劉增力,胡理樂,閆伯前,張鵬騫

1 國家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院,北京 100714 2 北京農(nóng)學(xué)院,北京 102206 3 北京麋鹿生態(tài)實(shí)驗(yàn)中心,北京 100076 4 北京市科學(xué)技術(shù)研究院,北京 100089

自然保護(hù)地是生態(tài)文明的核心載體,生態(tài)價(jià)值高,生物多樣性豐富,發(fā)揮著水源涵養(yǎng)、水土保持和防風(fēng)固沙等重要的生態(tài)效益。我國經(jīng)過60多年的努力,已建立數(shù)量眾多、類型豐富、功能多樣的各級(jí)各類自然保護(hù)地,在保護(hù)生物多樣性、保存自然遺產(chǎn)、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和維護(hù)國家生態(tài)安全方面發(fā)揮了重要作用。但現(xiàn)階段的自然保護(hù)地受到人為干擾的現(xiàn)象普遍存在,管理上仍存在重疊設(shè)置、多頭管理、邊界不清、權(quán)責(zé)不明、保護(hù)與發(fā)展矛盾突出等問題,嚴(yán)重影響了自然保護(hù)地生態(tài)效益。

2019年我國提出建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系,包括國家公園、自然保護(hù)區(qū)和自然公園三類。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《建立以國家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《意見》),《意見》要求“構(gòu)建以生態(tài)資產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為核心的考核評(píng)估指標(biāo)體系和辦法,加強(qiáng)自然保護(hù)地評(píng)估考核工作,探索建立第三方評(píng)估機(jī)制,將評(píng)估結(jié)果納入相關(guān)評(píng)價(jià)考核體系”,該文件明確提示了自然保護(hù)地生態(tài)效益是自然保護(hù)地重要工作和重點(diǎn)考核內(nèi)容。

北京現(xiàn)有5類79處自然保護(hù)地,總面積3674.10km2,占國土面積22%以上[1],是首都的重要生態(tài)屏障和生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)。近年來,北京市主要的生態(tài)問題集中體現(xiàn)在人口增長(zhǎng)和城市擴(kuò)張所導(dǎo)致的野生動(dòng)植物棲息地破壞、水資源短缺以及巨大的碳排放問題,并且由于地理位置導(dǎo)致北京可能會(huì)受到風(fēng)沙天氣的影響,部分區(qū)域水土流失問題嚴(yán)重[2—3]。北京市自然保護(hù)地所主要發(fā)揮的水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、固碳、保護(hù)生物多樣性等重要生態(tài)功能對(duì)于緩解北京市上述生態(tài)問題發(fā)揮著極其重要的作用,其中前4類生態(tài)功能是與人類生產(chǎn)生活息息相關(guān),常作為生態(tài)評(píng)估的重要指標(biāo)[4],因此這些生態(tài)功能作為自然保護(hù)地生態(tài)成效考核指標(biāo)是非常合適的。

北京市自然保護(hù)地受到自然因素和人為因素干擾,而人為干擾因素最為主要，自然干擾因素包括氣候變化、火災(zāi)和外來物種入侵等，人為干擾因素主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、樹木采伐、城市化、道路修建、工業(yè)生產(chǎn)和旅游等[5]。這些因素極大影響了北京市自然保護(hù)地的生態(tài)效益。

關(guān)于生態(tài)效益或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響因素的研究主要集中在分析宏觀的經(jīng)濟(jì)因素(如GDP)和社會(huì)因素(如人口數(shù)量)[6—9],且以定性描述為主,對(duì)生態(tài)效益進(jìn)行定量分析的研究較少[10—13]。此外,關(guān)于北京市自然保護(hù)地生態(tài)效益影響因素的研究尚缺乏,人為干擾和自然因素的影響的相對(duì)貢獻(xiàn)尚不清楚,最主要的影響因素也未明確。對(duì)這一問題的定量化探討,將有助于指導(dǎo)自然保護(hù)地管理者約速人為干擾，提升北京市自然保護(hù)地生態(tài)效益。

本文擬通過核算北京市79處自然保護(hù)地的5種典型的生態(tài)效益,使用單因素方差分析比較不同類型自然保護(hù)地生態(tài)效益的差異性,并基于冗余分析法探究了2種自然因素(年均氣溫和年降水量)和4種人為因素(人口密度、建設(shè)用地比例、耕地比例和道路密度)對(duì)生態(tài)效益的影響水平。最后提出自然保護(hù)地生態(tài)效益提升的管理建議。

1 研究區(qū)域概況

北京市位于華北平原北端,總面積16410km2。屬于北溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥。北京的西、北、東北面群山環(huán)繞,東南面為開闊的平原,西部山地統(tǒng)稱西山,屬太行山脈,北部山地統(tǒng)稱軍都山,屬燕山山脈[14]。地形和氣候的復(fù)雜多樣,孕育了北京豐富的動(dòng)植物資源,北京的西北山地屬于太行山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域的一部分。

北京共有5類79處自然保護(hù)地,其中自然保護(hù)區(qū)21處、風(fēng)景名勝區(qū)11處、森林公園31處、地質(zhì)公園6處和濕地公園10處。截至2020年,北京市自然保護(hù)地批復(fù)總面積5094.57km2,實(shí)際覆蓋面積達(dá)到3674.10km2[15],其中自然保護(hù)區(qū)數(shù)量占27.1%,自然公園數(shù)量占72.9%(表1)。

2 研究方法

2.1 自然保護(hù)地生態(tài)效益評(píng)估

本文綜合考慮北京市特點(diǎn)和數(shù)據(jù)可獲取性,基于千年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估框架(MA)[16],選取水源涵養(yǎng)、固碳、水土保持、防風(fēng)固沙、生境質(zhì)量5項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估自然保護(hù)地的生態(tài)效益。其中,水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用,對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過生態(tài)系統(tǒng)的蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控,能夠緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)[17]。土壤保持是生態(tài)系統(tǒng)通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用。防風(fēng)固沙是生態(tài)系統(tǒng)通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于風(fēng)蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕作用。固碳能力是綠色植物通過光合作用吸收大氣中的CO2,轉(zhuǎn)化為葡萄糖等碳水化合物以有機(jī)碳的形式固定在植物體內(nèi)或者土壤中[18]。

由于保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值受保護(hù)地面積影響較大,為剔除面積因素的影響,本研究采用每個(gè)保護(hù)地的不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值作為生態(tài)效益指標(biāo)值。

式中,ECOIij是保護(hù)地i的生態(tài)效益指標(biāo)j的指標(biāo)值(元/hm2)(棲息地質(zhì)量指數(shù)無單位)；ESVijk是保護(hù)地i中柵格k的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)j的價(jià)值(元)；TAi是保護(hù)地i的總面積(hm2)。

2.2 生態(tài)效益影響因素分析

北京市自然保護(hù)地影響因素可分為自然因素和人為因素2類。溫度和降水是影響生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的主要自然因素,故自然影響因素選擇了2020年年均氣溫和年降水量。人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響是十分巨大的,選擇反映生產(chǎn)、生活和交通活動(dòng)的指標(biāo)(人口密度、建設(shè)用地比例、耕地比例和道路密度)作為生態(tài)效益的人為影響因素。

由于北京市各類自然保護(hù)地存在較為突出的交叉重疊和管理缺失問題,部分保護(hù)地存在事實(shí)上的“劃而未建、劃而未管”,本研究選擇了24個(gè)有獨(dú)立管理機(jī)構(gòu)且盡量避免交叉重疊的自然保護(hù)地為研究樣本,使用冗余分析法(RDA)分析6個(gè)因素對(duì)5個(gè)生態(tài)效益的影響作用[19]。

2.3 數(shù)據(jù)來源與處理

2.3.1數(shù)據(jù)來源

本文所使用的數(shù)據(jù)包括地理數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、植被數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。道路數(shù)據(jù)來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(http://www.webmap.cn)。數(shù)字高程模型(DEM)、氣象站點(diǎn)、人口密度數(shù)據(jù)來源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。土地利用類型數(shù)據(jù)(2020年)來源于中科院空天信息創(chuàng)新研究院(http://data.casearth.cn/)。土壤屬性、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)、歸一化植被指數(shù)(NDVI)數(shù)據(jù)來源于美國航空航天局(NASA, http://www.nasa.gov)。

2.3.2數(shù)據(jù)處理

通過InVEST模型計(jì)算出北京市2020年生境質(zhì)量指數(shù)、水源涵養(yǎng)功能量、防風(fēng)固沙功能量、水土保持功能量和固碳量,參考過去的研究對(duì)水源涵養(yǎng)[20—22]、防風(fēng)固沙[20, 23]、水土保持[20, 24]和固碳[20, 25—26]的價(jià)值進(jìn)行定量化,計(jì)算出4類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,再基于ArcGIS 10.2 中的局域統(tǒng)計(jì)工具,計(jì)算出79個(gè)自然保護(hù)地生境質(zhì)量指數(shù)平均值和4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的單位面積價(jià)值,得到5種生態(tài)效益結(jié)果。

使用單因素方差分析以及多重比較(Duncan檢驗(yàn))的方法分析北京市5類自然保護(hù)地的5種生態(tài)效益的差異性,單因素方差分析和多重比較在SPSS 22.0中實(shí)現(xiàn)。以24個(gè)自然保護(hù)地的5個(gè)生態(tài)效益結(jié)果為因變量,以6個(gè)影響因素為自變量,進(jìn)行冗余分析(RDA),探究5個(gè)生態(tài)效益的主要影響因素,冗余分析基于R 3.6.3編程實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)前處理和統(tǒng)計(jì)分析圖片的繪制在Excel 2016中實(shí)現(xiàn),冗余分析結(jié)果圖基于R 3.6.3的ggplot 2包繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 北京市自然保護(hù)地生態(tài)效益總體評(píng)價(jià)

北京市自然保護(hù)地單位面積生態(tài)效益最高的是水源涵養(yǎng)(34347元/hm2),其次是防風(fēng)固沙(2774元/hm2)和水土保持(1274元/hm2),固碳價(jià)值最低(473元/hm2),北京市自然保護(hù)地生境質(zhì)量較高,生境質(zhì)量指數(shù)最大值為1，單位面積生境質(zhì)量指數(shù)的均值高達(dá)0.88。

北京市6個(gè)地質(zhì)公園的生境質(zhì)量指數(shù)十分接近,均接近1；濕地公園的生境質(zhì)量遠(yuǎn)低于其它4類保護(hù)地,且變化范圍大(0.37—0.74)；森林公園、自然保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)生境質(zhì)量均出現(xiàn)了離群低值,如：古桑國家森林公園、北宮國家森林公園、共青濱河市級(jí)森林公園、拒馬河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)、金牛湖區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)和云居寺市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)(圖1),其它森林公園和自然保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量均高于0.98。

水源涵養(yǎng)、防風(fēng)固沙和水土保持這3個(gè)生態(tài)效益在自然保護(hù)地之間變化幅度均很大。(圖2—5),其中對(duì)于水源涵養(yǎng)效益,懷沙河懷九河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)和西山國家森林公園在40000元/hm2以上，十渡國家地質(zhì)公園和馬坊小龍河市級(jí)濕地公園在30000元/hm2以下,其余保護(hù)地水源涵養(yǎng)價(jià)值均在30000—40000元/hm2之間。對(duì)于地質(zhì)公園保護(hù)地,硅化木國家地質(zhì)公園和云蒙山國家地質(zhì)公園為相對(duì)的離群高值點(diǎn)(圖2)。

表1 北京市自然保護(hù)地名單

對(duì)于防風(fēng)固沙效益,西山國家森林公園、鷲峰國家森林公園和湯河口市級(jí)濕地公園為各自類型保護(hù)地的離群高值,而共青濱河市級(jí)森林公園、古桑國家森林公園、北宮國家森林公園、龍山市級(jí)森林公園和云居寺市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)為各自類型保護(hù)地的離群低值,濕地公園的防風(fēng)固沙效益明顯低于其余4類保護(hù)地(<1000元/hm2)(圖3)。不同保護(hù)地水土保持效益跨度差異明顯,特別是自然保護(hù)區(qū)和森林公園跨度大,而其余3類保護(hù)地跨度相對(duì)較小,濕地公園明顯低于其余4類保護(hù)地(<500元/hm2)(圖4)。

固碳效益僅存在森林公園的兩個(gè)離群高值(西山國家森林公園和鷲峰國家森林公園),各類自然保護(hù)地內(nèi)部的固碳效益相差不大,濕地公園明顯低于其余4類保護(hù)地(<300元/hm2)(圖5)。

圖1 北京市各自然保護(hù)地生境質(zhì)量狀況Fig.1 Habitat quality of protected area in Beijing圖中數(shù)字為自然保護(hù)地編號(hào),1：松山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；2：百花山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；3：云蒙山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；4：喇叭溝門市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；5：懷沙河懷九河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)；6：蒲洼市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；7：朝陽寺市級(jí)木化石自然保護(hù)區(qū)；8：霧靈山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；9：云峰山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；10：野鴨湖市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)；11：四座樓市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；12：漢石橋市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)；13：拒馬河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)；14：石花洞市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；15：太安山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；16：水頭區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；17：玉渡山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；18：蓮花山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；19：白河堡區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；20：大灘區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；21：金牛湖區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；22：云蒙山國家森林公園；23：十三陵國家森林公園；24：上方山國家森林公園；25：喇叭溝門國家森林公園；26：鷲峰國家森林公園；27：小龍門國家森林公園；28：黃松峪國家森林公園；29：八達(dá)嶺國家森林公園；30：北宮國家森林公園；31：大楊山國家森林公園；32：天門山國家森林公園；33：大興古桑國家森林公園；34：西山國家森林公園；35：霞云嶺國家森林公園；36：銀河谷市級(jí)森林公園；37：丫髻山市級(jí)森林公園；38：五座樓市級(jí)森林公園；39：馬欄市級(jí)森林公園；40：龍山市級(jí)森林公園；41：龍門店市級(jí)森林公園；42：靜之湖市級(jí)森林公園；43：古北口市級(jí)森林公園；44：共青濱河市級(jí)森林公園；45：白虎澗市級(jí)森林公園；46：雙龍峽東山市級(jí)森林公園；47：南石洋大峽谷市級(jí)森林公園；48：二帝山市級(jí)森林公園；49：蓮花山市級(jí)森林公園；50：西峰寺市級(jí)森林公園；51：妙峰山市級(jí)森林公園；52：崎峰山國家森林公園；53：承德避暑山莊外八廟國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)(古北口司馬臺(tái)長(zhǎng)城景區(qū))；54：石花洞國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；55：八達(dá)嶺—十三陵國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；56：慕田峪長(zhǎng)城市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；57：云蒙山市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；58：龍慶峽-松山-古崖居市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；59：東靈山-百花山市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；60：云居寺市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；61：潭柘-戒臺(tái)寺市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；62：十渡市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；63：金海湖-大峽谷-大溶洞市級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；64：平谷黃松峪國家地質(zhì)公園；65：延慶硅化木國家地質(zhì)公園；66：云蒙山國家地質(zhì)公園；67：石花洞國家地質(zhì)公園；68：十渡國家地質(zhì)公園；69：圣蓮山市級(jí)地質(zhì)公園；70：野鴨湖國家濕地公園；71：長(zhǎng)溝泉水國家濕地公園；72：大興長(zhǎng)子營市級(jí)濕地公園；73：大興楊各莊市級(jí)濕地公園；74：玉淵潭東湖市級(jí)濕地公園；75：湯河口市級(jí)濕地公園；76：馬坊小龍河市級(jí)濕地公園；77：琉璃廟市級(jí)濕地公園；78：穆家峪紅門川市級(jí)濕地公園；79：雁翅九河市級(jí)濕地公園。

圖2 北京市各自然保護(hù)地水源涵養(yǎng)價(jià)值Fig.2 Benefits of water conservation of protected area in Beijing

圖3 北京市各自然保護(hù)地防風(fēng)固沙價(jià)值Fig.3 Benefits of windbreak and sand fixation of protected area in Beijing

圖4 北京市各自然保護(hù)地水土保持價(jià)值Fig.4 Benefits of soil conservation of protected area in Beijing

圖5 北京市各自然保護(hù)地固碳價(jià)值Fig.5 Benefits of carbon sequestration of protected area in Beijing

3.2 不同類型自然保護(hù)地間生態(tài)效益比較

除生境質(zhì)量外,從其它4個(gè)生態(tài)效益的總效益來看,自然保護(hù)地和森林公園均處于前2位,顯著高于其它3類自然保護(hù)地。風(fēng)景名勝區(qū)的生境質(zhì)量、防風(fēng)固沙、水土保持和固碳效益相對(duì)較高,地質(zhì)公園的生境質(zhì)量、防風(fēng)固沙和水土保持效益相對(duì)較高,濕地公園的水源涵養(yǎng)效益相對(duì)較高。水源涵養(yǎng)效益則是風(fēng)景名勝區(qū)和地質(zhì)公園偏低,而自然保護(hù)區(qū)和森林公園較高,濕地公園居中；固碳效益則是森林公園最高,自然保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)略低,但差異不顯著,濕地公園最低,與前4類保護(hù)地均有顯著差異(圖6)。

同其他類型保護(hù)地相比，森林公園的防風(fēng)固沙(2928元/hm2)、水土保持(1531元/hm2)和固碳效益(544元/hm2)均最高，濕地公園的防風(fēng)固沙(896元/hm2)、水土保持(213元/hm2)和固碳效益(213元/hm2)均最低除去難以價(jià)值化的生境質(zhì)量效益后,單位面積4類生態(tài)總效益的排序?yàn)樯止珗@(40358元/hm2)、自然保護(hù)地(40296元/hm2)、地質(zhì)公園(37042元/hm2)、風(fēng)景名勝區(qū)(36299元/hm2)和濕地公園(34817元/hm2)(圖6)。

濕地公園的生境質(zhì)量顯著低于其它4類保護(hù)地,而其它4類保護(hù)地之間生境質(zhì)量并無顯著差異,生境質(zhì)量最高的自然保護(hù)地類型是自然保護(hù)區(qū)(均值為0.93),從水源涵養(yǎng)的生態(tài)效益來看,風(fēng)景名勝區(qū)和地質(zhì)公園顯著低于其它3類自然保護(hù)地。自然保護(hù)區(qū)水源涵養(yǎng)價(jià)值最高(35828元/hm2),風(fēng)景名勝區(qū)最低(32177元/hm2)(圖6)。

圖6 不同類型自然保護(hù)地不同類型生態(tài)效益比較Fig.6 Comparison of ecological benefits of different types of protected areaNR：自然保護(hù)區(qū)；FP：森林公園；SH：風(fēng)景名勝區(qū)；GP：地質(zhì)公園；WP：濕地公園;不同小寫字母表示同種生態(tài)效益中不同類型自然保護(hù)地差異顯著

3.3 北京市自然保護(hù)地生態(tài)效益的影響因素

RDA模型整體的決定系數(shù)(R2)為0.658,校正后的決定系數(shù)(R2)為0.612,P值為0.002(置換檢驗(yàn)),這說明模型具有較高的可信度。模型將包括自然和人為在內(nèi)的6個(gè)影響因素劃分成4個(gè)典范軸(RDA1- 4)和2個(gè)非約束軸(PC1- 2),非約束軸對(duì)因變量沒有影響,而4個(gè)典范軸中,前兩個(gè)典范軸RDA1(第一軸)和RDA2(第二軸)的累積貢獻(xiàn)度達(dá)到了95.67%,因此RDA1和RDA2能夠反映6個(gè)影響因素絕大多數(shù)的信息。

基于前兩個(gè)典范軸繪制了冗余分析結(jié)果圖(圖7),其中人口密度(PD)、建設(shè)用地比例(AL)、耕地比例(GL)和道路密度(RD)4個(gè)影響因素落在了軸RDA1上(貢獻(xiàn)度為63.59%),這說明RDA1綜合反映了人為干擾因素。年降水量(AP)和年均氣溫(AT)落在軸RDA2上(貢獻(xiàn)度為32.08%),這表明RDA2綜合反映了自然因素。典范軸的解釋度與校正后的決定系數(shù)的乘積可以量化影響因素對(duì)生態(tài)效益的影響水平,依此計(jì)算可得人為干擾因素(RDA1)影響水平為38.92%,自然因素(RDA2)影響水平為16.63%。因此,人為干擾因素對(duì)生態(tài)效益的影響程度高于自然因素。

防風(fēng)固沙、水土保持、固碳和生境質(zhì)量均與人為因素呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明人為因素是影響防風(fēng)固沙、水土保持、固碳和生境質(zhì)量的主要因素。此外,生境質(zhì)量還與年均氣溫呈正相關(guān),這表明生境質(zhì)量同時(shí)受人為干擾和自然因素影響；水源涵養(yǎng)與自然因素的相關(guān)性較強(qiáng),其中水源涵養(yǎng)與年降水量呈正相關(guān),與年均氣溫呈負(fù)相關(guān),但水源涵養(yǎng)與人為因素的相關(guān)性不強(qiáng)(圖7)。

不同自然保護(hù)地自然地理?xiàng)l件和受到人為干擾程度不同,所發(fā)揮的主要生態(tài)效益也不同,基于冗余分析結(jié)果圖,24個(gè)自然保護(hù)地可分成3類(圖7)：第一類主要發(fā)揮水源涵養(yǎng)功能,包括漢石橋市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)、懷沙河懷九河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)、拒馬河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)、野鴨湖市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)溝泉水國家濕地公園、湯河口市級(jí)濕地公園和四座樓市級(jí)自然保護(hù)區(qū),這些自然保護(hù)地主要是濕地公園或濕地類自然保護(hù)區(qū),在冗余分析圖中這些保護(hù)地偏向于RDA1的正方向,且在軸的附近,相比于其他自然保護(hù)地,它們受到人為干擾更強(qiáng),導(dǎo)致除水源涵養(yǎng)之外,其他4類生態(tài)效益弱于其他類型的保護(hù)地。第二類主要為高質(zhì)量棲息地,包括八達(dá)嶺-十三陵國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、石花洞風(fēng)景名勝區(qū)、云居寺風(fēng)景名勝區(qū)、北宮國家森林公園、云峰山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)和太安山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū),這些保護(hù)地中主要是風(fēng)景名勝區(qū)和低級(jí)別的保護(hù)區(qū),受到一定水平人為干擾。其余的自然保護(hù)地均屬于第三類自然保護(hù)地,以自然保護(hù)區(qū)和森林公園為主,它們距離4種人為干擾因素最遠(yuǎn),具有人為干擾程度低,森林覆蓋率高的特征,主要發(fā)揮防風(fēng)固沙、水土保持和固碳3個(gè)生態(tài)效益。

圖7 北京市自然保護(hù)地生態(tài)效益影響因素冗余分析Fig.7 Redundancy analysis of factors affecting ecological benefits of protected area in BeijingWC：水源涵養(yǎng)；WS：防風(fēng)固沙；SWC：水土保持；CS：固碳；HQ：生境質(zhì)量；AP：年降水量；AT：年均氣溫；PD：人口密度；AL：建設(shè)用地比例；GL：耕地比例；RD：道路密度；SSNR：松山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；BHSNR：百花山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；YYHNR：野鴨湖市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)；HSQNR：漢石橋市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)；HSJNR：懷沙河懷九河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)；JMHNR：拒馬河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)；LBGNR：喇叭溝門市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；LHSNR：蓮花山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；PWNR：蒲洼市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；SZLNR：四座樓市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；TASNR：太安山區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)；WLSNR：霧靈山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；YFSNR：云峰山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；YMSNR：云蒙山市級(jí)自然保護(hù)區(qū)；BGFP：北宮國家森林公園；SFSFP：上方山國家森林公園；WZLFP：五座樓市級(jí)森林公園；HSYGP：黃松峪國家地質(zhì)公園；GHMGP：硅化木國家地質(zhì)公園；BDLSH：八達(dá)嶺-十三陵國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)；SHDSH：石花洞風(fēng)景名勝區(qū)；YJSSH：云居寺風(fēng)景名勝區(qū)；CGWP：長(zhǎng)溝泉水國家濕地公園；THKWP：湯河口市級(jí)濕地公園

4 討論與結(jié)論

本文核算了北京79處自然保護(hù)地的5類生態(tài)效益,比較了不同自然保護(hù)地類型間生態(tài)效益的差異,最后分析了自然因素和人為干擾對(duì)北京自然保護(hù)地生態(tài)效益的影響。研究表明:(1)北京自然保護(hù)地生境質(zhì)量高,生境質(zhì)量指數(shù)均值高達(dá)0.88；北京市保護(hù)地水源涵養(yǎng)價(jià)值最高(34347元/hm2),其次是防風(fēng)固沙價(jià)值(2774元/hm2),再者是水土保持生態(tài)價(jià)值(1274元/hm2),固碳價(jià)值最低,僅為473元/hm2。(2)不同自然保護(hù)地類型之間,自然保護(hù)區(qū)和森林公園在各類生態(tài)效益中均處于前2位,而風(fēng)景名勝區(qū)和地質(zhì)公園在水源涵養(yǎng)功能方面存在劣勢(shì),濕地公園僅在水源涵養(yǎng)功能方面有較好的效益。(3)總體來看,人為因素對(duì)生態(tài)效益的影響對(duì)北京市自然保護(hù)地遠(yuǎn)高于自然因素,并主要影響防風(fēng)固沙、水土保持和固碳效益,而生境質(zhì)量同時(shí)受到自然因素和人為因素的影響；自然因素是影響水源涵養(yǎng)的主要因素。(4)基于冗余分析,北京自然保護(hù)地可分為3個(gè)類群：水源涵養(yǎng)型、高質(zhì)量棲息地型、其它生態(tài)效益型(包括防風(fēng)固沙、水土保持和固碳)。

對(duì)于北京市自然保護(hù)地,本研究發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)的影響超過自然因素的影響,這與北京市人口密度大,生態(tài)系統(tǒng)承受壓力大的現(xiàn)實(shí)相匹配[27]。建設(shè)用地、人口密度、耕地和道路密度等4類人為干擾因素對(duì)北京市大多數(shù)自然保護(hù)地生態(tài)效益產(chǎn)生了負(fù)面影響,因此控制上述人為干擾因素應(yīng)是北京市自然保護(hù)地管理的重點(diǎn)工作。北京市自然保護(hù)地的整合優(yōu)化重點(diǎn)工作之一就是將自然保護(hù)地中城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)用地和基本農(nóng)田調(diào)出保護(hù)地范圍,這些將直接降低自然保護(hù)地內(nèi)建設(shè)用地和耕地比例和人口,有利于提升北京市自然保護(hù)地的生態(tài)效益。北京市自然保護(hù)地整合優(yōu)先工作完成后，還要開展勘界立標(biāo)和確權(quán)登記工作,明確自然保護(hù)地空間范圍和管理者的管轄權(quán)限[28—29]。后續(xù)管理中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)對(duì)自然保護(hù)地范圍內(nèi)的人類活動(dòng)開展常態(tài)化監(jiān)測(cè),核查和整治自然保護(hù)地中可能存在的違法情況,防止人類活動(dòng)破壞自然保護(hù)地[30—32],維持和提升自然保護(hù)地生態(tài)效益。此外,由于濕地公園生境質(zhì)量偏低,建議在今后的管理工作中加強(qiáng)對(duì)濕地公園的管理,自然恢復(fù)為主，輔以必要的生境改善措施。水源涵養(yǎng)主要受自然因素影響,建議在保護(hù)地的保護(hù)成效評(píng)估中謹(jǐn)慎使用水源涵養(yǎng)這一項(xiàng)生態(tài)效益指標(biāo)。