2000—2020年四川省自然保護區生態服務功能建設成效評價

摘 要：自然保護區是生態建設的核心載體，在維護國家生態安全中居于重要地位。采用當量因子法計算四川全省和省內75個高等級自然保護區內2000年、2010年、2020年的生態系統服務功能價值（ESV），并結合基于強度分析框架構建的土地利用/覆蓋變化強度圖譜分析自然保護區內土地利用格局時空變化情況，根據ESV和土地利用的時空變化共同對四川省自然保護區生態服務功能建設成效進行評價。研究表明：（1）四川省自然保護區生態功能建設成效顯著，自2000年以來ESV持續上升，到2020年總ESV高達1757億元。（2）四川省自然保護區生態功能建設成效具有明顯的空間異質性，高ESV自然保護區主要集中在四川中部地區，如貢嘎山、若爾蓋濕地自然保護區2020年的ESV分別高達215億、175億元。（3）在20年的保護與建設中，四川省自然保護區土地利用結構與人地關系逐步得到優化，為生態環境建設奠定了良好基礎。

關鍵詞：自然保護區；生態系統服務價值；土地利用；強度分析；生態功能建設成效

中圖分類號：S759.9 文獻標志碼：A 文章編號：1673-5072（2024）06-0587-08

自然保護區作為保護珍稀物種和生態系統的重要手段，對于維護生態平衡和人類福祉具有至關重要的作用，研究其生態服務功能建設成效可為自然保護區管理提供科學支撐。隨著生態系統服務價值（Ecosystem Service Value，ESV）評估手段及方法的運用和普及，自然保護區ESV評估已日益受到人們的重視，利用當量因子法等方法評估自然保護區ESV，可以為自然保護區的生態功能建設及優化提供策略支持［1］。如，沈若蘭和肖桂榮［2］利用當量因子法評估武夷山國家公園ESV，為國家公園體制建立提供了一套ESV計算模式；廖凌云等［3］對福州市自然保護地進行ESV評估和空缺分析，針對市域自然保護地體系提出優化策略。通過對研究區多時期ESV進行估算，分析其時空變化，可以為生態保護等工作提出科學指導。如，陳俊成和李天宏［4］基于當量因子法對中國各省級行政區2000—2015年ESV進行評估，分析中國ESV的空間差異變化，為我國區域協調發展政策的制定提供科學參考；丁柳等［5］利用當量因子法對南充市濕地2010年和2020年ESV進行評估，為濕地的生態保護與修復工作提出指導建議。為確保利用當量因子法估算ESV的準確性，使用該方法時需要根據研究區實際情況對當量因子表進行修正。在有關四川部分地區ESV的研究中，部分學者計算糧食價格時僅考慮稻谷、玉米、小麥，未結合四川實際情況對當量因子表進行合理修正［6-7］。目前關于自然保護區ESV的研究較少，且研究區和時間分辨率均較為單一［2-3，8］。從現有的研究資料看，關于自然保護區生態服務功能建設成效的研究還不充分，管理部門難以評估各自然保護區的保護效果。

為了對比四川省各自然保護區的生態服務功能建設成效，本文以四川省75個自然保護區為研究對象，采用當量因子法分析2000—2020年的ESV時空變化，用土地利用轉移矩陣和強度分析框架法分析2000—2020年自然保護區各地類間的轉移情況及轉化趨勢，以期為四川省自然保護區的發展建設提供有益的借鑒。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

四川省位于中國西南地區，包含青藏高原、橫斷山脈、云貴高原、秦巴山區、四川盆地五大地貌單元，擁有豐富的自然資源和珍稀動植物，如大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）、白唇鹿（Przewalskium albirostris）、攀枝花蘇鐵（Cycas panzhihuaensis）和桫欏（Alsophila spinulosa）等，建立了眾多自然保護區，在涵養水土、防風固沙、凈化空氣、保護生物多樣性等方面發揮著重要作用。四川省生態環境廳于2021年發布的四川省自然保護區名錄顯示，四川省自然保護區共計165處，其中國家級32處，省級63處，市州級28處，縣級42處［9］。

1.2 數據來源

四川省自然保護區地理位置及邊界數據來源于四川省自然資源廳，本文以各自然保護區實驗區邊界內部范圍作為研究對象，收集到75個高等級自然保護區，其中國家級30個、省級45個，總面積達5.2萬km2，約為四川全省總面積的10%，基本能代表四川省自然保護區的整體情況。各自然保護區空間分布及邊界信息如圖 1。土地利用數據來源于國家基礎地理信息中心全球地表覆蓋數據產品服務網站（https：//www.webmap.cn/mapDataAction.do？method=globalLandCover）的30 m全球地表覆蓋數據（GlobeLand 30），目前已經發布了GlobeLand 30 2000（總體精度為80.33%，Kappa系數0.76）、2010（總體精度為83.50%，Kappa系數0.78）、2020（總體精度為85.72%，Kappa系數0.82）版。該數據共包括10個一級類型，分別是：耕地、林地、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪。四川省各種糧食產量與種植面積數據來源于2001、2011和2021年的《四川省統計年鑒》，全國平均糧食價格來源于對應時期的《全國農產品成本收益資料匯編》。

2 研究方法

2.1 生態系統服務功能價值當量因子法

生態系統服務是指人類從生態系統中直接或間接獲得的產品或服務，包括供給服務、調節服務、支持服務以及文化服務。ESV評價能夠量化自然保護區提供的各種生態服務，為生態環境保護、生態功能區劃等提供科學依據［10-11］。本文在謝高地等［10］提出的生態系統服務價值當量表的基礎上，依據四川省第三次全國國土調查公布的各二級地類占比情況，結合GlobeLand30分類體系，對原始分類系統進行合并，從而構建起四川省單位面積生態系統服務價值當量表（表1）。四川省糧食作物包括稻谷、小麥、玉米、豆類、薯類這五大類，計算得到四川省2000年、2010年、2020年的單位面積農田生態系統提供食物生產功能的經濟價值分別為654.98元/公頃、1604.85元/公頃、1983.23元/公頃。最后，結合四川省2000年、2010年、2020年土地利用數據計算得到全省和75個保護區對應年份ESV。

2.2 土地利用變化分析方法

土地利用變化是導致ESV變化的主要因素之一，會影響生態系統的結構和過程，進而影響生態系統提供的供給服務、調節服務、支持服務和文化服務。分析土地利用變化對ESV的影響，可以有效識別生態系統服務的貢獻者和受益者，優化土地利用結構和配置，平衡生態與經濟的關系。本文對原始土地利用數據進行重分類，通過土地利用轉移矩陣來分析研究區內各地類之間面積轉移變化的數量特征和轉移方向［12］，采用基于強度分析框架構建的土地利用/覆蓋變化（Land Use/Cover Change，LUCC）強度圖譜直觀展現研究區LUCC關鍵模式及規律［13］。分析自然保護區土地利用變化不考慮中國土地系統變化的一般性規律［14-15］：耕地轉人造地表具有系統傾向性，林地轉裸地、水體轉林地、人造地表轉林地/草地具有系統抑制性。

3 結果與分析

3.1生態系統服務功能價值時空變化

如表2所示：長期以來，本研究的75個自然保護區僅占四川省總面積的10%，卻向全省穩定提供約13%左右的ESV，為四川省的生態文明建設作出了巨大貢獻；自然保護區近20年四大ESV一直處于上升趨勢，2000—2010年迅猛增加、快速接近峰值，2010—2020年緩慢提升、趨于穩定。

如圖2所示：2000年和2010年自然保護區提供的各項ESV從高到低排序為：水文調節>氣候調節>生物多樣性>土壤保持>氣體調節>凈化環境>美學景觀>水資源供給>原料生產>食物生產>維持養分循環，除水資源供給和原料生產這兩項在2020年排序發生交換外，其他排序不變，說明自然保護區20年來生態結構相對穩定。從2000—2020年各項服務功能價值的增長率來看，水文調節（175%）和水資源供給（176%）增長相對較慢，這是由于自然保護區內水域在不斷縮減，而這兩項服務主要依靠水域提供［16-17］。與之相反，生物多樣性（200%）和土壤保持（199%）呈現較快的增長趨勢，森林是生物多樣性的重要棲息地［18］，林地和草地的土壤保持能力相對較強［19］，自然保護區內穩定的林、草生態系統有利于這兩項服務功能價值的增長。分階段來看，各項服務功能價值在前十年的增長較為迅速，后十年的增速有所減緩。

由圖3可知，四川省西北部和東南部ESV常年處于較低水平，ESV較高區域多集中在四川中部地區，且ESV極高區域有不斷向自然保護區內部聚集的趨勢。絕大多數自然保護區的ESV一直處于全省ESV的中上水平，其中四川若爾蓋濕地國家級自然保護區和貢嘎山國家級自然保護區及其周邊區域的ESV極高。總體上四川省ESV空間分布差異明顯，這可能是由人類社會活動與自然環境之間作業強度、作用模式差異造成的。盡管四川省西部擁有大量生態資源，有著優良的生態基底及生態建設的轉移支付投入，但受區域發展水平差異的影響，這些地區的自然保護區生態建設相關投入可能較為局限；對于四川省東部經濟相對發達的地區，生態資源相比較少，加之自然保護區的生態建設投入不夠可能是導致其ESV較低的原因。

從局域尺度上來看（表3），各個自然保護區生態建設成效參差不齊，ESV增長幅度差距顯著，單位面積ESV也有明顯差距，最大接近40倍。貢嘎山國家級自然保護區位于四川省甘孜藏族自治州境內，多年來甘孜藏族自治州人民政府遵循科學規劃、統一管理、嚴格保護、永續利用的原則，使該自然保護區總ESV一直位于首位。四川海子山國家級自然保護區、四川若爾蓋濕地國家級自然保護區、長沙貢瑪國家級自然保護區及臥龍國家級自然保護區同樣受到管理部門的重視，ESV長期保持較高水平。其中四川海子山國家級自然保護區2020年總ESV達到191.90億元，與貢嘎山國家級自然保護區（215.07億元）的差距越來越小。四川省榮縣金花桫欏自然保護區（110公頃）和四川千佛山國家級自然保護區（138公頃）由于占地面積小，總ESV在所有自然保護區中一直墊底，但其單位面積的ESV卻一直領先其他自然保護區，2020年其單位面積ESV分別高達42.72、91.12萬/公頃，說明上述自然保護區20年來保護成效顯著，這與當地政府積極與研究所合作，制定科學合理的管理規范分不開。長沙貢瑪國家級自然保護區（677 228公頃）和洛須白唇鹿自然保護區（160 632公頃）雖然占地面積大，但長久以來單位面積的ESV一直最低，2020年其單位面積ESV分別為2.35、2.28萬/公頃，究其原因可能是由于地理位置偏遠，生態建設投入有限所致。2000—2020年，國家級自然保護區ESV共計增長770.47億元，省級自然保護區ESV共計增長382.97億元，總體而言國家級自然保護區規劃建設優于省級自然保護區。

3.2 土地利用變化

從圖4可以得知：林地和草地為四川省自然保護區主要的用地類型，總面積在過去的20年中一直占據自然保護區的90%以上。這兩種用地類型之間頻繁相互轉化。具體而言，從2000—2010林地向草地的轉化比例高達93%，而草地向林地的轉化比例高達79%。雖然在2010年之后，這些轉化比例有所下降，但依然保持相對較高的水平。一般來說，氣溫升高和降水增加有利于林地的擴張，而氣溫降低和降水減少有利于草地的擴張。根據氣象資料，四川省2000—2020年的氣溫呈現波動上升的趨勢，降水則呈現先增加后減少的趨勢［20］，這可能是導致林地和草地的交替變化的原因；20年間，耕地縮減趨勢逐年加劇（縮減率由1.34%增長為3.93%，共計縮減48 km2），林地縮減趨勢逐年減弱（縮減率由2.1%下降為0.94%，共計縮減699 km2），這說明自然保護區生態在逐漸變好，但水域縮減趨勢（縮減率由6.35%增長為18.31%，共計縮減267 km2）和人造地表擴張趨勢（增長率由7.24%增長為105.93%，共計增加36 km2）在逐年加劇，這可能是由于全球變暖導致冰川積雪不斷不融化和自然保護區的持續開發所致［21-22］。

由LUCC強度圖譜（圖5）可知：研究區20年內，耕地轉林地/水體、裸地轉草地、人造地表轉林地/水體一直呈現相對傾向性，這說明研究區生態功能在逐漸轉好；林地和草地之間的相互轉化一直呈現絕對傾向性，進一步驗證了林地與草地的頻繁交換。在2000—2010年，多數地類間的轉換呈現傾向性，2010—2020年，更多轉換過程呈現系統抑制性，地類結構的逐漸穩定導致自然保護區后10年ESV增長速率低于前10年。

4 結 論

本文對四川省大部分高等級自然保護區2000—2020年的ESV和土地利用的時空變化進行縱向和橫向對比分析，用以評估其生態服務功能的建設成效。研究表明，近20年來，四川省自然保護區總體生態服務功能建設成效顯著，為全省生態文明建設做出了巨大貢獻，但各個自然保護區之間建設成效差距明顯，有關部門需要針對建設成效相對薄弱的自然保護區及時調整管理政策。

四川省2020年總ESV約為1.4x104億元，李欣欣等［7］對四川省2021年總ESV的評估結果為4.8x104億元，由于數據精度不同等原因，導致估算結果有些許差別，但仍處于同一數量級，證明了本研究的可靠性。本文雖然對四川省自然保護區2000—2020年生態功能建設成效進行了評估，但由于評估的自然保護區數量較多以及部分數據難以獲取，評估方法還有待優化。例如，當量因子法計算ESV使用的數據相對單一，不如價格法考慮全面，陳青松等［8］在評估通江諾水河自然保護區ESV時，進行綜合科學考察，使用多種統計數據，計算更加細致，若能收集到更多數據，未來研究可考慮此方法計算ESV，以便更準確地評估四川省自然保護區ESV變化。同時，本文僅通過ESV和土地利用時空變化來評估自然保護區生態服務功能建設成效，與李春峰等［23］評估方法相比，評估指標相對較少，在數據條件允許的情況下，可以對評估方法進一步完善。

生態環境保護既是經濟發展的前提和基礎，也是經濟發展的目標和結果，如何平衡生態保護和經濟發展是一個重要問題，尤其在自然保護區周邊地區，更加需要根據不同的地理、生態、經濟和社會條件制定合理的規劃和政策。相關部門應堅持保護優先、合理利用的原則，嚴格把握生態保護紅線，控制自然保護區內部及周圍地區的開發強度和規模，優化自然保護區內部土地利用格局。堅持分類指導、因地制宜的原則，對資金預算不足的自然保護區，可以加強與空間臨近自然保護區之間的連片發展，通過生態廊道建設降低基礎設施建設等投入。四川省的自然保護區建設起步較早，涵蓋了全省重要的野生動植物生境和典型自然生態系統的代表，在經濟發展與生態環境保護方面取得了顯著成效，體現了生態優先、綠色發展的理念，也為生物多樣性保護奠定了堅實基礎。

參考文獻：

［1］ 杜金鴻，劉方正，周越，等.自然保護地生態系統服務價值評估研究進展［J］.環境科學研究，2019，32（9）：1475-1482.

［2］ 沈若蘭，肖桂榮.武夷山國家公園生態系統服務價值評估［J］.生態科學，2023，42（2）：58-65.

［3］ 廖凌云，傅田琪，吳涌平，等.基于生態系統服務評估的市域自然保護地體系優化：以福州市為例［J］.風景園林，2022，29（7）：80-85.

［4］ 陳俊成，李天宏.中國生態系統服務功能價值空間差異變化分析［J］.北京大學學報（自然科學版），2019，55（5）：951-960.

［5］ 丁柳，王曉曉，杜忠，等.2010—2020年南充市濕地及其生態系統服務價值變化［J］.西華師范大學學報（自然科學版），2024，45（1）：17-24.

［6］ 李乃康.生態系統服務價值對土地利用變化的響應：以四川省內江市為例［J］.生態經濟，2008（10）：45-48.

［7］ 李欣欣，任茜，余向克，等.生態保護紅線區域的生態系統服務價值分析及生態補償優先區域研究：以四川省生態保護紅線區域為例［J］.中國水土保持，2022（4）：33-37.

［8］ 陳青松，譚小琴，張洪吉，等.自然保護區生態服務功能價值評估：以四川省通江諾水河自然保護區為例［J］.國土資源科技管理，2021，38（1）：34-47.

［9］ 四川省生態環境廳.四川省自然保護區匯總表［EB/OL］.（2021-10-08）［2024-01-26］.https：//sthjt.sc.gov.cn/sthjt/c108816/2021/10/8/ 77f64cbf49364b77a1f4ad61a203e9b3.shtml.

［10］謝高地，張彩霞，張雷明，等.基于單位面積價值當量因子的生態系統服務價值化方法改進［J］.自然資源學報，2015，30（8）：1243-1254.

［11］EGOH B，ROUGET M，REYERS B，et al.Integrating ecosystem services into conservation assessments：a review［J］.Ecological Economics，2007，63（4）：714-721.

［12］劉瑞，朱道林.基于轉移矩陣的土地利用變化信息挖掘方法探討［J］.資源科學，2010，32（8）：1544-1550.

［13］李帥呈，龔健，楊建新，等.蘭西城市群土地利用/覆被變化模式特征：基于強度分析框架［J］.資源科學，2023，45（3）：480-493.

［14］劉紀遠，寧佳，匡文慧，等.2010—2015年中國土地利用變化的時空格局與新特征［J］.地理學報，2018，73（5）：789-802.

［15］匡文慧，張樹文，杜國明，等.2015—2020年中國土地利用變化遙感制圖及時空特征分析［J］.地理學報，2022，77（5）：1056-1071.

［16］呂樂婷，任甜甜，孫才志，等.1980—2016年三江源國家公園水源供給及水源涵養功能時空變化研究［J］.生態學報，2020，40（3）：993-1003.

［17］廖文婷，鄧紅兵，李若男，等.長江流域生態系統水文調節服務空間特征及影響因素：基于子流域尺度分析［J］.生態學報，2018，38（2）：412-420.

［18］BROCKERHOFF E，BARBARO L，CASTAGNEYROL B，et al.Forest biodiversity，ecosystem functioning and the provision of ecosystem services［J］.Biodiversity and Conservation，2017，26（13）：3005-3035.

［19］張薇，王鳳春，萬虹麟，等.基于InVEST模型的土壤保持服務時空變化及其影響因素分析：以密云水庫上游流域河北張承地區為例［J］.地球物理學進展，2022，37（6）：2339-2350.

［20］王梓奕.四川省近60年降水變化特征分析［J］.自然科學，2021，9（6）：1011-1018.

［21］MARTIN B.氣候變化對積雪、高山冰川以及水資源的影響［Z/OL］.（2017-05-23）［2024-03-12］.https：//www.encyclopedie-environnement.org/zh/eau-zh/impact-of-climate-change-on-snow-cover-and-alpine-glaciers-consequences-on-water-resources/.

［22］曹巍，黃麟，肖桐，等.人類活動對中國國家級自然保護區生態系統的影響［J］.生態學報，2019，39（4）：1338-1350.

［23］李春峰，韓曉盈，屈慶賀.地方級自然保護地生態環境保護成效評估技術方法研究［J］.環境科學與管理，2022，47（6）：190-194.

Evaluation on the Effectiveness of Ecological Service Function Constructionof Nature Reserves in Sichuan Province From 2000 to 2020

ZHENG Hao-dong，WANG Cheng-wu，WANG Zhou-feng，XIE Liang

（School of Earth Science and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China）

Abstract：Nature reserve is the core carrier of ecological construction and plays an important role in maintaining national ecological security.In this paper，the equivalent factor method is employed to calculate the ecosystem service value （ESV） in Sichuan province and its 75 high-grade nature reserves in 2000，2010 and 2020，and the land use/cover change intensity map based on the intensity analysis framework is used to analyze the spatial-temporal variation of land use pattern in nature reserves.According to both ESV and the spatial-temporal variation of land use，the effectiveness of ecological service function construction in nature reserves of Sichuan province was evaluated.The research show as follows ：（1） The ecological function construction of nature reserves in Sichuan province has achieved remarkable results；ESV has continued to rise since 2000，with the total ESV reaching 175.7 billion yuan by 2020.（2） The effectiveness of ecological function construction of nature reserves in Sichuan province has obvious spatial heterogeneity；the nature reserves of high ESV are mainly concentrated in the central part of Sichuan province；for example，the ESV of Gongga Mountain and Ruoergai Wetland Nature Reserve in 2020 reached 21.5 billion and 17.5 billion yuan respectively.（3） Over the past 20 years of protection and construction，the land use structure and man-land relationship of nature reserves in Sichuan province have been gradually optimized，which has laid a good foundation for the construction of ecological environment.

Keywords：nature reserve;ecosystem service value;land use;intensity analysis;effectiveness of ecological function construction