2010—2020年南充市濕地及其生態系統服務價值變化

丁 柳,王曉曉b,杜 忠b,林葉彬b

(西華師范大學 a.地理科學學院,b.嘉陵江流域研究所,四川 南充 637009)

濕地被譽為“地球之腎”,對保持生態平衡起著極為重要的作用[1]。濕地為全球及區域環境提供各種各樣的生態系統服務功能,具有巨大的經濟和社會價值[2-3]。然而,濕地生態環境極其脆弱,受氣候變化和人類活動的疊加影響,濕地的退化和喪失速度遠超過其他陸地生態系統[4-5]。例如,小微濕地面積雖小,但數量眾多,蘊含著巨大的潛能,但小微濕地極易受到城市建設的侵占[6-7]。因此,合理保護和利用濕地資源對人類的可持續發展具有重大意義。

濕地是服務功能價值最高的生態系統[8],隨著我國生態文明的建設和濕地保護全球行動的不斷推進,濕地的生態價值越來越受到人們的關注[8-9]。濕地生態系統服務價值評價是濕地生態系統保護和促進當地社會經濟發展的重要環節[10-11],正確認識濕地生態系統的功能及其服務價值有利于濕地的可持續利用[12]。濕地生態系統服務功能一般分為提供產品功能、調節功能、文化功能和支持功能四大類[13]。目前,濕地生態系統服務價值的估算方法主要有功能價值法和當量因子法[11]。功能價值法需要的數據較多、計算比較復雜,計算結果不利于不同地區間的比較。當量因子法是一種靜態的評價方法,幾乎沒有考慮生態系統類型和質量狀況的時空差異,同時也不能反映生態系統服務功能隨時間和空間的動態變化。謝高地等[14]對當量因子法進行了改進,改進后的方法能夠相對全面、客觀地動態評價濕地生態系統服務價值,特別是在區域尺度上,可作為快速估算濕地生態系統價值的方法。

遙感技術的發展使濕地的時空分布及其變化研究取得了很大進展[11],利用不同時間的土地覆蓋數據可以輕松地進行濕地的時空變化分析。第三次全國國土調查數據顯示[15],四川省現有濕地123.08萬hm2(不包括水域),其中南充市濕地面積0.18萬hm2(不包括水域)。這些濕地在保障嘉陵江流域生態安全和水環境安全、調節區域氣候、保護和恢復生物多樣性、傳承濕地文化等方面發揮著重要作用[16],但目前還不清楚南充市濕地及其生態系統服務價值的時空變化特征。因此,本文基于2010年和2020年南充市土地覆蓋數據,利用GIS技術對南充市濕地的時空變化進行分析,并對南充市濕地的生態系統服務價值進行估算,從而揭示2010—2020年南充市濕地及其生態系統服務價值的時空變化特征,以期為南充市濕地保護及其可持續利用提供科學依據。

1 研究區概況

南充市位于四川盆地東北部,嘉陵江中游,海拔225～871 m,地勢北高南低(圖1)。地貌類型分為北部低山區和南部丘陵區,高丘低山、中丘中谷、低丘帶壩類型大體各占1/3。南充市屬于亞熱帶濕潤季風氣候,多年平均氣溫在17 ℃左右,全年極端最低氣溫介于-2.5～5.7 ℃,極端最高氣溫在39.0～41.3 ℃,多年平均降水量約1 000 mm[17]。南充市下轄9個縣級行政區(3個市轄區、5個縣、1個縣級市),現有5個國家濕地公園,基本情況見表1。

表1 南充市國家濕地公園基本情況Table 1 Baic information of National Wetland Parks in Nanchong

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

2010年和2020年南充市30 m空間分辨率土地覆蓋數據來自GlobeLand30(https:// www.globallandcover.com),該數據是基于美國陸地資源衛星(Landsat)的TM5、ETM+、OLI多光譜影像、中國環境減災衛星(HJ-1)多光譜影像、16 m分辨率高分一號(GF-1)多光譜影像數據制作而成。該數據共10個一級土地利用類型,分別是耕地、林地、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪。根據濕地的定義,本文將濕地和水體兩種土地覆蓋數據合并為濕地數據,利用ArcGIS 10.8進行提取。社會經濟數據來自國家統計局(https://www.stats.gov.cn)和南充市統計局(http://www.nanchong.gov.cn/tjj/index.html)。

2.2 生態系統服務價值計算

南充市的濕地生態系統服務價值計算公式:ESV=∑(VC×A),其中,ESV為濕地生態系統服務價值(元),VC為單位面積濕地生態系統服務價值(元·hm-2),A為濕地的面積(hm2)。VC采用當量因子法計算,即區域單位面積生態系統服務價值基數與基礎當量的乘積。全國生態系統服務價值基數取全國糧食產值的1/7,南充市生態系統服務價值基數利用地區修正系數對全國生態系統服務價值基數進行修正,地區修正系數為南充市與全國糧食單產的比值[18]。南充市單位面積生態系統服務價值基數見表2。本文根據謝高地等[14]修正的當量因子確定濕地生態系統服務價值的基礎當量。濕地生態系統服務價值基礎當量與南充市單位面積濕地生態系統服務價值見表3。

表2 南充市濕地生態系統服務價值基數Table 2 Cardinal number of the wetland ecosystem service value in Nanchong

表3 南充市濕地生態系統服務價值Table 3 Wetland ecosystem service value of Nanchong

3 研究結果

3.1 2010—2020年南充市濕地變化

結果顯示(表4):2010年,南充市濕地面積為23 201 hm2,約占全市面積的1.9%,2020年,南充市濕地面積為28 202 hm2,約占全市面積的2.3%,濕地面積凈增加5 001 hm2。從行政區來看,濕地主要分布在南部縣、閬中市、蓬安縣,2010年和2020年三縣總濕地面積分別占全市濕地面積的61.8%和62.5%。增加的濕地主要分布在南部縣(1 159 hm2)、閬中市(1 153 hm2)、順慶區(636 hm2)、儀隴縣(588 hm2)和高坪區(496 hm2)(表4),分別占濕地增加總面積的37%、23%、13%、12%、10%。濕地面積凈減少的區縣為嘉陵區和營山縣,分別減少5 hm2和121 hm2。

表4 2010—2020年南充市各區縣濕地面積Table 4 Wetland area of each county in Nanchong during 2010—2020 (單位:hm2)

從土地類型的轉變來看,增加的濕地主要來自耕地(6 441 hm2)、林地(904 hm2)和草地(123 hm2)(表5)。從空間分布來看,增加的濕地主要分布在嘉陵江兩岸、升鐘湖國家濕地公園、嘉陵江的支流西河、構溪河濕地公園以及流江河兩岸,特別是嘉陵江順慶段的濕地增加明顯(圖2)。同時,2010—2020年,部分濕地轉變成了其他土地利用類型,其中2 215 hm2轉變成了耕地,156 hm2轉變成了林地,127 hm2轉變成了人造地表(表5)。這些轉成其他土地利用類型的濕地主要分布在順慶區、蓬安縣和南部縣的嘉陵江兩岸,以及營山縣的流江河兩岸和清水湖國家濕地公園(圖2)。

表5 2010—2020年南充市濕地與不同土地利用類型間的轉移Table 5 Transfer between the wetland and different land use types in Nanchong during 2010—2020 (單位:hm2)

3.2 南充市濕地生態系統服務價值及時空變化

結果顯示(表6):2010年南充市濕地生態系統服務價值為78.972億元,其中,調節服務價值約67.690億元,供給服務價值約為5.755億元,支持服務價值約3.457億元,文化服務價值約2.07億元,分別占濕地生態系統服務價值的85.7%、7.3%、4.4%、2.6%;2020年,南充市濕地生態系統服務價值約81.724億元,其中,調節服務價值約70.067億元,供給服務價值約為5.954億元,支持服務價值約3.577億元,文化服務價值約2.142億元。相對于2010年,調節服務價值和供給服務價值所占的比例有所降低,而支持服務價值和文化服務價值所占的比例有所增加。2010—2020年,南充市濕地生態系統服務價值增加2.752億元,增幅約3.5%。其中,供給服務價值增加0.199億元,調節服務價值增加2.377億元,支持服務價值增加0.12億元,文化服務價值增加0.072億元。從區域來看,順慶區、儀隴縣和閬中市等區縣的濕地生態系統服務價值增加趨勢明顯,增幅分別為33.7%、18.5%、8.9%。但是,營山縣、嘉陵區和蓬安縣的濕地生態系統服務價值呈現降低趨勢,降低幅度分別為21.1%、14.9%和8.0%。

表6 2010年和2020年南充市及各區縣濕地生態系統服務價值Table 6 Wetland ecosystem service value of each county,district and Nanchong in 2010 and 2020 (單位:億元)

從自然區域來看,嘉陵江南充段的生態系統服務價值在2010年約為45.404億元,在2020年約為53.225億元,分別占南充市濕地生態服務價值的57.5%和65.1%。研究區內的小微濕地的生態系統服務價值在2010年約為21.495億元,在2020年約為25.197億元。

3.3 南充市國家濕地公園的生態系統服務價值

2020年,構溪河國家濕地公園的生態服務價值為7.732億元,升鐘湖國家濕地公園的生態服務價值為26.370億元,清水湖國家濕地公園的生態服務價值為2.634億元,相如湖國家濕地公園的生態服務價值為5.947億元,青龍湖國家濕地公園生態服務價值為1.191億元(表7)。相較于2010年,各濕地公園的生態服務價值總體呈現下降趨勢。

表7 2010—2020年南充市國家濕地公園生態服務價值Table 7 Ecosystem service value of each National Wetland Park in Nanchong during 2010—2020 (單位:億元)

4 討 論

4.1 南充市濕地面積變化及啟示

2020年和2021年國家和四川省相繼頒布了《中華人民共和國長江保護法》[19]和《四川省嘉陵江流域生態環境保護條例》[20],指出要科學推進長江流域濕地修復,加強嘉陵江流域濕地保護與修復,防止濕地面積減少和生態功能退化。雖然南充市的濕地面積占四川省濕地面積的比例較小,但是南充市的濕地類型具有典型性,對維護嘉陵江流域的生態系統多樣性和完整性具有重要作用[21]。

近年來,南充市在濕地保護和濕地公園建設上取得了顯著成績,已創建5個國家濕地公園,并進行沿江濕地公園建設。南充市以建設嘉陵江綠色生態經濟帶示范市為契機,依托嘉陵江豐富的濕地資源,建成了共計58 km長的沿江濕地公園,嘉陵江(南充段)生態綠色廊道初步成型。本文對2010—2020年的南充市濕地面積變化進行分析發現,南充市濕地面積凈增加了約5 001 hm2。這表明,南充市重點區域的退耕還濕及濕地生態修復工作取得了明顯效果。特別是南充市在主城區的重要功能區、重要濱水地區等重點區域,加強城市濕地公園建設,2010—2020年嘉陵江順慶段的濕地面積增加就是南充市主城區濕地公園建設成果的反映。值得注意的是,2010—2020年南充市增加的濕地面積中有6 441 hm2來自耕地。耕地是糧食安全的基礎,應盡量減少不必要的耕地流失,在保護濕地生態系統、提高濕地生態系統服務價值的同時也要保證糧食安全。

在濕地面積總體增加的同時,一些區域的濕地也轉變成了其他土地利用類型。2010—2020年,順慶區、蓬安縣和南部縣的嘉陵江兩岸,以及營山縣的流江河兩岸和清水湖區內的濕地面積減少明顯。濕地轉變成人造地表的情況表明,城鄉建設用地侵占了一部分濕地,今后在濕地保護工作中要防止濕地被侵占的情況發生。

4.2 南充市濕地生態系統服務價值變化及啟示

對2010—2020年南充市濕地生態系統服務價值進行分析發現,十年間南充市濕地生態系統服務價值僅增加了2.752億元(增幅約3.5%),而國家濕地公園的生態系統服務價值還出現了降低的現象。一般而言,濕地生態系統服務價值與濕地面積正相關[22],但是南充市濕地生態系統服務價值增幅明顯低于南充市濕地面積的增幅(21.6%)。分析發現,生態系統服務價值基數降低是南充市濕地生態系統服務價值增幅較小的主要原因。南充市生態系統服務價值基數是利用地區修正系數對全國生態系統服務價值基數進行修正得到的,而地區修正系數為南充市與全國糧食單產的比值。2010年,南充糧食單產與全國糧食單產的比值為0.994,而到了2020年這一比值變為0.797。受此影響,2010—2020年南充市生態系統服務價值基數從2 628 元·hm-2降至2 242元·hm-2,表明南充市需要提高社會生產能力來帶動生態系統服務價值的提升。

在南充市不同類型的濕地生態系統服務價值中,調節服務價值是濕地生態系統服務價值的主體,約占濕地生態系統服務總價值的85%左右,而水文調節價值約占濕地調節服務價值的92%。南充市的濕地類型主要以河流濕地和人工濕地為主,其中嘉陵江及其沿岸濕地是南充市濕地的主體。嘉陵江是長江流域中渠化程度較高的河流,從廣元至重慶規劃建設15級水庫[23],因此水文調節功能在嘉陵江生態功能中起著重要作用。在南充市濕地生態系統服務價值中,供給服務價值、支持服務價值和文化服務價值所占比例較低(分別為7.3%、4.4%和2.6%)。濕地的供給服務主要包括供水、發電、航運和提供水產品等,支持服務主要包括水循環、生物多樣性和棲息地等,而文化服務主要包括教育科研和休閑娛樂等[24]。因此,今后南充市應重點加強濕地的生物多樣性保護,同時開發以濕地生態系統為主的旅游資源,加強濕地的科學研究和科普教育,提升南充市濕地的文化服務價值。

南部縣、閬中市、蓬安縣是南充市濕地生態系統服務價值的高值區,其生態系統服務價值約占南充市的62%。但是,2010—2020年,營山縣、嘉陵區和蓬安縣的濕地生態系統服務價值呈現降低趨勢。濕地生態系統服務供給的空間差異主要與濕地資源的區域分布有關,嘉陵江沿岸分布著大面積的濕地生態系統,表明嘉陵江及其支流是南充市濕地生態服務功能的主要供給者。因此,在上述地區應嚴格執行濕地資源保護政策,積極開展濕地補償行動,以保護重要濕地資源和優良水質。而在遠離嘉陵江的區域,應該著重加強農村小微濕地的保護和利用。雖然農村的坑塘、水田等濕地面積較小,但其在區域生態系統功能中發揮著重要的作用,其單位面積生態系統服務價值也較高。因此,應當提升農村小微濕地生態服務功能的價值潛力,從而更好地為鄉村生態文明建設服務。

總體來看,雖然南充市濕地面積呈現增加趨勢,但是其生態系統服務價值增加趨勢不明顯。因此,今后南充市在濕地保護和利用方面要著重提升濕地的生態系統服務價值,要重視嘉陵江和農村小微濕地的生態保護和修復工作,同時也要開發市內濕地公園的旅游價值和教育價值,促進濕地文化服務價值的提升。