长江源区和黄河源区生态系统功能变化的对比研究，本文主要内容关键词为：黄河论文,源区论文,长江论文,生态系统论文,功能论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
20世纪70年代初联合国大会(United Nations University)发表的《人类对全球环境的影响报告》中首次提出生态系统服务功能的概念，同时列举了生态系统对人类的环境服务功能[1]。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与效用[2]，是指由自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好的生活环境对人类的服务性能。生态系统服务是人类生存和社会经济可持续发展的基本条件，如何准确而有效地度量其功能价值，成为当代经济学和生态学研究的热点和前沿。20世纪90年代起，国内外学者开始对生态系统服务功能价值进行了定量研究工作[3～4]。目前国内外关于生态系统服务价值定量评价的主要方法有能值分析法、物质量评价法和价值量评价法[5]。而价值量评价法由于所得的结果都是货币值，既可以进行不同生态系统与同一项生态系统服务的比较，也能将某一生态系统的各项服务进行综合，因此成为最常用的一类评价方法，其中最具代表性的是美国生态学家Costanza等人对全球生态系统服务及其价值的研究[3]。
长江黄河源区位于青藏高原腹地，是世界上江河、冰川、雪山最集中的地区，素有“中华水塔”之称，是亚洲最重要的水源涵养区，也是青藏高原影响范围最大的生态功能区。但随着全球气候的变化，青藏高原出现了气温升高、降水减少和蒸发量增大的暖干化趋势，导致源区出现冰川后退、冻土融化、湿地干化、湖泊萎缩、河流断流、草地明显退化等一系列生态环境问题，长江黄河源区也正在成为全球研究的重点和热点地区[6]。目前关于长江黄河源区生态系统的研究已在多种时空尺度上取得了丰硕成果[7～9]，但关于其生态系统功能的定量研究还很少，特别是长江黄河源区生态系统功能的对比研究还未见报道。本文基于长江源区、黄河源区1986年TM影像、2000年ETM影像的解译数据，应用Costanza生态系统服务价值算法，以揭示长江源区和黄河源区生态系统功能的差异变化及驱动力成因，为长江黄河源区资源的合理利用以及区域经济的可持续发展提供科学依据。
1 研究区域
长江和黄河源区位于青海省西南部的青藏高原腹地，是我国主要河流长江和黄河的发源地，目前对其范围尚没有科学、统一的界定[7]。本研究的长江源区主要指聂恰曲与通天河汇合处以上的流域，地理位置33°30′～35°35′N90°30′～96°00′E，面积约12.14×10[4]k
，行政区划上隶属于青海省曲麻莱、治多、杂多3县以及格尔木市的唐古拉山乡；黄河源区主要指达日水文站以上的聚集流域，地理位置33°40′～35°25′N96°00′～102°35′E，面积约6.48×10[4]k，行政区划上隶属于青海省玛多、玛沁、曲麻莱、称多、达日、甘德6县。长江黄河源区平均海拔在4500m以上，地势由西向东逐渐降低，昆仑山及阿尼玛卿山、巴颜喀拉山构成地形的基本骨架，区域内地形差异明显，西部以山原地貌为主，东部则主要是一系列高山峡谷；气候属典型高原大陆性气候，总的特征是热量低、年温差小、日温差大、日照时数长、风速大、降水少而变率大，年降水262.2～772.8mm，年蒸发730～1700mm；源区内河流纵横，湖泊众多，水资源极其丰富，巴颜喀拉山从西北向东南延伸成为长江和黄河的重要分水岭；主要以高山草甸土和湿地化草甸土为主，受青藏高原发育年代短和地势高的影响，一般土壤层含砾石较多，腐殖质较薄；植被的水平带谱和垂直带谱十分明显，空间分布呈现出明显的高原地带性规律。
2 数据与方法
2.1数据获取
研究采用的基础数据为长江源区和黄河源区1986年和2000年的TM、ETM遥感影像的解译数据。数据(表1)来源于中国科学院寒区旱区环境与工程研究所承担的知识创新重大项目“西部生态环境演变规律与水土资源可持续利用研究”课题发表的相关文献。
2.2 研究方法
人类从20世纪70年代就开始了对生态系统功能价值的研究，当时由于绝大部分生态系统服务价值难以准确计量，以及缺乏相应的价值评估理论与方法体系而一直进展缓慢。直到1997年，Costanza、Daily等人的研究成果才使生态系统服务价值的原理与方法从科学意义上得以明确。然而Costanza等人对全球生态系统服务价值的估计只是全球范围的一个均值，当其应用到区域尺度上时，就不可避免地产生较大的误差。近年来，国内外一些专家、学者参照Costanza等人的研究结果对自然生态系统的功能与效益进行了大量分析与改进。如谢高地等在青藏高原生态资产的价值研究中，将生态系统服务功能划分为气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、原材料和娱乐文化等九项服务功能，制定出中国陆地生态系统生态服务价值系数。本文主要利用Costanza生态系统服务价值公式[3]，参照中国陆地生态系统服务价值系数，来比较长江源区和黄河源区生态系统功能的价值变化。
3 结果分析
3.1 长江源区的生态系统功能价值变化
表2 是长江源区生态系统服务功能价值变化状况，1986-2000年长江源区生态系统服务功能价值由1197×
元减少到998×元，总体功能价值减少了199×元，年均减少14.2×元。从单项服务功能看，废物处理和水源涵养功能价值占系统服务功能价值的50％，排序始终处于前2位，功能作用显著；其次是气候调节功能价值波动明显，排序从1977年的第3位降到2000年的第4位，而其他单项服务功能价值排序基本不变。1986-2000年各单项生态服务功能的价值缺失不同，废物处理功能缺失58×元、水源涵养功能缺失49×元、气候调节功能缺失49×元、娱乐文化功能缺失16.4×元、生物多样性保护功能缺失9×元、气体调节功能缺失6.8×元、土壤形成与保护功能缺失9×元、食物生产功能缺失1.5×元、原材料功能缺失0.3×元。景观结构变化的导致长江源区生态功能缺失明显，单项功能差异显著；从系统组成分析，废物处理功能、水源涵养功能和气候调节功能的价值缺失贡献最大，贡献率达78％；从功能变化分析，长江源区的九项服务功能中气候调节功能的变化程度最明显，缺失变化率达28％。
3.2 黄河源区的生态系统功能价值变化
表3是黄河源区生态系统服务功能价值变化状况，1986-2000年黄河源区生态系统服务功能价值由577×元减少到547×元，总体功能减少了30×元，年均减少2.14×元。从单项服务功能看，废物处理、水源涵养、土壤形成与保护三种功能价值占系统服务功能价值的62％，功能作用明显，排序始终处于前3位；气候调节、生物多样性保护、气体调节的功能价值占系统服务功能价值的30.2％，排序始终处于4、5、6位；而娱乐文化、食物生产、原材料的功能价值仅占系统服务功能价值的7.8％，排序始终处于7、8、9位，单项服务功能价值排序没有发生变化。1986-2000年各单项生态服务功能的价值缺失不同，水源涵养功能缺失10×元、废物处理功能缺失10×元、气候调节功能缺失5.3×元、娱乐文化功能缺失2.7×元、生物多样性保护功能缺失1.3×元、气体调节功能缺失0.7×元、土壤形成与保护功能缺失1.0×元、食物生产功能缺失0.1×元，而原材料功能价值缺失极小。景观结构变化导致黄河源区生态功能价值有所下降，单项功能差异明显；从系统组成分析，水源涵养功能和废物处理功能的价值缺失贡献最大，贡献率达66％；从功能变化分析，水源涵养、气候调节和娱乐文化功能变化程度较大，缺失变化分别达8％、7％和10％；整体看黄河源区的水源涵养功能变化最明显。
3.3 江河源区生态系统功能的对比分析
从图1可以清晰地看到，草地系统、湿地系统、水域系统是长江源区和黄河源区生态系统服务功能价值的主体部分，其生态系统服务价值分别占长江源区总价值的99％，占黄河源区总价值的96％，草地系统、湿地系统、水域系统对区域生态系统功能的影响作用明显；而耕地系统、林地系统和未利用土地系统的生态服务价值基数很小，影响力不明显。1986-2000年长江源区和黄河源区生态系统服务价值总体呈下降趋势(表4)，分别由1197×元、577×元减少到998×元、547×元，生态服务价值总体减少了199×元、30×元，生态系统价值功能减少了17％和5％；两地单位面积生态系统服务价值分别由9854.93元/h、8915.50元/h减少到8213.03元/h、8449.69元/h，单位面积生态系统服务价值分别缺失了1641.9元、465.8元；长江源区的生态系统功能变化明显高于黄河源区的生态系统功能变化。
通过表4的进一步对比分析还可以清晰地发现，除长江源区和黄河源区生态价值基数、生态价值变化量的差异外，影响两地生态系统服务功能价值变化的主要驱动力因子也存在明显不同。在长江源区湿地的生态系统功能缺失171×元，占源区生态系统功能总缺失量的86％，是生态功能变化的主要驱动力；而黄河源区有所不同，水域和湿地的生态系统功能分别缺失10×元、18×元，两者的缺失贡献率高达90％，是生态系统功能变化的主要驱动力。1986-2000年长江源区湿地面积的大幅度减少是造成生态系统功能变化的主要原因，而黄河源区湖泊萎缩、河流断流及湿地干化是形成生态系统功能变化的主要原因，是与王根绪等学者对长江黄河源区生态环境变化的研究基本一致[10]。
图1 长江源区、黄河源区生态服务功能价值变化
Fig.3:Variations of ecosystem service functions in source region of the Yangtze River and the Yellow River
4 小结与讨论
(1)文章基于长江源区和黄河源区1986年和2000年的TM解译数据，选取基于货币量的价值量评价法，应用Costanza生态系统服务价值算法，参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值系数，计算了长江源区和黄河源区的生态系统价值功能。1986-2000年长江源区和黄河源区生态服务功能价值变化差异显著，两地总体功能均呈下降趋势，长江源区的变化明显高于黄河源区；生态系统各单项服务功能缺失差异明显，其中长江源区的气候调节功能和黄河源区的水源涵养功能缺失变化最为显著。
(2)长江源区和黄河源区不同时期景观格局的动态变化，导致其区域生态功能差异越发明显，长江源区和黄河源区无论是生态系统服务价值的基数、价值变化量，还是生态功能变化的主要驱动力都存在明显的差异。1986-2000年长江源区和黄河源区生态服务功能总价值分别减少了199×元、30×元，单位面积生态服务价值分别减少了1641.9元/h、465.8元/h。长江源区生态功能变化的主要驱动力是湿地的变化，而黄河源区生态功能变化的驱动力则是水域和湿地共同作用的结果。
(3)本文对长江源区和黄河源区不同时期生态系统服务功能价值的研究，虽然只是初步的测算和尝试，其结果也仅仅是一个参考值，但首次定量了1986-2000年长江源区和黄河源区的生态系统服务功能的变化状况。近15年来长江源区和黄河源区的生态系统功能缺失明显，草地、湿地、水域三大系统是长江源区和黄河源区生态系统功能变化的主体部分，长江源区和黄河源区的可持续发展关键在于现有资源的合理保护和利用，尤其是当前在长江源区江源湿地的恢复与保护显得极其重要。
(4)目前尽管对生态系统服务价值的结果颇有争议，但科学家一致认为生态系统服务价值的最终目的是为决策者提供政策制定的依据，即使现在不做，不远的将来也会做，这个工作是不可避免的。虽然本文所采用的方法还存在一些不足，运算的过程较为简单，功能指标有待进一步细化，功能参数尚需要修订；然而因这种方法要求掌握的基本条件不高，且能够简单、直观、快速地揭示不同时期、不同尺度生态系统的功能变化状况，从当前看还是一种比较适合定量高原生态系统功能价值的理想研究方法。