基于生态系统生产总值核算的生态保护成效评估——以赣南地区为例

吴之见,杜思敏,黄 云,郑博福,谢泽阳,罗诚康,万 飞,朱锦奇,*

1 南昌大学资源环境与化工学院,江西生态文明研究院, 南昌 330031 2 江西财经职业学院, 九江 332000

我国一向高度重视生态环境保护建设,近十几年来,为应对严峻的环境问题,启动了天然林保护工程[1]、退耕还林还草[2]和生态公益林建设等多项重大生态保护与建设工程,提出“国家重点生态功能区”概念[3],这一系列环境保护政策旨在根本上遏制生态环境恶化,保护生物多样性,促进社会、经济的可持续发展,以保证人类的福祉[4]。如何选取有效合理的方法对某一行政区域的综合生态保护成效进行直观的评估成为了值得探讨的问题,是现今生态环境领域关注的热点[5]。目前,关于生态保护成效评估尚未形成完整的理论体系,如部分学者针对林业生态工程实施成效,主要利用NDVI、植被覆盖度等单一指标进行评价[6],或以水源涵养、土壤保持、防风固沙等服务功能进行评价[7],或以水网密度、生物丰度、污染负荷和土地退化等指标,基于权重法和归一化方法计算生态环境质量指数,此类方法简单易行,但缺少生态系统服务相关指标[8]。随着研究的深入,生态保护成效评估逐渐以生态保护为重心,自然生态状况评估研究逐渐增加,生态系统服务的功能量和经济价值评估开始成为生态保护成效的评价主体[9]。虽评估生态保护成效评估方法众多,如绿色GDP和国民经济核算体系[10]等,但这些评估方法并未全面考虑到自然生态系统运行状态和生态效益等方面。

针对如何全面考虑自然生态系统运行状态和生态效益,开展生态保护成效评估,我国相关学者做了不少的探索。2012年,我国学者提出了“生态系统生产总值(Gross Ecosystem Product,GEP)[11]”这一概念,旨在建立一套与国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)相对应的、能够衡量生态良好的统计与核算体系。此外,欧阳志云等[12—13]指出GEP核算可以用于揭示生态系统为经济社会发展和人类福祉的贡献,分析区域之间的生态关联,评估生态保护成效和效益。在此概念提出后部分学者开展了基于GEP核算的生态保护成效研究,如邹梓颖等基于GEP核算体系,评估分析了黔东南苗族侗族自治州生态保护成效评估,结果显示重点生态功能区县的单位面积和人均调节服务价值均高于非重点生态功能区县[9]；白玛卓嘎等[14]以贵州省习水县为例,开展了国家级重点生态功能区县生态系统生产总值核算,结果表明,2000—2010年,习水县GEP增加37.87亿元,增幅为20.42%,总体上生态保护成效较为显著。这些探索初步确定了GEP能完整、充分地反映生态系统的功能和状况,更易于唤起全社会对于生态环境保护的重视。借此本研究选取GEP这一指标作为赣南地区生态保护成效绩效考核的手段。

赣南地区位于江西南部,是鄱阳湖流域赣江的源头区和珠江支流东江的源头区,也是我国生物多样性的重要保护区和重要生态屏障,在国家生态安全中具有重要的战略地位。该区域生态脆弱,水土流失较为严重[15],经济发展水平相对落后、基础设施和监管能力薄弱,其多样的生态系统带给人类的许多重要产品和服务并没有完全被认识到,给当地社会经济的可持续发展造成了一定的影响。为此,国家在赣南地区实施了多项生态保护建设工程,包括退耕还林还草、生态公益林建设和低效林改造等。赣南地区已全部纳入退耕还林还草工程范围,自2002年开始试点,至2007年底结束,在各县市区均有所分布,共完成1058.94 km2；2012年出台《国务院关于支持赣南等原中央苏区振兴发展的若干意见》,目的在于提升赣南地区森林质量,深化林业改革,以低质低效林改造为重点。2012—2018年,完成人工造林1798.2 km2,森林抚育面积6713.28 km2,封山育林面积1332 km2；目前赣南地区生态公益林区划界定面积10029.69 km2,其中国家级生态公益林7694.83 km2、省级生态公益林面积2334.86 km2,涉及赣南18个县市区、九连山国家级自然保护区和赣江源国家级自然保护区。经过上述生态保护工程的建设,截至2018年底,赣南地区林地面积29131.53 km2,其中天然林20945.57 km2,占林地总面积的71.9%。考虑到数据的可获取性,选取各项生态保护建设工程实施集中的2000—2018年作为研究时段,通过核算赣南地区生态系统生产总值及其变化,对赣南地区的生态系统运行状况和综合生态保护成效进行直观的评估,为管理决策者合理利用和保护生态系统提供依据,促进其生态文明建设和可持续发展。

1 研究区概况

赣南地区地处江西省南部,是赣江流域和东江流域源头区,包括赣州市的18个县区,总面积39380 km2,占江西省总面积的23.6%,为江西省最大的行政区,其中9个县被纳入国家重点生态功能区县。位于24°29′—27°09′N,113°54′—116°38′E之间(图1),地形以山地、盆地和丘陵为主,是典型的山地丘陵区。研究区平均海拔高度在300—400 m之间,多年平均降雨量1615 mm,多年平均蒸发量1209 mm,属于亚热带季风气候。林业资源十分丰富,森林覆盖率高达74.54%,是我国商品林基地和重点开发的林区之一。耕地资源有限,经济技术水平落后,为维持经济社会发展,破坏生态环境的情况时有发生。故对该区域的生态系统生产总值进行核算研究,有助于评估该区域一定时期的生态环境状态和变化,体现生态保护建设工程综合实施效果,从而促进当地经济的可持续发展。

赣南地区主要土地用地类型为有林地、疏林地、耕地、草地,共占研究区总面积的92%。随着“退耕还林还草”土地政策和天然林保护工程的实施,2000—2018年赣南地区土地利用变化较为显著,耕地、灌木林、疏林地和未利用土地面积分别减少了72.19 km2、201.95 km2、614.63 km2、0.04 km2,面积占比分别减少了1.06%、12.82%、8.64%、1.64%；有林地、其他林地、草地、水域、城镇用地面积分别增加了231.01 km2、141.91 km2、61.24 km2、4.61 km2、450.03 km2,面积占比分别增加了1.12%、57.57%、2.73%、1.21%、122.55%(表1)。

表1 2000—2018年赣南地区土地利用变化

图1 赣南地区区位与生态系统类型图Fig.1 Map of Location and Ecosystem Types in Southern Jiangxi Province

2 数据来源与研究方法

2.1 数据资料来源

(1)土地利用数据由资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn/)下载,时间范围包含2000年、2010年、2018年3期影像,分辨率均为30 m；(2)地形数据(DEM)由地理空间数据云(http://www.gscloud.cn)下载,分辨率为30 m；(3)气象数据由中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn)下载、时间为2000年、2010年、2018年,包括赣南地区18个气象站点,有气温、降雨等要素；(4)土壤数据由寒旱区科学大数据中心(http://bdc.casnw.net/index.shtml)下载,基于世界土壤数据库(HWSD)的中国土壤数据集,分辨率为1 km；(5)NPP(植被净初级生产力)由美国USGS网站(http://earthexplorer.usgs.gov)下载,为Modis的mod17a3数据,分辨率为500 m；(6)社会经济统计数据来源于赣州各年份统计年鉴(2000—2018年)。

2.2 核算指标体系与价值评估方法

结合赣南地区生态系统特征、结构和生态过程的特点,以生态系统服务价值核算的理论和方法为基础,将赣南地区GEP核算分为生态系统产品供给价值、调节服务价值和文化服务价值3大类9项功能指标(表2)。

3 结果与分析

3.1 生态系统生产总值

赣南地区2000年、2010年和2018年GEP分别为7075.93亿元、9126.12亿元、10963.26亿元(表3),GDP分别为268亿元、1119.74亿元、2807.24亿元,其中2018年GEP是GDP的3.9倍。赣南地区生态系统服务价值较大,同时赣南地区经济发展增速明显,保护赣南地区生态系统不仅能够保护人们的福祉,还对促进当地可持续发展和保障区域生态安全具有重要意义。

2000—2018年,赣南地区GEP增加3887.33亿元(表4),实施的退耕还林和天然林保护工程等一系列生态保护建设工程效果较为显著。2018年赣南地区GEP三大服务功能中,调节服务价值最大,为9311.48亿元,占GEP的84.93%。文化服务价值和产品供给服务价值分别为1120.26亿元、531.62亿元,分别占GEP的10.22%、4.85%。调节服务是赣南地区生态系统的核心服务,为保障赣南地区生态环境贡献突出。

表2 赣南地区生态系统生产总值核算指标体系与方法

赣南地区几项服务功能指标的价值量大小依次为：气候调节>水源涵养>景观游憩>洪水调蓄>固碳>释氧>农业产品供给>土壤保持>畜牧业产品供给>林业产品供给>渔业产品供给>空气净化>生态能源>水质净化。就不同生态系统服务类型来看,益于赣南地区植被覆盖率高、水系发达、水资源量充沛,调节服务中的气候调节服务价值最大,其次是水源涵养、洪水调蓄,三项服务价值总和占生态系统生产总值的75.62%,这三项服务为赣南地区自然生态系统的核心服务,印证了赣南地区作为鄱阳湖流域和东江流域重要气候调节区和水源涵养区的重要生态地位。

3.2 生态系统生产总值变化特征

2000—2018年,赣南地区GEP由7075.93亿元增长到10963.26亿元(表3),剔除物价因素,实际增加1958.53亿元,实际增幅21.75%(表4)(基于2018年不变价,以下内容中增量增幅均为实际增量增幅)。赣南地区GDP由268亿元增长到2807.24亿元,实际增加1077.06亿元,实际增幅62.25%。赣南地区GEP和GDP增长较为明显。2000—2010年GEP和GDP分别实际增加1314.29亿元和730.83亿元,增幅分别为14.60%和42.24%。2010—2018年GEP和GDP分别实际增加644.25亿元和346.23亿元,增幅分别为6.24%和14.07%。GEP增速低于GDP的增速,2000年、2010年和2018年绿金指数(GEP/GDP)分别为5.20、4.19、3.91,呈现出逐年下降的趋势。

2000—2018年,赣南地区产品供给价值呈现增长趋势,由139.56亿元到531.62亿元,实际增加250.83亿元,增幅89.36%(表4),生态产品供给能力不断增强,保障了当地和周边人民日益增长的物质需要；调节服务中气候调节、固碳释氧、文化服务、水质净化等重要生态功能价值均呈现较为稳定的增长,其中文化服务价值增长最大,由6.42亿元到1120.26亿元,可见这期间赣南地区旅游产业高速发展,得益于赣南地区生态环境改善以及深厚的红色文化和客家文化传承,也与赣南地区积极响应江西省旅游发展息息相关,实行旅游发展与建设自然保护区、建设生态文明示范区、生态恢复相结合的机制,在保护生态环境的同时发展旅游业,为当地人民收入和生活水平的提高做出突出贡献,生态保护成效明显。

赣南地区2000—2010年生态系统调节服务实际增加了1036.95亿元,其中洪水调蓄、气候调节、固碳、释氧分别增加了526.38亿元、477.35亿元、24.02亿元和15.72亿元。表明在2000—2010年间,随着“退耕还林还草”和天然林保护工程的实施,赣南地区生态保护成效显著。赣南地区2010—2018年生态系统调节服务价值实际减少了433.08亿元(表4),其中洪水调蓄、气候调节、水源涵养和土壤保持价值分别减少了432.04亿元、59.30亿元、10.80亿元和0.5亿元,表明在2010—2018年间,随着经济的迅速发展,城市化进程加快,存在不少以破坏环境来发展经济的情况,大面积的林地、耕地、草地转化为城镇用地,导致赣南地区生态保护成效有所下降,今后应继续加强生态环境保护。

表3 2000年、2010年和2018年赣南地区生态系统服务功能量和价值量

表4 2000—2018年赣南地区生态系统生产总值变化

3.3 各县市区GEP变化特征

从赣南地区2000—2018年GEP各县市区评估结果来看(图2),赣南地区各县市区GEP均为增长态势,生态保护成效较为显著。2000—2018年,赣南地区国家重点生态功能区县GEP增加值在200亿元以下,其中定南县GEP增加最少,崇义县、上犹县和安远县增加较多。非国家重点生态功能区县GEP增加值在200亿元以上,南康区、宁都县、赣县区、兴国县增加较多。非重点生态功能区县的GEP增加值高于重点生态功能区县GEP增加值,主要原因是非国家重点生态功能区县中的南康区休闲旅游高速发展,2018年文化服务价值达521.80亿元,宁都县、赣县区和兴国县森林覆盖度极高,分别为71%、75%、74.3%,四县GEP在18个县市区中分别位列第三、第一、第二、第五,这四县的GEP总和占赣南地区GEP的35.98%(2018年)。同时也说明非国家重点生态功能区实现了保护与发展的双赢,也体现了当地政府对生态保护和建设的重视程度。

图2 2000—2018年赣南地区各县区GEP变化图Fig.2 Change Map of Counties Gross Ecosystem Product in Southern Jiangxi Province (2000—2018)

赣南地区2018年单位面积GEP为2783.99万元/km2,人均GEP为11.17万元/人；其中,重点生态功能区县的单位面积GEP均值,低于非重点生态功能区县均值和赣南地区均值,而重点生态功能区县的人均GEP均值,高于非重点生态功能区县均值和赣南地区均值(表5)。GEP作为与GDP平行的核算指标,前者关注的是生态系统的运行状况,后者关注的是经济系统运行状况[13]。将赣南地区2018年各县市区单位面积和人均GEP与当年GDP进行比较,基本表现出单位面积GDP越高的县市区,单位面积GEP也相对较高,人均GDP越低的县市区,人均GEP相对较高。可间接证明赣南地区的经济发展并没有建立在破坏生态环境的基础上,重点生态功能区县人均GEP和GDP均值比非重点生态功能区县均值高,生态保护成效较为明显。

表5 2018年赣南地区各县市区GEP和GDP的对比

3.4 土地利用转移矩阵及特点

本文通过GIS空间叠加分析取得赣南地区2000—2010年和2010—2018年的土地利用转移矩阵。18年间,赣南地区各土地利用类型的面积发生了不同程度的增减变化(表6、表7)。从2000—2010年,赣南地区有林地面积增加453.35 km2,主要由灌木林、疏林地、草地、耕地转入,主要原因是这期间天然林保护工程建设。这一结果结合表5推出,赣南地区气候调节、固碳释氧价值的增大与有林地面积的增大密切相关。城镇用地面积增加了92.09 km2,主要由耕地和疏林地转入,主要原因是城市化建设。其他林地面积增加了149.21 km2,主要由有林地、疏林地和灌木林转入,原因是赣南地区大面积的脐橙种植。但耕地面积增加了140.46 km2,有林地和疏林地转入面积最多,表明2000—2010年间,赣南地区为了满足其自身的粮食供给,维持人类生存和经济的发展,耕地面积有所增加,退耕还林政策实施效果并不明显。综上,在2000—2010年,赣南地区天然林保护工程建设效果明显,但退耕还林还草政策的实施后续有待加强。

从2010—2018年,赣南地区耕地和有林地面积呈现明显减小趋势,分别减少了212.65 km2、222.34 km2,相应的草地和城镇用地面积呈现明显增加趋势,这一结果与2010—2018年赣南地区调节服务价值下降密切相关。主要原因是随着城市化、工业化进程的加快,大量的耕地和有林地转变为城镇用地,生态环境有所破坏。上述变化体现着土地利用类型面积的变化与生态系统服务价值变化具有较强的相关性。今后应该继续加强退耕还林还草、公益林和天然林保护工程的实施,实现生态环境改善而社会经济发展增长的态势。

表6 赣南地区2000—2010年土地转移矩阵/km2

表7 赣南地区2010—2018土地转移矩阵/km2

4 讨论与结论

4.1 讨论

本研究主要探讨了生态保护成效评估方法,通过GEP变化情况来评估生态保护建设工程对生态环境的保护成效。以赣南地区为例,基于GEP核算方法,创新性的采用InVEST模型中的Water Yield模块和SDR模块对该区域的水源涵养和土壤保持功能量进行核算,探究其方法、指标和意义。研究结果中2010年GEP为9126.12亿元,高于同时期的研究结果,例如：徐煖银[37]等利用当量因子法核算得2010年生态系统服务价值仅为2510.63亿元(为本研究结果的27.51%)。主要原因是核算方法的不同所导致的,GEP核算是基于单位服务功能价格的方法,而当量因子法是基于单位面积价值当量因子的方法。GEP核算所考虑的参数较多,计算过程复杂,适用于区域和小尺度,而当量因子法适用于区域和全球尺度的研究[38]。GEP包含生态系统为人类福祉和经济社会可持续发展提供的产品与服务价值的总和,更能完整、充分地反映生态系统的功能和状况,更易于唤起全社会对于生态环境保护的重视。当量因子法更注重考虑自然生态系统所能提供的价值。

2000、2010和2018年赣南地区绿金指数(GEP/GDP)分别为5.20、4.19、3.91,呈现出逐年下降的趋势。这说明一方面作为赣江流域和东江流域的源头区,我国生物多样性的重要保护区和重要生态屏障,赣南地区拥有位列江西省第一的森林覆盖率,以及丰富的水系、自然保护区、森林公园、资源重点开发区等区域,这些生态资源的生态服务价值较大；另一方面其社会经济发展相对落后,未充分将丰富生态家底转化为带动全市经济增长的“金山银山”。2000—2018年,GEP增幅为21.75%,而GDP增幅为62.25%,GEP增幅低于GDP的增幅。经过18年的社会经济发展,绿金指数的逐年下降,说明在GEP提高的前提下,一定程度上能够带动区域经济的发展,逐渐将生态优势转化为经济优势,生态保护成效显著。

2000—2018年,赣南地区各项生态系统服务中,产品供给、气候调节、固碳、释氧、文化服务价值稳步增长。主要原因是随着退耕还林还草、天然林保护等生态保护修复政策的实施,较多的疏林地和耕地转为有林地,疏林地转入886.28 km2,耕地转入270.1 km2,森林质量的提升,造成气候调节和固碳释氧价值增大[8],保障了生态系统服务价值保持增长态势。但也有一些调节服务功能有所下降,包括水源涵养、土壤保持和洪水调蓄。其中赣南地区水源涵养价值呈现略微下降,减少了17.51亿元,土壤保持价值先增大后减小,减少了0.42亿元。主要原因是城镇、建设用地扩张不断占用森林、草地和耕地,其中城镇用地增加450.03 km2,耕地转入302.85 km2,林地转入108.23 km2,草地转入38.95 km2,人类活动影响着生态系统格局及其服务潜力。洪水调蓄价值先急剧上升后下降,2000—2010年由870.64亿元到1397.02亿元,2018年为964.98亿元,主要原因是2010年暴雨降雨量远高于2000、2018年,暴雨降雨量是主要影响因素,导致2010年赣南地区洪水调蓄价值最大[9]。总体来说,生态系统生产总值稳中有升,生态系统表现出改善的趋势。

探究了赣南地区各县市区GEP变化情况,通过研究尺度的变化,进一步明晰各县市区生态保护成效。研究发现,赣南地区各县市区GEP均为增长态势,生态保护成效较为显著。其中非重点生态功能区县GEP增长大于重点生态功能区县。主要原因是非重点生态功能区县中的宁都县、赣县区、兴国县森林覆盖度在70%以上,南康区发挥自身特有的民间艺术(南康木根源、南康古文、南康天车制作技艺)、民俗文化和客家文化,文化服务价值增长迅速。同时也说明非国家重点生态功能区实现了保护与发展的双赢,也体现了当地政府对生态保护和建设的重视程度。

2000—2018年,赣南地区GEP稳步增长,调节服务价值占GEP的84.93%(2018年),调节服务价值和植被覆盖面积的增加密切相关,肯定了赣南地区实施退耕还林还草、天然林保护工程和山水林田湖草系统修复工程对生态系统生产总值的巨大贡献,后续建议进一步通过提升森林质量来增加赣南地区生态系统生产总值。另外,赣南地区的文化服务事关地区的可持续发展和生态文明建设。2000—2018年,赣南地区文化服务价值显著增大,今后应该继续利用赣江、东江流域源头区和粤港澳大湾区后花园的地理区位优势及当地客家文化特色旅游资源优势,各县市加快推进产业结构调整和产业布局优化,在不以牺牲生态环境的基础上,大力发展生态旅游和全域旅游,促进文化服务的传承和价值的提升。综合提升研究区生态环境和社会经济发展状况,呈现生态环境保护改善和社会经济发展上升的双赢局面。

本文所计算的文化服务价值用的是统计年鉴各县市旅游总收入数据,实际的文化服务价值应大于研究区旅游总收入(仅考虑了休闲旅游、未考虑景观价值和美学价值等指标)。未来的研究将继续优化生态系统生产总值核算指标体系,并在碳达峰、碳中和的大环境下,试图量化气候变化对GEP核算结果的影响。

4.2 结论

本文探讨了以GEP为手段的评估生态保护成效的应用方法。通过核算赣南地区GEP以及分析生态系统服务价值及其变化特征来获取其生态保护成效,分析了影响生态系统服务价值变化的因素,为赣南地区的生态系统管理、生态保护以及生态补偿提供重要依据。本文获取的对赣南地区的生态保护成效主要评估结论为:

(1)赣南地区2018年的GEP为10963.26亿元,是当年GDP的约3.9倍；GEP三大服务功能中,调节服务价值最大(84.93%)、文化服务价值次之(10.22%)、产品供给服务价值最小(4.85%)；就不同类型生态系统服务而言,气候调节、水源涵养、洪水调蓄是赣南地区生态系统的核心服务功能(75.62%),印证了赣南地区作为鄱阳湖流域和东江流域重要气候调节区和水源涵养区的重要生态地位。

(2)2000—2018年,赣南地区GEP和GDP呈现双增长态势,但GEP增速(1.21%/a)低于GDP的增速(3.46%/a),2000年、2010年和2018年绿金指数(GEP/GDP)分别为5.20、4.19、3.91,呈现出逐年下降的趋势。赣南地区生态环境保护推动经济社会高质量发展,生态保护成效较为显著,生态优势逐渐转变为经济优势。

(3)2000—2018年,赣南地区各县市区GEP均为增长((12.00±6.60)亿元/a),其中非重点生态功能区县GEP增长量(16.16亿元/a)大于重点生态功能区县(7.83亿元/a)。重点生态功能区县的单位面积GEP均值,低于非重点生态功能区县均值和赣南地区均值,而重点生态功能区县的人均GEP均值,高于非重点生态功能区县均值和赣南地区均值。赣南地区非国家重点生态功能区县实现了保护与发展的双赢,也体现了当地政府对生态保护和建设的重视程度。