基于生態系統服務的生態保護修復研究
——以秦巴生物多樣性生態功能區為例

吳靖瑤，李晨曦

（1.陜西省地質調查院，陜西·西安 710054；2.陜西省礦產地質調查中心，陜西·西安 710068；3.西部綠色建筑國家重點實驗室/西安建筑科技大學，陜西·西安 710055；4.西安建筑科技大學公共管理學院，陜西·西安 710055）

近年來，全球和區域社會經濟發展迅速[1]。自然資源的非合理利用和開發嚴重威脅區域生態安全，導致生態用地短缺，生態功能下降。生態問題應該通過生態保護修復加以解決。生態保護修復已成為緩解生態保護與經濟發展矛盾的重要橋梁，也是維護生態安全和改善人類福祉的重要保障[2]。越來越多的學者對生態保護修復進行了研究，主要包括國土空間生態修復[3-5]、山水林田湖草生態保護修復試點工程[6-7]等。而且，確定生態保護修復的重點區域成為上述研究的重要內容。

長期以來，我國高度重視生態保護工作，隨著全國生態修復工程的實施，對生態修復實施理論與實踐的影響和思考鮮有研究。聯合國發布的千年生態系統評估是第一個對全球生態系統的多層次綜合評估，并提出了生態系統評估的框架體系、指標系統和方法，為生態評估提供了方法和思路[8-9]。

秦巴生物多樣性生態功能區是《全國主體功能區規劃》25 個國家重點生態功能區之一，同時也是《全國生態功能區劃（修編版）》63 個重要生態功能區中的秦嶺—大巴山生物多樣性保護與水源涵養重要區，具有重要的生物多樣性維護和水源涵養功能。本文以秦巴生物多樣性生態功能區的陜西省鎮安縣為例，探討生態系統服務價值評價在區域生態保護修復中的應用研究。

1 研究區域概況

鎮安縣位于秦嶺南麓東段，商洛市西南隅，陜西省東南部，漢江支流乾佑河與旬河中游，隸屬于陜西省商洛市管轄。東與山陽、湖北省鄖西縣接壤，西與寧陜相連，南與旬陽毗鄰，北與柞水交界，地理坐標為東經108°34′16″～109°36′55″、北緯33°07′35″～33°42′02″，東西長 97.5 km，南北寬 64.2 km，總面積3487.41 km2。鎮安縣位于南北氣溫 0℃分界線和 800 mm 降水線上，屬于北亞熱帶和暖溫帶過度氣候帶，冬春多旱、夏秋多雨，溫暖濕潤。受地形垂直變化的影響，氣候垂直差異較大，具典型山地立體氣候特點，區域內氣候條件差異明顯，分布極不均衡。鎮安縣地處南秦嶺造山帶，長期的地質構造演化，造就了復雜多樣的地形地貌特征?？h域地勢西北高、東南低，總體由北西向南東傾斜，呈三山兩谷一川特征，境內最高點為木王鎮鷹嘴石，海拔 2601.6 m，最低點是青銅關鎮旬河村河谷，海拔344 m，高低落差2257.6 m。境內山勢縱橫交錯，浸蝕河流眾多，形成山川相接、谷峰相間、縱橫迭巒的掌狀地貌，素有“九山半水半分田”之稱。研究區示意圖見圖1。

圖1 研究區示意圖Fig.1 Schematic diagram of the research area

2 數據來源與研究方法

研究數據來源于2011—2020 年鎮安縣土地利用變更調查數據（選取其中2011 年、2014 年、2017 年、2020年數據進行研究），《鎮安縣統計公報》以及山水林田湖草生態保護修復項目規劃數據，根據《第二次全國土地調查土地分類》以及《第三次全國國土調查工作分類》，結合鎮安縣生態系統服務類型以及當地實際情況，將生態系統按地類歸并為耕地、園地、林地、草地、濕地、未利用地、水域、建設用地8 類。

本文采用千年生態系統評估（The Millennium Ecosystem Assessment）的方法，該方法定義了四類可以對人類福利做出貢獻的生態系統服務，分別為供給服務、調節服務、支持服務和文化服務4 大類，又進一步細分為11 種服務功能[8]。

基于單位面積生態系統服務價值當量表[11]，結合鎮安縣實際情況選擇與歸并地類。其中，耕地采用農田中旱地的價值當量，林地采用森林各二級分類價值當量的平均值，草地采用草地各二級分類價值當量的平均值，園地采用草地與林地價值當量的平均值，濕地對應原來濕地的價值當量，水域對應水系的價值當量，未利用地采用荒漠各二級分類價值當量的平均值，建設用地參照相關研究來確定價值當量[12-13]。得到鎮安縣單位面積生態系統服務價值當量，見表1。

表1 鎮安縣單位面積生態系統服務價值當量Table 1 Equivalent value of ecosystem services per unit area in Zhen’an County

其中，1 個標準當量因子的生態系統服務價值量參考謝高地等[11]的計算公式：

其中，D表示1 個標準當量因子的生態系統服務價值量（元/hm2）；Sr、Sw和Sc分別表示稻谷、小麥以及玉米的播種面積占三種作物播種總面積的比重（%）；Fr、Fw和Fc分別表示全國稻谷、小麥以及玉米單位面積的平均凈利潤（元/hm2）。

本文選取2011、2014、2017 和2020 年稻谷、小麥和玉米播種總面積，單位面積平均凈利潤進行計算[7]。數據來源于2012、2015、2018 和2021 年的《中國統計年鑒》以及《全國農產品成本收益資料匯編》，根據公式（1），得到平均生態系統服務價值量值為1535.69 元/hm2。計算得到鎮安縣單位面積生態系統服務價值，見表2。

表2 鎮安縣單位面積生態系統服務價值（元/hm2）Table 2 Unit area ecosystem service value of Zhen’an County (yuan/hm2)

生態系統服務價值評價方法，采用謝高地[11]單位面積當量法進行評價，生態系統服務價值計算公式如下:

式中，Mj為j 類生態系統面積( hm2) ;Nrj為j 種生態系統r 種生態服務功能單位面積生態系統服務價值。

生態系統服務評價在生態修復中的應用包括，通過生態系統服務評價識別生態環境問題，確定生態修復的目標以及利用修復前后生態系統服務價值的變化，判斷生態修復的成效。

3 生態問題的識別

3.1 生態系統服務價值研究

生態問題和修復的方向利用生態系統服務價值進行識別[7]。根據公式（1）和鎮安縣2011—2020 年土地利用現狀和變更調查數據，計算出鎮安縣二級生態功能的生態系統服務價值其年均變化率，見表3。

表3 鎮安縣二級生態功能的生態服務價值及其年均變化率Table 3 Ecological service value and annual average change rate of secondary ecological functions in Zhen’an County

為提高生態系統服務價值時空分異分析精度和效果，將研究區劃分為250 m×250 m 大小網格單元[14-16]，計算2011—2020年間各網格單元生態系統服務價值的平均值，并將其賦值到網格矢量文件，建立生態系統服務價值平均分布格局圖，見圖2。

圖2 鎮安縣生態系統服務價值平均分布格局Fig.2 Average distribution pattern of ecosystem service value in Zhen’an County

從生態系統服務價值變化總量來看，2011—2020 年間鎮安縣各土地類型二級生態功能生態服務價值逐漸降低，由977421.45 萬元減少到940187.72 萬元，減少了37233.73 萬元。在此期間，食物生產、原料生產、水資源供給、氣體調節、土壤保持、維持養分循環等 6 項生態服務價值都出現不同程度的下降，10 年間生態環境服務價值變化率絕對值最大的是土壤保持功能，為60.05%。表明鎮安縣生態系統持續遭到破壞。

從生態系統服務價值年際變化量分析，2011—2014年、2014—2017 年、2017—2020 年，鎮安縣年生態服務價值年均變化量絕對值最大量分別是663.27、 981.36、27384.90，全部為水文調節功能。研究表明，近年來鎮安縣生態環境保護修復需要重點關注水文調節生態系統功能。

從生態系統服務價值年際變化率看，生態系統服務價值總量年際變化率最高的為2017—2020 年，變化率絕對值為3.44%。2011—2020 年，水資源供給這一生態服務功能的生態服務價值均下降最快，變化率分別為2.58%、3.06%、32.40%。研究表明，鎮安縣在未來的生態保護修復工作中應重點關注水資源供給問題。

從圖2 生態系統服務價值的平均分布格局上看，鎮安縣生態系統服務價值與地形地貌特征密切相關，高值區主要分布在西北部，主要是由于該區域海拔較高，林地面積較大；西南部為生態系統服務價值低值區。

3.2 生態環境問題

通過鎮安縣生態服務價值的定量化計算及定性分析，得到鎮安縣的食物生產、水資源供給、水文調節等生態服務功能的價值變化較大。

3.2.1 水源涵養與生態保護修復形勢嚴峻

鎮安縣以山地丘陵為主，地質環境較為復雜，受各類氣象災害影響會出現新的地質災害點，是陜西省地質災害多發縣區之一，主要地質災害類型有滑坡、泥石流、山體崩塌、地面塌陷等，全縣地質災害點共計319 處。鎮安縣地質災害絕大部分發生在農村地區，應對自然災害的能力較弱，基層缺機構，缺技術，缺人才，缺經費的問題比較突出，群眾的識災，防災和主動避險的意識不強，對于政府的依賴性較強，加大了地質災害的風險程度。局部土壤侵蝕強度在降低，人居環境和生產生活條件得到改善，總體呈現向好的趨勢。但新形成的水土流失問題依然存在，新增水土流失區域依然存在小規模增加，全縣水土綜合治理的任務依然艱巨，水土保持投入機制有待完善，公眾水土保持意識仍有待提高。

在自然和人為因素的雙重作用下，森林面積存在一定的破碎化程度，質量欠佳， 整體生態功能質量略有下降。生態空間有被蠶食的現象，補充林木樹種較為單一，且部分地區缺少大型斑塊森林，缺乏有效的生態安全屏障保護。農藥化肥等污染和城鎮生活點狀污染產生的污染問題導致浮游生物多樣性有降低趨勢，濕地生態系統抵御外界干擾能力收到削弱，生態系統結構趨于不穩定狀態。鎮安縣森林生態服務價值處于中低水平，價值高的生態系統分布較少。森林生態服務功能需要進一步提高和改善，需要加大對森林生態系統的保護與管護，以達到生態系統的持續穩定發展。

3.2.2 礦區生態環境破壞嚴重（1）植被破壞及環境污染問題

在自然和人為因素的雙重作用下，森林面積存在一定的破碎化程度，質量欠佳，整體生態功能質量略有下降。生態空間有被蠶食的現象，補充林木樹種較為單一，且部分地區缺少大型斑塊森林，缺乏有效的生態安全屏障保護。

鎮安縣產業結構的逐步優化與提升，三廢治理等工作的深入推進，使得全縣綜合環境質量逐漸改善。但由于污染物種類與數量仍在不斷增加，鎮安縣在未來發展過程中仍需密切關注水環境保護、土壤環境保護、大氣環境保護問題。城鎮空間仍存在工業點源污染、城鎮生活源污染和集中式處理設施污水排放問題，因工業“三廢”及城市生活污染物的排放，污染物會在土壤逐漸累積，部分城鎮周邊、交通沿線、工礦業集聚區會存在土壤重金屬污染問題。鎮安縣現有53 個具有采礦山企業中，有2 個為大型礦山開采企業，5 個為中型礦山開采企業，其余均為小型及零星分散的礦山開采企業，整體實力不強；礦產品以原礦和初級產品為主，深加工產品少；小型礦山企業經營水平參差不齊，大多技術裝備落后，采選工藝水平低，礦產品科技含量低，且大礦小開、重復建設問題比較突出。礦產資源的長期開發利用不僅造成區內各類采礦場大量占用各種土地，而且也造成了棄渣堆放、尾礦庫等占用破壞土地，造成地面塌陷、滑坡、泥石流等種地質災害及環境污染。

（2）占壓破壞和損毀土地資源問題

在礦山開采過程中，礦山企業受經濟利益驅使，只片面追求經濟效益，缺乏環境保護意識，有的甚至設法逃避治理恢復責任，不僅增加了監管難度，而且使治理恢復責任難以落實到位。對于尾礦置之不理， 造成長期對土地壓占與損毀，影響周圍生態環境系統的平衡，造成生態系統不平衡。由于眾多小型礦山的存在，加之開采技術比較滯后，會對生態環境造成一定的影響。在礦山開發利用過程中，爆破，破碎，儲運等重點環節的粉塵對礦山周邊環境易造成粉塵污染，露天礦山開挖形成的雜亂坡面，高低不平的宕底，堆料場的雜亂無章易形成視覺污染，采礦前的砍伐，形成小范圍的植被連續性的破壞，進而阻斷了生物的連續性，且地下開采易形成塌陷區等等。礦山主要集中在中部地區，西部和東部也有分布，月河、永樂、青銅關、米糧、高峰鎮等地的礦山開采最為密度集中。隨著鄉村振興的進一步推進，現代農業不斷規?；?、專業化，城鄉融合的廣度和深度不斷加強，農村人居環境質量不斷改善，鄉村建設對用地空間的需求將不斷增加，對建設用地利用水平的要求也將不斷提高，亟需采取相關措施對鄉村地區的用地矛盾進行改善。

4 討論

4.1 鎮安縣生態保護修復方向與目標

4.1.1 農業空間綜合整治

因鎮安縣地形地貌多樣，各種原因的土地調整與城鄉建設的占用，導致其耕地呈現出破碎化程度比較高，綜合判定農業空間采取綜合整治的措施來整理和開發農地空間。旨在優化農業農村發展格局，提升各類資源價值，引導城鄉研究要素有序流動， 促進農業農村發展，助推鄉村振興。

4.1.2 城鎮空間綜合整治

鎮安縣存在土地利用方式不合理，存在部分低效用地，城鎮內部空間存在挖掘潛力，公共服務設施不夠完善，城鎮空間存在廢棄用地，因此判定城鎮空間綜合整治為綜合提升型。旨在促進城市有機更新，提高國土資源利用效率，提高人居品質，引導經濟高質量發展，增強城市競爭力。

4.1.3 生態空間生態修復

因森林生態服務功能整體還比較欠缺，礦山開采會擾動當地生態系統的平衡性， 以及每年會發生的地質災害，對當地生態空間會造成不小的影響，所以判定鎮安生態空間為生態修復方向，對生態功能低的地區進行人工干預的生態修復。進行生態修復旨在維護生態安全格局，修復受損的生態環境系統，保護生物多樣性，提供多樣化生態產品。

4.2 鎮安縣生態保護修復布局與安排

4.2.1 總體布局

利用 ArcGIS 軟件，將鎮安縣水土保持，水源涵養，生物多樣性和生態用地疊加分析，識別出鎮安縣生態修復需要區，分為一般需求區和高度需求區。生態空間具有維護生物多樣性，水源涵養，水土保持，提供生態產品的特殊功能， 對礦山分布區域進行緩沖區分析，以500 m 作為緩沖區域，確定礦山修復區域為重點修復區域，結合生態紅線劃定的范圍劃定生態重點修復區，其余河流流域區域未收到大的污染及破壞，處于一般修復區（圖3）。

圖3 總體布局圖Fig.3 Overall layout

4.2.2 統籌安排

（1）重點修復區

根據鎮安縣生態紅線劃定成果，結合當地自然本底基礎和生態環境條件，確定生態保護紅線范圍、自然保護區、水源地保護區和礦山修復區域為重點修復區。

（2）一般修復區

一般修復是去除生態保護紅線范圍、自然保護區、水源地保護區和礦山修復區域， 剩余空間為一般生態修復區。通過生態修復，形成“三綠心，兩清水廊道，三流域區的生態安全格局”（圖4）。三綠心是西部生態綠心，以木王國家森林公園為核心，東南部生態綠心，北部生態綠心，以生態紅線集中區域為核心輻射；兩清水廊道是以旬河和乾佑河兩大主要河道為核心廊道，向周圍區域擴展；三流域區為東北流域區，西南流域區和西北流域區，以河網密集區域為核心，向四周輻射的格局。

圖4 鎮安縣生態安全格局Fig.4 Ecological security pattern of Zhen’an County

5 結論

本文以鎮安縣生態保護修復工程為例探究了生態系統服務評價成果在區域生態保護修復中的應用，以期為其他區域生態保護修復提供參考。

（1）本文采用千年生態系統評估方法，通過改進單位面積生態系統服務價值當量表，計算了2011—2020 年鎮安縣二級生態功能的生態服務價值及其年均變化率，研究結果表明，鎮安縣各土地類型二級生態功能生態服務價值逐漸降低。

（2）生態系統服務價值變化總量分析結果顯示，食物生產、原料生產、水資源供給、氣體調節、土壤保持、維持養分循環等6 項生態服務價值都出現不同程度的下降，2011—2020 年間生態環境服務價值變化率絕對值最大的是土壤保持功能；生態系統服務價值年際變化量分析結果表明，鎮安縣生態環境保護修復需要重點關注水文調節生態系統功能；從生態系統服務價值年際變化率看，鎮安縣在未來的生態保護修復工作中還應重點關注水資源供給問題。

（3）根據鎮安縣生態保護修復工程為例探究了生態系統服務評價成果，本文提出以農業空間綜合整治、城鎮空間綜合整治以及生態空間生態修復為方向與目標的生態保護修復工程方案。

（4）根據鎮安縣生態紅線劃定成果，本文確定了確定生態保護紅線范圍、自然保護區、水源地保護區和礦山修復區域為重點修復區的總體布局。通過生態修復，形成“三綠心，兩清水廊道，三流域區的生態安全格局”。