天津市土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)

楊柳　王元明

摘 要：為直觀反映天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，促進(jìn)天津市生態(tài)文明建設(shè)，本文運(yùn)用土地動態(tài)度指標(biāo)對天津市2000—2015年土地利用變化進(jìn)行分析，計(jì)算不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以及單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)價(jià)值。結(jié)果表明，在2000—2015年這15年期間，建設(shè)用地和林地面積大幅度增加，未利用土地、園地、耕地和牧草地面積減少，說明天津市城市化的快速發(fā)展和積極響應(yīng)退耕還林政策；2000—2015年天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值增加了1.7×107元，引起該值變化的主要原因有兩個(gè)，一是林地面積增加，土地利用結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化；二是天津市加大了環(huán)境保護(hù)的力度。

關(guān)鍵詞：天津市；土地利用；生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

中圖分類號：X171 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.017

Evaluation of Land Use Change and Land Ecosystem Service Value in Tianjin

YANG Liu， WANG Yuanjing

（College of Public Administration， Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China）

Abstract： In order to reflect the ecosystem service value directly and promote the construction of ecological civilization of Tianjin， the paper analyzed the land use change in Tianjin from 2000 to 2015 using the land dynamic index， the ecosystem service value of different land use types and the ecological value of single ecological service function were calculated. The results showed that from 2000 to 2015， the area of construction land and forest land increased， while the area of unused land， garden land， cultivated land and pasture land decreased， indicating that the rapid development of urbanization and the positive response to the policy of returning cropland to forest. The total value of ecosystem services in Tianjin increased by 1.7×107 RMB from 2000 to 2015. There were two main reasons for this change， one reason was that woodland area increased and the land use structure was optimized， the other reason was that the environmental protection was strengthened in Tianjin.

Key words：Tianjin； land use； ecosystem； ecosystem service

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)在提供調(diào)節(jié)功能、生產(chǎn)功能等以及維持人類生存與發(fā)展過程中產(chǎn)生的效用[1]?？沙掷m(xù)發(fā)展離不開生態(tài)系統(tǒng)的功能，生態(tài)系統(tǒng)功能是持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素，起著不可忽視的作用[2]。習(xí)近平總書記在十九大提出，要想建設(shè)美麗中國就需要人人保護(hù)愛護(hù)環(huán)境，加快我們中國的綠色發(fā)展，加快生態(tài)文明體制改革。所以，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究對生態(tài)文明建設(shè)具有重大意義。天津市的城市發(fā)展給環(huán)境帶來了巨大的壓力，污染加劇，環(huán)境保護(hù)迫在眉睫；由于濕地保護(hù)工作不到位，天津古海岸和七里海濕地核心區(qū)違規(guī)開發(fā)，破壞了生態(tài)系統(tǒng)[3]；水污染問題也較為突出，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2016年地表水水質(zhì)優(yōu)良比例僅為15%，市內(nèi)二級河道、干渠人為設(shè)置閥壩，造成下游污染嚴(yán)重，生物量減少，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞[4]。因此，對天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

美國學(xué)者COSTANZA等[5]在1997年首次對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究，將世界各國的生態(tài)系統(tǒng)劃分為17個(gè)類型，同時(shí)對它們的功能價(jià)值也進(jìn)行估算。之后，世界各國的學(xué)者都開始對這方面的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。BOLUND[6]對城市生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)功能進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和多樣性的人類活動存在緊密聯(lián)系，認(rèn)為人類要合理使用土地資源。CHEE[7]從生態(tài)學(xué)的角度評析了用來測估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的新古典經(jīng)濟(jì)分析框架。CHARLES GOWAN等[8]對美國艾爾瓦河水利工程大壩的壩址遷移過程進(jìn)行研究，其主張要建立一套科學(xué)完整的環(huán)境決策體系，才能促進(jìn)大壩遷移的順利完成，也進(jìn)一步說明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對環(huán)境決策有著重要作用。Wallace[9]提出用“生態(tài)系統(tǒng)利益”來代替“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”的觀點(diǎn)，其認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)利益可以使生態(tài)系統(tǒng)分類更加科學(xué)化并且能夠避免重復(fù)計(jì)算。在20世紀(jì)90年代，國內(nèi)的學(xué)者也開始關(guān)注此方面，認(rèn)為土地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值要放在第一位來研究分析，2008年，謝高地等[10]學(xué)者認(rèn)為由于中國的實(shí)際情況，直接采用國外計(jì)算生態(tài)服務(wù)價(jià)值的方法存在一些缺陷，會低估甚至忽略某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值。因此，在對全國700多位研究生態(tài)學(xué)的專家進(jìn)行問卷調(diào)查之后，其提出了符合中國實(shí)際的新的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價(jià)體系，這是時(shí)代的進(jìn)步，具有劃時(shí)代的意義。此后，謝高地等考慮到全國各省市生物量的不同會影響不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的大小，總結(jié)出新的生態(tài)系統(tǒng)生物量因子表，而這個(gè)表的研究范圍是不同省份的一個(gè)農(nóng)業(yè)用地的情況，并在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大研究的范圍和速度，使研究更加深入和透徹。

隨著城市化不斷的發(fā)展，人類的活動也在城市的土地利用上產(chǎn)生了一系列的影響，這類影響也慢慢擴(kuò)散到了城市的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)中去?，F(xiàn)階段，對天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究相對較少，并且都沒有在考慮不同地區(qū)生物量對生態(tài)服務(wù)價(jià)值會產(chǎn)生影響的情況下對天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子進(jìn)行修正，這會很大程度上影響天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

對天津市進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)功能價(jià)值的評估，能考核其土地利用變化的成果和質(zhì)量好壞，有利于提出合理的生態(tài)環(huán)境改善策略，對于貫徹落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)，建設(shè)美好天津具有重大意義。本文采用謝高地等[11]估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的方法（不考慮建設(shè)用地），計(jì)算天津市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值并對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評價(jià)，旨在為天津市進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)用地保護(hù)和加快生態(tài)文明建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文依據(jù)《2001—2016年天津統(tǒng)計(jì)年鑒》和《2001—2016年天津年鑒》等土地利用數(shù)據(jù)，選取2000、2005、2010和2015四期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要目的是研究天津市的土地使用情況，并從具體的實(shí)際出發(fā)，把天津土地類型分為6類：耕地、園地、林地、牧草地、未利用土地和建設(shè)用地。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用動態(tài)度 土地利用動態(tài)度指的就是某個(gè)地區(qū)內(nèi)一定時(shí)期內(nèi)各種類型的土地?cái)?shù)量變化，是土地利用動態(tài)分析的重要指標(biāo)[12]。其表達(dá)公式為：

K=■×■×100% （1）

式中，K表示研究時(shí)間段內(nèi)的土地利用動態(tài)度；Ua表示研究期開始時(shí)間的土地利用類型數(shù)量；Ub與Ua相對，表示末期的土地利用類型的數(shù)量；T表示研究時(shí)間段。本文研究時(shí)段以年為單位。

1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)方法 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)就是生態(tài)系統(tǒng)中的某些功能發(fā)揮的作用對于人類發(fā)展的益處，如土壤的保護(hù)、氣候的變化調(diào)節(jié)、水資源的循環(huán)和平衡，還有生物的多樣性等等。國外很早就對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究，大多數(shù)以統(tǒng)計(jì)的方法具體計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，其中，最具有代表性的為COSTANTZA等綜合各種方法對各種生物群單位面積進(jìn)行估價(jià)并與各生物群的總面積相乘，最終通過加總得到全球所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總和[13]。COSTANZA把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、土壤保持等17類[14]。但是這17類土壤并不能代表全球各地的土壤性質(zhì)，所以這種計(jì)算方法在我國土壤方面上的研究存在不足。對于這種問題的存在，國內(nèi)學(xué)者對其進(jìn)行了中國化的修正，得出了表1。

本文研究采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值公式為[15]：

Z=∑（Ai×Vi）（2）

D=∑（Ai×Vfi）（3）

式中，Z代表生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總價(jià)值，單位是元；Ai 表示i這種類別的土地面積，單位是hm2；Vi代表i類型的土地單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，單位用（元·hm-2·a-1）表示；D代表研究區(qū)域中單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能服務(wù)價(jià)值，單位是元；Vfi表示第i種類型土地f項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能服務(wù)價(jià)值系數(shù)，單位用（元·hm-2·a-1）表示。

謝高地等學(xué)者的研究成果將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)體系中的服務(wù)功能分為9個(gè)方面來說明，即食物、原材料、氣體、氣候、水文、廢物、土壤、生物多樣性及美學(xué)景觀。根據(jù)這9個(gè)方面就能夠清楚地了解到生態(tài)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展情況，并針對實(shí)際情況總結(jié)出具體的價(jià)值當(dāng)量表。同時(shí)，肖玉等提出，生態(tài)服務(wù)價(jià)值的大小其實(shí)是和研究區(qū)域中生物量的多少有著一種內(nèi)在的關(guān)聯(lián)。針對這樣復(fù)雜的狀況，就需要新的生物量因子表來詮釋，表2就是針對不同地區(qū)生物量的大小做出來的數(shù)據(jù)，在研究不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)候，利用表2選取不同省份的生物量因子進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的修正，得出了新的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量（表3）。

當(dāng)量因子是對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值而言的，主要是對其潛在能力大小的一個(gè)劃分[16]。本文采用表3的當(dāng)量因子，并根據(jù)天津市實(shí)際情況對其進(jìn)行修正，估算天津市不同土地類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。本文計(jì)算得出2000—2015年平均糧食產(chǎn)量為3 113.67 kg·hm-2，選取2015年天津糧食單價(jià)3.13元·kg-1，最終能得出天津市單個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量為1 392.25元·hm-2，與單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量相乘，即得到天津市單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量（表4）。

2 結(jié)果與分析

2.1 天津市土地利用動態(tài)變化分析

由表5可知，從土地?cái)?shù)量來看，2000—2015年期間，天津市耕地、園地、牧草地和未利用土地面積都出現(xiàn)不同程度的減少，其中，耕地和未利用土地面積減少最多，分別減少了46 246 hm2 和 46 492 hm2，其次為園地，面積減少了6 914 hm2，最后為牧草地，面積減少了606 hm2。但建設(shè)用地和林地面積呈現(xiàn)增加的趨勢，面積分別增加了149 150 hm2和21 182 hm2。之所以未利用土地和耕地?cái)?shù)量減少，主要原因是天津市城鎮(zhèn)化建設(shè)快速發(fā)展，為滿足工業(yè)和人們居住用地的需求，必須開發(fā)未利用土地和加快農(nóng)村土地的流轉(zhuǎn)。從動態(tài)度來看，2000—2015年期間，牧草地、未利用土地、園地和耕地均為負(fù)值，依次為-20%，-14.83%，-3.72%，-1.91%，說明天津市這幾類用地在這15年里均出現(xiàn)不同程度的減少；林地和建設(shè)用地為正值，依次為12.49%和11.47%，說明天津市這兩類土地在15年里均有所增加。

通過對表5各個(gè)階段各土地利用面積變化度的具體數(shù)值分析可知，2000—2005年期間耕地和未利用土地面積大幅度減少，建設(shè)用地和林地面積大幅度增加，這表明這5年天津市城市化規(guī)模處于快速擴(kuò)張的階段，更多的耕地轉(zhuǎn)化為工業(yè)和居住用地；2005—2010年期間，耕地面積減少幅度較之前相比大大降低，減少了1 810 hm2，林地面積依然增加，且增加幅度較大，增加了19 549 hm2，說明天津市退耕還林工作開展較好，成效顯著；2010—2015年期間，耕地、園地和林地面積小幅度減少，未利用土地面積大幅減少，說明天津地區(qū)開始對減少的園地和牧草地進(jìn)行恢復(fù)和保護(hù)，尤其是大力開展恢復(fù)和保護(hù)濕地的工作。由于天津市牧草地在2010—2015年期間消失，所以其面積計(jì)為0 hm2，且動態(tài)度也計(jì)為0。

2.2 天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

由表6可知，天津市的土地利用服務(wù)價(jià)值從大到小依次可以分為耕地、林地、園地、未利用土地、牧草地和建設(shè)用地。2000—2015年期間，天津市耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出減少的態(tài)勢，減少了28.69×107元；園地生態(tài)服務(wù)價(jià)值也呈現(xiàn)減少態(tài)勢，減少了9.03×107元；林地生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)波動式增加的趨勢，增加了41.55×107元，是因?yàn)橥烁€林政策的實(shí)施，部分耕地轉(zhuǎn)化為林地，使得林地生態(tài)服務(wù)價(jià)值增加；由于牧草地面積較小，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值亦較小，近15年由2000年的0.4×107元降至0；未利用土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)波動式減少，且減少的幅度較小，減少了1.73×107元。

根據(jù)公式（3）以及表4計(jì)算得出2000—2015年期間天津市單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量，結(jié)果表明（表7和圖2），2000—2015年期間，整體來看，天津市各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化幅度都不是很大，但均出現(xiàn)階段性波動增加和減少，具體表現(xiàn)在2000—2005年所有單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值均出現(xiàn)減少。2005—2010年所有單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值均出現(xiàn)增加，而2010—2015年所有單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值又均出現(xiàn)減少。除此之外，從天津市各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)功能服務(wù)價(jià)值大小可以看出，保持土壤、維持生物多樣性、廢物處理、氣候氣體調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)等間接生態(tài)服務(wù)功能所產(chǎn)生價(jià)值和占總服務(wù)價(jià)值比重很大，約為80%，而食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)所產(chǎn)生價(jià)值和只占總服務(wù)價(jià)值的15%左右，提供美學(xué)景觀占總價(jià)值的5%左右。由此來看，林地和園地對天津市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大，因?yàn)樘旖蚴辛值睾蛨@地在氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、維持生物多樣性等生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值較為顯著；牧草地和未利用土地由于面積較小，各方面生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值均較?。桓貎H僅對食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值起突出作用，但對于氣候調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、氣體調(diào)節(jié)等生態(tài)服務(wù)功能所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值均低于林地和園地所提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)2000—2015年期間天津市土地利用數(shù)據(jù)，耕地和建設(shè)用地面積分別位居第一和第二位，其中耕地面積呈現(xiàn)逐年減少態(tài)勢，而建設(shè)用地呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢，其原因在于天津人口快速增長以及工業(yè)的快速發(fā)展，使大量耕地和未利用土地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，以滿足人口基本的住房和生活需求。園地和未利用土地也出現(xiàn)不同程度的減少，原因在于隨著京津冀一體化的快速發(fā)展和天津?yàn)I海等新區(qū)的建設(shè)，使建設(shè)用地面積快速增加，導(dǎo)致未利用土地和園地面積不同程度減少。基于此，天津市在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，提高城市化發(fā)展水平的同時(shí)要進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，也要注重未利用土地的可持續(xù)利用，保護(hù)耕地，努力將土地利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)有效結(jié)合。

通過對天津市不同類型土地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和單項(xiàng)生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值分別進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高的是耕地，最低的是建設(shè)用地，而較為適中的是園地和林地；2000—2015年天津市林地生態(tài)服務(wù)價(jià)值波動增加，耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值減少，說明天津市15年間部分耕地轉(zhuǎn)化為林地，退耕還林和退耕還草等生態(tài)工程建設(shè)工作落實(shí)較好。未利用土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)波動降低，說明天津市還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對未利用土地的治理和可持續(xù)利用。從各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能生態(tài)價(jià)值來看，天津市各項(xiàng)生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值15年間波動幅度均相對平緩，說明天津市生態(tài)文明建設(shè)工作也取得良好效果。

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