基于生态资产的内蒙古生态保护效益评估

邱 晓,肖 燚,石 磊,王慧敏,刘亚红,孙海莲,*

1 内蒙古自治区农牧业科学院,呼和浩特 010031

2 中国科学院生态环境研究中心,北京 100085

生态资产是自然资源资产的主要组成部分,是能够为人类提供生态产品和服务的自然资源资产,包括森林、灌丛、草地、湿地、荒漠等自然生态系统,农田、人工林、人工草地、水库、城镇绿地等以自然生态过程为基础的人工生态系统,以及野生动植物资源[1—3]。关于生态系统的评估,一般包括存量评估和流量评估两个部分[4—5]。生态资产是生态系统的“工厂”,代表存量,生态系统服务是生态系统的“产品”,代表流量；工厂的能力决定提供产品的产出,即存量是流量的基础；产品在一定条件下也会影响工厂的产出,即流量会引起存量的变化[6—8]。生态资产的评估可以用来认识和了解生态系统自身的状况以及变化,开展陆地生态资产的研究已成为生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重点战略需求[9—10]。

生态资产评估技术方法,国内外目前的研究集中在自然资源核算与生态系统服务价值评估两个方向[11—13]。Constanza等使用价值当量法评价了全球生态系统服务和自然资本的价值[14]。谢高地等建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表,通过生物量等因子的校正,对青藏高原不同生态资产的服务价值进行了估算,青藏高原生态系统每年的生态服务价值为9363.9×108元/a[15—17]。宋昌素等以青海省为例,综合评估了重点生态功能区和非重点生态功能区各类生态资产实物量现状和变化[18]。博文静等以兴安盟为例,通过对森林、灌丛、草地和湿地生态资产数量、质量和变化情况的评估,核算了兴安盟生态资产综合指数,2000—2010年兴安盟森林和草地的质量提高显著,生态资产综合指数提高了2.16%[19]。张丽云等对唐古拉山以北地区的生态资产进行了核算,2000—2015年因湿地的退化该区域生态资产综合指数降低了3.61%[20]。董天等基于鄂尔多斯市生态系统格局、质量数据,评估了鄂尔多斯市生态资产、生态系统生产总值,2010—2015年鄂尔多斯市生态资产指数和生态系统生产总值均呈上升趋势[21]。窦闻等选择黄河皇甫川流域五分地沟小流域作为研究区,依据传统模型和改进模型分别对研究区进行生态资产评估,结果表明,改进模型估算的流域生态资产总价值比传统模型的计算结果高出约1/3[22]。李真等通过构建空间生态资产价值经济协调度模型,测算了甘肃省生态资产价值与经济发展水平协调状况[23]。以上研究表明,通过评估生态资产的变化来反映生态保护的成效越来越广泛应用,生态资产可作为衡量生态状况的重要指标。

内蒙古地处祖国北疆,是我国北方重要生态安全屏障,也是我国草地、森林资源相对丰富的省区之一。内蒙古草原是欧亚大陆草原的重要组成部分,自东向西依次分布着温性草甸草原、温性典型草原、温性荒漠草原、温性草原化荒漠和温性荒漠类5大地带性草原类型, 隐域分布着山地草甸类、低平地草甸类和沼泽类3类非地带性植被。内蒙古森林主要分布大兴安岭原始林区,大兴安岭南部次生林区及宝格达山、迪彦庙、克什克腾、茅荆坝、大青山、蛮汉山、乌拉山、罕山、贺兰山和额济纳等次生林区,以及经过长期建设形成的人工林区。内蒙古灌丛主要是自然和人工建植的以锦鸡儿、白刺、山杏、柠条、沙柳、梭梭、杨柴、沙棘等灌木形成的群落。内蒙古生态状况如何,不仅关系全区各族群众生存和发展,而且关系华北、东北、西北乃至全国生态安全。特殊的地理位置和自然条件,内蒙古生态系统十分脆弱,一直以来是国家各类生态保护政策与工程的重点实施地区。以内蒙古为例开展生态资产评估,评估结果可以反映国家生态保护投入的生态效益。本研究针对内蒙古森林、草地、灌丛等3类主要自然生态资产,通过生态资产面积和质量构建并计算生态资产综合指数,全面客观评价内蒙古生态资产特征、数量和质量现状,分析2000—2015年的变化动态,探讨生态保护的生态效益,以期为内蒙古的生态补偿、生态保护成效评估提供参考,实现生态资产可持续利用与管理具有重要的理论与实践意义。

1 内蒙古自治区概况

内蒙古自治区位于祖国北部边疆,东西直线距离2400km,南北跨度1700km,土地总面积118.3万km2,占全国总面积的12.3%。辖9个地级市、3个盟(合计12个地级行政区划单位),2019年全区确定的自然保护区182个,面积12.67万km2。全区基本上是一个高原型的地貌区,大部分地区海拔1000m以上,年降水量在100—500mm之间,无霜期80—150d,年日照量普遍在2700h以上,属于温带大陆性季风气候,生态系统以草原、森林、荒漠和裸地为主。近年来,内蒙古各类生态补偿投入资金不断增加。

2 研究方法

本研究采用的是欧阳志云《面向生态补偿的生态系统生产总值(GEP)和生态资产核算》中的生态资产评估指标与方法[24]。生态资产实物量核算主要包括生态资产数量(面积)和质量两个方面。本研究根据内蒙古主要生态资产类型,对森林、灌丛、草地三类生态资产进行评估。通过遥感解译数据分析得到生态资产数量,根据相对生物量密度或覆盖度确定不同类型生态资产的质量等级,将生态资产质量分为优、良、中、差、劣共五类。

2.1 数据来源

本文所使用的生态系统分类数据来自由中国科学院和生态环境部支持的全国生态环境十年变化(2000—2010年)遥感调查与评估项目[1],以及全国生态环境五年变化(2010—2015年)遥感调查与评估项目,数据来源于中国科学院生态环境研究中心。植被覆盖度计算时,使用 NASA(美国国家航空航天局)网站提供的 MODIS 产品中的 MOD13Q1_V005 数据,MOD13Q1数据为16天合成的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化差值植被指数)数据[25—26]。地上生物量数据采用修正的CASA 模型运算[27—28],根据实地测量的植被生物量数据和遥感数据反演出数据建立经验统计模型,然后在通过遥感数据反演出区域范围内植被生物量。气象数据来源中国气象科学数据共享服务网。

2.2 评估指标

本研究中草地生态资产质量采用植被覆盖度进行评价,森林和灌丛生态资产质量采用基于像元的相对生物量密度进行评价。具体评价指标及分级标准如表1所示。

表1 生态资产质量评价指标和分级标准

草地生态资产质量计算方法为：

式中,FVC：植被覆盖度；NDVI：通过遥感影像近红外波段与红光波段的发射率来计算。NDVIveg：纯植被像元的NDVI值；NDVIsoil：完全无植被覆盖像元的NDVI值。

森林、灌丛生态资产质量计算方法为：

式中,i：i像元数量；RBDij：j类生态系统i像元的相对生物量密度；Bij：j生态系统i像元生物量,通过遥感获得；CCBj：j类生态系统顶级群落每像元的生物量。

2.3 生态资产指数

本研究采用综合考虑生态资产面积和质量的生态资产指数作为生态资产的评估指标,便于比较不同区域与不同时期生态资产变化[24]。

2.3.1单个类型生态资产指数计算方法

针对评估区域某一个类型的生态系统,其生态资产指数计算方法为：

式中,EQi: 第i类生态资产指数；i：生态系统类型；j：生态系统质量等级数,即1—5级；EAij：第i类生态系统第j等级的面积(km2)；EAi：第i类生态系统总面积。9600000km2为全国国土面积,引进该参数的目的是将生态资产指数在全国尺度归一化,以便于不同区域或同一区域不同时期之间的比较。

2.3.2区域生态资产综合指数计算方法

评估区域可能有多种生态系统类型,区域生态资产实物量的综合指数,可以运用下面公式评估。

式中,EQ：区域生态资产综合指数；i：生态资产类型；j：生态资产质量等级数,即1—5级；EAij：第i类生态资产第j等级的面积；EAi：第i类生态资产的面积。

3 结果与分析

3.1 生态资产面积特征及变化

图1 内蒙古生态资产类型Fig.1 Ecological assets of Inner Mongolia

内蒙古生态资产的面积分布特征来看(图1),2015年,草地生态资产面积最大,从东部到西部均有分布,总面积约为55.77×104km2；森林生态资产主要分布在东部,总面积约为16.09×104km2；灌丛生态资产面积较小,主要分布在中西部,总面积约为3.01×104km2；荒漠、沙漠和裸地分布面积较大,约占内蒙古总面积的21.83%；以河流、湖泊为主的湿地生态资产面积不大,仅占全区面积的0.69%；农田和城镇占全区面积的12.14%。

图2 内蒙古生态资产面积变化空间分布Fig.2 Spatial pattern of Ecological assets area changes in Inner Mongolia

2000年至2015年,内蒙古生态资产面积变化不明显(图2—4),其中草地生态资产面积减少了1144.89km2,降低了0.21%,农田开垦、城镇化和草地退化是造成草地面积减少的主要因素；森林生态资产面积增加908.90km2,呈增长趋势,退耕还林是森林生态资产面积增加的主要因素；灌丛生态资产面积增加332.26km2,提高了1.12%。

3.2 生态资产质量特征及变化

从内蒙古生态资产质量特征来看(表2),草地生态资产质量总体较差,草地生态资产优级和良级总占比约为20%,而差级和劣级总占比达60%；森林生态资产质量整体较好,森林生态资产优级和良级总占比约为90%；灌丛生态资产质量总体较差,灌丛生态资产差级和劣级占灌丛区域面积的比例较高,达到为70%。 2000—2015年,内蒙古生态资产质量整体呈提升趋势(图5)。其中,草地生态资产质量明显提升,优级、良级和中级草地占区域面积比例分别提高了1.63%、2.86%和4.20%；森林生态资产质量有一定的提升,良级森林占区域面积的比例提高了6.50%； 灌丛生态资产质量提升,优级灌丛面积占区域面积的比例提高了5.24%。

2000—2015年,内蒙古生态资产质量提升的面积为16.59×104km2,质量不变的面积为50.25×104km2,质量降低的面积为6.26×104km2(图6)。研究结果表明,内蒙古生态资产逐步提升,生态保护成效较为明显。

3.3 生态资产指数特征及变化

从内蒙古生态资产综合指数特征来看(表3),2015年生态资产综合指数为416.75,从生态资产的组成上看,其中草地生态资产重要性程度最高,草地生态资产指数为269.55,对区域生态资产贡献程度最高；森林生态资产重要性程度也相对较高,森林生态资产指数为134.58；灌丛生态资产相对重要性最低,灌丛生态资产指数仅为12.62。

图3 内蒙古各类生态资产存量增加贡献率 Fig.3 Contribution rate of additions to stock of ecological assets in Inner Mongolia

图4 内蒙古各类生态资产存量减少贡献率 Fig.4 Contribution rate of reductions to stock of ecological assets in Inner Mongolia

图5 2000—2015年内蒙古生态资产质量变化Fig.5 Changes of Ecological assets quantity in Inner Mongolia during 2000—2015

图6 内蒙古生态资产质量变化空间分布Fig.6 Spatial pattern of Ecological assets quantity changes in Inner Mongolia

研究结果表明,内蒙古各类生态资产指数均呈上升的趋势。从2000年至2015年,内蒙古生态资产综合指数提高了24.91,其中,草地生态资产指数提高了16.34,森林生态资产指数提高了6.13,灌丛生态资产指数提高了2.45,草地生态资产指数贡献率最高。

4 讨论

内蒙古是我国北方重要生态安全屏障,近年来,统筹山水林田湖草沙系统治理,天然林资源保护、京津风沙源治理、“三北”防护林建设、退耕还林还草、退牧还草等国家重点生态工程深入实施,草原生态补奖政策全面落实,促进了区域生态环境明显好转。根据草原生态监测显示,2015年内蒙古草原植被平均盖度43.8%,比2000年提高14个百分点,草原退化趋势得到有效遏制,草原自我更新修复能力得以提升,生物多样性日益丰富,草原生态持续向好。根据全国第八次森林资源清查结果显示,内蒙古森林覆盖率21.03%,比2000年提高6个百分点。张思源等基于2000—2015年SPOT NDVI遥感数据和同时期18种自然因子与社会经济因子研究表明,内蒙古年际NDVI呈缓慢增加趋势(0.32%/a)[29]。李辉等研究结果[30],1999—2015年内蒙古草地实际NPP(ANPP)增长速率为1.36 g C m-2a-1。大量的已有研究结果显示,内蒙古整体生态质量水平在缓慢提升,生态明显改善,生态退化得到了有效遏制[31—32]。本研究发现,内蒙古生态资产综合指数明显提高,尽管草地生态资产面积减少,但生态资产指数增加,说明生态资产的质量显著提升；森林生态资产面积增加,说明退耕还林效果明显；评估结果表明了内蒙古生态资产状况明显提升,反映了生态保护成效较为显著,实施的重大生态保护修复工程与政策效益逐步显现。本研究基于生态资产指数来评估区域生态保护成效,同时考虑了生态资产面积和质量两个方面,未来在区域生态状况评估中可以应用。尽管内蒙古生态保护取得初步成效,但受自然环境的影响,生态依然脆弱,尤其是草地大部分位于干旱半干旱地区,在未来的生态保护中,要根据生态资产现状和发展趋势,科学合理规划生态保护内容、生态工程布局、生态保护监督与管理等任务,确保草地、林地等生态服务价值较高的生态资产面积不减,提高生态资产的质量,实现区域生态环境和社会经济的可持续发展。

表2 2000—2015年内蒙古生态资产实物量

表3 内蒙古生态资产综合指数

本研究关于生态资产类型只考虑了草地、森林、灌丛等区域主要生态系统类型,暂时受数据限制,并未对湿地、耕地等生态资产类型进行定量的评估,未来会完成这部分的研究工作。本研究采用了遥感数据和气象数据,在数据的获取和处理中会存在一些误差,参数差异,且遥感数据获得的生态资产面积因提取分类差异,与统计数据存在一定的误差,因此,研究结果会存在一些误差,但研究方法科学,可有效实现对区域生态保护成效方面的评估,有着重要的应用价值。

5 结论

本研究通过分析内蒙古草地、森林、灌丛3类自然生态资产面积、质量、生态资产指数的特征和变化,初步对内蒙古生态资产进行了评估,初步结论如下。

(1)内蒙古生态资产主要以草地为主,占内蒙古自然生态资产总面积的73.72%。内蒙古草地生态资产质量较差,中级、差级和劣级为主,占草地生态资产的81.03%；森林生态资产质量较好,以优级和良级为主,占森林生态资产的89.69%；灌丛生态资产质量也较差,以差级和劣级为主,占灌丛生态资产的72.56%。2015年内蒙古生态资产综合指数为416.75,其中草地生态资产指数最高,为269.55。

(2)从2000—2015年,内蒙古生态资产面积变化不明显,其中草地生态资产面积减少了1144.89km2,降低了0.21%；森林和灌丛生态资产面积分别增加了908.90km2和332.26km2。十五年间,内蒙古生态资产综合指数从391.83提高到416.75,提高了25.12,其中,草地生态资产指数提高了24.91,森林生态资产指数提高了6.13,灌丛生态资产指数提高了2.45,草地生态资产指数提高的最多。

(3)2000—2015年内蒙古生态资产综合指数提高,说明从2000年以来,内蒙古各类生态保护政策与工程的深入实施,促进了生态明显好转。

(4)总的来看,内蒙古的生态保护已经取得一定的成效,生态资产状况稳步提升。但内蒙古受自然因素限制,生态依然脆弱,生态保护压力依然很大。内蒙古作为我国北方重要的生态安全屏障,草地是自然生态资产的主体,但草地质量相对较低,加强草原生态保护力度,提高生态资产的数量和质量,提升发挥生态安全屏障功能的潜力。