黔東南苗族侗族自治州生態(tài)保護成效評估

鄒梓穎,肖 燚,歐陽志云,宋昌素,3,王克林

1 中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室,長沙 410125 2 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室,北京 100085 3中國科學院大學,北京 100049

生態(tài)系統(tǒng)及其服務功能對人類經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮著基礎性支撐作用,我國政府一直高度重視生態(tài)保護與生態(tài)建設,啟動了退耕還林、天然林保護、生態(tài)公益林建設等多項重大生態(tài)保護與建設工程,取得了一定成效,為遏制我國生態(tài)系統(tǒng)退化發(fā)揮了重要作用,也為經(jīng)濟社會的快速發(fā)展提供了生態(tài)環(huán)境基礎和保障[1]。目前國內對于生態(tài)保護的成效評估,或基于土地退化、城市化、濕地、土壤侵蝕及土地利用動態(tài)變化等信息進行單項逐一評估[2]；或通過生物豐度、植被覆蓋、水網(wǎng)密度、土地脅迫、污染負荷等指標基于權重和歸一化方法來計算生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)對生態(tài)環(huán)境狀況進行評價[3]；或針對各項林業(yè)生態(tài)工程實施成效利用NDVI、植被覆蓋度、景觀格局指數(shù)和人類威脅因子進行評價[4]；或以水源涵養(yǎng)、水土保持、防風固沙、改善小氣候、農(nóng)業(yè)面源污染控制等服務功能指標進行評價[5]；或針對某項生態(tài)保護建設工程的特定實施區(qū)域的生態(tài)成效進行具體評估[6- 9]；如何選取有效合理的方法對某一行政區(qū)域的綜合生態(tài)保護成效進行直觀的評估成為了值得探討的問題。生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值是生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的產(chǎn)品與最終服務價值的總和,包括產(chǎn)品提供價值、調節(jié)服務價值和文化服務價值[10]；生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值核算是分析評估研究區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)服務功能量及經(jīng)濟價值的變化趨勢[11]。將生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值核算應用于生態(tài)保護成效評估,基于數(shù)據(jù)收集等可操作性的考慮,采用核算生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)服務價值及其變化來評估區(qū)域的生態(tài)保護成效。

黔東南苗族侗族自治州位于我國西南喀斯特地貌分布區(qū),相較于貴州省其他地區(qū),黔東南州石漠化面積最小,且石漠化等級程度較低。據(jù)2005年統(tǒng)計,黔東南州喀斯特地區(qū)有25%已經(jīng)發(fā)生石漠化[12],全州大部分縣市均屬集中連片特殊困難地區(qū)內的國家扶貧開發(fā)工作重點縣,存在較大的人地矛盾,生態(tài)環(huán)境依然十分脆弱。黔東南州地處長江、珠江上游,是全國“兩屏三帶”生態(tài)屏障中南方丘陵地帶的重要組成部分,生態(tài)區(qū)位重要。國家實施的多項生態(tài)保護建設工程在黔東南州均有所覆蓋：全州除從江縣外已全部納入天然林保護工程范圍,工程一期期限為2000—2010年；退耕還林(草)工程自2000年開始試點,至2006年底結束,在全州范圍內均有所分布；目前全州公益林區(qū)劃界定面積92.4 萬hm2,其中國家級公益林55.2 萬hm2、地方公益林面積37.2 萬hm2,涉及全州16個縣市和雷公山國家級自然保護區(qū),國家級公益林主要分布在清水江、都柳江、舞陽河兩岸的第一層山脊,以凱里為中心輻射周邊縣的石漠化區(qū)域和雷公山國家級自然保護區(qū)；同時在石漠化治理和清水江流域水污染治理等方面黔東南州也有較大投入。通過對各時段的試算比較,選取各項生態(tài)保護建設工程實施集中的2000—2010年作為研究時段,通過核算黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值及其變化對黔東南州的生態(tài)系統(tǒng)運行狀況及生態(tài)保護建設工程綜合實施成效進行評估,對黔東南州生態(tài)文明建設具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

黔東南苗族侗族自治州位于貴州省東南部(圖1),地理坐標為107°17′—109°35′E、25°19′—27°31′N,全州總面積30337 km2；地處云貴高原向湘桂丘陵盆地過渡地帶。按地貌特征,境內可分為巖溶地貌區(qū)和剝蝕、侵蝕地貌區(qū),其中西北部地區(qū)有部分已發(fā)生不同程度石漠化。黔東南州地屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū),冬無嚴寒、夏無酷暑、雨熱同季,年平均氣溫14—18℃,年降水量100—1500 mm。自然生態(tài)系統(tǒng)類型以森林、草地為主,其中森林覆蓋率達到60.7%,主要由常綠針葉林、落葉闊葉林和常綠闊葉林組成；草地生態(tài)系統(tǒng)類型以草叢為主導,占全州面積的13.9%。黔東南州共轄16縣市,其中8個縣被納入國家重點生態(tài)功能區(qū)縣(圖2)。

圖1 黔東南苗族侗族自治州區(qū)位圖Fig.1 Location of the study site

圖2 黔東南苗族侗族自治州生態(tài)系統(tǒng)類型Fig.2 Ecosystem of the study site

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)資料來源

本研究采用的生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用遙感解譯的Landsat TM 數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m×30 m,來源于中國科學院遙感所；統(tǒng)計數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和污染監(jiān)測數(shù)據(jù)等分別來自黔東南州統(tǒng)計局、水務局、氣象局和環(huán)保局；服務功能參數(shù)及價值量核算的價格參數(shù),主要依照相關資料文獻和居民消費價格指數(shù)調整獲取。

2.2 研究方法

通過核算一定時期內生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值及其變化評估區(qū)域的生態(tài)保護成效：

EEP=ERVvariation

式中,EEP為生態(tài)保護成效；ERVvariation為生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值變化。

針對黔東南州的自然生態(tài)系統(tǒng)服務功能特征,本研究應用了不同的評價方法[10,13- 15]對黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值進行核算(表1)。

3 結果與分析

3.1 評價結果

(1)水源涵養(yǎng)

2010年黔東南州水源涵養(yǎng)量為137.73 億m3,與2000年相比,黔東南州的水源涵養(yǎng)量增加了2.56 億m3；2010年黔東南州水源涵養(yǎng)總價值為972.37 億元,單位面積價值為3.21×106元/km2。

(2)土壤保持

黔東南州的土壤保持量從2000年的24.78 億t增加到2010年的24.86 億t；2010年黔東南州的減少泥沙淤積價值為78.86 億元、減少氮面源污染價值為80.50 億元、減少磷面源污染價值為75.19 億元,由此可得2010年土壤保持總價值為234.55 億元,單位面積價值為7.73×105元/km2。

表1 黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值核算指標及方法

(3)洪水調蓄

2010年黔東南州植被(森林、灌叢、草地)的洪水調蓄能力為250.70 萬m3,與2000年相比減少了47.82 萬m3；2000年與 2010年黔東南州湖泊洪水調蓄能力均為150.49 萬m3。洪水調蓄價值主要體現(xiàn)為減輕洪水威脅的經(jīng)濟價值,計算得到2010年黔東南州洪水調蓄總價值為0.28 億元,其中植被(森林、灌叢、草地)洪水調蓄占62.50%、湖泊洪水調蓄占37.50%。

(4)空氣凈化

黔東南州2010年森林、灌叢、草地面積分別為18416.97 km2、2563.06 km2、4201.26 km2；計算可得2010年黔東南州生態(tài)系統(tǒng)SO2凈化量為44.47 萬t、NOx凈化量為1.69 萬t、滯塵量為1.15 萬t,比2000年均有所增加,通過替代成本法計算可得2010年黔東南州生態(tài)系統(tǒng)空氣凈化總價值為2.92億元。

(5)水質凈化

黔東南州濕地生態(tài)系統(tǒng)面積為117.87 km2,計算得到2010年黔東南州濕地生態(tài)系統(tǒng)的COD吸收量1.30 萬t、總氮凈化量0.11 萬t、總磷凈化量0.11 萬t,與2000年相比均有所增加；運用替代成本法計算得到2010年黔東南州水質凈化總價值為0.13億元。

(6)固碳釋氧

黔東南州2010年固碳(CO2)總量為1617.80萬t、釋氧總量為1176.58萬t,與2000年相比,固碳總量增加了171.11 萬t、釋氧總量增加了124.44 萬t；由此得出黔東南州生態(tài)系統(tǒng)2010年的固碳價值為33.08億元、釋氧價值為80.36億元,固碳釋氧價值總計113.45億元。

(7)氣候調節(jié)

2010年黔東南州自然生態(tài)系統(tǒng)降溫消耗總能量為1726.56 億kwh,其中植被蒸騰耗能為1657.30 億kwh,水面蒸發(fā)耗能為69.26 億kwh；與2000年相比,植被蒸騰降溫耗能增加了34.15 億kwh、水面蒸發(fā)降溫耗能增加了0.86億kwh。2010年黔東南州氣候調節(jié)總價值為915.08億元,其中植被蒸騰降溫價值為878.37億元、水面蒸發(fā)降溫價值為36.71億元,植被蒸騰的單位面積降溫價值為3.49×106元/km2、水面蒸發(fā)的單位面積降溫價值為3.11×107元/km2,據(jù)此可知濕地生態(tài)系統(tǒng)的氣候調節(jié)能力更強。

(8)調節(jié)服務總價值及變化

2010年黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值為2238.78億元。其中,水源涵養(yǎng)價值最大,占43.43%,其次是氣候調節(jié)價值和土壤保持價值,分別占40.87%和10.48%。

黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值從2000年的1980.87億元增加到2010年的2238.78億元,剔除價格因素基于2010年不變價進行比較,2000—2010年實際增長了2.26%。固碳釋氧價值增幅最大,十年間增加了11.83%；水源涵養(yǎng)、土壤保持、空氣凈化、水質凈化、氣候調節(jié)價值均有小幅增長；洪水調蓄價值有所下降,減幅為10.5%。

(9)各縣市調節(jié)服務價值量及變化

2010年黔東南州16個縣市的生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值如表2所示,其中價值量最高的依次為黎平縣、榕江縣、從江縣；價值量最低的依次為麻江縣、丹寨縣和三穗縣。從各項服務功能來看,水源涵養(yǎng)、固碳釋氧和氣候調節(jié)價值最高的均為黎平縣,土壤保持價值最高的是從江縣。2000—2010年,價值量增幅最大的是麻江縣,增幅為7.06%,增幅最小的是榕江縣,增幅為0.87%。

3.2 結果分析

研究核算得出,2010年,黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值為2238.78億元。從不同生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務類型來看,水源涵養(yǎng)價值最大,其次是氣候調節(jié)、土壤保持和固碳釋氧,4項服務價值總和占調節(jié)服務總價值的99.85%,說明這4項服務為黔東南州自然生態(tài)系統(tǒng)的核心調節(jié)服務,表明黔東南州是長江、珠江上游重要水源涵養(yǎng)區(qū)。

從黔東南州2010年調節(jié)服務價值各縣市評估結果來看,單位面積調節(jié)服務價值為737.9萬元/km2,人均調節(jié)服務價值為6.3萬元/人；其中,重點生態(tài)功能區(qū)縣的單位面積調節(jié)服務均值和人均調節(jié)服務均值,均高于非重點生態(tài)功能區(qū)縣和黔東南州的均值。將各縣市的單位面積調節(jié)服務價值量與人均調節(jié)服務價值量降序排列可以看出,除黃平、施秉外的6個重點生態(tài)功能區(qū)縣均位于前列；黎平縣雖不屬于重點生態(tài)功能區(qū)縣,但其森林覆蓋率高達71.15%(16個縣市中位列第二,僅次于榕江)；黃平、施秉位于黔東南州石漠化嚴重的西北部,在貴州省主體功能區(qū)規(guī)劃中被劃為黃平-施秉低山丘陵石漠化防治與生物多樣性保護區(qū),石漠化覆蓋較大、植被覆蓋較低。生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值(GEP)作為與國內生產(chǎn)總值平行的核算指標,前者關注的是生態(tài)系統(tǒng)的運行狀況,后者關注的是經(jīng)濟系統(tǒng)運行狀況[10]。將黔東南州2010年各縣市單位面積和人均調節(jié)服務價值與當年GDP進行比較,基本表現(xiàn)出單位面積和人均GDP越低的縣市,其單位面積和人均調節(jié)服務價值越高的特點(圖3、4)。

圖3 黔東南州各縣市2010年單位面積調節(jié)服務價值與GDP比較Fig.3 Per unit area regulating services value compare with GDP in Qiandongnan (2010)標*為重點生態(tài)功能區(qū)

圖4 黔東南州各縣市2010年人均調節(jié)服務價值與GDP比較Fig.4 Per capita regulating services value compare with GDP in Qiandongnan (2010)標*為重點生態(tài)功能區(qū)

2000年到2010年,黔東南州的生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值以不變價計算增幅為2.26%；其中水源涵養(yǎng)、土壤保持、空氣凈化、水質凈化、固碳釋氧、氣候調節(jié)的價值均有小幅增長；增幅最大的是固碳釋氧,其次是空氣凈化、氣候調節(jié)；黔東南州實施退耕還林、天然林保護工程、公益林等一系列生態(tài)保護建設工程的十年間,自然生態(tài)系統(tǒng)恢復較好,森林、草地生態(tài)系統(tǒng)面積均有所增長、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積有所降低；洪水調蓄價值有所下降,主要原因在于2000年暴雨降雨量遠高于2010年,導致2010年的植被洪水調蓄量低于2000年。

圖5 黔東南州2000—2010年各縣市調節(jié)服務價值變化率與植被覆蓋變化率比較Fig.5 Rate of change of regulating services value and vegetation cover rate of change (2000—2010)標*為重點生態(tài)功能區(qū)

從黔東南州各縣市生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值的變化來看(圖5),生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值和植被覆蓋的變化基本一致。除黃平縣外,調節(jié)服務價值增幅較大的縣市均為非重點生態(tài)功能區(qū)縣,屬于貴州省主體功能區(qū)劃中的國家級或省級重點開發(fā)區(qū)域；黔東南州非重點生態(tài)功能區(qū)縣的調節(jié)服務價值增幅均值高于重點生態(tài)功能區(qū)縣,可間接證明2000年至2010年間黔東南州的經(jīng)濟發(fā)展并沒有建立在破壞生態(tài)環(huán)境的基礎上,生態(tài)保護成效較為明顯。

4 結論與討論

為避免重復計算,本研究通過核算自然生態(tài)系統(tǒng)的最終服務功能價值來評估2000年—2010年黔東南州生態(tài)保護成效。通過研究看出,黔東南州基本表現(xiàn)出GDP低的地區(qū),其單位面積和人均生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值高的特點；重點生態(tài)功能區(qū)縣的單位面積和人均調節(jié)服務價值均高于非重點生態(tài)功能區(qū)縣,體現(xiàn)了重點生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃的科學性。十年間生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值的變化可以看出,非重點生態(tài)功能區(qū)縣的調節(jié)服務價值增幅高于重點生態(tài)功能區(qū)縣,說明非重點生態(tài)功能區(qū)實現(xiàn)了保護與發(fā)展的雙贏,也體現(xiàn)了當?shù)卣畬ι鷳B(tài)保護和建設的重視程度。

本研究應用生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值的變化來評估一個行政單元自然生態(tài)系統(tǒng)的變化,方法較簡便易行,較準確的表現(xiàn)出一定時期內研究區(qū)域的生態(tài)保護和生態(tài)恢復綜合成效,明晰了一系列生態(tài)保護工程提升區(qū)域綜合價值的作用；對促進研究區(qū)域的經(jīng)濟開發(fā)-生態(tài)環(huán)境保護-社會民生改善三者之間的健康和諧發(fā)展具有較大意義；同時能為當?shù)卣⑸鷳B(tài)保護成效評估與考核機制、進行領導干部離任審計以及完善生態(tài)補償制度等提供決策參考,有助于推動研究區(qū)域的生態(tài)文明制度建設。從研究結果可以看出,生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值的增加與植被覆蓋的增加顯著相關,而自然生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)服務價值增速較緩,下一階段黔東南州應繼續(xù)實施各項生態(tài)保護建設工程,通過實現(xiàn)森林、灌叢、草地生態(tài)資產(chǎn)面積和質量的同步提升來增加黔東南州生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)服務價值。健康的生態(tài)系統(tǒng)是持續(xù)提供生態(tài)產(chǎn)品與服務的保障,也是人類經(jīng)濟與社會的寶貴資本,黔東南州應科學兼顧生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展,充分利用三省交界的地理區(qū)位優(yōu)勢及民族文化特色旅游資源優(yōu)勢,加快推進產(chǎn)業(yè)結構調整和產(chǎn)業(yè)布局更新,在避免過度開發(fā)對生態(tài)環(huán)境造成破壞的前提下,大力發(fā)展生態(tài)旅游,科學規(guī)劃生態(tài)旅游扶貧,形成農(nóng)文旅融合旅游產(chǎn)業(yè)體系。

本研究使用的遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的獲取與處理不可避免存在誤差；使用的核算參數(shù)、單價因參考資料來自不同年份、區(qū)域也存在一定誤差；因數(shù)據(jù)資料獲取的限制,本研究對于黔東南州自然生態(tài)系統(tǒng)價值的核算指標設置仍存在一定局限；生態(tài)保護的成效除了體現(xiàn)于自然生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)服務價值變化,同時也體現(xiàn)在文化服務價值的變化,文化服務中休閑旅游、景觀價值和美學價值三項指標因為數(shù)據(jù)收集的局限暫未進行核算。但本研究還是較好的體現(xiàn)了黔東南州的自然生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值,反映出了黔東南州一定時期內的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和變化,為黔東南州之后的生態(tài)保護建設政策制定提供了科學依據(jù)。