分析了2000—2010年我国水源涵养型、水土保持型、防风固沙型、生物多样性维护型重点生态功能区的生态系统结构、质量与核心服务的变化.结果表明: 近11年来,水源涵养型重点生态功能区的森林、草地面积减少,水体与湿的面积增加,森林、草地、湿地生态系统水源涵养总量增加了2.9%,该类区域需要遏制森林、草地的减少趋势.水土保持型重点生态功能区的农田面积减少,而森林、草地、水体与湿地的面积增加,土壤侵蚀总量减少了28.2%,生态系统土壤保持总量增加了38.1%.防风固沙型重点生态功能区的农田、森林面积增加,草地、水体与湿地的面积减少,单位面积土壤风蚀量下降,单位面积防风固沙服务量有所提升,该类区域多位于干旱半干旱区,需要减少农田面积,优先保护原有生态系统.生物多样性维护型重点生态功能区的草地、荒漠面积减少,其他类型的面积有所增加,人类扰动呈现微弱的上升趋势,该类区域需要减少人类干扰.重点生态功能区应该针对核心服务和保护目标,分类分区开展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估.
In this paper, the dynamics of ecosystem macrostructure, qualities and core services during 2000 and 2010 were analyzed for the key ecological function zones of China, which were classified into four types of water conservation, soil conservation, wind prevention and sand fixation, and biodiversity maintenance. In the water conservation ecological function zones, the areas of forest and grassland ecosystems were decreased whereas water bodies and wetland were increased in the past 11 years, and the water conservation volume of forest, grassland and wetland ecosystems increased by 2.9%. This region needs to reverse the decreasing trends of forest and grassland ecosystems. In the soil conservation ecological function zones, the area of farmland ecosystem was decreased, and the areas of forest, grassland, water bodies and wetland ecosystems were increased. The total amount of the soil erosion was reduced by 28.2%, however, the soil conservation amount of ecosystems increased by 38.1%. In the wind prevention and sand fixation ecological function zones, the areas of grassland, water bodies and wetland ecosystems were decreased, but forest and farmland ecosystems were increased. The unit amount of the soil wind erosion was reduced and the sand fixation amount of ecosystems increased lightly. In this kind of region that is located in arid and semiarid areas, ecological conservation needs to reduce farmland area and give priority to the protection of the original ecological system. In the biodiversity maintenance ecological function zones, the areas of grassland and desert ecosystems were decreased and other types were increased. The human disturbances showed a weakly upward trend and needs to be reduced. The key ecological function zones should be aimed at the core services and the protecting objects, to assess quantitatively on the effectiveness of ecosystem conservation and improvement.
全 文 :2000—2010年我国重点生态功能区
生态系统变化状况∗
黄 麟1∗∗ 曹 巍1 吴 丹2 巩国丽3 赵国松1
( 1 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101; 2 环境保护部南京环境科学研究所, 南京 210042; 3 山西省环境规划
院, 太原 030024))
摘 要 分析了 2000—2010年我国水源涵养型、水土保持型、防风固沙型、生物多样性维护
型重点生态功能区的生态系统结构、质量与核心服务的变化.结果表明: 近 11 年来,水源涵养
型重点生态功能区的森林、草地面积减少,水体与湿的面积增加,森林、草地、湿地生态系统水
源涵养总量增加了 2.9%,该类区域需要遏制森林、草地的减少趋势.水土保持型重点生态功能
区的农田面积减少,而森林、草地、水体与湿地的面积增加,土壤侵蚀总量减少了28.2%,生态
系统土壤保持总量增加了 38.1%.防风固沙型重点生态功能区的农田、森林面积增加,草地、水
体与湿地的面积减少,单位面积土壤风蚀量下降,单位面积防风固沙服务量有所提升,该类区
域多位于干旱半干旱区,需要减少农田面积,优先保护原有生态系统.生物多样性维护型重点
生态功能区的草地、荒漠面积减少,其他类型的面积有所增加,人类扰动呈现微弱的上升趋
势,该类区域需要减少人类干扰.重点生态功能区应该针对核心服务和保护目标,分类分区开
展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估.
关键词 重点生态功能区; 水源涵养; 水土保持; 防风固沙; 生物多样性维护
∗“十二五”国家科技支撑计划项目 (2013BAC03B04)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: huanglin@ igsnrr.ac.cn
2014⁃11⁃01收稿,2015⁃06⁃19接受.
文章编号 1001-9332(2015)09-2758-09 中图分类号 Q149 文献标识码 A
Assessment on the changing conditions of ecosystems in key ecological function zones in Chi⁃
na. HUANG Lin1, CAO Wei1, WU Dan2, GONG Guo⁃li3, ZHAO Guo⁃song1 ( 1Institute of Geo⁃
graphic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,
China; 2Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing
210042, China; 3Shanxi Academy of Environmental Planning, Taiyuan 030024, China) . ⁃Chin. J.
Appl. Ecol., 2015, 26(9): 2758-2766.
Abstract: In this paper, the dynamics of ecosystem macrostructure, qualities and core services dur⁃
ing 2000 and 2010 were analyzed for the key ecological function zones of China, which were classi⁃
fied into four types of water conservation, soil conservation, wind prevention and sand fixation, and
biodiversity maintenance. In the water conservation ecological function zones, the areas of forest and
grassland ecosystems were decreased whereas water bodies and wetland were increased in the past
11 years, and the water conservation volume of forest, grassland and wetland ecosystems increased
by 2.9%. This region needs to reverse the decreasing trends of forest and grassland ecosystems. In
the soil conservation ecological function zones, the area of farmland ecosystem was decreased, and
the areas of forest, grassland, water bodies and wetland ecosystems were increased. The total
amount of the soil erosion was reduced by 28.2%, however, the soil conservation amount of ecosys⁃
tems increased by 38.1%. In the wind prevention and sand fixation ecological function zones, the
areas of grassland, water bodies and wetland ecosystems were decreased, but forest and farmland
ecosystems were increased. The unit amount of the soil wind erosion was reduced and the sand fixa⁃
tion amount of ecosystems increased lightly. In this kind of region that is located in arid and semia⁃
rid areas, ecological conservation needs to reduce farmland area and give priority to the protection of
the original ecological system. In the biodiversity maintenance ecological function zones, the areas of
grassland and desert ecosystems were decreased and other types were increased. The human distur⁃
bances showed a weakly upward trend and needs to be reduced. The key ecological function zones
应 用 生 态 学 报 2015年 9月 第 26卷 第 9期
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2015, 26(9): 2758-2766
should be aimed at the core services and the protecting objects, to assess quantitatively on the effec⁃
tiveness of ecosystem conservation and improvement.
Key words: key ecological function zones; water conservation; soil conservation; wind prevention
and sand fixation; biodiversity maintenance.
重点生态功能区是保障国家生态安全、扩大绿
色生态空间的重要区域,是人与自然和谐相处的示
范区[1-2] .2011年,《全国主体功能区规划》 [1]中划定
了水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护
4 种类型的重点生态功能区.目前重点生态功能区
研究,主要集中在生态效益补偿、发展道路与模式和
产业发展等方面[3-4] .针对单个类型或单个区域的重
点生态功能区开展了大量生态效益评价工作,如黑
河下游重要生态功能区的生态恶化发生发展过程与
驱动机制、生态环境敏感性与生态承载力评价、植被
防风固沙功能及价值估算等[5],陇东黄土高原丘陵
沟壑重要生态功能区生态系统的土壤保持功能及其
经济价值[6],甘南黄河重要水源补给生态功能区的
草地生态环境综合评价[7],秦岭生态功能区水土保
持治理效益综合评价[8],三江源区水源涵养服务模
拟评价等[9] .部分学者探讨了重点生态功能区生态
安全评价、典型生态服务及评估方法等[10-12] .然而,
已有研究多集中单个类型或单个区域,且定性研究
多、定量研究少,对我国重点生态功能区的整体生态
系统变化状况的研究较少.
2008—2014年,中央财政累计下拨国家重点生
态功能区转移支付 2004 亿元,其中,2014 年国家重
点生态功能区所在 451个县(市、区)的转移支付资
金达到 480 亿元.行业主管部门采用生态环境指数
(ecological environment index,EI)指标体系考核国
家重点生态功能区县域生态环境质量保护及改善的
效果,据此给予奖励、扣减直至全面停止转移支付资
金.EI指标体系包括自然生态指标和环境状况指标,
通过综合指数法得到每个市县的生态环境指标年际
变化量.采用统一标准便于考核,但是针对性较弱,
后续对重点生态功能区的成效评估,应该针对核心
服务和保护目标,分类开展具体定量的综合评
估[10,12] .弄清重点生态功能区生态系统变化状况,明
确限制性开发对其生态安全的影响,评估生态保护
对其发挥生态保障功能的作用,可以为后续重点生
态功能区综合监测与评估提供科学基础,对于支撑
重点生态功能区生态保护与限制开发的管理决策具
有重要意义.因此,首先需要明确重点生态功能区实
施转移支付之前的生态系统本底状况,即实施生态
保护和恢复前 5~10年的区域生态系统平均状况及
其变化状况.
1 研究地区与研究方法
1 1 研究区概况
重点生态功能区分为水源涵养、水土保持、防风
固沙和生物多样性维护 4种类型(图 1),约 25个生
图 1 我国重点生态功能区分布
Fig.1 Distribution of key ecological function zones in China.
Ⅰ: 水土保持型 Soil conservation type; Ⅱ: 生物多样性维护型 Biodi⁃
versity maintenance; Ⅲ: 水源涵养型 Water conservation type; Ⅳ: 防
风固沙型 Wind prevention and sand fixation type. 1) 大小兴安岭森林
生态功能区 Forest region in Greater and Lesser Higgnan Mountains; 2)
长白山森林生态功能区 Forest region in Changbai Mountains; 3) 阿尔
泰山地森林草原生态功能区 Mountain forest steppe region in Altai; 4)
三江平原湿地生态功能区 Wetland region of Sanjiang Plain; 5) 若尔
盖草原湿地生态功能区 Grassland wetland region of Ruoergai; 6) 甘南
黄河重要水源补给生态功能区 Important water supply region of the
Yellow River in Gannan; 7) 祁连山冰川与水源涵养生态功能区 Glac⁃
ier and water conservation region in Qilian Mountain; 8) 南岭山地森林
及生物多样性生态功能区 Forest and biodiversity region in Nanling
Mountain; 9) 黄土高原丘陵沟壑水土保持生态功能区 Hilly and gully
region of Loess Plateau; 10) 大别山水土保持生态功能区 Soil and wa⁃
ter conservation region in Dabie Mountain; 11) 桂黔滇喀斯特石漠化防
治生态功能区 Karst rocky desertification region in Guangxi, Guizhou
and Yunnan; 12) 三峡库区水土保持生态功能区 Three Gorges Reser⁃
voir Area; 13) 塔里木河荒漠化防治生态功能区 Desertification control
region of Tarim River; 14) 阿尔金草原荒漠化防治生态功能区 Grass⁃
land desertification control region in Arkin; 15) 呼伦贝尔草原草甸生
态功能区 Grassland meadow region in Hulunbuir; 16) 科尔沁草原生态
功能区 Grassland desert region of Horqin; 17) 浑善达克沙漠化防治生
态功能区 Hunshandake Desertification region; 18) 阴山北麓草原生态
功能区 Grassland region in Yinshan Mountain; 19) 川滇森林及生物多
样性生态功能区 Forest and biodiversity in Sichuan and Yunnan; 20)
秦巴生物多样性生态功能区 Biodiversity region in Qinba; 21) 藏东南
高原边缘森林生态功能区 Forest region in the edge of southeastern Ti⁃
bet; 22) 藏西北羌塘高原荒漠生态功能区 Desert region of Qiangtong
Plateau in the northwestern Tibet; 23) 三江源草原草甸湿地生态功能
区 Grassland meadow wetland region in Sanjiangyuan; 24) 武陵山区生
物多样性及水土保持生态功能区 Biodiversity, soil conservation region
in Wuling Mountains; 25) 海南岛中部山区热带雨林生态功能区
Tropical rainforest region of central Hainan Island. 下同 The same below.
95729期 黄 麟等: 2000—2010年我国重点生态功能区生态系统变化状况
态功能区,总面积约 386×104 km2,占全国陆地国土
面积的 40.2%.其中,水源涵养型 8个、水土保持型 5
个、防风固沙型 6 个,生物多样性维护型 7 个.武陵
山区同属生物多样性维护及水土保持型.
重点生态功能区实施转移支付希望达到的目标
主要包括:林地保有量、草原面积保持稳定,河流、湖
泊、湿地面积有所增加,人类活动占用的空间控制在
目前水平;生态退化面积减少,草原植被得到恢复,
覆盖度明显提高;单位面积绿色生态空间涵养的水
量明显增加;水土流失和荒漠化得到有效控制;生物
多样性得到切实保护[1] .
1 2 研究方法
本文通过开展四类重点生态功能区 2000—
2010年生态系统面积及其变化的统计,以及水源涵
养、土壤保持、防风固沙等主要服务量及其变化趋势
的估算,分析过去 11年不同类型重点生态功能区的
生态系统动态本底状况,以期为后期大规模实施生
态保护及其生态成效评估提供科学依据.
1 2 1生态系统宏观结构变化 依据 2000、2010 年
陆地卫星 30 m TM / ETM+、中巴资源卫星等遥感图
像数据,经图像精纠正和拉伸处理后,通过遥感解译
判读获得的土地利用 /覆被变化数据[13],将土地利
用 /覆被变化类型归类为:农田、森林、草地、水体与
湿地、荒漠、人工表面、其他等 7个生态系统类型,生
成重点生态功能区生态系统类型空间分布数据,进
而对空间数据进行统计分析,综合评价生态系统面
积变化趋势.
1 2 2生态系统质量及其变化分析 收集 2000—
2010 年 MODIS 的 250 m 分 辨 率 NDVI 数 据
(MOD13Q1),采用最大合成法得到半月 NDVI数据.
利用 NDVI数据计算植被覆盖度,根据像元二分模
型理论,可以认为一个像元的 NDVI 值是由绿色植
被部分贡献的信息与无植被覆盖部分贡献的信息组
合而成,最大植被覆盖度(Fc)根据以下公式计算:
Fc =(NDVI-NDVIsoil) / (NDVIveg-NDVIsoil) (1)
式中:NDVIveg为纯植被像元的 NDVI 值;NDVIsoil为
完全无植被覆盖像元的 NDVI值.这两个 NDVI 值依
据 30 m生态系统类型数据确定 250 m 栅格内植被
覆盖比例.分析比较 2000—2005 年与 2005—2010
年前、后 6年各重点生态功能区生长季最大植被覆
盖度的变化.
1 2 3生态系统水源涵养服务 采用降水贮存量
法[14]分析生态系统水源涵养量,可表示为:
Q=A×J×R (2)
J= J0×K (3)
式中:Q为与裸地相比较,森林、草地、湿地等生态系
统涵养水分的增加量 ( m3 ); A 为生态系统面积
(hm2);J 为产流降水量 (mm); J0为年均降水量
(mm);K为产流降水量占降水总量的比例;R 为与
裸地相比较,生态系统减少径流的效益系数.年均降
水量通过对该区及其周边气象站点的观测数据插值
而成.通过搜集已发表文献的实测降雨产流临界值,
以临近国家气象台站实测日降水数据修正同时期
TRMM逐日 3 小时降水量数据,累积单次降雨量大
于降雨产流临界值的数值得到单点产流降雨量占降
雨总量的比例,再与多年均河川径流系数建立线性
关系,得到 K值的空间分布.森林减少径流的效益系
数主要通过已有的文献资料收集得到,草地降雨径
流率根据草地植被覆盖度[15]计算得到,不同植被覆
盖度下高寒草甸的降水产流特征采用李元寿等[16]
的研究结果.
1 2 4生态系统土壤保持服务 基于修正的通用土
壤流失方程(RUSLE)计算单位面积土壤流失量,即
土壤侵蚀模数.RUSLE包含降雨侵蚀力因子(R)、土
壤可蚀性因子(K)、坡长因子(L)、坡度因子(S)、覆
盖和管理因子(C)以及水土保持措施因子(P).
A=R×K×L×S×C×P (4)
基于国家气象台站的日降雨量数据及日平均气
温等气象资料,采用日降雨量拟合模型[17]来估算降
雨侵蚀力,利用 1 ∶ 100万土壤数据库所附的土壤属
性表和空间数据,根据 Nomo 图法估算土壤可蚀性
因子值.基于 SRTM3 V4.1数据加工制作得到的全国
90 m分辨率数字高程模型(DEM)数据,根据 Mc⁃
Cool等[18]和 Liu等[19]的核心算法计算坡度、坡长因
子.盖度和管理因子采用蔡崇法等[20]提出的利用植
被覆盖度计算 C 值的方法.通过查找文献搜集到多
个地区的土壤侵蚀模数资料,将估算得到的土壤侵
蚀模数与其进行对比验证.
通过对生态系统土壤保持量进行定量分析来衡
量生态系统保育土壤的能力.土壤保持量为生态系
统在极度退化状况下的土壤流失量与现实状况下土
壤流失量的差值.
Acov = Aeed-Area (5)
Aeed = R×K×L×S×Cdeg×P (6)
Area = R×K×L×S×Crea×P (7)
Acov = R×K×L×S×(Cdeg-Crea)×P (8)
式中:Acov为土壤保持量;Aeed和 Area分别表示生态系
统在极度退化状况下与现实状况下的土壤流失量,
0672 应 用 生 态 学 报 26卷
可以发现 Aeed和 Area的差异仅体现在 C因子上.
1 2 5生态系统防风固沙服务 在充分考虑气候条
件、植被状况、地表土壤粗糙度、土壤可蚀性、土壤结
皮的情况下,利用修正的土壤风蚀方程(RWEQ)定
量评估土壤风蚀量.
SL=Qx / x (9)
Qx =Qmax[1-e(x,s)
2] (10)
Qmax = 109.8(WF·EF·SCF·K′·COG) (11)
式中:SL为土壤风蚀模数;x 为地块长度;Qx 为地块
长度 x处的沙通量(kg·m-1);Qmax为风力的最大输
沙能力(kg·m-1);s为关键地块长度(m);WF 为气
象因子;EF 为土壤可蚀性成分;SCF 为土壤结皮因
子;K′为土壤糙度因子;COG 为植被因子,包括平
铺、直立作物残留物和植被冠层.气候因子中的风和
土壤湿度根据中国气象科学数据共享服务网
(http: / / cdc.cma.gov.cn)下载的日均风速、降水、温
度、日照时数等计算;雪盖因子利用从中国西部环境
与生态科学数据中心(http: / / westdc.westgis. ac. cn)
下载的中国雪深长时间序列数据集计算.土壤可蚀
性因子根据 Fryrear等[21]的方程计算.土壤数据来源
于西部环境与生态科学数据中心 1 ∶ 100 万土壤类
型图所附的土壤属性表和空间数据.根据文献收集
地面测定的我国不同地区的风蚀模数结果[22-25]对
本估算结果进行验证.
通过对生态系统防风固沙服务量进行定量分析
来衡量生态系统防风固沙的能力.防风固沙服务量
(SLsv)为裸土条件和地表覆盖植被条件下的土壤风
蚀量的差值:
SLsv =SLs-SLv (12)
式中:SLs表示裸土条件下的潜在土壤风蚀量;SLv表
示植被覆盖条件下的现实土壤风蚀量.
1 2 6生物多样性维护功能 根据赵国松等[26]方
法,基于不同生态系统类型、不同级别的扰动程度构
建生物多样性人类扰动指数(取值范围 0 ~ 1,无量
纲),用于评价人类活动对生态系统的影响程度,反
映人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度,从
而评估生物多样性维护功能.扰动指数值越高,人类
扰动程度越高,当同一区域人类扰动程度下降时,认
为人类对生态系统的威胁程度减小.基于不同生态
系统类型的扰动程度对各生态系统类型进行分级赋
值,得到 4种扰动程度的分级指数(表 1).本文只考
虑有自然植被分布的生态系统类型的人类扰动,未
利用地的人类扰动只考虑有盐生植被分布的盐碱地
和湿生植被分布的沼泽地,而不考虑对冰雪、沙地、
表 1 人类扰动指数分级表
Table 1 Classification of disturbance index
类型
Types
生态系统类型
Ecosystem types
扰动分级指数
Disturbance
classification index
自然未利用
Natural unused
盐碱地、沼泽 0
自然再利用
Natural reused
林地、草地、水域 1
人为再利用
Artificial reused
农田 2
人为非再生利用
Artificial not reused
城镇、工矿用地和交通
用地等人工表面
3
戈壁、裸地、裸岩石砾地等稀少植被或无植被分布生
态系统类型的人类扰动.
根据不同扰动类型所占比例进行加权求和,形
成一个 0~3之间分布的人类扰动指数,其值的大小
综合反映了某一地区的扰动程度,在加权求和的基
础上进行标准化,计算方法如下:
D = (∑
3
i = 0
Ai × P i) / 3 /∑
n
i = 1
P i (13)
式中:D为生物多样性人类扰动指数,范围为 0 ~ 1;
Ai表示第 i级生态系统扰动程度分级指数;P i表示第
i级扰动程度分级面积所占百分比.
为便于多期综合人类扰动指数的对比,直接扣
除无植被或稀疏植被分布生态系统类型占比超过
95%的区域.
2 结果与分析
2 1 水源涵养型重点生态功能区的变化
2010年,水源涵养型重点生态功能区内,森林
生态系统面积为 36.9×104 km2,草地生态系统面积
37.2×104 km2,水体与湿地生态系统面积 4.3 × 104
km2.2000—2010年,该区森林面积减少了73 km2,
表 2 水源涵养型重点生态功能区生态系统面积及其变化
Table 2 Areas of ecosystem of water conservation key eco⁃
logical function zones and their variations
生态系统类型
Ecosystem
type
面积 Area (km2)
2000 2010
变化量
Variation
变化率
Variation rate
(%)
A 60671.80 61401.62 729.82 1.20
B 368711.00 368638.03 -72.97 -0.02
C 372756.00 371492.55 -1263.45 -0.34
D 42518.90 42784.30 265.40 0.62
E 79510.70 79546.48 35.78 0.05
F 3410.67 3753.42 342.75 10.05
G 31760.70 31723.36 -37.34 -0.12
A: 农田 Farmland; B: 林地 Forestland; C: 草地 Grassland; D: 水体
与湿地Water and wetland; E:荒漠 Desert; F:人工表面 Artificial sur⁃
face; G: 其他 Others. 下同 The same below.
16729期 黄 麟等: 2000—2010年我国重点生态功能区生态系统变化状况
图 2 水源涵养型重点生态功能区森林、草地、湿地生态系统水源涵养空间分布
Fig.2 Spatial distribution of water conservation volume in key ecological function zones.
减幅为 0.02%,草地面积减少了 0.13×104 km2,减幅
为 0 3%,水体与湿地面积增加了 265 km2,增幅为
0 6%.近 11年间,水源涵养型重点生态功能区和草
地森林生态系统的生长季平均植被覆盖度达到
93%和 60%.前、后 6 年相比,该类区域生长季最大
植被覆盖度增加了 0.1%(表 2).
2010年,水源涵养型重点生态功能区森林、草
地、湿地生态系统的水源涵养总量为 1081.56×108
m3(表 3).其中,大、小兴安岭和三江源的水源涵养
量最高,甘南、若尔盖、祁连山和阿尔泰相对较低
(图 2).近 11 年间,森林、草地、湿地生态系统水源
涵养总量增加了30.84×108m3,变化率为2.9%.其
表 3 水源涵养型重点生态功能区森林、草地、湿地水源涵
养服务
Table 3 Conservation service in water regulation / conser⁃
vation key ecological function zones
生态功能区
Eco⁃function
zones
水源涵养量
Water conservation (×108 m3)
2000 2010
变化量
Variation
变化率
Variation
rate (%)
1 386.07 411.11 25.04 6.5
2 141.83 138.60 -3.23 -2.3
3 25.41 32.55 7.14 28.1
5 29.42 30.40 0.98 3.3
6 29.34 30.23 0.89 3.0
7 34.28 31.79 -2.49 -7.3
8 158.28 164.80 6.52 4.1
23 246.08 242.07 -4.01 -1.6
合计 Total 1050.72 1081.56 30.84 2.9
1) 大小兴安岭森林生态功能区 Forest region in Greater and Lesser
Higgnan Mountains; 2) 长白山森林生态功能区 Forest region in Chang⁃
bai Mountains; 3) 阿尔泰山地森林草原生态功能区 Mountain forest
steppe region in Altai; 5) 若尔盖草原湿地生态功能区 Grassland wet⁃
land region of Ruoergai; 6) 甘南黄河重要水源补给生态功能区 Impor⁃
tant water supply region of the Yellow River in Gannan; 7) 祁连山冰川
与水源涵养生态功能区 Glacier and water conservation region in Qilian
Mountain; 8) 南岭山地森林及生物多样性生态功能区 Forest and
biodiversity region in Nanling Mountain; 23) 三江源草原草甸湿地生态
功能区 Grassland meadow wetland region in Sanjiangyuan.
中,三江源、长白山和祁连山由于草地面积减少导致
水源涵养能力有所降低,而其他区域相对有所增加,
特别是阿尔泰山地区域.总体来看,水源涵养型重点
生态功能区天然林保护、退耕还林、退牧还草等工程
的实施对该类区域森林、草地、湿地生态系统水源涵
养服务的提升发挥了积极作用.
2 2 水土保持型重点生态功能区的变化
2010年,水土保持型重点生态功能区内,农田
生态系统面积 6.2×104 km2,森林生态系统面积 9×
104 km2,草地生态系统面积 5.4×104 km2,水体与湿
地生态系统面积 0.2×104 km2,荒漠生态系统面积
6 7×104 km2 .2000—2010 年,农田面积减少了 1431
km2,减幅达到 2.3%,草地面积减少 393.6×104 km2,
减幅 0.7%,而森林、水体与湿地、荒漠的面积皆有所
增加,分别增加了 1.2%、17.7%、1.3%.近 11年间,水
土保持型重点生态功能区内生长季最大植被覆盖度
为 76%.其中,森林生态系统达到 89%,农田生态系
统约 83%,草地生态系统约 48%.前、后 6年相比,该
类区域最大植被覆盖度增加了 3.7%(表 4).
在土壤流失量方面,2010年水土保持型重点生
表 4 水土保持型重点生态功能区生态系统面积及其变化
Table 4 Areas of ecosystem of soil conservation key ecologi⁃
cal function zones and their variations
生态系统类型
Ecosystem
type
面积 Area (km2)
2000 2010
变化量
Variation
变化率
Variation
rate (%)
A 62989.30 61558.04 -1431.26 -2.3
B 88986.70 90031.63 1044.93 1.2
C 54262.50 53868.87 -393.63 -0.7
D 1825.02 2148.26 323.24 17.7
E 6.69 6.78 0.09 1.3
F 1849.56 2314.43 464.87 25.1
G 199.72 191.48 -8.24 -4.1
2672 应 用 生 态 学 报 26卷
图 3 2010年水土保持型重点生态功能区土壤保持空间分布
Fig.3 Spatial distribution of soil conservation in key ecological function zones in 2010.
a) 土壤水蚀模数 Modulus of soil water erosion; b) 土壤保持量 Soil conservation.
态功能区土壤侵蚀模数约为 22.74 t·hm-2,土壤侵
蚀总量为 4.5×108 t(图 3、表 5).其中,黄土高原区土
壤侵蚀模数最大,武陵山区最小.近 11 年,水土保持
型重点生态功能区的土壤侵蚀模数减少了 1 35
t·hm-2,土壤侵蚀总量减少了 1.76×108 t,减幅达
28 2%.其中,黄土高原区土壤侵蚀量下降最为明
显,降幅超过了 35%,退耕还林工程的实施是该区
土壤侵蚀量大幅下降的主要原因.此外,大别山和桂
黔滇则呈现大幅度增加.
在生态系统土壤保持量方面,水土保持型重点
生态功能区土壤保持总量为 15.86×108 t (图 3、表
5).其中,大别山区的生态系统土壤保持量最高.近
11年间,生态系统土壤保持量升高了4.38×108 t,升
表 5 水土保持型重点生态功能区土壤保持服务
Table 5 Soil conservation service in soil conservation key
ecological function zones
生态
功能区
Ecological
function
zones
土壤水蚀模数
Modulus of soil water
erosion (t·hm-2)
2000 2010 变化率
Variation
rate (%)
生态系统土壤保持量
Ecosystem soil
conservation (t·hm-2)
2000 2010 变化率
Variation
rate (%)
9 58.09 36.74 -36.8 32.93 70.42 113.9
10 9.99 20.58 105.9 117.12 151.93 29.7
11 27.24 35.21 29.3 79.65 82.38 3.4
12 14.44 11.33 -21.5 115.79 84.35 -27.2
24 10.68 9.83 -8.0 55.08 86.13 56.4
9) 黄土高原丘陵沟壑水土保持生态功能区 Hilly and gully region of
Loess Plateau; 10) 大别山水土保持生态功能区 Soil conservation re⁃
gion in Dabie Mountain; 11) 桂黔滇喀斯特石漠化防治生态功能区
Karst rocky desertification region in Guangxi, Guizhou and Yunnan; 12)
三峡库区水土保持生态功能区 Three Gorges Reservoir Area; 24) 武陵
山区生物多样性与水土保持生态功能区 Biodiversity, soil conservation
region in Wuling Mountains.
幅达 38.1%.特别是黄土高原区的生态恢复成效显
著,林地面积不断扩大,有助于土壤保持能力的提
升,增幅达到 114%.
2 3 防风固沙型重点生态功能区的变化
2010年,防风固沙型重点生态功能区内,草地
生态系统面积 31. 5 × 104 km2,农田生态系统面积
6.4×104 km2,森林生态系统面积 2.6×104 km2,水体
与湿地生态系统面积 2.5×104 km2,荒漠生态系统面
积约 10×104 km2 .近 11 年间,农田、森林、荒漠的面
积分别增加了 2320 km2、144 km2、354 km2,增幅分
别为 3.8%、0.6%、0.4%.而草地、水体与湿地面积分
别减少了 2089 km2和 895×104 km2,减幅为 0 7%和
3.5%.近 11 年来,防风固沙型重点生态功能区生长
季最大植被覆盖度为 39.26%.其中,森林生态系统
的生长季植被覆盖度达到 80.8%,农田生态系统达
到 72.5%,草地生态系统为 41.4%.前、后 6 年相比,
该类区域位于干旱半干旱区,由于草地面积减少,生
长季植被覆盖度略有下降(表 6).
表 6 防风固沙重点生态功能区生态系统面积及其变化
Table 6 Areas of ecosystem of wind prevention and sand
fixation key ecological function zones and their variations
生态系统类型
Ecosystem type
面积 Area (km2)
2000 2010
变化量
Variation
变化率
Variation rate
(%)
A 61734.00 64053.55 2319.55 3.8
B 26021.70 26165.78 144.08 0.6
C 316662.00 314572.37 -2089.63 -0.7
D 25362.70 24467.90 -894.80 -3.5
E 99447.10 99801.92 354.82 0.4
F 5089.03 5335.62 246.59 4.9
G 65767.80 65687.20 -80.60 -0.1
36729期 黄 麟等: 2000—2010年我国重点生态功能区生态系统变化状况
图 4 2010年防风固沙型重点生态功能区土壤风蚀模数(a)和防风固沙(b)的空间分布
Fig.4 Spatial distribution of erosion modulus (a) and sand fixation volume (b) in key ecological function zones in 2010.
在风蚀量方面,防风固沙型重点生态功能区内
2010年土壤风蚀模数约 19.6 t·hm-2(图 4、表 7),
其中,阴山北麓草原区土壤风蚀模数最高,达到
57 44 t·hm-2,呼伦贝尔草原草甸区最低.近 11 年
间,土壤风蚀模数下降了 5. 44 t· hm-2,减幅达
21 7%.其中,阴山北麓草原区、塔里木河荒漠化防
治区、科尔沁草原荒漠化防治区分别下降了 26 39、
5.18和 4 58 t·hm-2 .
在防风固沙服务量方面,防风固沙型重点生态
功能区的生态系统防风固沙量约 73.48 t·hm-2 .近
11年间,生态系统防风固沙服务量有轻微提升,增
加了 0.04 t·hm-2 .其中,阴山北麓草原区、阿尔金草
原荒漠化防治区、塔里木河荒漠化防治区和呼伦贝
表 7 防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务
Table 7 Sand fixation service in wind prevention and sand
fixation key ecological function zones
生态
功能区
Ecological
function
zones
土壤风蚀模数
Modulus of soil wind
erosion (t·hm-2)
2000 2010 变化量
Variation
防风固沙
Wind prevention and sand
fixation service (t·hm-2)
2000 2010 变化量
Variation
13 8.29 3.11 -5.18 3.63 3.81 0.18
14 13.17 19.07 5.90 19.77 21.02 1.25
15 3.30 3.98 0.68 51.37 51.73 0.37
16 12.62 8.03 -4.58 117.92 116.88 -1.04
17 29.07 25.99 -3.09 124.22 122.57 -1.64
18 83.83 57.44 -26.39 123.73 124.89 1.17
13) 塔里木河荒漠化防治区 Desertification control region of Tarim Ri⁃
ver; 14) 阿尔金草原荒漠化防治区 Grassland desertification control re⁃
gion in Arkin; 15) 呼伦贝尔草原草甸生态功能区 Grassland meadow
region in Hulunbuir; 16) 科尔沁草原荒漠化防治区 Grassland desert
region of Horqin; 17) 浑善达克沙漠化防治区 Hunshandake desertifi⁃
cation region; 18) 阴山北麓草原生态功能区 Grassland region in Yin⁃
shan Mountain.
尔草原草甸区分别提升了 1.17、1.25、0.18 和 0 37
t·hm-2,生态系统防风固沙服务能力有所提升.而
浑善达克沙漠化防治区和科尔沁草原荒漠化防治区
则分别下降了 1.64 和 1.04 t·hm-2,需要注重有效
的生态恢复,进一步提升防风固沙功能.
2 4 生物多样性维护型重点生态功能区的变化
2010年,生物多样性维护型重点生态功能区内
(表 8),草地生态系统面积 48.6×104 km2,森林生态
系统面积 24.5×104 km2,农田生态系统面积 6.6×104
km2,水体与湿地生态系统面积 2.98×104 km2,荒漠
生态系统面积 1.8×104 km2 .近 11年间,该类区域内
农田、草地、水体与湿地、荒漠面积分别减少了 253、
502、74和 3 km2,而森林、人工表面和其他类型的面
积分别增加了 483、285 和 64 km2 .近 11 年来,生物
多样性维护型重点生态功能区内生长季最大植被覆
盖度约 52.9%.其中,森林生态系统约 90%,草地植
被覆盖度仅34%,特别是藏西北羌塘高原荒漠生态
表 8 生物多样性维护型重点生态功能区生态系统面积
变化
Table 8 Areas of ecosystem of biodiversity maintenance
key ecological function zones
生态系统类型
Ecosystem
type
面积 Area (km2)
2000 2010
变化量
Variation
变化率
Variation rate
(%)
A 65561.60 65309.08 -252.52 -0.39
B 245312.00 245794.81 482.81 0.20
C 486356.00 485854.05 -501.95 -0.10
D 29763.20 29689.20 -74.00 -0.25
E 18356.50 18353.37 -3.13 -0.02
F 1463.47 1748.40 284.93 19.47
G 40159.50 40223.37 63.87 0.16
4672 应 用 生 态 学 报 26卷
图 5 2010年生物多样性维护型重点生态功能区人类扰动
指数空间分布
Fig.5 Spatial distribution of human disturbance index in biodi⁃
versity maintenance key ecological function zones in 2010.
表 9 生物多样性维护型重点生态功能区人类扰动指数变化
Table 9 Human disturbance index variations in biodiversi⁃
ty maintenance key ecological function zones
生态功能区
Ecological
function
zones
人类扰动指数
Human disturbance index
2000 2010 变化量
Variation
变化率
Variation
rate
(%)
4 0.4416 0.4463 0.0047 1.06
19 0.3462 0.3460 -0.0002 -0.06
20 0.4124 0.4119 -0.0005 -0.12
21 0.3358 0.3358 0 0
22 0.3232 0.3232 0 0
24 0.4076 0.4080 0.0004 0.09
25 0.3865 0.3889 0.0024 0.63
4) 三江平原湿地生态功能区Wetland region of Sanjiang Plain; 19) 川
滇森林及生物多样性生态功能区 Forest and biodiversity in Sichuan
and Yunnan; 20) 秦巴生物多样性生态功能区 Biodiversity region in
Qinba; 21) 藏东南高原边缘森林生态功能区 Forest region in the edge
of southeastern Tibet; 22) 藏西北羌塘高原荒漠生态功能区 Desert re⁃
gion of Qiangtong Plateau in the northwestern Tibet; 24) 武陵山区生物
多样性及水土保持生态功能区 Biodiversity, soil conservation region in
Wuling Mountains; 25) 海南岛中部山区热带雨林生态功能区 Tro⁃
pical rainforest region of central Hainan Island.
功能区.前、后 6 年相比,该区域生长季植被覆盖度
略有增加.
近 11年间,生物多样性维护型重点生态功能区
内人类扰动指数稳定在 0.35 左右,呈微弱的上升趋
势,升幅 0.04%(图 5,表 9).其中,秦巴生物多样性
区、川滇森林及生物多样性区的人类扰动指数呈下
降趋势,说明这两个区的人类活动对自然生态系统
的扰动有所减少,对栖息地生境保护具有成效.三江
平原区、海南岛、武陵山区的人类扰动指数则呈上升
趋势,尤其是三江平原区上升幅度超过 1%,未来需
要控制并减少人类活动.
3 结 论
我国 4类重点生态功能区 2000—2010 年的生
态系统本底状况为:
1)水源涵养型重点生态功能区,以草地、森林
生态系统为主,森林、草地、湿地生态系统水源涵养
总量为 1081.56×108 m3 .近 11 年间,该区森林、草地
面积减少,水体与湿地面积增加,生长季植被覆盖度
增加了 0.1%.森林、草地、湿地生态系统水源涵养总
量增加了 2.9%.
2)水土保持型重点生态功能区,以森林、荒漠、
农田生态系统为主,平均土壤水蚀模数约 22 74
t·hm-2,土壤水蚀总量为 4.5×108 t,生态系统土壤
保持总量为 15.86×108 t.近 11 年间,该区农田、草地
面积减少,而森林、荒漠面积增加,生长季植被覆盖
度增加 3.7%.该区土壤水蚀模数减少 1 35 t·hm-2,
土壤水蚀总量减少 28.2%,生态系统土壤保持量上
升 38 1%,特别是黄土高原区土壤水蚀量降幅超过
35%,生态系统土壤保持量增幅达 114%.
3)防风固沙型重点生态功能区,以草地、荒漠
生态系统为主,年均土壤风蚀模数约 19.6 t·hm-2,
生态系统防风固沙量约 73.48 t·hm-2 .近 11 年间,
荒漠、农田、森林面积增加,而草地、水体与湿地面积
减少,生长季植被覆盖度略有减少.土壤风蚀模数下
降了 21.7%,特别是阴山北麓草原区.森林面积增加
有助于防风固沙服务的提高,但同时草地面积下降、
荒漠面积增加,使得防风固沙功能的发挥受限,因此
该区生态系统防风固沙服务量仅轻微提升.
4)生物多样性维护型重点生态功能区,以草
地、森林生态系统为主.近 11 年间,该区农田、草地、
水体与湿地、荒漠面积减少,而森林、人工表面和其
他类型面积增加,生长季植被覆盖度略有增加.人类
扰动指数稳定在 0.35左右,呈微弱的上升趋势.
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作者简介 黄 麟,女,1981 年生,博士,副研究员. 主要从
事土地利用变化及其生态效应研究. E⁃mail: huanglin@ ig⁃
snrr.ac.cn
责任编辑 肖 红
6672 应 用 生 态 学 报 26卷