国家公园生态产品价值核算

杜 傲,沈钰仟,2,肖 燚,*,欧阳志云

1 中国科学院生态环境研究中心,城市与区域生态国家重点实验室,北京 100085 2 中国科学院大学,北京 100049

建立以国家公园为主体的自然保护地体系,是党的十九大提出的重大改革任务,也是生态文明思想的重大举措,以解决传统保护地体系的矛盾,推进美丽中国建设[1]。国家公园是由国家批准设立并主导管理,边界清晰,以保护具有国家代表性的大面积自然生态系统为主要目的,实现自然资源科学保护和合理利用的特定陆地或海洋区域[2]。2021年《生物多样性公约》第十五次缔约方大会上,公布了我国第一批5处国家公园。国家公园作为我国自然生态系统中最重要、自然景观最独特、自然遗产最精华、生物多样性最富集的区域,是国家和区域重要的生态安全屏障,能够提供丰富的调节服务和文化服务,在高质量生态产品的供给中发挥着重要作用。

生态产品是在不损害生态系统稳定性和完整性前提下,生态系统为人类提供的物质产品和服务产品,以及源于生态系统结构和过程的文化服务[3]。建立生态产品价值评价机制,探索制定生态产品价值核算规范,是建立健全生态产品价值实现机制的重要任务之一。生态产品总值(GEP)是生态系统为人类福祉和经济社会可持续发展提供的各种最终物质产品与服务价值的总和,主要包括生态系统提供的物质产品、调节服务和文化服务价值[3]。GEP的概念及核算框架于2013年首次提出[4],全国先后在30多个省、市、县开展GEP核算示范试点工作,并陆续出台了国家和地方核算指南、标准[5—7]；
近几年,专家学者对核算框架和方法也进行了深入探究[8—10]。目前,GEP的应用主要在生态系统保护成效[11—13]、城市与经济社会发展[14—17]、政策制定[18—19]等方面。国内关于GEP的相关研究以生态系统调节服务为基础,包括不同生态系统类型[20—22]、不同尺度区域[23—24]、不同功能区[25—26]。国家公园作为我国自然保护的新事物,发展时间不长,关于生态产品价值和生态系统服务的研究较少,主要有海南热带雨林国家公园[27]、三江源国家公园[28]、钱江源国家公园[29]、祁连山国家公园[30]、大熊猫国家公园[31]等,而相关研究多集中在原有保护地[32—34]。

本文以我国首批5处国家公园为研究对象,选择目前GEP核算相对完善的模型和参数,核算国家公园GEP,分析国家公园GEP、生态产品价值及单位面积生态产品价值特征,并对比15年间(2000—2015年)三者的变化,评估国家公园的生态保护成效,探究核算结果在生态产品价值实现中的应用。

建立国家公园是我国生态文明建设的重要内容,也是全面深化改革的优先领域。2021年,《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上,习近平总书记宣布了我国第一批正式设立的国家公园,包括“东北虎豹”“大熊猫”“三江源”“海南热带雨林”“武夷山”,它们是区域乃至全国典型生态系统、重点保护野生动植物物种、自然遗迹与自然景观的代表性区域,也是我国生态安全战略格局的重要区域,各公园保护对象详见图1。

图1 国家公园空间布局Fig.1 Spatial Planning for China′s National Parks

2.1 生态产品价值

国家公园是我国提供生态产品调节服务和文化服务的重要区域,本文的GEP核算主要以水源涵养、土壤保持、防风固沙、洪水调蓄、空气净化、水质净化、固碳释氧、气候调节等调节服务价值为主,重点探究国家公园的生态保护成效,核算方法主要参考《生态系统生产总值(GEP)核算理论与方法》[3],详见表1。

2.2 数据来源

本文采用的生态系统面积和生态产品实物量(水源涵养量、土壤保持量、固沙量、固碳量)数据来自全国生态环境十年变化(2000—2010)遥感调查评估项目,和全国生态环境五年变化(2010—2015)遥感调查与评估项目；
生态系统分类[35]、实物量其他相关参数及价值量核算的价格参数,主要依照相关资料文献[36—57]和价格指数调整获取。

3.1 国家公园生态系统格局及其变化

国家公园以草地和森林生态系统为主,其次是荒漠、湿地、灌丛等生态系统。草地生态系统面积最大(8.4万km2),占总面积的48.8%,主要由于我国面积最大(占总面积70%以上)的国家公园——三江源国家公园中草地生态系统分布最广(超过总面积的65%)；
森林生态系统占总面积的20.0%,东北虎豹、海南热带雨林、武夷山国家公园的森林面积占各园区面积的87%以上,大熊猫国家公园森林面积占比近60%。

2000—2015年国家公园湿地生态系统面积增幅最大(4.7%),主要来自三江源国家公园湿地面积的快速增加(4.7%)；
森林、灌丛、草地等自然生态系统基本稳定；
由于“生态保护与修复”、“新型城镇化建设”等政策、措施的出台,国家公园荒漠/裸土面积下降(-1.3%),城镇面积增长(8.2%)。大熊猫国家公园森林面积有小幅下降,草地和荒漠面积有所增长(图2)。

表1 生态产品价值核算方法Table 1 Accounting methods for ecological product value

图2 2000—2015年国家公园各类生态系统面积及变化率Fig.2 The area and rate of change of various ecosystems in national parks(2000—2015)

根据转移矩阵,15年间国家公园范围内生态系统变化主要体现在荒漠/裸土变为湿地,占总变化面积比例的37.4%；
草地变为湿地,占9.1%。东北虎豹国家公园有21.7%的湿地变成了森林,农田主要变成湿地和森林；
大熊猫国家公园森林面积的减少,主要变成了裸土(岩)和灌丛,分别占24.4%和20.0%；
三江源国家公园湿地面积的增长,主要来自荒漠和草地,分别占56.0%和13.6%；
海南热带雨林国家公园森林生态系统增长主要来自裸土和农田；
武夷山国家公园森林生态系统主要来自灌丛、农田和草地(表2、图3)。

表2 国家公园主要生态系统类型转移矩阵Table 2 Transfer matrix of main ecosystem types of national parks

3.2 国家公园生态产品价值及其变化

(1)生态产品总值(GEP)及变化

国家公园总GEP 2000年和2015年分别为10707.6亿元和10813.6亿元,增长106.0亿元,增幅为1.0%。

三江源国家公园GEP最高,占比超过总GEP的40%,2000年和2015年分别为4409.5亿元和4547.7亿元,增幅最大(3.1%)。海南热带雨林国家公园GEP约占总值的20%,两年GEP分别为2240.5亿元和2263.4亿元,增幅为1.0%。东北虎豹、武夷山国家公园GEP约占总值的6.8%、4.5%,15年变化较为稳定。大熊猫国家公园GEP超过总值的四分之一,两年GEP分别为2838.7亿元和2781.4亿元,下降了2.0%(表3)。

(2)生态产品价值及变化

价值最高的生态产品是水源涵养和气候调节,其中,水源涵养占总值的近40%,2000年和2015年国家公园水源涵养价值分别为4229.2亿元和4200.9亿元,大熊猫、三江源、海南热带雨林、武夷山国家公园的水源涵养价值均超过各自GEP的30%；
气候调节约占总值的30%,东北虎豹、大熊猫、三江源、海南热带雨林气候调节价值均超过各自GEP的27%。洪水调蓄、土壤保持、防风固沙、固碳释氧价值约占总值的15%、7%、4%、3%,其中东北虎豹国家公园在固碳释氧、大熊猫国家公园在土壤保持、三江源国家公园在防风固沙、海南热带雨林和武夷山国家公园在洪水调蓄等方面表现出较高价值(图4)。

图3 2015年国家公园生态系统类型和2000—2015年生态系统类型变化分布Fig.3 Types of national park ecosystems (2015) and changes of ecosystem distribution (2000—2015) 2000—2015年生态系统类型变化分布(右图)中,根据“湿地>森林>灌丛>草地>农田>城镇>荒漠/裸土”的原则,生态系统类型由低级变成高级为提升,反之为降低

国家公园生态产品价值变化方面,增长最多的是防风固沙,增长94.4亿元,增幅为27.3%(来自三江源国家公园),水质净化、气候调节、洪水调蓄分别增长4.7%、1.8%、1.2%；
而土壤保持、水源涵养、固碳释氧、空气净化价值呈下降趋势,分别下降4.5%、0.7%、0.6%、0.4%。海南热带雨林国家公园各指标价值均呈增长趋势；
东北虎豹、武夷山国家公园总体上升,而洪水调蓄价值略有下降；
大熊猫国家公园土壤保持、水源涵养、固碳释氧等价值呈下降趋势,这与大熊猫国家公园森林、灌丛生态系统面积下降有关(表3)。

图4 国家公园生态产品价值比例(2015年)Fig.4 Percentages of ecological product value of national parks (2015)

3.3 国家公园单位面积生态产品价值及其变化

2015年国家公园单位面积GEP为652.0万元/km2,高于全国均值480.7万元/km2[3]；
其中,海南热带雨林、武夷山、大熊猫、东北虎豹国家公园单位面积GEP均超过全国水平,分别为5140.5万元/km2、4816.1万元/km2、1222.7万元/km2、505.6万元/km2。而三江源国家公园相对偏低,为369.4万元/km2。2000—2015年,国家公园单位面积GEP基本稳定,变化率(1.0%)低于全国均值(21.1%),其中,三江源国家公园变化率最高(3.1%)；
海南热带雨林国家公园达到均值水平；
武夷山、东北虎豹国家公园基本不变；
而大熊猫国家公园略有下降,降低2.0%(图5)。

各指标中,国家公园水源涵养能力最强,为253.3万元/km2,其中武夷山国家公园水源涵养单位面积价值最高,为2816.4万元/km2。其次是气候调节能力,为203.0万元/km2,其中,海南热带雨林、武夷山国家公园该功能能力较强。洪水调蓄中海南热带雨林、武夷山国家公园价值较高。15年间,防风固沙增幅最大(27.3%)；
其次是水质净化,各国家公园均达到均值水平；
气候调节和洪水调蓄小幅增长,除大熊猫国家公园气候调节、东北虎豹国家公园洪水调蓄价值下降外,其他国家公园稳中有升；
水源涵养、土壤保持、空气净化、固碳释氧均值略有下降(表4)。

图5 国家公园单位面积GEP(2015)及变化率(2000—2015)Fig.5 GEP per unit area of national parks (2015) and rate of change (2000—2015)

4.1 讨论

国家公园具有较高的生态产品价值,海南热带雨林、武夷山国家公园单位面积GEP是全国均值的近10倍,体现了国家公园是我国生态产品的重要供给区域,在提供高质量生态产品中发挥着重要作用。三江源国家公园GEP最高,主要由于三江源国家公园面积最大(占国家公园总面积的71.8%),且位于青藏高原江河源区,其水源涵养、气候调节、防风固沙等价值远超其他国家公园；
但由于其荒漠生态系统面积大,植被覆盖度不高(2000、2015年分别为16.1%、36.6%),而本文的价值核算为了避免指标重复未考虑生物多样性,使其单位面积GEP相对偏低。单位面积GEP最高的国家公园是海南热带雨林国家公园,其本底条件好,森林覆盖度高(2000、2015年分别为90.5%、99.0%),以原始林为主,是我国分布最集中、保存最完好、连片面积最大的热带雨林。

15年间,国家公园GEP总体稳定,体现出了自然保护地建设、廊道建设与生物栖息地恢复建设等工程影响下国家公园的保护成效。三江源国家公园GEP呈增长趋势,主要由于我国2005年开始实施三江源生态保护和建设工程,使该区域“增水”效果明显,生态修复效果显著,植被覆盖度增长了2.3倍；
大熊猫国家公园GEP下降,主要与地震等地质灾害导致的以森林为主的自然生态系统面积减少有关；
海南热带雨林、武夷山国家公园自然本底条件良好,森林生态系统面积大,2015年植被覆盖度分别为99.01%、98.16%,由于原自然保护地在保护与修复等方面的工作较为成熟,15年植被覆盖度变化不大,因此GEP相对稳定。国家公园单位面积GEP变化率低于全国均值,由于国家公园主要由国家级自然保护区等自然保护地构成,生态系统本底条件好,且长期受严格保护,GEP稳定；
而近20年全国范围内普遍开展生态保护修复工程,生态保护成效明显,因此GEP增长较快。

在以往针对某一国家公园,或国家公园所在保护地的生态产品价值或生态系统服务功能研究的基础上,本文以我国5处国家公园为研究对象,并选择目前相对完善的模型和参数,核算其GEP。通过对比相关研究[27,58],发现国家公园GEP核算结果具有一定差异,也体现了本文在核算指标、方法、价格等方面的特征:(1)核算指标方面,本文的指标不包括生物多样性、土壤保肥等生态系统支持服务,以避免重复计算；
(2)模型方法方面,本文的固碳量采用了净生态系统生产力(NEP)法,在研究常见的净初级生产力(NPP)法的基础上,去除土壤异养呼吸消耗碳量,以确保其为人类提供服务；
(3)价格参数方面,本文根据最近年份的价格进行折算,避免因为通货膨胀等价格波动带来的价值差距。

本文根据2000年和2015年国家公园GEP核算结果,评估了15年间我国国家公园范围内生态系统变化及生态产品价值变化情况,以反映其生态保护成效和生态产品效益；
同时,也为国家公园生态产品价值实现提供量化基础,有利于推动核算结果在生态补偿标准制定、生态产品市场化交易、管理成效评估和领导干部离任审计等方面的应用。另外,针对GEP核算存在的统计数据收集困难、本地化参数缺失等问题,国家公园在未来建设中,可完善自然资源和生态环境监测体系,以获取范围内气候、土壤、植被等参数信息,制定国家公园生态产品价值核算规范,建立核算参数数据库,为国家公园生态产品核算提供数据基础。

表3 国家公园生态产品价值及变化/亿元Table 3 Value and changes of ecological products in national parks

表4 国家公园生态产品总值(GEP)各指标单位价值(2015)及变化率(2000—2015)Table 4 The unit area value (2015) and change rate (2000—2015) of each indicator of the national park GEP

4.2 结论

本文以东北虎豹、大熊猫、三江源、海南热带雨林、武夷山5处国家公园为研究对象,核算其2000年和2015年GEP,发现国家公园生态产品价值较高,是我国生态产品供给的重要区域,15年间国家公园GEP稳定,各国家公园均处于良好的发展态势。具体研究结果如下:

(1)国家公园生态系统格局以草地和森林生态系统为主,占总面积的近70%,其次是荒漠、湿地、灌丛等生态系统。各国家公园中,三江源国家公园以草地、荒漠、湿地生态系统为主,东北虎豹、海南热带雨林、武夷山国家公园约90%的面积为森林生态系统,大熊猫国家公园以森林、灌丛、草地、荒漠等生态系统为主。2000—2015年,湿地面积大幅增长(4.7%),荒漠/裸土生态系统面积减少较大(-1.3%)。根据转移矩阵,15年间国家公园生态系统变化主要体现在荒漠/裸土变为湿地,占总变化面积比例的37.4%,其次是草地变为湿地,及灌丛与森林之间的转换等。

(2)2015年,国家公园总GEP为10813.6亿元,15年间增长了1.0%。各国家公园中,三江源国家公园GEP最高(4547.7亿元),其次为大熊猫、海南热带雨林、东北虎豹国家公园；
15年GEP变化方面,三江源和海南热带雨林国家公园增幅较大(3.1%和1.0%),大熊猫国家公园有所下降(-2.0%)。各指标中,水源涵养和气候调节价值最高,占总值的38.9%和31.1%。

(3)国家公园单位面积GEP(651.95万元/km2)高于全国均值(480.7万元/km2),海南热带雨林国家公园最高,是全国均值的近10倍,武夷山、大熊猫、东北虎豹国家公园均超过全国水平。15年间,国家公园单位面积GEP略有增长(1.0%),但均低于全国水平(21.1%),其中,三江源国家公园年均变化率最高(0.21%)。各指标中水源涵养能力最强(253.27万元/km2),其次是气候调节、洪水调蓄等；
防风固沙增幅最大(27.3%)。

本文对于国家公园GEP核算存在一些困难和不足,首先,不同于以往行政区域的GEP核算,本文的核算对象是国家公园,其边界复杂、统计数据不足,使得数据收集难度和局限性较大,因此,本文暂未核算国家公园的物质产品和文化服务价值；
其次,5处国家公园面积和地域跨度较大,本地化参数获取困难,参数的确定主要来自参考文献,精细化程度有待提高。本文能够反映出国家公园范围内一定时期的生态环境状态和变化,为国家公园的生态保护和管理建设提供了科学依据。

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