施佩榮,萬(wàn)華偉①,劉玉平②,王永財(cái),孫晨曦,曹銘昌,余建平

(1.生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心,北京 100094;2.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042;3.錢江源國(guó)家公園生態(tài)資源保護(hù)中心,浙江 開化 324300)

生物多樣性是自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)、提供生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的基礎(chǔ)與源泉,對(duì)人類福祉至關(guān)重要[1]。隨著人類活動(dòng)的增長(zhǎng),生態(tài)系統(tǒng)承受的壓力增加,瀕危物種不斷喪失,生物多樣性受到嚴(yán)重的威脅[2]。千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告表明,生物多樣性仍會(huì)繼續(xù)喪失,嚴(yán)重威脅到人類的健康與生存,并影響全球社會(huì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展[3]。2019年第六次全球環(huán)境展望表明,全球仍在發(fā)生嚴(yán)重的物種滅絕現(xiàn)象,地球生態(tài)系統(tǒng)和人類的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)重威脅[4]。2018年,生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)(IPBES)評(píng)估報(bào)告表明,生物多樣性不僅能滿足居民的文化和精神需求,同時(shí)關(guān)系著糧食安全和生活質(zhì)量,對(duì)人類健康和福祉至關(guān)重要[5]。盡管世界各地區(qū)在保護(hù)生物多樣性方面做出了多方面的努力,但很多區(qū)域性的多樣性監(jiān)測(cè)指標(biāo)顯示,全球生物多樣性仍然呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)[6]。第六次全球環(huán)境展望表明,全球仍在發(fā)生嚴(yán)重的物種滅絕現(xiàn)象。在生物多樣性喪失加速的大背景下,如何通過(guò)生物多樣性來(lái)定量預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)多功能性, 從而定量預(yù)測(cè)生物多樣性喪失對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多個(gè)功能造成的影響, 是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題[7]。為推動(dòng)生物多樣性保護(hù),加強(qiáng)人們對(duì)生物多樣性重要性的認(rèn)識(shí),越來(lái)越多的學(xué)者開始研究生物多樣性對(duì)人類福祉的影響[8-10]。2010年“愛知目標(biāo)”將增進(jìn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)給人類帶來(lái)的惠益作為重要戰(zhàn)略目標(biāo),通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理,可以確保其長(zhǎng)期提供各種服務(wù)以及有助于人類健康、生計(jì)的福祉。2021年在昆明舉辦的聯(lián)合國(guó)《生物多樣性公約》第十五次締約方大會(huì)通過(guò)了《昆明宣言》,承諾確保制定、通過(guò)和實(shí)施一個(gè)有效的“2020年后全球生物多樣性框架”[11]。在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)與生物多樣性保護(hù)并行發(fā)展的背景下,定量評(píng)估生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的空間分布可為行政管理提供重要決策依據(jù)。

人類福祉概念發(fā)展初期,評(píng)估指標(biāo)主要為經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)[12]。隨著越來(lái)越多不同學(xué)科背景的研究者參與到人類福祉研究中來(lái),人類發(fā)展指數(shù)(human development index, HDI)、快樂(lè)星球指數(shù)(happy planet index, HPI)、環(huán)境績(jī)效指數(shù)(environmental performance index, EPI)等評(píng)估指標(biāo)被逐漸提出并應(yīng)用于該領(lǐng)域[13-14]。DE GROOT等[15]將調(diào)節(jié)氣候、防洪、水供給、作物授粉和旅游等服務(wù)作為定量化評(píng)估指標(biāo)。MACE等[16]構(gòu)建的指標(biāo)體系中包括野生物種多樣性、土壤微生物多樣性等指標(biāo)。英國(guó)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(The UK National Ecosystem Assessment,UKNEA)在文化服務(wù)評(píng)估中基于可量化性選取了有林地、遺跡、城市綠地、運(yùn)動(dòng)和休閑區(qū)以及公園等14個(gè)指標(biāo)[17]。近年來(lái)GIS和RS技術(shù)的高速發(fā)展促使生物多樣性研究不斷變革和進(jìn)步。遙感技術(shù)的發(fā)展使得生態(tài)學(xué)家可以直接利用高分辨率的影像數(shù)據(jù)來(lái)研究生物多樣性的某些特定方面[18-19],研究方法更加靈活。2021年劉玉平等[20]基于IPBES概念框架自然對(duì)人類的貢獻(xiàn)(natures contributions to people,NCP),考慮國(guó)家、省域、縣域多個(gè)尺度,提出了生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)體系,在該評(píng)估框架下可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選取適用指標(biāo),其數(shù)據(jù)的可獲取性和可操作性較強(qiáng)。因此,筆者基于該指標(biāo)體系,在我國(guó)東部錢江源地區(qū)開展評(píng)估應(yīng)用。

1 研究區(qū)域

錢江源國(guó)家公園體制試點(diǎn)區(qū)位于開化縣西部,是我國(guó)第一批國(guó)家公園體制試點(diǎn)之一,擁有大片原始森林,是中國(guó)特有的世界珍稀瀕危物種、國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物白頸長(zhǎng)尾雉(Syrmaticusellioti)、黑麂(Muntiacuscrinifrons)等的主要棲息地,有高等植物2 244種、鳥類264種、獸類44種、兩棲類26種、爬行類38種、昆蟲2 013種、魚類42種。研究以縣域尺度為評(píng)估基本單元,以開化縣及其周邊縣域?yàn)檠芯繀^(qū),包括浙江省的常山縣、開化縣、淳安縣,安徽省的休寧縣、歙縣,江西省的德興市、玉山縣、婺源縣,共計(jì)8個(gè)縣。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),受海洋氣流影響,年降水量一般為800～1 000 mm,屬于濕潤(rùn)區(qū)。地形以山地丘陵為主,植被生長(zhǎng)茂盛,以常綠闊葉林為主,冬季溫度多在0 ℃以上,生物多樣性資源豐富。

2 指標(biāo)體系、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 指標(biāo)體系

研究指標(biāo)體系個(gè)別三級(jí)指標(biāo)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整后指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)來(lái)源見表1,從物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化貢獻(xiàn)3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

表1 錢江源地區(qū)人類福祉指標(biāo)體系及權(quán)重

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、區(qū)劃數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒及網(wǎng)站資料等。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要包括土地利用、植被覆蓋度、凈初級(jí)生產(chǎn)力、蒸散發(fā)數(shù)據(jù);區(qū)劃數(shù)據(jù)主要有行政區(qū)劃、禁止開發(fā)區(qū)等數(shù)據(jù)。調(diào)查數(shù)據(jù)主要為物種數(shù)據(jù),由生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所提供。統(tǒng)計(jì)年鑒主要為《衢州統(tǒng)計(jì)年鑒》《上饒統(tǒng)計(jì)年鑒》《黃山統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》等。

個(gè)別年份的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在缺失,取其前一年和后一年的平均值填充。對(duì)于異常值,采用SPSS軟件分析得出異常值,經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到的數(shù)值通常在-1～1之間,若標(biāo)準(zhǔn)化處理后的絕對(duì)值大于2,則將其視為異常值,對(duì)于異常值取前一年和后一年的平均值。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

指標(biāo)體系的各類指標(biāo)量級(jí)和單位均不一致,無(wú)法直接進(jìn)行對(duì)比分析和運(yùn)算,需對(duì)其進(jìn)行歸一化處理,以保障數(shù)據(jù)的可比性。采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理, 把指標(biāo)的絕對(duì)值轉(zhuǎn)化為相對(duì)值,對(duì)于個(gè)別區(qū)域的極高值,通過(guò)設(shè)置歸一化參數(shù),使得到的歸一化值介于0～1范圍內(nèi),計(jì)算公式為

(1)

式(1)中,Zij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值;Xij為第i個(gè)樣本第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值;minXj為第j項(xiàng)指標(biāo)的最小值;maxXj為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值。

基于歸一化后的三級(jí)指標(biāo),計(jì)算人類福祉綜合評(píng)估指數(shù)(IC),分別從物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化貢獻(xiàn)3個(gè)方面開展評(píng)價(jià)和分析。

(2)

式(2)中,IC,3i為三級(jí)評(píng)估指標(biāo);W3i為各三級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重;W2z為各二級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重;W為各一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重。

2.3.1物質(zhì)貢獻(xiàn)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒獲取油料產(chǎn)量、糧食產(chǎn)量、肉類總產(chǎn)量、水產(chǎn)品產(chǎn)量和林業(yè)產(chǎn)值等指標(biāo)數(shù)據(jù),評(píng)價(jià)各區(qū)域的物質(zhì)貢獻(xiàn)。區(qū)域內(nèi)物質(zhì)貢獻(xiàn)與土地利用結(jié)構(gòu)、國(guó)土面積等有關(guān),計(jì)算公式為

(3)

式(3)中,Aij為第j區(qū)域第i類農(nóng)產(chǎn)品的單位國(guó)土面積產(chǎn)量,萬(wàn)t·km-2;AS,ij為第j區(qū)域第i類農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量總和,萬(wàn)t;Sj為第j區(qū)域面積,km2。

歸一化公式為

(4)

式(4)中,Nij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值;Xij為第i個(gè)樣本的第j項(xiàng)指標(biāo)值;maxXij為第i個(gè)樣本第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值。

由于肉類總產(chǎn)量缺失2018和2020年的數(shù)據(jù),以2016年的產(chǎn)量值填充2018年的數(shù)據(jù),以2015和2016年兩期數(shù)據(jù)均值填充2020年數(shù)據(jù)。不過(guò),此填充數(shù)據(jù)主要用于人類福祉總體評(píng)估,不能單獨(dú)用于分析該指標(biāo)的變化趨勢(shì)。

2.3.2生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)

生物多樣性與人類的生活和福利密切相關(guān), 它不僅給人類提供豐富的食物、藥物資源,而且在保持水土、調(diào)節(jié)氣候、維持自然平衡等方面起著不可替代的作用[21]。生態(tài)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)環(huán)境使其更加宜居,使人類從中獲取惠益,主要包括維護(hù)空氣質(zhì)量、調(diào)節(jié)氣候、調(diào)節(jié)水資源、控制侵蝕、凈化水質(zhì)等[22]。該研究選取物種與基因安全、生態(tài)調(diào)節(jié)功能、生態(tài)支持功能、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量4個(gè)二級(jí)指標(biāo)闡述生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)。

2.3.2.1物種與基因安全

選取物種豐富度、古樹名木數(shù)量表征生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性水平。

(1)物種豐富度為調(diào)查數(shù)據(jù),由生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所提供,包括兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、鳥類、爬行動(dòng)物、植物和魚類豐富度等。由于不同類型物種的調(diào)查數(shù)據(jù)域值差異較大,因此首先對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化,再對(duì)歸一化數(shù)據(jù)計(jì)算平均值。對(duì)其最小值進(jìn)行人工設(shè)定,具體參數(shù)見表2。

表2 物種歸一化參數(shù)

(2)古樹名木包括一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)古樹。由于部分縣域的分級(jí)數(shù)量無(wú)法獲取,因此試點(diǎn)區(qū)域以古樹名木總量計(jì)算。根據(jù)獲取到的試點(diǎn)區(qū)古樹名木數(shù)量實(shí)際情況,參數(shù)取值為最小值100、最大值3 400。

2.3.2.2重要生態(tài)系統(tǒng)

研究選取的重要生態(tài)系統(tǒng)主要包括森林、濕地及重要自然保護(hù)區(qū)。森林、濕地等重要生態(tài)系統(tǒng)對(duì)局地的生態(tài)環(huán)境具有重要作用,例如氣溫、降水、空氣質(zhì)量、水源涵養(yǎng)、土壤保持等功能。自然保護(hù)區(qū)屬于區(qū)劃概念,該研究通過(guò)保護(hù)區(qū)面積比例評(píng)估區(qū)域?qū)χ匾鷳B(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度。

(1)森林面積比例。森林生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙等功能,同時(shí)為物種提供棲息地,其空間分布和面積是生物多樣性的重要特征[23-25]。CHEN等[26]發(fā)現(xiàn), 近30 a來(lái)全球的植被葉面積在增加, 中國(guó)植被僅占全球植被面積的6.6%,卻為全球植被葉面積凈增長(zhǎng)貢獻(xiàn)了25%, 且42%的中國(guó)植被葉面積增長(zhǎng)來(lái)自森林。因此以森林生態(tài)系統(tǒng)面積比例表征森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)。

(2)水面指數(shù)。濕地等生境面積與水質(zhì)凈化和水流量調(diào)節(jié)、生境結(jié)構(gòu)和美學(xué)、物種豐富度和授粉等生態(tài)系統(tǒng)功能之間呈正相關(guān)關(guān)系[27]。利用遙感監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定水體面積比例(W)表征淡水的支持功能,并將數(shù)據(jù)歸一化處理為水面指數(shù)(IW)。

IW=W×100。

(5)

淳安縣千島湖面積較大,與其他縣域相比,該縣的淡水支持功能具有較高優(yōu)勢(shì),因此計(jì)算過(guò)程中將淳安縣水域面積單獨(dú)進(jìn)行歸一化,既保證數(shù)據(jù)的可比性,又能保留其突出優(yōu)勢(shì)。淳安縣水面指數(shù)計(jì)算公式為

(6)

式(6)中,W淳安,i為第i年淳安縣水面面積比例;maxW淳安為淳安縣水面面積比例最大值。

(3)保護(hù)地面積比例。國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地主要包括古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、江西婺源森林鳥類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、清涼峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、千島湖濕地公園、饒河源國(guó)家級(jí)濕地公園、三清山信江源國(guó)家濕地公園等,錢江源國(guó)家公園體制試點(diǎn)區(qū)主要分布在開化縣境內(nèi),對(duì)維持地區(qū)的生物多樣性發(fā)揮重要作用。生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)在研究區(qū)的縣域均有涉及,難以體現(xiàn)差別化,因此該研究沒(méi)有考慮。

2.3.2.3生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)

生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)是在生態(tài)系統(tǒng)受到外來(lái)干擾之后,能通過(guò)自身的調(diào)節(jié)維持其相對(duì)穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有限,一般來(lái)說(shuō),結(jié)構(gòu)和功能比較復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力較強(qiáng)。該研究利用葉面積指數(shù)(LAI,ILA)、固碳量、水源涵養(yǎng)3個(gè)指標(biāo)表征生態(tài)調(diào)節(jié)功能。葉面積指數(shù)、固碳量等數(shù)據(jù)易于長(zhǎng)時(shí)間序列遙感監(jiān)測(cè),受衛(wèi)星傳感器、時(shí)相、分辨率、氣候等多種因素影響,年際之間有一定的波動(dòng)。生態(tài)環(huán)境退化或者生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞等原因會(huì)對(duì)生物多樣性造成壓力[28],生物多樣性喪失會(huì)降低生態(tài)系統(tǒng)的功能和服務(wù),如生產(chǎn)力下降、養(yǎng)分循環(huán)失衡、傳粉能力下降等[29-31]。人類社會(huì)的幸福感依賴于生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品和服務(wù), 而這些則直接來(lái)自于生態(tài)系統(tǒng)功能[32]。

(1)葉面積指數(shù)。植被作為表征生態(tài)環(huán)境變化的指示器,在物質(zhì)與能力循環(huán)中起著重要作用,是影響生態(tài)調(diào)節(jié)功能的主要因素[33-34]。植被作為一種重要的自然資源,具有明顯的防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)等功能[35]。葉面積指數(shù)定義為地表植被柱體內(nèi)葉總表面積的一半與柱體底面積的比值[36],是描述植被冠層幾何結(jié)構(gòu)的最基本的參數(shù),可通過(guò)遙感手段獲得準(zhǔn)確的葉面積指數(shù)值[7]。

(7)

式(7)中,ILA,S為區(qū)域內(nèi)葉面積指數(shù)總和;S為區(qū)域面積。

(2)固碳量。固碳量以植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP,PNP)指標(biāo)表征,通過(guò)遙感手段獲取。NPP定義為單位時(shí)間單位面積上植被所積累的有機(jī)物質(zhì)的總量,是光合作用所吸收的碳和自養(yǎng)呼吸所釋放的碳之間的差值[37],是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的主要決定因子[38]。

(8)

式(8)中,PNP,S為區(qū)域內(nèi)NPP總和。

(3)水源涵養(yǎng)。水分作為區(qū)域植被生長(zhǎng)、物種生存的關(guān)鍵因子,是流域水量平衡和區(qū)域水文循環(huán)的重要因素[39]。以水量平衡法方程計(jì)算試點(diǎn)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)攔截滯蓄降水、增強(qiáng)土壤下滲及蓄積、涵養(yǎng)土壤水分、調(diào)節(jié)地表徑流和補(bǔ)充地下水所增加的水資源總量(Qwr)。

(9)

式(9)中,Pi為產(chǎn)流降雨量,mm·a-1;Ri為地表徑流量,mm·a-1;TE,i為蒸散發(fā)量,mm·a-1;Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積,m2;n為生態(tài)系統(tǒng)類型總數(shù)。

2.3.2.4區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量

生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量對(duì)區(qū)域生物多樣性可持續(xù)發(fā)展及人類福祉的可持續(xù)具有重要作用,該研究利用重要生態(tài)空間自然度、重要生態(tài)空間連通度表征。自然度指植被狀況與原始頂級(jí)群落的距離或次生群落位于演替中的階段,利用遙感監(jiān)測(cè)以重要生態(tài)空間占該區(qū)域國(guó)土空間面積比例表示。FORMAN等[40]認(rèn)為,各種景觀指數(shù)與木本植物物種豐富度具有相關(guān)性。很多研究也支持中尺度物種豐富度與景觀異質(zhì)性相關(guān)[41]。該研究基于柵格數(shù)據(jù)計(jì)算景觀連通度指數(shù),作為評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的代表參數(shù)。

(1)自然度。重要生態(tài)空間自然度數(shù)據(jù)本身介于0～1之間,無(wú)需再進(jìn)行歸一化處理。

(2)連通度。利用InVest模型計(jì)算區(qū)域重要生態(tài)空間的連通度,并歸一化至0～1,minXj=0,即

(10)

式(10)中,CN,ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值;Cij為第i個(gè)樣本第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值;maxXij為第i個(gè)樣本指標(biāo)的最大值。

2.3.3精神文化貢獻(xiàn)

2.3.3.1文化遺產(chǎn)

文化服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)提供的因人與生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系而產(chǎn)生的非物質(zhì)利益[42]。非物質(zhì)文化遺產(chǎn)可以傳承文化、穩(wěn)定和諧的社會(huì)關(guān)系、保護(hù)重要生態(tài)環(huán)境。因此,選取省級(jí)及以上非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)量作為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)。研究區(qū)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄見表3。

表3 研究區(qū)非物質(zhì)文化名錄

2.3.3.2游憩

生物多樣性是影響文化多元性的重要因素,人們從生態(tài)系統(tǒng)及物種多樣性中得到消遣、精神滿足、美學(xué)體驗(yàn)等非物質(zhì)惠益,比如旅游使人獲得消遣和精神滿足[43],同時(shí)為當(dāng)?shù)厝藥?lái)經(jīng)濟(jì)收入。該研究以縣域?yàn)閱卧?其城鎮(zhèn)空間占比相對(duì)較小,利用提供游憩功能的保護(hù)區(qū)名錄表征生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類主觀感受帶來(lái)的福祉,主要包括國(guó)家級(jí)和省級(jí)自然保護(hù)區(qū)、國(guó)家級(jí)和省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園、森林公園、濕地公園、世界自然遺產(chǎn)、國(guó)際重要濕地等(表4)。其中,剔除同一地名的不同類型保護(hù)區(qū),優(yōu)先保留權(quán)重較高的保護(hù)區(qū);對(duì)于同級(jí)保護(hù)區(qū),按照表4從左往右優(yōu)先保留第1個(gè);省級(jí)保護(hù)區(qū)的權(quán)重需再乘0.5。

表4 各縣提供游憩功能的各類保護(hù)區(qū)名錄

游憩值(R)計(jì)算公式為

R=∑Wi×n。

(11)

式(11)中,Wi為權(quán)重值,設(shè)置為世界自然遺產(chǎn)0.3,國(guó)家公園0.3,國(guó)家級(jí)保護(hù)地0.1,省級(jí)保護(hù)地0.05。

3 錢江源試點(diǎn)區(qū)評(píng)估結(jié)果

從物質(zhì)貢獻(xiàn)來(lái)看,玉山縣、常山縣、德興市物質(zhì)供給水平較高,婺源縣、淳安縣、開化縣物質(zhì)貢獻(xiàn)水平較低(圖1)。近20 a物質(zhì)貢獻(xiàn)整體呈逐漸增加趨勢(shì),其中玉山縣增加趨勢(shì)最快。玉山縣物質(zhì)供給水平整體較高,且增速明顯。常山縣的糧食產(chǎn)量呈逐漸降低趨勢(shì),其他物質(zhì)供給呈逐漸增加趨勢(shì)。德興市林業(yè)產(chǎn)值、糧食產(chǎn)量、水產(chǎn)品產(chǎn)量偏高,其他供給水平偏低。生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)呈先增加后降低趨勢(shì),主要包括物種與基因安全、重要生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)調(diào)節(jié)功能、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量4個(gè)方面。其中,開化縣、歙縣、婺源縣、休寧縣貢獻(xiàn)水平較高,玉山縣、德興市貢獻(xiàn)水平較低。精神文化貢獻(xiàn)指數(shù)以玉山縣、婺源縣、歙縣貢獻(xiàn)水平較高,常山縣、德興市貢獻(xiàn)水平較低。玉山縣游憩指數(shù)表現(xiàn)突出,主要是由于該縣的三清山屬于世界自然遺產(chǎn),權(quán)重相對(duì)較高。婺源縣的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)和游憩貢獻(xiàn)均相對(duì)較高。歙縣主要在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)方面表現(xiàn)突出。

圖1 研究區(qū)物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化貢獻(xiàn)Fig.1 The material contribution, ecological regulation contribution and cultural contribution of the study area

3.1 物質(zhì)貢獻(xiàn)

由圖2～3可見,農(nóng)產(chǎn)品供給以玉山縣最高,近20 a呈逐漸增加趨勢(shì)。玉山縣約10%為河谷平原,是重要的農(nóng)業(yè)區(qū),其農(nóng)產(chǎn)品供給水平最高,并且整體呈逐年增加趨勢(shì)。油料產(chǎn)量近20 a呈逐漸增加趨勢(shì),以玉山縣和歙縣油料供給水平相對(duì)較高。糧食產(chǎn)量整體呈逐漸減少趨勢(shì),除玉山縣和德興市外,其他區(qū)域均呈逐漸降低趨勢(shì)。

圖2 物質(zhì)貢獻(xiàn)二級(jí)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.2 Statistics of secondary indicators of material contribution

畜牧和漁業(yè)產(chǎn)品供給以玉山縣、常山縣供給水平較高,淳安縣、婺源縣供給水平較低。玉山縣、歙縣、德興市近20 a均呈逐漸增加趨勢(shì),其他縣域呈逐漸減少趨勢(shì),主要是肉類總產(chǎn)量降低。玉山縣的“玉山黑豬”被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織編入《世界家養(yǎng)動(dòng)物多樣性信息系統(tǒng)工程》;2006年6月被原農(nóng)業(yè)部確定為國(guó)家級(jí)畜禽遺傳資源保護(hù)品種,10月“玉山黑豬”原種場(chǎng)被原農(nóng)業(yè)部確定為第一批國(guó)家級(jí)畜禽遺傳資源保種場(chǎng);2013年4月15日,原農(nóng)業(yè)部正式批準(zhǔn)對(duì)“玉山黑豬”實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記保護(hù)。

林業(yè)產(chǎn)值以德興市、玉山縣較高,近20 a呈逐漸升高趨勢(shì);婺源縣、歙縣的經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)值相對(duì)較低。德興市、玉山縣因發(fā)展油茶林、毛竹林等經(jīng)濟(jì)林種植產(chǎn)業(yè),林業(yè)產(chǎn)值貢獻(xiàn)水平較高。

圖3 物質(zhì)貢獻(xiàn)三級(jí)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.3 Statistics of tertiary indicators of material contribution

3.2 生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)

由圖4～5可見,物種與基因安全指數(shù)以休寧縣、開化縣、歙縣水平較高,德興市、常山縣、玉山縣水平較低。休寧縣物種豐富度指數(shù)較高;開化縣古樹名木指數(shù)較高,物種豐富度處于中上水平;歙縣物種豐富度指數(shù)較高。物種豐富度以休寧縣、歙縣、淳安縣、開化縣貢獻(xiàn)水平較高;休寧縣和歙縣爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類、哺乳動(dòng)物和植物豐富度水平均處于較高水平;淳安縣鳥類、哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物豐富度較高;開化縣鳥類、哺乳動(dòng)物、兩棲動(dòng)物和植物豐富度較高。古樹名木以婺源縣、開化縣、常山縣貢獻(xiàn)水平較高。

圖4 生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)二級(jí)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.4 Statistics of secondary indicators of ecological regulation contribution

重要生態(tài)系統(tǒng)以開化縣、婺源縣供給水平較高,森林面積呈略微降低的趨勢(shì),水面指數(shù)呈先增加后減少的趨勢(shì)。森林面積比例均在80%以上,其中以婺源縣最高。水面指數(shù)以淳安縣最高。保護(hù)區(qū)面積以開化縣面積占比最高,其次為婺源縣。

生態(tài)調(diào)節(jié)功能總體來(lái)看,以婺源縣、開化縣、休寧縣生態(tài)調(diào)節(jié)指數(shù)較高,歙縣、常山縣生態(tài)調(diào)節(jié)指數(shù)較低。近20 a研究區(qū)生態(tài)調(diào)節(jié)功能整體呈先增加后降低的趨勢(shì),其中2015年處于較高水平。葉面積指數(shù)以婺源縣、休寧縣、開化縣較高,近20 a整體呈連續(xù)增加趨勢(shì)。凈初級(jí)生產(chǎn)力水平以婺源縣、休寧縣、開化縣最高,近20 a整體呈波動(dòng)增加趨勢(shì)。水源涵養(yǎng)功能以開化縣、婺源縣、玉山縣較高,近20 a整體呈波動(dòng)降低趨勢(shì)。

生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量以開化縣最高,其次為婺源縣、德興市、歙縣、休寧縣、淳安縣;常山縣和玉山縣生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量相對(duì)較低。近20 a研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。自然度以淳安縣最高,其次為開化縣和婺源縣。連通度以開化縣最高,其次為德興市和婺源縣。

圖5 生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)三級(jí)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.5 Statistics of tertiary indicators of ecological regulation contribution

3.3 精神文化貢獻(xiàn)

文化遺產(chǎn)是我國(guó)文化多樣性的重要組成部分,傳承文化對(duì)穩(wěn)定和諧的社會(huì)關(guān)系具有重要作用,同時(shí)文化遺產(chǎn)的傳承及文化內(nèi)涵與生態(tài)環(huán)境保護(hù)往往具有密切聯(lián)系。根據(jù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,歙縣、婺源縣的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)占據(jù)優(yōu)勢(shì)(圖6)。

圖6 精神文化貢獻(xiàn)三級(jí)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.6 Statistics of tertiary indicators of spiritual and cultural contribution

游憩指數(shù)研究結(jié)果(圖6)表明,玉山縣和開化縣游憩指數(shù)較高。江西三清山位于江西省上饒市玉山縣與德興市交界處,2005年成為國(guó)家地質(zhì)公園。2008年,三清山成為江西第一個(gè)世界自然遺產(chǎn)。錢江源國(guó)家公園為我國(guó)體制試點(diǎn)區(qū),位于開化縣。

3.4 人類福祉總體評(píng)價(jià)

人類福祉總體評(píng)價(jià)結(jié)果見表5和圖7。人類福祉指數(shù)整體上空間異質(zhì)性較強(qiáng),以開化縣、玉山縣人類福祉指數(shù)最高,其次為歙縣、休寧縣、婺源縣,而常山縣、德興市、淳安縣的人類福祉指數(shù)較低。從時(shí)間變化來(lái)看,近20 a人類福祉指數(shù)整體呈先增加后降低的趨勢(shì)。其中以玉山縣增長(zhǎng)速度最快,其次為休寧縣和德興市。從一級(jí)指標(biāo)來(lái)看,物質(zhì)貢獻(xiàn)整體呈逐漸增加趨勢(shì),其中糧食產(chǎn)量呈降低趨勢(shì);生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)主要受水面面積影響較大,呈先增加后降低的趨勢(shì)。

圖7 人類福祉統(tǒng)計(jì)圖Fig.7 Statistics of human well-being

表5 研究區(qū)人類福祉指數(shù)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

理想的生物多樣性評(píng)估是對(duì)所有的生態(tài)系統(tǒng)和所有的物種都進(jìn)行評(píng)估,全面了解生物多樣性現(xiàn)狀,然而從實(shí)際操作的科學(xué)性和成本效率出發(fā)存在困難[44]。因此,該研究將某些代表性和重要的生態(tài)系統(tǒng)或物種作為生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo),同時(shí)考慮錢江源的實(shí)際生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)特征,對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以更科學(xué)地評(píng)估人類福祉指數(shù)。

指標(biāo)數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算對(duì)評(píng)估至關(guān)重要,除遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo),其他指標(biāo)主要來(lái)自統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),而各地統(tǒng)計(jì)指標(biāo)存在差異,有的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)不連續(xù),重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的缺失對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有一定影響,某些指標(biāo)缺失的年份數(shù)據(jù)通過(guò)插值方法進(jìn)行計(jì)算,基于線性變化趨勢(shì)取值,雖能開展評(píng)價(jià),但對(duì)結(jié)果有一定影響。

評(píng)價(jià)指標(biāo)同時(shí)也受多種地理、經(jīng)濟(jì)、文化等因素的影響。其中物質(zhì)貢獻(xiàn)的整體增加與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系較大,居民生活水平的提高導(dǎo)致物質(zhì)需求增長(zhǎng);而增長(zhǎng)的異質(zhì)性則與地方地理特征、文化社會(huì)發(fā)展等綜合因素有關(guān);物質(zhì)貢獻(xiàn)的類型差異,比如畜牧、水產(chǎn)品或林產(chǎn)品等,則與自然條件有一定的關(guān)系。物種與基因安全指標(biāo)在相對(duì)較短的年份難以看出其變化情況,由于物種調(diào)查未見長(zhǎng)期連續(xù)的公開調(diào)查數(shù)據(jù)更新,因此筆者研究中物種豐富度和古樹名木指標(biāo)均無(wú)法開展年際變化監(jiān)測(cè),主要反映不同區(qū)域之間的空間差異。生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)主要受當(dāng)?shù)刈匀毁Y源條件影響;保護(hù)地面積比例主要與當(dāng)?shù)刈匀毁Y源有關(guān),此外還受政策主導(dǎo)。精神文化貢獻(xiàn)沒(méi)有納入主觀感受部分,而文化遺產(chǎn)和游憩指標(biāo)主要受地方自然、文化資源等影響,其中游憩指標(biāo)還受政府規(guī)劃等影響。此外,例如物種豐富度指數(shù)、古樹名木指數(shù)、保護(hù)區(qū)面積比例和精神文化等指標(biāo)通常更新時(shí)間較長(zhǎng),因此難以從時(shí)間變化上體現(xiàn)出差距。因此,該研究對(duì)這些指標(biāo)主要開展不同區(qū)域之間的對(duì)比分析,未能在時(shí)間維度開展分析。

綜合來(lái)看,該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系充分利用遙感技術(shù),與統(tǒng)計(jì)調(diào)查等數(shù)據(jù)相結(jié)合,在國(guó)家、省、市、縣等多區(qū)域尺度開展生物多樣性定量評(píng)估,可為決策者評(píng)估生物多樣性水平提供方法研究,同時(shí)促進(jìn)地區(qū)進(jìn)一步加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)。

4.2 結(jié)論

該研究選取生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)評(píng)估指標(biāo)體系,在錢江源地區(qū)開展試點(diǎn)評(píng)估,主要研究結(jié)論如下:

(1)該區(qū)域人類福祉指數(shù)空間異質(zhì)性較強(qiáng),主要是由于自然資源差異所致。人類福祉指數(shù)整體以開化縣、玉山縣水平較高,其次為歙縣、休寧縣、婺源縣,再次為常山縣、德興市、淳安縣。其中,開化縣主要體現(xiàn)在生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)較大,玉山縣主要體現(xiàn)在物質(zhì)供給和精神文化貢獻(xiàn)較大。

(2)物質(zhì)、生態(tài)調(diào)節(jié)、精神文化3個(gè)方面的貢獻(xiàn)時(shí)空分布差異較大。物質(zhì)貢獻(xiàn)整體呈逐漸增加趨勢(shì),其中玉山縣是物質(zhì)供給水平最高且增長(zhǎng)速度最快的縣域,此外常山縣、德興市物質(zhì)供給水平也較高。生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)整體呈先增加后降低趨勢(shì),其中以開化縣、婺源縣、休寧縣貢獻(xiàn)水平較高,這3個(gè)地區(qū)有較好的自然優(yōu)勢(shì),森林生態(tài)系統(tǒng)面積較大。精神文化貢獻(xiàn)指數(shù)受人文主觀因素影響較大,其中玉山縣游憩指數(shù)表現(xiàn)突出,主要是由于該縣的三清山屬于世界自然遺產(chǎn),權(quán)重相對(duì)較高。婺源縣既注重非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù),又兼顧游憩功能的發(fā)展,所以該地區(qū)整體精神文化貢獻(xiàn)較高;歙縣主要在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)方面表現(xiàn)突出,雖然游憩功能略有遜色,精神文化貢獻(xiàn)仍保持較高的水平。

(3)近20 a人類福祉整體呈先增加后降低的趨勢(shì)。其中玉山縣一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì),且增長(zhǎng)速度最快,主要體現(xiàn)在物種供給水平的增長(zhǎng);其次為休寧縣,主要體現(xiàn)在林產(chǎn)品供給水平增加。由此可見,物種供給的增長(zhǎng)是該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中對(duì)人類福祉增長(zhǎng)貢獻(xiàn)最顯著的指標(biāo)。