土地利用變化對桂平市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響探討

周姣娣 陳利芳 陳炳超 楊彥麗

摘要 土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響的研究是目前可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)學(xué)研究的熱點之一。該研究以1996～2008年桂平市土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、變更數(shù)據(jù)和第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，對該區(qū)域土地利用變化特點進(jìn)行了分析，并結(jié)合該區(qū)域不同時間維度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其變化情況，對桂平市土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響進(jìn)行了探究。結(jié)果表明：1996～2008年桂平市土地利用結(jié)構(gòu)變化中最為明顯的是園地，其次為草地。土地利用變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值增加了約9 043.05萬元，其中林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的貢獻(xiàn)最大，各單項服務(wù)價值變化也較明顯。

關(guān)鍵詞 土地利用變化；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；桂平市

中圖分類號 S29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-274-03

Discussion on the Effect of Land Use Changes on Ecosystem Service Function in Guiping City

ZHOU Jiao-di1， CHEN Li-fang2， CHEN Bing-chao1，3 et al

（1. Guangxi Teachers College， Nanjing， Guangxi 530000； 2. Guangxi Forestry School， Nanning， Guangxi 530000； 3. Nanning City Landscape Garden Construction Engineering Co.， Ltd.， Nanning， Guangxi 530000）

Abstract The influence of land use change on ecosystem research is currently one of the hot topics in the study of sustainable development and ecology. Based on land use planning data， change data and the second data of Guiping City during 1996-2008， the characteristics of regional land use change were analyzed， combined with ecosystem service function and the change in different time dimensions， the effects of land use change in Guiping City on ecosystem service function were explored. The results showed that in Guiping City during 1996-2008， the most obvious change of land use structure is garden plot， followed by grassland. The total value of ecosystem services increased by about 90 430 500 yuan， and the total value of forest ecosystem services was the largest， and the value of each individual service was also obvious.

Key words Land use change； Ecosystem service function； Guiping City

土地利用變化是影響生態(tài)系統(tǒng)變化的主要原因之一，土地利用變化可直接引起區(qū)域多種生態(tài)系統(tǒng)類型及其空間格局的巨大變化，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程及功能的變化，使得生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的生態(tài)服務(wù)也發(fā)生變化。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的各種惠益，是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，包括供給服務(wù)、支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)[1-2]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨著社會生產(chǎn)力的高速發(fā)展，人類改造、利用自然界的能力逐步提高，在給人類帶來發(fā)達(dá)的物質(zhì)文明的同時，土地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到不同程度的破壞。因此，筆者基于土地變化動態(tài)度模型及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值模型，更科學(xué)合理地反映了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值并不是由簡單的土地面積變化所引起的，從桂平市的研究結(jié)果可以看出，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值并非呈線性變化。土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值二者之間是相互促進(jìn)、相互制約的動態(tài)的耦合關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

桂平市位于我國廣西壯族自治區(qū)東南部，地理坐標(biāo)為109°42′～110°40′E、22°52′～23°48′N。歸貴港市管轄，東鄰平南縣，南與北流縣、興業(yè)縣、容縣相鄰，西與貴港市港北區(qū)交界，北與金秀縣、武宣縣毗連。地勢西北、東南高，中間低，呈馬鞍形向東傾斜。地形以平原為主，平原占40%。西北部為大瑤山余脈和蓮花山始端；東南部為大容山北麓；中部是廣袤肥沃的潯江、郁江平原。洪水頂為境內(nèi)最高峰，海拔1 313 m。河流主要有黔江、郁江、潯江，均屬西江水系。桂平屬中南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛。年平均溫度為21.4 ℃，最高溫度為39.2 ℃，最低溫度為-3.3 ℃。年平均降雨量1 715 mm [3]。

根據(jù)桂平市二次調(diào)查資料，2008年桂平市土地總面積為407 052.78 hm2，土地利用結(jié)構(gòu)見圖1。由圖1可知，耕地占總面積的28.84%，由水田和旱地構(gòu)成；園地占總面積的5.28%，以果園為主；林地占總面積的47.46%，以有林地為主；草地占總面積的3.19%，無天然牧草；交通運(yùn)輸用地占總面積的0.87%；水域及水利設(shè)施用地占總面積的5.42%；城鎮(zhèn)村及工礦用地占總面積的6.7%；其他土地占總面積的2.23%，以田坎和裸地為主。

圖1 2008年桂平市土地利用結(jié)構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用變化主要表現(xiàn)為各土地利用類型的數(shù)量和結(jié)構(gòu)等方面的變化，一般從土地利用類型的年變化率、各個年份不同土地利用類型的面積變化以及變化幅度等方面進(jìn)行測度和定量描述。以1996～2008年為研究期，以桂平市為研究對象，采用的基本數(shù)據(jù)來源于桂平市國土資源局提供的《桂平市土地利用總體規(guī)劃》、《桂平市土地志》、第二次土地調(diào)查成果等資料。

1.3 研究方法

1.3.1

土地利用動態(tài)度模型。為了反映耕地、林地等用地類型的變化幅度與變化速度的差異，采用劉紀(jì)遠(yuǎn)等建立的土地利用動態(tài)度模型進(jìn)行測算，該模型在比較土地利用變化的區(qū)域差異及預(yù)測未來土地利用變化趨勢等方面具有重要的作用[4-6]。土地利用變化動態(tài)度表示為：

K=[（Ub-Ua）/Ua]×（1/T）×100% （1）

式中，K為研究時段內(nèi)某種土地利用類型的變化率；Ua、Ub分別表示研究時段開始與結(jié)束的該土地利用類型的面積；T為研究時段，設(shè)定為年時，該模型的結(jié)果就是表示該區(qū)此土地利用類型的年變化率。

1.3.2

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的確定。在測算各土地利用類型的單位面積生態(tài)服務(wù)價值時可以遵循以下原則操作：耕地對應(yīng)耕地生態(tài)系統(tǒng)；園地取森林和草地的平均值；林地對有林地和灌木林地應(yīng)林地生態(tài)系統(tǒng)；而疏林地、未成林地、跡地和苗圃的生態(tài)價值較低，對該地類生態(tài)價值的核算可參照草地生態(tài)系統(tǒng)；貴港市的水域中主要為河流水面，在測算該地類的生態(tài)服務(wù)價值時可按水體生態(tài)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計[7]。根據(jù)《中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表》和研究區(qū)域農(nóng)田自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值，利用公式（2），計算得出桂平市生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量（表1）。

Eij=eij·Ea（i=1，2…，9；j=1，2…，8） （2）

式中，Eij為j種類型i種生態(tài)服務(wù)功能的單價；eij為i種類型j種生態(tài)服務(wù)功能相對于農(nóng)田提供生態(tài)服務(wù)單價的當(dāng)量因子；j為土地利用類型；i為生態(tài)服務(wù)功能類型。

1997 年Constanza等[8]率先估算了生態(tài)系統(tǒng)的各項服務(wù)價值，但存在對耕地服務(wù)價值估計偏低、對濕地服務(wù)價值估計偏高等缺陷。20世紀(jì)以來，我國學(xué)者謝高地等在其研究基礎(chǔ)上，通過對 200 位生態(tài)學(xué)者進(jìn)行問卷調(diào)查，制定出我國不同土地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表，該表定義了1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值。以此可將權(quán)重因子表轉(zhuǎn)換成當(dāng)年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價表，經(jīng)過綜合比較分析，確定1個生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價值量等于當(dāng)年全國平均糧食單產(chǎn)市場價值的1/7，得出桂平市單位面積農(nóng)田自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值為527.4元/（hm2·年）。同時，考慮到桂平與青藏高原生態(tài)系統(tǒng)類型、結(jié)構(gòu)等存在顯著差異[9]，因此對土地利用類型生態(tài)服務(wù)價值的當(dāng)量因子進(jìn)行修正，得到桂平市各類土地利用類型單位面積生態(tài)服務(wù)價值（表2）。

對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估方法如下：

ESVij=Ai×Eij（i=1，2，…，9；j=1，2，…，8）（3）

式中，ESVij 為研究區(qū)域j類土地利用i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值（元）；ESV為研究區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值（萬元）；Eij為單位面積土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值；Aj為研究區(qū)域土地利用類型的分布面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化動態(tài)度分析

根據(jù)1996～2008年桂平市土地利用數(shù)據(jù)，利用公式（1），計算得到桂平市土地利用變化動態(tài)度（表3）。

由表3可知，1996～2001年，桂平市耕地面積減少了525.57 hm2，減小幅度相對較小，約0.076%；而園地、林地面積分別增加了2 121.43、1 576.15 hm2；其中，增加幅度最大的是園地，增幅達(dá)4.836%。在2001～2008年，耕地面積和其他土地減少了20 836.2 hm2、16 093.9 hm2，減幅分別為2.153%、9.132%；而增幅度最大的為草地，增加了6 747.78 hm2，增幅達(dá)15.469%。在1996～2008年整個研究期來看，耕地、水域、其他土地呈減少趨勢，而其他土地類型呈增加趨勢。其中耕地減少最多，減少了21 361.74 hm2，減幅達(dá)1.516%；園地、林地、草地分別增加了12 723.87、15 829.17、6 608.81 hm2；園地增幅最大，達(dá)4.933%；城鎮(zhèn)村級工礦用地面積增加了6 934 hm2，交通用地增加了529.95 hm2。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分析

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，利用公式（3）計算得出1996～2008年桂平市各類土地生態(tài)服務(wù)價值變化（表4）。在整個研究期間，桂平市園地、林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈增長趨勢，且林地增長趨勢較顯著；草地的生態(tài)服務(wù)價值12年基本無變化，相對穩(wěn)定；耕地、水域、未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈顯著下降趨勢。

土地利用變化是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量變化的直接原因。從表4可以看出，1996～2008年桂平市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化總體呈增加趨勢且增加的速度變快。1996年的ESV值為324 666.86萬元，到2008年的ESV上升到333 709.91萬元，12年增加了9 043.05萬元。其中耕地的ESV減少了7 784.93萬元，在所有減少的土地利用類型的ESV中所占比例最大；林地的ESV增加了18 199.29萬元，在所有增加土地利用類型的ESV中所占比例最大。隨著退耕還林政策的實施，以及經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)林、生態(tài)保護(hù)和半保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，土地利用的綜合指數(shù)升高，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量保持著上升的良好發(fā)展趨勢，其中林地的ESV貢獻(xiàn)率最大，但耕地、水域和其他土地的ESV卻減少。因此總體來看，桂平市土地利用結(jié)構(gòu)變化并沒有導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的下降，而基本上維持在320 000萬元以上，并略有增加。

3 結(jié)論

該研究研究以桂平市為研究對象，根據(jù) 1996～2008 年土地利用變更數(shù)據(jù)，將土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值結(jié)合起來，將土地類型對應(yīng)為相應(yīng)的生態(tài)單元，探討了二者之間的關(guān)系。1996～2008年，桂平市土地利用主要以耕地、水域等持續(xù)減少以及園地、林地、草地增加為主要特征，土地利用變化率最大的是林地，最小的是交通運(yùn)輸用地，土地利用結(jié)構(gòu)變化明顯。在整個研究期間，桂平市土地利用變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值增加了約9 043.05萬元，其中林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的貢獻(xiàn)最大，其次為水域、耕地和園地。這種土地利用變化特征對桂平市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能并沒有產(chǎn)生巨大的沖擊，總體來看基本保持穩(wěn)定。各生態(tài)系統(tǒng)之間相互促進(jìn)和制約，存在著錯綜復(fù)雜的動態(tài)關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值并非單純地由土地利用變化所引起，而是很多直接作用以及間接作用的結(jié)果。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對林地變化較為敏感，在今后的土地利用中，注重林地對生態(tài)系統(tǒng)的正貢獻(xiàn)，繼續(xù)加大植樹造林的力度，同時控制城鎮(zhèn)化進(jìn)程，提高土地利用水平，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，維持區(qū)域生態(tài)安全，促進(jìn)土地利用與生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。因此，在加快城市建設(shè)的同時要堅持環(huán)境友好型土地利用模式，建設(shè)資源節(jié)約型社會，充分利用已有的科技和手段，優(yōu)化土地資源結(jié)構(gòu)，增加城市空間的集約利用程度，同時要提高城市綠化和水體覆蓋范圍，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)通性，這將有利于改善生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能效益和經(jīng)濟(jì)社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] Millennium Ecosystem Assessment（MA）.Ecosystem and human well-being[M].Washington DC：Island Press，2005.

[2] LE MAITRE D C，MILTON S J，JARMAINC，et al.Linking.ecosystem services and water resources：Landscape-scalehy-drology of the Little Karoo[J].Frontiers ecology and the environment，2007，5（5）：261-270.

[3] 桂平市城市總體規(guī)劃（1996-2015）調(diào)整[A].1995.

[4] 劉紀(jì)遠(yuǎn)，布和敖斯?fàn)?中國土地利用變化現(xiàn)代過程時空特征的研究：基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)[J].第四紀(jì)研究，2000，20（3）：229-239.

[5] 王秀蘭，包玉海.土地利用動態(tài)變化研究方法探討[J].地理科學(xué)進(jìn)展，1999，18（1）：81-87.

[6] 王思遠(yuǎn)，劉紀(jì)遠(yuǎn)，張增祥，等.中國土地利用時空特征分析[J].地理學(xué)報，2001，56（6）：633-639.

[7] 梁治平，周興.基于土地利用變化的生態(tài)服務(wù)價值損益分析：以廣西貴港市為例[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，24（3）：67-71.

[8] COSTANZA R，DARGE R，DE GROOT R，et al.The value of the worlds ecosystem services and natural captial[J].Nature，1997，387：253-260.

[9] 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(xué)報，2003，18（2）：189-196.