洪澤湖周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值對土地利用變化的響應

張 飛, 楊業(yè)惠, 冷燕燕

(淮陰師范學院 城市與環(huán)境學院, 江蘇 淮安 223300)

洪澤湖周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值對土地利用變化的響應

張 飛, 楊業(yè)惠, 冷燕燕

(淮陰師范學院 城市與環(huán)境學院, 江蘇 淮安 223300)

以洪澤湖周邊地區(qū)(包括淮安市淮陰區(qū)、洪澤縣、盱眙縣,宿遷市宿城區(qū)、泗洪縣及泗陽縣)1996、2005年的土地數(shù)據(jù)為基礎,采用Costanza生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式,參照謝高地的生態(tài)系統(tǒng)服務單價,評估了洪澤湖周邊地區(qū)1996—2005年土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響．結果表明研究期內(nèi)洪澤湖周邊地區(qū)土地利用變化顯著,并造成生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少691.06×106元,水域和草地減少是生態(tài)系統(tǒng)服務價值下降的主要原因．因此,今后應控制減少占用水域、草地的行為,以提高生態(tài)系統(tǒng)的服務能力．

生態(tài)系統(tǒng)服務價值; 土地利用變化; 洪澤湖周邊地區(qū)

0 引言

自國際地圈生物圈計劃和國際全球變化人文計劃共同提出“土地利用/土地覆被變化研究計劃”以來,土地利用變化研究、尤其是土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應研究逐漸成為目前全球變化研究的前沿和熱點課題．土地利用變化通過改變生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能,對生態(tài)系統(tǒng)維持其服務功能起決定性作用[1]．研究土地利用變化下的生態(tài)系統(tǒng)服務價值(Ecosystem Service Value,簡稱ESV)的變化意義重大．本文以洪澤湖周邊地區(qū)為例,分析該地區(qū)的土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務價值的響應,以期為該地區(qū)土地資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)．

1 研究區(qū)域概況

洪澤湖周邊地區(qū),主要包括淮安市淮陰區(qū)、洪澤縣、盱眙縣,宿遷市宿城區(qū)、泗洪縣及泗陽縣等地區(qū)．該地區(qū)位于江蘇省蘇北地區(qū),處于黃淮平原與江淮平原的過渡地帶,地勢平坦,區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布;屬亞熱帶和暖溫帶過渡性地帶,具有季風性和兼受洪澤湖水體調(diào)節(jié)的氣候特點,全年四季分明,無霜期長,雨量充沛,日照充足;物產(chǎn)資源十分豐富,具有多種中藥材資源、林木資源、牧草資源、礦產(chǎn)資源等．

2 資料來源與研究方法

2.1 土地利用數(shù)據(jù)獲取

本文將研究區(qū)土地分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用土地6種利用類型,其中,水域主要包括水利設施用地、其他土地和其他農(nóng)用地;建設用地主要為居民地和獨立工礦用地和交通運輸用地;未利用土地主要為荒草地．1996年土地利用數(shù)據(jù)來自于國土資源管理部門的土地利用更新調(diào)查資料．2005年土地利用數(shù)據(jù)是通過對洪澤湖周邊地區(qū)Landsat7 TM影像數(shù)據(jù),與1∶10萬地形圖以及其他輔助資料進行解譯而得．

2.2 土地利用動態(tài)變化分析

本文以土地利用動態(tài)度這一指標來分析土地利用變化,土地利用類型動態(tài)度計算公式為:

(1)

式中,K為T時段內(nèi)某種土地利用類型動態(tài)度;Ua和Ub分別為研究期初和期末某種土地利用類型的數(shù)量;T為研究時段長度,當T設為年時,K為某種土地利用類型的年變化率[2]．

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分與價值計算

小蝶是周愷最近結識的情人，到了小蝶的住處，小蝶正在做飯，周愷從背后抱住她，問：“給我做了什么好吃的？”

2.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分

不同的學者對生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分方式不同．如Costanza等人將生態(tài)系統(tǒng)服務功能分為,即氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、干擾調(diào)節(jié)、水調(diào)節(jié)、水供應、防侵蝕、土壤形成、養(yǎng)分循環(huán)、廢物處理、傳粉、生物防治、避難所、食物生產(chǎn)、原材料、基因資料、休閑旅游和文化等17種類型[3]．而我國學者謝高地等人在此基礎上,針對中國大陸陸地生態(tài)系統(tǒng),將陸地生態(tài)系統(tǒng)功能分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、休閑娛樂等9項[4]．本文直接借用謝高地等人的研究成果．

2.3.2 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值的確定

謝高地等人以Costanza等提出的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價模型為依據(jù),結合國內(nèi)200多位生態(tài)學學者問卷調(diào)查結果,編制了“中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值表”[4](表1)．本文直接借用這一研究成果,并將耕地對應農(nóng)田、林地對應森林、草地對應草地、水域?qū)w、未利用土地對應荒漠,同時將建設用地的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值確定為0．

2.3.3 土地生態(tài)風險指數(shù)

本文以土地生態(tài)風險指數(shù)(ERI)來描述綜合土地生態(tài)風險的相對大小[5],計算模型如下:

(2)

式中，Ak為k種土地利用類型面積;A為總面積;Wk為第k種土地利用類型所反映的生態(tài)風險強度參數(shù)．

表1 中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值表 (元/hm2)

3 結果與分析

3.1 土地利用動態(tài)變化

根據(jù)1996年和2005年洪澤湖周邊地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)及式(1),得出各種土地利用類型面積變化和動態(tài)度(見表2)．從表2可看出,研究期間,洪澤湖周邊地區(qū)各種土地利用類型都發(fā)生了較大的變化,耕地、林地及建設用地的面積有所增加,其中耕地面積增加最多,為16078hm2;其他土地利用類型則呈減少趨勢,其中水域減少最大,為19112hm2．但由于基數(shù)不同,各種土地利用類型變化幅度與變化總量的排序并不一致,未利用土地變化幅度最大,其余依次為草地、建設用地、水域、耕地和林地．

表2 洪澤湖周邊地區(qū)土地利用動態(tài)變化

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化總體特征

根據(jù)各種土地利用類型的面積及單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值,得出1996年與2005年洪澤湖周邊地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值量(表3)．由表3可見,1996年洪澤湖周邊地區(qū)ESV為16425.43×106元,2005年則減少到15734.37×106元,共減少了691.06×106元,減少率為4.2%．但無論是1996年還是2005年,水域和耕地都是構成洪澤湖周邊地區(qū)ESV的主要土地利用類型．1996年,水域與耕地的ESV之和占總ESV的94.96%．2005年,水域與耕地的ESV之和則占總ESV的94.79%．

表3 1996年與2005年洪澤湖周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務經(jīng)濟價值總量(×106元)

3.3 不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值變化

由表4可見,不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值的變化趨勢各異,在9種類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能中,氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土地形成與保護、食物生產(chǎn)及原材料等功能的價值有所增加,而水源涵養(yǎng)、廢物處理、生物多樣性保護及娛樂文化等功能的價值有所減少．其中,水源涵養(yǎng)功能價值變化量最大,高達336.73×106元;其次為廢物處理功能,為288.46×106元．因此,研究期內(nèi)洪澤湖周邊地區(qū)總ESV變化也主要由這兩種功能價值變化引起．

雖然9種類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值占總價值的比例排序在1996年與2005年并沒有變化,但是不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值占總價值的比例呈現(xiàn)不同變化趨勢．其中,水源涵養(yǎng)功能、廢物處理功能、娛樂文化功能所占比例有所下降,其余功能所占比例則呈現(xiàn)上升趨勢．

3.4 各種土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值變化

由表5可見,在5種土地利用類型中(不考慮建設用地),只有耕地、林地的ESV在研究期內(nèi)有所增加,其余3種土地利用類型的ESV均有不同程度減少．耕地、林地的ESV在研究期內(nèi)增加了117.28×106元,其余3種土地利用類型的ESV共減少808.34×106元,因此研究期內(nèi),洪澤湖周邊地區(qū)總ESV才減少了691.06×106元．

表4 1996年與2005年洪澤湖周邊地區(qū)各種類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值變化

從變化幅度來看,各類用地之間存在明顯的差異,其中最大的為未利用土地,其減少了21.95%;其次為草地,其減少了12.85%;而變化幅度最小的林地,僅僅增加了3.22%．

表5 1996年與2005年洪澤湖周邊地區(qū)各種土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化

3.5 土地生態(tài)風險指數(shù)動態(tài)變化

韋仕川等人在研究東營市土地生態(tài)風險強度參數(shù)時,曾將耕地、園地、林地、水域、居民工礦地、交通用地、未利用地的土地生態(tài)風險強度參數(shù)分別設定為0.1127、0.0693、0.0714、0.0791、0.2956、0.2119和0.0844[6]．本文直接借用這一研究成果,并利用式(2)計算出洪澤湖地區(qū)1996年與2005年的土地生態(tài)風險指數(shù)分別為0.1078和0.1096.由此可見,與1996年相比較, 2005年洪澤湖周邊地區(qū)的土地生態(tài)風險指數(shù)增加了0.0018,這表明該地區(qū)的土地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)出惡化的趨勢．

4 結論

1996—2005年,洪澤湖周邊地區(qū)各種土地利用類型都發(fā)生了較大的變化,尤其是耕地與水域兩種類型．伴隨著這種土地利用變化,洪澤湖周邊地區(qū)總ESV也減少了691.06×106元,且主要表現(xiàn)在水源涵養(yǎng)功能與廢物處理功能價值下降上．研究期內(nèi),該地區(qū)耕地、林地的ESV有所增加,草地、水域、未利用土地3種土地利用類型的ESV則有所減少．同時,在研究期內(nèi)洪澤湖周邊地區(qū)的土地生態(tài)風險指數(shù)增加了0.0018,這也反映了該地區(qū)土地生態(tài)安全總體上呈現(xiàn)出惡化的趨勢．因此,今后該地區(qū)在土地利用過程,應控制減少占用水域、草地的行為,以提高生態(tài)系統(tǒng)的服務能力．

[1] 歐陽志云,王如松,趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其生態(tài)經(jīng)濟價值評估[J].應用生態(tài)學報,1999,10(5):607-613.

[2] 劉成武,黃利民.土地利用覆蓋變化的研究方法[J].地域研究與開發(fā),2004,23(4):11-15.

[3] Costanza R,Arge R,De Groot R,et al.The value of the world's ecosystem services an natural capital[J]. Natura,1997,387:253-260.

[4] 謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價值評估[J].自然資源學報,2003,18(2):189-196.

[5] 曾輝,劉國軍.基于景觀結構的區(qū)域生態(tài)風險分析[J].中國環(huán)境科學, 1999,20(1): 43-45.

[6] 韋仕川,吳次芳,楊楊,等.基于RS和GIS的黃河三角洲土地利用變化及生態(tài)安全研究——以東營市為例[J].水土保持學報,2008,22(1):185-189.

ResponsetoLanduseChangefromEcosystemServiceValueinSurroundingHongzeLakeRegion

ZHANG Fei, YANG Ye-hui, LENG yan-yan

(School of Urban and Environmental, Huaiyin Normal University, Huaian Jiangsu 223300, China)

Based on the land data of 1996 and 2005 two years, the paper analyzes land use change in surrounding Hongze Lake region. Using the Costanza ecosystem service value (ESV) calculation formula and according to the Xiegaodi ecosystem service unit price, We evaluate the ecosystem services value change affected by land use change in surrounding Hongze Lake region from 1996 to 2005. The research indicated that the total ESV decreased 691.06×106yuan. The decrease of the ecosystem service values was mainly responsible to the reduction of water bodies and grasslands. Therefore, in order to improve the service ability of ecosystem, we should be controlled to take water bodies and grasslands.

ecosystem service value; land use change; surrounding Hongze Lake region

2013-03-03

江蘇省高校哲學社會科學基金資助項目(2011SJB630005); 江蘇省高校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目

張飛(1975-), 男, 江蘇連云港人, 副教授, 博士, 主要從事土地經(jīng)濟與政策研究．

F301.24

A

1671-6876(2013)02-0149-05

[責任編輯蔣海龍]