生態系統服務與貧困關聯視角下生態扶貧策略的實施路徑

郭 強,謝苗苗,2,*,王回茴,陳 燕

1 中國地質大學(北京)土地科學技術學院,北京 100083 2 自然資源部土地整治重點實驗室,北京 100035

2020年是消除絕對貧困,全面實現小康社會的決勝之年,但并不意味著貧困問題的徹底解決,如何鞏固扶貧成果仍是貧困地區的首要挑戰[1- 2]。由于貧困地區與生態脆弱區、重點生態功能區存在空間上的耦合關系[3- 7],以犧牲環境為代價的脫貧和鞏固脫貧成果的方式不符合綠色發展要求。生態保護修復作為生態文明建設的重要內容[8-11],也是貧困地區實現鄉村振興的契機[12]。如何在生態保護修復的同時實現脫貧致富是貧困地區面臨的現實問題[13-14],其中科學評估生態修復要求與扶貧需求是開展生態修復與生態扶貧結合的核心內容[15]。

生態保護修復的重要目的之一是提升區域生態系統服務[9,11]。生態系統服務理論在生態保護修復中的應用是解決生態問題的有效措施[16],但是目前其具體應用也主要是幫助識別生態保護與修復分區[17- 18],很少關注生態系統服務在生態保護修復中對扶貧的作用。在經濟條件落后的貧困地區,生態系統服務是當地居民重要的生存保障[19- 20]。將生態系統服務與貧困綜合考慮,既是貧困地區生態保護修復的內在需要,也是貧困地區進行生態扶貧的必然選擇[21- 22]。

本研究選擇寧武縣和靜樂縣為研究區,兩縣既是山西省汾河中上游山水林田湖草生態保護修復工程試點區,同時也是原來的國家級貧困縣,具有典型意義。本文提出“生態系統服務-貧困”關聯分析模型,在滿足生態修復需求與扶貧需求的基礎上,實現生態保護修復與生態扶貧的結合。

1 研究區概況及數據來源

寧武縣和靜樂縣是山西省汾河中上游山水林田湖草生態保護修復工程試點區(忻州)的兩個縣城,坐標介于東經111°42′43″—112°36′55″、北緯38°7′57″—39°8′41″之間。地理位置上,寧武縣與朔州市距離約35 km,與忻州市區相距約70 km,靜樂縣與忻州市區距離約68 km,與太原市相距約70 km,地理位置比較優越。地理空間上總體呈現“兩山一川”格局,以蘆芽山、紫金山、云中山為兩翼,汾河川為中心從北到南貫穿整個研究區(圖1)。汾河流經區域常年保護力度不足,水質水量情況日漸惡化,且受到地形條件的影響,研究區易發生水土流失。蘆芽山地區是國家級自然保護區,物種豐富,景色宜人,但缺乏有效保護。社會經濟方面,靜樂縣、寧武縣1986年被確立為國家級貧困縣；2001年又被確立為國務院扶貧開發工作重點縣；2011年靜樂縣被劃入呂梁山集中連片特困區范圍；2017年山西省委、省人民政府將靜樂、寧武縣納入全省10個深度貧困縣之中。根據研究區2018年貧困戶調查數據顯示,寧武靜樂共有貧困戶32164戶。

圖1 研究區位置及地形條件Fig.1 Study area location and topographical conditions

本研究使用的數據包括自然地理數據和社會經濟數據。其中DEM數據來源于地理空間數據云網站,空間分辨率為30 m。土壤數據來源于第二次全國土地調查的1∶100萬土壤數據,采用的土壤分類系統主要為FAO- 90。氣象站點數據來源于中國氣象數據網,通過ArcGIS空間插值得到研究區年降雨量。社會經濟數據包括統計年鑒,村級行政邊界數據以及貧困數據都是由寧武和靜樂縣政府有關部門提供。具體數據及來源如表1所示。

表1 研究所用數據來源

2 研究方法

2.1 “生態系統服務-貧困”關聯分析模型

生態保護修復的一個重要目的是提升區域的生態系統服務,為探討生態保護修復與生態扶貧策略的結合路徑,本研究提出“生態系統服務-貧困”關聯分析模型(圖2)。根據研究區特點選取主要具有調節、支持功能的水源涵養與土壤保持服務,以及主要具有供給功能的食物供給服務作為分析對象。通過三種服務與貧困程度的疊加劃分出不同的區域,最后結合生態系統服務類型與主要致貧因素,提出有針對性的融合生態修復與扶貧目標的實施策略。為體現區域統籌與生態扶貧措施的實施,本文選擇鄉鎮尺度作為研究單元。

圖2 “生態系統服務-扶貧”耦合關聯分析模型Fig.2 “ Ecology Service-Poverty Alleviation” Coupling Analysis Model

2.2 貧困測度

2.2.1評價指標與權重

本文構建村級尺度的多維貧困指數(VPI)[26- 27]來準確反映研究區的貧困狀況,結合寧武縣和靜樂縣的實地調查情況與貧困戶調查數據,并借鑒相關文獻[3- 6,26- 27]選擇生活水平、勞動力狀況、地理位置3個維度來構建指標體系(表2),采用層次分析法與熵權法確定權重。最后根據各個鄉鎮中VPI的平均值來確定該鄉鎮的貧困類型。

表2 村級多維貧困度量指標

2.2.2村級多維貧困指數計算

根據構建的指標體系及權重,計算村級多維貧困指數VPI,計算公式如下：

(1)

式中,n代表維度的數量；Iij代表i維度第j指標標準化后的值；m代表維度i下的指標個數；Wij代表i維度j指標的權重；Wi代表維度i的權重。10 是用于消除小數位影響、增大數據間差異的常數。

2.3 生態系統服務

2.3.1水源涵養服務

水源涵養量先根據InVEST模型中的產水量模塊(water yield)計算產水量,再通過包玉斌等[23]提出的產水量修正方法計算得到,具體計算公式如下：

(2)

式中,retention為水源涵養量,velocity為流速系數,tl和ksat分別表示地形指數與土壤飽和導水率,Y(x)為柵格x的產水量,AET(x)表示柵格單元x的年實際蒸散量,P(x)表示柵格單元x的年降水量。

2.3.2土壤保持服務

根據InVEST模型中的泥沙輸移比例模塊(SDR)計算土壤保持量[24,28],計算公式如下：

SEDRETx=Rx×Kx×LSx×(1-Cx×Px)+SEDRx
SEDRx=USLEx×(1-SDRx)
USLEx=Rx×Kx×LSx×Cx×Px

(3)

式中,SEDRETx為土壤保持量,SEDRx為泥沙截留量,USLEx為柵格x的實際土壤侵蝕量,SDRx為柵格x的泥沙輸移比,Rx、Kx、LSx、Cx、Px分別對應柵格x的降雨侵蝕力因子、土壤可蝕性因子、坡度坡長因子、植被覆蓋和作物管理因子、水土保持因子。

2.3.3食物供給服務

根據趙文禎等[29]與戴路煒[30]等提出的糧食產量與NDVI的關系公式估算研究區單位面積的糧食產量,具體公式如下：

(4)

式中,Gi表示像元i的食物供給,NDVIi表示i像元的NDVI值,NDVIsum表示研究區耕地的NDVI總值,Gsum表示研究區糧食總產量。

3 結果與分析

3.1 貧困現狀

結果表明寧武縣和靜樂縣的貧困狀況依舊不容樂觀,處于高貧困的村域面積占研究區總面積的41%,中貧困的村域面積比例為47%,處于低貧困的村域面積占到12%。空間分布上高貧困區集中分布在研究區西北部的蘆芽山地區,該地區海拔較高,是國家級的自然保護區。中貧困區集中分布于汾河下游,低貧困則分布在汾河上游地區。從鄉鎮角度來看低貧困地區主要是以娥城鎮與鳳凰鎮為中心相鄰的幾個鄉鎮。其中娥城鎮與鳳凰鎮是靜樂與寧武的縣城所在地,是研究區經濟發展狀況較好的地方。從貧困現狀的分布可以看出,研究區貧困程度基本呈現片狀分布。圖4是不同鄉鎮的主要致貧因素,從中可以看到造成鄉鎮貧困的因素并不唯一,有12 個鄉鎮的貧困是由地理位置造成的,主要分布在蘆芽山與云中山附近。9個鄉鎮的主要致貧因素是缺乏勞動力,5個鄉鎮貧困是由生活水平不足造成的。結合貧困分布與主要致貧因素可以得出,地形條件、勞動力狀況、生活水平的差異構成了寧武縣和靜樂縣貧困的空間分布格局。

3.2 生態系統服務空間分布

研究區的水源涵養、土壤保持以及食物供給等服務存在空間上的差異(圖5)。其中涔山鄉、東寨鎮、西馬坊鄉和新堡鄉四個鄉鎮的水源涵養、土壤保持服務都呈現較高水平,這些區域主要是蘆芽山自然保護區所在地,具有得天獨厚的生態優勢。余莊鄉、化北屯鄉、赤泥洼鄉的食物供給服務則呈現較高水平。作為寧武縣城和靜樂縣城所在地的鳳凰鎮與娥城鎮由于過重強調發展,生態遭到破壞,除食物供給服務外,水源涵養與土壤保持服務都呈現出較低值。汾河下游的溝谷地區食物供給服務表現出高值,而土壤保持服務則呈現低值。生態系統服務的分布與地形條件差異有關。

圖3 貧困程度分布圖Fig.3 Distribution of povertyVPI: 村級多維貧困指數 Village-level multidimensional poverty indicators

圖4 各鄉鎮貧困的主要致貧維度Fig.4 Main poverty-causing dimensions of town′s poverty

圖5 生態系統服務分布情況Fig.5 Distribution of ecosystem services

3.3 貧困與生態系統服務的疊加分析

圖6 貧困程度與各生態系統服務的疊加類型Fig.6 Stacking type of poverty and ecosystem services

從貧困與三種生態系統服務疊加結果來看,水源涵養、土壤保持服務與貧困的疊加類型呈現集聚分布(圖6)。其中王村鄉、辛村鄉、中莊鄉、雙路鄉、娑婆鄉、豐潤鎮、迭臺寺鄉、東馬坊鄉這8個鄉鎮的水源涵養、土壤保持服務與貧困的疊加類型為中貧困-低服務,說明這些鄉鎮進行生態保護修復的必要。食物供給服務與貧困的疊加類型與其他兩種服務相比數量最多,食物供給服務與貧困的關系復雜,其中圪廖鄉、新堡鄉、石家莊鄉、堂兒上鄉的疊加類型為高貧困-低服務,食物供給是生態系統服務中的短板。陽方口鄉、中莊鄉、娑婆鄉、懷道鄉、石家莊鄉這些鄉鎮的三種生態系統服務與貧困的疊加類型相同,在進行生態保護修復的同時需要合理權衡。生態系統服務與貧困的疊加類型為高貧困-低服務,則該鄉鎮迫切需要通過生態保護修復來提升生態系統服務。

4 生態扶貧策略

為更好改善研究區的生態系統服務,要在低服務與中服務地區實施以修復為主的生態扶貧措施,在高服務地區實施以保護為主的扶貧措施。因此根據生態系統服務與貧困的疊加類型最終將研究區劃分五個區域低貧困修復區、低貧困保護區、中貧困修復區、高貧困修復區和高貧困保護區(表3)。在低貧困修復區內陽方口鄉、薛家窊鄉、鳳凰鎮、娥城鎮三種服務都呈現低值,是進行生態保護修復的關鍵鄉鎮,可通過生態工程實施帶動貧困人口就業。在低貧困保護區,涔山鄉作為蘆芽山所在地,要以保護為主,提升水源涵養與土壤保持服務。余莊鄉、娘子神鄉、神峪溝鄉等鄉鎮可以利用食物供給服務高的優勢,大力發展生態農業與特色種植業。在高貧困保護區,主要是蘆芽山所在地的東寨鎮、西馬坊鄉、新堡鄉,水源涵養與土壤保持服務都表現高值,這些地方要減少人為破壞,可設置公益性崗位幫助貧困人口就業。研究區大多數鄉鎮主要位于中貧困修復區與高貧困修復區,間接證明了研究區進行生態保護修復的必要性。可結合主要的致貧維度有針對性地進行扶貧,利用好生態修復的契機,改善生態生活環境,對那些因地理位置導致發展受限的鄉鎮,要大力建設便民交通,鼓勵鄉鎮依賴傳統文化風俗發展鄉村旅游。

表3 生態扶貧分區依據及措施

5 結論與討論

從鄉鎮貧困的分布來看研究區處于高貧困的面積占到41%,扶貧力度還需繼續加強。貧困狀況、致貧因素和產業發展稟賦空間差異較大,需要從多方面來考慮生態扶貧措施。以生態系統服務與貧困的疊加類型為依據,將研究區劃分成低貧困修復區、低貧困保護區、中貧困修復區、高貧困修復區與高貧困保護區,根據劃分的不同區域內生態系統服務類型與主要致貧因素的不同,提出在低貧困修復區、中貧困修復區和高貧困修復區要利用好生態修復的契機,通過生態修復工程解決好影響鄉鎮貧困的致貧因素。在低貧困保護區與高貧困保護區,要實施以保護為主的生態扶貧措施。

本文提出的“生態系統服務-貧困”關聯分析模型是建立在“生態-社會”耦合系統之上,同時滿足了生態修復需求與扶貧需求,為生態保護修復過程中如何進行生態扶貧提供了依據。但是考慮生態系統服務種類較少,是本研究需要繼續完善的地方。此外可以利用貧困程度表征返貧風險考慮將生態系統服務供需與返貧風險結合,進一步分析生態系統服務在鞏固脫貧成果推進鄉村振興階段的作用。

致謝：感謝中國地質大學(北京)土地科學技術學院師學義教授和寧武縣、靜樂縣相關部門同志對實地調研工作的支持。