全 文 ：第 ３６ 卷第 １２ 期
２０１６年 ６月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１２
Ｊｕｎ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：全国生态环境十年变化（２０００—２０１０年）遥感调查与评估项目（ＳＴＳＮ⁃０４⁃００）
收稿日期：２０１５⁃０４⁃０５； 　 　 修订日期：２０１６⁃０１⁃２５
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｕｗｅｉｈｕａ＠ ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１５０４０５０６８２
于博威，饶恩明，晁雪林，史建康，张翠萍，徐卫华，肖燚，欧阳志云．海南岛自然保护区对土壤保持服务功能的保护效果．生态学报，２０１６，３６（１２）：
３６９４⁃３７０２．
Ｙｕ Ｂ Ｗ， Ｒａｏ Ｅ Ｍ， Ｃｈａｏ Ｘ Ｌ， ＳＨＩ Ｊ Ｋ，ＺＨＡＮＧ Ｃ Ｐ， Ｘｕ Ｗ Ｈ， Ｘｉａｏ Ｙ， Ｏｕｙａｎｇ Ｚ Ｙ．Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｏｎ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，３６（１２）：３６９４⁃３７０２．
海南岛自然保护区对土壤保持服务功能的保护效果
于博威１，饶恩明１，晁雪林１，史建康２，张翠萍２，徐卫华１，∗，肖　 燚１，欧阳志云１
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 海南省环境科学研究院，海口　 ５７１１２６
摘要：自然保护区建设是保护生态系统服务的重要手段，在防治土壤侵蚀和维持生态安全方面具有不可替代的作用。 以 １９８８
年、１９９８年和 ２００８年 ３期遥感影像为基础，分析海南保护区对土壤保持功能的长期保护效果，探讨引起保护区土壤保持功能变
化的影响因素。 结果表明：（１）海南岛保护区内部平均单位面积土壤保持量是 １９５１．５９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，分别是区外 ０—５、５—１０ｋｍ和
海南岛全省平均水平的 ２．４、３．２、２．９倍，保护区在土壤保持功能的保育方面发挥着重要作用；（２）在时间尺度上，１９８８—２００８ 年
保护区内外土壤保持功能呈现不同程度的退化趋势，其中保护区外围退化程度显著高于保护区内部（Ｐ＜０．０５），后 １０年的退化
程度显著高于前 １０年（Ｐ＜０．０５）；（３）从驱动因素上看，１９８８—２００８年经济发展、人口增加和耕地扩张是影响保护区土壤保持功
能退化的主要因素，其中在前 １０年，土壤保持功能与单位面积地区生产总值、单位面积第一产业生产总值、人口密度和耕地比
例呈显著负相关（Ｐ＜０．０５），而在后 １０ 年，土壤保持功能与单位面积地区生产总值、人口密度和耕地比例呈显著负相关（Ｐ＜
０．０５），由此，应权衡土壤保持功能保护与人为活动的关系，实现生态环境保护与社会经济的协调发展。
关键词：自然保护区；土壤保持；保护效果；海南岛
Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｎ Ｈａｉｎａｎ
Ｉｓｌａｎｄ
ＹＵ Ｂｏｗｅｉ１， ＲＡＯ Ｅｎｍｉｎｇ１， ＣＨＡＯ Ｘｕｅｌｉｎ１， ＳＨＩ Ｊｉａｎｋａｎｇ２， ＺＨＡＮＧ Ｃｕｉｐｉｎｇ２， ＸＵ Ｗｅｉｈｕａ１，∗， ＸＩＡＯ Ｙｉ１，
ＯＵＹＡＮＧ Ｚｈｉｙｕｎ１
１ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｃｏ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８５， Ｃｈｉｎａ
２ Ｈａｉｎａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈａｉｋｏｕ ５７１１２６， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ
ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ． Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ ｈａｒｂｏｒｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｒａｉｎｆｏｒｅｓｔ ｉｎ
Ｃｈｉｎａ． Ｖａｓｔ ａｒｅａｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｏｒｅｓｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｆｅｗ ｄｅｃａｄｅｓ．
Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ， ｉｔ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ａｐｐａｒｅｎｔ ｔｈａｔ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ （ＮＲｓ） ｐｌａｙ ａ ｋｅｙ ｒｏｌｅ ｉｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ ａｒｅ ｖｉｔａｌ ｆｏｒ
ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｕｐｋｅｅｐ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂａｌａｎｃｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｌｉｔｔｌｅ ｉｓ ｋｎｏｗｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ
ｌａｃｋ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｅｘｔｅｎｔ ａｎｄ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ． Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ＮＲｓ ｉｎ
ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｕｒｇｅｎｔ ｔａｓｋ． Ｈｅｒｅ， ｕｓｉｎｇ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｍａｇｅｓ ｆｒｏｍ １９８８， １９９８， ａｎｄ ２００８， ｗｅ
ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ＮＲｓ ｉｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ． Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ， ｗｅ ａｎａｌｙｚｅｄ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｈａｖｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｔｗｏ ｄｅｃａｄｅｓ． Ｏｕｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
（１） Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｓｏｉｌ ｃｏｎｖｅｒｓａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅａ ｉｎ ＮＲｓ ｗａｓ １９５１．５９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ２．４ ａｎｄ ３．２ ｔｉｍｅｓ ｌａｒｇｅｒ
ｔｈａｎ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ ０—５ ｋｍ ａｎｄ ５—１０ ｋｍ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＮＲｓ ａｎｄ ２．９ ｔｉｍｅｓ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ
ａｖｅｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ Ｉｓｌａｎｄ． Ｔｈｕｓ， ＮＲｓ ａｒｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． （２） Ｉｎ ｔｈｅ
ｌａｓｔ ｔｗｏ ｄｅｃａｄｅｓ （ １９８８—２００８）， ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｉｎｓｉｄｅ ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ＮＲｓ．
Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｕｔｓｉｄｅ ＮＲｓ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｉｎｓｉｄｅ ＮＲｓ （ Ｐ ＜ ０． ０５）， ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ １０ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ １０ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｅｒｉｏｄ （Ｐ＜０．０５）． （３）
Ｆｒｏｍ １９８８ ｔｏ ２００８， ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ， ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄ ｍｉｇｈｔ ｈａｖｅ ｉｍｐａｉｒｅｄ
ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ． Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｇｒｏｓｓ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｐｒｏｄｕｃｔ ｐｅｒ ａｒｅａ， ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ， ａｎｄ
ａｒｅａ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄ ｗｅｒｅ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ （Ｐ＜０．０５）． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ
１０ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｐｅｒｉｏｄ， ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ， ｇｒｏｓｓ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｐｅｒ ａｒｅａ ｗａｓ ａｌｓｏ
ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ （Ｐ＜０．０５）． Ｔｈｕｓ， ｔｒａｄｅｏｆｆｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｄｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ
ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｔｔａｉｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｃｏ⁃ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅ； ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ； ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ； Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ
生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件和效
用［１⁃２］。 然而，这些服务功能越来越受到人类活动的威胁［３］。 近年来，生态系统服务功能的保护正在成为应
用生态学研究的重要领域［４］。 自然保护区建设是保护自然生态系统过程及其相应的生态系统服务的重要手
段，评价已建的保护区对这些服务的保护效果至关重要［５］。 已有多数研究集中于评估保护区对生物多样性
的保护效果［６⁃１１］，或者集中于对单个保护区进行生态系统服务功能的静态价值评估［１２⁃１８］，而对保护区的生态
系统服务功能保护效果的长期动态监测与评估关注不足。
土壤保持功能是指森林、草地等生态系统对土壤起到的覆盖保护及对养分、水分调节过程，以防止地球表
面的土壤被侵蚀、或因过度使用而发生盐碱化等化学变化，以及其他土壤化学污染的作用［３，１９］。 土壤保持作
为生态系统调节服务之一，在应对中国乃至全球的重大环境问题———土壤侵蚀方面发挥重要作用［２０］。 然而，
土壤保持生态服务一方面受到气候变化的负面影响［２１］，另一方面受到人类活动的强烈影响［３］。 基于此，在过
去的 １０年间，不少学者认为，在以传统的生物多样性保护的基础上，考虑土壤保持等生态系统服务的系统性
保护策略将会更高效［２２⁃２３］，并且制定了土壤保持等关键生态系统服务保护优先区［２４］，但只有少数研究评估了
现有保护区对土壤保持功能的保护效果［５，２５⁃２７］。
海南岛发育并保存着我国最大面积的热带雨林、季雨林生态系统，在土壤保持生态系统服务中发挥着巨
大的作用［２８］，但因人类活动影响，大量的天然林被转变成人工林，导致土壤保持功能出现明显退化［２９］。 保护
区对土壤保持功能的保护具有重要作用［２７］，但其保护效果并不清楚。 基于此，本研究以海南岛为研究区，选
择海南建省（１９８８年），生态省规划（１９９８年）和生态补偿制度建设（２００８年）３个重要的时间节点，探究 ２０ 年
间海南岛保护区对土壤保持功能的长期保护效果，分析引起土壤保持功能变化的关键因子，研究结果旨在为
海南岛土壤保持功能的保育和生态环境保护提供科学依据。
１　 研究区概况
海南岛位于我国最南端，总面积 ３．３９ 万 ｋｍ２，地势中间高四周低，由山地、丘陵、台地、平原组成的近似环
形的层状地貌，梯级结构明显［３０］。 海南岛地处热带北缘，属热带季风海洋性气候，降雨总量多，年平均雨量为
１５００—２０００ｍｍ，时空分布不均，雨水主要集中在夏季，东部多于西部，山区多于平原。 海南岛由于岛内地形、
母质、生物和气候等成土因素的多样性，发育了多种类型的土壤，土壤分布具有明显的垂直和地域分异规律。
由滨海至山地土壤分布依次为滨海沼泽盐土、滨海砂土、水稻土、红褐土、砖红壤、赤红壤、山地黄壤及山地灌
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丛草甸土等，其中砖红壤是海南岛的水平地带性土壤［２０］。
截止 ２０１２年底，海南省共有 ５０个不同级别和不同类型的自然保护区，总面积为 ２７３．５３万 ｈｍ２，占海南省
陆地面积的 ６．９７％，主要分布在中部山区及沿海岸带［３１］。 初步形成了以生态系统保护、野生生物物种保护、
自然遗迹保护、海岸线保护等为保护目标的较齐全的自然保护区体系［３２］。 但是，随着海南人口的急剧增长和
经济的快速发展，对土地资源的开发力度不断加大，热带雨林生态系统的面积逐渐减少，土壤侵蚀加剧，保护
区建设面临严峻的挑战。
２　 数据与方法
图 １　 ２００８年海南岛生态系统分布图
Ｆｉｇ．１　 Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍａｐｓ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ ｉｎ ２００８
２．１　 数据来源
生态系统类型图由 １９８８年、１９９８年和 ２００８年 ３个
时段海南 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ 遥感影像解译获得，结合海南岛
区域特征，将生态系统类型分为天然林、浆纸林、橡胶
林、热作园、灌丛、草地、水田、旱地、城镇、湿地与沙地等
类型（图 １），综合提取精度达到 ８８％以上，有关分类过
程详见相关文献［３３⁃３４］。 经济、人口与耕地等统计数据
来自海南统计年鉴［３５⁃３７］。
２．２　 研究方法
２．２．１　 选取自然保护区
本研究不包括岛屿保护区与海岸带保护区，因为这
些保护区主要保护重要的海洋生态系统，土壤保持功能
基本可以忽略，同时考虑到此类保护区无法进行内外比
较。 此外，为了反映海南保护区对土壤保持功能的长期
保护效果，选择海南建省（１９８８年）作为基准年，选取此
年及以前建立的保护区为分析对象。 基于以上筛选标
准，最终选取了 ２０个自然保护区作为研究对象。
２．２．２　 土壤保持计算方法
生态系统土壤保持量用潜在土壤侵蚀量与现实土
壤侵蚀量之差进行估算［２，３８］。 前者不考虑地表植被覆盖因子和土壤保持措施因子，其计算公式为：
Ａｐ ＝Ｒ·Ｋ·ＬＳ （１）
后者考虑地表植被覆盖因子和土壤保持措施因子，其计算公式为：
Ａｒ ＝Ｒ·Ｋ·ＬＳ·Ｃ·Ｐ （２）
由式（１）和（２），计算土壤保持量：
Ａｃ ＝Ａｐ－Ａｒ （３）
式中，Ａｃ为土壤保持量（ｔ ｈｍ
－２ ａ－１）；Ａｐ为潜在土壤侵蚀量（ｔ ｈｍ
－２ ａ－１）；Ａｒ为实际土壤侵蚀量（ ｔ ｈｍ
－２ ａ－１）；Ｒ 为
降雨侵蚀力因子（ＭＪ ｍｍ ｈｍ－２ ｈ－１ ａ－１）；Ｋ为土壤可蚀性因子（ｔ ｈｍ２ ｈ ｈｍ－２ ＭＪ－１ ｍｍ－１）；ＬＳ为坡长⁃坡度因子；
Ｃ为地表植被覆盖因子；Ｐ为土壤保持措施因子。 有关参数的获取及算法详见相关文献［２０］。
２．２．３　 保护区土壤保持评估方法
首先利用 ＡｒｃＧＩＳ １０．１软件对整个保护区网络及单个保护区分别向外作缓冲区 ０—５ｋｍ及 ５—１０ｋｍ，记为
区外 ０—５ｋｍ与区外 ５—１０ｋｍ，然后将保护区图层、区外 ０—５ｋｍ图层及区外 ５—１０ｋｍ图层分别与 ３个时段的
土壤保持图层进行叠加，统计整体保护区及单个保护区内外土壤保持量，并计算变化量。 对 ２０个保护区土壤
保持功能的变化进行两样本显著性检验（当 Ｓｈａｐｉｒｏ⁃Ｗｉｌｋ 检验为正态分布时进行 ｔ 检验，否则进行 Ｗｉｌｃｏｘｏｎ
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符号秩检验）。 统计检验分析在 Ｒ ３．１．２（Ｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｅ Ｔｅａｍ）软件中完成。
３　 研究结果
３．１　 土壤保持功能变化特征
３．１．１　 保护区内外比较
　 　 ３个时段（１９８８、１９９８、２００８）保护区内部单位面积土壤保持量都明显高于区外（图 ２），其中保护区内部平
均单位面积土壤保持量是 １９５１．５９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，分别是区外 ０—５ｋｍ和区外 ５—１０ｋｍ的 ２．４ 倍和 ３．２ 倍，是全省
（平均值是 ６６７．０４ ｔ ｈｍ－２ ａ－１）的 ２．９倍，区外相差不明显。 经统计显著性检验，在 ３ 个时段，保护区内部单位
面积土壤保持量显著高于区外 ０—５ｋｍ（Ｐ＜０．０１）和区外 ５—１０ｋｍ（Ｐ＜０．０１），而区外两个区域之间相差不显著
（Ｐ＞０．０５）。 表明多数保护区内部土壤保持能力较强，区外土壤保持能力较差，但是从变异程度上来看，保护
区内部的土壤保持能力变异最大（ＳＤ＝ ９８７），区外依次变小（ＳＤ＝ ６５４，ＳＤ＝ ５１３）。
图 ２　 保护区内外土壤保持功能与绝对变化量
Ｆｉｇ．２　 Ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ａｎｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｈａｎｇｅ ｉｎｓｉｄｅ ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ
１９８８—２００８年，保护区内外土壤保持总量持续减少（图 ２），其中保护区内部从 １９８８年的 ３５８０３．１７万 ｔ减
少到 ２００８年的 ３５４９３．１６万 ｔ，２０年共减少 ３１０．０１万 ｔ，减幅为 ０．８７％。 减幅最大的是区外 ０—５ｋｍ 为２．５７％，
其次是区外 ５—１０ｋｍ为 ２．３８％。 经检验发现，保护区内部土壤保持量变化不显著（Ｐ＞０．０５），区外都显著减少
（Ｐ＜０．０１）。 从土壤保持功能（单位面积土壤保持量）来看，２０ 年来持续削弱，其中保护区内部从 １９８８ 年的
１９５７．３８ ｔ ｈｍ－２ ａ－１减少到 ２００８年的 １９４０．４３ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，减少了 １６．９５ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，减少最大的是区外 ０—５ｋｍ为
２１．２９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，减少最小的是区外 ５—１０ｋｍ为 １４．６７ ｔ ｈｍ－２ ａ－１（生态系统趋向均衡化）。 经检验，土壤保持功
能变化显著性与土壤保持量相一致。 表明保护区对土壤保持功能的丧失具有明显抑制作用。
前后 １０年两个阶段存在明显差异。 保护区内部土壤保持量在前 １０ 年减少了 ７．８０ 万 ｔ，平均每年减少
０．７８万 ｔ，减幅为 ０．０２％；后 １０年减少了 ３０２．２１万 ｔ，平均每年减少 ３０．２２ 万 ｔ，减幅为 ０．８４％；单位面积土壤保
持量在前 １０年减少了 ０．４３ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，后 １０年减少了 １６．４２ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 区外土壤保持量和土壤保持功能的变
化趋势与区内相一致，即后 １０年减少量大于前 １０年。 经检验，保护区内外土壤保持量和土壤保持功能在前
１０年退化不显著（Ｐ＞０．０５），而在后 １０年呈显著退化趋势（Ｐ＜０．０１）。 表明保护区在前 １０ 年对土壤保持服务
的保护效果比较明显，但后 １０年明显削弱。
３．１．２　 保护区之间比较
１９８８—１９９８年，５０％的保护区内部土壤保持功能都有不同程度的增强，这些保护区主要分布在白沙县、
陵水县和文昌市等地，单位面积增量最大的是南湾保护区为 ７９．３１ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 另 ５０％的保护区内部呈现不同
程度退化，主要分布在东方市、儋州市、五指山市和乐东县等地，单位面积减少量最大的是会山保护区为 ４４．１８
７９６３　 １２期 　 　 　 于博威　 等：海南岛自然保护区对土壤保持服务功能的保护效果 　
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 区外两个区域都有 ５５％的保护区呈不同程度减弱，减量最大的是五指山保护区，分别为
５０．２０ ｔ ｈｍ－２ ａ－１与 ２７．０３ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 从变化的绝对量来看（表 １），保护区内外土壤保持总减少量分别是总增
加量的 １．０９、４．５３、３．０６倍，保护区区外减少量分别是区内减少量的 ７．２６ 倍和 ６．１７ 倍。 保护区内减少最大的
是五指山保护区为 ３８．２１万 ｔ，区外减少量最大的仍是五指山保护区，分别是 １７３．００ 万 ｔ 与 １３１．５９ 万 ｔ。 从相
对变化量来看，保护区内东寨港保护区减幅最大，为 ９．１３％，区外减幅最大的分别是五指山保护区（３．０４％）和
南湾保护区（２．０６％）。
１９９８—２００８年，除了礼季、大田、甘什岭和霸王岭保护区区内土壤保持功能在不同程度上有所增强外，其
余 ８０％的保护区均呈不同程度退化，区内单位面积减量最大的是番加保护区为 １２６．０２ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 区外 ０—
５ｋｍ和 ５—１０ｋｍ范围内功能退化的保护区分别占 ９５％和 ９０％，单位面积减量最大的分别是番加保护区为
６０．２９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１和上溪保护区为 ３５．７４ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 从变化的绝对量来看，保护区内外总减少量分别是总增加
量的 １９．４４、２０．５１、７２．８７倍，保护区区外减少量分别是区内减少量的 ３．３４倍和 ３．９２倍。 保护区内外减少量最
大的是吊罗山保护区，分别减少了 ８９．５５万 ｔ、２６５．７９万 ｔ、２２２．６９万 ｔ。 从相对变化量来看，保护区内番加保护
区减幅最大，为 １３．５３％，区外减幅最大的分别是南湾保护区（１４．２５％）和东寨港保护区（６．０２％）。
以上分析表明，保护区土壤保持无论从变化的单位量、绝对量还是相对量来看，后 １０ 年的退化程度明显
高于前 １０年。
１９８８—２００８年，区内土壤保持功能发生不同程度退化的保护区占 ５５％，主要分布在白沙县、万宁市、乐东
县和五指山市等地，区外则有 ８０％的保护区呈不同程度退化。 保护区内和区外 ０—５ｋｍ单位面积减量最大的
保护区是番加保护区，分别为 １５０．９２ ｔ ｈｍ－２ ａ－１和 ８３．７６ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，区外 ５—１０ｋｍ 范围则是五指山保护区，为
５８．１７ ｔ ｈｍ－２ ａ－１。 从变化的绝对量来看，保护区内外总减少量分别是总增加量的 ８．０１、２５．６２、５９．１０倍，保护区
区外减少量分别是区内减少量的 ４．５７倍和 ４．６９倍。 保护区内外变化绝对量最大的是吊罗山保护区，分别减
少了 ９３．６０万 ｔ、４１２．４５万 ｔ、３２８．８５万 ｔ。 从相对变化量来看，保护区内和区外 ０—５ｋｍ减幅最大的是番加保护
区，分别是 １５．７９％和 ９．１１％，区外 ５—１０ｋｍ范围减幅最大的是东寨港保护区，为 ４．８６％。 表明 ２０ 年间，保护
区及周围地区土壤保持功能明显退化，且保护区外部的退化程度明显高于保护区内部。
表 １　 自然保护区土壤保持量变化特征
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎｓｉｄｅ ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ （ＮＲｓ）
土壤保持量
Ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｃａｐａｃｉｔｙ
１９８８—１９９８ １９９８—２００８ １９８８—２００８
总增加量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
总减少量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
总增加量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
总减少量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
总增加量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
总减少量
［保护区个数］
Ｔｏｔａｌ
ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ ／ １０４ ｔ
［Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＮＲｓ］
区内 Ｉｎｓｉｄｅ ８８．４４［１０］ ９６．２４［１０］ １６．３９［４］ ３１８．６０［１６］ ４４．２２［９］ ３５４．２３［１１］
区外 Ｏｕｔｓｉｄｅ ０—５ｋｍ １５４．２３［９］ ６９８．５９［１１］ ５１．９０［１］ １０６４．６８［１９］ ６３．２５［４］ １６２０．３９［１６］
区外 Ｏｕｔｓｉｄｅ ５—１０ｋｍ １９４．７４［９］ ５９５．２９［１１］ １７．１５［２］ １２４９．７６［１８］ ２８．１１［４］ １６６１．２６［１６］
３．２　 保护区土壤保持功能的影响因素
为识别人为活动对保护区土壤保持功能的影响，本研究选取了能反映保护区土壤保持功能状况的单位面
积土壤保持量，以及单位面积地区生产总值、单位面积第一产业生产总值、单位面积第二产业生产总值、人均
地区生产总值、人口密度和耕地比例等能反映社会经济发展水平和人类活动强度的因子进行统计相关性分
析。 结果表明：在前 １０年单位面积土壤保持量与单位面积地区生产总值、单位面积第一产业生产总值、人口
密度和耕地比例呈显著负相关（Ｐ＜０．０５）；在后 １０ 年单位面积土壤保持量与单位面积地区生产总值、人口密
度和耕地比例呈显著负相关（Ｐ＜０．０５）。 与前 １０ 年相比，后 １０ 年单位面积土壤保持量与单位面积地区生产
总值、人口密度的相关性 Ｒ２分别从 ０．２０、０．４１减少到 ０．１７、０．３６，与耕地比例的相关性 Ｒ２从 ０．３３ 增加到 ０．４７。
８９６３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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在 ２０年间的相关关系与后 １０年相同，即单位面积土壤保持量与单位面积地区生产总值、人口密度和耕地比
例呈显著负相关（Ｐ＜０．０５）（图 ３）。
图 ３　 人类活动对保护区土壤保持功能的影响
Ｆｉｇ．３　 Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｆ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ
４　 讨论
海南岛土壤保持功能研究已经有了一定的基础［２０，２８⁃３０，３８］，这些研究主要考虑不同生态系统类型土壤保持
功能特征或相应的价值评估，但没有涉及土壤保持功能的保护效果评估方面，并且多数研究属于静态评估，没
有纳入土壤保持功能及胁迫因子的动态信息。 本研究首次评价了海南自然保护区体系及单个保护区对土壤
保持功能的长期保护效果。
通过比较，保护区内的土壤保持功能显著优于保护区外围（Ｐ＜０．０５），而外围两个区域相差不显著（Ｐ＞
０．０５），３个时段保护区内部平均单位面积土壤保持量是 １９５１．５９ ｔ ｈｍ－２ ａ－１，分别是区外 ０—５、５—１０ｋｍ和海南
岛全省平均水平的 ２．４、３．２、２．９倍。 ２０年间保护区外围退化程度显著高于区内（Ｐ＜０．０５），其中在前 １０ 年，土
壤保持量在保护区外围的减少总量分别是区内减少总量的 ７．２６倍和 ６．１７倍，在后 １０年则分别是区内减少总
量的 ３．３４倍和 ３．９２倍。 总体看来，１９８８—２００８ 年，无论从变化的单位量、绝对量还是相对量来看，保护区内
外土壤保持功能都呈现不同程度的退化趋势，但保护区具有明显的抑制作用。 由此，保护区在维护海南土壤
保持功能方面的重要性不言而喻，但其有效性并未得到充分的体现，还有待提高。
保护区土壤保持功能不仅受到自然因素的影响，而且也受到人类活动的强烈影响，比如土地开垦、水资源
开发利用、森林采伐等人类活动通过改变生态系统结构影响生态系统的土壤保持功能［３９］。 研究发现，人类活
动对海南岛保护区土壤保持功能的影响程度与人口增加有关，１９８８—２００８ 年海南人口进入了一个快速增长
９９６３　 １２期 　 　 　 于博威　 等：海南岛自然保护区对土壤保持服务功能的保护效果 　
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的阶段，根据海南省 １９８８—２００８ 年统计年鉴，海南全岛人口从 １９８８ 年的 ６２７ 万人急剧增长到 ２００８ 年的
８６０万人［３５，３７］，人口增长率为 ３７．１６％。 人口的急剧增长使得人们利用海南自然资源、改变自然环境的速度和
规模迅速增加：一方面直接加剧了对生态系统土壤保持功能的干扰［４０］；另一方面人口数量的增加导致天然林
的面积减少［３３］，间接引起土壤保持功能的退化。 另外，人口数量的攀升还驱动了耕地的扩张，耕地扩张是导
致保护区土壤保持功能降低的又一重要原因，全省耕地面积由 １９８８年的 ４．３２×１０５ｈｍ２增加的 ２００８年的 ４．３８×
１０５ ｈｍ２，增长率为 １．３９％，其中旱地增长率为 １７．６７％［３５，３７］。 海南耕地的单位面积土壤保持量明显低于天然
植被［２０，２９］，由此，耕地面积的增加直接削弱了海南生态系统的土壤保持功能。 此外，为了满足经济的发展，在
国家和地方政府的政策倡导下，自 ２０世纪 ５０年代以来，海南大规模种植橡胶，到 １９８８ 年橡胶林的面积达到
３．５７×１０５ｈｍ２，占全岛总面积的 １０．５３％，截止 ２００８ 年，橡胶林面积为 ４．５５×１０５ｈｍ２，占全岛总面积的 １３．４１％。
橡胶产业的快速发展在一定程度上促进了海南经济的繁荣，但在此过程中，大量的天然林被群落结构简单、物
种组成单一的橡胶林所取代，由于橡胶林的土壤保持功能远小于热带雨林［４１］，因此，橡胶林的扩张化必然造
成海南岛土壤保持功能严重退化。
综上所述，海南自然保护区对土壤保持功能的维持至关重要，但由于受到自然因素和人类活动的影响，保
护区的有效性并未得到充分的体现，甚至出现退化的现象。 为了加强保护区对土壤保持功能的保护效果，提
出如下建议：
（１）提高保护区的管理水平　 保护区内的土壤保持功能不但没有明显好转，反而出现退化趋势，并且退
化程度随时间而增大，为此，应从生态系统服务功能管理的角度［４２］，提高管理者对保护区的管理水平［４３］，认
识到保护区的重要性，严格保护天然林，充分发挥保护区的保护作用。
（２）恢复保护区外围的土壤保持功能　 尽管保护区外围的单位面积土壤保持量小于保护区内部，但是土
壤保持总量却大于区内，因此，也不能忽视保护区外围土壤保持量的变化。
（３）加强已建保护区对土壤保持功能的动态监测与评估　 以前的研究多集中于评估海南保护区对生物
多样性的保护方面［４４⁃４６］，而对保护区的土壤保持功能的长期动态监测关注不足，导致无法对土壤保持功能的
动态变化、人类干扰活动等进行精确评估。
（４）将土壤保持功能纳入保护区规划体系　 在现有的海南自然保护区的确立中，对土壤保持功能的考虑
不足，加上人类活动对土壤保持功能的负面影响不断增大，因此有必要根据生物多样性保护优先级与土壤保
持功能重要性等级的相关关系采取更有针对性的区域化保护策略［３１，４７⁃４８］。
（５）确定土壤保持功能保护需求空间　 海南的经济发展和人口等因素与土壤保持功能具有显著负相关
关系（Ｐ＜０．０５），为协调保护与发展，应确定海南土壤保持功能保护需求及其空间优化布局，保障海南生态安
全和可持续发展。
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Ｍ， Ｌｏｎｇ Ｊ Ｓ， Ｍａｒｑｕｅｔ Ｐ Ａ， Ｐｉｌｇｒｉｍ Ｊ Ｄ， Ｐｒｅｓｓｅｙ Ｒ Ｌ， Ｓｃｈｉｐｐｅｒ Ｊ， Ｓｅｃｈｒｅｓｔ Ｗ， Ｓｔｕａｒｔ Ｓ Ｎ， Ｕｎｄｅｒｈｉｌｌ Ｌ Ｇ， Ｗａｌｌｅｒ Ｒ Ｗ， Ｗａｔｔｓ Ｍ Ｅ Ｊ， Ｘｉｅ Ｙ．
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２０７３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷