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Journal of Geo-information Science >

2023 , Vol. 25 >Issue 5: 999 - 1011

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2023.220503

Evaluation of Changes in Ecosystem Services in Ecological Conservation Red Line and the Entire Area of Ningxia

  • SHI Xuewei ,
  • CHEN Xuhui ,
  • CAI Mingyong ,
  • ZHANG Xinsheng ,
  • SHEN Zhen ,
  • TAI Wenfei ,
  • SHEN Wenming ,
  • LI Jing ,
  • XIAO Tong , *
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  • Satellite Application Center for Ecology and Environment, Ministry of Ecology and Environment of the People's Republic of China, Beijing 100094, China
*XIAO Tong, E-mail:

Received date: 2022-07-12

  Revised date: 2023-01-11

  Online published: 2023-04-27

Supported by

National Key Research and Development Program of China(2021YFB3901103)

National Natural Science Foundation of China(41501117)

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Abstract

Ningxia is one of the first provinces in China that has finished the delineation of Ecological Conservation Red Line (ECRL). Nearly one fourth of Ningxia has been included in ECRL, significantly contributing to maintain the ecological security of the northern region. However, there is a lack of relevant research on the evaluation of the contribution of the ecological barrier and the protection effect of the eco-redline in Ningxia. In this paper, based on the equivalent value of Ningxia ecosystem service base and land use data at a 2-m resolution, we objectively evaluated the Ecosystem Service Value (ESV) in 2020 and its changes between 2018-2020, and analyzed the effect of the ECRL delineation. Consequently, a critical direction for ecological protection goals is emphasized for this autonomous region. Our findings include: (1) In 2020, the total natural ecological assets stock in Ningxia was 3.32 million hectares, which mainly consists of forest, grasslands, and wetlands, providing a ESV of around 88.90 billion yuan for the region. During the period of 2018—2020, there was an increase of ESV (106 million yuan); (2) The ECRL area ( one fourth of the regional area) contributed more than one third of the ESV in the entire region, and 63% of the increase in ESV during the evaluation period was attributed to the ECRL area; (3) Meadows provided 52% of ESV in the entire region, with only 31% located in ECRL area. During 2018—2020, meadow ecosystems also faced problems such as stock reduction, desertification, and degradation. Increasing the meadows ecosystem stock and quality is the key factor for the incremental value of ecosystem services; (4) It is suggested to follow the internal mechanism of ecosystem structure and process, center on the regional dominant ecological function and the characteristics of the ecosystem structure, systematically carry out ecological protection and restoration based on local conditions.

Key words： ecosystem service value; Ecological Conservation Red Line (ECRL); value equivalent factor; ecosystem classification; Ningxia

Cite this article

SHI Xuewei , CHEN Xuhui , CAI Mingyong , ZHANG Xinsheng , SHEN Zhen , TAI Wenfei , SHEN Wenming , LI Jing , XIAO Tong . Evaluation of Changes in Ecosystem Services in Ecological Conservation Red Line and the Entire Area of Ningxia[J]. Journal of Geo-information Science, 2023 , 25(5) : 999 -1011 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2023.220503

1 引言

建设人与自然和谐共生的美丽中国、坚持山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理、绿水青山就是金山银山等生态文明思想深入人心。党的十九大报告明确指出：“要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要”。生态产品广义内涵为人类从生态系统中获得的各种惠益，其价值实现离不开生态系统服务价值（Ecosystem Services Value，ESV）核算，即通过货币的形式表现自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生活所需的条件和过程[1]。生态系统服务价值核算可以掌握生态环境效益的关键因素，评价经济社会发展状况以及未来发展趋势，已成为生态功能区划、生态系统资产化管理、生态补偿、生态服务有偿使用等政策实施的迫切需求[2⇓-4]，当前已经广泛应用于全球[5]、全国[6⇓-8]、省域[9]、流域[10]、市县[11-12]、生态系统[13]等多种尺度。生态系统服务价值核算有力推动资源环境价值评估的开展，加深了资源管理者和使用者对生态系统格局、过程与服务的认识，是生态系统服务理论从学术研讨向决策实践过渡的重要桥梁[14]。生态保护红线作为我国提出的独有概念，已经从理论走向了实践，成为我国生态安全的底线和生命线[15]，不仅代表了自然生态空间内最重要和最核心的部分，也保护了98%以上的国家重点保护物种、90%以上的优良生态系统和各类自然生态空间[16]，成为生物多样性保护和生态系统服务功能恢复的核心区域。
宁夏回族自治区（简称“宁夏”）是我国“两屏三带”生态安全战略格局中“黄土高原—川滇生态屏障”和“北方防沙带”的重要组成部分[17]，境内涉及的生物多样性保护优先区覆盖荒漠生态系统及暖温带落叶阔叶林生态系统，在维持区域生物多样性方面发挥不可或缺的作用[18]。2018年底，国务院批复了京津冀、长江经济带和宁夏等15省（市区）的生态保护红线，其中宁夏生态保护红线面积占到宁夏国土总面积的24.76%，涵盖生物多样性维护、水源涵养、防风固沙、水土流失、水土保持5种生态功能 类型[19]。近年来，随着三北工程建设、全国重要生态系统保护和修复重大工程等生态工程实施，宁夏在生态保护与修复方面做了大量卓有成效的工作，为维护区域生态安全与生态系统稳定做了重要贡献[20-21]。然而宁夏局部区域生态破坏问题仍旧突出，非法越界采矿、湿地保护不严不实、沙漠生态保护存在隐患等问题依然存在[22]。因此，如何客观科学的评价生态保护红线的贡献，以及如何评价划定的生态保护红线区域保护有效性，是当前的一个亟待解决的问题[23]。
自1997年生态系统服务价值的概念及其计算方法提出以来，国内外很多学者已经采用多种方法对生态系统服务价值在不同尺度上开展了工作[4⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-13]。具体方法可以归结为2大类。①是生态系统服务产品价格法（以下简称“价格法”），根据生态系统服务实物量（例如水源涵养量、防风固沙量等），运用市场价值法、替代成本法、影子工程法等方法，核算生态系统服务的货币价值[24-25]。价格法可以依据区域生态系统功能特征、社会经济发展状况，全面细致的体现特定地域生态系统服务价值[6]；但其核算过程较为复杂，不但生态系统服务实物量的具体算法、数据来源各式各样，生态产品对应市场价格评价方法和参数标准尚未有统一标准[26]，而且污染物排放量、氮肥释放量等数据多以行政区为单位进行统计，缺少生态保护红线内数据。② 生态服务价值当量因子法（简称“当量因子法”），根据当量因子经济价值、生态服务价值与当量因子价值对应关系（生态系统服务价值基础当量表，以下简称“基础当量表”）以及生态系统面积，核算生态系统服务的货币价值[3,7,26]。当量因子法数据需求相对较少，算法明确易用，结果横向可比，多用于长时间生态系统服务价值评估[27]。因此本文选用当量因子法开展研究。
当量因子法中，近年来较有代表性的研究是谢高地等[26]提出的生态系统服务价值动态评估方法。但是该方法基础当量表所采用生态系统类型的分类标准尚不明确（譬如湿地和水域作为两个独立的生态系统一级分类参与价值核算），可能会造成计算过程重复或漏算部分生态系统类型。因此本文在谢高地等人研究方法基础上，基于全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系[28]重新构建宁夏基础当量表，解决了基础当量与生态系统对应问题，有效提升评估结果精度。考虑到生态保护红线以生态功能重要/极重要区为主要保护对象，本文评估生态系统类型以森林、草地、湿地为主。基于本文构建的基础当量表，开展宁夏全区及其生态保护红线内2018—2020年生态系统服务价值变化分析，结果可以为客观评价宁夏生态屏障价值评价提供方法指引，为评估生态保护红线保护成效评估提供科学依据，也为干旱半干旱区域制定生态保护修复及生态补偿相关的政策、制度和措施提供参考借鉴。

2 研究区概况、数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

宁夏位于我国西北干旱半干旱过渡地带，地理坐标在104°17'E—107°39'E，35°14'N—39°23'N之间，行政辖区总面积约为664万hm2（图1）。宁夏地处黄河上游地区，东部和东南部与陕西省及鄂尔多斯高原、毛乌素沙漠相连，北部与西北部与内蒙古腾格里沙漠镶嵌，是黄河上游重要的生态屏障区。宁夏气候干旱，水资源缺乏且空间分布不均，植被覆盖度低，全区容易受风蚀、水蚀和人为活动的强烈影响。宁夏全区用地类型主要为草地、耕地和森林，约占宁夏面积的86%；城乡、湿地和未利用土地面积相对较少，分别占总面积的6.73%、4.24%和2.80%。全区2019年常住人口为695万人，实现地区生产总值3748.48亿元，其中第一产业占比7.5%，第二产业占比42.3%，第三产业占比50.2%[29]。2018年，《宁夏生态保护红线划定方案》[19]经国务院审核批准并由省政府正式发布，生态保护红线总面积约占国土总面积的24.76%，主要分布在贺兰山、六盘山、北部黄河、东南—西南黄土高原丘陵、东部毛乌素沙地等区域，为国家和地方生态安全提供重要保障。
图1 宁夏生态保护红线分布

Fig. 1 The location of Ningxia and it's ECRL map

2.2 研究方法

生态保护红线主要保护具有自然属性、以提供生态服务或生态产品为主体功能的国土空间，包括森林、草原、湿地、荒漠等生态系统类型。然而现阶段荒漠生态系统服务价值多在全国尺度评估，缺少全国到地区的荒漠生态系统单位面积服务价值过渡系数[30]，而且我国不同类型生态系统服务提供价值量中，荒漠提供的服务价值量最低，仅占总价值量的0.6%[26]，同时宁夏荒漠生态系统面积仅占全区2.80%。因此本文主要核算宁夏地区的森林、草地、湿地等生态系统服务价值，暂未核算荒漠、农田生态系统。

2.2.1 编制生态资产损益表

生态资产存量是生态服务价值核算的基础[31]，由于数据原因本文仅通过生态系统的面积进行衡量。生态资产损益表记录各单项生态资产期初和期末的存量，以及存量在核算期内发生的各类变化。本文依据宁夏2018年、2020年2期土地利用数据构建生态资产损益表，分析评估期生态系统类型转换特征，为服务价值变化评估提供基础信息。

2.2.2 构建宁夏单位面积生态系统服务价值当量表

1个标准当量因子经济价值是指1 hm2平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值[3]，谢高地等[26]曾提出使用稻谷、小麦和玉米的单位面积平均净利润来计算，但是根据《全国农产品成本收益资料汇编2019》[32]，2013—2018年宁夏小麦及玉米部分年份净利润为负值，不符合生态系统服务价值核算逻辑，因此本文采用平均粮食单产市场价值的1/7作为1标准当量的价值[3]。为剔除市场价格波动带来影响，本文选用多年平均市场价值计算当量因子经济价值。2013—2018年宁夏稻谷每公顷年均产值为2.01万元，小麦每公顷年均产值为1.44万元，玉米每公顷年均产值为1.42万元。因此，宁夏1 hm2农田多年平均粮食单产市场价值为1.62万元，计算获得宁夏1个标准当量因子的价值为2319元/hm2。
基础当量表是指不同类型生态系统（譬如森林、草地等）单位面积上各类服务（譬如水源涵养、固碳释氧等）的年均价值，通过生态系统服务价值与当量因子经济价值的比值计算获得[7]。近十年宁夏地区关于生态系统服务价值文献共计36篇，其中12篇文献基于全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系且以服务价值量计算方法为主评价生态系统服务价值量，符合构建基础当量表要求[33⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-44]。
依据《全国生态功能区划（2015年修编）》[17]，综合考虑宁夏区域的特性及数据可得性，本文核算的生态系统服务主要为调节服务，包括水源涵养、土壤保持、固碳释氧、洪水调蓄、生物多样性维护、净化空气及净化水质。计算文献中各生态系统类型的服务价值平均值，及与标准当量的比值，作为该类生态系统服务的基础当量。由于仅一篇文献涉及森林的生物多样性维持价值评估，为保证核算内容统一性，本文采用谢高地等[26]研究中的生物多样性维持价值基础当量，并基于净初级生产力（NPP）数据进行换算得到宁夏地区基础当量。对个别远远高出平均水平的基础当量结合专家经验进行重新调整，获得宁夏基础当量表（表1）。
表1 宁夏生态系统服务价值基础当量表

Tab. 1 Ningxia's ecosystem service base equivalent value

生态系统服务 森林 草地 湿地
水源涵养 3.76 1.82 0.46
土壤保持 1.31 1.96 0.57
固碳释氧 4.21 3.37 5.20
洪水调蓄 1.36 0.00 18.48
生物多样性维护 1.01 0.70 2.75
净化空气 3.26 0.02 16.00
净化水质 0.08 0.03 0.35

2.2.3 核算生态系统服务价值

将标准当量因子价值、宁夏生态系统服务价值基础当量以及生态系统面积相乘，核算生态系统服务价值（式（1））。
E S V 总 = ∑ i = 1 n ∑ j = 1 m D × A i × B i j
式中： E S V 总为区域生态系统服务价值总量；D为1个标准当量因子价值；   A i为第i类生态系统面积； B i j为第i类生态系统第j种服务价值基础当量；i为生态系统类型总数；j为生态系统服务价值总数。

2.2.4 数据来源

宁夏2018年、2020年2期土地利用数据来源于中国环境监测总站，分类体系采用全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系[28]；稻谷、小麦和玉米的价格、净利润等参考《全国农产品成本收益资料汇编2019》[32]；NPP数据来源于美国地质勘探局（United States Geological Survey）的MYD17A3HGF产品；宁夏生态保护红线边界来自宁夏回族自治区政府公布的《宁夏生态保护红线划定方案》[19]（表2）。
表2 数据来源

Tab. 2 Data source

数据名称 数据来源 分辨率 描述
土地利用数据 中国环境监测总站 2 m 2018年、2020年2期数据，分类体系采用国遥感监测土地利用/覆盖分类体系
农产品价格及净利润 全国农产品成本收益资料汇编2019》[32] — 用于计算宁夏1个标准当量因子的价值
净初级生产力（NPP） 美国地质勘探局（United States Geological Survey） 500 m 用于计算宁夏生物多样性维持价值基础当量
宁夏生态保护红线边界 《宁夏生态保护红线划定方案》[19] — 用于计算宁夏生态保护红内生态资产及生态系统服务价值
宁夏经济、人口等数据 《2020年宁夏统计年鉴》[29] — 用于分析人口、经济变化对生态系统服务价值的影响

3 结果与分析

3.1 宁夏生态资产与生态系统服务价值核算

3.1.1 生态资产存量及其变化

2020年，宁夏生态资产由森林、草地及湿地三部分组成，存量共计332.11万hm2。草地存量占比最高为250.60万hm2，约占全区存量的75%，主要分布于中卫市、吴忠市；其次为森林，共计59.49万hm2，约占全区存量的18%，主要分布于固原市北部、吴忠市东部及银川市西部；湿地占比相对较少，共计22.01万hm2，仅占全区存量的7%，零星分布于吴忠市、银川市等区域（图2）。
图2 2020年宁夏生态资产空间分布与统计

Fig. 2 Spatial distribution and statistical chart of Ningxia ecological assets in 2020

依据宁夏2018年、2020年2期土地利用数据构建生态资产损益表（表3）。结果显示，2018—2020年宁夏回族自治区生态资产存量下降3692 hm2，占总存量0.12%。存量下降主要原因为森林和湿地增加存量无法弥补草地下降存量。2018—2020年宁夏草地存量减少7470 hm2，占草地存量0.30%。农田开垦、城镇建设、生态退化、草地转换森林等均是草地存量减少的原因。2018—2020年，宁夏森林存量增加1702 hm2，占森林存量0.29%。森林存量增加主要来源为退耕还林以及草地转变为森林，约占存量增加的78%。在退耕还林中，2644 hm2的耕地转换为其他林地（包括未成林造林地、迹地、苗圃及各类园地），占全部耕地转换森林面积96%。2018—2020年，湿地存量增加1806 hm2，占湿地存量0.82%。湿地存量增加主要来源为耕地及草地转变为湿地，约占存量增加的80%。同时，部分区域存在湿地存量减少情况，包括湿地转变为耕地、草地以及未利用地等。
表3 2018—2020年宁夏全区生态资产损益表 （万hm2）

Tab.3 Profit and loss statement of ecological assets in Ningxia from 2018 to 2020

核算项目 森林 草地 湿地
有林地、灌木林、疏林地 其他
林地		 高覆盖度
草地		 中覆盖度
草地		 低覆盖度
草地
期初生态资产存量 524 092 69 067 1 196 865 922 442 393 619 218 286
存量增加 退耕还林 103 2644 - - - -
其他林地增加 2646 2855 - - - -
退耕还草 - - 2424 743 671 -
其他草地增加 - - 3172 1872 3187 -
湿地增加 - - - - - 5280
… - - - - - -
存量减少 农田开垦 202 3491 2518 1114 1641 1068
城镇建设 300 387 1687 1180 1575 311
其他林地增加 - - 2243 1067 405 -
其他草地增加 892 365 - - - 1012
湿地增加 106 230 292 306 690 -
生态退化 297 276 1976 1527 1319 928
… - - - - - -
期末生态资产存量 525 163 69 698 1 194 979 918 433 392 042 220 092
生态资产变化量 1071 631 -1885 -4009 -1576 1806

注：退耕还林：指耕地转换为森林；其他林地增加：指除耕地外的土地利用类型转变为森林；退耕还草：指耕地转换为草地；其他草地增加：指除耕地外的土地利用类型转变为草地；湿地增加：指其他土地利用类型转换为湿地；农田开垦：指其他土地利用类型转变为农田；城镇建设：指其他土地利用类型转换为城乡工矿居民用地；生态退化：指森林、草地、湿地转换为未利用土地。

3.1.2 生态系统服务价值及其变化

基于构建的基础当量表，结合当量因子经济价值、2020年宁夏土地利用数据，核算宁夏全区及生态保护红线内生态系统服务价值（图4）。结果表明，1 hm2湿地可提供10.16万元生态系统服务价值，约为森林（3.48万元）的3倍，约为草地（1.83万元）的6倍。经核算，2020年宁夏生态系统服务的总价值量约为889亿元。其中，草地的服务价值量最高为458亿元，约占全区总价值的52%；湿地和森林提供价值较为相近，分别为224亿元和207亿元，占总价值的25%和23%（表4）。
表4 2020年宁夏生态系统服务价值评价结果 (亿元)

Tab.4 Results of Ningxia ESV evaluation in 2020

服务功能 红线内价值 总价值
森林 草地 湿地 小计 森林 草地 湿地 小计
水源涵养 28.76 32.33 0.82 61.91 51.84 105.59 2.36 159.80
土壤保持 10.02 34.90 1.01 45.94 18.07 113.97 2.93 134.97
固碳释氧 32.19 59.92 9.17 101.28 58.04 195.68 26.55 280.27
洪水调蓄 10.43 0.00 32.58 43.02 18.81 0.00 94.34 113.15
生物多样性维护 7.76 12.37 4.85 24.99 13.99 40.39 14.05 68.44
净化空气 24.93 0.34 28.21 53.49 44.95 1.11 81.69 127.76
净化水质 0.59 0.48 0.61 1.67 1.06 1.55 1.76 4.38
总计 114.69 140.34 77.26 332.28 206.77 458.30 223.70 888.77
在不同类别的生态系统服务功能中，固碳释氧的价值量最高，为280亿元，占总价值量的31.53%，其次为水源涵养160亿元，占总价值量的17.98%；再次为土壤保持、净化空气及洪水调蓄，分别为135亿元、128亿元、113亿元，占总价值量的15.19%、14.37%及12.73%；生物多样性维护服务价值为68亿元，占总价值量的7.70%；净化水质服务价值为4.38亿元，占总价值量的0.49%（图3）。
图3 2020年全区及红线内生态系统服务价值

Fig. 3 Ecosystem services value of eco-redline and study area

根据宁夏基础当量表（表1）及生态资产损益表（表3），核算2018—2020年全区生态系统服务价值变化。虽然全区生态资产存量下降3692 hm2，但这种下降主要是由草地存量下降引起的，而森林、湿地存量有所上升。草地存量减少7470 hm2导致价值损失1.37亿元；森林存量增加1702 hm2带来价值增长0.59亿元；湿地存量增加1806 hm2带来价值增长1.83亿元，核算后2018—2020年宁夏生态系统服务价值增长1.06亿元，占区域总价值量的0.12%。由于单位面积湿地、森林提供的价值均高于草地，因此在草地存量下降与森林湿地存量增加数额相差不大的情况下，全区生态系统服务价值略有上升。

3.2 生态保护红线区内生态资产与生态系统服务价值核算

3.2.1 生态保护红线生态资产存量及变化

宁夏生态保护红线占宁夏总面积的24.76%，宁夏自然生态系统面积占全区总面积66.71%，生态保护红线仅涵盖其中重要、脆弱自然生态系统[19]。2020年生态保护红线内生态资产存量为117.34万hm2，占区域总存量的35.33%。红线内各生态系统类型中，草地占比最高为76.74万hm2，森林其次存量为33.00万hm2；湿地存量相对较少为7.60万hm2。
依据宁夏2018年、2020年2期土地利用数据及生态保护红线边界进行分析，结果显示红线内生态资产存量增加428 hm2，占红线内存量0.04%。湿地存量增加738 hm2，占红线内资产比例0.06%，增加主要原因为旱地转换为河渠及滩地，占增加量的73%。草地存量减少261 hm2，占红线内资产比例0.02%，草地存量减少主要原因为农田开垦、生态退化等，占减少量的80%。森林存量降低49 hm2，存量减少主要原因为森林转变为草地、农田开垦等。

3.2.2 生态保护红线内生态系统服务价值

2020年生态保护红线提供生态系统服务价值共计332.28亿元，占全区总价值的37.39%（表4，图4）。红线内各生态系统类型中，草地提供140.34亿元价值，占草地总价值的30.62%；森林提供114.69亿元价值，占森林总价值的55.47%；湿地提供77.26亿元价值，占湿地总价值的34.54%。生态保护红线内各类型生态资产价值的提供比例均高于红线面积比例25%（图4）。红线内生态系统服务价值构成占比同全区基本一致。固碳释氧的价值最高为101亿元，但占比相对全区降低了1.05%；其次为水源涵养价值62亿元，占比相对全区增加了0.65%；净化空气价值53亿元，占比上升了1.72%；土壤保持价值46亿元，占比相对全区下降了1.36%；洪水调蓄价值43亿元，占比上升了0.21%；生物多样性维护价值25亿元，占比降低了0.18%；净化水质价值占比依旧较低，仅占红线内价值量0.50%（1.67亿元）。依据基础当量表及红线内生态资产存量核算结果，2018—2020年宁夏生态保护红线内生态系统服务价值增长0.67亿元，占红线内总价值的0.20%，占评估期全区价值增长量的63%。其中，洪水调蓄、净化空气、固碳释氧、生物多样性维护及净化水质价值呈增加趋势，分别增长0.31亿元、0.27亿元、0.06亿元、0.04亿元及0.01亿元；而水源涵养、水土保持价值略微有所下降，分别下降0.01亿元。
图4 生态保护红线提供生态系统服务价值比例

Fig. 4 Ratio of ESV from eco-redline

3.3 生态系统服务价值变化影响因素及生态保护红线保护成效

2018—2020年宁夏城乡工矿居民用地面积扩增10616 hm2，导致687 hm2森林、4442 hm2草地、311 hm2湿地存量减少，共造成价值损失1.37亿元。同时农田开垦12961 hm2导致3693 hm2森林、5272 hm2草地、1068 hm2湿地存量减少，共造成价值损失3.33亿元。近年来，宁夏国内生产总值由2015年的2579.38亿元增长至2019年的3748.48亿元，同时期宁夏常住人口也稳定增长，由668万人增长到695万人[29]。第二产业GDP、人口数量持续上升引发宁夏部分区域城乡工矿居民用地扩张、农田开垦现象，人类开发建设活动挤占生态空间，对原本脆弱的生态环境本底带来巨大保护压力。
生态保护红线以24.76%国土面积提供了全区37.39%生态系统服务价值。红线内单位面积生态系统服务价值（2.83万元/hm2）略高于全区单位面积价值（2.68万元/hm2），一方面宁夏自然生态系统面积较大（面积全区占比66.71%），生态保护红线仅涵盖部分自然生态系统；另一方面生态保护红线内包含大片生态脆弱区（例如水土流失极敏感区、土地沙化极敏感区），而这些地区的价值相对较低。2018—2020年，在宁夏全区生态资产存量下降的背景下，生态保护红线内生态资产存量却实现了增长，并提供了63%的价值增长量（图5）。在生态资产存量变化方面，银川市、中卫市的全市生态资产存量有所下降，而生态保护红线内生态资产存量却出现增长；尽管固原市、吴忠市的全市、红线内生态资产存量均有所下降，但是红线内下降比例（分别为0.02%、0.03%）远低于全市比例（分别为0.21%、0.17%）。在生态系统服务价值变化方面，除吴忠市外，各市生态保护红线内价值均处于增长状态，而吴忠市红线内价值下降比例（0.04%）也低于全市比例（0.10%）。这些充分说了宁夏生态保护红线在限制人类开发建设活动中、维护区域生态环境质量发挥的重要作用。
图5 2018—2020年全区及红线内生态资产存量及价值量变化

Fig. 5 Ecological assets and Ecosystem services value change in both ecological conservation red line and the whole area from 2018 to 2020

4 讨论

4.1 保护草地与湿地生态系统是提升宁夏生态环境效益的首要因素

草地存量占全区生态资产总量75%，提供全区总价值52%，是宁夏产生生态环境效益的主体，但是仅约31%草地存量位于生态保护红线范围内，同时评估期内草地存量因城市建设及农田开垦导致9714 hm2存量减少，是宁夏生态资产存量下降的主要原因。宁夏境内日照充足、蒸发量大、风大沙多，北部被腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠包围，黄土堆积深厚、范围广大[17]，导致草地生态系统面临天然草原退化、沙化等生态问题[21]。脆弱生态环境以及不合理开发利用引发草原退化等一系列问题[45]。因此，需科学规划生态保护红线外人类开发建设活动，适量合理利用草地资源；加强生态保护红线内人类活动管控，加快生态脆弱区退化、沙化、盐碱化草场治理，提高草地生态系统质量，增强区域生态系统稳定性。
宁夏1 hm2湿地可提供10.16万元价值，约为森林提供价值3倍，约为草地提供价值6倍，评估期内湿地存量带来的价值增长填补草地存量减少导致的价值损失，并推动全区服务价值提升。然而自然禀赋导致宁夏湿地存量相对较少（存量占比仅为7%），其破坏与退化将通过生态过程对其他要素的结构与功能产生负面影响。同时面临水资源分布不均、水平衡问题突出问题[45]，能源产业、农业、生态用水之间的矛盾加剧，石嘴山市、吴忠市、银川市和中卫市均面临水资源超载风险[46]，有限的水资源是产生宁夏地区自然生态环境效益的关键。需加强生态取水、用水管控，减少人工湿地开发，降低支流干涸断流、湿地萎缩风险，同时结合区域生态状况本底调查核算水资源承载力上限，系统规划生态保护修复工程，坚持以水而定、量水而行，科学开展林草植被保护和建设。

4.2 加强固碳释氧服务对于宁夏生态系统服务价值提升具有长期意义

除了《全国生态功能区划（2015年修编）》[17]涉及的水源涵养、生物多样性保护、土壤保持、洪水调蓄等之外，本文还核算了固碳释氧、净化空气及净化水质价值，结果表明固碳释氧的价值量远高于其他生态系统服务。固碳释氧价值较高主要有两个原因，一方面干旱、半干旱地区的碱性土壤中的钙离子在降水时会和大气中的CO2结合，淋溶形成碳酸钙沉淀，这个自然过程对碳的固定非常重要，近30年全球陆地碳汇的变化趋势和年际变异主要来自干旱—半干旱生态系统[47]；另一方面，随着天然林保护工程、退耕还林还草工程、三北防护林工程等生态工程实施，生态恢复有力促进中国北方农牧交错带固碳增加[48-49]。草地提供约70%的固碳释氧价值，而评估期仅草地存量下降，因此合理提高草地存量与质量进而提升固碳释氧能力，是未来宁夏生态系统服务价值提升的关键。一方面加强矿产资源开发、工业开发建设、交通开发建设等人类活动监管[50]，减少原始地表植被破坏、表层土壤直接裸露的可能；另一方面持续推进生态环境保护修复，通过植被恢复促进植被固碳释氧能力提升，通过水土流失、土地沙化治理控制土壤侵蚀，从而保护和稳定土壤有机碳库[49]。

4.3 通过建立本地化的当量因子表降低生态系统服务价值评估的不确定性

生态系统分类数据是制约当量因子法应用最大难题，现阶段常用的基于遥感解译的生态系统分类体系不尽相同，不但包含重大专项所用的生态系统分类体系[51]、全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系[28]，还包括各机构[52-53]、研究者[54]基于研究目的、区域特征略有调整的分类体系。由于各分类体系对遥感影像地物的分类数量、分类标准不尽相同，导致分类体系难以互相转换使用，同时依据不同分类体系所得生态资产核算结果难以横向比较。部分研究将不同分类体系间大类粗略对应，这种做法仅为权宜之计，核算结果难免存在一定偏差。覆盖范围广、应用价值高、稳定更新的生态系统分类数据是生态系统服务价值核算结果横向对比、长期评价的基础。本文用于构建基础当量表的部分文献的研究范围为自然保护区，生态系统质量相对高于其他区域，因此基于这类文献研究结果构建的基础当量表难免会存在一定高估，下一步计划结合生态系统质量等级进一步细化基础当量表。由于构建基础当量表的大部分文献未涉及生物多样性，本文未重新计算宁夏生物多样性基础当量。虽然已有技术规范[24]、技术手册[25]明确生物多样性维持价值的评估模型及方法，但是生物多样性维持服务价值计算难度依然较大，同时生物多样性维持服务的研究常在区域尺度开展，较少涉及生态系统类型尺度，导致基础当量表中的各类型生态系统的当量因子难以确定。在未来的研究中，将会参考相关技术规范并结合宁夏区域特征，本地化生物多样性维持服务价值评估模型并核算价值量，修改完善宁夏基础当量表。

5 结论与建议

本文以宁夏为研究区，以空间分辨率为2 m的土地利用数据为输入数据，运用生态资产损益表、价值当量因子法评估2018—2020年生态保护红线内及全区生态系统服务价值变化。具体得出的结论如下：
（1）2020年，宁夏全区生态资产存量共计332.11万hm2，主要由森林、草地及湿地三部分组成，提供生态系统服务价值约为889亿元。2018—2020年，宁夏生态资产存量下降3692 hm2，主要原因为森林和湿地增加存量无法弥补草地下降存量。但是单位面积湿地、森林价值高于草地，结合存量变化核算2018—2020年宁夏生态系统服务价值增长1.06亿元。
（2）宁夏生态保护红线以25%面积保护全区35.33%生态资产存量，提供37.39%生态系统服务价值。2018—2020年，在全区生态资产存量下降背景下红线内存量却增加428 hm2，生态系统服务价值量增长0.67亿元，占全区价值增长量的63%。
（3）草地是宁夏生态系统服务价值的提供主体，但是仅约31%草地存量位于生态保护红线范围内，评估期内草地不但存量减少，还面临天然草原退化、沙化等生态问题。加强人类活动监管，加快生态脆弱区退化、沙化、盐碱化草场治理，提高草地存量与质量进而提升固碳释氧能力，是未来宁夏生态系统服务价值提升的关键。
（4）虽然单位面积湿地价值远高于森林及草地，但是山水林田湖草沙冰是一个生命共同体，系统治理是生态保护修复的核心[55]，切忌盲目追求单一目标，顾此失彼，护生态变成毁生态[56]。建议遵循生态系统内在机理，针对生态问题及风险，充分考虑区域自然禀赋，围绕区域主导生态功能和生态系统结构特征，因地制宜开展保护修复。

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