国家重点生态功能区是保障国家生态安全、提升生态环境质量的重要区域.基于国家重点/非重点生态功能区生态环境质量变化的对比分析,结合土地覆被变化,对国家重点生态功能区转移支付政策执行之前的生态环境质量状况形成全面的认识.结果 表明:国家重点/非重点生态功能区土地覆被类型均以生态用地为主,2000-2010年生态用地占比下降.国家重点生态功能区各年生态用地占比均高于非重点生态功能区,且土地覆被类型转换程度相对于非重点生态功能区要小.重点/非重点生态功能区的植被覆盖度、生物量密度、NPP均由东南向西北逐渐降低.水土保持型重点生态功能区的植被覆盖度最高,生物多样性维护型重点生态功能区的平均生物量密度、平均NPP最高,水源涵养型重点生态功能区的生物量总量、NPP总量最高,防风固沙型重点生态功能区由于多位于西北内陆,整体上植被覆盖度最低,生物量密度和生物量总量、平均NPP和NPP总量也最低.总的来说,2000-2010年间国家重点生态功能区的生态系统质量有所改善,但是改善的幅度不及非重点生态功能区.表明实施生态保护工程与转移支付,进一步改善重点生态功能区的生态环境质量,对提升全国整体生态安全水平具有重要的作用.

防风固沙型重点生态功能区是我国主要的防沙屏障带,对保障全国的生态环境安全具有重要意义.基于RWEQ模型评估了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间格局,利用HYSPLIT模型模拟了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间流动路径,从生态系统服务流动的角度建立了防风固沙型重点生态功能区及其防风固沙服务受益区之间的时空联系.研究表明,2010年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量为5.55× 1012 kg,受益区总面积为32.16× 106 km2,涉及防风固沙服务流动路径755条.受益区主要位于中国的西北、华北、东北的广大区域,朝鲜半岛,日本,俄罗斯远东地区和北太平洋的广大海域,其中中国境内的受益区占比24.12％,受益草地面积最大,受益建设用地占中国建设用地总面积的比例最高,受益效益更为明显.在空间分布上,防风固沙服务流动效益以各防风固沙型重点生态功能区为中心呈现明显的圈层式递减特征.防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动对下风向受益区的生产生活具有重要的保障作用,研究能够为防风固沙型重点生态功能区的区域间生态补偿政策制定提供科学的参考依据,从而进一步提升防风固沙型重点生态功能区的屏障作用,保障国家生态安全.

国家重点生态功能区是国家重要的生态安全屏障,其生态保护价值对维护国家生态安全具有重要意义.基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法,采用模型运算和地理信息空间分析,定量分析了25个国家重点生态功能区在实施转移支付后(2010-2015年)生态系统服务价值的时空分布格局及其变化特征.研究结果表明:(1)2015年,全国重点生态功能区生态系统服务价值呈现明显的“西北低,东南高”的分布格局.从25个重点生态功能区来看,中高值区的面积占比31.60％,个数占比60％.4类自然生态功能区的生态系统服务价值大小排序为水土保持型功能区＞生物多样性维护型功能区＞水源涵养型功能区＞防风固沙型功能区.(2) 2010-2015年,全国重点生态功能区的生态系统服务价值整体呈明显增加趋势,增幅为16.46％.从空间分布来看,80.14％面积的生态系统服务价值基本持衡;从分级变化特征来看,高值区、较高值区的面积增加,中值区面积减少,较低值区面积增加,低值区面积减少.(3)近5年来,25个重点生态功能区的生态系统服务价值呈增加的有21个,占比84％,而生态系统服务价值出现减少区域的变化幅度均小于1％;4类自然生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其变化幅度从高到低依次为水土保持生态功能区(1.44％)＞水源涵养生态功能区(0.22％)＞防风固沙生态功能区(0.21％)＞生物多样性生态功能区(0.08％).生态系统服务价值整体呈上升趋势,反映出生态保护与工程建设成效明显.本文研究成果可为分类分区开展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估提供科学依据,为重点生态功能区管理和国家生态安全格局的构建提供有效参考依据.

北方地区作为我国最重要的生态屏障区,也是我国荒漠化发展最快、生态极为脆弱、受风沙危害最严重的区域.分析了北方地区6个国家重点生态功能区生态系统结构变化和防风固沙、土壤保持、水源涵养、牧草供给等生态系统关键服务多年变化状况,从而客观科学地评价典型生态功能区生态保护效果,总结目前存在的主要生态问题,为重点生态功能区监管和考核提供科学地决策依据.结果表明:1)草地面积除阴山北麓有所增加以外,其他功能区皆减少;荒漠面积在东部三个功能区有所增加,而在西部三个功能区有所减少;草地植被覆盖度皆有所提高,增幅0.4％-7％. 2)防风固沙服务除呼伦贝尔有所提升以外,其他功能区皆呈现下降态势;水源涵养在西部塔里木河与阿尔金先上升后下降,中部阴山北麓和科尔沁有所提高,而东部浑善达克与呼伦贝尔呈持续上升态势;各功能区的土壤保持呈现不同程度提升,而牧草供给皆有所下降.3)除呼伦贝尔和浑善达克南端以外,牧草供给与防风固沙服务之间以协同关系为主;除科尔沁西北部和呼伦贝尔东端以外,牧草供给与水源涵养、土壤保持服务之间以协同关系为主.通过生态系统类型变化及供给与调节服务相关关系分析可以看出,生态功能区开垦导致草地减少的现象需要遏制,出现权衡关系的东部区域也是生态保护与生产利用矛盾较大的农牧交错带,需要成为后续保护和修复的重点区域.

国家重点生态功能区转移支付已成为中国乃至全球最大的政府生态保护补偿项目,其资金使用对地方生态环境保护的作用尤为值得关注.为解决既有研究在研究对象和数据采用上的不足,基于包含全国区县、省级和陕西县域等多尺度数据,采用分组平均值及其变化率、统计相关性检验等评估方法,通过不同批次享受政策的县域及不同生态功能区类型县域的对比,对国家重点生态功能区转移支付在自然生态、大气、水环境3个方面的生态环境效益进行了多维度评估.研究结果表明:(1)2011-2017年,转移支付县域在生态质量上趋于稳定,部分生态类型特征的指标有向好趋势,案例和省级分析表明,转移支付与湿地覆盖率存在显著的正相关,该政策对县域生态质量的稳定和提升起到了一定积极作用.(2) 2015-2018年,转移支付政策县域PM2.5 、SO2、NO2平均浓度均呈下降趋势,大气环境改善较为显著,其中PM2.5浓度下降尤为明显且在防风固沙型生态功能区县域降幅最大.NO2浓度的下降幅度较小.(3)转移支付县域的水环境各项指标在2012-2018年波动较大,总体看水环境质量有轻微改善,不同时间享受政策县域的改善效果有所差异,2016年新增的政策县域水环境质量改善更为显著.评估结论表明,国家重点生态功能区转移支付对县域生态环境质量产生了一定积极影响,其中对大气环境质量改善最为明显,对生态和水质的改善存在较大提升空间.

防风固沙服务是干旱半干旱地区生态系统提供的最重要的防护型服务,对风蚀地区及周边区域的生态环境安全具有重要意义.基于修正的土壤风蚀方程(RWEQ)模型模拟了 1980-2018年浑善达克地区防风固沙服务的时空变化,利用地理探测器分析了包括数值和类型变量的自然与社会经济因素对该区防风固沙服务空间格局的影响及交互作用.研究结果显示:(1)1980-2018年,单位面积防风固沙量波动下降,2015年单位面积防风固沙量最小,为13.01 kg/m2.同时,防风固沙保有率波动增加,2018年保有率达到最大值,为94.28％;(2)土壤类型、年末牲畜数量、年降水量与人工造林面积是影响防风固沙服务空间变化的主要因素,其中,土壤类型对防风固沙服务空间变化的影响最大,q值为75.15％;(3)各驱动因素间的交互作用都会放大单因子对浑善达克地区防风固沙服务空间分布的影响.其中,年均温对防风固沙服务空间分布变化具有较强的间接影响.因此,在土壤类型、年均温的间接作用下,1980-2018年浑善达克重点生态功能区防风固沙能力整体提高、风蚀程度有所缓解与年均风速、年降水量变化,以及2000年之后京津风沙源工程引起的人工造林面积、年末牲畜数量的空间分布格局变化有密切关系.