基于NPP 的撫州市生態系統服務功能重要性評價

張 穎， 劉平輝， 朱傳民， 張林穎

(東華理工大學 地球科學學院， 江西 南昌 330000)

0 引言

【研究意義】生態系統服務功能重要性評價可以揭示生態系統服務的數量和空間差異性，識別某一空間范圍內各種生態系統服務的重要區域，可為國土空間規劃、生態資源管理、生態系統優化等提供理論依據[1]。【前人研究進展】馮繼廣等[4]對中國森林生態系統服務功能進行研究與評價。賈芳芳[5]采用InVEST模型，對贛江流域內水源供給、土壤保持、碳存儲三大生態系統服務功能進行模擬評估，基于三大關鍵服務評估結果進行功能重要區分級，疊加分析出該期的綜合生態系統服務功能區，并確定出優先保護區域。楊渺等[6]以四川省各鄉鎮為單元，計算景觀尺度上的多樣性指數，從水土保持功能、水源涵養功能、固碳功能對四川省生態系統服務功能進行評估。周笛軒等[7]以各類人工林為研究對象，對其涵養水源、保育土壤、積累營養物質、固碳釋氧、生物多樣性保護等主要生態系統服務功能進行評估?！狙芯壳腥朦c】撫州地處江西省東部，是全國第二個國家生態產品價值實現機制試點市，是我國華東地區的重要生態屏障。隨著城鎮化進程的加快，土地利用的不斷擴張對生態環境造成一定的影響，因而，識別有意義的生態保護重要地區為維護區域生態安全具有重要意義。【擬解決的關鍵問題】以撫州市為研究對象，采用NPP定量指標評估方法，從生物多樣性維護、水源涵養、水土保持功能3個方面入手，通過3個單項評價疊加對撫州市生態系統服務功能進行集成評價，為撫州市的生態資源保護提供理論依據。

1 數據來源與方法

1.1 研究區概況

撫州位于江西省東部，地處26°29′N～28°30′N、115°35′E～117°18′E，南北長約222 km，東西寬約169 km。撫州市下轄2個區、9個縣，總面積1.88萬km2。撫州市境內地勢南高北低，漸次向鄱陽湖平原地區傾斜。撫州市境內山脈集中分布于東部和南部，主要有東部武夷山和南西部雩山，二者在平面上構成北東向斜“川”字型地貌框架。全市地貌以丘陵為主。撫州市年平均氣溫在16.9～18.2℃，平均降水量1 600～1 900 mm，年生平均日照為1 582～1 928.1 h。境內植被覆蓋率高，資源豐富，生態環境良好。2020年，全市地區生產總值為 1 572.51億元，其中第一、二、三產業分別占比14.1%、37.4%和48.5%。

1.2 數據來源

由于各數據來源和處理方法不同，存在投影坐標、空間分辨率、范圍大小不一致的情況，因而，試驗對所有數據進行統一處理，統一將所有數據掩膜，空間坐標投影為CGCS2000 3 Degree GK Zone 39，重采樣為30 m的分辨率，具體見表1。NPP數據是通過參考前人的研究方法，利用CASA模型計算撫州市2014年至2018年的NDVI、降雨、溫度和太陽輻射等數據得到[8-10]。

表1 數據來源與處理

1.3 研究方法

1.3.1 生物多樣性維護功能重要性評價 采用NPP定量指標評估方法進行評估。參考《生態保護紅線劃定指南環辦生態(2017)48號》將累積生物多樣性功能分布前50%的區域劃分為生物多樣性極重要區，50%～80%為生物多樣性重要區，>80%為區域內生物多樣性一般重要區。

Sbio=NPPmean×Fprc×Ftem×(1-Falt)

式中，Sbio為生物多樣性維護服務能力指數，NPPmean為多年植被凈初級生產力平均值，Fprc為多年平均降水量，Ftem為多年平均氣溫，Falt為海拔因子。

1.3.2 水源涵養重要性評價 以水源涵養能力或水源涵養量作為衡量指標，主要考慮河流源區、河流供水功能、地表覆蓋和地形等因子[11]。

Ri=Pi×α

式中，TQ為水源涵養量，Pi為降雨量(mm)，Ri為地表徑流量(mm)，ETi為蒸發散量(mm)，Ai為i類生態系統面積(km2)，i為研究區第i類生態系統類型，j為研究區生態系統類型數，α為平均地表徑流系數。

1.3.3 水土保持功能重要性評價 水土保持是生態系統通過其結構與過程減少由于水蝕所導致的土壤侵蝕的作用，是生態系統提供的重要調節服務之一。水土保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被有關。

Spro=NPPmean×(1-K)×(1-Falo)

式中，Spro為水土保持服務能力指數，NPPmean為多年植被凈初級生產力平均值，K為土壤可蝕性因子，Falo為坡度因子。

2 結果與分析

2.1 撫州市不同重要級別生態類型的單項評價

2.1.1 生物多樣性功能不同重要級別區的面積及其占比 從表2看出，撫州市生物多樣性功能極重要區的面積為6 578.57 km2，占撫州市國土面積的34.99%；生物多樣性功能重要區的面積為5 637.98 km2，占29.99%；一般重要區的面積為6 583.93 km2，占35.02%。

表2 撫州市生物多樣性功能不同重要級別生態區的面積及其占比

從空間格局看(圖1)，撫州市生物多樣性功能極重要區集中在南豐縣和宜黃縣交界處的軍峰山、南城縣的麻姑山、資溪縣的馬頭山、廣昌縣的青龍湖等植被覆蓋度較高、生態資源優良、人類活動較少的區域。生物多樣性功能重要區主要分布在資溪縣、宜黃縣、樂安縣等，生物多樣性功能一般重要區主要分布在撫州市的北部和中南部。

圖1 撫州市生物多樣性功能不同重要級別生態區域分布

2.1.2 水源涵養功能不同重要級別區的面積及其占比 撫州市水源涵養功能極重要區和一般重要區占比較大，而重要區占比相對較小。從表3看出，水源涵養功能一般重要區占比最大，為46.72%；水源涵養功能重要區占比最小，為19.99%；水源涵養功能極重要區占比為33.29%。從各區縣看，水源涵養功能極重要區面積達800 km2以上的有黎川縣、資溪縣和宜黃縣，分別占各自國土面積的63.41%、70.57%和41.68%。

表3 撫州市各區縣水源涵養功能不同重要級別區域的面積及其占比

從空間分布看(圖2)，撫州市水源涵養功能極重要區分布主要呈條狀和塊狀，其中，在東部沿武夷山脈呈條狀，在撫州市中部呈塊狀分布。從區縣看，撫州市水源涵養功能極重要區主要分布在黎川縣、資溪縣、宜黃縣、南豐縣等水資源較為豐富、年均降雨量大、常綠闊葉林和常綠針葉林等地表徑流較小的生態類型集中且面積較大的地區，水源涵養功能重要區主要集中在宜黃縣、南城縣和廣昌縣。

圖2 撫州市水源涵養功能不同重要級別區域分布

2.1.3 水土保持功能不同重要級別區的面積及其占比 從表4看出，撫州市水土保持功能極重要區的面積為9 394.42 km2，占比49.97%；水土保持功能重要區和一般重要區的面積分別為5 643.75 km2、 3 762.31 km2，占比分別為30.02%和20.01%。其中，廣昌縣、資溪縣和宜黃縣水土保持功能極重要區的占比較大，分別占67.01%、69.51%和60.32%。

表4 撫州市水土保持功能不同重要級別區域的面積及其占比

從空間分布看(圖3)，撫州市水土保持功能極重要區的主要集中在東部、中部和南部，水土保持功能一般重要區呈條狀和塊狀分布，其中，在北部的臨川呈塊狀，在撫州市中部呈條狀分布。從各區縣看，撫州市水土保持功能極重要區主要集中在廣昌縣、資溪縣和宜黃縣境內，水土保持功能重要區主要集中在金溪縣、臨川區和崇仁縣。

圖3 撫州市水土保持功能不同重要級別區域分布

2.2 生態系統服務功能不同重要級別區的面積及其占比

生態系統服務功能主要受地形和氣象條件的影響，氣溫和太陽輻射以及當地的植被狀況在很大程度上影響區域的生態維護功能和水土保持功能。撫州市全域氣象條件無很大程度差異，因此，生物維護極重要區域主要集中在植被生長條件較好且無人為影響的山區。從表5看出，撫州市生態系統服務功能極重要區的面積為11 386.42 km2，占比60.56%；重要區和一般重要區的面積分別為4 790.58 km2和2 623.48 km2，占比分別為25.48%和13.95%。其中，黎川縣、資溪縣、宜黃縣和廣昌縣的生態系統服務功能極重要區占比較大，均超過70%，其境內生態資源和生態資產豐富。

表5 撫州市生態系統服務功能不同重要級別區域的面積與占比

從空間分布看(圖4)，撫州市生態系統服務功能極重要區主要分布在東部的武夷山脈和中西部的雩山山脈，主要沿山脈背脊呈條狀分布。從各區縣看，撫州市生態系統服務功能極重要區主要集中在資溪縣、黎川縣、宜黃縣和廣昌縣。

圖4 撫州市生態系統服務功能不同重要級別區域的分布

3 討論

20世紀70年代初，生態系統服務首次作為一個獨立的概念被提出[12]，我國對于生態系統服務功能的評價始于20世紀80年代?，F在大多文獻都是對單一的生態類型服務進行評估，如森林[13]、水[14-15]、濕地[16]、稻田[17]、草地[18]等，或對某一流域[19-21]或自然保護區[22-25]進行評價，而對于區域內整體的生態系統服務功能進行評價的文獻較少。撫州市是江西省乃至華東地區的重要生態屏障，森林生態系統組成復雜，物種多樣性豐富。2016年，撫州市轄的南豐縣、黎川縣、宜黃縣、資溪縣和廣昌縣5個縣被納入國家重點生態功能區。為更好地開展撫州市的生態資源保護工作，研究采用NPP定量指標評估方法，從生物多樣性維護、水源涵養、水土保持功能3個方面入手，通過3個單項評價疊加對撫州市生態系統服務功能進行集成評價，結果表明撫州市生態系統服務功能極重要區域主要分布在東部的武夷山脈和中西部的雩山山脈，主要集中在資溪縣、黎川縣、宜黃縣和廣昌縣。由于數據獲取的局限性，研究選取了2014—2018年的數據，研究時間較短。

4 結論

撫州市生物多樣性維護功能極重要區域面積為6 578.57 km2，占比為34.9%，主要集中在撫州市東部、中部和南部植被覆蓋度較高、人煙稀少的區域；處于水源涵養功能極重要的區域面積為6 259.24 km2，占比為33.29%，主要呈條狀和塊狀分布在東部和中部，集中分布在黎川縣、資溪縣、宜黃縣、南豐縣等生態系統類型分布集中且面積較大的地區；水土保持功能極重要類型的區域面積為9 394.42 km2，占比49.97%，主要集中在廣昌縣、資溪縣和宜黃縣境內。綜合評價認為，撫州市生態系統服務功能極重要區域面積為11 386.42 km2，占比60.56%，主要分布在東部的武夷山脈和中西部的雩山山脈，集中在資溪縣、黎川縣、宜黃縣和廣昌縣。