基于土地利用覆被變化的錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值研究

孫德順，曹 碩，李世隆，馬曉燕*

(1.北京農(nóng)學(xué)院 園林學(xué)院，北京102206；2.城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室，北京100083)

生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計[1]。生態(tài)文明建設(shè)是實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展道路最根本的政策支持和最基礎(chǔ)的保障[2]，對中國可持續(xù)發(fā)展道路的探索、綠色生態(tài)文明的建設(shè)具有積極的推動作用。在生態(tài)文明建設(shè)的背景下，國家公園逐漸走入大眾的視野，成為促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要方法。

建立自然保護(hù)地保護(hù)自然在世界各國迅速的推廣。1872年，美國建設(shè)了世界上第一個國家公園：黃石國家公園[3]。基于國家公園在保護(hù)自然環(huán)境、修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)、保護(hù)珍貴野生動植物資源等各方面的優(yōu)勢，世界各國興起建設(shè)國家公園的浪潮。

國家公園建設(shè)的根本目的是保護(hù)各類珍貴的自然資源[4]，保護(hù)和修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)，使之能夠健康永續(xù)的提供優(yōu)質(zhì)的生態(tài)服務(wù)功能。對于生態(tài)系統(tǒng)的評估以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估，在國際上已有了多年的研究發(fā)展，而千年生態(tài)系統(tǒng)評估，則最為廣泛地被全世界認(rèn)知并應(yīng)用于全球或局部的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估，也標(biāo)志著生態(tài)價值的研究得到了極高的重視。

錢江源國家公園體制試點區(qū)地處浙江省開化縣，與江西省婺源縣、德興市，安徽省休寧縣相毗鄰，面積約252 km2，包括古田山國家級自然保護(hù)區(qū)、錢江源國家森林公園、錢江源省級風(fēng)景名勝區(qū)等3個保護(hù)地及銜接各保護(hù)地之間的自然生態(tài)區(qū)域[5]，涵蓋4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，21個行政村、72個自然村，是全國首批10個國家公園體制試點區(qū)之一，也是浙江省唯一的試點區(qū)。

錢江源國家公園屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，季節(jié)分明、氣候溫和宜人。年平均氣溫16.4 ℃，年平均降水量1 814 mm，日照時數(shù)1 712.5 h，素有“中國的亞馬遜雨林”之稱[6]。錢江源國家公園有高等植物2 062種，鳥類237種，獸類58種，兩棲類動物26種，爬行類動物51種，昆蟲1 156種，其中珍稀瀕危植物61種，中國特有屬14個，園內(nèi)具有多種珍貴的自然生態(tài)系統(tǒng)，具有極高的生態(tài)價值。

1 數(shù)據(jù)來源和計算方法

評估數(shù)據(jù)主要來自《全國統(tǒng)計年鑒》、《開化縣統(tǒng)計年鑒》、《開化縣國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、《錢江源國家公園體制試點區(qū)總體規(guī)劃》以及其他國家公園相關(guān)數(shù)據(jù)資料。

數(shù)據(jù)取自Landsat系類衛(wèi)星影像，借助Landsat影像，對2015年及2019年錢江源國家公園兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、修正、裁剪最終得到精度較高，能夠滿足研究需要的土地利用分類數(shù)據(jù)。

將土地利用覆蓋變化與錢江源國家公園實際土地分類數(shù)據(jù)相結(jié)合，將錢江源國家公園分為林地、耕地、水域、草地、建設(shè)用地。

將預(yù)處理好的遙感影像導(dǎo)入eCognition軟件中，通過遙感影像的分割、分類體系的建立、樣本的配置、規(guī)則分類以及修正，最后得到精確分類結(jié)果，用相應(yīng)算法進(jìn)行面積的計算與統(tǒng)計，最終得到各類型土地利用面積。

2 結(jié)果和分析

2.1 錢江源國家公園用地利用類型分類

2015年和2019年錢江源國家公園土地利用類型面積見圖1。由圖1可得，2015年錢江源國家公園總面積2.52萬hm2，面積從大到小依次為：林地、耕地、建設(shè)用地、水域、草地。林地所占面積比例最大，草地所占面積比例最小。2019年錢江源國家公園總面積2.52萬hm2，面積從大到小依次為：林地、耕地、建設(shè)用地、水域、草地。林地所占面積比例最大，草地所占面積比例最小。

2.2 錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值研究

2.2.1 錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值估算方法 錢江源國家公園某類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算[7]表達(dá)式為：

ESki=Vki×Ski。

其中，ESki表示錢江源國家公園內(nèi)k類土地利用類型i項生態(tài)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量，Vki為k種類土地利用類型的i項生態(tài)功能的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù),Ski為k種類土地利用類型的i項生態(tài)功能的面積[8]。

錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量計算[9]表達(dá)式為：

ES=∑(Vki×Ski)

其中，ES表示錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量，Vki、Ski與上式相同。

2.2.2 錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值估算結(jié)果與分析 計算得到2015年和2019年錢江源國家公園各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及總價值量如表1、表2所示。

2015年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值為10 174.19×106元人民幣，各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由大到小依次為：林地、耕地、水域、草地，其中林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比重最大，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比重最小。各項生態(tài)服務(wù)價值及比例如表1所示，各項生態(tài)服務(wù)價值由大到小依次為：土壤形成與保護(hù)、氣體調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)、原材料供給、廢物處理、娛樂與文化、食物生產(chǎn),其中土壤形成與保護(hù)價值比重最大，食物生產(chǎn)價值比重最小。

2019年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值為10 272.16×106元人民幣，各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由大到小依次為：林地、耕地、水域、草地,其中林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比重最大，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比重最小。各項生態(tài)服務(wù)價值及比例如表2所示，各項生態(tài)服務(wù)價值由大到小依次為：土壤形成與保護(hù)、氣體調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)、原材料供給、廢物處理、娛樂與文化、食物生產(chǎn),其中土壤形成與保護(hù)價值比重最大，食物生產(chǎn)價值比重最小。

表1 2015年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值 單位：106元

表2 2019年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值 單位：106元

2.3 錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時間變化分析

2.3.1 各類型生態(tài)系統(tǒng)價值時間變化分析 由表1所得數(shù)據(jù)歸納計算，得到2015年和2019年錢江源國家公園各類型生態(tài)系統(tǒng)價值隨時間變化情況，其中林地、草地、水域、耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化量分別為：139.52、0.73、-38.21、-4.1，由此可以得出2015年到2019年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值呈增長趨勢，由10 174.19×106元人民幣增加到10 272.16×106元人民幣，共增加97.97×106元人民幣。

各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化量由大到小依次為：林地、耕地、水域、草地。這是因為自2015年錢江源國家公園試點建立起，對園內(nèi)生態(tài)環(huán)境做了積極地恢復(fù)和處理，使得林地、草地的土地利用面積有著不同數(shù)量的增多，減少了大量的不合理耕地，導(dǎo)致了林地、草地的生態(tài)服務(wù)價值的增長，耕地生態(tài)服務(wù)價值的減少。同時，由于園內(nèi)存在著填河修路、填河筑壩等情況，所以導(dǎo)致水域面積有所減少，導(dǎo)致水域的生態(tài)服務(wù)價值有所降減少。

2.3.2 單項生態(tài)服務(wù)價值隨時間變化分析 通過對表2數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納計算，得到2015年到2019年錢江源國家公園單項生態(tài)服務(wù)價值隨時間變化的情況，其中食物生產(chǎn)、原材料提供、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、廢物處理、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、生物多樣性、娛樂與文化的變化量分別為：-4.87、16.33、19.68、12.35、-2.42、15.15、17.23、16.76、7.69。由此可以得出氣體調(diào)節(jié)的服務(wù)價值變化最多，廢物處理的服務(wù)價值變化最少。分析可知，食物生產(chǎn)和與廢物處理減少的主要原因是耕地面積的減少，這與上述分析情況具有一致性。

2.4 3類服務(wù)類別生態(tài)服務(wù)價值隨時間變化分析

根據(jù)錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估框架，將包含的9項生態(tài)服務(wù)價值歸納為3大類：供給服務(wù)，調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)[10]。供給服務(wù)是一種經(jīng)濟(jì)服務(wù)，是指由生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出、可以以貨幣的形式在市場上進(jìn)行交易，并最終產(chǎn)生一種可見的效益的服務(wù)。調(diào)節(jié)服務(wù)是一種生態(tài)服務(wù)，是指由生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中所得到的收益，是自然界各種生物相互作用，并最終為人類生活提供中間或無形的一種服務(wù)。文化服務(wù)是指由生態(tài)系統(tǒng)獲得的非物質(zhì)性收益，是以滿足人類精神享受、教育科普為主的無形的服務(wù)。三大類服務(wù)類別的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值隨時間變化如圖2。

由圖2可以得出在三類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中，由大到小依次為調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)、文化服務(wù)，其中調(diào)節(jié)服務(wù)占比最大，占錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的80%以上。3類生態(tài)服務(wù)的變化量由大到小依次為：調(diào)節(jié)服務(wù)(78.77)、供給服務(wù)(11.46)、文化服務(wù)(7.69)，調(diào)節(jié)服務(wù)的增加比重也是最大。各類調(diào)節(jié)服務(wù)除廢物處理外，均有著不同程度的增加，充分表明錢江源國家公園的建立對當(dāng)?shù)刈匀槐Ｗo(hù)地的保護(hù)和修復(fù)起著積極地作用。

2.5 敏感性分析

敏感性指數(shù)的含義為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)的依賴程度隨著時間的變化影響[11]。它包括兩方面：一是生態(tài)系統(tǒng)受到干擾或破壞時生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值改變的大小，二是生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾或破壞時，能保持原有狀態(tài)的能力，即持久能力。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)的敏感性指數(shù)的表達(dá)式[12]為：

其中，ESq表示原始生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值，ESh表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)調(diào)整以后得到的總價值，Vkq表示原始生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，Vkh表示調(diào)整后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)。

研究通過分別將錢江源國家公園林地、草地、耕地、水域四類生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)調(diào)高50%，計算得出敏感性指數(shù)如表3。

表3 2015年和2019年的敏感性指數(shù)Tab.3 Sensitivity index in 2015 and 2019

由表3可知，生態(tài)系統(tǒng)敏感性由大到小依次為：林地、耕地、水域、草地。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值對林地價值系數(shù)最敏感，對草地最不敏感。4類用地類型的敏感性指數(shù)均小于1，表明錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值對生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)是不敏感的，即缺乏彈性的。

3 建 議

2015年到2019年錢江源國家公園林地、草地面積有著不同程度的增加，耕地、水域、建設(shè)用地面積有所減少，林地增加幅度最大而耕地減少幅度最大，錢江源國家公園的土地利用程度正在降低。2015年、2019年錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值由為10 147.19×106元人民幣增長到10 272×106元人民幣，總體態(tài)勢呈增長趨勢。其中林地、草地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值增加，耕地和水域生態(tài)服務(wù)價值有著不同程度的減少，且錢江源國家公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值對生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)是不敏感的，即缺乏彈性的。由此可知自錢江源國家公園試點開始建設(shè)以來，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐日增長，生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸朝著恢復(fù)自然的方向發(fā)展。

可知錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值增加的主要因素是綠色植被面積的增加以及不合理耕地的修復(fù)、亂建違建的拆除。所以，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)及錢江源國家公園實際發(fā)展情況，提出以下建議：

3.1 完善錢江源國家公園法律體系

一個完善的法律體系和發(fā)展保護(hù)政策是保護(hù)國家公園健康發(fā)展的基礎(chǔ)，是保證國家公園生態(tài)系統(tǒng)能夠持續(xù)提供高質(zhì)量功能服務(wù)價值的關(guān)鍵，能使保護(hù)生態(tài)環(huán)境、合理開發(fā)資源、發(fā)展生態(tài)旅游有法可循，有法可依。所以應(yīng)盡快起草《錢江源國家公園法》及其他管理條例，整合已有的《錢江源國家公園體制試點區(qū)山水林田河管理辦法》，《錢江源國家公園專(兼)職生態(tài)巡護(hù)員管理辦法》等法律文件，明確國家公園保護(hù)制度、土地權(quán)屬、運營措施、執(zhí)法力度等各方面內(nèi)容，組建以《錢江源國家公園法》為核心的錢江源國家公園法律體系。

3.2 完善錢江源國家公園監(jiān)測體系

加強國家公園生態(tài)巡護(hù)，充分利用遙感、無人機、地理信息系統(tǒng)等高科技技術(shù)對錢江源國家公園的進(jìn)行全方位的監(jiān)測，建立錢江源國家公園監(jiān)測體系，實現(xiàn)對國家公園各類用地面積變化、生態(tài)修復(fù)變化等各方面進(jìn)行的實時監(jiān)測，提供科學(xué)的檢測數(shù)據(jù)，杜絕各類違建、毀壞綠地現(xiàn)象的發(fā)生，使錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值健康發(fā)展。

3.3 加強公眾參與，提高全民保護(hù)意識

國家公園的保護(hù)不是某個人或某個組織的事，而是全體公眾共同的事業(yè)，只有公眾的積極參與才能更好地保護(hù)國家公園的珍貴資源及環(huán)境，使國家公園生態(tài)服務(wù)價值健康發(fā)展。因此，要加強對錢江源國家公園的宣傳力度，推動生態(tài)保護(hù)科普教育，使人們意識到錢江源國家公園的建設(shè)對生態(tài)服務(wù)價值的改善以及對經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)的重要作用，提高公眾對國家公園建設(shè)及生態(tài)保護(hù)的熱情，增強公眾的生態(tài)責(zé)任感，同時建立錢江源國家公園志愿者體系、公眾監(jiān)督體系，鼓勵當(dāng)?shù)鼐用駞⑴c錢江源國家公園的保護(hù)修復(fù)工作，使錢江源國家公園的建設(shè)真正成為一項公眾參與的事業(yè)。

3.4 建立錢江源國家公園生態(tài)補償體系

完善的生態(tài)補償制度是保護(hù)國家公園生態(tài)環(huán)境、珍稀資源，使生態(tài)系統(tǒng)能夠不斷提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)價值的重要措施。錢江源國家公園對生態(tài)補償制度也做了積極地探索，《錢江源國家公園集體林地地役權(quán)改革實施方案》的出臺，合理的征收了國家公園80%以上的集體林地，同時按一定比例進(jìn)行生態(tài)補償，不僅使國家公園內(nèi)的林地得到了良好的保護(hù)，同時增加了參與居民的經(jīng)濟(jì)收入，是對合理保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高公眾參與度的一項積極舉措。所以，應(yīng)以此為經(jīng)驗，從資金投入體系、資金監(jiān)管機制、生態(tài)補償指標(biāo)等各方面入手，完善錢江源國家公園生態(tài)補償制度，建立錢江源國家公園生態(tài)補償體系，使錢江源國家公園生態(tài)服務(wù)價值健康發(fā)展。

自2015年錢江源國家公園試點成立以來，在政府的號召和各方面的共同努力下，園內(nèi)的綠化面積，包括林地和草地面積均有著不同程度的增加，而相應(yīng)的減少了不合理的耕地土地面積以及拆除了各類違建設(shè)施，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐日增長，生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸朝著恢復(fù)自然的方向發(fā)展，這表明國家公園的建設(shè)對于保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)、恢復(fù)自然生態(tài)秩序、保護(hù)珍貴動植物資源等方面均有著重要的意義，建設(shè)國家公園是保護(hù)自然保護(hù)地，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值健康發(fā)展的有效方法。本論文由于時間精力的限制，只是對土地利用變化及生態(tài)服務(wù)價值做了時空上的比較，并未做空間變化的比較，在以后的研究中將會逐漸補全這些遺憾。