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2025 , Vol. 40 >Issue 8: 2134 - 2151

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20250809

其他研究论文

中国首批国家公园生态系统健康的时空动态及其对人类活动的响应

  • 张娜 , 1 ,
  • 赵雪雁 , 1, 2
展开
  • 1.西北师范大学地理与环境科学学院，兰州 730070
  • 2.西北师范大学甘肃省绿洲资源环境与可持续发展实验室，兰州 730070
赵雪雁（1971- ），女，甘肃武都人，博士，教授，博士生导师，研究方向为生态经济与区域发展。E-mail:

张娜（2000- ），女，甘肃西和人，硕士，研究方向为生态经济与区域发展。E-mail:

收稿日期: 2024-07-15

  修回日期: 2025-01-08

  网络出版日期: 2025-08-05

基金资助

国家自然科学基金项目(42371313)

国家重点研发计划(2022YFC3800705)

收起

Spatio-temporal dynamics of ecosystem health and its response to human activities in China's first batch of national parks

  • ZHANG Na , 1 ,
  • ZHAO Xue-yan , 1, 2
Expand
  • 1. College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
  • 2. Key Laboratory of Resource Environment and Sustainable Development of Oasis, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China

Received date: 2024-07-15

  Revised date: 2025-01-08

  Online published: 2025-08-05

Fold

摘要

国家公园体制是中国推进生态文明体制改革的关键举措，在加强生物多样性保护、提升生态环境质量、筑牢国家生态安全屏障方面发挥着核心作用。提高国家公园的生态系统健康水平不仅有利于维护生态安全，更有利于增进人类福祉。基于活力—组织力—恢复力（VOR）模型，在分析首批五个国家公园2000—2023年生态系统健康时空变化特征的基础上，探讨了人类活动对生态系统健康的影响。研究发现：（1）2000—2023年除武夷山国家公园生态系统健康水平略有下降外，其余四个国家公园生态系统健康水平总体呈上升趋势。其中，三江源国家公园生态系统健康水平增幅最大，东北虎豹国家公园最小；（2）三江源国家公园生态系统健康以中等水平区和较高水平区为主，而其余国家公园则以高水平区为主；（3）三江源国家公园生态系统健康水平呈“西北低东南高”的空间分布格局，其余国家公园生态系统健康水平呈“高扩低缩”的趋势；（4）人类活动对首批五个国家公园生态系统健康水平提升的抑制与促进作用并存，但抑制影响和抑制区占比逐渐降低。未来，国家公园管理尤其应关注易受人类活动影响区域的生态系统健康水平。

关键词： 国家公园; 生态系统健康; VOR模型; 时空格局; 人类活动

本文引用格式

张娜 , 赵雪雁 . 中国首批国家公园生态系统健康的时空动态及其对人类活动的响应[J]. 自然资源学报, 2025 , 40(8) : 2134 -2151 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20250809

Abstract

As a pivotal institutional innovation within China's ecological civilization reform, the national park system plays a critical role in enhancing biodiversity conservation, improving environmental quality, and safeguarding national ecological security. Enhancing ecosystem health in national parks contributes significantly to both ecological security and human well-being. Based on the Vitality-Organization-Resilience (VOR) model, this study explored the spatio-temporal variation characteristics of ecosystem vitality, ecosystem organization, ecosystem resilience and ecosystem health in the first batch of national parks from 2000 to 2023. The results show that: (1) From 2000 to 2023, except for the slight decrease in the ecosystem health level of Wuyishan National Park (WYM), the ecosystem health level of the other four national parks showed an overall upward trend. Among them, Sanjiangyuan National Park (SJY) showed the greatest increase in ecosystem health level, while Northeast China Tiger and Leopard National Park (NCTL) showed the smallest improvement. (2) The ecosystem health of SJY was dominated by medium and higher levels, while the rest of the national parks were dominated by high levels. (3) The ecosystem health level of SJY presented a spatial distribution pattern of "low in the northwest and high in the southeast", while that of the rest of the national parks showed a trend of "high expansion and low contraction". (4) Human activities exerted both inhibitory and facilitative effects on ecosystem health improvements across China's first batch of national parks. In the future, national parks management should pay particular attention to the level of ecosystem health in areas that are vulnerable to human activities.

Key words： national park; ecosystem health; VOR model; spatio-temporal patterns; human activity

21世纪以来，受气候变化和人类活动的综合影响，生物多样性丧失和生态系统服务功能下降日趋严重[1]。已有研究显示，自1500年以来，地球已知的200万种生物中有7.5%~13%已经灭绝[2]，目前全球超过4.2万个物种生存受到威胁[3]。联合国千年生态系统评估显示，人类活动是造成全球60%生态系统变化的主要原因[4]，全球有三分之一的自然保护地受到人类活动的威胁[5]。生态系统的退化引发了水土流失、环境污染和植被退化等一系列生态问题，严重威胁经济社会可持续发展。在全球范围内，国家公园体制已成为生物多样性保护与可持续资源管理的核心策略，为各国保护自然遗产、保障生态安全和促进人类福祉提供了有效路径[6,7]。自美国于1872年建立全球第一个国家公园——黄石国家公园以来，迄今为止，全球已有190个国家和地区设立了5000多处国家公园[8]。中国作为全球生物多样性保护的关键区域，也是面临最严峻保护挑战的国家之一。为了应对生物多样性丧失、保护生态系统，自1956年起建立了大量的自然保护区[9]，但因保护区设置、管理和发展等原因[10]，未能有效减缓生物多样性丧失和生态环境质量恶化[11]。为此，党的“十八大”首次提出“建立国家公园体制”，并于2021年正式建立首批五个国家公园。健康的生态系统不仅有助于维持生物多样性，也有利于可持续性地提供生态系统服务，增进人类福祉[12]。保护生态系统完整性、提升生态系统的健康水平已成为国家公园实现高质量发展的关键，当前亟需辨明国家公园生态系统健康状况，并在此基础上探明人类活动对首批五个国家公园生态系统健康的影响，这对寻求有效的国家公园生态系统综合管理策略以及实现国家公园高质量发展至关重要。
生态系统健康是在生态可持续背景下提出的[13]，其核心目的是揭示在人类活动压力下，生态系统服务负荷能力、恢复能力、可持续供给能力和健康之间的关系[14]。近年来，生态系统健康相关研究主要集中在概念界定、定量测度、影响因素识别等方面。已有研究强调生态系统健康应具有活力、自组织力和自我调节等能力[15]，基于物种指示法和指标体系法构建了多种生态系统健康评估模型，物种指示法主要依托特定群落的结构与功能指标进行生态系统健康的监测，但该方法依赖大量实地观测数据，且通常仅适用于单一生态系统类型，在识别多物质、多结构或受人类活动强烈干扰的复合生态系统健康状况时存在局限；指标体系法则有助于描述生态—社会过程的复杂特征[16]。在指标体系法方面，Rapport等[15]率先提出了活力—组织力—弹性力（Vigor-Organization-Resilience，VOR）的评价体系。此后，许多学者提出了压力—状态—响应（Pressure-State-Response，PSR）模型、驱动力—压力—状态—影响—响应（Drivers-Pressure-State-Impacts-Responses，DPSIR）模型、子系统模型[13]和生态活力—服务能力—抗干扰力（Vigor-Services-Resilience，VSR）[17]等。其中，PSR模型和DPSIR模型过于强调人与环境的相互作用和因果关系，导致模型指标重叠和应用困难[13,15]；子系统模型忽略了相关的景观格局变化，导致评估地区受限[18]；VOR模型广泛应用于生态系统健康评价，评估框架整合了生态系统内部结构功能与外部抵御干扰维持稳定性的双重维度。已有研究也指出，人类活动（城市化、农业活动、资源开发、污染物排放）、气候变化（气温、降水）、土地利用变化以及生态政策，都会影响生态系统健康[11]，其中，人类活动会直接影响生态系统连通性及生态系统的供给与调节服务[19]，而自然保护地政策的实施会引导土地资源的合理开发，促进生态系统健康[20]。总体而言，以往的研究在理论和方法上虽取得了重大进展，但多关注单个国家公园的生态系统健康水平，忽略了不同国家公园之间的对比；此外，尽管已有研究强调自然环境因素和人类社会经济因素在提升生态系统健康水平中的作用，但多从气候、城市化和土地利用强度等单一视角探索驱动生态系统健康的关键因素，较少基于综合视角探索生态系统健康对人类活动的响应。
中国首批五个国家公园的保护范围覆盖2.3×105 km2，为全国近30%的陆域国家重点保护野生动植物提供了关键栖息地。作为生物多样性最丰富的部分，保护了中国最好的、最具有代表性的自然资源，对维护国家生态安全具有非常重要的作用，提高其生态系统健康水平，对于促进国家公园高质量发展非常关键。鉴于此，本文选择中国首批五个国家公园，利用活力—组织力—恢复力（VOR）模型，分析2000—2023年首批五个国家公园生态系统健康的时空动态变化特征，并揭示其对人类活动的响应，旨在为更好地探索国家公园生态系统健康的优化调控方案、促进国家公园生态系统保护和高质量发展提供决策参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

本文以中国三江源国家公园、东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园、海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园首批五个国家公园为案例区进行研究（图1）。三江源国家公园位于青海省，地处青藏高原腹地，总面积为1.907×105 km2，由长江源、黄河源和澜沧江源组成，属典型的高原大陆性气候，年均温低、太阳辐射强，是中国淡水生态系统安全的关键保障，被誉为亚洲水塔，同时也是青藏高原生物多样性保护的核心地带；大熊猫国家公园横跨甘肃省、陕西省和四川省，总面积2.72×104 km2，处于四川盆地向青藏高原过渡的亚高山峡谷地带，属热带季风性湿润气候，是中国生态安全战略格局的“两屏三带”的关键区域，也是全球生物多样性保护的热点区域；东北虎豹国家公园地处吉林省和黑龙江省交界处，与俄罗斯、朝鲜接壤，总面积1.46×104 km2，主要保护东北虎、东北豹这两种濒危的旗舰物种及其栖息地，同时重点保护温带针阔叶混交林生态系统；武夷山国家公园位于闽赣交界武夷山脉北段，涉及江西省和福建省两省，总面积1280 km2，以保护中亚热带山地森林生态系统为核心，是世界上同纬度保存最完整、最典型的森林之一，也是中国重要的生态屏障；海南热带雨林国家公园位于海南省，地处海南岛中部山区，总面积4.26×103 km2，拥有中国分布最集中、保存最完整、连片面积最大的热带雨林。
图1 研究区

注：本图基于自然资源部标准地图服务系统下载的标准地图制作，底图无修改。图中1为三江源国家公园，2为大熊猫国家公园，3为东北虎豹国家公园，4为海南热带雨林国家公园，5为武夷山国家公园。

Fig. 1 Location of the study area

1.2 数据来源

2000—2023年归一化植被指数（NDVI）来自中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn）；2000年、2010年、2021年和2023年土地利用数据来自武汉大学杨杰等[21]发布的土地利用数据集；2000—2020年的人类活动指数来自Mu等[22]制作的人类足迹数据集，因数据获取问题，通过分析2000—2020年人类活动指数数据，推算出2023年人类活动指数；中国首批国家公园矢量边界数据来自各国家公园网站公布的公园矢量边界数据，本文分辨率统一采用1 km×1 km。

1.3 生态系统健康评价方法

生态系统健康是指生态系统具有的稳定性和可持续性，即具有维持其自我调节、组织结构和对胁迫的恢复能力[15]。一个健康的生态系统需保持自身结构和功能的完整性，应有一定的生产力和代谢能力，同时有自组织、自我调节、抵抗内外部压力以及能在压力消失后恢复其自身结构和功能的能力[23]。本文根据生态系统健康的概念及内涵，采用“活力—组织力—恢复力”（VOR）评价框架，从生态系统活力、组织力和恢复力出发定量评估国家公园生态系统健康状况。具体公式如下：
E H I = E V × E O × E R 3
式中：EHI为生态系统健康指数；EV为生态系统活力；EO为生态系统组织力；ER为生态系统恢复力。
生态系统健康水平的评价没有严格的分类标准，本文参考了Chen等[24]、Pan等[25]和分类结果，对比了首批五个国家公园每个时期的总体结果，本着统一VOR各要素和首批五个国家公园生态系统健康结果的原则，采用相等区间分类方法，最终VOR各要素和生态系统健康将具体分为五个等级，从低到高分为低（0~0.2）、较低（0.2~0.4）、中等（0.4~0.6）、较高（0.6~0.8）和高（0.8~1）。
（1）生态系统活力
生态系统活力（EV）表示生态系统的代谢能力或净初级生产力[26]。因NDVI能显示植被生产力的时空变化，且已被广泛证实适合评估EV[11]，故本文选择NDVI来反映EV。具体公式如下：
N D V I = N I R - R N I R + R
式中：NDVI为植被覆盖指数；NIR是近红外波段中的反射值（Landsat TM影像的波段4，Landsat OLI影像的波段5）；R是可见红色波段（Landsat TM影像的波段3，Landsat OLI影像的波段4）中的反射值。
（2）生态系统组织力
生态系统的组织力（EO）是指生态系统的结构稳定性和完整性[27]。可采用景观异质性（LF）、景观连通性（LC）和重要生态系统连通性（CIE）指标来衡量[18]。其中，景观异质性以香农多样性指数（SHDI）和面积加权斑块分形维数（AWMPFD）衡量；景观连通性以景观分割指数（DIVISION）和景观蔓延度（CONTAG）来衡量；重要生态系统连通性以林地和草地的破碎化指数（PFN）和连通性指数（CON）来衡量[11]。其中，三江源国家公园重要生态系统为草地生态系统，而东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园、海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园重要生态系统则为林地生态系统。国家公园生态系统的良好连通性是保护生物多样性以及维持生态系统稳定性和整体性的一个关键因素。景观异质性与连通性分别表征生态系统结构的不同维度，且在景观格局分析中均发挥着不可替代的作用，对生态系统健康具有共同影响，参考Peng等[14]研究，将其权重均设置为0.35。生态系统组织力公式如下：
E O = 0.35 × L F + 0.35 × L C + 0.30 × C L E = 0.25 × S H D I + 0.10 × A W M P F D + 0.20 ×                   C O N T A G + 0.15 × D I V I S I O N + 0.105 × P F N f + 0.045 × C O N f + 0.105 × P F N g +                   0.045 × C O N g
式中： E O代表组织力；LF代表景观异质性；LC代表景观连通性；CIE代表重要生态系统连通性；SHDI代表香农多样性指数；AWMPFD代表面积加权斑块分形维数；DIVISIO代表景观分割指数；CONTAG代表景观蔓延度指数； P F N f、 P F N g分别代表林地、草地的破碎化指数； C O N f、 C O N g分别代表林地、草地的连通性指数。
（3）生态系统恢复力
生态系统恢复力（ER）是指区域生态系统在自然界和人为干扰情况下，克服内外部压力的能力，以及在压力消失后恢复其自身结构和功能的能力[28]。地表覆盖的自然属性越强，受干扰后的自我恢复能力越高，而以人为主导的地表覆被类型在内外部压力下的恢复能力较低[29]，易遭受更大的破坏。故本文根据不同的地表覆被类型，参考已有研究[18,30]，设定其生态系统恢复力系数（表1），生态系统恢复力计算公式如下：
R = ∑ i = 1 n A i × E R C i
式中：R代表生态系统恢复力； A i是土地利用类型i的面积比； E R C i是生态系统恢复力系数；n是土地利用类型的数量。
表1 不同土地利用类型的生态系统恢复系数（ERC）[26,31]

Table 1 Ecosystem restoration coefficients (ERC) by land use type

土地利用类型 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地
生态系统恢复力系数（ERC） 0.47 0.88 0.73 0.77 0.27 0.17

1.4 地理加权回归

地理加权回归模型（GWR）通过将空间结构嵌入线性回归模型，将数据的地理位置嵌入到回归参数之中，对驱动因素在影响方向、影响程度和影响效果上更为具体。计算公式如下：
y i = β 0 μ i ,   υ i + ∑ i = 1 k β k μ i ,   υ i x i k + ε i
式中： y i是样本点i的加权回归值； x i k为第i个样本的第k个独立变量； μ i ,   υ i 是空间坐标样本i的回归样本点； β 0 μ i ,   υ i 为回归的常数项； β k μ i ,   υ i 为第i个样本的第k个独立变量的系数； ε i为随机误差项。本文的因变量是生态系统健康指数，自变量是人类活动指数。

1.5 人类活动指数

以往关于人类活动的研究只考虑了土地利用变化或单一的人类压力数据，例如人口密度、夜间灯光等，这并不能很好地反映人类活动对生态系统造成的各种压力和综合影响。因此，采用Mu等[22]发布的人类足迹数据集来表征人类活动。人类足迹指标通常被认为是对生态环境造成的压力，反映了人类活动对环境的不同方面的影响，该数据集基于八个变量，包括建筑环境、人口密度、夜间灯光、农田、牧场、铁路等，开发了2000—2020年全球陆地人类足迹的年度动态数据来反映人类压力。首批五个国家公园自然基底不同，所受人类活动干扰的强度也有差异。因此，本文选取此数据集来量化人类活动对生态系统健康的影响。

2 结果分析

2.1 首批五个国家公园生态系统健康的时空动态

2.1.1 首批五个国家公园生态系统活力时空动态

2000—2023年，三江源国家公园的生态系统活力总体呈上升趋势，东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园和海南热带雨林国家公园则呈先下降后上升的趋势，而武夷山国家公园则呈先下降后上升后略微下降的趋势（图2a）。具体来看，三江源国家公园在2010—2021年生态系统活力增幅最大，为23.2%；东北虎豹国家公园在2000—2010年生态系统活力下降幅度最大，为14.86%，在2010—2021年其生态系统活力则有转好趋势；研究期内，武夷山国家公园生态系统活力变化幅度最小。
图2 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系活力、组织力、恢复力和生态系统健康变化趋势

注：图中SJY为三江源国家公园，NCTL为东北虎豹国家公园，GP为大熊猫国家公园，HTR为海南热带雨林国家公园，WTM为武夷山国家公园，下同。

Fig. 2 Trends in ecosystem vitality, organization, resilience and ecosystem health in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2000—2023年东北虎豹国家公园、海南热带雨林国家公园、武夷山国家公园和大熊猫国家公园的生态系统活力以高水平区为主，至2023年高水平区占比分别高达99.20%、97.76%、95.16%和84.20%，总体呈扩张趋势，但扩张幅度有显著差异。具体来看，大熊猫国家公园高水平区扩张幅度最大，近20年增长33.04%，在2010—2021年最显著，达43.87%；而东北虎豹国家公园的高水平区扩张幅度最小，仅为0.46%。2000—2010年三江源国家公园生态系统活力以低水平区为主，2010年以后则以较低水平区为主，至2023年占比为35.97%。具体来看，2010—2021年三江源国家公园生态系统活力低水平区占比降低最显著，降幅为31.01%，这主要是因为三江源国家公园以草地、未利用地和湿地生态系统为主，而这些生态系统的活力往往小于林地生态系统，2010年以后低水平区占比降低，这离不开该园区实施的生态修复政策。
从空间分布来看，2000—2023年三江源国家公园生态系统活力由东南到西北逐渐降低，低水平区主要集中在长江源和澜沧江源区西北部，呈东南向西北收缩的态势（图3a）；东北虎豹国家公园生态系统活力空间格局基本稳定，高水平区在整个园区均有分布，中等水平区主要分布在园区东南部和北部，无明显变化（图3b）；大熊猫国家公园生态系统活力高水平区主要分布在园区东南部，呈东南向西北扩张的趋势，低水平区主要分布在邛崃山—大小相岭段西北部和岷山段西北部，呈东南向西北收缩的趋势（图3c）；海南热带雨林国家公园生态系统活力低水平区主要分布在园区西部，逐渐向中等水平转变（图3d）；武夷山国家公园生态系统活力高水平区主要分布在园区西部，中等水平区主要集中在园区东南部，并呈自西向东收缩的态势（图3e）。
图3 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系统活力空间变化动态

Fig. 3 Spatio-temporal change of ecosystem vitality in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2.1.2 首批五个国家公园生态系统组织力时空动态

2000—2023年三江源国家公园、东北虎豹国家公园和海南热带雨林国家公园生态系统组织力总体上呈下降趋势，而大熊猫国家公园和武夷山国家公园呈缓慢上升趋势。总的来看，2000—2023年首批五个国家公园生态系统组织力均值呈武夷山国家公园>海南热带雨林国家公园>东北虎豹国家公园>大熊猫国家公园>三江源国家公园。从变化趋势看，2000—2023年东北虎豹国家公园降幅最大，尤其在2000—2010年最显著，降幅为5.65%，其次是三江源国家公园，降幅为0.75%；而大熊猫国家公园增幅最大，在2010—2021年最显著，增幅为0.8%。
2000—2023年，中国首批五个国家公园生态系统组织力均以较高水平为主，至2023年较高水平占比呈武夷山国家公园>海南热带雨林国家公园>东北虎豹国家公园>大熊猫国家公园>三江源国家公园，分别为91.50%、87.49%、87.05%、64.42%、48.62%。具体来看，2000—2023年三江源国家公园、大熊猫国家公园、海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园生态系统组织力较高水平区的占比逐渐缩小，其中武夷山国家公园和大熊猫国家公园主要是由较高水平区向高水平区转变，而三江源国家公园和海南热带雨林国家公园则由较高水平区向中等水平区转变；2000—2023年东北虎豹国家公园生态系统组织力较高水平区则呈逐渐增加态势。
从空间分布来看，三江源国家公园生态系统组织力低水平区和较低水平区主要集中在长江源北部和西北部、澜沧江源东南部和黄河源北部，2000—2023年其生态系统组织力高水平区空间分布格局基本稳定，低水平区则略有扩张，主要集中在长江源南部、澜沧江源南部和东部（图4a）；东北虎豹国家公园生态系统组织力高水平区稳定分布在园区西北部，较低水平区和中等水平区分布在园区东南部，呈西南向东北收缩的趋势（图4b）；大熊猫国家公园生态系统组织力高水平区稳定分布在秦岭片区、岷山段东南部和邛崃山—大小相岭段东南部，低水平区域主要分布在岷山段西北部、邛崃山—大小相岭段西北部，呈东南向西北收缩的趋势（图4c）；海南热带雨林国家公园生态系统组织力高水平区主要分布在园区东南部，2000—2023年高水平区由南向北收缩后又逐渐扩张，低水平区则稳定分布在园区西部（图4d）；武夷山国家公园生态系统组织力高水平区和低水平区均分布在东南部，2000—2023年低水平区略有收缩，高水平区略微扩张（图4e）。
图4 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系统组织力空间变化动态

Fig. 4 Spatial dynamics of ecosystem organization in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2.1.3 首批五个国家公园生态系统恢复力时空动态

2000—2023年，首批五个国家公园的生态系统恢复力水平呈先下降后上升的趋势，增幅总体上呈三江源国家公园>大熊猫国家公园>武夷山国家公园>海南热带雨林国家公园>东北虎豹国家公园。具体来看，三江源国家公园在2021—2023年增幅最大，为1.27%；东北虎豹国家公园在2000—2010年最小，为-2.36%（图2c）。2000—2023年，除三江源国家公园生态系统恢复力以较高水平区为主外，其余四个国家公园均以高水平区为主。具体来看，大熊猫国家公园和东北虎豹国家公园高水平区呈扩张趋势，而海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园高水平区则略有收缩；而三江源国家公园生态系统恢复力较高水平区呈扩张态势，主要是因为由中等水平区向较高水平区转变。
从空间分布来看，三江源国家公园生态系统恢复力低水平区主要分布在园区北部，较高水平区主要稳定分布在东南部。2000—2023年，三江源国家公园生态系统恢复力低水平区呈先扩张后收缩的趋势，在长江源区最显著（图5a）；东北虎豹国家公园生态系统恢复力高水平区空间分布格局基本稳定，中等水平区在园区东南部、西北部和东北部呈线状分布，园区东北部的中等水平区呈略微收缩的趋势（图5b）；大熊猫国家公园生态系统恢复力高水平区分布在东南部，低水平区分布在邛崃山—大小相岭段西北部和岷山段东南部，呈东南向西北收缩的趋势（图5c）；海南热带雨林国家公园生态系统恢复力中等水平区分布在园区西部，呈由东向西略微扩张的趋势（图5d）；武夷山国家公园生态系统恢复力低水平区分布在园区东南部，呈西北向东南收缩后扩张后再收缩的趋势，在2000—2010年最显著（图5e）。
图5 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系统恢复力空间变化动态

Fig. 5 Spatial dynamics of ecosystem resilience in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2.1.4 首批五个国家公园生态系统健康水平时空动态

2000—2023年三江源国家公园生态系统健康水平呈上升趋势，东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园和海南热带雨林国家公园生态系统健康水平呈先下降后上升的趋势，武夷山国家公园生态系统健康则呈先下降后上升后下降的趋势，这与生态系统活力的变化趋势相似。具体来看，2000—2023年三江源国家公园生态系统健康平均增幅最大，主要在2010—2021年生态系统健康水平提升最大，增幅为7.75%；而东北虎豹国家公园生态系统健康平均增幅最小，为‒1.3%，虽在2010年后，生态系统健康水平逐渐提升，但在2000—2010年降幅最大，为8.27%（图2d）。
2000—2023年，除三江源国家公园生态系统健康以中等和较高水平区为主外，其余四个国家公园生态系统健康主要以高水平区为主，且至2023年高水平区占比呈武夷山国家公园>海南热带雨林国家公园>东北虎豹国家公园>大熊猫国家公园。具体来看，2000—2023年东北虎豹国家公园和大熊猫国家公园生态系统健康高水平区占比呈先下降后上升的趋势，大熊猫国家公园增幅最大，在2010—2021年最显著，增幅为16.19%；而海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园生态系统健康高水平区略有下降，主要由高水平区转变为较高水平区；2000—2010年三江源国家公园生态系统健康以中等水平区为主，2010年以后则以较高水平区为主，至2023年较高水平区占比达41.95%（图6）。
图6 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系统健康水平变化趋势

Fig. 6 Trends in ecosystem health in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

从空间分布来看，三江源国家公园生态系统健康水平由东南向西北逐渐降低，其分布格局和生态系统活力基本相似，2000—2023年较高水平区由东南向西北扩张，在澜沧江源和黄河源最显著，主要是由中等水平向较高水平转变（图7a）；东北虎豹国家公园生态系统健康呈“西高东低，南高北低”的分布格局，2000—2023年生态系统健康中等水平区由南向北，由西向东略有收缩（图7b）；大熊猫国家公园生态系统健康呈“西北低，东南高”的分布格局，高水平区主要集中在园区秦岭段、岷山段和邛崃山—大小相岭段东南部，低水平区和较低水平区主要集中在岷山段西北部和邛崃山—大小相岭段西北部，呈东南向西北收缩的趋势（图7c）；海南热带雨林国家公园生态系统健康呈“东高西低”的分布格局，研究期内较低水平和中等水平区呈先扩张后收缩的趋势，而高水平区则较均匀分布在园区内（图7d）；武夷山国家公园生态系统健康呈“西北高，东南低”的分布格局，2000—2023年，中等水平区逐渐由西北向东南收缩（图7e）。
图7 2000—2023年中国首批五个国家公园生态系统健康空间变化动态

Fig. 7 Spatial dynamics of ecosystem health in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2.2 首批五个国家公园生态系统健康对人类活动的响应

为探明人类活动对国家公园生态系统健康影响的时空异质性，特将人类活动指数作为解释变量，生态系统健康水平作为响应变量，运用地理加权回归模型探究首批五个国家公园生态系统健康对人类活动的响应。结果表明，2000—2023年人类活动对首批五个国家公园生态系统健康水平的积极影响和消极影响并存，人类活动对不同国家公园生态系统健康的影响强度存在差异（图8）。总体来看，三江源国家公园生态系统健康对人类活动的响应最敏感，武夷山国家公园生态系统健康对人类活动响应最小。
图8 2000—2023年人类活动对中国首批五个国家公园生态系统健康的影响

Fig. 8 Impacts of human activities on ecosystem health in the first batch of national parks in China from 2000 to 2023

2000—2023年三江源国家公园人类活动对生态系统健康的抑制作用与促进作用并存，且空间差异显著（回归系数为-1.286~2.797）。其中，抑制作用逐渐减弱，抑制区占比由2000年的30.97%降至2023年的30.56%。抑制区主要分布在长江源北部，而促进区则主要分布在黄河源区东北部、澜沧江源区东北部及长江源区西北部。与此同时，本文发现强促进区与强抑制区均分布在长江源区东北部，这表明在长江源区东北部生态系统健康对人类活动的响应最敏感（图8a）。
2000—2023年东北虎豹国家公园，抑制作用逐渐减弱，抑制区占比逐渐下降，由2000年的79.73%降至2023年的74.24%。人类活动对生态系统健康影响的空间差异较小（回归系数-0.053~0.040），其中，抑制区主要分布在园区北部与东南部，大致由园区内向外递减（图8b）。
2000—2023年大熊猫国家公园人类活动对生态系统健康的促进与抑制作用并存，但其空间差异较小（回归系数-0.535~0.191）。促进区占比呈先增后减后增的趋势，但至2023年抑制区占比仍高达66.98%，其主要集中在邛崃山—大小相岭段西北部、岷山段以及秦岭段南部，在秦岭段和岷山段有略微扩张趋势（图8c）。
2000—2023年海南热带雨林国家公园，人类活动对生态系统健康水平的促进与抑制作用并存，其空间差异较小（回归系数‒0.052~0.008），抑制区呈先增后减后增的趋势，主要分布在园区西部，由园区西向东收缩后又扩张；而促进区也呈显著的“由南向北，由东向西”收缩趋势（图8d）。
2000—2023年武夷山国家公园，人类活动对生态系统健康的抑制区和促进区分布格局基本稳定，促进区的分布有连片趋势，回归系数（‒0.024~0.016）。从空间变化来看，人类活动对生态系统健康水平的促进区集中在园区东南部，且逐渐由西北向东南转移（图8e）。

3 讨论

3.1 首批五个国家公园生态系统健康水平的时空特征

提升国家公园生态系统的健康状况不仅有助于维护生物多样性，更助于维护生态安全、促进区域社会—生态系统协同发展。2000—2023年，三江源国家公园、东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园和海南热带雨林国家公园生态系统健康水平总体均呈上升趋势，而武夷山国家公园生态系统健康水平则略有下降；除三江源国家公园生态系统健康水平以中等和较高水平为主外，其余四个国家公园生态系统健康水平均以高水平为主。Zhao等[32]发现近20年三江源保护区的建设显著提高了生物多样性和生态系统服务；Zhang等[33]发现近年来东北虎豹国家公园的景观破碎化程度降低，景观格局逐渐稳定和连通。同样地，针对大熊猫国家公园和海南热带雨林国家公园的相关研究也发现生态环境质量总体上呈上升趋势[34-37]。这些研究结果与本文研究结果基本一致。然而，Chen等[8]却发现2000—2020年首批国家公园的生境质量总体呈现下降趋势，尤其是大熊猫国家公园、东北虎豹国家公园和武夷山国家公园，但自2017年以来，部分地区生境质量出现局部改善，这与本文结果有一定差异。其主要原因在于，该研究仅从土地利用和土地覆被角度出发关注了首批国家公园的生境质量，而本文从生态系统活力、组织力和恢复力等多维度出发，综合考察了国家公园的生态系统健康的变化动态，例如三江源国家公园生态系统活力的提升抵消了生态系统组织力及生态系统恢复力的下降，使其生态系统健康水平综合表现为提升。
研究发现，三江源国家公园与其余四个国家公园之间生态系统健康水平的差异主要来自生态系统活力的差异。生态系统活力的变化是由气候和人类活动二者相互作用引起的，如降水量减少、气温增加、过度放牧和基础设施建设等导致植被覆盖率降低[38]。已有研究表明气候因素是影响三江源国家公园生态系统活力的主要方面，且远远高于人类活动对其的影响[39]，故虽三江源国家公园人类活动强度低于其余国家公园，但其生态系统健康水平要低于其余国家公园。在关注人类活动对三江源国家公园生态系统健康的影响的同时，也不能忽略自然因素对其的影响。在大熊猫国家公园，已有研究发现造成园区生态系统组织力较低水平的原因与泥石流、滑坡、地震等有关，这些自然灾害加剧了栖息地破碎化[40]，降低了生态系统的连通性和稳定性，损害其生态系统健康[33,41]。同样地，在海南热带雨林国家公园，其生态系统组织力水平也远低于其生态系统健康水平，基础设施建设、农业开垦、土地利用强度等影响其生态系统连通性[30]。在东北虎豹国家公园，其生态系统组织力水平均高于其他国家公园，使得其生态系统健康水平也高于其他国家公园，这可能与园区内生态修复工程的实施有关[42]。

3.2 政策对首批五个国家公园生态系统健康的影响

生态保护政策通过限制人类活动和实施生态工程，转变农牧民生产方式、加大自然生态系统和环境保护力度，对持续发挥生态系统服务功能具有重要现实意义。研究发现，2000—2023年，除武夷山国家公园外，其余四个国家公园的生态系统健康状况总体上呈上升趋势。尤其在三江源国家公园，其生态系统健康水平提升速率远高于其他国家公园，这一变化得益于国家公园生态保护政策的有力执行。随着《青海省三江源生态保护和建设工程规划》和《青海省三江源生态保护和建设工程规划二期》等的推进，退牧还草、退耕还林（草）、围栏封山育林、治理黑土滩及地面鼠害防治等措施的有效实施，三江源国家公园草场恶化趋势减缓、植被覆盖度和水源涵养能力得到明显提升[20]，促进生态系统健康水平提升。已有研究也发现，退耕还林（草）实施后，归一化植被指数和土壤保持、固碳服务等生态系统服务显著改善[34]；生态修复、撤出工矿企业等措施能有效减轻景观的破碎化，有利于提升生态系统组织力和保障了野生动物和森林资源的安全[33]。在东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园、海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园生态系统健康的提升也得益于生态保护政策。
与此同时，首批五个国家公园还在探索通过创新特许经营、生态补偿等方式，转变社区居民的生产和生活方式，以教育宣传提升居民的生态保护意识，增强他们对国家公园建设的支持，为改善生态环境提供了强有力的保障。在武夷山国家公园，特许经营制度与生态茶园改造等实践，成为实现生态产品价值的重要途径，显著提高了茶叶经济收益，推动了当地社区的“转型致富”[43]；三江源国家公园的生态管护公益岗位制度是一项具有创新性的实践，该制度将牧民从放牧模式转向参与生态管护工作，且实现了园区牧户生态管护公益岗位“一户一岗”全覆盖；海南热带雨林国家公园结合当地独特的旅游资源，开发科普宣教、雨林康养等生态旅游产品，吸引了大量的游客，实现了生态系统保护与当地居民生计可持续的平衡。不仅增加了当地的经济收入，还促进生态产品的价值提升，形成生态系统健康的良性循环。

3.3 人类活动对首批五个国家公园生态系统健康的影响

随着人类对生态产品和服务的需求日益增长，不仅给环境资源带来持续的压力，也导致了人和环境之间的供需失衡，严重影响生态系统健康发展[11]。过度放牧、森林的砍伐以及填湖造地等人类活动都对生物多样性和生态系统稳定构成了严重威胁[44,45]。本文发现，人类活动对中国首批五个国家公园生态系统健康的积极影响与消极影响并存，而且在国家公园之间存在显著的差异性，在园区内部也存在较强的空间异质性。其中，三江源国家公园生态系统健康对人类活动的响应最敏感。虽然三江源国家公园人类活动强度较低，但因其地处青藏高原区，主要以高寒草甸和高寒草原生态系统为主，该生态系统比较脆弱，易受内外压力的影响，且难以恢复[46]，故生态系统健康对人类活动的响应较敏感。而东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园、海南热带雨林国家公园和武夷山国家公园主要以林地生态系统为主，虽人类活动指数高于三江源国家公园，但其生态系统的抵抗力和恢复力也高于三江源国家公园，在受到相同强度的人类活动时，其响应程度要低于三江源国家公园。
影响首批五个国家公园生态系统健康的人类活动类型差异也较大。以往研究发现，三江源国家公园受污染物排放、城镇化和工业化、农牧业生产方式及交通运输等威胁[47]，植被覆盖度下降，水源涵养、固碳等生态系统服务也下降；在海南热带雨林国家公园侵占林地和非法采石等人类活动破坏了栖息地连通性和完整性；在大熊猫国家公园和东北虎豹国家公园也受到类似的影响，非法采矿、滥伐林木和基础设施建设等导致园区栖息地破碎化，使得大熊猫被隔离在“森林孤岛”中，使其生存环境进一步恶化，加剧了人兽冲突。虽武夷山国家公园生态系统健康受人类活动影响最小，但武夷山国家公园严格的保护加剧了生态保护和生计发展的矛盾，近年来通过推动绿色产业转型、实行特许经营制度等措施，保护与发展的矛盾得到有效缓解。
已有研究也发现人类活动对国家公园生态系统服务的积极影响与消极影响并存[19]。在人类活动密集的地区，其景观的连通性越低、破碎化程度越高[48]，人类活动强度的提高也会影响生态系统服务的供应[49]。在农业开垦、森林砍伐、污染物排放等人类活动因素的共同作用下，地表发生了巨大的变化，使生态系统的结构、功能受损，破坏生态系统稳定性，影响生态系统健康[11]。积极的人类活动会对生态环境的保护与恢复具有正向促进作用，例如，在国家公园内实施生态修复工程，增加植被覆盖率，改善生态环境质量与生态系统服务的提供。

4 结论与建议

国家公园在维护生物多样性、保护生态安全中占据核心地位，其生态系统健康水平的提升有助于推进国家公园高质量发展。本文运用活力—组织力—恢复力（VOR）模型评估了2000—2023年首批国家公园的生态系统健康，揭示了其时空变化及其对人类活动的响应，得出以下结论：（1）2000—2023年，三江源国家公园、东北虎豹国家公园、大熊猫国家公园和海南热带雨林国家公园生态系统健康水平总体均呈上升趋势，而武夷山国家公园生态系统健康水平则略有下降。其中，三江源国家公园生态系统健康水平增幅最大，东北虎豹国家公园最小。（2）三江源国家公园生态系统健康水平以中等水平区和较高水平区为主，呈“西北低东南高”的空间分布格局，有中等水平区向较高水平区转变的趋势；其余国家公园生态系统健康水平以高水平区为主，呈“高扩低缩”的趋势。（3）人类活动对生态系统健康水平抑制与促进作用并存，且随时间变化抑制作用在逐渐减弱，抑制区占比逐渐降低。其中，三江源国家公园的长江源生态系统健康对人类活动的响应最敏感，武夷山国家公园生态系统健康对人类活动响应最不敏感。
国家公园生态系统健康水平的提升是一个综合性、系统性工程，中国首批五个国家公园对人类活动的敏感性存在较大差异。因此，国家公园建设和管理应从生态系统修复和人类活动管控两个方面入手。首先，在生态系统修复方面，国家公园应继续实施天然林保护、退耕（牧）还林（草）等生态修复项目以提高植被覆盖度和水源涵养能力，增强生态系统活力和恢复力，从而提升生态系统健康；其次，国家公园生态系统修复离不开社区居民的支持，应重视社区自然禀赋和社会发展基础，尊重传统、赋权社区、多方共建共享和建立多元激励机制，帮助社区实践保护兼容性生计，推动社区居民就业增收；最后，应明确补偿主体，以及各方在生态补偿中的权利和义务关系，构建一个更加公平和高效的补偿机制。人类活动管控是国家公园生态系统健康提升的关键，在对人类活动响应最敏感的地区，应严格控制人类活动类型，并最大限度地发挥人类活动的积极贡献。尤其在三江源国家公园西北部不仅应严格限制过度放牧、基础设施建设等人类活动的干扰，还应实施主动的人为干预措施，通过为依赖自然资源的社区居民提供技能培训、替代性生计支持等手段，减轻对自然资源的依赖。在对人类活动响应相对小且生态系统健康较好区域，则可适当放宽人类活动限制，但仍需将其控制在生态承载阈值之内，保持原生生态系统健康。

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