舟山市海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估

鮑欣慧，趙一然，董梅超，徐浩然，陳毅鏵，吳定逸，邵姝遙

(寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系，浙江 寧波 315211)

土地作為人類生產(chǎn)、生活的要素與載體，由其利用方式改變導(dǎo)致的土地覆被格局變化會對生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境產(chǎn)生或正或負的效應(yīng)。土地利用轉(zhuǎn)型是社會經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動的區(qū)域土地利用類型和強度的變化，已有許多研究致力于探索土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境影響。1970年，《人類對全球環(huán)境影響》首次提出生態(tài)系統(tǒng)為人類提供“服務(wù)”的概念[1]；1977年，Westman[2]提出“自然服務(wù)”的概念及其價值評估問題；1981年，Ehrilich等[3]在梳理和統(tǒng)一了“環(huán)境服務(wù)”“自然服務(wù)”等相關(guān)概念的基礎(chǔ)上提出了“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”術(shù)語；1997年，Costanza等[4]首次嘗試對全球生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)及其價值進行分類評估。我國學(xué)者于1999年引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概念及相關(guān)價值評價方法，隨后，謝高地等[5]通過大量問卷調(diào)查修正Costanza模型，提出了符合中國實際情況的中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子表，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實踐結(jié)果不斷進行修訂。

高效率利用資源是人類活動的基本原則之一。生態(tài)系統(tǒng)除了為人類提供可交易的產(chǎn)品外，還提供無法在市場交易中實現(xiàn)的各種自然服務(wù)，因而評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的方法主要包括市場/非市場價值法(假想市場法)及收益轉(zhuǎn)移法[6]，學(xué)者可根據(jù)研究區(qū)特性與數(shù)據(jù)源組合使用多種方法?，F(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標遴選體系中，以Costanz等[4]和謝高地等[5,7]對全球生態(tài)系統(tǒng)和中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估最為典型。雖然有許多學(xué)者從不同領(lǐng)域、不同尺度展開探索，但是在總體框架上均未能突破一級指標的分類方案，至多是結(jié)合研究區(qū)的地方性對二級指標進行了修正，如結(jié)合實際情況修正生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)表，分別刻畫快速城市化與工業(yè)化背景下長三角[8]地區(qū)，以及城市圈、三江源生態(tài)脆弱區(qū)、黃土高原等類型的非濱海生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值評估[9]，重點修正氣體調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、食物生產(chǎn)和原材料供給服務(wù)價值等二級指標。

海島地理位置特殊，自然條件復(fù)雜多變。海島和其周邊既可為人類提供植被、水產(chǎn)、旅游等自然資源，又可發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖、水產(chǎn)捕撈、港口航運等行業(yè)，為人類活動與財富創(chuàng)造提供便利；因此，在一國領(lǐng)土中擁有極其特殊又重要的自然、經(jīng)濟、政治價值。隨著海島利用政策和工程技術(shù)水平的提高，海島與陸地的聯(lián)系日益緊密，海島生態(tài)環(huán)境的脆弱性逐漸成為海島可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。厘清海島生態(tài)服務(wù)功能并確立科學(xué)的海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估體系，兼具理論和實踐意義。

目前，已有部分學(xué)者聚焦海岸城市或濕地在人類活動影響下的生態(tài)服務(wù)價值變化[10-15]，相關(guān)研究沿用了謝高地等[5,7]對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估分類標準，重點分析其在凈化環(huán)境、物質(zhì)生產(chǎn)、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持、娛樂文化等方面的功能。然而，海島孤立于大陸散布在海洋中，雖然兼具海陸生態(tài)系統(tǒng)特征，但又具有孤立、脆弱、易受外界影響的特點，因此，海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估并不宜于直接套用大陸生態(tài)系統(tǒng)的評估指標及方法。有學(xué)者嘗試根據(jù)研究區(qū)情況構(gòu)建有區(qū)別性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標體系，如在分析寧波杭州灣新區(qū)圍填海造陸引起的海島周圍生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失時，主要測算海洋水產(chǎn)品供給、基因資源供給、氣體調(diào)節(jié)、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、廢棄物處理、科研文化價值和物種多樣性維持服務(wù)等功能，并以此估算海島周圍海域海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值因海域轉(zhuǎn)化為陸地而受到的損失[13]。但反思已有研究發(fā)現(xiàn)，以往關(guān)于土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究，其樣區(qū)主要是城市邊緣地區(qū)、重要江河流域等，針對海島陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估研究較少，且現(xiàn)有研究多沿用中國平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)或進行部分修訂調(diào)整，未能重視海島生態(tài)系統(tǒng)與大陸生態(tài)系統(tǒng)的差異性，適用于海島陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的指標體系仍有待探索。為此，遴選舟山市作為研究案例，構(gòu)建海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價方法，對海島地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其變化的土地利用動因進行評估。研究結(jié)果有助于明晰海島地區(qū)土地利用的優(yōu)化配置規(guī)制，對促進海島地區(qū)土地可持續(xù)利用亦具有積極的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

舟山市是我國唯一由群島組成的地級市，有大小島嶼1 814個，本島舟山島為我國第四大島。全市陸域面積1 440 km2，轄定海區(qū)、普陀區(qū)、岱山縣、嵊泗縣，截至2017年末常住人口115.8萬。舟山屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤，光照充足，植被覆蓋率較高，生態(tài)環(huán)境良好，擁有完整的淡水水域生態(tài)系統(tǒng)和森林生態(tài)系統(tǒng)。2011年，浙江舟山群島新區(qū)正式成立，城市化建設(shè)進程加快。

選擇舟山市為研究案例主要基于以下考慮：一是舟山市獨特的地理位置，且兼具海島、陸地2種生態(tài)系統(tǒng)特征的自然環(huán)境；二是研究區(qū)集合了國家政策催化與人類活動集中帶來的生態(tài)環(huán)境影響，需要科學(xué)認知海島地區(qū)生態(tài)、生產(chǎn)、生活之間的協(xié)調(diào)路徑；三是對海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的科學(xué)評估是確定當?shù)爻擎?zhèn)化、工業(yè)化與人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)與前提。

1.2 數(shù)據(jù)來源

行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.giscloud.cn)提供的Landsat系列遙感影像解譯數(shù)據(jù)(2000、2005、2010、2015年)，參考《全國遙感監(jiān)測土地利用/覆蓋分類體系》及生態(tài)系統(tǒng)分類標準，結(jié)合舟山土地利用特點，借助ArcGIS 10.2軟件將研究區(qū)地類重分類為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類。研究所涉及的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于相應(yīng)年份的《浙江統(tǒng)計年鑒》《舟山統(tǒng)計年鑒》，或舟山市政府網(wǎng)站。

1.3 海島陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型構(gòu)建

根據(jù)研究區(qū)土地利用、社會經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)的可獲取性，綜合不同尺度和不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的研究成果[12-15]及海島生態(tài)系統(tǒng)的客觀特性，確定重點評價海島陸域生態(tài)系統(tǒng)的供給服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)，具體指標包括淡水產(chǎn)品供應(yīng)、土壤保持、旅游休閑等服務(wù)價值(表1)，覆蓋了海島陸域最基本的生態(tài)系統(tǒng)——林(草)地生態(tài)系統(tǒng)、淡水水域生態(tài)系統(tǒng)。

表1 舟山市生態(tài)服務(wù)價值評估指標體系

2 結(jié)果與分析

2.1 舟山市土地利用變化特征

舟山市土地利用類型中分布較為廣泛的為林地、耕地，集中于定海區(qū)。2015年，舟山市林地總面積為701.32 km2，耕地總面積為312.32 km2，分別占當年用地總面積的52.36%和23.32%，建設(shè)用地占比較高，水域和草地占比較低，有0.41 km2的未利用地集中分布于岱山縣，占全市用地總面積的0.03%。

為探討各地類間的轉(zhuǎn)換情況，利用ArcGIS 10.2軟件的空間分析功能計算研究時段內(nèi)(2000—2015年)不同土地利用類型的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)研究時段舟山市建設(shè)用地面積呈增加趨勢，林地面積雖有減少但降速變緩，主要是受舟山市城鎮(zhèn)化建設(shè)需要和森林保護政策的影響。同時，個別地區(qū)受地形地貌影響，耕地資源匱乏，土地利用類型轉(zhuǎn)移主要以林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移為主。圍墾、填海造陸等方式雖然實現(xiàn)了自然地類向人工地類的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，但是也使得未來生態(tài)系統(tǒng)維護與經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾日益深重。

研究時段舟山市土地利用類型流轉(zhuǎn)的總體形勢為耕地、林地向城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)化，未利用土地資源儲備較少且變化幅度不大。受地形地貌和社會經(jīng)濟發(fā)展程度影響，城鄉(xiāng)建設(shè)用地分布以定海區(qū)最為集中，其他各地分布不均且差異較大。研究時段內(nèi)，岱山縣、定海區(qū)、普陀區(qū)的綜合土地利用動態(tài)度分別為0.55%、0.39%、0.55%，但嵊泗縣的綜合土地利用動態(tài)度達到了2.33%，尤其是在2010—2015年，嵊泗縣的建設(shè)用地利用動態(tài)度達到峰值(836.44%)，土地利用呈現(xiàn)出林地大幅轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的局面。這是因為，隨著土地非農(nóng)需求急增，為滿足發(fā)展需要，當?shù)夭坏貌粚⒘值亻_發(fā)為建設(shè)用地，但也導(dǎo)致嵊泗縣面臨更為嚴峻的生態(tài)環(huán)境保護形勢。

由2000—2015年舟山市土地利用總體變化可知：1)各區(qū)(縣)耕地面積均有不同幅度減少，岱山縣、普陀區(qū)、嵊泗縣林地面積年際間大幅變化，普陀區(qū)林地面積總體增加，而其他區(qū)(縣)的林地面積仍不同幅度減少；2)各區(qū)(縣)建設(shè)用地面積均有不同幅度增加，但岱山縣建設(shè)用地面積僅增加3.97 km2，說明其土地利用類型轉(zhuǎn)化較為困難，究其原因為風(fēng)力發(fā)電建設(shè)工程的開展和立體式海水養(yǎng)殖發(fā)展要求盡可能保持原有的土地利用類型；3)定海區(qū)、普陀區(qū)淡水水域面積減少，主要是轉(zhuǎn)化為了城鎮(zhèn)建設(shè)用地。

2.2 舟山市陸域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算公式得到舟山市水域、林地2種主要生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值及其變化(表2)。舟山市2000、2005、2010、2015年的主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別為69.468億、109.136億、133.661億、106.895億元，呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢。其中，2005、2010年淡水水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比較高，分別為72.77%和70.14%；2000、2015年林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比較高，分別為63.20%和50.06%。因淡水水域生態(tài)系統(tǒng)對外界刺激的反應(yīng)要比林地生態(tài)系統(tǒng)更加迅速和強烈，所以從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化來看，水域生態(tài)系統(tǒng)的變化強度高于林地生態(tài)系統(tǒng)，且變化速度在2000—2015年間呈現(xiàn)激增、緩增、驟降的特點，而林地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值變化則呈現(xiàn)先減少后持續(xù)增加的態(tài)勢。

表2 舟山市主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及價值變化 單位：億元

對比舟山市淡水水域和林地2類生態(tài)系統(tǒng)為舟山提供淡水產(chǎn)品供應(yīng)、土壤保持和旅游休閑等服務(wù)的價值發(fā)現(xiàn)，淡水產(chǎn)品供應(yīng)服務(wù)價值受市場和漁業(yè)生產(chǎn)條件影響在2010年達到最高值(93.754億元)，土壤保持服務(wù)價值受林地轉(zhuǎn)為其他地類的影響先下降后又伴隨一系列還林政策的影響而逐漸上升，旅游休閑服務(wù)價值隨著國家對旅游業(yè)的大力支持和舟山市旅游業(yè)繁榮發(fā)展由2000年的0.785億元快速增長至2015年的14.681億元。研究時段內(nèi)，除林地生態(tài)系統(tǒng)提供的土壤保持服務(wù)價值總體呈負增長外，其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均為正增長，總的增長值為37.427億元。

2.3 土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響

隨著生態(tài)服務(wù)價值較高的林地轉(zhuǎn)化為生態(tài)服務(wù)價值較低的城鎮(zhèn)建設(shè)用地，舟山市2000—2005年林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值出現(xiàn)較明顯下降；隨著耕地占補平衡和舟山旅游城市建設(shè)綠化政策的實施，減少的林地主要轉(zhuǎn)換成耕地或水域，相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化不大。

3 小結(jié)

隨著人類活動能力的增強和活動空間的拓展，人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響日益增強。本文借鑒生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法構(gòu)建海島生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型，以中國典型海島舟山市為例，定量測算2000—2015年間其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，擬詮釋海島地區(qū)土地利用變化映射的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化時空規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，舟山市主要土地利用類型為林地、耕地，2000—2015年全市耕地、林地向城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)化，未利用土地資源儲備較少且變化幅度不大。舟山市主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化主要受當?shù)赝恋乩酶窬肿兓笆袌霾▌拥挠绊懀尸F(xiàn)較大幅度的增加與減少。在海島陸域開發(fā)建設(shè)過程中，應(yīng)當注重協(xié)調(diào)海島生態(tài)系統(tǒng)保護的土地利用格局，對高服務(wù)價值生態(tài)系統(tǒng)的保護與開發(fā)應(yīng)注重在保量的基礎(chǔ)上發(fā)揮其最理想價值。