中国国家公园生态系统服务价值时空演变与驱动因素研究

《Land》：Spatiotemporal Evolution and Driving Forces of Ecosystem Service Values in China’s National Parks

　　

理解生态系统服务价值（Ecosystem Service Values, ESVs）的时空演变及其驱动因素，对于推进保护区的生态保护与可持续管理至关重要。研究区域涵盖中国十个国家公园体制试点区，总面积约220,000 km²，包括从热带森林到高山生态系统等多种环境类型。研究人员采用中国陆地生态系统服务价值空间分布数据集中的1 km栅格数据，覆盖2000、2005、2010、2015和2020年五个观测年份，通过Mann–Kendall趋势分析、Spearman相关分析、偏最小二乘结构方程模型（Partial Least Squares Structural Equation Modeling, PLS-SEM）和地理探测器（Geodetector），考察了ESV动态、服务间关系及其相关驱动因素。空间趋势分析显示，2000—2020年间，研究区总面积的58%呈现ESV下降趋势，38%呈上升趋势，其余4%保持稳定；统计显著的下降和上升面积分别占0.9%和0.2%。在公园尺度上，三江源和祁连山的ESV有所上升，而海南热带雨林国家公园的下降最为显著。生态系统服务之间的正向关联比负向关联更为普遍，但其空间格局在不同公园间存在差异。气候、地形和社会经济变量与估算ESV表现出服务特异性的关联。由于政策实施未被直接建模，本分析并未分离国家公园设立或特定保护措施的影响。这些发现可为监测中国国家公园ESV动态提供国家层面的比较基线，并为制定公园特定的生态系统服务导向管理策略提供参考。

**中国国家公园生态系统服务价值时空演变与驱动因素研究解读**

生态系统服务（Ecosystem Services, ESs）是人类从生态系统中获得的惠益，其价值（Ecosystem Service Values, ESVs）的时空动态与驱动机制研究对保护区管理具有重要意义。中国国家公园作为自然保护体系的核心层级，自2016年起陆续设立十个体制试点区，总面积约220,000 km²，覆盖热带森林至高山生态系统。然而，以往研究多聚焦单一公园，且评估时段与服务指标不一致，导致跨公园比较困难；同时，时间趋势、服务间关系与驱动因素常被分开讨论，缺乏统一框架下的系统分析。为此，本研究基于2000—2020年五个观测年份的1 km分辨率ESV栅格数据，对十个试点区开展统一分析，旨在揭示ESV时空演变规律、服务间权衡/协同关系及其自然与人为驱动因素，为制定差异化管理策略提供科学依据。

研究人员采用多方法集成框架：首先，利用Mann–Kendall趋势检验与Sen坡度估计识别ESV时空趋势；其次，通过Spearman相关分析刻画服务间潜在协同与权衡关系；再次，运用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）评估地形、气候、土壤、土地利用/覆盖变化（LUCC）、社会经济（SED）与植被条件（NDVI）对分类ESV的直接与间接关联；最后，借助地理探测器（Geodetector）定量解析自然与社会经济因素对服务关系空间分异的解释力。所有栅格数据统一至1 km网格，并采用阿尔伯斯等积投影以消除面积偏差。

**3.1 ESV时空演变特征**

**3.1.1 总ESV时空变化**：2000—2020年间，研究区58%面积ESV呈下降趋势，38%上升，4%稳定，显著下降与上升面积仅占0.9%和0.2%。三江源、大熊猫、祁连山等公园以稳定与非显著上升为主；海南热带雨林国家公园平均ESV降幅最大（?16.6%），显著下降面积占比18%，为生态退化优先关注区域。

**3.1.2 单项ESV时空演变**：服务类别与公园间差异显著。大熊猫国家公园供给服务显著增加面积占9.70%，调节服务占1.17%；海南热带雨林四个服务类别均显著下降，其中供给服务占23.55%面积；三江源供给服务显著下降面积达15.78%；钱江源—百山祖支撑服务显著下降面积占9.31%。时间上，东北虎豹、祁连山、三江源在2015年后维持或提升服务值，而海南热带雨林持续下降但降幅放缓。

**3.2 ESV权衡与协同关系**

**3.2.1 时间变化特征**：全国尺度上，四类服务间均呈显著正相关（R>0.69），调节与供给服务相关性最强（峰值R=0.99），未检测到统计显著的负相关，表明正向关联主导服务关系。

**3.2.2 空间变化特征**：供给—调节服务协同区占99.12%，供给—支撑服务权衡区占21.2%（主要为统计不显著负倾向）；显著协同主要分布于海南热带雨林、普达措等公园，而武夷山、神农架等地存在局部负向关联。

**3.3 ESV及其权衡/协同的驱动因素**

**3.3.1 ESV变化驱动因素**：PLS-SEM结果显示，气候对供给、调节、支撑服务直接正效应最大（β=0.518、0.538、0.504），NDVI对文化服务正效应最大（β=0.315）；LUCC与NDVI充当中介路径，社会经济因素直接效应较弱。模型R²介于0.529—0.774之间。

**3.3.2 服务关系空间分异影响因素**：地理探测器显示，NDVI对四个服务关系（供给—支撑、调节—支撑、供给—文化、调节—文化）解释力最高（q=0.122—0.267），降水对供给—调节关系（q=0.0194）和海拔对支撑—文化关系（q=0.091）分别为最强因子。四至六分层敏感性分析结果稳健（Spearman秩相关0.90—1.00）。

讨论指出，总ESV下降趋势掩盖了公园间与服务类别间的显著异质性，与先前单一公园研究的差异可归因于观测期与服务定义不同。由于政策变量未被建模且2016年后仅有一个观测年份，研究无法分离国家公园设立或保护措施的影响。相关关系与q值仅代表统计共变或空间解释力，而非因果证据。文化服务评价仅反映景观美学潜力，未纳入实际文化惠益。研究结论认为，2000—2020年间中国国家公园试点区ESV总体下降，正向关联主导服务间关系；气候是供给、调节、支撑服务的首要直接正效应因子，NDVI对文化服务影响最强。这些结果为跨公园比较与生态补偿决策提供补充信息，但不等同于正式的空间优先区划；未来需结合更细尺度生态数据、实地观测与因果推断框架，验证政策效应与生态响应机制。