基于土地利用覆被变化的钱江源国家公园生态服务价值研究

孙德顺，曹 硕，李世隆，马晓燕*

(1.北京农学院 园林学院，北京102206；2.城乡生态环境北京实验室，北京100083)

生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计[1]。生态文明建设是实现绿色可持续发展道路最根本的政策支持和最基础的保障[2]，对中国可持续发展道路的探索、绿色生态文明的建设具有积极的推动作用。在生态文明建设的背景下，国家公园逐渐走入大众的视野，成为促进生态文明建设的重要方法。

建立自然保护地保护自然在世界各国迅速的推广。1872年，美国建设了世界上第一个国家公园：黄石国家公园[3]。基于国家公园在保护自然环境、修复自然生态系统、保护珍贵野生动植物资源等各方面的优势，世界各国兴起建设国家公园的浪潮。

国家公园建设的根本目的是保护各类珍贵的自然资源[4]，保护和修复自然生态系统，使之能够健康永续的提供优质的生态服务功能。对于生态系统的评估以及生态系统服务功能的评估，在国际上已有了多年的研究发展，而千年生态系统评估，则最为广泛地被全世界认知并应用于全球或局部的生态系统服务价值的评估，也标志着生态价值的研究得到了极高的重视。

钱江源国家公园体制试点区地处浙江省开化县，与江西省婺源县、德兴市，安徽省休宁县相毗邻，面积约252 km2，包括古田山国家级自然保护区、钱江源国家森林公园、钱江源省级风景名胜区等3个保护地及衔接各保护地之间的自然生态区域[5]，涵盖4个乡镇，21个行政村、72个自然村，是全国首批10个国家公园体制试点区之一，也是浙江省唯一的试点区。

钱江源国家公园属于亚热带季风气候，季节分明、气候温和宜人。年平均气温16.4 ℃，年平均降水量1 814 mm，日照时数1 712.5 h，素有“中国的亚马逊雨林”之称[6]。钱江源国家公园有高等植物2 062种，鸟类237种，兽类58种，两栖类动物26种，爬行类动物51种，昆虫1 156种，其中珍稀濒危植物61种，中国特有属14个，园内具有多种珍贵的自然生态系统，具有极高的生态价值。

1 数据来源和计算方法

评估数据主要来自《全国统计年鉴》、《开化县统计年鉴》、《开化县国民经济和社会发展统计公报》、《钱江源国家公园体制试点区总体规划》以及其他国家公园相关数据资料。

数据取自Landsat系类卫星影像，借助Landsat影像，对2015年及2019年钱江源国家公园两期数据进行预处理、修正、裁剪最终得到精度较高，能够满足研究需要的土地利用分类数据。

将土地利用覆盖变化与钱江源国家公园实际土地分类数据相结合，将钱江源国家公园分为林地、耕地、水域、草地、建设用地。

将预处理好的遥感影像导入eCognition软件中，通过遥感影像的分割、分类体系的建立、样本的配置、规则分类以及修正，最后得到精确分类结果，用相应算法进行面积的计算与统计，最终得到各类型土地利用面积。

2 结果和分析

2.1 钱江源国家公园用地利用类型分类

2015年和2019年钱江源国家公园土地利用类型面积见图1。由图1可得，2015年钱江源国家公园总面积2.52万hm2，面积从大到小依次为：林地、耕地、建设用地、水域、草地。林地所占面积比例最大，草地所占面积比例最小。2019年钱江源国家公园总面积2.52万hm2，面积从大到小依次为：林地、耕地、建设用地、水域、草地。林地所占面积比例最大，草地所占面积比例最小。

2.2 钱江源国家公园生态服务价值研究

2.2.1 钱江源国家公园生态服务价值估算方法 钱江源国家公园某类生态系统服务价值计算[7]表达式为：

ESki=Vki×Ski。

其中，ESki表示钱江源国家公园内k类土地利用类型i项生态功能的生态系统服务价值量，Vki为k种类土地利用类型的i项生态功能的单位面积生态系统服务价值系数,Ski为k种类土地利用类型的i项生态功能的面积[8]。

钱江源国家公园生态系统服务价值总量计算[9]表达式为：

ES=∑(Vki×Ski)

其中，ES表示钱江源国家公园生态系统服务价值总量，Vki、Ski与上式相同。

2.2.2 钱江源国家公园生态服务价值估算结果与分析 计算得到2015年和2019年钱江源国家公园各类生态系统服务价值及总价值量如表1、表2所示。

2015年钱江源国家公园生态系统服务总价值为10 174.19×106元人民币，各类生态系统服务价值由大到小依次为：林地、耕地、水域、草地，其中林地生态系统服务价值比重最大，草地生态系统服务价值比重最小。各项生态服务价值及比例如表1所示，各项生态服务价值由大到小依次为：土壤形成与保护、气体调节、水源涵养、生物多样性保护、气候调节、原材料供给、废物处理、娱乐与文化、食物生产,其中土壤形成与保护价值比重最大，食物生产价值比重最小。

2019年钱江源国家公园生态系统服务总价值为10 272.16×106元人民币，各类生态系统服务价值由大到小依次为：林地、耕地、水域、草地,其中林地生态系统服务价值比重最大，草地生态系统服务价值比重最小。各项生态服务价值及比例如表2所示，各项生态服务价值由大到小依次为：土壤形成与保护、气体调节、水源涵养、生物多样性保护、气候调节、原材料供给、废物处理、娱乐与文化、食物生产,其中土壤形成与保护价值比重最大，食物生产价值比重最小。

表1 2015年钱江源国家公园生态系统服务价值 单位：106元

表2 2019年钱江源国家公园生态系统服务价值 单位：106元

2.3 钱江源国家公园生态系统服务价值时间变化分析

2.3.1 各类型生态系统价值时间变化分析 由表1所得数据归纳计算，得到2015年和2019年钱江源国家公园各类型生态系统价值随时间变化情况，其中林地、草地、水域、耕地生态系统服务价值变化量分别为：139.52、0.73、-38.21、-4.1，由此可以得出2015年到2019年钱江源国家公园生态系统服务总价值呈增长趋势，由10 174.19×106元人民币增加到10 272.16×106元人民币，共增加97.97×106元人民币。

各类生态系统服务价值变化量由大到小依次为：林地、耕地、水域、草地。这是因为自2015年钱江源国家公园试点建立起，对园内生态环境做了积极地恢复和处理，使得林地、草地的土地利用面积有着不同数量的增多，减少了大量的不合理耕地，导致了林地、草地的生态服务价值的增长，耕地生态服务价值的减少。同时，由于园内存在着填河修路、填河筑坝等情况，所以导致水域面积有所减少，导致水域的生态服务价值有所降减少。

2.3.2 单项生态服务价值随时间变化分析 通过对表2数据进行归纳计算，得到2015年到2019年钱江源国家公园单项生态服务价值随时间变化的情况，其中食物生产、原材料提供、气体调节、气候调节、废物处理、水源涵养、土壤形成与保护、生物多样性、娱乐与文化的变化量分别为：-4.87、16.33、19.68、12.35、-2.42、15.15、17.23、16.76、7.69。由此可以得出气体调节的服务价值变化最多，废物处理的服务价值变化最少。分析可知，食物生产和与废物处理减少的主要原因是耕地面积的减少，这与上述分析情况具有一致性。

2.4 3类服务类别生态服务价值随时间变化分析

根据钱江源国家公园生态系统服务价值评估框架，将包含的9项生态服务价值归纳为3大类：供给服务，调节服务和文化服务[10]。供给服务是一种经济服务，是指由生态系统产出、可以以货币的形式在市场上进行交易，并最终产生一种可见的效益的服务。调节服务是一种生态服务，是指由生态系统调节过程中所得到的收益，是自然界各种生物相互作用，并最终为人类生活提供中间或无形的一种服务。文化服务是指由生态系统获得的非物质性收益，是以满足人类精神享受、教育科普为主的无形的服务。三大类服务类别的生态系统服务价值随时间变化如图2。

由图2可以得出在三类生态系统服务价值中，由大到小依次为调节服务、供给服务、文化服务，其中调节服务占比最大，占钱江源国家公园生态系统服务总价值的80%以上。3类生态服务的变化量由大到小依次为：调节服务(78.77)、供给服务(11.46)、文化服务(7.69)，调节服务的增加比重也是最大。各类调节服务除废物处理外，均有着不同程度的增加，充分表明钱江源国家公园的建立对当地自然保护地的保护和修复起着积极地作用。

2.5 敏感性分析

敏感性指数的含义为生态系统服务价值对生态系统服务价值系数的依赖程度随着时间的变化影响[11]。它包括两方面：一是生态系统受到干扰或破坏时生态系统服务价值改变的大小，二是生态系统在受到干扰或破坏时，能保持原有状态的能力，即持久能力。生态系统服务价值系数的敏感性指数的表达式[12]为：

其中，ESq表示原始生态系统服务总价值，ESh表示生态系统服务价值系数调整以后得到的总价值，Vkq表示原始生态系统服务价值系数，Vkh表示调整后的生态系统服务价值系数。

研究通过分别将钱江源国家公园林地、草地、耕地、水域四类生态系统类型的生态系统服务价值系数调高50%，计算得出敏感性指数如表3。

表3 2015年和2019年的敏感性指数Tab.3 Sensitivity index in 2015 and 2019

由表3可知，生态系统敏感性由大到小依次为：林地、耕地、水域、草地。生态系统服务总价值对林地价值系数最敏感，对草地最不敏感。4类用地类型的敏感性指数均小于1，表明钱江源国家公园生态系统服务总价值对生态服务价值系数是不敏感的，即缺乏弹性的。

3 建 议

2015年到2019年钱江源国家公园林地、草地面积有着不同程度的增加，耕地、水域、建设用地面积有所减少，林地增加幅度最大而耕地减少幅度最大，钱江源国家公园的土地利用程度正在降低。2015年、2019年钱江源国家公园生态系统服务总价值由为10 147.19×106元人民币增长到10 272×106元人民币，总体态势呈增长趋势。其中林地、草地生态系统的服务价值增加，耕地和水域生态服务价值有着不同程度的减少，且钱江源国家公园生态系统服务总价值对生态服务价值系数是不敏感的，即缺乏弹性的。由此可知自钱江源国家公园试点开始建设以来，生态系统服务价值逐日增长，生态系统正在逐渐朝着恢复自然的方向发展。

可知钱江源国家公园生态服务价值增加的主要因素是绿色植被面积的增加以及不合理耕地的修复、乱建违建的拆除。所以，在此基础上，结合实验数据及钱江源国家公园实际发展情况，提出以下建议：

3.1 完善钱江源国家公园法律体系

一个完善的法律体系和发展保护政策是保护国家公园健康发展的基础，是保证国家公园生态系统能够持续提供高质量功能服务价值的关键，能使保护生态环境、合理开发资源、发展生态旅游有法可循，有法可依。所以应尽快起草《钱江源国家公园法》及其他管理条例，整合已有的《钱江源国家公园体制试点区山水林田河管理办法》，《钱江源国家公园专(兼)职生态巡护员管理办法》等法律文件，明确国家公园保护制度、土地权属、运营措施、执法力度等各方面内容，组建以《钱江源国家公园法》为核心的钱江源国家公园法律体系。

3.2 完善钱江源国家公园监测体系

加强国家公园生态巡护，充分利用遥感、无人机、地理信息系统等高科技技术对钱江源国家公园的进行全方位的监测，建立钱江源国家公园监测体系，实现对国家公园各类用地面积变化、生态修复变化等各方面进行的实时监测，提供科学的检测数据，杜绝各类违建、毁坏绿地现象的发生，使钱江源国家公园生态服务价值健康发展。

3.3 加强公众参与，提高全民保护意识

国家公园的保护不是某个人或某个组织的事，而是全体公众共同的事业，只有公众的积极参与才能更好地保护国家公园的珍贵资源及环境，使国家公园生态服务价值健康发展。因此，要加强对钱江源国家公园的宣传力度，推动生态保护科普教育，使人们意识到钱江源国家公园的建设对生态服务价值的改善以及对经济发展促进的重要作用，提高公众对国家公园建设及生态保护的热情，增强公众的生态责任感，同时建立钱江源国家公园志愿者体系、公众监督体系，鼓励当地居民参与钱江源国家公园的保护修复工作，使钱江源国家公园的建设真正成为一项公众参与的事业。

3.4 建立钱江源国家公园生态补偿体系

完善的生态补偿制度是保护国家公园生态环境、珍稀资源，使生态系统能够不断提供优质服务价值的重要措施。钱江源国家公园对生态补偿制度也做了积极地探索，《钱江源国家公园集体林地地役权改革实施方案》的出台，合理的征收了国家公园80%以上的集体林地，同时按一定比例进行生态补偿，不仅使国家公园内的林地得到了良好的保护，同时增加了参与居民的经济收入，是对合理保护生态环境，提高公众参与度的一项积极举措。所以，应以此为经验，从资金投入体系、资金监管机制、生态补偿指标等各方面入手，完善钱江源国家公园生态补偿制度，建立钱江源国家公园生态补偿体系，使钱江源国家公园生态服务价值健康发展。

自2015年钱江源国家公园试点成立以来，在政府的号召和各方面的共同努力下，园内的绿化面积，包括林地和草地面积均有着不同程度的增加，而相应的减少了不合理的耕地土地面积以及拆除了各类违建设施，生态系统服务价值逐日增长，生态系统正在逐渐朝着恢复自然的方向发展，这表明国家公园的建设对于保护自然生态系统、恢复自然生态秩序、保护珍贵动植物资源等方面均有着重要的意义，建设国家公园是保护自然保护地，促进生态系统服务价值健康发展的有效方法。本论文由于时间精力的限制，只是对土地利用变化及生态服务价值做了时空上的比较，并未做空间变化的比较，在以后的研究中将会逐渐补全这些遗憾。