三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间格局分析

黄超,王亮,李西灿*,张玉



三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间格局分析

黄超1,王亮2,李西灿1*,张玉2

1. 山东农业大学 信息科学与工程学院, 山东 泰安 271018 2. 中国测绘科学研究院, 北京 100830

三江源国家公园是我国首个国家公园试点，其规划目标是山水林田湖草生态系统得到全面保护，生物多样性明显恢复，生态系统步入良性循环。本文基于生态系统服务价值评估方法，使用生物量修订生态系统服务单价，对三江源国家公园自然生态系统服务功能价值进行评价并对其格局进行分析。结果表明：三江源国家公园自然生态系统服务功能总价值为251.81×108元，整体分布东部地区自然生态系统服务功能价值差异较小，西部地区差异明显。从生态系统类型看，草地服务功能价值最大，占总价值的75.86%；从服务功能看，调节服务价值最大，占总价值的69.66%。总体来说，水文调节、气候调节服务价值较高，但分布不均，应注重分区域保护三江源国家公园生态。

三江源国家公园; 地表覆盖; 自然生态系统服务; 价值分析; 空间分布

国家公园是指为现代人和后代提供一个或更多完整的生态系统，排除任何形式的有损于保护地管理目的的开发或占用，提高精神、科学、教育、娱乐及参观的基地，用于生态系统保护及娱乐活动的保护地[1]。三江源国家公园作为全国首个国家公园体制试点，对其进行生态服务功能价值评价，可以为三江源国家公园提升生态服务功能、建立合理的生态补偿措施提供理论依据与数据支撑。

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，是人类通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务[2,3]。2005年以前生态系统服务价值的研究重点主要在核算与评估方面，2005年以后学者们更加注重空间异质性[4]。近年来，有学者对全国、省域、地区等不同尺度区域[5-10]的生态系统服务功能价值开展研究，包括三江源地区也有一批研究成果，但未见以三江源国家公园为对象的研究。因我国地域辽阔、地表分布复杂，传统的方法不一定适用于全国各个地区，所以本文根据三江源国家公园地表覆盖分布情况，利用三江源地区草地生物量对文献[6]提出的单位面积价值当量因子表进行了适当改进，以期更加适用于对三江源国家公园自然生态系统服务功能价值的分析，并对三江源国家公园自然生态系统服务价值及其空间分布格局进行分析。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

三江源国家公园地处青藏高原腹地，是长江、黄河、澜沧江的发源地，是我国淡水资源的重要补给地，是高原生物多样性最集中的地区，是亚洲、北半球乃至全球气候变化的敏感区和重要启动区，特殊的地理位置、丰富的自然资源、重要的生态功能使其成为我国重要生态安全屏障。三江源国家公园冷热两季交替、干湿季分明、年温差小、日温差大、日照时间长，为典型的高原大陆气候。

1.2 数据来源及处理

三江源国家公园地表覆盖数据来自第一次全国地理国情普查成果数据集，数据采用2000中国大地坐标系。2015年全国粮食产量净利润来自“中国农业信息网”。2017年4月国土资源部颁布的《自然生态系统空间用途管制办法（试行）》规定，自然生态空间用地指具有自然属性、以提供生态产品或生态服务为主导功能的国土空间用地，依据地理国情普查地表覆盖分类标准，将地表覆盖中的林地、草地、荒漠裸露地、水域等类别划分为自然生态空间用地。

地理国情普查数据预处理过程主要包括：根据地理国情自然生态系统地表覆盖指标，计算研究区各类自然生态空间用地总面积；基于三江源国家公园界线生成1 km×1 km地理格网单元，通过数据库查询操作，获取每个格网单元内用地类型面积，生成满足需要的数据文件。

2 研究方法

基于单位面积的自然生态系统服务价值当量因子评估方法，本研究参考文献[6]提出的单位面积自然生态系统服务价值当量表，依据三江源草地生物量对生态系统服务单价进行修订，制定用于估算三江源国家公园自然生态系统服务价值。

根据自然生态系统服务价值的生物量因子，本文给出进一步修订自然生态系统服务单价的计算公式为：P=(b/)P(1)

式中，P为订正后的单位面积自然生态系统的生态服务价值；b为第类自然生态系统生物量，=1,2,3,…,，即分别代表森林、草地等自然生态系统类型；为中国一级自然生态系统类型单位面积平均生物量；P为单位面积自然生态系统服务功能价值表中不同自然生态系统服务价值基准单价，=1,2,3,…,；即分别代表食物、原料生产、水资源供给等不同服务功能的自然生态系统服务价值。

式中，表示一个格网内各功能自然生态系统服务价值，=1,2,3,…,分别代表食物、原料生产等不同服务功能的自然生态系统服务价值；Y表示各类自然生态系统类型面积，=1,2,3,4分别代表森林、草地、荒漠、水域自然生态系统；P表示第类自然生态系统第类服务功能价值当量因子。

式中，=1,2,3,…,分别代表食物生产、原料生产、水资源供给、气体调节等不同服务功能。

3 三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间格局分析

本文以地理国情普查数据为基础，计算三江源国家公园各自然生态系统生态服务功能价值，并对三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间分布格局进行研究。

3.1 生态服务功能价值评价结果分析

基于地理国情普查数据统计结果显示，三江源国家公园总面积为12.31万km2，自然生态系统约占99.93%，其中草地面积约占自然生态系统总面积的80.98%，所以本文以草地生物量对单位面积生态服务价值当量表进行修正。其中，三江源地区草地单位面积平均生物量[11]为1692.01 kg/m2，中国草地单位面积平均生物量[12]为9368 kg/m2。对单位面积生态服务价值当量表进行修正，计算得出三江源国家公园自然生态系统的生态服务价值，如表2所示。三江源国家公园自然生态系统服务总价值为251.81×108元。

表 1 三江源国家公园自然生态系统服务功能价值（108元）

从服务功能方面分析，调节服务价值为175.41×108元，占总价值的69.66%；支持服务价值为48.88×108元，占总价值的19.41%；供给服务价值为17.13×108元，占总价值的6.80%；文化服务价值为10.39×108元，占总价值的4.13%。调节服务和支持服务价值占90%左右，其中水文调节价值占比最多，为32.89%；气候调节价值占总价值的21.02%；土壤保持价值占总价值的9.63%；生物多样性价值占总价值的9.04%。

从自然生态系统类型分析，各自然生态系统服务功能价值占比草地>水域>林地>荒漠与裸露地表（如图1所示）。草地自然生态系统价值为191.01×108元，占总价值的75.86%；水域自然生态系统价值为55.73×108元，占总价值的22.13%；森林自然生态系统价值为4.05×108元，占总价值的1.61%；荒漠自然生态系统价值为1.01×108元，占总价值的0.40%。

图1 三江源国家公园各自然生态系统服务功能价值占比图

3.2 自然生态系统服务功能价值空间格局分析

以三江源国家公园1 km格网为基本单元，各自然生态系统面积为基础，用上述方法计算每个格网的自然生态系统服务功能价值，三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间分布（图2）。

图2 三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间分布

由图2可见，三江源国家公园自然生态系统服务功能价值空间分布西部较东部差异明显，其中黄河源和澜沧江源园区差异较小，长江源园区差异明显，总体处在均值偏下水平。因长江源区面积较大，地表生态结构、分布复杂错落，所以长江源园区生态服务价值分布差异明显较高和较低的都分布在园区西部，生态服务价值较高的地区主要分在水域分布地区，较低的地区主要分布在荒漠与裸露地表分布地区，园区东部地区生态服务价值差异较小。

三江源国家公园单位面积供给服务、调节服务、支持服务、文化服务空间分布如图3所示。从整体来看三江源国家公园供给服务、调节服务在平均值以下，支持服务、文化服务在平均值以上。其中供给服务与调节服务空间分布与生态服务总价值空间分布相似，价值较高的地区主要分布在长江源与黄河源园区水域分布地区，服务价值较低的地区主要分布在长江源园区荒漠与裸露地分布地区；支持服务在三江源国家公园区域内东南部优于西北部，价值较高的地区主要分布在澜沧江源园区东部与东南部，价值较低的地区主要分布在长江源园区西部；文化服务在三江源国家公园区域内东部高于西部，价值较高的地区主要分布在澜沧江源园区东部与东南部、长江源与黄河源园区水域分布地区，价值较低的地区主要分布在长江源园区西部荒漠与裸露地表分布地区。

图3 三江源国家公园单位面积供给服务、调节服务、支持服务、文化服务空间分布图

4 结论

本文以地理国情普查数据为基础，利用草地生物量对文献[6]提出的单位面积价值当量因子表进行了适当改进，得到更适合三江源国家公园的单位面积价值当量因子表，计算得到三江源国家公园自然生态系统服务功能总价值并分析了其空间分布格局，研究结果为三江源国家公园生态保护提供数据支持。

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Analysis on the Spatial Pattern of Natural Ecosystem Service Function Value in Three-River-Source National Park

HUANG Chao1, WANG Liang2, LI Xi-can1*, ZHANG Yu2

1.2710182.100830

Three-River-Source National Park is the first national park pilot in China, whose planning goal is to fully protect the ecosystem of the lakes, landscape and forests, restore biodiversity obviously, and make the ecosystem enter virtuous cycle. This paper aims at evaluating the value of natural ecosystem services of Three-River-Source National Park and analyzing its pattern via biomass revision ecosystem service unit price, based on the evaluation method of ecosystem service value. The results show that the total value of the natural ecosystem service function of Three-River-Source National Park is 251.81×108yuan, the overall distribution of natural ecosystem services in the eastern region has little value difference, compared to that in the western region. It presents that the greatest value arises in grassland service functions accounting for 75.86% of the total value from the perspective of ecosystem types, and the value of adjustment services is the largest, accounting for 69.66% of the total value from the perspective of service functions. In general, the hydrological regulation and climate regulation services are of high value, but the distribution is uneven. Therefore, attention should be paid to sub-regional protection of Three-River-Source National Park ecology.

Three-River-Source National Park; surface coverage; natural ecosystem service; value analysis; spatial distribution

F205

A

1000-2324(2019)02-0202-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.005

2018-03-10

2018-04-27

中国测绘科学研究院基本科研业务费项目(7771718);山东省自然科学基金项目(ZR2016DM03)

黄超(1993-),女,硕士,主要研究方向为“3S”技术集成及应用. E-mail:825179526@qq.com

Author for correspondence. E-mail:lxc@sdau.edu.cn