區(qū)域生態(tài)用地變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響

于開(kāi)芹

摘要 [目的]定量分析城市化進(jìn)程中泰安市岱岳區(qū)生態(tài)用地變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化的影響，為該區(qū)域科學(xué)合理地規(guī)劃生態(tài)用地布局、提高人居環(huán)境質(zhì)量提供理論依據(jù)和決策支持。[方法]利用遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，獲取并分析泰安市岱岳區(qū)2000和2010年2期的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。[結(jié)果]2000—2010年岱岳區(qū)生態(tài)用地總面積減少了183.76 hm.2；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量減少了2.83×10.6元，其中水域減少的最多，達(dá)17.19×10.6元。[結(jié)論]林地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響較大，是影響該區(qū)域整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的重要子系統(tǒng)。因此，合理規(guī)劃生態(tài)用地的結(jié)構(gòu)和布局，特別是林地和水域布局，可有效地提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

關(guān)鍵詞 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；土地利用；生態(tài)用地

中圖分類號(hào) F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）23-0052-03

Abstract [Objective]Effects of eological land use changes on ecosystem services values were quantitatively analyzed during urbanization process in Daiyue District of Taian，which provides theoretical basis and decision support for the scientific and rational planning of ecological land use and improving the quality of human settlements.[Method]Two remote sensing images of Daiyue District in Taian in 2000 and 2010 were analyzed with the aid of GIS and RS.[Result]From 2000 to 2010，the total area of ecological land in Daiyue District decreased by 183.76 hm.2；the total value of ecosystem services decreased by 2.83×10.6 yuan，of which waters decreased the most，reaching 17.19×10.6 yuan.[Conclusion]Forest ecosystems and water ecosystems have a significant impact on the value of ecosystem services and are important subsystems that affect the value of ecosystem services throughout the region.Therefore，rational planning of the structure and layout of ecological land，especially the layout of forest land and waters，can effectively improve the value of ecosystem services.

Key words Ecosystem service value；Land use；Ecological land

生態(tài)用地是指區(qū)域或城鎮(zhèn)土地中以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為主的土地利用類型，對(duì)維持區(qū)域生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。它既關(guān)系到區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和彈性，也是土地利用與生態(tài)建設(shè)的直接聯(lián)系[2-3]。城鄉(xiāng)結(jié)合部生態(tài)用地作為城市中具有反饋調(diào)節(jié)作用的子系統(tǒng)，是城市重要的協(xié)調(diào)要素，不僅對(duì)城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，也是保障城鎮(zhèn)居民良好人居環(huán)境的重要組成部分。近年來(lái)，城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注，城鄉(xiāng)結(jié)合部的生態(tài)用地作為調(diào)節(jié)城市生態(tài)環(huán)境的重要因子，可為城市提供眾多的生態(tài)服務(wù)功能，如氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)等，所以關(guān)于城市生態(tài)用地的研究也逐漸增多[4-7]。而區(qū)域生態(tài)用地變化及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的研究對(duì)于如何科學(xué)規(guī)劃城市用地、優(yōu)化生態(tài)用地的布局以及結(jié)構(gòu)功能，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境，保持生態(tài)系統(tǒng)平衡，促進(jìn)人口、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展等方面都具有重要的意義。筆者選取泰安市城鄉(xiāng)結(jié)合部這一生態(tài)脆弱區(qū)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域2000—2010年生態(tài)用地變化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的耦合研究，分析各類生態(tài)用地類型的變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，從而為該區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供指導(dǎo)，也為土地利用規(guī)劃提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域泰安市岱岳區(qū)為環(huán)繞在泰安市建成區(qū)周圍的一個(gè)環(huán)狀地帶

（116°50′26″～117°28′16″E、35°52′29″～36°28′36″N），總體地勢(shì)北高南低，東高西低，山地、丘陵、平原各占1/3，屬溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，南北長(zhǎng)66 km，東西寬56 km，總面積為175 km.2，對(duì)泰安建成區(qū)形成半包圍狀態(tài)，是泰安市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的資源基礎(chǔ)和風(fēng)險(xiǎn)的緩沖地帶。2016年統(tǒng)計(jì)資料顯示，岱岳區(qū)下轄2街道、9鎮(zhèn)，常住總?cè)丝?9.56萬(wàn)人。

1.2 研究數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

該研究采用的數(shù)據(jù)資料主要有泰安市岱岳區(qū)2000年空間分辨率為30 m的ETM圖像；2010年空間分辨率為30 m的TM圖像，2008年研究區(qū)行政區(qū)劃圖；國(guó)家測(cè)繪局調(diào)繪的泰安市岱岳區(qū)地形圖（比例尺1∶50 000，坐標(biāo)系為1980西安坐標(biāo)系）。泰安市岱岳區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人口資料來(lái)源于《泰安市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

數(shù)據(jù)處理采用軟件ENVI 4.7對(duì)研究區(qū)遙感影像進(jìn)行解譯，根據(jù)遙感影像特征和研究區(qū)域概況，參考《土地利用現(xiàn)狀分類》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在ERDAS 9.2中采取監(jiān)督分類和目視解譯相結(jié)合的方法對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯，遙感影像解譯結(jié)果顯示2000年Kappa指數(shù)精度達(dá)到0.88；2010年Kappa指數(shù)精度達(dá)到0.83，滿足遙感解譯的精度要求，解譯數(shù)據(jù)可以用于研究。

1.3 生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成的及所維持的人類賴以生存的自然條件與效用。它不僅為人類提供了食物、水源和其他生產(chǎn)生活原料，更重要的是維持和調(diào)節(jié)了人類賴以生存的生命支持系統(tǒng)[8]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值現(xiàn)已成為生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究重點(diǎn)[9]。Costanza 等[10]在1997年提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算方法，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的原理與方法從科學(xué)意義上得以明確。1999年歐陽(yáng)志云等[8]首先采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念，初步評(píng)估了我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的6種服務(wù)功能及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2015年，謝高地等[11]基于擴(kuò)展的勞動(dòng)價(jià)值論原理，利用單位面積生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值當(dāng)量因子的方法，對(duì)我國(guó)的11種生態(tài)服務(wù)類型價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。

將研究區(qū)生態(tài)用地劃分為林地、園地、水域和未利用地四大類[1，3-4]，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能劃分上，遵從謝高地等[11]的9類生態(tài)服務(wù)功能劃分原則，將土壤形成與保護(hù)劃分為侵蝕控制和土壤形成兩部分。在計(jì)算生態(tài)服務(wù)價(jià)值時(shí)當(dāng)量因子按以下原則操作：園地取森林和草地的平均值[12]；未利用地對(duì)應(yīng)難利用地。根據(jù)謝高地等[11]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的區(qū)域修正系數(shù)制訂了適合該研究區(qū)域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，如表1所示。

1.4 敏感性分析

為驗(yàn)證以上的生態(tài)系統(tǒng)類型對(duì)各生態(tài)用地類型的代表性和謝高地等[11]所提供的價(jià)值系數(shù)的準(zhǔn)確性，可應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的彈性系數(shù)概念來(lái)計(jì)算價(jià)值系數(shù)的敏感性指數(shù)（coefficient of sensitivity，CS），以確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨時(shí)間的變化情況對(duì)于價(jià)值系數(shù)的依賴程度。CS 的含義是指VC變動(dòng)1%引起ESV的變化情況，如果CS > 1，說(shuō)明ESV對(duì)VC是敏感的、富有彈性的，即1%的自變量變動(dòng)將引起應(yīng)變量大于1%的變動(dòng)；如果CS <1，則說(shuō)明ESV對(duì)VC是缺乏彈性的，即1%的自變量變動(dòng)將引起應(yīng)變量小于1%的變動(dòng)。比值越大，表明VC的準(zhǔn)確性對(duì)估算的ESV就越關(guān)鍵。該研究通過(guò)將各生態(tài)用地類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)分別上調(diào)和下調(diào)50%來(lái)計(jì)算CS，從而來(lái)分析ESV對(duì)VC的敏感程度。其計(jì)算公式如下：

式中，ESV為總生態(tài)服務(wù)價(jià)值量；VC為生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)；i和j為最初的價(jià)值系數(shù)和調(diào)整后的價(jià)值系數(shù)；k為某種生態(tài)用地類型；CS為生態(tài)服務(wù)價(jià)值的敏感度。

2 結(jié)果與分析

2.1 城鄉(xiāng)結(jié)合部生態(tài)用地變化及其生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化分析

對(duì)遙感數(shù)據(jù)解譯和實(shí)地調(diào)研后，得到2000—2010年岱岳區(qū)土地利用類型/覆被變化表（表2）。從表2可看出，2000年岱岳區(qū)生態(tài)用地總面積為76 189.98 hm.2，占研究區(qū)總面積的43.54%，其中園地在生態(tài)用地中所占比例最大，為42.85%。2010年生態(tài)用地總面積為76 006.22 hm.2，相比2000年減少183.76 hm.2，其結(jié)構(gòu)特征為林地>園地>水域>未利用地，除林地面積有所增加外，其余各類生態(tài)用地面積均減少，其中，園地面積減少最多，達(dá)768.24 hm.2；未利用地的變化幅度最大，變化率為5.185%。

2.2 研究區(qū)生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值變化

根據(jù)上述計(jì)算方法和表2，計(jì)算得到泰安市岱岳區(qū)生態(tài)用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值（表3）。從表3可以看到，2000和2010年岱岳區(qū)生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量分別為1 314.06×10.6、1 311.23×10.6元，2000—2010年岱岳區(qū)生態(tài)用地生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量減少2.83×10.6元。從生態(tài)用地和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化情況來(lái)看，水域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值減少是最快的，10年內(nèi)減少了17.19×10.6元；林地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值在此時(shí)期內(nèi)增加了22.31×10.6元；園地和未利用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化相對(duì)較小。

2.3 研究區(qū)單項(xiàng)態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化

根據(jù)表3和生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式，計(jì)算泰安市岱岳區(qū)各類生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值量及其變化情況，結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，水分調(diào)節(jié)和廢物處理在所有服務(wù)項(xiàng)目中生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值所占比例相對(duì)較大。從生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值變化的總體趨勢(shì)來(lái)看，2000—2010年所有服務(wù)項(xiàng)目的價(jià)值量中水分調(diào)節(jié)和廢物處理價(jià)值量下降幅度最大，其中廢物處理的價(jià)值量減少了5.67×10.6元，下降最多，而土壤形成的價(jià)值量增加最多，達(dá)2.85×10.6元，其次為生物多樣性，價(jià)值量增加2.07×10.6元。

2.4 敏感性分析

從表5可以看出，研究區(qū)各生態(tài)用地類型的ESV對(duì)VC的敏感性指數(shù)均小于1，其中最低的是未利用地，2000和2010年的敏感性指數(shù)分別為為0.002 2和0.002 1，即當(dāng)未利用地生態(tài)價(jià)值系數(shù)增加1%時(shí)，總價(jià)值增加0.002 2%和0.002 1%。以上結(jié)果表明，該研究中所選取的價(jià)值系數(shù)對(duì)于研究區(qū)而言是較合適的?？梢?jiàn)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（VC）來(lái)說(shuō)，總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是缺乏彈性的，研究結(jié)果是可信的。

3 小結(jié)與討論

分析岱岳區(qū)生態(tài)用地對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響可知，在各類生態(tài)用地中，林地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響度較大，是影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的重要子系統(tǒng)。2000—2010年研究區(qū)生態(tài)用地總面積減少了183.76 hm.2，生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量減少了2.83×10.6元，其中水域減少的最多，達(dá)17.19×10.6元，減少的原因主要是林地生態(tài)服務(wù)價(jià)值的增加不能彌補(bǔ)園地、水域和未利用地生態(tài)服務(wù)價(jià)值的減少。因此，在城市規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)盡量減少建設(shè)用地占用林地和水域的面積，同時(shí)協(xié)調(diào)林地、水域與園地的面積，以更好地發(fā)揮生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

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