森林生态系统文化服务功能评价与发展对策——以老君山自然保护区为例

闫晨雨，张妍妍，王耀铭，闫东锋，王一三

（1.河南农业大学 林学院，河南 郑州 450002；2.国有栾川县老君山林场，河南 洛阳 471000）

随着经济、资源和环境等方面的发展变化，社会对林业的需求逐渐由单一的木材供应转向优质林产品和生态产品等多方面的供给，包括森林文化、森林游憩、自然历史、自然教育等在内的森林生态系统文化服务功能（Forest Ecosystem Culture Service Function,FECSF），也因此作为森林的一个重要功能引起人们的关注。以保护森林生态系统为主要目标的森林自然保护区具有支持服务、调节服务、供给服务和文化服务功能，在生物多样性保护、涵养水源、净化大气、科研教育、森林康养等方面起着重要的作用[1-2]。Guo等[3]研究表明文化服务功能对森林生态系统的重要性逐渐增加，然而现有的森林自然保护区往往与生态旅游开发并存，而在生态旅游发展过程中，由于森林生态系统文化服务作为一个新兴领域，其基本内涵与边界并不十分明确，因此存在着文化服务项目无序开发的现象[4]。因此，如何把握包括森林自然保护区、森林公园在内的自然保护地森林生态系统文化服务功能与其他服务功能的联系，协调发挥生物多样性保护与文化服务功能在内的多种功能，仍然存在诸多需要探讨和研究的问题。

生态系统文化服务功能因其自身的无形性、主观性等特点，在研究中常被忽视且难以评估[5]。现有的评估方法大多采用货币价值评估，如条件价值法[6]和旅游成本法[7]等，但评估结果以货币价值估算为主，耗时长、差异性大，且较难反映生态系统文化服务功能的空间分布特征[8]。近年来，由于融合了生态学、地理学和社会学等多种相关学科的知识，国内外学者采用非货币价值定量评估方法对文化服务功能进行评价，诸如公众参与地理信息系统[9]、参与式制图[10]、SolVES 模型[11]、社交媒体法[12]、绩效评价[13]等。Sherrouse等[14]基于公众态度和偏好的调查数据，利用SolVES 模型中的非货币化指数量化了美国森林公园的美学、游憩、教育等价值，并分析与其自然资源条件之间的关系；Baumeister[15]等使用公众参与式制图方法研究了城市森林生态系统文化服务热点区域与自然景观特征之间的联系；Plieninger 等[16]利用公众参与地理信息系统方法，探讨了美学、教育、精神等多种文化服务功能的空间分布状况，为该区域制定可持续土地管理战略提供了依据。目前这些方法在农业[17]、草地[18]、城市保护地[10]等领域得到了很好的运用，但是在自然保护区森林生态系统文化服务功能评估方面的研究相对较少。

老君山自然保护区为伏牛山国家级自然保护区的一部分，以保护地带性森林生态系统为主要目标，同时也是世界地质公园，老君山5A 风景区位于老君山自然保护区的部分区域，生态旅游开发与生态保护的矛盾突出。本研究以老君山自然保护区为研究对象，采用公众参与地理信息系统(PPGIS)和SolVES 模型相结合的方法，对森林生态系统文化服务功能进行非货币价值定量评价，有针对性的提出有效持续发挥自然保护区森林生态系统文化服务功能的发展对策，为自然保护区和国家公园等自然保护地挖掘、保护和发挥森林生态系统文化服务功能提供借鉴。

一、研究区概况

老君山自然保护区属伏牛山国家级自然保护区的一部分，位于河南省洛阳市栾川县城东南3 km 处，总面积2 666 hm2。老君山是秦岭余脉八百里伏牛山的主峰，年均气温12.4℃，海拔高达2 200 m。保护区属森林生态系统类型自然保护区，主要保护对象为过渡带综合性森林生态系统和珍稀濒危物种、珍贵树种及其生存环境，森林覆盖率98%，以暖温带落叶阔叶林为主，野生植物达1 509 种，国家级保护植物40 余种。保护区内科教、人文和自然景观资源丰富，具备较为完善的文化基础设施，不仅是多所高校的实践教学基地，也是开展科普教育、科学考察、自然教育活动的理想场所。

二、研究方法

（一）森林生态系统文化服务功能评价指标体系的建立

根据生态系统评估的定义[19]，生态系统文化服务功能可分为美学、游憩和生态旅游、精神和宗教、灵感、地方感、文化遗产、社会关系和教育等。通过对老君山自然保护区森林生态系统文化服务现状及发展潜力的实地考察与分析，结合研究区域目标定位、资源禀赋、文化基础设施等现实条件，选择森林美学、自然历史、自然教育、森林文化和森林游憩5 种森林生态系统文化服务功能评价指标进行研究，各评价指标及其内涵见表1。

表1 森林生态系统文化服务功能评价指标

（二）数据来源

2019年4月和9月，分两次在老君山自然保护区对有关森林生态系统文化服务的参与者开展简单随机抽样调查，主要有保护区管理人员、正在开展教学活动的学生和老师、对研究区熟悉的有关专家学者、游客、周边居民等共161 人。调查采用问卷和访谈相结合的半结构式调查方法，调查主要内容包括受访者基本信息，森林生态系统文化服务功能评价指标评分值，森林生态系统文化服务功能标识点等。访谈过程中提供调查问卷和老君山地图，要求受访者用笔在地图上标示出感知森林生态系统文化服务功能类型的相应位置，每种文化服务功能类型选择1～3 个点，以此获取每种文化服务功能类型的空间属性。

（三）研究方法及数据处理

在建立森林生态系统文化服务功能评价指标体系的基础上，利用SolVES 模型将受访者对各森林生态系统文化服务功能评价指标的评分值进行标准化处理，得到价值指数，各森林生态系统文化服务功能评价指标中价值指数最高值为该功能的最大价值指数（maximum value index,M-VI）。基于研究区数字化地图，以受访者标注的1 027 个森林生态系统文化服务功能点的空间属性数据为基础，利用ArcGIS10.2 将研究区划分为600 m×600 m 栅格，运用核密度和平均最邻近工具进行空间分布分析，得到森林生态系统文化服务功能标识点的空间分布密度和文化服务功能标识点之间的平均最邻近距离，以此对研究区进行森林生态系统文化服务功能区的划分。通过森林生态系统文化功能标识点之间的平均最邻近距离，计算最邻近点指数（R值）。其计算公式为：

式中：R为最邻近点指数，为最邻近点之间距离r1的平均值，为理论最邻近距离，D为点密度，A为区域面积，n为研究对象数目。当R=1 时，即=，说明点状要素随机分布；当R＞1 时，即＞，说明点状要素呈分散分布；当R＜1 时，即＜，说明点状要素呈凝聚型分布。

用丰富度指数、多样性指数和稀有度指数描述森林生态系统文化服务功能生态指数[10,20]。丰富度指数表示所有参与者赋予的森林生态系统文化服务功能的总和，多样性指数指采用Shannon-Wiener 多样性计算调查区域内的多样性（α-多样性），稀有度指数为特定类型森林生态系统文化服务功能平均价值与整个区域所有类型价值的比率。其计算公式为：

式中：A为丰富度指数，D为多样性指数，R为稀有度指数，P代表文化服务功能标识点，m代表所有森林生态系统文化服务功能类型，[x,y]代表标识点所在研究区域内的坐标，j代表单位空间内标识点的数量。

三、结果与分析

（一）受访者人口统计学特征

受访者中男女比例基本相当，男性占51.6%，女性占48.4%；年龄结构上，受访者年龄在25～40 岁人数较多，占总受访者的44.1%，其次是25 岁以下的游客占39.8%，这部分人群大多数都是学生，以观景、游玩为主要出游目的，这与老君山自然保护区自身的环境特征有明显关系，青年人更偏好登山探险、观赏自然风光；受访者中本科学历人群占42.2%，高中及大专学历占34.8%，表明受访者受教育程度普遍较高，能够较好地理解问卷内容，减少因主观因素对评估结果造成的偏差（表2）。

表2 老君山自然保护区受访者基本信息

（二）森林生态系统文化服务功能空间聚类特征

利用SolVES 模型计算各森林生态系统文化服务功能评价指标的最大价值指数，同时采用公式（1～2）计算得到最邻近点指数（R值），结果见表3。由表3可知，老君山自然保护区森林生态系统文化服务功能空间分布模式均属聚类模式（R＜1）。从最大价值指数和功能标识点数量可以看出，最大价值指数在不同功能评价指标之间的排序为：森林美学＞森林游憩＞自然历史＞自然教育＞森林文化，其中森林美学和森林游憩的森林生态系统文化服务功能标识点数量较多，分别达到324 个和279 个，占全部功能标识点数量的31.55%和27.17%。

表3 森林生态系统文化服务功能评价指标最大价值指数及空间聚集性†

（三）森林生态系统文化服务功能空间分布特征

通过对受访者标注的老君山自然保护区1 027个森林生态系统文化服务功能点进行核密度热点区域分析，可以统计得到研究区森林生态系统文化服务功能标识点热点区域（图1），根据热点区域主要功能标识点森林生态系统文化服务功能评价指标内涵，可将研究区划分为森林文化区、森林游憩区、自然体验区和自然教育区4 个功能分区（图1）。

研究区森林文化区分布在海拔1 800 m 以上区域，区域内文化、历史资源较为丰富，集中分布有马鬃岭、舍身崖等生态自然景观，共有579个文化服务功能标识点；森林游憩区位于老君山西峰峡谷中，是原始生态保存最好的区域，有196 个文化服务功能标识点；自然体验区位于保护区东部，植物种类多样，季相变化丰富，有64个文化服务功能标识点；自然教育区面积最大，地形地势较为平缓，有珍稀植物园、摄影基地等自然教育的场所与设施，有188 个文化服务功能标识点。

图1 森林生态系统文化服务功能标识点的空间分布密度和功能分区

（四）森林生态系统文化服务功能生态指数特征

采用公式（3）～（6）分别计算研究区各功能分区森林生态系统文化服务功能的丰富度指数、多样性指数和稀有度指数，结果见表4。由表4可知，老君山自然保护区森林生态系统文化服务功能丰富度指数较高的区域是森林文化区，为13.95；多样性指数较高的区域是森林文化区、自然教育区以及森林游憩区，分别为0.98、0.71和0.67；稀有度指数较高的区域是森林文化区和自然体验区，分别为1.67 和0.40。

表4 森林生态系统文化服务在不同功能分区的生态指数特征

（五）森林生态系统文化服务功能价值指数的核密度表面分析

根据CES 功能总体空间分布，统计CES 功能类型标识点的数量，利用ArcGIS10.2 对5 种CES 功能价值指数进行核密度分析，得到5 种CES 功能价值指数的核密度表面分布（initial kernel density surface value index,KDVI），结果见图2。由图2可以看出，森林美学功能标识点分布较广，且涵盖了研究区大部分区域，主要分布在金顶道观群、老君瀑、十里画屏长廊等；自然历史功能标识点主要分布在森林文化区的金顶道观群和自然教育区的的老子文化苑等；自然教育功能标识点主要分布在森林文化区，自然教育区也分散分布；森林文化功能标识点主要分布在森林文化区的金顶道观群、舍身崖、传经楼等；森林游憩功能标识点主要分布在森林文化区的金顶道观群、中天门和森林游憩区的老君瀑等。

四、结论与建议

（一）结论

图2 老君山自然保护区生态系统文化服务功能价值指数的核密度表面分布

以国家公园为主体的自然保护地体系将在不断满足人民群众对优美生态环境、优良生态产品、优质生态服务的需要方面发挥重要作用，同时在满足人类心理、精神需求与提高人类福祉方面具有重要作用[13,21]。传统的森林生态系统文化服务功能评估方法大多都基于意愿支付假设，在广泛调查的基础上，采用旅行成本法、条件价值法等，评估结果多以货币化形式表示[6]，然而森林生态系统文化服务功能多以个人主观体验与感受为基础，仅通过货币价值评估会造成一定偏差，且较难反映森林生态系统文化服务功能的空间分布特点[8]。本研究运用公众参与地理信息系统（PPGIS）和SolVES 模型相结合的方法，对老君山自然保护区森林生态系统文化服务功能进行非货币式量化。研究发现：从最大价值指数和功能标识点数量可以看出，最大价值指数在不同功能评价指标之间的排序为：森林美学＞森林游憩＞自然历史＞自然教育＞森林文化，森林美学功能标识点的聚集程度最高，且涵盖了研究区大部分区域，其次是森林游憩，这两种森林生态系统文化服务功能是公众最容易感知的，这与Ridding 等[22]在英格兰威尔特郡南部的生态系统文化服务研究评价结果相类似。因为森林生态系统文化服务功能的美学和游憩功能可以激励公众对环境友好的态度，是生态文明行为的重要驱动力[10]。老君山自然保护区森林生态系统文化服务功能生态指数较高的区域是森林文化区，结果表明相对于以往仅用单一的丰富度指数作为评价标准，利用丰富度指数、多样性指数和稀有度指数相结合对森林生态系统文化服务功能进行定量评价，可以有效提高森林生态系统文化服务功能热点区域的准确性和有效性，更适用于森林生态系统文化服务资源的优化布局和合理开发。

本研究根据研究区特点，建立了森林生态系统文化服务功能评价指标体系，但是评价指标及其内涵可能仍然存在一定局限性，在自然保护区、森林公园等在内的自然保护地后续管理建设中，提高公众对森林生态系统文化服务功能的感知可以通过合理改变景观和环境特征，本研究对景观资源仅进行描述性分析，未能进行定量评价，结果存在一定的局限性。在后续研究中，可以进一步量化森林生态系统文化服务的其他功能，并分析森林生态系统文化服务功能与景观特征的关系。在数据收集方面，社会调查数据的获取仍然采用传统的问卷调查方式，问卷内容涉及专业术语过多，如何找到更好、更客观的数据获取方法，避免受访者因主观因素导致的偏差，是在后续研究中急需解决的突出问题。

（二）建议

根据老君山自然保护区森林生态系统文化服务功能评价结果显示，森林生态系统文化服务功能中的森林美学、森林游憩聚集程度较高，具有相对的优势，其优越的森林环境是人们日常休闲减压、健康养生的好去处，当地应该大力发展森林康养等林业产业新模式，重点对森林美学和森林游憩的集中开发利用，尤其是利用保护区空气负离子富足的优势，大力开发森林养身、健康疗养等森林生态旅游产品[24]。森林生态旅游是一种以享受森林自然资源为基础，同时尽量减少旅游活动对环境的不利影响的旅游形式[25]，在生态旅游开发过程中始终坚持保护第一的原则，一切人类活动都应该在保护森林资源环境的基础上进行，加强宣传教育，杜绝任何破坏自然保护区森林文化资源和环境的行为。

研究发现，相比森林美学功能，保护区自然历史和自然教育功能标识点数量相对较少，这是包括森林自然保护区在内的自然保护地应该加强的重点领域。老君山自然保护区拥有得天独厚的资源优势，丰富的动植物资源是开展科普教育、科学考察、自然教育活动的理想场所，在自然教育功能方面还有很大的利用空间，应进一步深化自然教育功能，将自然教育设施与游憩设施有机结合，发挥设施的科普性、知识性、趣味性和康体性，加强与大专院校和科研院所的合作，建设森林博物馆、动植物标本展示区、自然教育基地等，增大对自然教育资源的了解[26-27]，使其能够更好地发挥森林自然教育功能。在进行旅游开发时，引入寓教于乐、保护自然的理念，将植物、动物、生态、文化和历史、地理等多方面的直观知识融入旅游产品中，使游客在享受生态旅游的同时汲取自然科学知识，接受生态文明等方面的教育和熏陶。

森林是人类的发源地，森林孕育了人类，森林旅游资源多种多样，但决定其品质的是森林文化[28]。老君山自然保护区森林文化功能标识点数量最少，在森林文化方面，需要围绕森林文化的核心内涵，充分利用保护区内森林植被景观、野生动植物、山峦、溪瀑及优越的生态环境等挖掘和发挥具有一定文化内涵、地域特色的森林文化，如树文化、花文化、医药文化、竹文化等，引导游客以欣赏、写生、摄影等形式感知森林文化，以促进自然保护地森林可持续发展。在生态旅游开发过程中，开发建设与森林环境相协调的文化基础设施，如借助森林林间小径、石桥、木质解说牌等，将森林文化始终贯穿在森林旅游过程中，从而使森林文化功能得以充分发挥，促使森林生态旅游成为一种高品味、高层次的休闲活动。