珠穆朗瑪峰保護地生態系統文化服務空間分布及評價

付 晶,高 峻,*,李 杰,張中浩,5,李巍岳,鮑燕妮,馬施彤

1 上海師范大學環境與地理科學學院,上海 200234 2 上海師范大學城市發展研究院,上海 200234 3 上海師范大學生命科學學院,上海 200234 4 美國普渡大學林業與自然資源系,印第安納州西拉法葉 47907 5 美國亞利桑那州立大學可持續發展學院,亞利桑那州坦佩 85287

珠穆朗瑪峰(以下簡稱“珠峰”)位于青藏高原南緣,中國和尼泊爾兩國交界處,北坡為中國珠穆朗瑪峰國家級自然保護區(Mt. Qomolangma Nature Reserve),南坡為尼泊爾馬納斯魯自然保護區(Manaslu Conservation Area)、朗塘國家公園(Langtang National Park)、高里三喀自然保護區(Gaurishankar Conservation Area)、薩加瑪塔國家公園(Sagarmatha National Park)、馬卡魯壩潤國家公園(Makalu Barun National Park)。這六處自然保護區和國家公園構成了覆蓋珠峰南北坡的保護地,成為世界第一高峰重要的生態安全屏障,被認為是世界上海拔最高的保護地[1]。自20世紀80年代以來,珠峰南北坡逐步成為跨越喜馬拉雅山脈的全球著名生態旅游地,其中薩加瑪塔國家公園珠峰大本營徒步線(Everest Base Camp Trek,EBC)、珠峰自然保護區珠峰東-北坡徒步線(East & North Faces of Everest Trek,ENFE)等都是聞名世界的高山徒步線路。珠峰北坡所在的日喀則市積極推進以珠峰為特色的旅游業,2019年全年接待國內外旅游者871.39 萬人次,比上年增長 25.43%[2];據尼泊爾國家旅游局統計，2018年進入珠峰南坡國家公園的徒步旅行客近8萬人次,并有898人獲得從南坡登頂珠峰的許可[3],生態旅游成為當地經濟和社會發展的重要支柱。

隨著人類活動越來越頻繁地在此區域開展,珠峰面臨著保護與發展協調的挑戰,開展珠峰南北坡保護地生態系統服務研究,對于促進珠峰地區可持續發展具有重要意義。已有的研究表明,珠峰南北坡所處的青藏高原生態系統變化對全球環境演變和人類可持續發展起到了不可忽視的重要作用[4-8]。近年來,生態系統文化服務(Cultural ecosystem services, CES)在整個生態系統服務研究中變得越來越重要[9-11]。千年生態系統評估[12]將文化服務定義為生態系統提供的多種無形價值和收益,被認為是人類實現馬斯洛需求層次理論的高級階段,是人們通過精神豐富,認知發展,反思自省,游憩娛樂,審美體驗等從生態系統中獲得的非物質利益[13-14]。經過近10年在珠峰保護地的野外調查發現,該區域的自然和人文生態系統具有稀有性、唯一性、不可替代性等特點,人與環境相互作用產生的非物質收益具有獨特性和無形性。因此,在珠峰保護地開展生態系統文化服務研究,需要采用遙感數據產品、網絡大數據等來支持定量評價,這些數據可以幫助人們了解保存與保護標志性景觀的多樣性和重要性[15-16]。

運用生態系統服務制圖方法對珠峰保護地開展生態系統文化服務研究,利用實地調查數據和網絡大數據,重點研究珠峰保護地文化服務興趣點(Points of interesting, POI)的空間分布、與保護地功能分區之間的關系、環境因子對文化服務POI的影響等,深入認識和理解珠峰保護地生態系統文化服務價值的空間分布特征,確定跨行政邊界生態系統管理和恢復的優先對象[17-18],為進一步開展中國-尼泊爾在珠峰保護地的跨境合作,推進第三極生態安全屏障建設提供科學支持。

1 研究區概況

研究區珠峰保護地位于喜馬拉雅山脈中段,北緯 27°32′26.88″—29°19′1.20″,東經84°26′36.35″—88°21′29.63″。該區域分布著全球14座8000 m以上高峰中的5座,包括世界第一高峰珠穆朗瑪峰(8848.68 m)、第四高峰洛子峰(8516 m)、第五高峰馬卡魯峰(8463 m)、第六高峰卓奧友峰(8201 m)和第十四高峰希夏邦馬峰(8027 m)。20世紀70年代以來,中國、尼泊爾兩國政府陸續在該區域設立各類自然保護區和國家公園保護脆弱的高山生態系統。

珠峰北坡為中國珠穆朗瑪峰國家級自然保護區,成立于1988年,1994年晉升為國家級自然保護區,2004年加入聯合國教科文組織生物圈保護區。保護區內有著豐富多彩的高山、冰川地貌類型,獨特和完整的喜馬拉雅山脈南北坡高山生態系統,區域旗艦物種雪豹,以及其他珍稀野生動植物資源,并保存著瑰麗的藏族文化和生活方式[1,19]。珠峰自然保護區在空間上覆蓋了日喀則地區的定結縣、定日縣、聶拉木縣和吉隆縣,形成保護地與當地村鎮混合分布的格局?？紤]到珠峰保護區內有較多的城鎮和居民點,因此功能分區中設置了核心區、緩沖區和實驗區3種類型。2018年經國務院批準,保護區調出部分縣鄉鎮所在地,并調入葉如藏布源頭濕地、多布扎湖及周邊地區,保持總面積33819 km2不變,核心區為10094.42 km2,緩沖區為5928.39 km2和實驗區為17796.19 km2(表1和圖1)[20]。

表1 珠穆朗瑪峰保護地面積/km2

珠峰南坡尼泊爾一側為喜馬拉雅山脈濕潤山地森林生態系統[19],自西向東分布著馬納斯魯自然保護區(1998年建立)、朗塘國家公園(1976年建立,緩沖區設立于1998年)、高里三喀自然保護區(2010年建立)、薩加瑪塔國家公園(1976年建立,緩沖區設立于2002年)、馬卡魯壩潤國家公園(1992年建立,緩沖區設立于1999年),北與中國珠穆朗瑪峰自然保護區銜接,形成喜馬拉雅山脈南坡最重要的國家公園群,保護地面積均值為1640 km2,比較緊湊,管理有效性較好。薩加瑪塔國家公園位于珠峰南坡核心地段,1979年被聯合國教科文組織列入世界自然遺產名錄,是尼泊爾僅有的4個世界自然遺產之一。依據保護地管理目標的不同,珠峰南坡保護地分為自然保護區和國家公園兩種類型,其中國家公園內保留當地夏爾巴人村落,成為徒步旅行者最重要的食宿點,夏爾巴村民是珠峰南坡生態旅游發展的重要支撐；國家公園外側設立緩沖區,主要目的是管理自然資源,鼓勵生態友好型土地使用方式,并積極推動當地人參與生態保護,以實現長期可持續性發展[21](表1和圖1)。

圖1 珠穆朗瑪峰保護地區位及其包含的自然保護區和國家公園Fig.1 Protected areas of Mt. Qomolangma location in Asia and region, the nature reserves and national parks in the study area

目前,珠峰保護地范圍內的中國一側道路系統包括318國道至珠峰北坡大本營112 km 的車行道路,同時,318國道經聶拉木縣至樟木口岸,216國道經吉隆縣至吉隆口岸;尼泊爾一側除連接中國這兩個口岸和加德滿都的公路外,大部分地區因為地處國家公園和自然保護區,沒有公路通達。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

2.1.1自變量選取依據

地形因子是多數涉及山地研究、國家公園和自然保護區研究時首先考慮的環境因子[15,22-24]。本研究區是全球平均海拔最高的區域,高海拔是形成地貌變化的重要因素,高程和坡度很大程度上限制了高山徒步的范圍,因此地形因子是本文考慮選擇的自變量。保護地的自然狀態是另一個值得考慮的環境因子,土地利用數據常被運用于表征這個因子[22-24],而近年來的研究表明,珠穆朗瑪峰地區的植被長勢趨好[25-27],所以本文選取植被生長指數來表示保護地的自然狀態。從生態系統文化服務的角度來看,高程(Elevation)、坡度(Slope)和植被歸一化指數(NDVI)3個環境因子可能對文化服務產生比較直接的影響。

2.1.2數據獲取與處理

(1)DEM數據

本文采用美國地質勘探局(USGS)2010年發布的全球多分辨率高程數據模型GMTED2010,WGS- 1984地理坐標投影,分辨率為30弧秒。經過阿爾伯斯等積投影糾正,使用填洼工具(Hydrology-Fill)對DEM數據進行填洼處理,利用表面分析模塊,獲得研究區域范圍內高程和坡度數據。

(2)植被指數數據產品

植被對于生物多樣性保護和自然景觀塑造至關重要,是產生文化服務的另一個環境影響因子。植被歸一化指數(NDVI)可以指示植被生長狀態,以及植被覆蓋度,是應用較為廣泛的植被指數之一。珠峰自然保護區的植被覆蓋度總體特征是南部和北部高,中部低,并可推斷保護區成立對植被恢復起到了顯著作用[22]。本文采用中分辨率成像光譜儀MODIS植被指數產品MOD13Q1,空間分辨率250 m,時間為2020年1月。

以上遙感數據產品經過數據檢查與預處理后,統一為0.025°柵格分辨率,WGS84 地理坐標投影。

2.1.3文化服務POI數據庫

根據研究團隊在珠穆朗瑪峰自然保護區歷時10年的野外考察,選擇山峰、冰川、溫泉、沙丘土林、觀景點、居民點、寺廟等,共116個POI作為文化服務研究的具體對象。首先選取在陳塘-嘎瑪溝、絨轄溝、樟木溝、吉隆溝、珠峰北坡大本營等地開展調查中形成的資源圖志中三級以上的旅游資源點,結合貓途鷹、馬蜂窩、定結縣政府新聞網、定日縣政府新聞網、聶拉木縣政府新聞網、吉隆縣政府新聞網等網站中,旅行者和當地政府上傳的照片和文字材料,確定76處珠峰北坡文化服務POI。珠峰南坡境內的文化服務POI是通過選取在尼泊爾薩加瑪塔國家公園野外科學考察時記錄的資源點,并結合Tripadvisor和Flickr網站中,當地國家公園管理部門和旅游者提供的相關照片和文字材料,確定尼泊爾境內3個國家公園共40處珠峰南坡文化服務POI。每一處文化服務POI均配有5張以上圖像,通過考察隊自己拍攝的照片,或網絡照片大數據,共獲得有效圖像合計834張。運用谷歌虛擬地球對上述文化服務POI進行地理標簽驗證,確認經緯度位置,再通過圖像識別地理特征,如植被類型、土地覆被類型、地貌形態、水文、野生動物生境等,初步構建珠峰保護地文化服務POI數據庫。

2.2 研究方法

2.2.1文化服務空間制圖

在Brown和Reed對國家森林公園文化服務的研究中,形成了文化服務的13種具體價值類型[28],用于對美學、游憩、遺產等文化服務進行較為全面地量化制圖,并被吸收開發為生態系統服務社會價值評估模型，該模型被國內外同類研究CES 所使[29-31]。根據珠峰保護地文化服務的多元表現形式,確定研究區生態系統文化服務評價指標體系,共12種價值類型(表2)。

表2 珠穆朗瑪峰保護地文化服務評價指標體系

本次調查通過訪談方式開展,被訪談人須具有去過珠峰南坡或北坡旅行的背景,熟悉該區域國家公園和自然保護區旅行方式、管理模式、資源價值等方面,于2019年11月至2020年4月當面或在線視頻訪談了7位專家。本次調查打分采用0—5級的分級定量方式,其中0=沒有價值,1=價值非常低,2=價值較低,3=價值中等,4=價值較高,5=價值非常高。

在訪談準備階段,由訪談人向被訪談人解釋調查目的與文化服務價值類型,通過測試以確定被訪談人能較好地理解12種文化服務價值的含義后,開始正式訪談,一次訪談時長在2小時左右。首先由被訪談人根據親身體驗感受,輔助現場照片,為曾經到達過的POI所提供的12種文化服務價值類型進行評價；然后被訪談人根據POI的照片對未曾到達的地點進行相應評價。在訪談過程中,訪談人會與被訪談人確認POI具體所指的景觀類型,每位專家需對所有POI進行兩次打分；最后由訪談人核對分值,求得兩次打分的平均值作為這位專家的打分結果。評分表完成度為100%。

根據7份專家打分結果,計算每個POI的每一種文化服務價值的平均值,再累加每個點的12種服務類型,求得每個POI的文化服務總價值。

2.2.2線性回歸模型

本文利用線性回歸模型分別建立文化服務POI與三個環境因子之間的回歸關系,因變量設定為每個興趣點的文化服務單項價值(yi)和總價值(ytotal),當最小值為0時,表示該網格中沒有文化服務價值,最大值為同一個點上文化服務價值的累加,該變量不會出現負數。自變量是環境因子(xk)。回歸模型如下所示：

yi=β0+βkxk+εi

式中,yi是第i個文化服務單項價值或總價值,β0為常數項,βk為回歸系數,xk是第k個環境因子,εi是殘差項?；貧w系數的絕對值越大,則說明環境因子對文化服務價值相關作用越強,正值表示為正向相關,負值表示為負向相關。

3 結果與討論

3.1 珠峰保護地文化服務POI與保護地功能分區關系

從珠峰南北坡保護地生態系統文化服務POI空間分布可以看出,北坡保護地內POI比南坡保護地的數量多(表3和圖2)。珠峰北坡保護地的文化服務POI共76處,其中分布于定結縣3處、定日縣56處、聶拉木縣5處、吉隆縣12處,定日縣成為珠峰保護區內最重要的區域,占總數的73.68%；珠峰南坡保護地的文化服務POI共40處,都分布在國家公園內,其中朗塘國家公園有8處,薩加瑪塔國家公園有25處,緩沖區內2處,馬卡魯壩潤國家公園有5處,其中薩加瑪塔國家公園文化服務POI占總數的67.5%。因此,珠峰自然保護區定日縣和尼泊爾薩加瑪塔國家公園是珠峰保護地文化服務POI最重要的集中區域。

從與珠峰南北坡保護地功能分區的關系來看,南坡保護地的POI分布集中,北坡保護地的POI分布均衡(表3和圖2)。在北坡珠峰自然保護區境內,文化服務POI在核心區內分布有28處,在緩沖區內分布有23處,在實驗區內分布了25處,核心區內的POI占總數的36.84%,POI在3個功能分區中占比比較均等。南坡保護地內,文化服務POI在緩沖區內分布了2處,95%的文化服務POI都分布在國家公園核心地帶。因此,珠峰南北坡保護地的核心區也是文化服務價值最高的地區,成為珠峰生態旅游最集中的地點。

表3 珠穆朗瑪峰保護地文化服務POI在保護地功能分區中的數量

珠峰南北坡保護地的文化服務POI類型多樣,自然類文化服務POI有11種類別,合計64處,其中在北坡境內有42處,在南坡境內有22處；人文類文化服務POI有7種類別,52處,其中在北坡境內有34處,在南坡境內有18處(表4)。珠峰景色雄偉壯觀,觀景點有13處,兼具觀景功能的埡口和居民點共14處,合計27處可觀景的地點,占總數的23.28%。這其中有11處兼具觀景功能的居民點均分布于南坡保護地內,因此,這些居民點可以為徒步客提供多種文化服務功能。北坡保護地內承擔觀景功能的地點是觀景點和埡口,由于功能單一,所能提供的文化服務功能也不夠多樣化。

表4 珠穆朗瑪峰保護地文化服務POI類型空間分布

圖2 珠穆朗瑪峰保護地文化服務POI的空間分布Fig.2 Spatial distribution of points of interesting(POI) of culture ecosystem services (CES) in the protected areas of Mt. Qomolangma

3.2 珠峰南北坡文化服務POI的價值評估

對珠峰南北坡保護地生態系統文化服務116處POI的12種文化服務類型進行評估(圖3),從總分值中可以看到,得分為30分以上的有6處,分別是珠穆朗瑪峰(37分),卓奧友峰(32分)、Gokyo(32分)、馬卡魯峰(31分)、曉烏錯(30分)、湯湘觀景臺(30分)。得分為20—29分之間的有25處,得分為10—19分之間的有51處,得分為10分以下的有34處。

珠峰南坡境內的POI文化服務價值總體高于北坡境內。珠峰南坡境內的POI有15處文化服務得分高于20分,加上南北坡共享的珠穆朗瑪峰、馬卡魯峰、洛子峰和卓奧友峰,合計為19處,占南坡POI總數的43.18%。珠峰北坡有16處POI的文化服務得分高于20分,占北坡POI總數的21.05%。可見珠峰南坡境內POI的總體質量較好,形成了小而集中的緊湊形態。

從文化服務功能單項值的總和來看,該區域的文化服務價值排序為美學價值(280分)>經濟價值(213分)>信仰價值(200分)>治療價值(188分)>游憩價值(169分)>生命可持續價值(114分)>生物多樣性價值(106分)>歷史價值(102分)>學習價值(96分)>未來價值(82分)>文化價值(75分)>生計價值(71分)。在珠峰北坡境內的單項值排序為：美學價值>經濟價值>信仰價值>治療價值>游憩價值>歷史價值>生命可持續價值=生物多樣性價值>學習價值>未來價值>文化價值>生計價值；珠峰南坡境內的單項值排序為：美學價值>游憩價值>經濟價值>治療價值>信仰價值>生命可持續價值=生計價值>生物多樣性價值>學習價值>未來價值>文化價值>歷史價值。

由此可得,美學價值是該區域提供的最重要的文化服務類型,其次是經濟價值,珠峰北坡境內的POI提供的信仰價值和治療價值較高,珠峰南坡境內提供的游憩服務價值則高于治療價值和信仰價值。

圖3 珠穆朗瑪峰保護地文化服務POI價值評估矩陣Fig.3 Assessment matrix of POI of culture ecosystem services (CES) in the protected areas of Mt. Qomolangma

3.3 環境因子對珠峰南北坡保護地文化服務價值的影響

通過皮爾森顯著性檢驗結果可以看到(表5),高程(Elevation)對文化服務總價值影響表現為高相關性(P=0.004)；植被歸一化指數(NDVI)對文化服務總價值(P=0.137)和坡度(Slope)對文化服務總價值(P=0.124)的影響不顯著。

從單項價值來看,美學價值、生計價值、游憩價值和未來價值與三個環境因子的相關性均較為顯著(P<0.05)。信仰價值與高程的相關性很高(P=0.002)。生命可持續性價值、治療價值、文化價值和學習價值與NDVI和高程的相關性較為顯著(P<0.1)。

從環境因子對文化服務價值類型的影響來看,高程與美學價值、生命可持續價值、生計價值、治療價值、信仰價值、游憩價值、文化價值、學習價值、未來價值的回歸結果可信度較高。其中高程與生計價值、文化價值的回歸結果為負相關,說明海拔越高,可獲得維持生活來源的基本食物越有限,生計價值越低,同時,高海拔也影響了科學考察開展的可能性,因此海拔位置越高,文化價值越低。高程與美學價值、生命可持續價值、治療價值、信仰價值、游憩價值及未來價值都表現出了較強的正相關,海拔越高,人們獲得這些類型的價值也越高,這與該區域獨特的海拔高度特征一致。

NDVI與美學價值、生命可持續價值、生計價值、文化價值、歷史價值和未來價值的回歸結果可信度較高,并與其中四種文化服務單項值呈負相關,與總文化服務價值也呈負相關,可見在該區域植被覆蓋度并不重要。NDVI與美學價值呈負相關,說明該區域更吸引人的景觀是山峰、冰川等沒有植被覆蓋的地表；與生命可持續價值呈負相關,說明植被覆蓋度高,才能凈化水、空氣、土壤等環境要素；與生計價值、文化價值呈正相關,與高程相反,說明有植被覆蓋的地方才能供給穩定的人類活動場所；與學習價值、未來價值呈負相關,也與高程相反,說明高海拔帶來的價值在該區域更加明顯。

坡度因子與文化服務單項值的回歸結果在美學價值、生計價值、游憩價值和未來價值中表現的可信度較高(R2<0.25),呈現為正相關。其中坡度與游憩價值的R2為0.246,表現為坡度越緩,游憩價值更容易獲得。

表5 珠穆朗瑪峰保護地文化服務價值類型與環境因子回歸分析結果

由上述分析可見,在所選的3個環境因子中,文化服務總價值及其各個方面的價值受高程因子的影響最為顯著,也證明了高程是影響該區域文化服務價值高低的特征因子,高程變化造就的獨特景觀特征是該區域文化服務價值所在；NDVI的影響次之,坡度的影響最小。

4 結論與建議

珠穆朗瑪峰保護地是跨越喜馬拉雅山脈,聞名全球的高山生態旅游目的地,雖然中國和尼泊爾兩國在設置保護地方面有較大的不同,但珠峰南北坡提供的文化服務價值類型幾乎相同,該區域共同為游客提供精神享受,包括美學及信仰實現。同時,高海拔是影響該區域文化服務價值高低的特征因子。

通過實證研究發現,利用網絡大數據獲取POI數據,采用訪談法調查文化服務價值,兩者相結合的方法可以獲得較好的可信數據,以滿足文化服務的研究具有多重維度和主觀性的數據特征。

當前,進一步加強珠穆朗瑪峰保護地生態系統服務的研究,對于積極落實聯合國2030可持續發展議程,促進中尼兩國國家公園和自然保護區跨境合作,加強自然保護,發展地方經濟,培育和平與友好文化,促進珠穆朗瑪峰地區的可持續發展具有重要的意義和作用。

致謝：感謝尼泊爾向導和背夫在薩加瑪塔國家公園調查時給予的協助,感謝珠穆朗瑪峰自然保護區管理局、定日縣人民政府和吉隆縣人民政府的幫助。