大熊貓國家公園岷山片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的時空演變

汪 琳，付 瀟，朱創(chuàng)業(yè)

（成都理工大學旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，成都 610059）

生態(tài)系統(tǒng)服務指人類從生態(tài)系統(tǒng)功能中獲得的收益，包括能被人類直接或間接利用的生態(tài)系統(tǒng)結構、過程或功能，分為支持服務、調節(jié)服務、提供服務、文化服務四大類［1］。生態(tài)系統(tǒng)服務價值可對人類獲取生態(tài)系統(tǒng)服務能力與生態(tài)效益大小進行評價［2］。生態(tài)系統(tǒng)服務價值核算能夠對自然資源和生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行價值量化，是環(huán)境經濟核算和生態(tài)補償?shù)葲Q策的重要依據［3］。學者多采用功能價值法和當量因子法對生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行核算。功能價值法由于設置參數(shù)多、計算過程復雜，對每種服務價值的評價方法和參數(shù)標準難以統(tǒng)一，結果具有不確定性［4，5］。Costanza等［6］提出當量因子法，謝高地等［7，8］在此基礎上，得出了基于專家知識的生態(tài)系統(tǒng)服務評估單價體系。之后對單位面積價值當量因子靜態(tài)評估方法進行了修正，構建了基于單位面積價值當量因子法的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的動態(tài)評估方法，被廣泛用于生態(tài)系統(tǒng)服務價值核算［9，10］。

關于大熊貓國家生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究較少，研究內容主要是評估體系的建立［11，12］和生態(tài)服務價值的估算［13，14］。胥媛媛［14］運用當量因子法，以寶興縣和石棉縣大熊貓棲息地為研究區(qū)，劃分出9種土地利用類型和11種生態(tài)系統(tǒng)服務功能，在計算研究區(qū)2010年生態(tài)系統(tǒng)服務價值的基礎上，比較研究區(qū)大熊貓棲息地、自然保護區(qū)和縣域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務價值平均水平之間的差異［14］。鮮見大熊貓國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務價值時空演變特征分析。本研究采用當量因子法，計算大熊貓國家公園岷山片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能，分析其時空演變特征，以期為大熊貓國家公園的規(guī)劃和建設提供參考。

1 研究材料

1.1 研究區(qū)概況

大熊貓國家公園岷山片區(qū)（圖1）位于岷山山系的中部，與甘肅省白水江片區(qū)相接，范圍涉及平武、青川、松潘等12個縣市區(qū)，總面積約為10 013 km2，占大熊貓國家公園總面積的36.9%。區(qū)域動植物資源豐富，有野生熊貓局域種群12個656只，是局域種群數(shù)、大熊貓數(shù)最多的片區(qū)；區(qū)內還分布著川金絲猴、云豹、羚牛、紅豆杉等國家級重點保護野生動植物，是全球25個生物多樣性熱點地區(qū)之一［15］。研究區(qū)內水系發(fā)達，主要屬岷江、嘉陵江水系；整體地勢西高東低，以山地為主，最低處海拔633 m，最高處5 258 m。

圖1 大熊貓國家公園岷山片區(qū)范圍

1.2 數(shù)據來源

1）2000、2010、2020年3個時期的土地利用數(shù)據來源于自然資源部國家基礎地理信息中心全球地表覆蓋數(shù)據產品服務網站（http：//www.globallandcover.com/），分辨率為30 m×30 m。根據《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）的分類依據和生態(tài)系統(tǒng)服務評價標準，將土地覆蓋類型分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地6個類別。

2）大熊貓國家公園岷山片區(qū)范圍來自國家林業(yè)和草原局《大熊貓國家公園總體規(guī)劃》征求意見稿。

3）統(tǒng)計數(shù)據來自《全國農產品成本收益資料匯編》《四川統(tǒng)計年鑒》以及各縣市區(qū)統(tǒng)計資料。

2 研究方法

2.1 土地利用轉移矩陣

土地利用變化是引起生態(tài)服務價值變化的關鍵因素，其變化能夠影響生態(tài)系統(tǒng)的結構、過程和功能［16］。土地利用轉移矩陣用于反映研究期初至研究期末區(qū)域內各用地類型之間面積轉移情況及轉移速率的動態(tài)變化過程［17］，以此進一步反映生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化情況。

式（1）中，A為轉移面積；n為地類數(shù)量；i、j分別為初期、末期情況。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值核算

價值當量因子構建采用生物量因子修正法［18］，構建價值當量因子（表1）；當量因子價值量確定由研究區(qū)內各縣市當年糧食播種面積及糧食價格決定。1標準單位為生態(tài)系統(tǒng)服務總價值（ESV）當量因子定義為1 hm2全國平均產量的農田每年糧食的經濟價值的1/7［4］。綜合考慮糧食播種面積的變化及通貨膨脹對糧食價格的影響，糧食播種面積及價格取2000—2020年的平均值，由此計算出ESV當量因子價值為1 744元/hm2。

表1 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值當量系數(shù) ［單位：元/（hm2·年）］

式（2）中，ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務總價值（元），Ai為i類土地利用類型的面積，VCi為土地利用類型i的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)，n為土地利用類型數(shù)量；式（3）中，ESVf為第f項服務總價值，Ai為i類土地利用類型的面積，VCfi為第i類土地利用類型的第f項服務價值系數(shù)。

2.3 敏感性分析

利用敏感性指數(shù)分析采用當量因子法計算的ESV對系數(shù)變化的依賴程度，可以驗證ESV的準確性［19］。對ESV分別上調50%和下調50%，計算敏感性指數(shù)（CS），如果CS＞1，說明ESV對VC具有彈性，表明其準確度差、可信度較低；如果CS＜1，則說明ESV對VC缺乏彈性，研究結果可信度高。計算式如下［20］。

式中，ESVi、ESVj分別為調整前后生態(tài)系統(tǒng)服務總價值；VCik、VCjk分別為k類土地利用類型對應生態(tài)系統(tǒng)第i和第j項的服務價值系數(shù)。

3 結果與分析

3.1 土地利用結構變化

根據研究區(qū)2000—2020年土地利用情況（表2）可知，2000—2020年研究區(qū)土地利用類型以林地為主，占比高達87%，其次是草地和耕地，建設用地占比最少。2008年區(qū)域內發(fā)生汶川地震，使各類土地面積產生短期波動，但20年總體結構并未發(fā)生變化，單一土地利用結構類型變化較為突出。其中以建設用地增加最為突出，建設用地面積增加了2.15 km2，增長率達4 300.00%，其次是水域面積，增加6.05 km2，增長率達390.32%。耕地減少，是因為地震對耕地造成損毀，表明區(qū)域經濟發(fā)展對農業(yè)生產依賴程度降低；林地面積先小幅減少再增加，地震對林地造成損壞、毀壞是可逆的，加上人工保護，林地面積逐步增加；草地和水域面積先增加后減少，草地經歷地震損毀后，在短時間自然生長情況下易恢復，當外部環(huán)境穩(wěn)定時，草地又易被其他地類所侵蝕；水域增加，是因為區(qū)域海拔高、坡度大，地震后易發(fā)地質災害，形成堰塞湖，增加水域面積，當?shù)刭|條件穩(wěn)定時，部分沒有安全隱患的堰塞湖通過人工爆破排泄；近20年城鎮(zhèn)化率加快，建設用地的需求量增加，建設用地面積持續(xù)增加；未利用地主要是海拔較高的冰川及部分地區(qū)裸地，人類活動在這些地區(qū)的減少也使其面積增長。

表2 研究區(qū)2000—2020年土地利用情況

3.2 土地利用轉移方向

由2000—2020年土地利用轉移面積情況（表3）可見，研究區(qū)耕地主要向林地和建設用地轉移，轉移面積分別為41.61、1.17 km2；林地主要向草地、耕地、水域轉移，轉移面積分別為46.98、22.06、3.58 km2；草地主要向林地、耕地、水域轉移，轉移面積分別為50.50、15.49、2.89 km2；其余地類轉出面積不明顯。建設用地轉入主要來源是耕地和林地，轉入面積分別為1.17、0.76 km2；林地和草地存在動態(tài)互相轉入，且轉入數(shù)量大致相當；以冰川為主的未利用地無轉出，轉入則主要來自草地和林地。通過對土地面積轉移矩陣分析可知，林地、水域、建設用地、未利用地4類用地為凈轉入。林地轉入主要來自耕地、草地，說明研究期內退耕還林、植樹造林等生態(tài)保護措施得到了較好落實；水域的轉入主要來自林地、草地及部分耕地；水域面積凈增加，主要是因為2008年大地震后，形成眾多堰塞湖；未利用地轉入主要來自部分海拔較高的草地；耕地與草地處于凈轉出狀態(tài)，主要轉入到林地。

表3 2000—2020年土地利用轉移面積情況（單位：km2）

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值時間變化

計算得到研究區(qū)2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務價值情況（表4）。整體來看，各地類生態(tài)系統(tǒng)服務總價值持續(xù)增長，但增長速率不同。2000—2010年受汶川地震影響，增長速率較慢，總量僅增加0.232 6億元，林地、耕地價值減少，其中以林地減少最多，為0.281 0億元，水域和草地為主要增量來源，水域增加最多，為0.503 8億元，其次是草地，增加0.060 5億元。2010—2020年，在嚴格的保護措施和自然恢復的雙重作用下，ESV總量增加0.626 7億元，增速是上一階段的269%。其中林地和未利用地的ESV增加，林地增加最多，為1.218 2億元，其余地類均減少，草地減少最多，為0.541 0億元。由于建設用地不具有正向的生態(tài)服務功能，所以價值為負數(shù)。

總體來看，研究區(qū)內各土地類型ESV結構較為穩(wěn)定，林地是穩(wěn)定的ESV的主要供應者，最高占比達95.51%，其次是草地，最高占比為4.78%；耕地和草地服務價值較低且持續(xù)減少，建設用地的生態(tài)價值最小。因此，未來在關注林地問題的同時，防止草地過度退化和限制建設用地擴張也尤為重要。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間變化

計算得到2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間演變（圖2）。研究區(qū)大部分區(qū)域ESV價值較高，ESV低值區(qū)較少，且分布相對集中。ESV低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的南北部，北部高海拔地區(qū)分布大量草地和部分冰川凍土，主要是平武縣與松潘縣交接的東部和北部地區(qū)。南部靠近成都平原，分布了部分草地，耕地面積大，主要是什邡市中北部、都江堰、彭州北部以及什邡和茂縣交接處的南北部區(qū)域。2000—2020年，ESV總體空間分布格局未發(fā)生明顯變化，但片區(qū)中東部的什邡和綿竹東西相接區(qū)域以及北川縣變化顯著，該地區(qū)ESV顯著提高。該地大力植樹造林，將較大面積的草地轉變?yōu)榱值兀伊值厥窃摰貐^(qū)生態(tài)價值貢獻最大的地類，因此ESV增加最明顯。ESV減少的區(qū)域主要集中在西北和東部，其中位于西北部的松潘、平武縣接壤的高海拔地區(qū)，由于冰川對草地的侵蝕和高海拔地區(qū)林地受自然災害損毀后不易恢復，ESV減少。東部的青川縣，因為伐木破壞林地，林地退化為草地，ESV減少。

圖2 2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間演變

3.5 敏感性分析

根據敏感性指數(shù)計算方法，將各地類ESV當量系數(shù)上下調整50%，得到各個時期敏感性指數(shù)（表5），其結果均小于1。林地敏感性系數(shù)最高，達0.944 8，說明林地價值系數(shù)每增加或減少50%時，ESV增加或減少0.944 8%。主要原因是林地面積較大，占總面積的87.24%。建設用地和未利用地的敏感性系數(shù)小，表明ESV受其價值系數(shù)變化的影響有限。采用的價值系數(shù)適合大熊貓國家公園岷山片區(qū)的實際情況，其研究結果準確、可信。

表5 大熊貓國家公園岷山片區(qū)2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性指數(shù)

4 結論

1）大熊貓國家公園岷山片區(qū)土地利用類型以林地、草地為主。2000—2010年，汶川地震對單一土地利用類型造成影響，水域和草地面積增多，林地面積略微減少。城鎮(zhèn)化速度較慢，建設用地面積增長較慢。2010—2020年，城鎮(zhèn)化速度加快，建設用地快速增長，在自然恢復和生態(tài)保護政策的雙重作用下，林地面積增加，水域總體保持穩(wěn)定，耕地和草地向林地轉移。

2）在ESV總量研究期內保持持續(xù)增長，主要貢獻來源于林地，其次是草地。2000—2010年受汶川地震影響，ESV增速放緩，主要是由于林地的破壞。雖然地震形成堰塞湖使水域面積擴大，其EVS也隨之增大，但不足以彌補林地被破壞帶來的價值減少。2010—2020年，在自然恢復和人工保護的雙重作用下，尤其是大熊貓國家公園體制試點工作的開展，EVS總量增速提升。

3）在空間分布格局上，大部分土地ESV較高，ESV低的土地較少，且分布相對集中，ESV低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的南、北部。2000—2020年，ESV總體空間分布格局未發(fā)生明顯變化，但中東部地區(qū)ESV顯著提高。

4）各時期敏感性指數(shù)均小于1，表明各時期ESV對選擇的生態(tài)服務價值當量系數(shù)缺乏彈性，研究結果可靠。其中林地敏感性指數(shù)最高，建設用地和未利用地敏感性指數(shù)較低。