基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值量的土地利用變化環(huán)境效應(yīng)研究

胡其玉, 陳松林,*

基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值量的土地利用變化環(huán)境效應(yīng)研究

胡其玉1,2, 陳松林1,2,*

1. 福建師范大學(xué)福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350007 2. 福建師范大學(xué)地理研究所, 福州 350007

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 探究土地利用變化所引發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響成為熱點(diǎn)。運(yùn)用土地利用程度綜合指數(shù)、城鄉(xiāng)建設(shè)用地年均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行土地利用變化分析, 并基于有無土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估生態(tài)環(huán)境效應(yīng)狀況。結(jié)果表明：福州市2015年土地利用程度綜合指數(shù)為241.53, 2009—2015年變化率0.011, 處于穩(wěn)定狀態(tài), 而各縣(市、區(qū))之間呈不同程度的空間差異; 2009—2015年福州土地利用變化環(huán)境效應(yīng)指數(shù)為0.983, 各縣(市、區(qū))皆低于但接近1, 表明研究期間區(qū)域土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境有微弱的消極影響。此外, 結(jié)合生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度模型判定福州市及各縣(市、區(qū))生態(tài)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本處于均衡狀態(tài), 平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)在建設(shè)擴(kuò)張中需優(yōu)先考慮其生態(tài)脆弱性。

土地利用變化; 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值; 生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度; 生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

0 前言

自1995年IGBP和IHDP共同提出LUCC相關(guān)研究計(jì)劃以來, 土地利用/土地覆被變化已成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域不可或缺的研究方向。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 人類利用土地的范圍和強(qiáng)度日益增加[1], 導(dǎo)致土地覆被劇烈變化。受制于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然、技術(shù)等客觀因素及人類行為, 土地開發(fā)利用過程中人類不合理利用活動(dòng)不僅會(huì)導(dǎo)致土地自身的衰退, 還常常引發(fā)整個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞[2]。不合理土地利用會(huì)使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能紊亂, 造成水土流失、土地沙化、土地次生鹽漬化、土地貧瘠化、土壤污染等土地生態(tài)質(zhì)量問題[3], 這些問題實(shí)則是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)不可持續(xù)開發(fā)利用活動(dòng)的負(fù)反饋效應(yīng)。

生態(tài)系統(tǒng)要素包含于大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境中[4], 要素間相互聯(lián)系、相互影響而形成綜合的生態(tài)效應(yīng)。生態(tài)服務(wù)功能即是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組織結(jié)構(gòu)和要素間、系統(tǒng)與外部環(huán)境間相互作用, 形成的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)機(jī)制, 為人類生存發(fā)展提供所需的自然環(huán)境條件及效用, 包括糧食、醫(yī)藥和其他物質(zhì)生活產(chǎn)品, 以及水源、原材料供給等人類生存所必需的服務(wù)功能[5]。在快速城市化進(jìn)程中, 為滿足建設(shè)需要占用水域、草地、園地、林地、耕地等生態(tài)源地, 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的過度消耗會(huì)使生態(tài)服務(wù)功能受損[6]。土地生態(tài)系統(tǒng)功能兼具自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)性質(zhì), 是自然經(jīng)濟(jì)綜合系統(tǒng)耦合的結(jié)果[7]。運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表定量評(píng)估系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值, 表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)弱, 其時(shí)空動(dòng)態(tài)差異能夠反映區(qū)域可持續(xù)發(fā)展情況[8]。目前, 從土地利用變化角度研究地區(qū)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的協(xié)調(diào)關(guān)系還在不斷深入[9], 研究方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)亦需逐步完善積累。

在全社會(huì)對(duì)良好生態(tài)環(huán)境的強(qiáng)烈需求下, 土地利用類型的調(diào)整變化具有改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價(jià)值的內(nèi)涵[10]。通過測(cè)度土地利用程度變化, 并結(jié)合土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值定量模型[11]評(píng)估福州市生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)情況和土地利用變化生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。選取福州市2009、2012、2015年3期土地利用變更數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的定量估算, 揭示福州市生態(tài)—經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì), 研究結(jié)果可為今后土地利用結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整和區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、生態(tài)賬戶制度的完善提供依據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

福州市位于歐亞大陸東南邊緣, 瀕臨中國東南沿海, 沿福建省中東部的閩江口分布, 與臺(tái)灣省隔海相望。經(jīng)緯跨度在北緯25°15’—26°39’和東經(jīng)118°08’—120°31’之間。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候, 濕潤溫暖, 四季常綠, 光溫水資源充沛, 霜少而無雪, 冬短夏長, 山地、丘陵約占全市土地總面積的72.68%; 作為福建省省會(huì), 福建省政治、文化、交通中心, 海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市, 是全國對(duì)外開放度和市場化程度較高的地區(qū), 城鎮(zhèn)化率達(dá)到64.8%, 在海西建設(shè)中發(fā)揮龍頭作用。

土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自于福州市2009、2012、2015年3年土地利用變更數(shù)據(jù), 行政區(qū)劃圖來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心, 主要作物產(chǎn)值與降水量數(shù)據(jù)取自《福州市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 研究方法

2.1 土地利用程度綜合分析

從生態(tài)學(xué)角度對(duì)各土地利用類型的利用強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)劃分[12], 定量化測(cè)度研究區(qū)土地利用強(qiáng)度; 依據(jù)不同土地利用的性質(zhì), 并根據(jù)需要在土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的土地利用類型進(jìn)行合理歸并, 劃分為4個(gè)等級(jí)。其中未利用地包括難利用地等受制于自然環(huán)境及開發(fā)利用技術(shù)而保持較為原始狀態(tài)的地類, 將其劃分為第1級(jí), 林地、草地及水域等利用程度不高的作為第2級(jí), 第3級(jí)主要是農(nóng)用地包括耕地、園地等, 第4級(jí)是各類建設(shè)用地包括城鄉(xiāng)居住用地、交通用地、設(shè)施服務(wù)用地等, 隨著土地利用等級(jí)提升, 挖潛的難度、生態(tài)環(huán)境影響強(qiáng)度也逐級(jí)增強(qiáng)。土地利用綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果將介于100—400之間, 反映區(qū)域土地利用綜合情況, 并將區(qū)域內(nèi)各縣(市、區(qū))進(jìn)行對(duì)比研究, 把握區(qū)域整體和內(nèi)部差異狀況。根據(jù)土地利用程度年度變化情況, 進(jìn)一步評(píng)估土地利用程度的穩(wěn)定度。

土地利用程度綜合指數(shù)模型[13]計(jì)算方法如式(1):

式中,為區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù),M為區(qū)域各級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)(表1), N為區(qū)域內(nèi)第級(jí)土地利用程度的土地利用類型占總面積的百分率。

表1 土地利用程度分級(jí)表

土地利用變化分析各指數(shù)如式(2)、式(3):

式中,為土地利用程度變化量,N和N分別是區(qū)域末期和初期第級(jí)土地利用程度土地利用類型面積占總面積的百分率,為土地利用程度變化率,X、X分別是區(qū)域土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)基期值和末期值。當(dāng)=0或者=0, 則該區(qū)域土地利用狀況處在平穩(wěn)階段; 當(dāng)>0或者>0, 則區(qū)域土地利用狀況處在上升發(fā)展階段; 當(dāng)<0或者<0, 則區(qū)域土地利用狀況處在下降衰退階段。值越大則區(qū)域內(nèi)土地利用動(dòng)態(tài)變化程度就愈強(qiáng), 再對(duì)比分析區(qū)域內(nèi)各縣(市、區(qū))值大小, 得到區(qū)域內(nèi)土地利用變化分異特征。

2.2 建設(shè)用地年均擴(kuò)展強(qiáng)度

受制于建設(shè)用地供給的稀缺性, 城市化過程常出現(xiàn)溢出效應(yīng)[14], 建設(shè)用地呈平鋪式擴(kuò)張, 而后由于自然環(huán)境和政府政策的約束逐漸采取高成本改良實(shí)現(xiàn)土地利用方式轉(zhuǎn)變。因此, 有必要在分析城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度的基礎(chǔ)上把握區(qū)域發(fā)展的空間拓展趨勢(shì), 促使土地資源高效集約配置。

采用年均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)表示城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的強(qiáng)度[15], 計(jì)算方法如式(4):

式中,表示區(qū)域的年均擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù),UA表示在年時(shí)的城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模,UA則表示年時(shí)城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模;為區(qū)域土地總面積。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子價(jià)值修正

在借鑒眾多學(xué)者所認(rèn)同的價(jià)值當(dāng)量因子法基礎(chǔ)上, 綜合研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然特點(diǎn)修正標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的價(jià)值量。選取區(qū)域內(nèi)種植面積大、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值高的主要作物評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)類型的價(jià)值量[16], 以1 hm2糧食、蔬菜、水果和茶葉的平均產(chǎn)值作為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子價(jià)值量(表2), 得到標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)單位生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量為34530.77元·hm-2。

2.3.2 單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表修正

以2009年為評(píng)估基期年, 依據(jù)研究需要將原調(diào)查數(shù)據(jù)的土地利用生態(tài)類型重新劃分。田坎歸入耕地類型, 水利設(shè)施用地與各種建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相同[17], 難利用地和未利用地劃為一類, 水域單獨(dú)作為一種類型, 包括河面、坑塘水面、灘涂等。結(jié)合福建省存在大面積種植果園的實(shí)際情況并根據(jù)已有研究[18], 基于2009年福州市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表(表3)參照謝高地單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)修正方法[19]獲取2012年和2015年生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值當(dāng)量表, 公式如式(5):

式中,F基期年后第年類生態(tài)服務(wù)功能單位面積價(jià)值當(dāng)量因子,P基期年后第年單位面積平均降水量,P基期年單位面積平均降水量,F為原類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子。

表2 2009年福州主要作物產(chǎn)值表

表3 福州市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表

2.3.3 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值

運(yùn)用上述修正結(jié)果, 進(jìn)一步評(píng)估區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值, 計(jì)算公式如式(6)[20]:

式中,表示研究區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值;S表示研究區(qū)內(nèi)土地利用類型的規(guī)模(面積)大小;W則表示土地利用類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量。

2.3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值—地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度

采用生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)指數(shù)分析地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配情況[21], 通過地區(qū)單位面積GDP與單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值的比值(公式7), 判斷區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)—生態(tài)協(xié)調(diào)狀況的一致性, 再運(yùn)用生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度指數(shù)判別各地區(qū)的生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)程度(公式8)。

式中,表示單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(萬元·hm-2),表示單位面積上地區(qū)生產(chǎn)總值(萬元·hm-2),為其比值。

式中,為生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)指數(shù),表示末期年,表示初始年。

根據(jù)算法及地區(qū)狀況, 當(dāng)<1時(shí), 則該地區(qū)面臨生態(tài)—經(jīng)濟(jì)不協(xié)調(diào)的威脅; 當(dāng)>=1時(shí), 表示地區(qū)生態(tài)—經(jīng)濟(jì)狀況基本協(xié)調(diào), 值越大, 則協(xié)調(diào)程度越高。

2.4 土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量評(píng)估基于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能特性并綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件[22], 土地利用結(jié)構(gòu)、數(shù)量變化會(huì)導(dǎo)致土地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[23], 體現(xiàn)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量的增減幅度。評(píng)估土地利用生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的方法[24]如式(9):

式中,表示土地利用變化生態(tài)環(huán)境效應(yīng)指數(shù),ESV、ESV'表示年有無土地利用變化情況下生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值, 設(shè)定基期年值為1。當(dāng)<1時(shí), 則表示該區(qū)域內(nèi)土地利用變化引發(fā)生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng), 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量日益衰退; 而當(dāng)>1時(shí), 則表示該區(qū)域內(nèi)土地利用變化具有生態(tài)環(huán)境正效應(yīng), 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐步改善;=1則表示區(qū)域內(nèi)土地利用生態(tài)環(huán)境影響趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)果分析

應(yīng)用上述模型分析福州市及其轄區(qū)2009、2012、2015年3期土地利用變更數(shù)據(jù), 得到福州市近些年來土地利用變化情況及土地利用空間分異特點(diǎn), 估算區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值, 并與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)相比較, 評(píng)估生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)狀況, 揭示2009—2015年福州市土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

3.1 福州市土地利用時(shí)空差異狀況

2009—2015年間福州市土地利用結(jié)構(gòu)變化趨于穩(wěn)定狀態(tài)(圖1)。其中, 林地面積占比遠(yuǎn)高于其他用地類型, 凸顯其作為“森林城市”的優(yōu)勢(shì); 耕地比例減少與交通運(yùn)輸用地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模擴(kuò)大基本一致, 表明在城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程中, 耕地保護(hù)與建設(shè)用地?cái)U(kuò)張之間的矛盾亟需緩解; 同時(shí), 草地、園地等用地規(guī)模有所增長。

Figure 1 Land use structure change in Fuzhou

由公式(1)計(jì)算得到福州市2009、2012、2015年3年土地利用綜合指數(shù)分別是238.94、238.17、241.53, 2009—2012年福州市處于經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期, 而2012—2015年僅3年土地利用程度大幅度增長, 區(qū)域內(nèi)土地開發(fā)利用活動(dòng)加強(qiáng)。2011年國務(wù)院發(fā)布《海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》后, 福州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程加快, 隨著各項(xiàng)工程建設(shè)的開展土地利用程度提升的趨勢(shì)顯著。福州市各轄區(qū)土地利用綜合狀況(表4)表明2009—2015年間福州市內(nèi)各地區(qū)間土地利用程度也有不同程度的提升。2015年土地利用綜合程度處于前三位的地區(qū)是: 臺(tái)江、鼓樓、倉山, 這3個(gè)地區(qū)是福州經(jīng)濟(jì)密度相對(duì)集中的區(qū)域, 土地利用平面擴(kuò)展空間有限, 尤其是鼓樓和臺(tái)江已接近土地利用程度的極限值。

土地利用程度變化率反映土地利用程度時(shí)間尺度上的變化幅度, 表征區(qū)域內(nèi)部產(chǎn)業(yè)發(fā)展的用地拓展速度的差異。在2009—2015年福州市各地區(qū)的土地利用變化率及其排名狀況(表4)基礎(chǔ)上, 運(yùn)用自然斷點(diǎn)分級(jí), 結(jié)果如圖2所示。2009—2015年福州土地利用變化最為明顯的地區(qū)分別是平潭、倉山、長樂、馬尾, 另外, 連江、福清、閩侯等地土地利用程度提升幅度也較大。平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)自2013年“政區(qū)合一”, 在國家政策支持下, 各大企業(yè)入駐該地區(qū), 土地開發(fā)利用強(qiáng)度擴(kuò)大。倉山、長樂的土地利用程度、變化率雙高, 倉山在當(dāng)前擴(kuò)張趨勢(shì)下尚有擴(kuò)展空間, 是福州市實(shí)現(xiàn)土地利用內(nèi)部挖潛的重點(diǎn)區(qū)域; 長樂瀕臨海洋且民營企業(yè)發(fā)達(dá), 未來可作為福州經(jīng)濟(jì)建設(shè)中心延伸的重點(diǎn)區(qū)域。由此可以預(yù)見, 福州市的開發(fā)擴(kuò)展趨向倉山、馬尾、平潭、長樂等地區(qū), 這些地區(qū)未來面臨維持生態(tài)平衡的壓力。臺(tái)江、鼓樓與羅源、閩清、永泰等地區(qū)土地利用變化率低于其他地區(qū), 前者作為福州市經(jīng)濟(jì)集聚中心, 區(qū)域面積小, 經(jīng)過長期開發(fā)利用, 擴(kuò)張強(qiáng)度有限; 而羅源、閩清、永泰等地經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)平緩, 存在大面積的生態(tài)服務(wù)源地, 可憑借區(qū)域生態(tài)效益增強(qiáng)綜合競爭力?？傮w上, 福州市及其各轄區(qū)土地利用程度均處于上升階段, 并有向東部沿海擴(kuò)張的趨勢(shì), 符合福州城市規(guī)劃設(shè)計(jì), 但需注重土地利用效率, 維護(hù)好生態(tài)用地。

Figure 2 The spatial distribution ofvalues in Fuzhou

為探索建設(shè)用地?cái)U(kuò)張時(shí)空分異規(guī)律, 運(yùn)用建設(shè)用地年均擴(kuò)展指數(shù)測(cè)定福州市及其各轄區(qū)建設(shè)用地狀況(表5)。2009—2012年、2012—2015年福州市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度分別為0.2866、0.2790, 2009—2015年建設(shè)用地總體擴(kuò)展強(qiáng)度為0.2828, 表明福州建設(shè)用地呈平緩擴(kuò)張態(tài)勢(shì), 建設(shè)用地空間擴(kuò)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體協(xié)調(diào)一致。倉山區(qū)、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、長樂區(qū)等地的建設(shè)用地?cái)U(kuò)展強(qiáng)度較大, 與高土地利用程度變化率區(qū)域一致。

3.2 生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估結(jié)果與分析

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算結(jié)果

由公式(5)計(jì)算得到2009、2012、2015年標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子價(jià)值量分別為34530.77、50336.07、62800.01元·hm-2?；?009年福州市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表, 運(yùn)用區(qū)域平均降水量因子修正得到2012、2015年當(dāng)量表, 算得2009、2012、2015年福州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量分別為80566935.45、147110547.8、198778778.3萬元, 各年不同生態(tài)系統(tǒng)類型價(jià)值變化趨勢(shì)如圖3所示; 根據(jù)2015年區(qū)域內(nèi)不同生態(tài)系統(tǒng)類型的各項(xiàng)服務(wù)功能的價(jià)值量(表6), 得出2015年福州市各縣(市、區(qū))生態(tài)服務(wù)價(jià)值量及地區(qū)排名(表8)。

表5 福州市建設(shè)用地規(guī)模年均擴(kuò)張強(qiáng)度表

2009—2015年間, 福州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增長明顯, 主要體現(xiàn)在林地、水域等土地利用生態(tài)類型價(jià)值的增加。福州各縣(市、區(qū))間生態(tài)服務(wù)價(jià)值差異顯著(圖4), 說明經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展背景下, 生態(tài)服務(wù)功能受到地域差異條件的限制, 區(qū)域生態(tài)競爭力不均衡。

表6 2015年福州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表

圖3 福州市各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

Figure 3 Changes in ecosystem service value in Fuzhou City

(1)高生態(tài)服務(wù)價(jià)值地區(qū)包括永泰、閩侯、福清、閩清、羅源等地, 由于其良好的自然環(huán)境基礎(chǔ), 具有旅游休閑、水源涵養(yǎng)、土壤特性改良和水質(zhì)凈化等高質(zhì)量的生態(tài)服務(wù)價(jià)值, 通過生態(tài)建設(shè)可成為整個(gè)福州市的生態(tài)服務(wù)區(qū), 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的市場化產(chǎn)品。其中, 福清市土地利用程度較高, 說明生態(tài)維護(hù)與土地利用較為均衡。

(2)長樂、晉安、平潭、馬尾等地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值處于中等水平, 可作為福州城市擴(kuò)展開發(fā)的潛力區(qū)域, 在保留優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)性生態(tài)用地的條件下, 吸引并集聚區(qū)域內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行高水平綜合發(fā)展, 化解高密度經(jīng)濟(jì)建設(shè)地區(qū)的壓力。

圖4 2015年福州市生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布

Figure 4 Distribution of ecological services value in Fuzhou in 2015

(3)倉山、鼓樓、臺(tái)江等地生態(tài)服務(wù)價(jià)值較低, 分布有較多的商服及公共建設(shè)用地, 人口、經(jīng)濟(jì)高度集中。由于城市邊界的局限, 建成區(qū)內(nèi)部土地挖潛加大, 土地利用程度高, 高生態(tài)服務(wù)價(jià)值用地?cái)?shù)量少, 削弱了該區(qū)域的生態(tài)服務(wù)功能?？赏ㄟ^優(yōu)化建成區(qū)內(nèi)部的生態(tài)用地格局, 融合多樣性、多層次的生態(tài)服務(wù)功能。

3.2.2 福州市生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)程度

福州市及各縣(市、區(qū))的值有不同程度的提升(圖5), 表明福州地區(qū)生態(tài)服務(wù)能力逐漸加強(qiáng), 展現(xiàn)出“生態(tài)文明典范城市”的優(yōu)勢(shì)。2009—2015年, 福州市值整體提升15.2%, 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)。2015年鼓樓、臺(tái)江、倉山等經(jīng)濟(jì)、人口密集區(qū)域的值分別為0.01、0.02、0.31, 遠(yuǎn)低于1, 雖然較2009年有一定提升, 但增長幅度不大。福州整個(gè)區(qū)域處于較高水平(圖6), 絕大部分地區(qū)都大于1, 表明其處于生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的良好態(tài)勢(shì); 而平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的值有所下降,為0.90, 較差于其他縣(市、區(qū)), 面臨生態(tài)—經(jīng)濟(jì)發(fā)展不協(xié)調(diào)的壓力, 沿岸易受海風(fēng)、海水侵蝕, 面臨自然環(huán)境的威脅, 而近年來社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展, 加深了對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,故需完善生態(tài)管控措施, 加大環(huán)保投入。

3.3 土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)度土地利用變化生態(tài)環(huán)境效應(yīng), 得到2009—2015年福州市各類型及整體和各縣(市、區(qū))的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)指數(shù), 如表7、表8所示。設(shè)2009年為基期年、2015年為終期年, 評(píng)估期間有無土地利用變化情況下區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值, 估算兩者之比, 結(jié)果顯示: 福州市2009—2015年間土地利用變化環(huán)境效應(yīng)指數(shù)為0.983, 小于1, 說明土地利用變化引起了生態(tài)環(huán)境衰退, 但影響程度微弱, 主要集中在園地、耕地、水域等土地利用類型環(huán)境效益的衰減。福州市的城鄉(xiāng)建設(shè)占用了耕地、園地、水域等, 使原有耕地、園地、水域等擁有較高生態(tài)服務(wù)價(jià)值的用地類型的面積和生態(tài)效益減少, 干擾了生態(tài)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與功能的平衡。其中, 倉山、平潭、長樂等地的土地利用變化引發(fā)環(huán)境衰弱程度較大, 近幾年作為福州經(jīng)濟(jì)建設(shè)擴(kuò)展的重點(diǎn)區(qū)域, 土地開發(fā)利用范圍及強(qiáng)度不斷擴(kuò)大, 區(qū)域內(nèi)生態(tài)功能受到限制。在全市范圍內(nèi)推動(dòng)的“東擴(kuò)南進(jìn)、沿江向?！眳^(qū)域擴(kuò)張計(jì)劃一定程度上加劇了這種環(huán)境效應(yīng)。因而, 在發(fā)展的同時(shí)需注重土地利用效率的優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境的維護(hù)。

圖5 生態(tài)服務(wù)價(jià)值與地區(qū)生產(chǎn)總值比值

Figure 5 Ratio of ecological service value to regional GDP

圖6 福州各縣(市、區(qū))生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度

Figure 6 Ecological-economic coordination among districts and counties in Fuzhou

表7 2009—2015年福州市土地利用生態(tài)環(huán)境影響指數(shù)表

表8 2009—2015年福州各地區(qū)土地利用變化生態(tài)環(huán)境效應(yīng)指數(shù)表

4 結(jié)論

綜合運(yùn)用相關(guān)指數(shù)模型, 評(píng)估并分析2009—2015年福州市土地利用變化狀況及區(qū)域發(fā)展過程導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境效應(yīng), 得出如下結(jié)論:

(1)福州市土地利用程度仍有提升空間, 林地面積占比較大, 但隨著各類建設(shè)用地?cái)U(kuò)張, 面臨被擠占的壓力。其中臺(tái)江、鼓樓等土地利用程度高的地區(qū)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件發(fā)展到較高水平后, 土地利用變化漸趨穩(wěn)定; 晉安臨近福州中心城區(qū), 土地利用程度及變化率較低, 具備土地挖潛的優(yōu)勢(shì), 可緩解城市建設(shè)用地供給。總體上, 福州城市建設(shè)擴(kuò)展趨勢(shì)向倉山、馬尾、長樂、平潭等東南沿海地區(qū)延伸。

(2)福州市各縣(市、區(qū))間的生態(tài)服務(wù)價(jià)值與土地利用程度呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)差異。而福州市及各縣(市、區(qū))建設(shè)的生態(tài)—經(jīng)濟(jì)效益水平處于均衡狀態(tài), 福州市土地利用變化生態(tài)環(huán)境效應(yīng)指數(shù)值為0.983, 各縣(市、區(qū))效應(yīng)指數(shù)值皆接近于1, 表明福州市整體土地利用變化的環(huán)境影響基本處于平穩(wěn)狀態(tài), 各轄區(qū)間具有微弱差異。

從土地利用變化角度闡釋區(qū)域生態(tài)環(huán)境效應(yīng)狀況, 可以展現(xiàn)基于區(qū)域承載力的生態(tài)—經(jīng)濟(jì)均衡態(tài)勢(shì)。在城鄉(xiāng)建設(shè)過程中, 由于土地利用程度的增強(qiáng), 不同類型用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值會(huì)出現(xiàn)縮減效應(yīng), 引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能波動(dòng), 影響區(qū)域環(huán)境。因此, 新時(shí)期生產(chǎn)建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)考慮生態(tài)成本, 推進(jìn)生態(tài)修復(fù)與改善工程, 加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)競爭力。而土地利用變化與生態(tài)環(huán)境互動(dòng)過程中, 作用因素間、因素與生態(tài)系統(tǒng)間的影響機(jī)制將是今后待深入研究的方向。

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Research on environmental effects of land use change based on ecosystem service values

HU Qiyu1,2, CHEN Songlin1,2,*

1. Provincial Key Lab of Subtropical Resources and Environment of Fujian, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China 2. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China

Exploring the impact of land use changes on the ecological environment has become a hot spot with the rapid development of social economy. The comprehensive index of land use degree and the average expansion index of urban and rural construction land were used to analyze the land use change; furthermore, the ecological environmental effects were assessed based on the ecosystem service values with or without land use change. The comprehensive index of land use in Fuzhou in 2015 was 241.53, and the rate of change from 2009 to 2015 was 0.011, which was in a stable state, and there were spatial differences among counties (cities, districts). From 2009 to 2015, the environmental effect index of land use change in Fuzhou was 0.983. All the districts and counties were lower than but close to 1, indicating that the changes in land use during theresearch period had a slight negative impact on the ecological environment. Combined with the eco-economic coordination model, it was determined that the ecological and economic development of Fuzhou and its districts and counties was basically in a state of equilibrium. Pingtan Comprehensive Experimental Area should be given priority to its ecological vulnerability in its construction expansion.

land use change; ecosystem service value; eco-economy coordination degree; eco-environmental effect

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.05.009

F301.24; X171.1

A

1008-8873(2019)05-058-10

2018-04-04;

2018-04-27

國家自然科學(xué)基金(41771136); 福建省科技重大專項(xiàng)(2012NZ0002)

胡其玉(1993—), 男, 四川成都人, 碩士研究生, 主要從事土地利用評(píng)價(jià)方面的研究, E-mail: zhongguo999long@qq.com

陳松林(1964—), 男, 福建南安人, 博士, 教授, 主要從事土壤地理與土地資源研究, E-mail: slchen6@163.com

胡其玉, 陳松林. 基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值量的土地利用變化環(huán)境效應(yīng)研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(5): 58-67.

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