喀斯特地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估

才林　周忠發(fā)

摘要：喀斯特地區(qū)因其生態(tài)環(huán)境的特殊性，對其進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量評估，并揭示其生態(tài)服務(wù)功能的時(shí)空變化特征，對其實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。運(yùn)用Costanza和謝高地等對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算理論，根據(jù)土地利用變化對花江示范區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行定量估算與分析。結(jié)果表明，2000—2010年間，花江示范區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體上呈增長趨勢，增長率高達(dá)81.11%，耕地、園地、林地、建設(shè)用地和裸巖石礫地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，草地和水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值則呈上升趨勢；各年的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值構(gòu)成中，2000年和2005年都是林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大，而2010年草地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大，2000、2005、2010年3個時(shí)期的建設(shè)用地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率均最低。

關(guān)鍵詞：喀斯特地區(qū)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；土地利用

中圖分類號： S181.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0314-03

收稿日期：2014-04-07

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）項(xiàng)目（編號：2012CB723202）；貴州省國際科際合作計(jì)劃項(xiàng)目[編號：黔科合外G字（2012）7022號]。

作者簡介：才林（1985—），男，吉林輝南人，碩士，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)與遙感。 E-mail：cll2405@163.com。

通信作者：周忠發(fā)，教授，博士生導(dǎo)師。 E-mail：fa6897@163.com。生態(tài)服務(wù)價(jià)值是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成并維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，是人類生存與現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)[1]。土地作為自然生態(tài)系統(tǒng)的載體，是人與自然交叉最為密切的環(huán)節(jié)，土地利用的變化必然影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[2]，從而引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，同時(shí)土地利用變化驅(qū)動下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化可作為生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的量化指標(biāo)[3]。因此，研究土地利用變化情況下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，對于了解土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)具有重要意義。近年來，Costanza和謝高地等的研究結(jié)果被廣泛應(yīng)用于?。ㄊ校⒖h等不同空間尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估，其中根據(jù)土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究也得到廣泛的開展[4]，以喀斯特地區(qū)為研究區(qū)的研究主要集中于生態(tài)服務(wù)功能的時(shí)空變化、喀斯特生態(tài)系統(tǒng)水文功能、茂蘭喀斯特原始森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、次生林恢復(fù)后生態(tài)服務(wù)評估等方面。貴州省是喀斯特分布面積廣且集中的省份之一，是西南地區(qū)石漠化最為嚴(yán)重的省份[5]，其中花江示范區(qū)是貴州高原上一個典型的喀斯特峽谷區(qū)域，區(qū)內(nèi)生存環(huán)境惡劣、人地矛盾突出，是貴州嚴(yán)重貧困地區(qū)之一。由于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種石漠化治理工程的相繼實(shí)施，花江示范區(qū)的土地利用/覆被發(fā)生了較大變化，導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，對花江示范區(qū)基于土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行估算，有利于為該地區(qū)在今后發(fā)展中土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1花江示范區(qū)概況

花江示范區(qū)位于貴州省西南部，貞豐縣和關(guān)嶺縣交界處的北盤江中游花江峽谷段，東經(jīng)105°36′30″～105°46′30″、北緯25°39′13″～25°41′00″，總面積51.62 km2，2010年年底總?cè)丝? 612人，人口密度167人/km2；區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖占95%以上，喀斯特地貌極為發(fā)育，地形破碎，基巖裸露率高，石漠化面積占總面積的54.69%，海拔500～1 200 m，相對高差700 m，是貴州高原上一個典型的喀斯特峽谷區(qū)域（圖1）。年均溫18 ℃，年降水量1 300 mm，水熱組合條件適宜發(fā)展林業(yè)；區(qū)內(nèi)地塊分布極不連續(xù)，土地利用以旱地為主，水田極少，坡度≥25°的土地占區(qū)域總面積的87%，平地面積僅占2%，土壤僅存于喀斯特溶隙和洼地之中，宜耕地資源不足，土層淺薄，保水性、耐旱性差，耕地質(zhì)量差，中低產(chǎn)土地比例大，多為坡耕地，長期濫墾濫伐，重用輕養(yǎng)，土地生產(chǎn)力不斷下降，土壤營養(yǎng)元素流失，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量較低。近年來逐步投入退耕還林（草）、水土保持、經(jīng)果林種植等項(xiàng)目，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)得到較大改善。

2土地利用變化特點(diǎn)分析

2.1數(shù)據(jù)來源及分類

以2000年、2005年、2010年花江示范區(qū)遙感影像為基礎(chǔ)，通過人工目視解譯與計(jì)算機(jī)遙感圖像自動解譯分類，選取驗(yàn)證點(diǎn)進(jìn)行野外實(shí)地驗(yàn)證室內(nèi)解譯結(jié)果，提取3個時(shí)期的土地利用信息。參照國家通用的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2007）且考慮到花江示范區(qū)的實(shí)際情況，將花江示范區(qū)土地利用解譯為耕地、園地、林地、草地、交通運(yùn)輸用地（公路）、水域、裸巖石礫地、農(nóng)村居民點(diǎn)和獨(dú)立工礦用地共9種土地利用類型。根據(jù)研究區(qū)土地分類情況統(tǒng)計(jì)出不同土地利用類型的面積及變化情況。

2.2土地利用變化情況分析

對花江示范區(qū)土地利用變化情況，引入土地利用類型動態(tài)度（K）進(jìn)行描述，它是指某區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)特定土地利用類型規(guī)模的變化速率，并且能夠預(yù)測未來土地利用的變化趨勢[6]。

K=Ub-UaUa×1T×100%。

式中：Ua、Ub分別為研究初期及研究末期某一種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段。

2000—2010年花江示范區(qū)各類土地利用變化情況見表1。土地利用總體趨勢是：獨(dú)立工礦用地面積增加最多，為2000年的兩倍多，動態(tài)度高達(dá)11.38，水域其次，增加面積達(dá)41.52 hm2，增加率為56.28%；農(nóng)村居民點(diǎn)略有增加，其他土地利用類型面積都在減少。其中耕地減少最多，其次是草地，減少率分別為-85.73%、-49.00%；裸巖石礫地減少最小，減少率僅為-0.86%。耕地方面，2000-2010年，耕地面積持續(xù)減少，但2005年以前減少緩慢，減少率僅-1.23%，2005—2010年減少率大增；另一方面，以2005年為節(jié)點(diǎn)，園地、林地和裸巖石礫地呈先增后減的趨勢，但增加面積較小，減少面積較大。相反，草地面積變化規(guī)律為先減后增，減少面積大，增加較緩慢。endprint

3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算

3.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)獲取

1997年Costanza等人的研究成果使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估的原理與方法從科學(xué)意義上得以明確[7]。魯春霞等人根據(jù)中國的實(shí)際情況，制定了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表[8]。根據(jù)生態(tài)價(jià)值服務(wù)價(jià)值表，生態(tài)系統(tǒng)類型與土地利用類型并不是一一對應(yīng)的，但二者之間關(guān)系密切。由于貴州是典型的喀斯特省份，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值必然受到自然環(huán)境本底條件的制約，在全國水平的估算中空間異質(zhì)性往往被低估，因而貴州的生態(tài)價(jià)值系數(shù)會低于全國水平。基于此劉宇等人參照Costanza的研究成果以及謝高地等人提出的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表（表2），并結(jié)合貴州實(shí)際情況，計(jì)算出了與貴州省土地利用類型相對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)類型及其生態(tài)價(jià)值系數(shù)（表3）[9]。為了便于計(jì)算和結(jié)果比較，統(tǒng)一采用劉宇等人的貴州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)進(jìn)行研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算，此外，把每種土地利用類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)合起來，從而得出每種土地利用類型單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。其中，耕地與農(nóng)作物對應(yīng)，園地兼有林地與草地雙重特性，故取二者平均值，裸巖石礫地取荒山對應(yīng)值，交通運(yùn)輸用地、農(nóng)村居民點(diǎn)和獨(dú)立工礦用地屬建設(shè)用地范疇，生態(tài)價(jià)值系數(shù)為負(fù)值。

3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式：

ESV=∑Ak×VCk。

式中：ESV是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元）；Ak是研究區(qū)第k種土地利用類型分布面積（hm2）；VCk為生態(tài)價(jià)值系數(shù)[元/（年·hm2）]，即單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值。

總體上，花江示范區(qū)2000—2010年耕地、園地、林地、建設(shè)用地和裸巖石礫地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，其中園地、林地和裸巖石礫地一度出現(xiàn)小幅上漲，而草地和水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值則呈上升趨勢 但草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在2005年曾出現(xiàn)大幅下降。從各個時(shí)段上看，2005年耕地和草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值下降比率大，2010年又大幅回升，主要是2005年耕地、草地退化后環(huán)境問題加重，繼而開展的石漠化綜合防治的主要手段之一就是實(shí)施退耕還林還草，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值隨面積增減而變化。園地、林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值略有減小但變化率不大。建筑用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響通常為負(fù)面的，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值取負(fù)值，其在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的比例全部取零[10]。裸巖石礫地就是喀斯特地區(qū)存在石漠化隱患的區(qū)域，2005年裸巖石礫地面積有所增加，極大可能是不合理的人類活動導(dǎo)致的水土流失加重，2005—2010年通過環(huán)境治理與開發(fā)，該部分的利用類型得以向其他利用方式轉(zhuǎn)化。水域面積和生態(tài)服務(wù)價(jià)值在2005年至2010年增長，人工儲水蓄水工程的實(shí)施是實(shí)現(xiàn)增長的主要原因（表4、圖2）。

5結(jié)論

整個花江示范區(qū)2000—2010年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體上是增長的，2010年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比2000年增長了5.085 6×107元，變化率高達(dá)81.11%，說明近年來退耕還林還草、封山育林、小流域綜合治理、經(jīng)果林種植等石漠化治理工作的開展取得了一定成效，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所提高。各年的生態(tài)價(jià)值構(gòu)成中，2000年和2005年都是林地的貢獻(xiàn)率最大，分別達(dá)到49.76%、55.85%，2010年時(shí)草地的貢獻(xiàn)率最大，高達(dá)58.27%，三個時(shí)期的建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)率都是最低，在今后的發(fā)展中應(yīng)嚴(yán)格控制建設(shè)規(guī)模，引導(dǎo)土地利用方式向生態(tài)服務(wù)價(jià)值高的土地利用類型轉(zhuǎn)變。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評估雖然能為花江示范區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和建設(shè)提供一定參考，但估算過程中有可能存在一些偏差或不足：（1）Costanza、謝高地等人計(jì)算的中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值固然不能體現(xiàn)出喀斯特地區(qū)的特殊性，但劉宇等人計(jì)算出的與貴州省土地利用類型相對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)類型及其生態(tài)價(jià)值系數(shù)是否考慮了全部的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，對這些生態(tài)系統(tǒng)的估價(jià)是否準(zhǔn)確需要進(jìn)一步研究；（2）花江示范區(qū)是貴州典型的喀斯特區(qū)域，生態(tài)環(huán)境較差，采用整個貴州范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)來對其進(jìn)行估算，花江示范區(qū)的空間異質(zhì)性也可能出現(xiàn)被低估的情況；（3）計(jì)算中將裸巖石礫地與未利用土地對應(yīng)，園林系數(shù)取林地和草地的平均值可能會造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定的偏離。

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