕等多種生態(tài)功能相關［14］。因此，濕地面積較高的地區(qū)，生態(tài)資產(chǎn)也較高。在大小興安嶺中部的北安市、孫吳縣、嫩江縣和五大連池市，它們的濕地面較大，均在500 km2以上，甚至達到2500 km2(嫩江縣)(表1)，因而生態(tài)資產(chǎn)總量較高。二是植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)。NPP反映植被生產(chǎn)能力和陸地生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量［15-16］。通常，NPP和生態(tài)資產(chǎn)呈正相關［5］。NPP受土壤類型、氣候(光、降水量、溫度)和人類干擾等多種因子影響［17］。在本研究中，大小興安嶺的土壤類型相同或相近，因此，造成各縣市NPP差異可能原因是氣候和人類干擾。相對于南、北部，中部的黑河市所轄的各縣市所在的區(qū)域是大小興安嶺降水量較高、溫度相對適中的地區(qū)，同時人口少，人為干擾小。而在南部，由于是人口多，人為干擾明顯，如鶴崗市區(qū)和伊春市區(qū)，人口密集，干擾明顯，生態(tài)資產(chǎn)均較低(表3);北部區(qū)域盡管人少干擾小，降水量也大，但氣溫偏低，不利于植物的生長，NPP較低，表現(xiàn)為生態(tài)資產(chǎn)較低。

生態(tài)資產(chǎn)退化是生態(tài)系統(tǒng)的一種逆向演替過程，表現(xiàn)為對干擾低抗力低、緩沖能力弱，敏感性和脆弱性高，是生態(tài)惡化的結果［18］。本研究中，巴彥縣、通河縣和黑河市區(qū)屬于中度退化。巴彥縣和通河縣主要由于濕地的減少(減少20%以上)造成。他們濕地的減少歸結于城市化，作為哈爾濱市所轄縣，近年來隨著哈爾濱城市化加快，其所轄的縣市也加快城市化進程。城市化使得分布于巴彥縣和通河縣的城市周邊的濕地轉(zhuǎn)為建設用地，從而降低了生態(tài)資產(chǎn)。這表明城市化會導致當?shù)氐纳鷳B(tài)資產(chǎn)降低［19］。對于黑河市區(qū)，各類土地(包括濕地)變化幅度也較小，生態(tài)資產(chǎn)退化可能另有原因。通過比較兩個年度的降水量發(fā)現(xiàn)，2011年的降水量為368 mm，不到2004年(749 mm)的50%。由此可推斷，降水是影響其生態(tài)資產(chǎn)降低的主要原因。因為降水減少會加劇干旱，使森林結構改變、濕地、草原退化、農(nóng)作物減產(chǎn)等［20-22］，從而導致生態(tài)資產(chǎn)降低。由此可見，氣象也是影響生態(tài)資產(chǎn)變化的重要因素。嫩江縣的生態(tài)資產(chǎn)總量在18個縣市中位居第二，然而從2004年到2011年，生態(tài)資產(chǎn)減少了11.2%(表3)，屬于輕度退化，這表明自然資源稟賦較高的地方，生態(tài)資產(chǎn)也發(fā)生退化，因此應該采取有效舉措進行遏制。在本研究中，生態(tài)資產(chǎn)增加的縣市多為旅游城市，如五大連池市，伊春市區(qū)、鐵力市等。這是由于相對其它工業(yè)，旅游業(yè)對自然環(huán)境的影響較小，而且為了吸引游客，這些旅游城市加大對生態(tài)環(huán)境的保護和治理，有助于提高生態(tài)資產(chǎn)。

4.3 國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)在生態(tài)資產(chǎn)總量中的變化

在本研究中，各縣市2004年的GDP/生態(tài)資產(chǎn)總量比值比相應的2011年要低(圖2)，表明GDP在生態(tài)資產(chǎn)中的比重呈現(xiàn)增高趨勢。由于生態(tài)資產(chǎn)變化相對較小(表3)，而各縣市的GDP在7a間均翻一番［8-9］，因此，比值增加的主要原因是各縣市GDP增加，即經(jīng)濟的發(fā)展。這與之前胡德永等研究得到的結論相似，他們認為湖州GDP/生態(tài)資產(chǎn)總量比值增高主要與經(jīng)濟快速增長相關［23］。

生態(tài)資產(chǎn)是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎［7］，也是GDP增長的基礎。大量開發(fā)利用自然資源有利于提高GDP，但若是不合理或過度開發(fā)，又導致生態(tài)環(huán)境退化，使得生態(tài)資產(chǎn)降低，不利于當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展。然而，GDP增加可以通過提高生態(tài)資產(chǎn)的利用效率來實現(xiàn)。如利用先進的生產(chǎn)技術，對自然資源進行深加工，增加其附加值，提高GDP。這種通過提高利用效率的生產(chǎn)方式有助于提高生態(tài)資產(chǎn)，促進可持續(xù)發(fā)展?？梢?，GDP/生態(tài)資產(chǎn)總量比值并不能決定是否可持續(xù)發(fā)展，但對可持續(xù)發(fā)展卻產(chǎn)生重要影響。

4.4 資源開發(fā)利用

根據(jù)2011年各縣市的GDP，將18縣市分為較發(fā)達(GDP＞100億元，有鶴崗市區(qū)、伊春市區(qū)、嫩江縣)、欠發(fā)達(GDP＜20億元，有孫吳縣、呼瑪縣、遜克縣)和一般(20億元＜GFP＜100億元，其余12縣市)3個經(jīng)濟水平［9］。大小興安嶺不同縣市生態(tài)資產(chǎn)變化幅度不同，GDP/生態(tài)資產(chǎn)總量比值也不同，因此，不同經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域應該采取不同的資源開發(fā)利用方式，以提升當?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在經(jīng)濟較發(fā)達區(qū)域，根據(jù)生態(tài)資產(chǎn)變化幅度分為3種資源利用方式:(1)生態(tài)資產(chǎn)增長(輕度和中度增長)區(qū)域，如伊春，延續(xù)或改進目前的資源利用方式，同時加強環(huán)境保護，不斷提高生態(tài)資產(chǎn)總量。(2)生態(tài)資產(chǎn)穩(wěn)定區(qū)域，如鶴崗市區(qū)，要提高資源利用率，促進產(chǎn)品升級和更新，控制發(fā)展與生態(tài)保護相沖突的產(chǎn)業(yè)，如煤礦業(yè)，提高區(qū)內(nèi)礦山企業(yè)采選技術準入條件，強化土地復墾和環(huán)境整治義務;對已經(jīng)進行開采和深加工的企業(yè)，要求采用新工藝、新技術，提高資源綜合利用和環(huán)保水平，實行清潔生產(chǎn)。(3)生態(tài)資產(chǎn)退化(輕度和中度退化)區(qū)域，如嫩江縣，首先，改變資源利用方式;其次，制定和實施生態(tài)恢復計劃;再次，發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)。針對嫩江縣濕地面積較大的特點，可以發(fā)展?jié)竦厣鷳B(tài)旅游。

在本研究中，經(jīng)濟欠發(fā)達區(qū)域的3個縣市的生態(tài)資產(chǎn)均為基本穩(wěn)定(表3)。一方面要改進當前的資源開發(fā)方式，提高生態(tài)資產(chǎn)總量;另一方面要發(fā)展經(jīng)濟，提高GDP。因此，要加強環(huán)境保護和提高自然資源利用率，培育新興產(chǎn)業(yè)、淘汰落后和污染嚴重的產(chǎn)業(yè)，如發(fā)展綠色食品產(chǎn)業(yè)，促進經(jīng)濟發(fā)展和提升環(huán)境質(zhì)量。

對經(jīng)濟發(fā)展一般，生態(tài)資產(chǎn)退化區(qū)域，一要積極治理環(huán)境污染，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量;二要降低單位產(chǎn)值能耗及污染物排放，同時提高生產(chǎn)效率，使經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。生態(tài)資產(chǎn)增長或穩(wěn)定的區(qū)域，要繼續(xù)加強環(huán)境保護，與此同時，通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提高產(chǎn)品升級，如發(fā)展木材精加工業(yè)、中藥材加工等，避免走先污染后治理的老路，在提高GDP的同時也要做好環(huán)境保護。

5 結論

大小興安嶺生態(tài)資產(chǎn)空間格局呈現(xiàn)中部較高、南北部較低的特征。從2004到2011年，生態(tài)資產(chǎn)總量減少幅度較小，相對穩(wěn)定。18個縣市生態(tài)資產(chǎn)變化幅度從中退化到中度增長之間，中度退化的有巴彥縣、通河縣和黑河市區(qū);輕度退化的有嫩江縣、蘿北縣和綏棱縣;中度增長有北安市和五大連池市，輕度增長的有伊春市區(qū)、鐵力市和湯原縣;其余7個縣市，包括鶴崗市區(qū)、嘉蔭縣、遜克縣、孫吳縣、呼瑪縣、塔河縣和漠河縣，屬于基本穩(wěn)定。隨著經(jīng)濟發(fā)展，GDP在生態(tài)資產(chǎn)中的比重也呈現(xiàn)增高趨勢。為提高生態(tài)資產(chǎn)，促進可持續(xù)發(fā)展，不同經(jīng)濟發(fā)展的區(qū)域應該采取不同的資源開發(fā)方式。

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