2000—2020年四川省自然保护区生态服务功能建设成效评价

摘 要：自然保护区是生态建设的核心载体，在维护国家生态安全中居于重要地位。采用当量因子法计算四川全省和省内75个高等级自然保护区内2000年、2010年、2020年的生态系统服务功能价值（ESV），并结合基于强度分析框架构建的土地利用/覆盖变化强度图谱分析自然保护区内土地利用格局时空变化情况，根据ESV和土地利用的时空变化共同对四川省自然保护区生态服务功能建设成效进行评价。研究表明：（1）四川省自然保护区生态功能建设成效显著，自2000年以来ESV持续上升，到2020年总ESV高达1757亿元。（2）四川省自然保护区生态功能建设成效具有明显的空间异质性，高ESV自然保护区主要集中在四川中部地区，如贡嘎山、若尔盖湿地自然保护区2020年的ESV分别高达215亿、175亿元。（3）在20年的保护与建设中，四川省自然保护区土地利用结构与人地关系逐步得到优化，为生态环境建设奠定了良好基础。

关键词：自然保护区；生态系统服务价值；土地利用；强度分析；生态功能建设成效

中图分类号：S759.9 文献标志码：A 文章编号：1673-5072（2024）06-0587-08

自然保护区作为保护珍稀物种和生态系统的重要手段，对于维护生态平衡和人类福祉具有至关重要的作用，研究其生态服务功能建设成效可为自然保护区管理提供科学支撑。随着生态系统服务价值（Ecosystem Service Value，ESV）评估手段及方法的运用和普及，自然保护区ESV评估已日益受到人们的重视，利用当量因子法等方法评估自然保护区ESV，可以为自然保护区的生态功能建设及优化提供策略支持［1］。如，沈若兰和肖桂荣［2］利用当量因子法评估武夷山国家公园ESV，为国家公园体制建立提供了一套ESV计算模式；廖凌云等［3］对福州市自然保护地进行ESV评估和空缺分析，针对市域自然保护地体系提出优化策略。通过对研究区多时期ESV进行估算，分析其时空变化，可以为生态保护等工作提出科学指导。如，陈俊成和李天宏［4］基于当量因子法对中国各省级行政区2000—2015年ESV进行评估，分析中国ESV的空间差异变化，为我国区域协调发展政策的制定提供科学参考；丁柳等［5］利用当量因子法对南充市湿地2010年和2020年ESV进行评估，为湿地的生态保护与修复工作提出指导建议。为确保利用当量因子法估算ESV的准确性，使用该方法时需要根据研究区实际情况对当量因子表进行修正。在有关四川部分地区ESV的研究中，部分学者计算粮食价格时仅考虑稻谷、玉米、小麦，未结合四川实际情况对当量因子表进行合理修正［6-7］。目前关于自然保护区ESV的研究较少，且研究区和时间分辨率均较为单一［2-3，8］。从现有的研究资料看，关于自然保护区生态服务功能建设成效的研究还不充分，管理部门难以评估各自然保护区的保护效果。

为了对比四川省各自然保护区的生态服务功能建设成效，本文以四川省75个自然保护区为研究对象，采用当量因子法分析2000—2020年的ESV时空变化，用土地利用转移矩阵和强度分析框架法分析2000—2020年自然保护区各地类间的转移情况及转化趋势，以期为四川省自然保护区的发展建设提供有益的借鉴。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

四川省位于中国西南地区，包含青藏高原、横断山脉、云贵高原、秦巴山区、四川盆地五大地貌单元，拥有丰富的自然资源和珍稀动植物，如大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）、白唇鹿（Przewalskium albirostris）、攀枝花苏铁（Cycas panzhihuaensis）和桫椤（Alsophila spinulosa）等，建立了众多自然保护区，在涵养水土、防风固沙、净化空气、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。四川省生态环境厅于2021年发布的四川省自然保护区名录显示，四川省自然保护区共计165处，其中国家级32处，省级63处，市州级28处，县级42处［9］。

1.2 数据来源

四川省自然保护区地理位置及边界数据来源于四川省自然资源厅，本文以各自然保护区实验区边界内部范围作为研究对象，收集到75个高等级自然保护区，其中国家级30个、省级45个，总面积达5.2万km2，约为四川全省总面积的10%，基本能代表四川省自然保护区的整体情况。各自然保护区空间分布及边界信息如图 1。土地利用数据来源于国家基础地理信息中心全球地表覆盖数据产品服务网站（https：//www.webmap.cn/mapDataAction.do？method=globalLandCover）的30 m全球地表覆盖数据（GlobeLand 30），目前已经发布了GlobeLand 30 2000（总体精度为80.33%，Kappa系数0.76）、2010（总体精度为83.50%，Kappa系数0.78）、2020（总体精度为85.72%，Kappa系数0.82）版。该数据共包括10个一级类型，分别是：耕地、林地、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪。四川省各种粮食产量与种植面积数据来源于2001、2011和2021年的《四川省统计年鉴》，全国平均粮食价格来源于对应时期的《全国农产品成本收益资料汇编》。

2 研究方法

2.1 生态系统服务功能价值当量因子法

生态系统服务是指人类从生态系统中直接或间接获得的产品或服务，包括供给服务、调节服务、支持服务以及文化服务。ESV评价能够量化自然保护区提供的各种生态服务，为生态环境保护、生态功能区划等提供科学依据［10-11］。本文在谢高地等［10］提出的生态系统服务价值当量表的基础上，依据四川省第三次全国国土调查公布的各二级地类占比情况，结合GlobeLand30分类体系，对原始分类系统进行合并，从而构建起四川省单位面积生态系统服务价值当量表（表1）。四川省粮食作物包括稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类这五大类，计算得到四川省2000年、2010年、2020年的单位面积农田生态系统提供食物生产功能的经济价值分别为654.98元/公顷、1604.85元/公顷、1983.23元/公顷。最后，结合四川省2000年、2010年、2020年土地利用数据计算得到全省和75个保护区对应年份ESV。

2.2 土地利用变化分析方法

土地利用变化是导致ESV变化的主要因素之一，会影响生态系统的结构和过程，进而影响生态系统提供的供给服务、调节服务、支持服务和文化服务。分析土地利用变化对ESV的影响，可以有效识别生态系统服务的贡献者和受益者，优化土地利用结构和配置，平衡生态与经济的关系。本文对原始土地利用数据进行重分类，通过土地利用转移矩阵来分析研究区内各地类之间面积转移变化的数量特征和转移方向［12］，采用基于强度分析框架构建的土地利用/覆盖变化（Land Use/Cover Change，LUCC）强度图谱直观展现研究区LUCC关键模式及规律［13］。分析自然保护区土地利用变化不考虑中国土地系统变化的一般性规律［14-15］：耕地转人造地表具有系统倾向性，林地转裸地、水体转林地、人造地表转林地/草地具有系统抑制性。

3 结果与分析

3.1生态系统服务功能价值时空变化

如表2所示：长期以来，本研究的75个自然保护区仅占四川省总面积的10%，却向全省稳定提供约13%左右的ESV，为四川省的生态文明建设作出了巨大贡献；自然保护区近20年四大ESV一直处于上升趋势，2000—2010年迅猛增加、快速接近峰值，2010—2020年缓慢提升、趋于稳定。

如图2所示：2000年和2010年自然保护区提供的各项ESV从高到低排序为：水文调节>气候调节>生物多样性>土壤保持>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，除水资源供给和原料生产这两项在2020年排序发生交换外，其他排序不变，说明自然保护区20年来生态结构相对稳定。从2000—2020年各项服务功能价值的增长率来看，水文调节（175%）和水资源供给（176%）增长相对较慢，这是由于自然保护区内水域在不断缩减，而这两项服务主要依靠水域提供［16-17］。与之相反，生物多样性（200%）和土壤保持（199%）呈现较快的增长趋势，森林是生物多样性的重要栖息地［18］，林地和草地的土壤保持能力相对较强［19］，自然保护区内稳定的林、草生态系统有利于这两项服务功能价值的增长。分阶段来看，各项服务功能价值在前十年的增长较为迅速，后十年的增速有所减缓。

由图3可知，四川省西北部和东南部ESV常年处于较低水平，ESV较高区域多集中在四川中部地区，且ESV极高区域有不断向自然保护区内部聚集的趋势。绝大多数自然保护区的ESV一直处于全省ESV的中上水平，其中四川若尔盖湿地国家级自然保护区和贡嘎山国家级自然保护区及其周边区域的ESV极高。总体上四川省ESV空间分布差异明显，这可能是由人类社会活动与自然环境之间作业强度、作用模式差异造成的。尽管四川省西部拥有大量生态资源，有着优良的生态基底及生态建设的转移支付投入，但受区域发展水平差异的影响，这些地区的自然保护区生态建设相关投入可能较为局限；对于四川省东部经济相对发达的地区，生态资源相比较少，加之自然保护区的生态建设投入不够可能是导致其ESV较低的原因。

从局域尺度上来看（表3），各个自然保护区生态建设成效参差不齐，ESV增长幅度差距显著，单位面积ESV也有明显差距，最大接近40倍。贡嘎山国家级自然保护区位于四川省甘孜藏族自治州境内，多年来甘孜藏族自治州人民政府遵循科学规划、统一管理、严格保护、永续利用的原则，使该自然保护区总ESV一直位于首位。四川海子山国家级自然保护区、四川若尔盖湿地国家级自然保护区、长沙贡玛国家级自然保护区及卧龙国家级自然保护区同样受到管理部门的重视，ESV长期保持较高水平。其中四川海子山国家级自然保护区2020年总ESV达到191.90亿元，与贡嘎山国家级自然保护区（215.07亿元）的差距越来越小。四川省荣县金花桫椤自然保护区（110公顷）和四川千佛山国家级自然保护区（138公顷）由于占地面积小，总ESV在所有自然保护区中一直垫底，但其单位面积的ESV却一直领先其他自然保护区，2020年其单位面积ESV分别高达42.72、91.12万/公顷，说明上述自然保护区20年来保护成效显著，这与当地政府积极与研究所合作，制定科学合理的管理规范分不开。长沙贡玛国家级自然保护区（677 228公顷）和洛须白唇鹿自然保护区（160 632公顷）虽然占地面积大，但长久以来单位面积的ESV一直最低，2020年其单位面积ESV分别为2.35、2.28万/公顷，究其原因可能是由于地理位置偏远，生态建设投入有限所致。2000—2020年，国家级自然保护区ESV共计增长770.47亿元，省级自然保护区ESV共计增长382.97亿元，总体而言国家级自然保护区规划建设优于省级自然保护区。

3.2 土地利用变化

从图4可以得知：林地和草地为四川省自然保护区主要的用地类型，总面积在过去的20年中一直占据自然保护区的90%以上。这两种用地类型之间频繁相互转化。具体而言，从2000—2010林地向草地的转化比例高达93%，而草地向林地的转化比例高达79%。虽然在2010年之后，这些转化比例有所下降，但依然保持相对较高的水平。一般来说，气温升高和降水增加有利于林地的扩张，而气温降低和降水减少有利于草地的扩张。根据气象资料，四川省2000—2020年的气温呈现波动上升的趋势，降水则呈现先增加后减少的趋势［20］，这可能是导致林地和草地的交替变化的原因；20年间，耕地缩减趋势逐年加剧（缩减率由1.34%增长为3.93%，共计缩减48 km2），林地缩减趋势逐年减弱（缩减率由2.1%下降为0.94%，共计缩减699 km2），这说明自然保护区生态在逐渐变好，但水域缩减趋势（缩减率由6.35%增长为18.31%，共计缩减267 km2）和人造地表扩张趋势（增长率由7.24%增长为105.93%，共计增加36 km2）在逐年加剧，这可能是由于全球变暖导致冰川积雪不断不融化和自然保护区的持续开发所致［21-22］。

由LUCC强度图谱（图5）可知：研究区20年内，耕地转林地/水体、裸地转草地、人造地表转林地/水体一直呈现相对倾向性，这说明研究区生态功能在逐渐转好；林地和草地之间的相互转化一直呈现绝对倾向性，进一步验证了林地与草地的频繁交换。在2000—2010年，多数地类间的转换呈现倾向性，2010—2020年，更多转换过程呈现系统抑制性，地类结构的逐渐稳定导致自然保护区后10年ESV增长速率低于前10年。

4 结 论

本文对四川省大部分高等级自然保护区2000—2020年的ESV和土地利用的时空变化进行纵向和横向对比分析，用以评估其生态服务功能的建设成效。研究表明，近20年来，四川省自然保护区总体生态服务功能建设成效显著，为全省生态文明建设做出了巨大贡献，但各个自然保护区之间建设成效差距明显，有关部门需要针对建设成效相对薄弱的自然保护区及时调整管理政策。

四川省2020年总ESV约为1.4x104亿元，李欣欣等［7］对四川省2021年总ESV的评估结果为4.8x104亿元，由于数据精度不同等原因，导致估算结果有些许差别，但仍处于同一数量级，证明了本研究的可靠性。本文虽然对四川省自然保护区2000—2020年生态功能建设成效进行了评估，但由于评估的自然保护区数量较多以及部分数据难以获取，评估方法还有待优化。例如，当量因子法计算ESV使用的数据相对单一，不如价格法考虑全面，陈青松等［8］在评估通江诺水河自然保护区ESV时，进行综合科学考察，使用多种统计数据，计算更加细致，若能收集到更多数据，未来研究可考虑此方法计算ESV，以便更准确地评估四川省自然保护区ESV变化。同时，本文仅通过ESV和土地利用时空变化来评估自然保护区生态服务功能建设成效，与李春峰等［23］评估方法相比，评估指标相对较少，在数据条件允许的情况下，可以对评估方法进一步完善。

生态环境保护既是经济发展的前提和基础，也是经济发展的目标和结果，如何平衡生态保护和经济发展是一个重要问题，尤其在自然保护区周边地区，更加需要根据不同的地理、生态、经济和社会条件制定合理的规划和政策。相关部门应坚持保护优先、合理利用的原则，严格把握生态保护红线，控制自然保护区内部及周围地区的开发强度和规模，优化自然保护区内部土地利用格局。坚持分类指导、因地制宜的原则，对资金预算不足的自然保护区，可以加强与空间临近自然保护区之间的连片发展，通过生态廊道建设降低基础设施建设等投入。四川省的自然保护区建设起步较早，涵盖了全省重要的野生动植物生境和典型自然生态系统的代表，在经济发展与生态环境保护方面取得了显著成效，体现了生态优先、绿色发展的理念，也为生物多样性保护奠定了坚实基础。

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Evaluation on the Effectiveness of Ecological Service Function Constructionof Nature Reserves in Sichuan Province From 2000 to 2020

ZHENG Hao-dong，WANG Cheng-wu，WANG Zhou-feng，XIE Liang

（School of Earth Science and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China）

Abstract：Nature reserve is the core carrier of ecological construction and plays an important role in maintaining national ecological security.In this paper，the equivalent factor method is employed to calculate the ecosystem service value （ESV） in Sichuan province and its 75 high-grade nature reserves in 2000，2010 and 2020，and the land use/cover change intensity map based on the intensity analysis framework is used to analyze the spatial-temporal variation of land use pattern in nature reserves.According to both ESV and the spatial-temporal variation of land use，the effectiveness of ecological service function construction in nature reserves of Sichuan province was evaluated.The research show as follows ：（1） The ecological function construction of nature reserves in Sichuan province has achieved remarkable results；ESV has continued to rise since 2000，with the total ESV reaching 175.7 billion yuan by 2020.（2） The effectiveness of ecological function construction of nature reserves in Sichuan province has obvious spatial heterogeneity；the nature reserves of high ESV are mainly concentrated in the central part of Sichuan province；for example，the ESV of Gongga Mountain and Ruoergai Wetland Nature Reserve in 2020 reached 21.5 billion and 17.5 billion yuan respectively.（3） Over the past 20 years of protection and construction，the land use structure and man-land relationship of nature reserves in Sichuan province have been gradually optimized，which has laid a good foundation for the construction of ecological environment.

Keywords：nature reserve;ecosystem service value;land use;intensity analysis;effectiveness of ecological function construction