三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間格局分析

黃超,王亮,李西燦*,張玉

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三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間格局分析

黃超1,王亮2,李西燦1*,張玉2

1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 泰安 271018 2. 中國測繪科學(xué)研究院, 北京 100830

三江源國家公園是我國首個國家公園試點，其規(guī)劃目標(biāo)是山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)得到全面保護，生物多樣性明顯恢復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)步入良性循環(huán)。本文基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法，使用生物量修訂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價，對三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進行評價并對其格局進行分析。結(jié)果表明：三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值為251.81×108元，整體分布東部地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值差異較小，西部地區(qū)差異明顯。從生態(tài)系統(tǒng)類型看，草地服務(wù)功能價值最大，占總價值的75.86%；從服務(wù)功能看，調(diào)節(jié)服務(wù)價值最大，占總價值的69.66%。總體來說，水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)服務(wù)價值較高，但分布不均，應(yīng)注重分區(qū)域保護三江源國家公園生態(tài)。

三江源國家公園; 地表覆蓋; 自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù); 價值分析; 空間分布

國家公園是指為現(xiàn)代人和后代提供一個或更多完整的生態(tài)系統(tǒng)，排除任何形式的有損于保護地管理目的的開發(fā)或占用，提高精神、科學(xué)、教育、娛樂及參觀的基地，用于生態(tài)系統(tǒng)保護及娛樂活動的保護地[1]。三江源國家公園作為全國首個國家公園體制試點，對其進行生態(tài)服務(wù)功能價值評價，可以為三江源國家公園提升生態(tài)服務(wù)功能、建立合理的生態(tài)補償措施提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，是人類通過生態(tài)系統(tǒng)的功能直接或間接得到的產(chǎn)品和服務(wù)[2,3]。2005年以前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究重點主要在核算與評估方面，2005年以后學(xué)者們更加注重空間異質(zhì)性[4]。近年來，有學(xué)者對全國、省域、地區(qū)等不同尺度區(qū)域[5-10]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值開展研究，包括三江源地區(qū)也有一批研究成果，但未見以三江源國家公園為對象的研究。因我國地域遼闊、地表分布復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法不一定適用于全國各個地區(qū)，所以本文根據(jù)三江源國家公園地表覆蓋分布情況，利用三江源地區(qū)草地生物量對文獻[6]提出的單位面積價值當(dāng)量因子表進行了適當(dāng)改進，以期更加適用于對三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的分析，并對三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其空間分布格局進行分析。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

三江源國家公園地處青藏高原腹地，是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，是我國淡水資源的重要補給地，是高原生物多樣性最集中的地區(qū)，是亞洲、北半球乃至全球氣候變化的敏感區(qū)和重要啟動區(qū)，特殊的地理位置、豐富的自然資源、重要的生態(tài)功能使其成為我國重要生態(tài)安全屏障。三江源國家公園冷熱兩季交替、干濕季分明、年溫差小、日溫差大、日照時間長，為典型的高原大陸氣候。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

三江源國家公園地表覆蓋數(shù)據(jù)來自第一次全國地理國情普查成果數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)采用2000中國大地坐標(biāo)系。2015年全國糧食產(chǎn)量凈利潤來自“中國農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)”。2017年4月國土資源部頒布的《自然生態(tài)系統(tǒng)空間用途管制辦法（試行）》規(guī)定，自然生態(tài)空間用地指具有自然屬性、以提供生態(tài)產(chǎn)品或生態(tài)服務(wù)為主導(dǎo)功能的國土空間用地，依據(jù)地理國情普查地表覆蓋分類標(biāo)準(zhǔn)，將地表覆蓋中的林地、草地、荒漠裸露地、水域等類別劃分為自然生態(tài)空間用地。

地理國情普查數(shù)據(jù)預(yù)處理過程主要包括：根據(jù)地理國情自然生態(tài)系統(tǒng)地表覆蓋指標(biāo)，計算研究區(qū)各類自然生態(tài)空間用地總面積；基于三江源國家公園界線生成1 km×1 km地理格網(wǎng)單元，通過數(shù)據(jù)庫查詢操作，獲取每個格網(wǎng)單元內(nèi)用地類型面積，生成滿足需要的數(shù)據(jù)文件。

2 研究方法

基于單位面積的自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子評估方法，本研究參考文獻[6]提出的單位面積自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表，依據(jù)三江源草地生物量對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價進行修訂，制定用于估算三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

根據(jù)自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的生物量因子，本文給出進一步修訂自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價的計算公式為：P=(b/)P(1)

式中，P為訂正后的單位面積自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值；b為第類自然生態(tài)系統(tǒng)生物量，=1,2,3,…,，即分別代表森林、草地等自然生態(tài)系統(tǒng)類型；為中國一級自然生態(tài)系統(tǒng)類型單位面積平均生物量；P為單位面積自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值表中不同自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值基準(zhǔn)單價，=1,2,3,…,；即分別代表食物、原料生產(chǎn)、水資源供給等不同服務(wù)功能的自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

式中，表示一個格網(wǎng)內(nèi)各功能自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，=1,2,3,…,分別代表食物、原料生產(chǎn)等不同服務(wù)功能的自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Y表示各類自然生態(tài)系統(tǒng)類型面積，=1,2,3,4分別代表森林、草地、荒漠、水域自然生態(tài)系統(tǒng)；P表示第類自然生態(tài)系統(tǒng)第類服務(wù)功能價值當(dāng)量因子。

式中，=1,2,3,…,分別代表食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)等不同服務(wù)功能。

3 三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間格局分析

本文以地理國情普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算三江源國家公園各自然生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能價值，并對三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間分布格局進行研究。

3.1 生態(tài)服務(wù)功能價值評價結(jié)果分析

基于地理國情普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，三江源國家公園總面積為12.31萬km2，自然生態(tài)系統(tǒng)約占99.93%，其中草地面積約占自然生態(tài)系統(tǒng)總面積的80.98%，所以本文以草地生物量對單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表進行修正。其中，三江源地區(qū)草地單位面積平均生物量[11]為1692.01 kg/m2，中國草地單位面積平均生物量[12]為9368 kg/m2。對單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表進行修正，計算得出三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值，如表2所示。三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值為251.81×108元。

表 1 三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值（108元）

從服務(wù)功能方面分析，調(diào)節(jié)服務(wù)價值為175.41×108元，占總價值的69.66%；支持服務(wù)價值為48.88×108元，占總價值的19.41%；供給服務(wù)價值為17.13×108元，占總價值的6.80%；文化服務(wù)價值為10.39×108元，占總價值的4.13%。調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)價值占90%左右，其中水文調(diào)節(jié)價值占比最多，為32.89%；氣候調(diào)節(jié)價值占總價值的21.02%；土壤保持價值占總價值的9.63%；生物多樣性價值占總價值的9.04%。

從自然生態(tài)系統(tǒng)類型分析，各自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值占比草地>水域>林地>荒漠與裸露地表（如圖1所示）。草地自然生態(tài)系統(tǒng)價值為191.01×108元，占總價值的75.86%；水域自然生態(tài)系統(tǒng)價值為55.73×108元，占總價值的22.13%；森林自然生態(tài)系統(tǒng)價值為4.05×108元，占總價值的1.61%；荒漠自然生態(tài)系統(tǒng)價值為1.01×108元，占總價值的0.40%。

圖1 三江源國家公園各自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值占比圖

3.2 自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間格局分析

以三江源國家公園1 km格網(wǎng)為基本單元，各自然生態(tài)系統(tǒng)面積為基礎(chǔ)，用上述方法計算每個格網(wǎng)的自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間分布（圖2）。

圖2 三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間分布

由圖2可見，三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值空間分布西部較東部差異明顯，其中黃河源和瀾滄江源園區(qū)差異較小，長江源園區(qū)差異明顯，總體處在均值偏下水平。因長江源區(qū)面積較大，地表生態(tài)結(jié)構(gòu)、分布復(fù)雜錯落，所以長江源園區(qū)生態(tài)服務(wù)價值分布差異明顯較高和較低的都分布在園區(qū)西部，生態(tài)服務(wù)價值較高的地區(qū)主要分在水域分布地區(qū)，較低的地區(qū)主要分布在荒漠與裸露地表分布地區(qū)，園區(qū)東部地區(qū)生態(tài)服務(wù)價值差異較小。

三江源國家公園單位面積供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)空間分布如圖3所示。從整體來看三江源國家公園供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)在平均值以下，支持服務(wù)、文化服務(wù)在平均值以上。其中供給服務(wù)與調(diào)節(jié)服務(wù)空間分布與生態(tài)服務(wù)總價值空間分布相似，價值較高的地區(qū)主要分布在長江源與黃河源園區(qū)水域分布地區(qū)，服務(wù)價值較低的地區(qū)主要分布在長江源園區(qū)荒漠與裸露地分布地區(qū)；支持服務(wù)在三江源國家公園區(qū)域內(nèi)東南部優(yōu)于西北部，價值較高的地區(qū)主要分布在瀾滄江源園區(qū)東部與東南部，價值較低的地區(qū)主要分布在長江源園區(qū)西部；文化服務(wù)在三江源國家公園區(qū)域內(nèi)東部高于西部，價值較高的地區(qū)主要分布在瀾滄江源園區(qū)東部與東南部、長江源與黃河源園區(qū)水域分布地區(qū)，價值較低的地區(qū)主要分布在長江源園區(qū)西部荒漠與裸露地表分布地區(qū)。

圖3 三江源國家公園單位面積供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)空間分布圖

4 結(jié)論

本文以地理國情普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用草地生物量對文獻[6]提出的單位面積價值當(dāng)量因子表進行了適當(dāng)改進，得到更適合三江源國家公園的單位面積價值當(dāng)量因子表，計算得到三江源國家公園自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值并分析了其空間分布格局，研究結(jié)果為三江源國家公園生態(tài)保護提供數(shù)據(jù)支持。

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Analysis on the Spatial Pattern of Natural Ecosystem Service Function Value in Three-River-Source National Park

HUANG Chao1, WANG Liang2, LI Xi-can1*, ZHANG Yu2

1.2710182.100830

Three-River-Source National Park is the first national park pilot in China, whose planning goal is to fully protect the ecosystem of the lakes, landscape and forests, restore biodiversity obviously, and make the ecosystem enter virtuous cycle. This paper aims at evaluating the value of natural ecosystem services of Three-River-Source National Park and analyzing its pattern via biomass revision ecosystem service unit price, based on the evaluation method of ecosystem service value. The results show that the total value of the natural ecosystem service function of Three-River-Source National Park is 251.81×108yuan, the overall distribution of natural ecosystem services in the eastern region has little value difference, compared to that in the western region. It presents that the greatest value arises in grassland service functions accounting for 75.86% of the total value from the perspective of ecosystem types, and the value of adjustment services is the largest, accounting for 69.66% of the total value from the perspective of service functions. In general, the hydrological regulation and climate regulation services are of high value, but the distribution is uneven. Therefore, attention should be paid to sub-regional protection of Three-River-Source National Park ecology.

Three-River-Source National Park; surface coverage; natural ecosystem service; value analysis; spatial distribution

F205

A

1000-2324(2019)02-0202-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.005

2018-03-10

2018-04-27

中國測繪科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費項目(7771718);山東省自然科學(xué)基金項目(ZR2016DM03)

黃超(1993-),女,碩士,主要研究方向為“3S”技術(shù)集成及應(yīng)用. E-mail:825179526@qq.com

Author for correspondence. E-mail:lxc@sdau.edu.cn