淳安县公益林生态系统服务重要性和生态环境敏感性分析.pdf
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1、浙 江 林 业 科 技,2023,43(5):7785 J Zhejiang For Sci Technol doi:10.3969/j.issn.1001-3776.2023.05.010 淳安县公益林生态系统服务重要性和生态环境敏感性分析 李红俊1,郑鹏1,高海力2,廖堂清3,吴淑芳4,张波5,练慧雯6(1.浙江省淳安县林业局,浙江 淳安 311700;2.浙江省公益林和国有林场管理总站,浙江 杭州 310020;3.淳安县文昌镇人民政府,浙江 淳安 311705;4.淳安县汾口林场,浙江 淳安 311719;5.浙江农林大学 林业与生物技术学院,浙江 杭州 311300;6.中国林业科学
2、研究院亚热带林业研究所,浙江 杭州 311400)摘要:我国南方丘陵地带公益林生态空间结构的合理有序是区域安全的保障和经济发展的基础。本研究基于公益林生态系统服务重要性评价和生态环境敏感性评估评价方法识别浙江省淳安县公益林的重要生态源地,分析公益林生态安全空间特征,并提出了相应的保护优化措施。结果表明:淳安县公益林生态系统服务重要性整体状况良好,其中,高度重要公益林所占比例最大,占全县公益林总面积的 41.93%;较重要、中等重要与极重要公益林所占比例相近,分别占全县公益林总面积的 17.92%、19.53%与 18.27%;一般重要公益林仅占全县公益林总面积的 2.35%。淳安县公益林生态环
3、境敏感性整体状况良好,其中,高度敏感与中等敏感公益林分别占全县公益林总面积的 37.28%和 31.05%;较敏感和极敏感公益林所占比例差别不大,分别为占全县公益林总面积的 17.05%、11.57%。淳安县公益林生态源地总面积为 50 160.04 hm2,占研究区总面积的 30.13%,生态源地斑块主要分布在千岛湖西北、东北、东南湖区沿岸,围绕千岛湖形成生态屏障。基于以上研究结果,认为生态源地是森林资源保护和城镇开发建设的生态底线,应切实保障现有公益林生态源地资源安全,严格禁止开发利用。关键词:公益林;生态系统服务重要性;生态环境敏感性;生态源地 中图分类号:S718.55 文献标识码:A
4、 文章编号:1001-3776(2023)05-0077-09 Analysis on Ecosystem Service Importance and Eco-environmental Sensitivity of Ecological Forest in Chunan LI Hongjun1,ZHENG Peng1,GAO Haili2,LIAO Tangqing3,WU Shufang4,ZHANG Bo5,LIAN Huiwen6(1.Chunan Forestry Bureau of Zhejiang,Chunan 311700,China;2.Zhejiang Ecologica
5、l Forest and State-owned Forest Farm Administration,Hangzhou 310020,China;3.Peoples Government of Wenchang Town of Chunan,Zhejiang,Chunan 311705,China;4.Chunan Fenkou Forest Farm of Zhejiang,Chunan 311719,China;5.College of Forestry and Biotechnology,Zhejiang A&F University,Hangzhou 311300,China;6.R
6、esearch Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Hangzhou 311400,China)Abstract:The important of ecosystem service and eco-environmental sensitivity of ecological forest in Chunan,Zhejiang province were analyzed by evaluation.The results showed that ecosystem service importance
7、of ecological forest in Chunan was great,and the proportion of highly important ecological forest was the largest,accounting for 41.93%of the total area of ecological forest in Chunan.The proportion of relatively important,medium important and extremely important was similar,17.92%,19.53%and 18.27%,
8、respectively.The general importance forest accounted for only 2.35%.The overall eco-environmental sensitivity of ecological forest in Chunan was well,and the highly and moderately sensitive accounted for 收稿日期:2023-04-29;修回日期:2023-08-22 作者简介:李红俊,高级工程师,从事森林培育研究;E-mail:C。通信作者:练慧雯,硕士研究生,从事森林生态学研究;E-mail
9、:。78 浙 江 林 业 科 技 43卷 37.28%and 31.05%of the total one of the county.The proportion of relatively sensitive and extremely sensitive was 17.05%and 11.57%,respectively.The total area of ecological source of ecological forest in Chunan was 50 160.04 ha,accounting for 30.13%of the total one.The fragments
10、 of ecological source mainly distributed in the northwest,northeast and southeast of Qiandao Lake,forming an ecological barrier around Qiandao Lake.Suggestions were put forwarded such as the safety of ecological source and no any exploitation.Key words:ecological forest;importance of ecosystem servi
11、ces;eco-environmental sensitivity;ecological source 良好的生态环境是人类赖以生存和持续发展的必要保障,也是生态文明建设的基本条件。改革开放以来,我国经济迅速发展,但资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的形势日益严峻,严重威胁着我国经济进一步增长与社会可持续性发展。生态环境敏感性是生态系统对区域内人类活动干扰及自然环境变化的响应程度,反映了生态系统在外界干扰时出现生态环境问题的可能性和难易程度。区域生态环境敏感性分析能够识别具体空间区域内潜在的生态环境问题,是制定区域环境政策,进行环境管理的重要依据1。生态系统服务功能是生态系统及其生态过程
12、所形成与维持的人类赖以生存的自然环境条件和效用2。生态系统服务重要性分析有利于识别生态系统服务的空间异质性,确定生态保护关键区,是开展区域生态系统管理,进行生态保护和建设的重要依据3。生态源地是物种扩散和维持的源点4。目前,生态源地的识别方法逐渐成熟,类型多样,包括直接将生境质量较好的区域作为生态源地5,基于自然系统和人工系统特征的空间耦合情况构建指标体系进行识别6,利用生态服务功能建立相关指标体系进行识别7,利用生态系统服务重要性和生态环境敏感性的生态评估方法进行识别8,利用景观连通性识别等9。目前,涉及森林生态安全的研究大多与自然保护地10、山地生态系统11、流域生态系统12或者城市13有
13、关,针对公益林的研究较少。事实上,公益林的生态安全亦不容忽视,生态安全研究有助于厘清区域公益林的生态过程,评价和提升公益林功能,实现公益林提供区域生态系统服务、维持生态安全和可持续发展的目的。本研究基于公益林生态系统服务重要性评价与生态环境敏感性评价,提取生态保护源地,分析识别公益林生态安全空间特征并提出相应的优化措施,对提高公益林生态系统服务功能,保障千岛湖地区生态环境安全具有重要意义。1 研究区概况与数据来源 1.1 研究区概况 淳安县地处浙江省杭州市西南部丘陵山区,地理坐标为 11820 11920 E,2911 3002 N,地势四周高,中间低,由西向东倾斜,形成四周中低山逐渐向中部丘
14、陵区过渡的地貌形态。属亚热带季风气候区北缘,温暖湿润,四季分明,年平均气温为 17,雨量充沛,年平均降水量为 1 430 mm,光照充足,年平均日照时数为1 951 h,灾害性天气较多,光、温、水地域差异明显,风向随季节转换,常年盛行东北风。淳安县是浙江省面积最大的林业重点县,全县公益林(地)面积有 166 488.63 hm2,其中,国家级公益林面积为 129 226.59 hm2,占全县公益林总面积的 77.62%;省级公益林面积为 31 326.89 hm2,占全县公益林总面积的 18.82%;市级公益林面积为 5 935.15 hm2,占全县公益林总面积的 3.56%14。淳安县动植物
15、资源丰富,有维管束植物 195 科 2 003种;动物种类多样,有兽类动物 61 种、鸟类 224 种、爬行类 50 种、两栖类 12 种、鱼类 94 种15。1.2 数据来源 本研究的数据包括:土地利用、气温、降水及土壤数据均来自中国科学院资源环境科学数据中心;高程坡度数据来自地理空间数据云;Landsat 数据产品来自美国航空航天局(NASA);自然保护区数据来自中国生态系统评估与生态安全数据库;基础地理数据来自国家地理信息中心。在 ArcGIS 10.2 软件支持下,将所有空间数据统一为 CGCS 2000 坐标系,并重采样成 30 m30 m 栅格单元大小进行运算。2 研究方法 2.1
16、 生态系统服务重要性评价 5期 李红俊,等:淳安县公益林生态系统服务重要性和生态环境敏感性分析 79 生态系统服务重要性评价从为人类服务的角度出发,针对区域特点,判定不同生态功能对人类生存发展的价值高低,并筛选出具有较高价值的生境斑块16。选取研究区最为重要的土壤保持、水源涵养、生物多样性维持和固碳释氧 4 类生态系统服务功能作为评价因子。其中,土壤保持通过修正的通用土壤流失方程17计算潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值获得;水源涵养采用降水贮存量法18估算;生物多样性维持采用生物多样性服务当量19表示;固碳释氧由净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)数据2
17、0表示。采用自然断点法21,将上述服务功能计算结果分别划分为5级并赋值1 5,赋值越大表示生态服务越重要;将分级后的 4 类因子进行等权叠加,对其结果仍采用自然断点法划分为一般重要、较重要、中度重要、高度重要和极重要 5 个等级22,获得生态系统服务重要性评价结果。生态系统服务重要性评价计算总公式如下23:?(?)4?1 式中,?为生态系统服务功能重要性综合指数;?为研究区域内 j 空间单元第 i 个指标的重要性等级值;?为研究区域内 j 空间单元第 i 个指标的权重(本研究采取等权叠加,?为 0.25)。2.1.1 土壤保持功能重要性评价 土壤保持量表示为潜在土壤侵蚀量与土壤侵蚀量之差。本文
18、使用改进的水土 流失模型 RUSLE 模型进行估算24:?1?式中,A 为土壤保持量,R 为降雨量侵蚀因子,K 为土壤可蚀性因子,L 为坡长因子,S 为坡度因子,C 为植被覆盖因子,P 为水土保持措施因子。2.1.2 水源涵养功能重要性评价 降水量贮存法认为在林区树冠和树干的蒸腾和扩散的水量约占降水量的 30%,树木在蒸腾过程中的水量又占降水量的 15%,因而森林涵养水源量只占林区降水量的 55%25。其计算公式为:?55%式中,Q 为森林涵养水源量,A 为森林面积(hm2);P 为多年平均降水量(mm);f 为森林覆盖率(%)。2.1.3 生物多样性维持功能重要性评价 生物多样性维持服务采用
19、生物多样性服务当量表示。2.1.4 固碳释氧功能重要性评价 固碳释氧指的是植物通过光合作用将二氧化碳转换为氧气,同时将二氧化碳中的碳固定到植物体内。本文采用 CASA 模型计算 NPP 代表植被的固碳释氧能力26:NPP(x,t?APAR?x,t?(x,t?式中:NPP(x,t?是栅格单元 x 在月份 t 时的净初级生产力(gCkm-2),APAR?x,t?表示象元 x 在月份 t 时的光和有效辐射(MJkm-2);?,?是象元 x 在月份 t 时的实际光能利用率(gCMJ-1)。2.2 生态环境敏感性评价 杭州市将新安江、千岛湖风景区等地列为水土流失重点预防保护区,范围为淳安县除中洲镇、汾口
20、镇、王阜乡、屏门乡、唐村镇、严家乡、横沿乡外的其它乡镇。本研究选取植被覆盖度、高程、坡度、土地利用类型及土壤侵蚀强度 5 类指标作为评价因子。其中,土壤侵蚀强度用来表示研究区生态环境最为突出的水土流失敏感性,其值基于修正的通用土壤流失方程计算并分级得到。基于层次分析法(AHP)确定的权重,对上述 5 类因子根据敏感性由低到高依次赋值为 9、7、5、3 和 1,赋值越低表示越敏感,对赋值结果进行加权运算,使用自然断点法划分为不敏感、轻度敏感、中等敏感、高度敏感和极度敏感 5 个等级8,获得生态环境敏感性评价结果,如表 1。表 1 生态环境敏感性评价因子分级及权重 Tab.1 Classifica
21、tion and weight of indicators for eco-environmental sensitivity 评价因子 敏感性赋值 权重 9 7 5 3 1 植被覆盖度 0.75(0.65,075(0.50,065(0.35,0.50 0.35 0.15 高程/m 500(500,1 000(1 000,1 500(1 500,2 5002 000 0.20 坡度/()5(5,10(10,15(15,25 25 0.25 土地利用类型 林地、水域 草地 园地 耕地 其他用地 0.10 土壤侵蚀强度 微度侵蚀 轻度侵蚀 中度侵蚀 强烈侵蚀 极强烈侵蚀 0.30 80 浙 江 林
22、 业 科 技 43卷 生态环境敏感性评价计算公式27如下:?5?1 式中,S 为生态环境敏感性综合指数;n 为评价因子数,?为第 n 个评价因子栅格图层;?为第 n 个评价因子 的权重。3 结果与分析 3.1 生态系统服务重要性评价 淳安县除河流湖泊附近及东北部外,其余地区水源涵养功能较弱,其中北部优于南部,东部优于西部,整体分布由中心河流湖泊地区向四周逐步递减(图 1A)。淳安县生物多样性整体水平较高,水源附近生物多样普遍较高,西南方向生物多样性明显低于其余方向(图 1B)。对土壤保持、水源涵养、生物多样性维持和固碳释氧等生态系统服务评价结果运用综合取高的方法得到淳安公益林生态系统服务重要性
23、空间分布图(图 1C)。研究结果表明(表 2),淳安县公益林生态系统服务重要性整体状况良好,其中,高度重要公益林所占比例最大,占全县公益林总面积的 41.93%;较重要、中等重要与极重要公益林所占比例相近,分别占全县公益林总面积的17.92%、19.53%与 18.27%;一般重要公益林仅占全县公益林总面积的 2.35%。总体来看,高度重要公益林所占比例远高于其它等级公益林的比例,不同评价等级公益林的比例之间差距较大。A 水源涵养 B 生物多样性 C 生态系统服务重要性 图 1 淳安县公益林生态系统服务重要性评价结果 Fig.1 Evaluation on ecosystem services
24、 in Chunan 表 2 淳安县公益林生态系统服务重要性评价结果统计 Tab.2 Evaluation on ecosystem service importance of ecological forest in Chunan 评价等级 面积/hm2 比例/%评价等级 面积/hm2 比例/%一般重要 3 917.60 2.35 高度重要 69 809.62 41.93 较重要 29 836.51 17.92 极重要 30 413.47 18.27 中等重要 32 511.43 19.53 合计 166 488.63 100.00 由表 3 可知,淳安县公益林生态服务高度重要和极重要区域面
25、积为 100 223.09 hm2,主要分布在开发总公司、威坪镇、文昌镇、里商乡、枫树岭镇、临岐镇等区域(面积均在 5 000 hm2以上)。其中,富文乡公益林生态服务高度重要和极重要区域占全乡公益林总面积的比例最大,为 93.11%;其次为文昌镇,公益林生态服务高度重要和极重要区域占全镇公益林总面积的 92.65%;汾口林场所占比例最小,公益林生态服务高度重要和极重要区域仅为全林场公益林总面积的 7.26%。公益林生态服务中等重要及以下区域面积为 66 265.54 hm2,主要分布汾口镇、枫树岭镇、开发总公司、姜5期 李红俊,等:淳安县公益林生态系统服务重要性和生态环境敏感性分析 81 家
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