扎龍自然保護區生態系統服務價值變化研究

張淑花，張雪萍

（1.綏化學院 旅游與資源管理系，黑龍江 綏化152061；2.哈爾濱師范大學 地理科學學院，哈爾濱150024）

生態系統不僅創造了人類生存的環境，還不斷地提供產品與服務來滿足人類生存的需要，其產品與服務的價值化已被廣泛運用在理解和探討人類的可持續發展中。生態系統服務是指由自然系統的生境、物種、生物學狀態、性質和生態過程所生產的物質及其所維持的良好的生活環境對人類的服務性能［1］。土地是各種自然生態系統的載體，生態系統類型在土地利用中的表現為土地利用類型，土地利用作為人類最基本的實踐活動，通過區域生態進程和服務間的相互作用直接影響區域生態服務價值［2］。土地利用以及由此導致的土地覆蓋變化影響著生態系統的結構和功能，對維持生態系統服務功能起著決定性的作用，研究土地利用／土地覆蓋變化情況下的生態系統服務價值的變化具有重要現實意義［3］。

1 研究區概況

扎龍自然保護區位于黑龍江省西部，松嫩平原烏裕爾河下游，齊齊哈爾市東南郊26.7km處，地理坐標為123°47′－124°37′E，46°52′－47°32′N，地跨齊齊哈爾市的富裕縣、泰來縣、鐵峰區、昂昂溪區和大慶市的林甸縣、杜爾伯特蒙古族自治縣等6個縣區，總面積2 100km2，是一個以鶴類等大型水禽為主體的珍稀鳥類和濕地生態類型的國家級自然保護區。本區地勢北高南低，中間低洼，東西地勢高，整個濕地自北向南呈三角形。氣候屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫2～4℃，年平均降雨量426mm，主要集中于7－9月，占全年降雨量的70%。1992年扎龍國家級自然保護區就已被列入國際重要濕地名錄，根據生態環境和功能，濕地劃分為3個區域：核心區面積500 km2，為保存完好的典型濕地生境，主要為蘆葦沼澤，是鶴類等珍稀水禽重要的棲息地和巢區分布地；緩沖區面積1 480km2，分布著成片或斷續的蘆葦沼澤、苔草沼澤及湖泡，也是鶴類等珍稀水禽的活動領域和棲息繁殖地，區內村屯較多，有鐵路、公路干線和大型水利工程；實驗區面積為120km2，生境與緩沖區相同，主要進行鶴類實驗研究，并有限開放生態旅游。

2 研究方法

2.1 土地利用／覆蓋數據獲取

主要以1989年6月、1999年9月美國Landsat－TM影像和2006年6月的CBERS（中巴資源衛星）為數據源，TM影像選用TM4，3，2波段進行假彩色合成，CBERS最高空間分辨率為19.5m，CCD（電荷合耦相機）光譜段的設計與美國Landsat－TM影像相似［4］，因此也選擇4，3，2波段組合。所有遙感圖像經過增強、糾正、鑲嵌等處理后，根據影像特征，在參考其它相關資料的基礎上，將研究區域的土地利用類型劃分為耕地（平原旱地、水田）、草地、林地、未利用地（鹽堿地）、水域、濕地（沼澤濕地）和建設用地（城鎮、農村居民地、工礦、交通用地）等7類，建立不同土地利用類型的判讀標志并進行人機交互解譯，再進行實地校驗，修改無誤后建立扎龍自然保護區土地利用數據庫，數據格式Coverage，投影方式為（Albers）等面積割圓錐投影，中央經線為105°E，雙標準緯線分別為25°N和47°N，坐標原點為（0，0）。

2.2 土地利用類型動態度

土地利用類型動態度（K）指的是某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，其計算公式如式（1）。

式中：Ua、Ub——研究初期及研究末期某一種土地利用類型的數量；T——研究時段，當T的時段設定為年時，K——該研究區某種土地利用類型年變化率。

2.3 生態系統服務價值評價

生態系統對人類的貢獻可以用經濟價值來評估，通過貨幣化生態系統服務的功能和效益，可以給出這種服務在經濟上的價格標簽。認識生態系統服務的巨大價值，特別是將生態系統服務的經濟價值融入到市場經濟的運行中去，將會使人們更加意識到保護生態系統服務功能的重要性［2－3］。近年來，生態系統服務價值的研究逐漸成為生態學和生態經濟學的一個熱點，其中，美國生態學家Constanza等人的研究成果引起了世界各國極大的反響［5］。他將全球生物圈劃分為：海洋、森林、草原、濕地、水面、荒漠、農田等16大類26小類；將生態系統服務功能劃分為氣體調節、氣候調節、養分循環、土壤形成、文化娛樂等17種功能，對不同土地利用類型的生態系統服務價值進行了量化。但在其研究中某些數據與實際存在較大偏差，如對耕地服務價值估計過低，濕地價值又偏高等。針對此問題，謝高地等將生態系統服務體系分為9種功能，并結合我國的土壤、地形等特點，對Costanza的生態系統單價進行了修正，并得出我國一級生態系統的生態服務價值［6］，此外，我國其他學者對不同區域生態系統服務價值也作了大量的研究［7－11］。

本文基于Constanza的生態系統服務價值理論，結合謝高地等對我國平均狀態生態系統服務價值的單價，對扎龍自然保護區生態系統服務價值變化進行研究。生態系統服務價值計算公式如式（2）。

式中：ESV——研究區生態系統服務總價值（元）；Ak——研究區第k種土地利用類型的分布面積（hm2），VCk——生態價值系數，即單位面積上k種土地利用類型的生態系統服務價值（元／hm2）。

為得到不同土地利用類型的生態系統服務價值，現將本文所劃分的研究區土地利用類型與生態系統類型進行對照（表1）。

表1 與土地利用類型相對應的生態系統類型及其生態價值系數 元／hm2

2.4 敏感度指數計算方法

為驗證生態系統類型對于土地覆蓋類型的代表性以及生態價值系數的準確性，引入生態價值彈性系數（CS），以反映生態系統服務價值對生態價值系數的依賴程度，其基本理論與經濟學的彈性系數相似，即某一生態系統價值系數的變化引起整個生態系統的總價值的變化狀況［12－13］。具體計算方法如下：

式中：CS——生態價值彈性系數；ESV——估算的生態系統服務價值；VC——生態價值系數，i，j——調整前和調整后的狀態，k代表各土地利用類型。CS＞1，表明1%的VC變動會引起ESV大于1%的變動，說明ESV對VC是富有彈性的；CS＜1，表明1%的VC變動會引起ESV小于1%的變動，說明生態系統服務價值是缺乏彈性的，比值越大，表明生態價值系數的準確性對生態系統服務價值的評估越關鍵。

3 結果與分析

3.1 土地利用／土地覆被變化

表2為研究區的各土地利用類型1989－2006年變化面積、變化率及動態度。從表2可以看出，扎龍自然保護區1989－2006年土地利用變化面積較大的有耕地、未利用地和草地，其中耕地、未利用地面積增加，增加率均在20%以上，這主要是因為17a間對土地的開墾以及過度利用使得鹽堿地面積增加所致，另外建設用地也表現出增加的趨勢，這主要是由于農村和城鎮用地以及交通用地增加所致。土地利用面積減小的類型有草地、濕地和水域，其中草地面積減小程度最大，年均減少率為1.04%。

表2 研究區土地利用類型變化面積及動態度

3.2 生態系統服務價值變化

根據前文所述生態系統服務價值的估測方法，得出扎龍地區生態系統服務價值從1989－2006年的變化狀況（見表3）。從生態系統服務總價值看，生態系統服務價值總體呈下降趨勢。從各生態系統服務價值的構成看，濕地系統、水域系統和草地系統的生態價值占總生態系統服務價值的97%以上，是生態系統服務的主體部分；林地系統、耕地系統、建設用地系統及未利用地系統的生態價值較少，占生態系統服務價值的不到3%。1989－2006年濕地面積減少4 032 hm2，生態價值損失了2.237 3億元，水域面積減少了456hm2，生態價值損失了0.185 5億元，草地面積減少6 805hm2，生態價值損失了0.436 0億元；濕地生態價值損失占生態系統總服務價值損失量的92.5%，而水域和草地的生態價值變化量相對較小，因此，濕地生態價值的變化在一定程度上決定了扎龍自然保護區生態系統服務價值的變化。

從生態系統服務價值時間序列變化看，對于1989－1999年和1999－2006年兩個時間段，后一時間段的生態系統服務價值減少量和變化率明顯小于前一時間段。1989－1999年生態系統服務價值減少1.889 1億元，變化率為2.51%，年均減少0.188 9億元；1999－2006年生態系統服務價值減少0.529 5億元，變化率為0.72%，年均減少7.56億元。可見扎龍自然保護區生態系統服務價值的損失量正在明顯減少，說明扎龍自然保護區生態環境惡化趨勢正在逐步減緩，近年來對扎龍自然保護區實施的一系列濕地生態保護措施及工作已經開始初見成效。

3.3 生態系統單項服務功能價值變化

表4是扎龍自然保護區生態系統單項服務功能的變化狀況，從中可以看出，1989－2006年生態系統各項服務功能的價值由高到低排列順序基本保持不變，依次為廢物處理功能、水源涵養功能、氣候調節功能、娛樂文化功能、生物多樣性保護功能、土壤形成與保護功能、氣體調節功能、食物生產功能和原材料功能，其中廢物處理功能、水源涵養功能和氣候調節功能的價值貢獻最大，占生態系統總服務價值的79%以上，是扎龍自然保護區生態系統服務功能的主要表現形式，食物生產和原材料功能價值貢獻最小，只占生態系統總服務價值的1%。

1989－2006年生態系統各項服務功能變化程度大小不同，除食物生產功能表現增加外，其它的功能都表現出降低的趨勢。各項服務功能價值損失程度差異不大，只有原材料功能價值損失率為1.06%，其它功能價值損失率均在3%～4%之間。

表3 研究區生態系統服務價值變化

表4 研究區1989－2006年生態系統服務功能價值變化

3.4 敏感度分析

根據前文所述的敏感性指數計算方法，將各類生態系統服務價值系數分別向上下調整50%，應用調整后的生態價值系數對研究區1989－2006年的總服務價值進行了估算，估算結果及敏感度指數如表5所示。

表5 生態系統服務價值敏感度

分析表明價值系數的敏感性指數CS都是小于1，表明扎龍自然保護區土地類型對生態系統價值變化缺乏彈性。其中濕地的敏感度指數最大，接近0.88，即濕地的VC增加1%，生態系統的總服務價值增加約0.88%，而其它土地利用類型的敏感度指數都在0.1以下。這說明在扎龍自然保護區，除濕地外，其它土地利用類型VC的變化對扎龍地區整個生態系統服務總價值的變化影響不大。

4 結論

（1）從生態系統服務價值組成來看，濕地、水域和草地所表現出很高的生態服務價值，占生態系統總服務價值的97%以上，說明扎龍自然保護區生態系統的服務價值主要是通過濕地、水域和草地體現出來。

（2）對比1989年、1999年、2006年扎龍自然保護區生態價值得出生態系統服務價值表現出明顯的下降趨勢，由原來的7.511 65×109元降為7.269 79×109元，價值損失為2.418 6×108元，損失率為3.22%。1989－1999年和1999－2006年兩個時間段，后一時間段的生態系統服務價值減少量和變化率明顯小于前一時間段，說明扎龍自然保護區生態環境惡化趨勢正在逐步減緩。

（3）對扎龍自然保護區生態系統單項服務功能的價值分析，廢物處理功能、水源涵養功能和氣候調節功能的價值貢獻最大，占生態系統總服務價值的79%以上，是扎龍自然保護區生態系統服務功能的主要表現形式。

（4）各土地利用類型的敏感性指數均小于1，說明他們對生態系統價值變化缺乏彈性。其中濕地的敏感度指數為0.88，而其它土地利用類型的敏感度指數均在0.1%以下，說明對扎龍地區整個生態系統服務價值影響較大的土地類型為濕地，因此加強對濕地的保護是保持扎龍地區生態系統服務價值的重要途徑。

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