湘西森林生态服务功能与旅游经济发展耦合的时空分异

文连阳

（湖南第一师范学院 商学院，湖南 长沙 410205）

湘西一般指以张家界市、湘西土家族苗族自治州（本文简称：湘西州）和怀化市三市（州）为主体，位于湖南西北部、西部的广大区域。张家界市位于109°40′～111°20′E，28°52′～29°48′N之间，总面积9 516 km2。湘西是一个少数民族聚居区域，森林覆盖率高、旅游资源得天独厚。湘西州地处湖南省西北部、云贵高原东侧的武陵山区，与鄂、渝、黔接壤，其土家族、苗族等少数民族人口占77.2%。湘西州历史文化厚重、民族风情浓郁、森林资源优势明显。怀化市位于湖南省西部、武陵山脉和雪峰山脉之间，沅水自南向北穿境而过。它是大西南的桥头堡、原生态植物园和多民族文化村。交通优势明显，有湖南“西大门”之美誉。自然资源丰富，森林覆盖率远高于全省平均水平，属中国南方的重点林区，被《全国生态环境保护纲要》列为9 个生态良好区之一。

在“十四五”开局之年，湖南“三高四新”战略定位对湘西经济社会的高质量发展与旅游产业提出了更高要求[1]。湘西作为南方生态林区的功能定位，需从“人地关系”框架分析森林生态系统与旅游经济系统的耦合关系。两大系统互相作用、相互影响[2]，用耦合度是描述两大系统相互作用的程度[3]，而协调度是系统要素保持健康的保证[3]，耦合协调度则整体体现出系统由无序走向有序的趋势[3]。国外较早开始了环境与经济[4]、环境质量与旅游收入的协调关系[5-6]。国内源自生态承载力[7]、森林旅游资源评价[8]的启发，通过构建指标体系[9-10]和协调度模型[11]对森林公园旅游经济与生态文明、生态环境的耦合关系进行研究，从空间大尺度建立耦合协调模型实证生态环境与旅游经济[12-14]、旅游扶贫效率与资源优势度的耦合关系[15]。有成果结合耦合理论和生态理论研究旅游城市主体间互动关系和耦合机理[16]开展分析，对生态环境与旅游经济的协调关系进行预测[17]，为森林生态服务功能价值与旅游经济耦合评价带来启发。有研究分析森林生态资源对县域旅游发展的贡献水平[18]和建立旅游价值综合评价指标，但尚无森林生态服务功能价值与旅游发展相结合[19]的报道。

综合国内外相关文献，诸多成果对森林生态服务功能价值核算从生态学与森林经理学视角开展了大量研究，有一定借鉴作用。在旅游经济研究上从经济地理与旅游经济学视角进行分析，但已有研究将森林生态服务功能价值与旅游经济开发的跨学科分析成果较少，对指导区域经济社会发展的理论价值较为欠缺。采用2000—2020年森林资源二类清查和旅游经济数据，从县域尺度分析森林生态服务功能与旅游经济发展耦合协调关系，为湘西经济建设、林分经营与旅游经济开发提供理论指导。

1 研究区概况

从行政范围看，湘西包括5 个市州和31 个县（市区）。因邵阳市、永州市所辖7 个县域旅游开发较晚、旅游经济总量偏小，地方贡献较小，森林生态资源与旅游经济互动较弱，不纳入本次研究范围。本文研究的湘西是包括张家界、湘西州和怀化市3 个市州所辖的24 个县域，面积为52 550.68 km2的广大地区（图1）。张家界是我国第一个国家森林公园城市，湘西州是典型的少数民族市州，怀化市是湖南省面积最大的市域。本区优越的自然地理环境和丰富的森林资源为旅游经济发展提供了坚实基础。

图1 研究区范围Fig.1 The profile of study area

2 材料与方法

2.1 资料来源

2.1.1 林分类型

依据2000—2020年《张家界、湘西州、怀化市森林资源二类清查》数据资料，获取杉木林Cunninghamia lanceolata、马尾松林Pinus massoniana、柏木林Cupressus funebris、国外松林Pinus elliottii、杨树林Populus tomentosa、竹林、三杉林、经济林、其他阔叶林和灌木林等10 种林分类型面积。

2.1.2 森林管理单位

依据行政区划、林业、气象、旅游、农业和环保等网站查询，通过文献资料检索、统计年鉴和实地考察获得3A 级及以上旅游景区，自然保护区、国家森林（湿地）公园、文物保护单位、国有林场、全国乡村旅游扶贫重点村和中国少数民族特色村寨等7 种森林管理单位面积数据。

2.1.3 森林公共数据与旅游经济

依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721—2008）[20]附录中的价格参数、《中国森林资源核算研究》[21]、《退耕还林工程生态效益检测国家报告（2014）》[22]等，获取社会公共数据。根据2000—2020年《湖南统计年鉴》、各县（市区）《国民经济与社会发展统计公报》、旅游局网站获取旅游经济数据。

2.2 指标构建

研究注重指标完善和能被量化，通过文献查阅法与专家访谈方法，构建包含一个目标层、两大系统，涵盖15 个分指标的森林生态服务功能与旅游经济发展耦合体系（表1）。

表1 森林生态服务功能价值与旅游经济耦合指标Table 1 Coupling indexes of forest ecological services function value and tourism economy

2.3 研究方法

2.3.1 货币价值法

采用地理技术叠置方法，处理主要林分与森林管理单位面积；运用替代工程法、机会成本法、影子价格法、支出费用成本法、替代成本法、Costanza[23]评估标准和游憩费用支出法等货币化方法核算森林生态功能类型、不同龄组、森林起源和森林管理单位价值量。

2.3.2 森林生态服务功能属性指数

该指数反映不同森林生态服务功能属性产生的作用程度。它将森林生态服务功能的影响分解为森林生态功能类型、不同龄组、森林起源和森林管理单位4 种指标，以说明森林生态系统及其对旅游经济系统的作用强度。

其中，（j=1,2,3,4），（i=1,2,...,24）

式中：ai为第i项指标的实际值；bi为第i项指标的标准值；λi为该项指标的权重。j代表森林生态服务功能不同属性；i代表24个县域。

2.3.3 耦合分析法

采用线性插值法处理缺失值，对系统数据标准化。参阅丛晓男[24]借鉴物理学中容量耦合概念和容量耦合系统模型[3]，构造森林与旅游系统耦合度模型和协调度模型。

1）耦合度模型

2）耦合协调度模型

其中：C1为二者耦合度，C2为二者耦合协调度；U1、U2为森林生态服务功能属性指数与旅游经济发展系数。

3 研究过程

3.1 耦合机理

3.1.1 概念与内涵

耦合是事物的普遍联系。耦合度和耦合协调度是揭示系统关系的基本度量工具。耦合度是描述系统或要素相互作用影响的程度[3]。它反映出系统或要素间相互作用的强弱关系。协调是系统或内部要素间的一种良性相互关系，是系统或要素之间配合得当、和谐一致、良性循环的关系，是系统或内部要素保持健康发展的保证[3,25]。耦合协调度是度量系统或内部要素间在发展过程中彼此和谐一致的程度，体现了系统由无序走向有序的趋势[3]。

3.1.2 耦合机理

森林生态服务功能与旅游经济系统互相作用，二者耦合协调。森林生态服务功能是实现旅游经济发展的根本保障，旅游经济发展为森林生态服务功能提供源泉和动力。二者耦合、协同产生多重效应。一是，旅游经济发展对森林生态服务功能产生胁迫效应。旅游经济发展方式决定了对森林生态不同功能类型的利用，森林生态效应取决于森林生态服务功能的利用方式，对森林资源的不合理开发会导致森林生态服务功能的削弱，使森林生态再生机制遭受破坏而形成森林生态功能压力；二是，森林生态服务功能对旅游经济发展带来约束效应。森林生态服务功能退化会使环境承载力降低而影响旅游经济容量增长，相应会降低旅游经济发展速度与质量。森林生态服务功能质量下降通常影响经济实力良好和文明程度较高的地区整体旅游吸引力的降低，导致旅游经济活力不足。建立关系协调、功能齐备、结构合理的耦合机制，才能发挥二者在地区经济社会发展中的积极作用。

3.2 耦合值估算

3.2.1 耦合回归方程

以森林功能类型、不同龄组、森林起源和森林管理单位为自变量，以二者的耦合价值为因变量，建立多元回归方程，分析二者耦合回归关系。

其中：β0,β1,…,βk为待定系数，xi为自变量，εi为剩余项。

二者拟合程度较好，森林功能类型、不同龄组、森林起源、森林管理单位的拟合系数R2分别为0.81、0.82、0.85、0.74，说明不同森林生态服务功能属性与旅游经济具有较好的耦合回归关系。

3.2.2 结果与分析

森林功能类型上，二者耦合度和耦合协调度拟合系数分别为0.80、0.77，不同龄组拟合系数为0.82、0.78，森林起源拟合系数为0.85、0.83，森林管理单位拟合系数为0.78、0.75。因解释力较强，由此建立二者耦合回归方程。

运用式（4），计算得到二者耦合价值（表2）。慈利县、永顺县、桑植县、永定区、沅陵县等县域森林生态服务功能属性的耦合价值较大，均居县域先列，其耦合价值大小与该县域林分面积较大以及森林管理单位类型多样有关系。花垣县的不同森林功能类型的耦合价值最小，为46.36 万元/hm2；武陵源区不同龄组和森林起源耦合价值均最较小，为58.56 万元/hm2和29.53 万元/hm2；中方县森林管理单位耦合价值小，为12.46 万元/hm2。

表2 森林生态服务功能属性的耦合价值（单位：万元/hm2）Table 2 Coupling value of attribute on forest ecological services function（Unit：10 thousand Yuan/hm2）

3.3 耦合等级划分与模型求解

3.3.1 耦合度划分与等级标准

3.3.1.1 耦合度划分与耦合等级

采用中值分段法将耦合度划分为C1=0、0＜C1≤0.3、0.3＜C1≤0.5、0.5＜C1≤0.8、0.8＜C1＜1、C1=1 等区间，分别表示耦合阶段为最小耦合、低水平耦合、拮抗阶段、磨合阶段、高水平耦合和最大耦合。c1为耦合度，其取值介于[0,1]之间，取值大小表明系统之间作用影响程度（表3）。

表3 森林生态服务功能与旅游经济耦合度等级Table 3 Coupling-degree grade of tourism economy and forest ecological services function

3.3.1.2 耦合协调度划分与协调等级

根据耦合协调度取值范围的不同，以0.25、0.40、0.75 和1.00 作为各阶段的水平代表值。C2为耦合协调度，其取值介于[0,1]之间。把两大系统耦合协调状态划分为低度协调、中度协调、良好协调和高度协调4 个等级，并代表系统不同阶段耦合协调特征（表4）。

表4 森林生态服务功能与旅游经济耦合协调度等级Table 4 Coordination-degree grade of tourism economy and forest ecological services function

3.3.2 模型求解与结果聚类

将2000—2020年森林生态服务功能价值与旅游经济数据代入式（2）～（3）计算二者耦合度C1和耦合协调度C2，划定湘西各县域四时段耦合等级类别。

表5显示，2001—2005年，耦合较为显著的县域有10 个，极不显著县域占54.17%；2006—2010年，永顺县耦合关系很显著，耦合度极不显著的有15 个，耦合不显著的县域占62.5%；2011—2015年，武陵源区、慈利县和永定区二者耦合关系很显著，较为显著的县域有11个，保靖县、花垣县、泸溪县、吉首市等6 县域耦合关系极不显著；2016—2020年，武陵源区、慈利县和永定区的耦合关系极其显著，新晃县、麻阳县、芷江县和会同县耦合关系不显著，此时段没有极不显著县域，有3 个县域二者耦合关系较为显著。

表5 森林生态服务功能价值与旅游经济耦合度及聚类结果Table 5 Cluster analysis and coupling-degree of tourism economy and forest ecological services function value

表6显示，2001—2005年，武陵源区、永定区为良好协调，水平值为0.7，有9 个县域为中度协调，其余13 个县域为低度协调，水平值为0.2或0.3；2006—2010年，武陵源区、永定区、桑植县、龙山县、永顺县二者协调关系良好，有8个县域为中度协调，11 个县域为低度协调，占到45.83%。2011—2015年，武陵源区、慈利县、永定区、沅陵县协调关系为高度协调，良好协调和中度协调县域分别为4、6 个，有10 个协调度为低度的县域，水平值为0.2 或0.3；2016—2020年，有5 个县域为高度协调县域，水平值为0.9 或0.8，良好协调县域增至7 个，中度协调和低度协调县域分别减少为4、8 个。

表6 森林生态服务功能价值与旅游经济耦合协调度及聚类结果Table 6 Cluster analysis and coordination-degree of tourism economy and forest ecological services function value

4 耦合特征与机理分析

4.1 耦合度空间分异

运用耦合度模型式（2），根据耦合度分级标准利用ArcGIS 软件绘制2001—2005年、2006—2010年、2011—2015年 和2016—2020年4 个 时段二者耦合分异图（图2）。

4.1.1 耦合度空间演化

图2显示，2001—2005年，有17 个耦合度极不显著县域较为集中分布在湘西中部地区，龙山县、桑植县、通道县、靖州县等4 县域二者耦合度较为显著，总体上此阶段二者耦合关系不密切；2006—2010年，耦合度极不显著县域迅速减少为7 个，且主要为湘西北部的4 个县域和南部的3 个县域。此阶段湘西旅游经济发展较快，二者耦合关系总体偏好，较为显著县域分布在北部的5 个县域和中部的3 个县域；2011—2015年，武陵源区、永定区和慈利县耦合关系很显著，耦合度较显著县域主要集中于湘西中部地区。不显著县域减少为4 个，极不显著县域集中在中部偏北地区；2016—2020年，武陵源区、永定区和慈利县二者耦合关系极为显著，较为显著县域呈现全面覆盖趋势。沅陵县、古丈县、永顺县、吉首市耦合关系很显著，此阶段无耦合关系极不显著县域。近20年来，社会经济、交通条件、旅游信息传播、旅游通景公路建设对二者耦合关系的影响显著。

图2 森林生态服务功能与旅游经济耦合分异Fig.2 Coupling spatial differentiation of tourism economy and forest ecological services function

4.1.2 耦合度机理

四时段，湘西森林生态服务功能与旅游经济发展耦合度系数分别为0.21、0.33、0.29 和0.42。以0.4 为拮抗阶段分界点，将耦合值0.3～0.4 定义为拮抗前期，耦合值0.4～0.5 为拮抗后期。近20年来，湘西耦合空间呈现缓慢下滑到快速上升的“V”形变化趋势。在2006—2010年，有14 个县域为低水平耦合，耦合系数为0.21。在2016—2020年，耦合度系数呈现曲折上升态势，实现由低水平耦合到拮抗后期的跨越，耦合度系数分别上升了0.12、0.08 和0.21 个水平值，各县域耦合状态进入拮抗后期，森林生态服务功能与旅游经济耦合作用逐渐增强，二者耦合趋向强化和稳定。湘西北部县域森林发挥的生态功能极大提高了旅游经济的发展，湘西中部县域伴随区域旅游业的总体发展，促进了森林旅游景观价值的发挥，生态政策制定、森林环境治理和林分结构调整是提高二者耦合的重要力量。

4.2 耦合协调度空间分异

运用耦合协调度模型式（3），根据耦合协调度分级标准利用ArcGIS 软件绘制出2001—2005、2006—2010、2011—2015 和2016—2020年4 时段耦合协调度分异图（图3）。

图3 森林生态服务功能价值与旅游经济耦合协调度分异Fig.3 Coordination-degree spatial differentiation of tourism economy and forest ecological services function value

4.2.1 耦合协调度空间演化

图3显示，2001—2005年二者耦合关系为低度协调县域分布较广，集中在湘西南部和北部的县域，中度协调县域集中在中部地区。旅游业开发较早、生态环境优越的武陵源区和永定区，二者耦合关系为良好协调；2006—2010年，11 个低度协调县域呈现集中连片分布态势，龙山县、桑植县、永顺县进入良好协调行列；2011—2015年，湘西整体协调水平提高，低度协调县域减少为10个，武陵源区、永定区、慈利县和沅陵县成长为高度协调县域，不同协调水平县域表现为相对集中分布的特点；2016—2020年，高度协调县域主要为旅游业发达的张家界所辖县域及邻近县域。旅游开发地理区位欠优，使得湘西北部县域由中度协调区域向低度协调变化。伴随区域集散功能地位的加强和交通条件改善，湘西中部地区的较多县域由低度协调向中度协调和良好协调转变。

4.2.2 耦合协调度演化机理

4 个时段，湘西二者耦合协调度系数分别为0.21、0.29、0.38 和0.50，总体协调度上升，耦合协调度系数上升0.29 个水平值，这表明区域经济环境日益优化、第三产业结构趋向合理、旅游通景公路网络完善与旅游品牌形象提升，对森林生态服务功能与旅游经济发展耦合协调产生积极影响。近20年来，由初期以中低度协调县域为主到2020年包括12 个良好和高度协调县域的转变，森林生态服务功能开发与旅游经济发展同步推进，二者耦合协调格局由低协调的南北部向高度和良好协调的东北部、中部空间变化。近5年二者协调特征更加显性，高度协调和良好协调县域主要分布在湘西中部和东北部地区，这些区域多为行政中心的县域或森林功能价值大、旅游业较发达的县域。

5 结论与建议

5.1 主要结论

湘西是我国南方林区重要的生态功能区，森林生态优势明显，旅游经济活跃。研究二者耦合机理，分析二者作用机制，对湘西经济社会发展影响深远。经研究得到如下结论：

1）森林生态服务功能属性与旅游经济耦合关系存在县域差异。森林生态功能类型、不同龄组、森林起源和森林管理单位的拟合系数为0.81、0.82、0.85、0.74，它们与旅游经济发展具有较好的耦合回归关系。不同县域不同森林生态服务功能属性的耦合价值不同。慈利县、永顺县、桑植县、永定区、沅陵县的森林生态服务功能属性耦合价值较大，耦合价值大小与县域林分面积及森林管理单位类型有关系。

2）耦合模型具有较好适应性，县域变化体现了二者耦合的规律与过程。根据耦合度等级划分标准，各等级类别县域数量有一定差异。从耦合度看，2001—2005年，极不显著县域占54.17%，2016—2020年没有极不显著县域；2011—2015年，较为显著的县域居多，2016—2020年，武陵源区、慈利县和永定区的耦合关系极其显著；从耦合协调度看，2001—2005年有13 个县域为低度协调，水平值为0.2 或0.3。2016—2020年，高度协调县域的水平值为0.9 或0.8，中度协调和低度协调县域减为4 个和8 个。

3）森林生态服务功能与旅游经济发展相互影响，耦合协调能力不断增强。从耦合度看，2001—2005年，耦合度极不显著县域集中分布在湘西中部地区，耦合度较为显著县域较少，无耦合度很显著和极为显著县域。到2020年，武陵源区、永定区和慈利县耦合关系极为显著，无耦合关系极不显著县域。近20年来耦合度系数分别上升0.21 个水平值，耦合状态进入拮抗后期。从耦合协调度看，2001—2005年低度协调县域集中在湘西南部和北部，中度协调县域集中在中部地区。到2020年，张家界所辖县域及邻近县域为高度协调地区。近20年来耦合协调度系数上升0.29 个水平值，耦合协调格局由低协调的南北部向高度和良好协调的东北部、中部空间演变。

5.2 政策建议

提高二者耦合是个长期的系统工程。加大森林生态系统生物多样性保护和森林景观价值供给，促进经济林、灌木林、其他阔叶林的旅游商品化转化，能提高二者耦合价值。通过加大森林培育，改善立地条件，提高中龄林、近熟林功能价值和天然林森林景观价值利用程度，实施稳健的林业政策和森林旅游共管机制，提升营林育林水平，在制度上破解林分经营传统路径，可缩小森林生态服务功能与旅游经济发展耦合空间差异。

提高二者耦合能力，一是构建森旅协调一体机制。由林业主管部门牵头理顺好森林委托代理关系，高起点、高标准作好森林保护规划，大胆探索和推进张家界全域生态公园、湘西州国家公园体制试点和怀化市生态功能区建设。大胆引进第三方管理，发挥社会公众、各界媒体、动物保护协会、环保主义者、志愿者在森林事务中发挥监管、舆情引导、价值重塑、公益行动等作用。二是坚持森林资源观和科学旅游观的指导。创新湘西县域民族旅游、森林旅游和生态旅游内涵，树立正确的森林资源观和科学旅游观。将森林资产化管理纳入旅游经济增长体系，避免森林资源公共品陷入“公地悲剧”，加快森林行为主体由“理性经济人”向“生态理性经济人”的转变。三是打造森林旅游精品，为森林生态服务功能与旅游经济发展耦合升级提供潜力。加快天子山、老磨湾、里耶、老司城等生态旅游目的地升级改造，开发民族精品旅游线路。合理规划和布局南华山、小溪、不二门、借母溪等国家自然保护区、国家森林公园等旅游线路节点。四是创新湘西森林生态服务功能价值核算体系。调整湘西CNP 体系，建立森林实物账户和资产负债表，科学估算森林资源优势度与要素组合程度、森林资源影响力与吸引半径、旅游客源容量等开发条件，落实生态补偿问责制。