大小兴安岭生态资产变化格局

马立新，覃雪波，孙 楠，杨国亭，*

(1.东北林业大学生态研究中心，哈尔滨150040;2.天津自然博物馆，天津 300074;3.东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨 150030)

生态系统不仅给人类提供食物、原材料、药品等实物型生态资源，还提供净化空气、保持水土、涵养水源等非实物型生态服务，具有巨大的经济价值［1-4］。随着资源、环境和人口问题的日益突出，以自然资源价值和生态系统服务功能效益为核心的生态资产开始被认为是一种国家资产［5］。及时、准确和动态地掌握生态资产状况，对于国民经济发展、生态环境建设与保护具有重要的科学价值和现实意义［5］。

大小兴安岭是我国重要的林区、木材资源战略储备基地，同时也是我国北方重要生态屏障，在维护国家生态安全、应对气候变化、保障国家长远木材供给等方面具有不可替代的作用。然而，由于长期高强度地开发，使该区域生态功能发生退化［6］，影响当地的可持续发展。生态资产作为人类社会经济发展的基础，其时空变化可以作为判定区域可持续发展的关键指标之一［7］。本文以大小兴安岭为研究对象，对其2004和2011两个年度的生态资产进行估算，分析生态资产时空格局及变化原因，为促进当地的可持续发展提供借鉴。

1 研究区域

大小兴岭地处我国东北部，在行政区上横跨内蒙古和黑龙江两省区，地貌为中低山区，属寒温带大陆性季风气候，年平均气温-2.8°C;年降水量550—740 mm。森林结构简单，以兴安落叶松(Larix gmelini)为绝对优势树种，其次为樟子松(Pinus sylvestris)、桦(Betula)、杨(Populus)等。本研究区域为大小兴安岭的黑龙江省部分，涉及18个县市，总面积约21万km2。

2 研究方法

2.1 生态资产估算

生态资产是区域内生态系统提供的所有服务功能及自然资源价值的总和［5］，表示为:

式中，V表示生态资产价值总量;C=1，2，…，n，表示生态系统类型;Vc表示第C类生态系统的生态资产，计算公式如下:

式中，i表示第C类生态系统的第i种生态服务功能;Vci表示第C类生态系统的第i种生态服务功能类型的单位面积价值;j表示一定区域内Vci在空间上分布的斑块数，Sij表示斑块的面积大小;Rij表示Vci在不同斑块的生态参数，取决于生态系统的质量，通常选取植被覆盖度(f)和植被净初级生产力(NPP)来表征［5］:

式中，NPPmean和fmean分别为植被净初级生产力和覆盖度的均值;NPPj和fj为j斑块的植被净初级生产力和覆盖度。

NPP采用Thornthwaite模型计算:

式中，E为年实际蒸散量;L为年平均蒸散量;t为年平均气温(°C);R为年降水量(mm);e为自然对数的底数。

2.2 数据来源和处理

采用的遥感影像数据为Landsat 25的TM数据，空间分辨率为30 m×30 m。对遥感影像数据进行大气和几何校正后，根据研究区的实际情况，将大小兴安岭分为8类生态系统:林地、灌丛、草地、耕地(包括旱地和水田)、水体(湖泊和河流)、湿地、祼地和建设用地(包括交通用地)。通过归一化植被指数NDVI计算植被覆盖度(f)。

气温和降水数据来源于大小兴安岭气象站点的观测数据，并参考当地统计年鉴。国内生产总值(Gross Domestic Product，GDP)来源于黑龙江省统计年鉴［8-9］。

不同生态系统的单位面积生态资产价值初始值参考Constanza［1］和潘耀忠等［5］设定，裸地和建设用地为0，其他分别为:林地 26.03×104元/km2;灌丛 29.00×104元/km2;草地 20.00×104元/km2;耕地 7.93×104元/km2;水体 732.00×104元/km2;湿地 1687.00×104元/km2。

3 结果

3.1 土地利用变化

从2004年到2011年，不同土地的面积变化不明显，其中林地、水体、耕地和建设用地略有增加，而灌丛、草地、湿地和裸地则相应减少(图1)。

除了林地外，其它类型土地在不同的县市发生较大变化(表1)。变化幅度最大的是巴彦县，如草地变化幅度高达87.56%，变化较小的有嘉荫县、铁力市、黑河市区、北安市、五大连池市、呼玛县和塔河县，变化幅度均小于10%(表1)。

图1 大小兴安岭土地利用变化Fig.1 The variation of land use in Daxiaoxinganling Region

3.2 生态资产总量变化

无论是2004年还是2011年，不同的类型土地的生态资产均以湿地最高，林地次之，其它较低(表2)。从2004年到2011年，大小兴安岭生态资产总量由2379.26亿元减少到2308.53亿元，减少了2.97%，减少幅度较小;各类型土地的生态资产变化幅度也在5%以内(表2)，表明生态资总量相对稳定。

3.3 生态资产空间格局

大小兴安岭生态资产的空间分布不均衡，单位面积产值相对较高的出现在中部县市，如北安市、孙吴县、嫩江县、五大连池市、穆棱县等;而较低的主要出现在南部和北部区域，如嘉荫县和漠河县;最低的是地级市的市区，如鹤岗市区和伊春市区(表3)。

从2004年到2011年，各县市的生态资产变化趋势不同，变化幅度为-29.54%—26.38%(表3)。参照徐昔保等［7］的划分标准，生态资产变化幅度分为 7个等级:严重退化(减少50%以上)、中度退化(-50%—-15%)、轻度退化(-15%—-5%)、基本稳定(-5%—5%)、轻度增长(5%—15%)、中度增长(15%—50%)和快速增长(50%以上)。从表3可见，巴彦县、通河县和黑河市区属于中度退化;萝北县、嫩江县和绥棱县属于轻度退化;北安市和五大连池市属于中度增长;伊春市区、铁力市和汤原县属于轻度增长;其余7个县市属于基本稳定。

表1 各县市各类型土地变化幅度Table 1 The variation of land use in different counties

表2 生态资产构成及变化Table 2 The composition and change of the ecological capital

表3 生态资产变化格局Table 3 The pattern of the ecological capital

续表

3.4 国内生产总值(GDP)与生态资产比较

各县市GDP与生态资产总量的比值结果见图2。从2004年到2011年，两者比值呈现增高的趋势，但各县市增幅不同，增幅较大的有通河县、汤原县、嫩江县、孙吴县和五大连池市，增幅高达300%以上(图2)。

图2 国内生产总值(GDP)与生态资产比值Fig.2 The ratio of the GDP and ecological capital in different counties

4 讨论

4.1 生态资产时间变化

经历多年高强度采伐，大小兴安岭森林资源受到严重破坏，采伐抚育失调，生态功能下降［6］。然而，从2004年到2011年，大小兴安岭的生态资产总量并没有发生较大的变化(表1)，表明近年来生态功能基本稳定，生态恶化的趋势得以控制。这主要得利于国家出台各种政策。首先是2000年实施天然林资源保护工程［10］。该政策实行之后，大小兴安岭由开始阶段的限采限伐，继而全面禁伐，一方面保护了原有未受破坏的森林资源，另一方面，加强了对已破坏的森林资源恢复，从而提高生态功能。其次是2002年启动的退耕还林工程［11］。退耕还林工程有助改良土壤，涵养水源，从而增加生态系统的净初级生产力，使生态环境得到改善［12-13］。此外，2010年，大小兴安岭生态保护与经济转型规划上升到国家战略层面。这些政策有利于保护大小兴安岭的森林资源，控制生态退化趋势，提升当地的可持续发展潜力。

4.2 生态资产空间变化

大小兴安岭的生态资产空间分布呈现中部较高，南北部较低的特征(表3)。造成这种差异主要有两方面的原因。一是土地利用类型。在陆地生态系统类型中，湿地单位面积价值最高［1，5］。这可能与湿地能提供碳储存、保护生物多样性、水产品、净化水质和防止侵蚀等多种生态功能相关［14］。因此，湿地面积较高的地区，生态资产也较高。在大小兴安岭中部的北安市、孙吴县、嫩江县和五大连池市，它们的湿地面较大，均在500 km2以上，甚至达到2500 km2(嫩江县)(表1)，因而生态资产总量较高。二是植被净初级生产力(NPP)。NPP反映植被生产能力和陆地生态系统的质量［15-16］。通常，NPP和生态资产呈正相关［5］。NPP受土壤类型、气候(光、降水量、温度)和人类干扰等多种因子影响［17］。在本研究中，大小兴安岭的土壤类型相同或相近，因此，造成各县市NPP差异可能原因是气候和人类干扰。相对于南、北部，中部的黑河市所辖的各县市所在的区域是大小兴安岭降水量较高、温度相对适中的地区，同时人口少，人为干扰小。而在南部，由于是人口多，人为干扰明显，如鹤岗市区和伊春市区，人口密集，干扰明显，生态资产均较低(表3);北部区域尽管人少干扰小，降水量也大，但气温偏低，不利于植物的生长，NPP较低，表现为生态资产较低。

生态资产退化是生态系统的一种逆向演替过程，表现为对干扰低抗力低、缓冲能力弱，敏感性和脆弱性高，是生态恶化的结果［18］。本研究中，巴彦县、通河县和黑河市区属于中度退化。巴彦县和通河县主要由于湿地的减少(减少20%以上)造成。他们湿地的减少归结于城市化，作为哈尔滨市所辖县，近年来随着哈尔滨城市化加快，其所辖的县市也加快城市化进程。城市化使得分布于巴彦县和通河县的城市周边的湿地转为建设用地，从而降低了生态资产。这表明城市化会导致当地的生态资产降低［19］。对于黑河市区，各类土地(包括湿地)变化幅度也较小，生态资产退化可能另有原因。通过比较两个年度的降水量发现，2011年的降水量为368 mm，不到2004年(749 mm)的50%。由此可推断，降水是影响其生态资产降低的主要原因。因为降水减少会加剧干旱，使森林结构改变、湿地、草原退化、农作物减产等［20-22］，从而导致生态资产降低。由此可见，气象也是影响生态资产变化的重要因素。嫩江县的生态资产总量在18个县市中位居第二，然而从2004年到2011年，生态资产减少了11.2%(表3)，属于轻度退化，这表明自然资源禀赋较高的地方，生态资产也发生退化，因此应该采取有效举措进行遏制。在本研究中，生态资产增加的县市多为旅游城市，如五大连池市，伊春市区、铁力市等。这是由于相对其它工业，旅游业对自然环境的影响较小，而且为了吸引游客，这些旅游城市加大对生态环境的保护和治理，有助于提高生态资产。

4.3 国内生产总值(GDP)在生态资产总量中的变化

在本研究中，各县市2004年的GDP/生态资产总量比值比相应的2011年要低(图2)，表明GDP在生态资产中的比重呈现增高趋势。由于生态资产变化相对较小(表3)，而各县市的GDP在7a间均翻一番［8-9］，因此，比值增加的主要原因是各县市GDP增加，即经济的发展。这与之前胡德永等研究得到的结论相似，他们认为湖州GDP/生态资产总量比值增高主要与经济快速增长相关［23］。

生态资产是社会经济发展的重要基础［7］，也是GDP增长的基础。大量开发利用自然资源有利于提高GDP，但若是不合理或过度开发，又导致生态环境退化，使得生态资产降低，不利于当地的可持续发展。然而，GDP增加可以通过提高生态资产的利用效率来实现。如利用先进的生产技术，对自然资源进行深加工，增加其附加值，提高GDP。这种通过提高利用效率的生产方式有助于提高生态资产，促进可持续发展。可见，GDP/生态资产总量比值并不能决定是否可持续发展，但对可持续发展却产生重要影响。

4.4 资源开发利用

根据2011年各县市的GDP，将18县市分为较发达(GDP＞100亿元，有鹤岗市区、伊春市区、嫩江县)、欠发达(GDP＜20亿元，有孙吴县、呼玛县、逊克县)和一般(20亿元＜GFP＜100亿元，其余12县市)3个经济水平［9］。大小兴安岭不同县市生态资产变化幅度不同，GDP/生态资产总量比值也不同，因此，不同经济发展区域应该采取不同的资源开发利用方式，以提升当地可持续发展潜力。

在经济较发达区域，根据生态资产变化幅度分为3种资源利用方式:(1)生态资产增长(轻度和中度增长)区域，如伊春，延续或改进目前的资源利用方式，同时加强环境保护，不断提高生态资产总量。(2)生态资产稳定区域，如鹤岗市区，要提高资源利用率，促进产品升级和更新，控制发展与生态保护相冲突的产业，如煤矿业，提高区内矿山企业采选技术准入条件，强化土地复垦和环境整治义务;对已经进行开采和深加工的企业，要求采用新工艺、新技术，提高资源综合利用和环保水平，实行清洁生产。(3)生态资产退化(轻度和中度退化)区域，如嫩江县，首先，改变资源利用方式;其次，制定和实施生态恢复计划;再次，发展绿色产业。针对嫩江县湿地面积较大的特点，可以发展湿地生态旅游。

在本研究中，经济欠发达区域的3个县市的生态资产均为基本稳定(表3)。一方面要改进当前的资源开发方式，提高生态资产总量;另一方面要发展经济，提高GDP。因此，要加强环境保护和提高自然资源利用率，培育新兴产业、淘汰落后和污染严重的产业，如发展绿色食品产业，促进经济发展和提升环境质量。

对经济发展一般，生态资产退化区域，一要积极治理环境污染，提高生态环境质量;二要降低单位产值能耗及污染物排放，同时提高生产效率，使经济与环境协调发展。生态资产增长或稳定的区域，要继续加强环境保护，与此同时，通过优化产业结构、提高产品升级，如发展木材精加工业、中药材加工等，避免走先污染后治理的老路，在提高GDP的同时也要做好环境保护。

5 结论

大小兴安岭生态资产空间格局呈现中部较高、南北部较低的特征。从2004到2011年，生态资产总量减少幅度较小，相对稳定。18个县市生态资产变化幅度从中退化到中度增长之间，中度退化的有巴彦县、通河县和黑河市区;轻度退化的有嫩江县、萝北县和绥棱县;中度增长有北安市和五大连池市，轻度增长的有伊春市区、铁力市和汤原县;其余7个县市，包括鹤岗市区、嘉荫县、逊克县、孙吴县、呼玛县、塔河县和漠河县，属于基本稳定。随着经济发展，GDP在生态资产中的比重也呈现增高趋势。为提高生态资产，促进可持续发展，不同经济发展的区域应该采取不同的资源开发方式。

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