臨川區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化研究

羅雅琴 劉平輝 康雅麗 朱傳民

摘要：以江西省臨川區(qū)為例，采用2005、2010和2015年土地利用數(shù)據(jù)及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，估算臨川區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，探究10年間其空間分異規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展基于土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與需求的土地利用生態(tài)可持續(xù)程度評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，10年間臨川區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在選取的時(shí)點(diǎn)上呈下降趨勢(shì)，主要?dú)w因于林地和水域面積的減少及建設(shè)用地面積的急增;空間上主要呈現(xiàn)地均價(jià)值量“四周高、中間低”的分布格局;土地利用可持續(xù)生態(tài)程度遠(yuǎn)高于臨界值，生態(tài)環(huán)境水平較高;應(yīng)保護(hù)林地和水域數(shù)量，維持林地規(guī)模的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：土地利用/覆被;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;生態(tài)可持續(xù);時(shí)空變化;臨川區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：F301.2? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）08-0040-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.08.009? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Taking the Linchuan district of Jiangxi province as a case， using the 2005， 2010 and 2015 land use data and corresponding statistics， the value of land ecosystem services in Linchuan district towns was estimated， and its spatial differentiation law in the past 10 years was explored. On this basis， the evaluation of ecological sustainability of land use based on the value and demand of land ecosystem service was carried out. The results showed that the value of land ecosystem service in Linchuan district in the past 10 years was declining， mainly due to the reduction of forest land and water area and the rapid increase of construction land area. The spatial distribution pattern of land ecosystem service value was "high average value around and low average value in the middle". The sustainable ecological degree of land use was much higher than the critical value， the ecological environment level was high. The number of forest land and water should be protected in future， and the superiority of forest land scale should be maintained.

Key words： land use/cover; ecosystem service value; ecological sustainability; temporal and spatial change; Linchuan district

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù)，其價(jià)值評(píng)估是生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)功能區(qū)劃、環(huán)境經(jīng)濟(jì)核算和生態(tài)補(bǔ)償決策的重要依據(jù)和基礎(chǔ)[1]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算進(jìn)行了大量的研究，Costanza等[2]和謝高地等[3]的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表的應(yīng)用較為廣泛。此外，相關(guān)學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的驅(qū)動(dòng)因素、研究方法、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等方面展開(kāi)了諸多研究及討論[4-6]。基于土地利用類(lèi)型面積的動(dòng)態(tài)變化衡量土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是一種較為普遍運(yùn)用與多數(shù)學(xué)者認(rèn)可的研究方法，且能夠探明其響應(yīng)反饋機(jī)制[7，8]。

在昌撫一體化、沿海產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移作用下，城鎮(zhèn)化與工業(yè)化水平的提高促使臨川區(qū)的土地利用類(lèi)型發(fā)生了極大的變化，因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也發(fā)生相應(yīng)改變。作為長(zhǎng)江中下游水生態(tài)安全重要保障區(qū)及中國(guó)東南丘陵山地重要生態(tài)屏障，臨川區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量化的研究對(duì)合理高效利用資源與保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。本研究基于10年間臨川區(qū)的土地利用類(lèi)型變化，著重于估算研究區(qū)各土地利用類(lèi)型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，從時(shí)空上分析臨川區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值量，最后結(jié)合研究區(qū)糧食需求與單位生態(tài)服務(wù)價(jià)值，揭示土地利用生態(tài)可持續(xù)程度。探討研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值隨著各用地類(lèi)型改變的變化規(guī)律，以及反映土地利用生態(tài)可持續(xù)程度的水平，以期為其他地區(qū)的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)補(bǔ)償提供一定的借鑒。

1? 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1? 研究區(qū)概況

臨川區(qū)地處江西省東部撫河中游，贛撫平原向武夷山過(guò)渡地帶，東與金溪、東鄉(xiāng)毗鄰，西倚崇仁、豐城，南臨南城、宜黃，北與進(jìn)賢接壤。位于東經(jīng)116°03′45″—116°18′45″，北緯27°29′30″—28°15′16″，土地總面積為212 571.45 hm2，全境地勢(shì)南高北低，是一個(gè)斷續(xù)山地環(huán)抱的小盆地，四周多為丘陵，中間為沖積平原。臨川區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)，四季分明，日照充足，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)。2015年末總?cè)丝谶_(dá)到121.09萬(wàn)人，完成生產(chǎn)總值341.62億元，比上一年增長(zhǎng)9.1%;其中第一產(chǎn)業(yè)39.35億元，第二產(chǎn)業(yè)189.71億元，第三產(chǎn)業(yè)112.57億元，人均生產(chǎn)總值30 766元。

1.2? 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

涉及到的土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于臨川區(qū)2005、2010與2015年3個(gè)時(shí)點(diǎn)土地利用變更數(shù)據(jù)，糧食產(chǎn)量等數(shù)據(jù)均來(lái)源于《2006年撫州市統(tǒng)計(jì)年鑒》《2016年撫州市統(tǒng)計(jì)年鑒》。本研究以鄉(xiāng)級(jí)單元為最小研究尺度，以臨川區(qū)30個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評(píng)價(jià)單元。

參考中國(guó)土地利用分類(lèi)系統(tǒng)和眾多研究者在土地利用上的分類(lèi)方案，并結(jié)合臨川區(qū)土地利用實(shí)際情況，將研究區(qū)的土地利用類(lèi)型劃分為耕地、林地、園地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6種類(lèi)型，分類(lèi)結(jié)果見(jiàn)表1，其中土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)參照GB/T 21010-2007的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

2? 方法

2.1? 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

在2015年中國(guó)陸地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量的基礎(chǔ)上[1]，根據(jù)臨川區(qū)實(shí)際地類(lèi)情況，參考現(xiàn)有方法[9]，對(duì)臨川區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行修正，形成臨川區(qū)不同地類(lèi)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值。依據(jù)Costanza等[2]對(duì)生態(tài)服務(wù)的計(jì)算方法，某種地類(lèi)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算公式可表示為：

式中，ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值（元）;Ak為第k種土地利用類(lèi)型的面積（hm2）;VCk為第k種土地利用類(lèi)型的價(jià)值系數(shù)，即單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元/hm2）。

2.2? 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化率

變化率是針對(duì)研究區(qū)某一研究時(shí)段內(nèi)起始點(diǎn)與終止點(diǎn)年份間數(shù)量值的變化快慢指標(biāo)，可以比較生態(tài)服務(wù)價(jià)值在研究區(qū)動(dòng)態(tài)變化程度，其式如下[10]：

式中，S為變化率;E0、Et分別為研究起始年份與終止年份的數(shù)量值;T為研究時(shí)段。

2.3? 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變異系數(shù)

變異系數(shù)能夠反映臨川區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量在時(shí)間及空間尺度上分布的離散水平，計(jì)算方式如下[11]：

2.4? 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與需求的土地利用生態(tài)可持續(xù)程度

結(jié)合陳芳淼等[12]的研究，以及劉欽普等[13]提出的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（供求比供求與供需之和），構(gòu)建基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與需求的生態(tài)利用可持續(xù)程度評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)為P，評(píng)價(jià)公式及劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：

式中，P為參數(shù);ESV為區(qū)域面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值（元）;FC為區(qū)域面積年人均食物消費(fèi)總價(jià)值（元/年）。

P為0～1，當(dāng)P為0.5時(shí)，說(shuō)明供給與需求相等，土地利用生態(tài)出現(xiàn)平衡狀態(tài)，0.5為分界線，P>0.5說(shuō)明供給大于需求，土地資源能夠滿(mǎn)足人類(lèi)的需求，P越接近1，該地區(qū)的可持續(xù)程度越高;反之，當(dāng)P<0.5時(shí)，說(shuō)明土地資源的供給能力不能滿(mǎn)足人類(lèi)的需求，可持續(xù)程度較弱，直到P接近0時(shí)，可持續(xù)程度最弱，基本為完全不可持續(xù)狀態(tài)。

3? 結(jié)果與分析

3.1? 土地利用/覆被變化分析

由表2可知，各個(gè)土地利用類(lèi)型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高低不一。其中，林地和園地單位價(jià)值最高，每增加1 hm2，生態(tài)服務(wù)價(jià)值增加24 487.15元;建設(shè)用地最低，每增加1 hm2，生態(tài)服務(wù)價(jià)值減少7 580.55元，說(shuō)明土地利用方式在一定程度上可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的效益和功能[14]。

由表3可知，依據(jù)研究區(qū)土地利用變更數(shù)據(jù)，耕地和林地是臨川區(qū)的主要土地利用類(lèi)型，在2005、2010、2015年3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，耕地和林地的合計(jì)面積占臨川區(qū)土地總面積的比例分別為75.84%、75.37%和73.88%。從全時(shí)間段看，臨川區(qū)土地利用覆被變化最為明顯的是建設(shè)用地，凈變化量為5 059.60 hm2;其次為林地，凈變化量為-2 356.23 hm2以及耕地為-1 797.59 hm2;園地、水域和未利用地的總量和比例保持穩(wěn)定。

具體的地類(lèi)轉(zhuǎn)換情況如表4、表5所示。2005—2010年的地類(lèi)轉(zhuǎn)換面積總量相對(duì)較少，地類(lèi)變化情況比較穩(wěn)定，而2010—2015年的轉(zhuǎn)換情況較為復(fù)雜。由表5可知，2010—2015年，耕地主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)移面積為1 546.85 hm2;林地大部分轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)移面積為1 831.93 hm2;未利用地主要轉(zhuǎn)為耕地，轉(zhuǎn)移面積為414.26 hm2;建設(shè)用地增加? 3 964.37 hm2，其中耕地和林地的轉(zhuǎn)移比重超過(guò)50%，主要因?yàn)榻?jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及城市擴(kuò)建，從而使建設(shè)用地不可避免地占用了耕地和林地。

3.2? 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)間變化

土地利用類(lèi)型的變化影響著生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)服務(wù)功能的變化，從而引起價(jià)值量的變化，由表1確定的價(jià)值系數(shù)以及各生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的面積，可以得到研究區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值（表6）。由表6可以看出，隨著時(shí)間的推移，臨川區(qū)的土地利用類(lèi)型提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值發(fā)生了相應(yīng)變化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值從2005年的51.53億元降至2015年的49.99億元，總共減少了1.54億元，且各土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈下降趨勢(shì)。從各土地利用類(lèi)型提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值來(lái)看，在選取的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，林地和水域提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值都較高，建設(shè)用地和未利用地都較低。從生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化幅度來(lái)看，由于建設(shè)用地面積10年間增加了25.27%，建設(shè)用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值下降了0.38億元，年變化率為2.53%，變異系數(shù)達(dá)-16.16%，表明建設(shè)用地在10年間的變化幅度是最大的;而水域的年變化率只有? -0.17%，變異系數(shù)為1.11%，是變化幅度和變異系數(shù)最小的用地類(lèi)型。

以鄉(xiāng)級(jí)單元為研究尺度進(jìn)行分析，各地區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值在研究期間存在差異性和不平衡性（表7）?？傮w來(lái)看，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的年變化率幾乎為負(fù)值，說(shuō)明各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值幾乎都是遞減，這對(duì)生態(tài)環(huán)境的建設(shè)十分不利。其中城西街道的價(jià)值總量變化最為明顯，變異系數(shù)達(dá)44.32%，其次是鐘嶺街道和崇崗鎮(zhèn)，變異系數(shù)分別為20.40%和6.30%，究其原因這3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于撫州市高新區(qū)管轄范圍，近年來(lái)不斷招商引資增加了對(duì)建設(shè)用地的需求，其他地類(lèi)對(duì)應(yīng)減少，由此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量同樣減少。

3.3? 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間變化

以鄉(xiāng)級(jí)尺度為研究單元，分別對(duì)2005、2010和2015年的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行分析，利用ArcGIS的空間分析功能將結(jié)果劃分為4個(gè)等級(jí)（圖1）。從整體上來(lái)看，在選取的研究節(jié)點(diǎn)上屬于地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值高值的鄉(xiāng)鎮(zhèn)只有文昌街道，由于其行政范圍面積小造成地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值高;而地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值為較低值和較高值的鄉(xiāng)鎮(zhèn)較多，大致分布在臨川區(qū)的外圍，主要是與地形有關(guān)，臨川區(qū)是個(gè)小盆地，四周是丘陵，多為林地，而林地的生態(tài)價(jià)值系數(shù)比較大;地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值為低值的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在臨川區(qū)中部的崇崗、連城等5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這與中心城區(qū)地形平坦，城市建設(shè)用地較多有關(guān)。綜上所述，臨川區(qū)的地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈“四周高，中間低”的空間分布格局。

3.4? 基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值的土地利用生態(tài)可持續(xù)程度評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)臨川區(qū)土地資源的糧食供需水平與生態(tài)服務(wù)價(jià)值的組合計(jì)算，探究其土地利用生態(tài)可持續(xù)程度的強(qiáng)弱。根據(jù)撫州市統(tǒng)計(jì)年鑒中臨川區(qū)主要農(nóng)產(chǎn)品及肉蛋禽兩大類(lèi)產(chǎn)量（主要包括稻谷、玉米、大豆、油料、蔬菜和水果）及對(duì)應(yīng)的價(jià)格，計(jì)算出臨川區(qū)人均食物消費(fèi)2.59元/kg，按照唐華俊等[15]提出的符合中國(guó)實(shí)際情況的人均糧食需求量約為322.07 kg/年，可以估算出臨川區(qū)每年人均食物需求量總價(jià)值（FC）為4 751.74元，最后得出P為0.83，說(shuō)明臨川區(qū)的可持續(xù)程度較高，在今后的工作中，政府應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)的力度，維持好當(dāng)前取得的成果。

4? 小結(jié)

1）2005—2015年臨川區(qū)土地利用類(lèi)型變化較大，其中建設(shè)用地的面積增幅最為明顯，主要來(lái)自耕地、林地和水域;未利用地的變化情況最為穩(wěn)定。

2）2005—2015年臨川區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在選取時(shí)間節(jié)點(diǎn)上呈減少趨勢(shì)，10年共減少了1.54億元，與林地面積的減少和水域面積的減少有密切關(guān)系，為了避免全區(qū)生態(tài)價(jià)值量的進(jìn)一步降低，需要加強(qiáng)水域資源的保護(hù)與利用，合理開(kāi)發(fā)未利用地，保護(hù)現(xiàn)有森林資源，優(yōu)化用地結(jié)構(gòu)與布局，提高對(duì)全區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率。

3）從空間分異特征來(lái)看，全區(qū)的地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“四周高，中間低”的布局特征，且地均生態(tài)服務(wù)價(jià)值大于2萬(wàn)元/hm2的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量較多，利于臨川區(qū)的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。以鄉(xiāng)級(jí)尺度為研究單元來(lái)看，城西街道的生態(tài)價(jià)值量呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，且變異系數(shù)最高，為44.32%;茅排鄉(xiāng)的生態(tài)價(jià)值量變化最穩(wěn)定，變異系數(shù)僅為0.02%。

4）將研究區(qū)人均糧食需求與生態(tài)服務(wù)價(jià)值分別作為需求與供給的參考指標(biāo)，求得臨川區(qū)的土地利用生態(tài)可持續(xù)程度P為0.83，遠(yuǎn)高于臨界可持續(xù)值，處于可持續(xù)程度較高的狀態(tài)，但仍需保持并提升生態(tài)服務(wù)價(jià)值，謹(jǐn)防可持續(xù)程度跌至臨界以下水平。

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收稿日期：2019-01-31

基金項(xiàng)目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（GJJ150573）;東華理工大學(xué)江西省數(shù)字國(guó)土重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金項(xiàng)目（DLLJ201617）

作者簡(jiǎn)介：羅雅琴（1994-），女，江西吉水人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橥恋乩靡?guī)劃與管理，（電話）18720928595（電子信箱）751722527@qq.com;通信作者，劉平輝，江西臨川人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師。