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社会-生态耦合分析视角下普达措国家公园生物多样性价值评估

2022-05-29潘健峰马月伟蔡思青陈玉美西南林业大学地理与生态旅游学院云南昆明6504昆明理工大学外国语言文化学院云南昆明6504

生态与农村环境学报 2022年5期
关键词:生境耦合公园

潘健峰,马月伟①,陈 艳,蔡思青,陈玉美 (.西南林业大学地理与生态旅游学院,云南 昆明 6504;.昆明理工大学外国语言文化学院,云南 昆明 6504)

生态系统服务是人类从自然界中获得的直接与间接惠益,是衡量人类获得福祉的关键途径,包括供给服务、文化服务、调节服务和支持服务[1-2]。《千年生态系统评估》指出,在全球气候变暖和快速城市化的双重驱动下,生物资源过度开发,生态平衡受到扰乱,景观斑块片段化,生物多样性以空前速度丧失,这引起了国际社会对生物多样性保护的极大关注[1]。生物多样性是衡量一个国家和区域生态环境质量的重要标志,生物多样性监测是推进生态文明建设、贯彻习近平生态文明思想的重大举措。目前,关于生物多样性的评估方法及研究进展主要包括替代指标评估[3]、模型评估[4]和情景模拟分析[5]3个方面。此外,关于生物多样性的评估内容及研究进展主要采用驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)概念框架,按照其评估内容的不同,可划分为环境因子与群落结构的关系研究[6]、基于微卫星分子标记技术的物种遗传多样性研究[7]、威胁因素对物种多样性的影响研究[8]、生物多样性维持与生态系统功能和服务的关系研究[9]。

可见,生态多样性的评估方法及评估内容仅仅涉及生物物理过程,难以将“人”这个因素纳入生物多样性评估框架中。但近20年出现了感知生物多样性价值的概念,感知生物多样性价值是一种生态系统服务社会价值(生态系统服务文化服务)指标,反映了一个地区生物多样性的重要程度,将其概念化为一种“分配”的社会价值[10-11]。社会价值由于自身的无形性及对受益人群主观感知的依赖性,在研究中常被忽视且不易量化,最终难以被纳入规划和管理过程中[12]。然而,社会-生态系统耦合的理论框架提供了新颖的分析视角。社会-生态系统(social-ecological system,SES)将景观概念化为一个复杂的开放适应性系统,具有动态性、多样性和不可预期性的特征[13]。当前,SES相关研究围绕理论研究(恢复力[14]、脆弱性[15]、可持续性[16]、适应性治理[17])、综合建模(与系统动力学[18]、生物经济模型[19]、仿真模型[20]、自主体模型[21]等方面结合)、与政策相结合(土地管理战略[18]、生态系统服务权衡与协同作用[22])等方面展开。然而,从耦合的SES角度来看,生物多样性保护强调人类福祉取决于自然世界,人类行为也影响生物多样性,故亟需开展“人与自然”的互馈机制及其耦合模拟研究[2]。事实上,生物多样性保护已经从物种保护或自然保护区转移到“人与自然”框架中,这意味着在评估和决策中需强调不同利益相关者的知识体系在生物多样性评估中的重要性,承认非正式机构及跨部门研究在保护生物多样性方面的关键作用,并考虑多学科/跨学科方法融合的综合研究[23]。因此,将生物多样性评估与SES框架联系起来,有望更好地理解两者在不同时空尺度上的动态、双向互动以及级联框架,且更好地剖析导致生物多样性丧失的原因。

为了应对环境恶化和人口增长对生物多样性造成的压力,亟需基于社会-生态热(暖/冷)点的监测和分析。社会-生态热点也被称为耦合的社会-生态空间概念,是指社会价值高、生态价值也高的空间一致性区域[24]。社会-生态冷点则是社会价值低值区与生态价值低值区在空间上的重叠部分,而社会-生态暖点介于两者之间。首先,社会-生态热(暖/冷)点需依赖于感知社会价值和生态功能信息的输入来确定具体的管理需求和目标,并将人与自然之间的关系可视化,更好地让土地规划者和管理者了解管理策略之间的潜在协同效应、权衡和冲突[25]。同时,该方法还用于确定系统中具有恢复力或脆弱性的组成部分,预测各种土地规划带来的结果,维持与增强系统恢复力,进而构建具有高适应能力的土地管理体系[26]。鉴于此,该研究利用生态系统服务社会价值(SolVES)模型和InVEST-生境质量模型,以香格里拉普达措国家公园为研究区,并在耦合度/耦合协调度模型基础上,结合热点分析(Getis-OrdGi*)工具探讨感知生物多样性价值及生境质量的空间异质性,以展示社会-生态热(暖/冷)点地图,为我国国家公园布局优化和保护管理提供参考,进而提升区域生态环境治理成效,实现社会价值与山水林田湖草沙一体化保护。

1 研究区概况

普达措国家公园是中国大陆第一个国家公园,面积约为60 210 hm2,位于滇西北香格里拉市境内,距香格里拉县城25 km,并且在“三江并流”世界自然遗产地和“三江并流”国家级风景名胜区内(图1),地处青藏高原东南缘横断山脉的中西部,海拔多在3 000 m以上。普达措国家公园属于典型的高原气候区,春夏短,秋冬长,年平均气温为5.4 ℃,降水集中在6—9月。公园周边涉及两个乡镇5个村委会43个自然村6 600余人。区内落茸上、中、下3个村子以及尼汝村有居民长期居住,除尼史村为彝族居住外大部分为藏族村落,以半农半牧为主,经济来源以畜牧业为主或作为公园中社区就业人员,其他辅以夏季捡卖野生菌和旅游旺季时发放生态旅游补偿金。此外,国家公园拥有物产丰富的湿地,汇聚了大量珍稀动物和植物,如滇金丝猴(Rhinopithecusbieti)、赤麻鸭(Tadornaferruginea)、龙胆花(Gentianasino-ornata)和报春花(Primulamalacoides)等。碧塔海-属都湖附近的森林里生长着云南红豆杉(Taxusyunnanensis)、油麦吊云杉(Piceabrachytyla)等珍稀树种,并且林中栖息着多种珍禽异兽,如贝母鸡(Lophophoruslhuysii)、红脚鸡(Ithaginiscruentus)、云豹(Neofelisnebulosa)、猞猁(Lynxlynx)等野生动物,物种多样性丰富。区内河流、湖泊、湿地、草甸、森林和高山构成了复杂而多样的景观类型,景观多样性丰富。一些珍稀濒危特有种〔如黑颈鹤(Grusnigricollis)〕是难得的种质资源,体现了遗传多样性。

2 研究方法与数据获取

2.1 研究方法

2.1.1SolVES 模型

SolVES(social values for ecosystem services)模型主要用于评估生态系统服务社会价值[27],由生态系统服务社会价值模型、价值制图模型和价值转移制图模型3个子模型组成。该文仅使用生态系统服务社会价值模型和价值制图模型,且两者需结合使用。通过问卷调查、访谈等方式,评估和量化美学、生物多样性和休闲娱乐等社会价值,从而获取不同利益相关者对社会价值的偏好及态度。该评估结果以1到10的价值指数表示(价值指数越大,表明社会价值越高),并计算得到反映价值指数与环境变量之间关系的统计模型[27]。此外,将MaxEnt最大熵模型镶嵌在SolVES模型中,使两者一起运行。MaxEnt模型用于拟合物种的地理分布,主要依赖于观察到的植物或动物物种存在的点数据[28]。该建模结构提供了一个易于评估及量化生态系统服务社会价值的框架[29]。因此,在环境变量的约束下,MaxEnt模型可用于预测模拟社会价值点的空间分布,实现社会价值的制图。

2.1.2InVEST生境质量模型

InVEST模型是集成评估生态服务功能及其经济价值、支持生态系统管理和决策的一套模型系统。由于具有数据获取难度低、空间可视化程度高、体系构建较为完善等特点,InVEST模型得到广泛应用。其中的生境质量模型以栖息地生境质量作为生境类替代指标用于评估生物多样性维持能力,其结果用0~1的生境质量指数来表征,该指数越高,表明生物多样性维持能力就越强,计算公式为

(1)

式(1)中,Qxj为地类类型j中栅格x的生境质量;Dxj为地类类型j中栅格x所受到的干扰程度,即生境退化程度;k为半饱和常数,其值通常取栅格单元大小尺度值的一半;Hj为地类类型j的生境适宜性;Z为常数,是模型固有的换算系数,取值为 2.5。

(2)

式(2)中,R为胁迫因子;y为胁迫因子r栅格图层的栅格数;Yr为胁迫因子所占的栅格总数;ωr为胁迫因子r的权重,取值为0到1;ry为栅格y的胁迫因子值(0或1);irxy为栅格y的胁迫因子r对地类栅格x的干扰程度;βx为栅格x的可达性水平,取值为0到1,1表示极容易到达;Sjr为地类类型j对胁迫因子r的敏感性,计算公式为

(3)

式(3)中,dxy为栅格x与栅格y之间的直线距离;drmax为胁迫因子r的最大影响距离。

2.1.3耦合度/耦合协调度模型

耦合度借鉴于物理学的容量耦合,用于揭示两个或多个以上系统间通过相互作用对彼此产生影响的现象和程度。笔者研究中,耦合度指普达措国家公园社会系统与生态系统的耦合程度,分别用感知生物多样性价值和生境质量两个指标表征。耦合度反映了普达措国家公园社会与生态子系统之间的耦合关系。然而,耦合度可用于定量分析子系统间相互作用的强度,但不能衡量系统的综合发展秩序,难以预测整体功效和协同效应。因此,需在耦合度模型基础上,引入耦合协调度模型[30]。耦合度(C)和耦合协调度(D)均以0到1的数值表示,其中,耦合度和耦合协调度趋向1时,表示普达措国家公园感知生物多样性价值与生境质量间极度关联,相互作用最大,反之亦然。然而,除了分析耦合度及耦和协调度的数值外,还需比较社会系统和生态系统发展水平综合评价指数(T)特征。若两者差值较小,可视为两者协同发展,反之,某一子系统受到另一子系统的影响,则出现滞后型耦合类型。

由于涉及的指标较少,且感知生物多样性价值(0~10)和生境质量(0~1)两个指标的结果均以无量纲形式在空间上展示,只需将感知生物多样性价值指数缩小10倍即可,无需进行标准化或加权平均处理。另外,采用平均值作为社会系统或生态系统的综合评价指数,感知生物多样性价值指数平均值为0.214,而生境质量指数平均值为0.712。耦合度/耦合协调度模型计算公式为

(4)

T=αf(a)+βf(b),

(5)

(6)

式(4)~(6)中,C为系统耦合度;f(a)、f(b)分别为社会系统和生态系统的综合评价指数;α、β分别为社会系统和生态系统综合评价指数在评价指标体系中的权重值,α、β均赋值为0.5,两个子系统同等重要[30];T为社会和生态系统发展水平综合评价指数;D为系统的耦合协调度。

结合前人研究成果[30],考虑耦合度及耦合协调度与社会及生态系统综合评价指数特征,对社会和生态系统耦合协调类型进行分类。C=0,耦合级别为极低水平;00.1,为生态滞后型。

2.1.4热点分析

在获得感知生物多样性价值与生境质量耦合关系的基础上,对两者进行热点分析。热点分析可对数据集中的每一个要素计算 Getis-OrdGi*。通过统计得到的Z值和P值,可用于识别具有统计显著性的热点(高值)和冷点(低值)空间聚类。在热点(高值)和冷点(低值)之间存在一个过渡区域——暖点(中值)。了解普达措国家公园感知生物多样性价值和生境质量热(暖/冷)点区域可进一步明晰两者之间的空间规律,进而为生态系统重点保护区划提供参考。

鉴于普达措国家公园面积较小,若以行政村界线为评价单元,评价单元会极小,所输出结果的准确度难以保证,因此,选择格网(单元格)作为评价单元。为了更好地分析探讨每个单元格感知生物多样性价值和生境质量的数据差异性并构建空间数据库,利用ArcGIS工具中的空间分析功能,尝试多个尺度格网,最后确定将研究区划分为200 m×200 m的单元格,每个单元格面积为0.04 km2,研究区共计19 750个评价单元。

基于Getis-OrdGi*工具对感知生物多样性和生境质量进行热点分析,计算公式为

Gi*=

(7)

式(7)中,n为总单元数;ωi,j为单元i到单元j的距离,即空间权重;xj为单元j的属性值。

Gi*统计意义可通过Z值和P值来检验,以Z值和P值(P<0.1)为标准,提取感知生物多样性和生境质量的热点、暖点和冷点:

(8)

2.2 数据获取

2.2.1SolVES模型数据来源

参考SHERROUSE等[27]在美国圣伊莎贝尔派克国家森林公园研究案例中的调查问卷,同时根据SolVES模型的运行要求,综合考虑普达措国家公园内部的景点分布以及自然环境特征,通过实地考察和预调研设计调查问卷(表1)。于2020年10月1日至7日和2021年5月1日至7日,调研团队在普达措国家公园、独克宗古城以及纳帕海自然保护区向公园内部工作人员、当地居民、外地游客等多类型人群随机发放调查问卷,共发放问卷350份,其中回收问卷336份(回收率为96%),有效利用问卷292份(有效率为83%)。问卷调查内容包含3个部分:(1)受访者人口统计学特征和社会属性;(2)受访者的体验特征及满意度调查;(3)社会价值的分配及社会价值点的标注。其中,第3部分是此问卷的核心部分。

表1 生态系统服务社会价值类型及其定义

另一方面,SolVES模型还需要导入多个用于描述研究区自然环境的地理空间数据,以期更好地反映社会价值点与环境变量之间的空间关系。选取距道路距离(DTR)、距水体距离(DTW)、海拔(ELEV)和土地利用类型(LULC)4种环境变量表征普达措国家公园的地理环境条件。空间数据的类型、含义、来源和精度见表2。

表2 空间数据来源

2.2.2InVEST生境质量模型数据来源

InVEST生境质量模型所需的参数包括土地利用类型数据、威胁因子及其权重数据、地类类型对威胁因子的敏感度数据。(1)土地利用类型数据与前文中SolVES模型所需数据相同;(2)威胁因子及其权重数据:根据研究地的实际情况,选取耕地、农村居民点、道路和裸岩石砾地等对地面景观影响较大的自然或人为因素作为影响生境质量的威胁因子(表2),然后利用ArcGIS工具对各个威胁因子进行提取处理。另外,查阅前人研究成果[4,31-32],并参考InVEST模型用户手册中的案例与数据,对生境质量威胁因子参数的设置见表3;(3)地类类型对威胁因子的敏感度数据:每一种土地利用类型对威胁因子的抗干扰能力存在差异性,因此具有不同的敏感度。基于景观生态学中生物多样性保护的一般性原则,自然景观对于威胁因子的敏感度最大,其次为半自然景观,而人工景观对威胁因子影响的敏感度较低或忽略不计。结合前人研究成果[4,31-32],对胁迫因子敏感度的赋值见表4。

表3 生境质量威胁因子及其权重

表4 不同土地利用类型的生境适宜性及其对胁迫因子的敏感性程度

3 结果与分析

3.1 SolVES模型输出结果

通过Excel软件对292份有效问卷进行统计分析,得到受访者人口统计学特征如下:(1)受访者中男女比例大致相当,女性是主要访问对象,占53%。其中,20~30岁人群占比为38.3%,其次为30~40岁人群。这与调研时间特点有密切关系,表明受访者具有年轻化、自发性等特征。(2)在教育程度方面,52.6%的受访者具有专科以上学历,说明受访者受教育水平较高,能够较为准确地理解问卷内容,减少主观因素对评估结果造成的误差。(3)在出行次数与季节方面,大多数人(46.2%)只到访公园1~2次,17.8%的受访者选择与家人同行,29.1%的人选择在春季前往公园,表明游客的出行活动受到春季五花草甸的影响。(4)绝大多数调查对象对当地环境、基础设施和旅游吸引力的总体满意度较高。

SolVES模型将社会价值数值进行归一化处理,得出价值指数为8的感知生物多样性价值空间分布图(图2)。

图2 感知生物多样性价值空间分布

由图2可知,感知生物多样性价值呈现“多核心、多条状”空间格局。一方面,感知生物多样性价值形成的“多核心”区域主要位于属都湖风景区、碧塔海自然保护区以及纳波黑湖(纳玻错纳)周边的湿地区。其中,碧塔海自然保护区国际重要湿地自然保护区的生物多样性丰富。另一方面,感知生物多样性价值表现出“多条状” 空间格局,原因是弥里塘草甸、地基塘草甸、五花草甸、金子沟、岗擦坝、尼汝村、孜主、碧塔海神湖等代表性自然和人文景观靠近道路、人行木栈道和生态小道。因此,利用MaxEnt模型预测感知生物多样性价值时,将道路、人行木栈道、生态小道标记为社会价值高值区,在公园西南区呈现“8”字型条状高值区,在东北区是一个类似字母“A”的条状高值区。最后,感知生物多样性价值与各个环境变量之间的关系(图3)如下:(1)在小于距离道路1 000 m范围内,感知生物多样性价值大幅度波动减小,在此范围内有多个位置被分配了较高价值,由于受到国家公园游览路线的影响,受访者对于通达性较好以及便于观察的地点表现出更明显的偏好;(2)距离水体越近的区域,其价值指数越大,这主要是由于碧塔海和属都湖水中及属都湖周边森林栖息着大量动植物所致;(3)感知生物多样性价值与海拔呈正相关关系,即在海拔越高的区域,其价值指数就越高,尤其当海拔超过3 600 m时,受访者对国家公园中高海拔区域生物多样性价值的认可程度较高,此与高艳等[33]的研究结论一致;(4)感知生物多样性价值在不同土地利用类型的波动范围不大,其中,在有林地的价值指数达到最大,在中覆盖度草地的价值指数也较高,但在疏林地的价值指数较低。

图3 感知生物多样性价值与环境变量之间的关系

3.2 InVEST生境质量模型输出结果

基于InVEST生境质量模块得到普达措国家公园生境质量空间分布状况(图4),用0到1之间连续变化的生境质量指数来表征,其值越接近1,表明生境质量越好,生态系统提供给物种生存繁衍的潜力就越大。普达措国家公园生境质量指数高达0.99,具有较高的生物多样性维持能力。利用ArcGIS平台上的相等间隔分类方法,将生境质量指数计算结果划分为 0~0.19、>0.19~0.39、>0.39~0.59、>0.59~0.79和>0.79~0.99这5个区间,分别对应差、较差、一般、良好和优5个级别,统计上述5个级别生境质量比例分别为1.14%、10.54%、21.35%、30.67%和36.00%,生境质量平均值为0.712。上述结果表明公园整体的生态保育工作较好,生态环境保护起到明显作用。

从整体来看,一是生境质量空间格局呈现“中部、中南部和东北部高而西部和东部低”;二是山区林地草地多为生境质量高值区,河谷平坝地区多为生境质量低值区。生境质量的空间异质性主要受到自然资源、社会经济和政府政策因素的影响。首先,生境质量良好及以上区域分布广泛,其面积约占公园总面积的67%,主要分布于公园中部、中南部和东北部,这3者多为山区林地草地,地势起伏大、植被覆盖度相对较高且远离人类活动密集区域,比较适合生物的生存与繁殖。此外,这3者还处于核心保护区,尤其是靠近碧塔海以及弥里塘亚高山牧场的中南部,近期因生态恢复等原因实行全线封闭,停止对外接待游客,生境得到有效保护,故成为生境质量高值区。相比之下,生境质量差及较差区域具有一定集聚性,集中在公园西部和东部。一方面,西部以属都湖风景区为生境质量低值核心向四周扩散,原因是此处作为公园内部唯一对外开放的游览景点,人类旅游活动频繁,周边修建了道路、人行木栈道、生态小道,对生境质量造成一定压力。另一方面,公园东部生境质量较差的原因是该地为河谷地带,地势较低,河网(尼汝河)较为密集,沿河网分布着较多的农村居民点,人类生产和生活活动较为强烈,且有大量裸岩石砾地广泛分布,故成为生境质量低值区。而生境质量一般的区域主要散布在生境质量差及较差区域周边,呈现出向生境质量良好及以上区域靠拢的趋势,属于两者的过渡带,与耕地和道路分布具有较高的一致性,这与刘汉仪等[34]的研究结果相似。

图4 生境质量空间分布

3.3 耦合度/耦合协调度模型分析结果

借助耦合度/耦合协调度模型公式进行计算,获得社会和生态系统的耦合度(C=0.844)以及耦和协调度(D=0.624)。结合社会和生态系统的耦合协调类型可知,普达措国家国家公园感知生物多样性与生境质量属于高水平耦合阶段,表明两个系统间相互作用较大,并趋于良性共振耦合。另外,由系统的耦合协调度可知,两者仅处于良好协调的中级水平阶段,说明感知生物多样性与生境质量现阶段是相互促进的,协同发展水平较高。由此,可对两者作进一步热点分析和叠加分析,即空间耦合。此外,根据社会系统和生态系统综合评价指数特征,该研究中社会系统与生态系统综合评价指数差值为-0.498,属于社会滞后型。由此可得普达措国家公园生态环境质量较高,突出了国家公园作为自然保护地的作用,但同时也反映了社会系统是制约感知生物多样性价值与生境质量耦合协调发展的因素,这主要是因为公园内长期居民较少、实行门票管理制度、生态保育要求严格等因素导致公众对社会价值(如感知生物多样性价值)的感知重要性较低。

3.4 热点分析结果

基于热点分析(Getis-OrdGi*)工具,分别识别SolVES模型输出的感知生物多样性价值和InVEST模型输出的生境质量的热(暖/冷)点区域,然后采用ArcGIS工具将两者进行空间叠加,得到普达措国家公园社会-生态热(暖/冷)点图,综合评价公园内部生物多样性价值。

由图5可知,社会-生态热点区域面积仅占公园总面积的2.1%,主要位于公园西南部,形成“单条状”分布特点,另有部分零星分布于东北部。西南部呈现“单条状”社会-生态热点空间格局,原因是该地靠近交通主干道,交通较为便利,且主干道两旁是高覆盖度的高山-亚高山草甸,故成为感知生物多样性价值和生境质量的热点区域。

表内数据为不同社会-生态类型区面积占公园总面积的比例。

其次,在东北部零星分布有社会-生态热点区域,这是由于该地多为高山-亚高山寒温性针叶原始森林,植被覆盖面积大,故生境质量高。另外一方面,公众对生物多样性价值感知程度较高的地区多数处于海拔高且地势起伏大的山区,故成为感知生物多样性价值高值区。相比之下,社会-生态冷点区域比较集中,主要位于公园东部,面积约占4%。该区处于尼汝河下游,河网较为密布,零星分布有几个村庄,农业活动比较频繁,导致该区生境质量较低。此外,道路崎岖,交通通达度低,公众难以进入当地,对当地生物多样性价值的感知重要性偏低。因此,在公园东部形成了社会-生态冷点区域。最后,感知生物多样性价值低、生境质量高的地区以及感知生物多样性高、生境质量低的地区范围较广,零星遍布整个公园,占公园面积的22.7%,且两类地区容易出现社会信息与生态信息不一致的状况,这是感知生物多样性价值和生境质量的空间异质性共同导致的。

4 讨论

4.1 对国家公园规划的启示

结合生态系统服务社会价值,从社会-生态耦合分析视角下评估生态系统服务及量化服务间的权衡与协同作用,对生态系统服务研究和国家公园规划管理具有理论与实践意义。整体上,国家公园的社会系统滞后于生态系统,这意味着需要提高社会系统的综合评价指数。具体而言,坚持以生态保护为主,以重点开发社会价值为辅,使生态环境与社会价值协调发展。国家公园的建立旨在保育、修复和整治生态环境,将建设生态文明纳入国家战略,建设美丽中国,促进人与自然和谐共生。此外,降低公园门票价格,给公众提供更多亲近自然、了解自然的机会。与此同时,以保护前提下的适度开发为原则,重点开发以提供登山、徒步、野营等步行为主的游憩方式及其生态旅游产品,提高公园内部的社会价值。

从局部角度来看,决策过程对生态系统服务空间可视化信息的要求越来越高,社会-生态热(暖/冷)点是提供此类信息的关键途经。总的来说,社会-生态热点区域主要分布在公园西南部,并有部分区域零星分布在东北部。其中,西南部属于潜在的冲突区域(即感知生物多样价值和生境质量不兼容)。在后期进行基础设施的修建与维护时,应完善生态廊道网络,避免生境破碎化和阻断生态连续性,保证对生态环境的影响降至最小。而东北部是感知生物多样性价值和生境质量高度兼容的区域,既体现了社会价值的重要性,又突出了生态价值的必要性。该区土地覆被主要是有林地,以云杉、冷杉等乔木为主。一方面,建立核心保护区机制,禁止一切开发性活动。另一方面,在后期生态保育工作中,继续保育与维护天然林,实施与开展生态建设和植被恢复工程(如天保林工程、退牧还林还草工程),加强研究区内高山-亚高山寒温性针叶树种等的繁育工作,协调感知生物多样性价值与生境质量共同发展。相比之下,社会-生态冷点区域主要位于公园东部,即感知生物多样性价值与生境质量低值空间重叠区域。在今后的发展中,可适度开发或开采对当地有利的自然和人文资源。例如,该地虽然处于尼汝河下游地区,但是也属于洛吉河上段,可在不破坏生态环境的情况下,适当修建小型水力发电站,为尼汝河下游居民提供基础电力设施。

除此之外,在感知生物多样性价值低、生境质量高的地区,由于其出色的生态价值,后期保护中可将其列为生态功能区,归于潜在保护区。另一方面,生态学家在以往制定生态环境政策时往往忽略一些无形的社会价值,如感知生物多样性价值,今后应听取公众意见并将其合理意见纳入规划和管理过程中,鼓励公众参与到自然保护及可持续土地利用规划中,促进公园的社会化治理。最后,在感知生物多样性价值高、生境质量低的地区,深挖国家公园生态价值,开展科普教育活动,了解生态学的相关概念。另外,加强对公众的生态教育,促进区域生态功能与社会福祉的协同发展。公园内部目前只有3个教学科研场所(尼汝藏族传统文化生态保护传习中心、国家公园游客中心和碧塔海生态图书馆),可建立专门的国家公园生态博物馆或设立专门的生态宣传教育中心。

4.2 基于社会-生态耦合分析视角下的生物多样性价值

实现生物多样性保护目标需要与社会-生态系统协调一致,并承认人类社会是与生物物理生命支持系统高度相关的。在社会-生态系统框架下,人类福祉取决于生物多样性,而生物多样性保护受到人类行为和治理的影响。准确地说,以一个完整的视角综合评估生物多样性价值,需重新构建生物多样性研究的理论框架(图6)。

首先,基于社会-生态系统耦合的方法拓宽了生物多样性保护的科学范围。传统的生物多样性评估仅停留在生态或生态系统层面(即生物中心主义),忽略了“人”在生物多样性评估中的作用(即人类中心主义)[23]。在社会-生态系统范式中,如何实现两者的有效结合,跨越人类中心主义和生物中心主义,以及实现从生物多样性生态价值评估到社会-生态价值评估的转变,这是亟需解决的问题。

图6 生物多样性与社会-生态系统集成的理论框架

其次,必须在不同利益相关者的知识系统之间建立协同作用,以便更好地制定保护生物多样性的行动方针。基于专家知识或科学知识的生物多样性评估,容易忽略生物多样性中的多元价值(包括美学价值、经济价值、生态价值、伦理价值)。通过整合与构建不同利益相关者的知识体系及学术造诣或实践专长,并寻求构建综合知识系统的多种方式,将当地生态知识与专家知识或科学知识相结合,才能有效解决生物多样性保护问题并共同参与到支持环境决策中。

最后,多学科甚至跨学科方法融合的综合研究是生物多样性评估的重要方向。在社会-生态系统耦合视角下,以社会-生态系统为中心导向,综合阐述生物多样性成分及结构间的互馈机制[23]。因此,生物多样性研究的科学范式和实际应用的转变,需要打破学科的壁垒,改变由单一学科为导向的传统思维,重构自然科学到社会科学的多学科/跨学科研究的桥梁[26],为提升人类福祉和促进政策制定提供新思路。

4.3 不足与局限性

结合SolVES模型和InVEST模型,运用热点分析方法,综合评估了普达措国家公园的生物多样性价值。该研究结果为土地利用、区域规划和可持续发展提供了有价值的信息。然而,该文依然存在局限性。首先,虽然SolVES模型是量化和评估社会价值的重要工具,但无法用于评估感知生物多样性价值多时间尺度的变化,未来的研究应着眼于更长的时间跨度。通过基于时间尺度的情景模拟分析,能够更好地揭示社会价值感知和偏好如何随时间变化的空间信息。第二,InVEST生境质量模型是用生境类替代指标来评估生物多样性价值,将生境质量作为唯一的指代指标不能完全反映生物多样性的实际情况。后期可将多个指标(如植被净初级生产力、实地的物种数量)结合综合评估研究区生物多样性价值。第三,热点分析方法分为专家定义法、分位数截止值法(例如,将前10%、20%或30%的值定义为热点区域)和统计方法(如Getis OrdGi*统计或局部莫兰指数)3种。该研究采用Getis OrdGi*统计方法,今后的研究可运用不同热点分析方法来确定生态系统服务的热点空间范围及其连通性。最后,该研究仅评估和分析生物多样性价值,展示了当前感知生物多样性价值高(低)值区、生境质量高(低)值区的空间分布及其相关性。未来研究可重点评估其他社会价值(如美学价值、内在价值、生命可持续价值)与生态系统服务指标之间的权衡与协同作用。

5 结论

以普达措国家公园为例,采用SolVES模型分析其感知生物多样性价值,采用InVEST模型评估其生境质量,并构建两者的耦合协调度模型,结合热点分析工具分析两者的空间格局及热点区域。其中,感知生物多样性价值的价值指数为8,高值区集中在属都湖风景区、碧塔海自然保护区、纳波黑湖(纳玻错纳)周边风景区以及公园内部沿路景点,且高值区靠近水体或道路,位于有林地以及海拔超过3 600 m范围内;生境质量区间为>0.79~0.99的区域面积占公园总面积的36%,且生境质量平均值为0.712,说明公园整体的生态保育工作较好;感知生物多样性价值与生境质量间极度关联,相互作用较大,属于社会滞后型;社会-生态热点区域面积仅占公园总面积的2.1%,主要位于公园西南部且有部分区域零星分布于东北部。相比之下,社会-生态冷点区域比较集中,主要位于公园东部,处于尼汝河下游。

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