生态系统文化服务供需关系量化方法研究—— 以平陆大天鹅景区为例

杨丽雯 王大勇 李双成

1. 山西能源学院资源与环境工程系, 晋中 030060; 2. 地表过程分析与模拟教育部重点实验室, 北京大学城市与环境科学学院, 北京 100871; 3. 山西省气候中心, 太原 030006; † 通信作者, E-mail: scli@urban.pku.edu.cn

生态系统文化服务是人们通过精神满足以及认知能力的发展、思考、消遣和美学体验等, 从生态系统获得的非物质利益(能力或者经历)[1-2], 包括科学知识、环境教育、审美和存在价值等多种服务[1,3-4]。生态系统文化服务能够激发人们对生活环境的依恋, 有助于建立公众对生态系统更广泛的保护和支持[5], 但是相对于其他类型的生态系统服务,由于生态系统文化服务涉及精神层面、认知层面和审美体验等非物质类服务, 所以难以量化[6-7], 且存在明显的供给与需求的时空异位性[8], 因此其空间评价与制图研究进展缓慢[9]。

文化服务的源是能够提供某一特定活动的自然环境[10-11]。Vallecillo 等[12]认为拥有更多娱乐机会的区域是娱乐服务的供给区, 例如森林中被授权采摘蘑菇的地区是蘑菇采摘服务的供给区, 有林间小路或公共基础设施的地区是自然旅游服务的供给区[13]。目前有关文化服务供给能力的评价研究大多聚焦于娱乐和旅游服务, 评价方法多采用旅行费用法[14-15]和条件价值法[16], 近年来, 娱乐服务谱方法逐渐受到重视[17-19]。目前有关科研教育价值、存在价值和美学价值的研究较少, 评估方法尚未统一。从总体上看, 现阶段生态系统文化服务的相关研究涵盖的文化服务种类不全, 且忽视生态系统服务的供需关系, 存在明显的局限性。

目前, 生态系统服务需求主要有两种定义: 一种指一定时期和一定范围内人类实际使用和消费的产品和服务总和[20], 等于实际供给; 第二种指个人或社会消耗(能够获得的)或期望获得的生态系统服务与产品[21]。在文化服务中, 少部分是商品类服务[22], 如生态旅游服务, 这类服务需求主要从服务的实际消费与使用的角度定义[20]并量化[17-18,23]。大多数文化服务属于非商品类的产品和服务[22], 主要从期望与偏爱角度定义[21,24]并量化[16,25]。文化服务需求制图以受益者家庭住址[26-27]或景观水平上的服务使用实际发生地点[28]为基础。

生态系统文化服务需求和供需关系的量化评估目前均处于探索阶段。Villamagna 等[27]使用垂钓执照数量计算垂钓娱乐服务需求, 使用鱼群的物种丰富度、水质、河口森林面积和鱼的储量等评估垂钓供给能力, 并通过标准化处理, 使供给值和需求值均在 0～1 之间, 进而利用两者的差值表示供需关系,负值表明单位水体的垂钓服务的相对需求超越相对供给。石忆邵等[29]以中国单位面积生态系统服务价值当量为基础[30], 计算景观美学服务供给的价值当量, 基于区域内人口和经济社会活动对生态用地的需求面积, 确定景观美学服务需求的价值当量,使用价值当量供需比来评估景观美学服务供-需盈亏状态。管青春等[31]和武爱彬等[32]使用生态系统服务矩阵, 计算休闲与娱乐和景观美学等 5 项生态系统文化服务的潜在供给、实际供给和人类需求,并使用供需匹配度指数表示供需关系。文化服务供需关系也可通过统计分析(如回归)或者通过叠加供给图与需求图的方式得到[33]。从整体上看, 文化服务需求以及供需关系的评估方法较为贫乏, 且覆盖的服务类型较少, 集中于旅游娱乐服务, 但这些研究为进一步评估需求和供需关系以及评估指标体系的建立和完善奠定了重要基础。

本文以平陆大天鹅景区为研究区, 用年游客接待能力表示文化服务的供给能力; 使用重要值计算观鸟旅游等 10 种单项文化服务需求和文化服务需求总量, 分析供需关系和影响因素; 使用 ArcGIS绘制需求等级图和供需平衡图, 为湿地环境的管理和规划提供数据支持。

1 研究方法

1.1 研究区概况

平陆大天鹅景区依托山西省平陆县黄河湿地(简称山西平陆黄河湿地)建立, 位于运城市平陆县西南部的三湾村, 总面积约为 266 hm2, 自西向东呈带状分布。山西平陆黄河湿地属于黄河三门峡库区, 地貌以滩地和阶地为主, 地势平缓, 土壤肥沃,是《中国濒危动物红皮书》中的濒危种国家Ⅱ级重点保护动物大天鹅(Cygnus cygnus)[34-35]和其他水禽(如灰鹤(G. grus)和苍鹭(Ardea cinerea)等[36])的重要越冬地。研究区属暖温带半湿润大陆性季风气候,气候温和, 四季分明, 年平均气温为 13.7°C, 年平均降水量为 544.9 mm[37]。目前在山西平陆黄河湿地越冬的大天鹅数量约为 2000 只, 超过黄河中游湿地大天鹅越冬种群数量的一半[36]。每年大天鹅越冬期为 11 月底到次年 2 月, 大天鹅集中分布于平陆大天鹅景区内, 吸引了河南省、陕西省和山西省众多旅游和摄影爱好者。

1.2 问卷调查

我们于 2017 年 12 月 30 日—2018 年 1 月 2 日在平陆大天鹅景区向游客发放 162 份问卷, 回收率为100%, 其中有效问卷为 155 份, 占样本总数的95.68%。问卷主要包含四部分内容: 1) 研究区自然和社会经济概况; 2) 人口统计信息, 主要包括性别、年龄、家庭人均月收入、家庭地址、教育水平和职业等; 3) 旅游所乘交通工具、旅行时间和费用等; 4) 文化服务重要性赋值。问卷中详细地介绍 10种文化服务的内涵[1,3-4,38-39], 并附图片说明, 帮助游客理解, 然后要求游客对 10 种文化服务重要性排序(调查问卷请访问http://xbna.pku.edu.cn 查看)。

受访者的年龄涵盖 18～24, 25～34, 35～44, 45～59和 60 岁及以上共 5 个年龄段, 其中 44 岁以下的受访者占总受访总人数的 66.9%, 大学专科及以上学历的受访者占总受访总人数的 84.5%。

1.3 供给评价

我们通过调查景区的游客接待量、服务人员数量、交通、通讯和餐饮住宿等情况, 得到以下信息。1) 游客接待情况: 平陆大天鹅景区年接待游客能力为 20 万人次, 最大日接待游客量为 2000 人,目前年接待游客约 10 万人次, 且旺季未出现拥堵现象。2) 景区基础设施和服务条件: 景区配备 45 名工作人员, 为游客提供保洁、导游和餐饮服务; 景区周围有 18 家农家乐宾馆, 可提供餐饮住宿等服务, 平均每家可接待游客 100～150 人; 大天鹅景区与平陆县城相距 5.6 km, 平陆县二星级及以上酒店26 家, 共有客房 1044 间, 具备餐饮接待服务能力的饭店有约 138 家, 可以满足游客住宿餐饮的需求。从以上情况可以看出, 平陆大天鹅景区的文化服务供给能力充裕。

1.4 需求量化与制图

受访者根据感知的重要性对 10 种文化服务排序, 排在第一位的文化服务重要性赋值 10, 排在第二位的文化服务重要性赋值 9, ······, 依此类推, 排在第 10 位的文化服务重要性赋值 1[13,25,40-41]。

1.4.1 单项文化服务需求量和文化服务需求总量

根据式(1)计算单项文化服务需求量:

式中,Cj表示文化服务j的需求值, 其中j取值范围为 1～10, 分别代表科学知识、传统的生态学知识、环境教育、观鸟旅游、休闲娱乐、审美价值、精神价值、存在价值、灵感和聚会场所等 10 种文化服务[1,3-4,38-39];Cji代表游客i对文化服务j的重要性赋值;n表示某客源地的受访游客数量。

根据式(2), 进一步计算文化服务需求总量Z:

采用最小-最大值标准化方法对Cj和Z进行处理, 使其取值范围为 0～1, 进而划分为 5 个等级: 低需求(0～0.2)、较低需求(0.2～0.4)、中等需求(0.4～0.6)、较高需求(0.6～0.8)和高需求(0.8～1)。

以游客家庭住址和该地区游客的文化服务需求为基础, 用 ArcGIS 软件绘制文化服务需求等级图。

1.4.2 需求影响因素的相关分析

使用 SPSS 软件, 对文化服务需求总量、单项文化服务需求量、地均 GDP、人口密度和一般公共教育预算总额等做两两相关分析, 计算皮尔逊(Pearson)相关系数, 并使用双尾 t 检验来判断相关系数的显著性, 分析文化服务需求总量和单项文化服务需求的主要影响因素。

1.5 供需平衡评估

由于供给相对于需求有盈余, 供需平衡根据需求区经济人口等信息判断: 高需求区的供需关系为基本平衡; 较高需求区、中等需求区、较低需求区和低需求区的供需关系均为供过于求, 属于供需不平衡区域。

2 结果与分析

2.1 供给

受大天鹅迁徙周期的影响, 平陆大天鹅景区的文化服务供给能力具有季节性周期变化特点, 在大天鹅的越冬期(11 月至次年 2 月)达到一年中的高值。大天鹅景区的旅游旺季为每年 11 月至次年 2月, 且主要集中于元旦至春节期间, 特别是周六和周日, 但日游客人数未超过日最大游客接待量。淡季大天鹅景区有湿地保护宣传教育、团建、休闲娱乐和聚会等活动, 游客人数较少。目前大天鹅景区年接待游客量为 10 万人次, 未达到最大年接待游客量上限, 因此其文化服务供给能力有盈余。

2.2 需求

2.2.1 需求总量

由图 1 可知, 高需求区分布于郑州市和西安市,较高需求区分布于洛阳市和焦作市, 中等需求区分布于运城市、三门峡市、咸阳市、开封市和太原市, 较低需求区分布于渭南市、临汾市、晋中市和平顶山市, 低需求区分布于商洛市。

平陆大天鹅景区文化服务需求总量与地均GDP 高度相关, 与人口密度和一般公共教育预算总额呈中等程度相关, 与距离无相关关系。由于地均 GDP 与人口密度强相关, 因此地均GDP 和人口密度是影响平陆大天鹅景区文化服务需求总量的主要因素(表1)。

2.2.2 单项文化服务需求

观鸟旅游、存在价值和审美价值服务需求较高, 科学知识、传统的生态学知识、环境教育和灵感服务需求中等, 精神价值、聚会场所和休闲娱乐服务需求较低(表 2)。观鸟旅游、存在价值和审美价值 3 项服务的需求较高, 表明人们重视物种和生态系统的存在价值。这可能是由于全球气候变化和人类活动加剧了生态系统破坏和生物多样性丧失,其严重后果已引起人们的重视。

表2 平陆大天鹅景区单项文化服务需求Table 2 Demand of individual CES in Pinglu Swan Scenic Spot

休闲娱乐服务需求与距离呈显著负相关关系,其余 9 种文化服务需求与距离没有显著相关性。休闲娱乐服务和聚会场所服务高需求区集中于平陆县, 较高需求区主要分布于运城市, 因为本地居民可以免费进入景区, 便于经常观光, 进行骑马、采摘草莓和参观有机蔬菜温室大棚等活动, 同时可开展聚会活动。洛阳市居民的聚会场所服务需求也较高, 很多洛阳游客是摄影爱好者, 他们有计划性地在平陆大天鹅景区举办摄影活动并聚会(图2)。

图2 休闲娱乐服务和聚会场所服务需求等级Fig. 2 Demand rank map of recreation service and meeting place service

如表 3 所示, 环境教育、科学知识、传统的生态学知识、审美价值、灵感和精神价值与地均GDP 和人口密度呈显著正相关关系, 表明精神层面的文化服务需求需要物质条件的支持。观鸟旅游、存在价值、休闲娱乐和聚会场所等服务与地均GDP 和人口密度无相关关系, 表明人们亲近自然和维持社会联系的需求不受物质条件的限制。

表3 平陆大天鹅景区单项文化服务需求影响因素Table 3 Influencing factors of demand for individual CES in Pinglu Swan Scenic Spot

2.3 供需平衡

平陆大天鹅景区的供给与需求的变化周期具有一致性, 均在大天鹅越冬期达到一年中的高值。多数游客在景区停留时间约为 2 小时, 观赏完大天鹅之后即离去, 即使在旅游旺季, 景区也没有出现拥挤现象, 对景区的餐饮、住宿、通讯和旅游服务压力较小。目前景区年接待游客量为 10 万人次, 低于景区最大接待能力 20 万人次, 因此平陆大天鹅景区文化服务供需矛盾主要源于需求不足。综合考虑人口、经济和交通等条件, 我们认为高需求区郑州市和西安市供需基本上平衡, 而较高需求、中等需求、较低需求和低需求区则属于供需不平衡区域,主要包括洛阳、焦作、咸阳和太原等 13 个地区(图 3)。

图3 平陆大天鹅景区文化服务供需盈余Fig. 3 Supply-demand budget of CES in Pinglu Swan Scenic Spot

3 讨论

目前有关生态系统服务需求的研究较少, 在研究方法上尚未达成共识。不同研究者定义需求的角度不同, 导致量化评估方法和指标不同, 因此生态系统服务需求评价首先需要解决的问题是如何选择合适的评价指标[42]。

大部分文化服务以公众的偏好和意愿作为需求指标[43]。现阶段, 生态系统服务矩阵和问卷调查法较为常见, 而基于生态过程模型的文化服务需求定量评估案例较少。Peng 等[44]使用生态系统服务矩阵, 计算景观美学和娱乐旅游等文化服务需求。Arbieu 等[45]使用调查问卷, 获得人们预期和希望看到的哺乳动物数值计算需求。此外, 也可以使用市场价值法评估文化服务需求, 如任家慧等[46]用氮元素过量引起水库美观程度破坏损失价值来表示游憩服务需求。

生态系统服务矩阵法能较好地解决人类需求数据的复杂性和难以获取的问题, 但对专家的知识要求较高, 得出的结果不一定符合实际状况[47]。问卷调查法基于利益相关者的认知、支付意愿和偏好量化需求, 易受主观因素的影响[48]。从整体上看, 目前生态系统文化服务需求的量化评估方法和指标比较零散, 系统性差, 在一定程度上制约了供需关系量化评估的进展。

人口、教育、社会阶层、政策法规、宗教文化、城市化和经济水平等社会经济因素的区域分布不均以及多元化发展导致人类对不同类型的生态系统服务存在选择偏好, 进而导致需求产生差异[49]。例如, 在经济水平落后的地区, 居民对基本食物和能源等物质的需求较大, 而经济发达地区的居民更关注精神需求的满足, 如教育、文化和休闲等服务。此外, 由于人们期望水平、服务重要性和服务可替代性等主观偏好参数在不同的群体中存在差异[50], 且受到人口密度和经济发展水平等因素的影响[18], 因此通过重要性来计算需求可能存在无法全面地反映需求变化以及需求总量低于或高于实际期望水平等的风险。此外, 由于休闲娱乐服务可能是其他服务(例如审美服务和聚会场所服务等)的潜在目的, 因此文化服务需求可能存在重复计算的风险[51]。

文化服务需求与地均 GDP 和人口密度正相关,也与人们对文化服务的了解程度正相关, 这是因为了解程度决定个体能够感知和赢得的服务[40,52]。Plieninger 等[53]认为预期有较高文化服务供给的区域(如自然保护区或遗产地)会出现较高的需求。例如, 河南省湿地面积占全省国土总面积的 3.76%[54],三门峡市、焦作市、洛阳市、郑州市和开封市均建立了黄河湿地自然保护区, 保护大天鹅和湿地资源的宣传较多, 对当地居民进行了很好的环境教育与责任分担[55]。陕西省湿地面积约占全省国土总面积的 1.4%, 西安、咸阳、渭南和商洛均有湿地分布。西安浐灞国家湿地公园具有显著的宣教作用和生态旅游效果[56]。山西省湿地面积仅占全省国土总面积的 0.97%[57], 低于陕西省和河南省, 同时地均 GDP 和人口发展水平落后于陕西省和河南省, 导致对平陆大天鹅景区文化服务需求的整体水平低于河南省和陕西省。平陆县人口密度和地均 GDP 远低于太原市和运城市, 但其文化服务需求总量与太原市和运城市接近, 归因于平陆县有关于湿地生物多样性的宣传和摄影作品展览等活动。每年 3 月份和 10 月份, 平陆县林业局、环保局、旅游局和水利局联合举办湿地保护知识宣传教育活动, 促进了当地居民对湿地文化服务的了解。本文的研究结果与 Saunders 等[52]、Casado-Arzuaga 等[40]和 Plieninger等[53]的结论相符。

休闲娱乐服务需求与距离呈显著负相关关系,高需求区集中于平陆县, 较高需求区主要分布于运城市。Paracchini 等[17]、Baró 等[18]和 Ala-Hulkko 等[23]认为户外娱乐服务需求受到娱乐地点可接近性的影响, 居住地附近的旅游景点往往有较高的观光需求,本研究结果与之一致。

服务需求总量受到地均 GDP 和人口密度的显著影响, 因此平陆大天鹅景区文化服务供需矛盾的改善依赖于经济的发展。此外, 文化服务需求与人们对服务的了解程度有关[45], 因此加强大天鹅景区文化服务的宣教活动, 普及湿地知识, 增加人们的了解程度, 有助于提高需求, 改善供需关系。旅游目的地的可接近性也会影响文化服务需求[17-18,23],目前多数旅客需要在运城市转车去平陆县, 且平陆县县城汽车站和火车站均无直达平陆大天鹅景区的交通服务, 因此建议在运城市火车站、汽车站和平陆县火车站和汽车站适当地增设直达景区的交通服务, 有利于提高文化服务需求。

4 结论

平陆大天鹅景区文化服务的供给和需求变化周期具有一致性, 文化服务供给能力有盈余, 供需矛盾主要源于需求不足。观鸟旅游、存在价值和审美价值服务的需求较高, 表明人们重视物种的存在与保护。平陆大天鹅景区文化服务供需关系的改善依赖于经济的进一步发展, 此外加强湿地野生动植物资源的保护和宣教活动以及改善景区的交通服务有助于提高需求, 改善供需平衡状况。本研究涉及的文化服务种类较全面, 且提供了一种理解文化服务供需平衡的新思路。