衡阳市虎形山人防公园生态系统服务价值评估

姬瑞华， 刘作云， 范洲衡

(湖南环境生物职业技术学院 生态宜居学院，湖南 衡阳 421001)

随着我国城镇化迅速发展，城市人口快速增加，人类活动强度增大，一系列城市生态问题逐渐突显。生态系统服务价值的量化能够使人们更直观了解城市生态环境在人类生存和发展中的重要作用，引起人们对城市生态环境问题的重视，并从行为和思想上增强对城市生态环境保护。生态系统服务指人类从生态系统获得的各种收益，可分为四类：供给服务、调节服务、支持服务和文化服务[1]。城市公园是城市绿地重要组成部分，也是城市生态系统的组成部分之一，城市公园生态系统具有重要功能：供给原料和食品、气体与气候调节、水量与水质调节、土壤保持与维持其养分循环、生物多样性、美学景观等功能，可供居民观赏、休息、旅游和娱乐。因此，加强城市公园绿地的建设和管理，能够促使城市整体生态环境的改善，有助于城市生态系统服务功能的提升。本研究以衡阳市虎形山人防公园为研究对象，基于其平面图，通过实地调查以及相关统计数据，估算生态系统服务价值，提升人们对城市公园生态系统服务功能的认知，为城市可持续发展和生态环境改善相关政策的制定提供决策参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

虎形山人防公园位于湖南省衡阳市石鼓区，地处东经112°35′37″—112°35′56″，北纬26°55′48″—26°56′65″，占地面积17.62 hm2，北以凤凰路为界，南临虎形山路，东以红湘北路为界，西接蔡伦大道。虎形山人防公园属于综合性生态公园，以生态保护、复育、游憩、人防疏散等功能为主。公园以生态、和谐为主题，在草地、灌木林、乔木林、水面等自然生态环境中嵌入人工景观：亭、廊、榭、花架等，形成多样的景观，让游人体验自然界多样景观。公园内植被组成比较简单，山脚是以香樟(Cinnamomumcamphora)为主要树种的乔木林，山顶则是以马尾松(Pinusmassoniana)为主要树种的乔木林。

1.2 数据来源与处理

虎形山人防公园土地利用的分类依据谢高地等[2]对我国14类生态系统的生态服务价值核算中的分类方法，划分为阔叶林、灌木、灌草丛、水系、建设用地和未利用地六类。不同类型土地利用面积依据遥感图像、虎形山公园平面图和实地调查数据计算所得；基础当量采用谢高地等研究成果；粮食作物种植面积来源于《2019衡阳市统计年鉴》，粮食作物净利润数据参考《全国农产品成本收益资料汇编-2019》。

1.3 研究方法

1.3.1 当量因子法

在对虎形山人防公园生态系统服务价值评估时使用当量因子法，其计算公式如下：

ESV=∑Ai×VCi

(1)

式中：ESV为生态系统功能价值量，元/年；Ai为第i类土地利用类型面积(hm2)；VCi为第i类土地利用类型的生态价值系数，元/(公顷·年)[2]。

1.3.2 虎形山人防公园生态系统服务价值指标体系

使用当量因子法对虎形山人防公园生态系统服务价值进行评估，首先建立其生态系统服务功能指标体系。本研究结合虎形山人防公园生态系统服务功能特征，依据千年生态系统评估(MA)的划分方法，确定其主要生态系统服务类型和具体服务功能指标，建立虎形山人防公园生态系统服务功能评估指标体系：分为两级，一级服务类型确定为四类，二级服务指标11个(见图1)。

图1 虎形山人防公园生态系统服务功能评估指标体系Figure 1 Evaluation index system of the ecosystem service function of Huxing Mountain Civil Air Defense Park

1.3.3 单位面积生态系统服务功能价值的基础当量

单位面积生态系统服务功能价值的基础当量是指针对不同类型的生态系统，其单位面积该类生态系统的每一种服务功能平均每年的价值当量，简称基础当量[3]。本研究使用的基础当量中森林、草地、水域类型的基础当量采用谢高地等[2]的研究成果，建设用地和未利用地生态系统服务价值当量引用于黄傅强等[4](见表1)。

表1 单位面积生态系统服务价值当量Table 1 Ecosystem service equivalent value per unit area

1.3.4 1个标准单位生态系统服务价值当量因子的价值量修订

1个标准单位生态系统生态服务价值当量因子(以下简称标准当量)是指每公顷全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值[2]。根据谢高地等[2]的处理方法，将单位面积农田生态系统粮食生产的净利润作为1个标准当量因子的生态系统服务价值量。具体计算公式如下：

D=Sr×Fr+Sw×Fw+Sc×Fc

(2)

式中：D为1个标准当量因子的生态系统服务价值量(元/公顷)；Sr为稻谷占稻谷、小麦和玉米播种总面积的百分比(%)；Sw为小麦占稻谷、小麦和玉米播种总面积的百分比(%)；Sc为玉米占稻谷、小麦和玉米播种总面积的百分比(%)Fr、Fw、Fc依次表示稻谷、小麦、玉米单位面积平均净利润(元/公顷)。

考虑到地区差异，稻谷、小麦和玉米播种面积采用《2019衡阳市统计年鉴》中2018年的统计数据[5]；稻谷、小麦、玉米单位面积平均净利润采用《全国农产品成本收益资料汇编-2019》2013—2018年的净利润计算出的平均净利润[6]，由公式2计算1个标准当量因子的生态系统服务价值量D值为1 377.93元/公顷。结合表1单位面积生态系统服务功能价值的基础当量得出衡阳市不同土地利用类型生态系统服务价值系数，详见表2。

表2 衡阳市不同生态系统服务价值系数Table 2 Coefficient of ecosystems service equivaleut value of Hengyang city

1.4 结果检验

通过计算生态系统服务价值敏感指数数值反映虎形山人防公园生态系统服务价值对服务价值系数的依赖性。把虎形山人防公园园区内各类土地利用类型的价值系数分别上下调整50%，计算出调整后的ESV，并由公式3计算CV值，如果CV>1,说明ESV对VC具有弹性，表明其准确度差、可信度较低；如果CV<1,说明ESV对VC缺乏弹性，表明其计算结果准确度大，结果可信[7]。

(3)

式中：CV为敏感性指数；ESVm,ESVn分别为调整前后的生态系统服务价值量；VCmi，VCni分别为调整前后第i类土地利用类型的价值系数。

2 结果与分析

2.1 虎形山人防公园土地利用分析

结合虎形山人防公园的平面图和实地调查资料，确定虎形山各土地利用类型的实际面积。虎形山公园正门口有太极和人防两个广场，在人防广场分布以海桐(Pittosporumtobira)、红花檵木(Loropetalumchinensevar.rubrum)、女贞(Ligustrumlucidum)、石楠(Photiniaserrulata)等为主的灌木丛；环绕太极广场分布有刚竹(Phyllostachyssulphureavar.viridis)、桂花(Osmanthusfragrans)等小乔木，中间有小片灌木丛，虎形山人防公园有一湖泊为山溢湖，划分为土地利用类型中的水系，山溢湖的周围种植有以桂花、樱花(Prunussubg.Cerasussp.)、梅花(Armeniacamume)、垂柳(Salixbabylonica)等为主的灌木；湖中有一岛—御岛，御岛中间植被为阔叶林；山溢湖的北侧有一片草坪，草坪中有稀疏灌木，划分为灌木丛；虎形山在山脚处分布有香樟、桂花、毛竹(Phyllostachysedulis)等为主的乔木林，山腰和山顶为乔木林以杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松、枫香(Liquidambarformosana)、香樟等主要树种，根据整个虎形山的乔木树种及数量分布，确定虎形山人防公园的乔木林划分为阔叶林。在公园的北侧靠近凤凰路有小片未利用地，基本是裸地和稀疏植被。虎形山人防公园的主要建筑有国防教育培训学校、防空防灾科普教育馆、警示广场等六个广场、平合亭等，其土地利类型分布及占地面积如图2和图3所示。从以下两图中可以发现该研究对象土地利用类型中，阔叶林占地面积最大，其次是建设用地。

图2 虎形山人防公园土地利用类型分布Figure 2 Distribution of land use types of Huxing Mountain Civil Air Defense Park

图3 虎形山人防公园六类土地利用面积Figure 3 Six types of land use area of Huxing Mountain Civil Air Defense Park

2.2 虎形山人防公园生态系统服务价值分析

根据虎形山人防公园土地利用类型分布面积和衡阳市不同生态系统服务价值系数利用公式1计算出虎形山人防公园生态系统服务总价值详见表3。由衡阳市不同生态系统服务价值系数可知水系单位面积的生态系统服务价值量最大，其次是阔叶林。由表3计算结果可知虎形山人防公园生态系统服务总价值为497 532.17元/年，其中阔叶林的服务价值为339 604.70元/年，水系服务价值为183 120.53元/年，说明虎形山人防公园生态系统服务功能中阔叶林的贡献最大；水系次之;建设用地的生态系统服务价值呈负数，说明建设用地在生态系统服务中呈负效应。

表3 虎形山人防公园生态系统服务价值量Table 3 Ecosystem service value of Huxing Mountain Civil Air Defense Park

由四大功能类别服务价值所占比例分布(见图4)可知，虎形山人防公园生态系统的调节服务功能所占比例最大，高达72%；其次是支持服务，占总服务价值的17%；虎形山人防公园生态系统调节服务在所有类型服务最重要。各服务功能指标价值量大小依次为：水文调节、气候调节、土壤保持、生物多样性、气体调节、净化环境、美学景观、水资源供给、原料生产、食物生产、维持养分循环。在各类服务指标中水文调节服务价值最高，气候调节服务价值次之。公园内湖泊和池塘对水文的调节作用有着重要贡献，其服务价值为149 050.57元/年；其次是阔叶林对水文调节的作用，其服务价值为70 140.58元/年。气候调节价值为103 234.20元/年；气候调节服务价值贡献最大的是阔叶林，占气候调节服务总价值的93.17%。虎形山人防公园生态系统服务中土壤保持和生物多样性维护两方面作用相当。

图4 虎形山人防公园四类生态系统服务功能价值比例分布Figure 4 Proportion distribution of service function value of four types of ecosystem in Huxing Mountain Civil Air Defense Park

2.3 敏感指数分析

通过将虎形山人防公园生态系统各种土地类型的ESV当量系数上下调整50%,并由公式3计算出虎形山人防公园生态系统服务价值敏感性指数，其结果如下表4所示，虎形山人防公园生态系统各种土地类型的敏感性指数均小于1，阔叶林地的敏感性指数最高为0.682 6，水系的生态系统服务功能敏感性指数次之为0.368 1，其余各土地利用类型的生态系统服务功能敏感性指数均低于0.1；其主要原因是阔叶林和水系具有较高的生态服务功能当量优势，说明虎形山人防公园生态系统服务的总价值受阔叶林和水系的价值系数影响较大[8]。从敏感性指数计算结果分析，虎形山人防公园生态系统服务总价值缺乏弹性，其估算结果准确可信。

表4 虎形山人防公园生态系统服务价值敏感性指数Table 4 Sensitivity index of ecosystem service value of Huxing Mountain Civil Air Defense Park

3 讨 论

(1)生态系统服务价值的评估受主观因素的影响较大，对同一研究对象不同学者研究重点不同，所采用评估方法和评价体系不同，核算的结果也不同，而当量因子法更客观更容易实现[9]。本研究使用当量因子法对虎形山人防公园生态系统服务价值进行估算，更易获得较客观的价值量结果。

(2)1个标准当量因子的生态系统服务价值量的计算采用谢高地等2015年的研究成果[2]，并结合研究对象所在区域的实际情况进行了地区修订；该研究对象不同土地利用类型面积的确定基于其总平面布置图和实地调查数据计算得出，因此对虎形山公园生态系统服务价值估算时，此参数的选择具有针对性和合理性，结果估算更准确科学。本研究使用的1个标准当量因子的生态系统服务价值量1 377.93元/公顷,低于邓元杰等对长征沿线革命老区生态系统服务价值估算时使用同种方法计算出的1个标准当量因子的生态系统服务价值量1 737.36元/公顷[10]，略高于李静芝等[12]采用研究区农田生态系统每年每公顷主要农作物单产经济价值的1/7(基于谢高地等2003年研究成果[11])计算出的1个标准当量因子的生态系统服务价值量1 359.09元/公顷。究其主要原因为粮食作物净利润近几年持续下降,有些作物的净利润甚至出现负值。参数的选择不同，对同一个生态系统估算出的生态系统服务价值量也有差异，对于使用何种计算方法尚无统一标准，因此，今后有提高评估方法的统一性和精确性。

(3)本研究中虎形山人防公园文化服务功能价值为19 102.16元/年，该类服务功能价值仅研究了美学景观的服务价值，而对于其它文化服务价值如：科研价值、文化传播等价值可做后续研究进一步完善。

(4)通过对计算结果进行敏感性指数分析，确定其结果的可靠性。该研究中CV值均小于1，说明估算出的虎形山人防公园生态系统服务价值对所选用的价值系数缺乏弹性，研究结果可借鉴。

4 结 论

(1)虎形山人防公园生态系统服务总价值为497 532.17元/年，其中阔叶林和水系生态系统服务价值所占比重较大，单位占地面积的阔叶林和水系的生态系统服务价值也较大。因此在衡阳地区进行公园的规划设计时，从增加整体生态系统服务功能方面考虑应加大阔叶林和水系的比例；分析四类功能服务价值的占比发现公园绿地发挥的主要是生态效益，供给服务功能价值可以忽略不计。

(2)虎形山人防公园是衡阳市中心区的开放城市公园，对该公园的生态系统服务功能价值进行评估，使公园的价值具有直观性，更能引起民众对于其生态效益的重视；同时也有助于将衡阳市区环境改善纳入城市建设经济预算。城市公园绿地的建设可增加城市生态系统的服务总价值，加快衡阳市生态城市建设的步伐，实现城市的可持续发展。