城鎮(zhèn)化進(jìn)程中耕地資源生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化研究

王金明等

摘 要：為了研究城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的耕地資源生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化，本文以安徽省合肥市為例，利用1995、2000、2005、2010和2014年的遙感影像，對快速城鎮(zhèn)化過程中耕地及其他地類進(jìn)行了綜合分析，闡明了市域土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化情況。結(jié)果表明：1）隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，合肥市的土地利用類型發(fā)生了較大變化，耕地、建設(shè)用地、林地、草地、水域及未利用地均呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，建設(shè)用地面積則呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。2）耕地、林地、水域和建設(shè)用地作為對研究區(qū)生態(tài)價(jià)值影響較大的土地生態(tài)類型不僅具有較高的生態(tài)價(jià)值系數(shù)，也在市域土地利用地結(jié)構(gòu)中占有重要比例。3）城鎮(zhèn)化水平提升與生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益具有較強(qiáng)的相關(guān)性，隨著市域城鎮(zhèn)化水平不斷提升，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化顯著。隨著社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)水平的快速提升，不以犧牲區(qū)域耕地資源與破壞地區(qū)生態(tài)安全的城鎮(zhèn)化發(fā)展方式是完全存在的，堅(jiān)持“資源節(jié)約”與“生態(tài)友好”的發(fā)展方式具有較強(qiáng)的可能性和可行性。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)化；耕地；土地利用；生態(tài)服務(wù)價(jià)值

隨著城鎮(zhèn)化水平不斷提升，大量農(nóng)業(yè)用地不斷向非農(nóng)化用地方向轉(zhuǎn)變，尤其是耕地資源數(shù)量呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，然而，土地利用/覆被變化的不斷加強(qiáng)勢必對區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能產(chǎn)生顯著影響，所以，通過對快速城鎮(zhèn)化過程中耕地及其他地類的數(shù)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，深入闡述市域土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化情況，合理闡釋城鎮(zhèn)化進(jìn)程中耕地資源數(shù)量減少引發(fā)的土地利用結(jié)構(gòu)變化及相應(yīng)的生態(tài)功能演變規(guī)律，以期為快速城鎮(zhèn)化過程中的耕地資源合理利用提供必要的參考依據(jù)。

1 研究方法

本研究采用Costanza的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算公式和謝高地等在對我國200多位生態(tài)學(xué)家進(jìn)行問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表，如表1所示。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算的方法主要包括能值分析法（energy assessment method）、物質(zhì)量評價(jià)法（physical assessment method）和價(jià)值量評價(jià)法（value assessment method）與前兩種方法相比，價(jià)值量評價(jià)法更能反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的稀缺性，可以對單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行加總。因此，本研究選擇價(jià)值量評價(jià)法對研究區(qū)土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評估。1997年Costanza等學(xué)者對全球生物圈16個(gè)生態(tài)系統(tǒng)類型的服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了估算。2003年我國學(xué)者謝髙地等在Costanza評價(jià)模型的基礎(chǔ)上，總結(jié)了9項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，得到“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”。2008年謝高地等學(xué)者通過對600多為具有生態(tài)學(xué)知識背景的專家調(diào)查形成了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單價(jià)體系，可以作為適合中國生態(tài)系統(tǒng)狀況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評估工具。

（1）對進(jìn)行研究區(qū)單位面積耕地生態(tài)系統(tǒng)提供生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值系數(shù)Ea的計(jì)算，采用如下公式1進(jìn)行修正：

式中， 是單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）； 是作物種類，安徽省主要作物有水稻、玉米、小麥、薯類；Pi是i種糧食作物全國平均價(jià)格（元A）；qi是 種糧食作物單產(chǎn)（t/ha）； 是 種糧食作物面積（103ha）；M是n種糧食作物總面積（103ha），1/7是指在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的 1/7。參照Costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式（2、3、4）和謝高地的我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單價(jià)體系，算出研究區(qū)域不同土地利用類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，如6.1所示。

式中， ， 和 分別指總服務(wù)價(jià)值、土地利用類型k的服務(wù)價(jià)值和該種類型相應(yīng)服務(wù)功能的生態(tài)價(jià)值 是研究區(qū)第k類土地利用類型面積（ha） 為第k類土地利用類型單位面積的生態(tài)功能總服務(wù)價(jià)值系數(shù)（元/ha）； 是第k類土地利用類型的第辦生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值系數(shù)。

（2）建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算方法

本章所指建設(shè)用地包括城鎮(zhèn)居民點(diǎn)及工礦、交通運(yùn)輸用地，其服務(wù)價(jià)值采用替代成本法、防治成本法等間接市場法來估算，從而為城市生態(tài)服務(wù)價(jià)值的修正提供依據(jù)。其中，氣體調(diào)節(jié)的影響價(jià)值采用防治成本法測算（公式5）；水源涵養(yǎng)的影響價(jià)值采用替代成本法測算（公式6）；廢物處理的影響價(jià)值采用防治成本法測算（公式7）。

（4）食物供給功能通過耕地、園地、林地和草地的對應(yīng)功能的平均值進(jìn)行測算；文化娛樂功能以園地、林地和草地的相應(yīng)功能平均值進(jìn)行測算；氣候調(diào)節(jié)、土壤形成與保護(hù)、生物多樣性保護(hù)、原材料的影響取值為0。通過以上的公式和計(jì)算，合肥市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值如表1所示：

2 實(shí)證研究

2.1.1市域耕地生態(tài)功能價(jià)值變化分析

根據(jù)現(xiàn)有研究所得出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算公式和中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表以及合肥市土地利用變化的相關(guān)數(shù)據(jù)對1990-2014年市域土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而計(jì)算得出不同研究時(shí)間段的土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化量，如表2。

基于合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化（表2所示），1990-2020年，合肥市耕地、林地、草地、水域、未利用地以及建設(shè)用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值分別從3610.60×106元、147.73×106元、0.00×106元、1638.80×106元、3.40×106元、-454.08×106元變?yōu)?043.97×106元、346.07×106元、0.23×106元、1646.73×106元、2.94×106元、-917.48×106元。期間，各地類生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化量分別為-566.63×106元、198.34×106元、0.23×106元、7.93×106元、-0.46×106元以及-463.41×106元。同時(shí)，1990-2020年，市域生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化量為-824.00×106元，其中，1990-1995年、1995-2000年、2000-2005年、2005-2010年、2010-2014年等各階段的市域生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化量分別為-418.10×106元、-51.19×106元、60.92×106元、-264.53×106元、-11.70×106元、-17.55×106元。研究發(fā)現(xiàn)：1990-2020年，合肥市耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，其中，1990-1995年與2005-2010年2期生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化較為顯著。

2.1.2市域城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本分析

根據(jù)土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值的研究方法以及合肥市土地利用變化的相關(guān)數(shù)據(jù)對1990-2014年市域土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而計(jì)算得出不同研究時(shí)間段的土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均變化以及市域城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本分析，如表3

基于市域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均變化（表3所示），1990-2020年，合肥市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均變化量為-27.47×106元。期間，城鎮(zhèn)化進(jìn)程與城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本分別為24.24%與-1.13×106元。1990-1995年、1995-2000年、2000-2005年、2005-2010年、2010-2014年各個(gè)研究時(shí)期的年均變化量分別為-83.62×106元、-10.24×106元、-12.18×106元、-52.91×106元、-2.34×106元、-3.51×106元；期間，城鎮(zhèn)化進(jìn)程分別為4.92%、3.84%、7.43%、2.63%、2.33%以及3.09%，由此分別計(jì)算出所對應(yīng)研究時(shí)期的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本分別為-17.00×106元、-2.67×106元、-1.64×106元、-20.12×106元、-1.00×106元、-1.14×106元。

研究表明：通過對研究期內(nèi)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本指城鎮(zhèn)化進(jìn)程中生態(tài)服務(wù)價(jià)值的損失率進(jìn)行綜合計(jì)算得出各個(gè)時(shí)期的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的生態(tài)成本與市域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均變化量具有較強(qiáng)的相關(guān)性，二者均呈現(xiàn)出曲折上升的趨勢。

2.1.3單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

根據(jù)土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值的研究方法以及合肥市土地利用變化的相關(guān)數(shù)據(jù)對1990-2014年市域土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而計(jì)算得出不同研究時(shí)間段的土地利用單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化，如表4。

基于市域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均變化（表4所示），1990-2020年，合肥市土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值從4946.46×106元降低為4122.46×106元，其中，研究期內(nèi)“食物生產(chǎn)”、“氣體調(diào)節(jié)”、氣候調(diào)節(jié)”、“水源涵養(yǎng)”、“廢物處理”、“土壤形成與保護(hù)”、“生物多樣性保護(hù)”功能呈現(xiàn)減少趨勢，分別從518.71×106元、74.34×106元、254.84×106元、559.87×106元、611.54×106元、1400.77×106元、807.31×106元變?yōu)?14.44×106元、78.71×106元、194.85×106元、514.19×106元、183.58×106元、1280.88×106元、726.85×106元、492.21×106元、136.74×106元、236.74×106元。僅有“原材料供給”與“美學(xué)和文化功能”功能項(xiàng)呈現(xiàn)增長，其他功能項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值均呈現(xiàn)下降趨勢。

研究表明：1990-2020年，合肥市市域土地利用結(jié)構(gòu)的不斷變化，引發(fā)區(qū)域土地利用單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化劇烈變化，其中，除了“原材料供給”與“美學(xué)和文化功能”功能項(xiàng)為增長之外，“食物生產(chǎn)”、“氣體調(diào)節(jié)”、氣候調(diào)節(jié)”、“水源涵養(yǎng)”、“廢物處理”、“土壤形成與保護(hù)”、“生物多樣性保護(hù)”等土地利用單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈現(xiàn)不同程度的減少。

3 結(jié)論

（1）1990-2014年，合肥市土地利用/覆被發(fā)生了較大變化，耕地、建設(shè)用地、林地、草地、水域及未利用地均呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，建設(shè)用地面積則呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。研究發(fā)現(xiàn)：數(shù)量變化方面，耕地（-79.267×103ha）與建筑用地（62.557×103ha）面積數(shù)量變化極其顯著；單一土地利用動(dòng)態(tài)度方面，合肥市市域林地（26.24%）與建設(shè)用地（18.35%）動(dòng)態(tài)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期其他土地利用類型，表明林地與建設(shè)用地的變化速度遠(yuǎn)高于其他土地利用類型；在綜合土地利用動(dòng)態(tài)度方面，1990-2014年，綜合土地利用動(dòng)態(tài)度總體呈現(xiàn)“M”趨勢，說明合肥市土地利用類型隨著時(shí)間的推移發(fā)生了劇烈的變化，并且合肥市土地利用變化不均勻，空間城鎮(zhèn)化導(dǎo)致各土地利用類型面積發(fā)生巨大變化。

（2）市域土地利用/覆被變化，特別是土地利用結(jié)構(gòu)變化勢必對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生影響。在快速城鎮(zhèn)化過程中，合肥市生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的損失主要源于耕地減少及建設(shè)用地增加，特別是人類在生產(chǎn)過程中所引發(fā)用地方式的劇烈變化，嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境的調(diào)節(jié)作用；1990-2020年，合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，其中，1990-1995年與2005-2010年2期生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化較為顯著。