銅仁市土地利用變化對生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響分析

王金艷，王雅敬

(銅仁市自然資源局，貴州 銅仁 554300)

土地利用變化是人類活動和自然環(huán)境相互作用的結(jié)果，是全球化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域[1]。土地在人類活動影響下其結(jié)構(gòu)和功能不斷發(fā)生變化，在不同程度上改變和影響了原有土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，從而導(dǎo)致土地資源承載力和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與過程所形成并維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與功能[3]，生態(tài)服務(wù)價(jià)值是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值體現(xiàn)[4]，土地利用結(jié)構(gòu)和功能的變化直接影響了生態(tài)系統(tǒng)所提供服務(wù)的種類和強(qiáng)度，從而造成生態(tài)服務(wù)價(jià)值的損益[5]。研究區(qū)域土地利用變化以及由此引起的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化，對于區(qū)域自然資源保護(hù)和指導(dǎo)土地利用規(guī)劃具有重要意義[6-7]。

武陵山片區(qū)跨湖北、湖南、重慶、貴州四省市，集革命老區(qū)、民族地區(qū)和貧困地區(qū)于一體，是跨省交界面大、少數(shù)民族聚集多、貧困人口分布廣的連片特困地區(qū)[8]，武陵山片區(qū)作為長江流域的重要生態(tài)安全屏障和國家扶貧攻堅(jiān)的主戰(zhàn)場之一，其發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾備受關(guān)注。銅仁市是貴州省唯一一個(gè)全市行政面積劃入武陵山片區(qū)的地級市，本研究就銅仁市土地利用變化對生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響進(jìn)行分析研究，對于維持武陵山片區(qū)生態(tài)平衡，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，以期為地方政府部門制定合理的土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

銅仁市位于貴州省東北部，地處湘、渝、黔三省結(jié)合部，東鄰湖南省懷化市，西鄰遵義市，北與重慶市接壤，是連接中南地區(qū)與西南邊陲的紐帶，享有“黔東門戶”之美譽(yù)。地跨東經(jīng)107°45′～109°30′ 、北緯27°07′～29°05′ 之間。銅仁市地處云貴高原向湘西丘陵過度的斜坡地帶，西北高，東南低，海拔多在500～1000 m之間，地貌以山地丘陵為主，占全市總面積的67.8%。全市地處中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，降雨量較為充沛，年平均溫度在13.5～17.6 ℃，最熱月(7月)平均氣溫24.1～28.1 ℃，最冷月(1月)平均氣溫1.8～6.3 ℃，降水量在1110～1410 mm之間。全市幅員面積1.8萬km2，現(xiàn)轄10縣區(qū)，2018年年末常住人口315萬，國內(nèi)生產(chǎn)總值969.86億元，占貴州省生產(chǎn)總值的7.16%，聚居著苗、漢、侗、土家、仡佬等29個(gè)民族，少數(shù)民族占總?cè)丝诘?0.45%。

1.2 資料來源

研究所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括土地利用類型數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其中，糧食產(chǎn)量、價(jià)格統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《銅仁市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《貴州省糧食和物資儲備局》(http：//lshwzcb.guizhou.gov.cn/)，土地利用類型數(shù)據(jù)來源于銅仁市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，考慮到全國第二次土地變更調(diào)查前后調(diào)查手段和分類標(biāo)準(zhǔn)的差異，為增強(qiáng)研究區(qū)數(shù)據(jù)的可分析性，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)3期土地利用類型合并為6個(gè)一級類[8]，分類具體情況見表1。

表1 土地利用分類Tab.1 Land use types

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用類型動態(tài)度

本研究用土地利用類型動態(tài)度來定量描述區(qū)域土地利用變化的速度快慢[9-10]，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：K為研究期內(nèi)某種土地利用類型的動態(tài)度；Ua、Ub分別為研究期初/末某種土地利用類型的面積；T為研究時(shí)長(年)。

1.3.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)修正

基于Costanza等[11]的生態(tài)服務(wù)價(jià)值理論，我國學(xué)者謝高地等根據(jù)中國200名生態(tài)學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的理解狀況，得出了“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”，并確定1個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量等于當(dāng)年全國平均糧食單產(chǎn)市場價(jià)值的1/7[12]。考慮到銅仁市由于地處山區(qū)，耕地破碎零散，糧食生產(chǎn)市場化、機(jī)械化水平較低的實(shí)際現(xiàn)狀，用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算的糧食作物單價(jià)代替全國平均糧食價(jià)格。其計(jì)算公式為：

(2)

式中：Ea表示單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2)；i為作物種類，銅仁市主要作物為谷物、玉米、大豆、小麥、薯類；mi表示i種作物當(dāng)?shù)丶Z食平均價(jià)(元/t)；pi和qi分別表示i種糧食作物的播種面積(hm2)和單產(chǎn)(t/hm2)。

收集銅仁市2007年、2012年、2017年的主要作物產(chǎn)量、播種面積、糧食價(jià)格等數(shù)據(jù)，運(yùn)用公式(2)先計(jì)算出每期的Ea值，用研究區(qū)3個(gè)研究時(shí)段的加權(quán)平均值作為最終的單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值，結(jié)合“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表(2007)”計(jì)算得出銅仁市各土地利用類型所對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指數(shù)(表2)

表2 銅仁市各土地利用類型所對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指數(shù)(元/hm2)Tab.2 Ecological service value coefficient corresponding todifferent land use types in Tongren City

2)生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

采用Costanza等學(xué)者的計(jì)算公式計(jì)算研究區(qū)各土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，該公式如下：

ESV=∑(Ak×VCk)

(3)

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元)；Ak為研究區(qū)k種土地利用類型的面積(hm2)；VCk為生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值指數(shù)(元/hm2)。

3)敏感性指數(shù)計(jì)算

敏感性指數(shù)(coefficient of sensitive，CS)[13]也稱彈性指數(shù)，是指生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值指數(shù)(VC)升高或降低1%所引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的變化情況，如果CS>1，表明ESV相對于VC是富有彈性的；如果CS<1，ESV則被認(rèn)為是缺乏彈性的，比值越大，表明生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值指數(shù)的準(zhǔn)確性越關(guān)鍵[14]，計(jì)算公式如下：

(4)

式中：i、j分別表示調(diào)整前后的數(shù)值。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 土地利用變化

表3統(tǒng)計(jì)了銅仁市2007—2017年間的土地利用變化情況。結(jié)果表明，銅仁市2007年、2012年和2017年主要的土地利用類型為耕地和林地，兩者的總和占銅仁市總面積的76.6%以上，林地的面積占比在3個(gè)研究時(shí)段內(nèi)均超過了49%，由于林地的大面積存在，使得銅仁市擁有的生態(tài)功能具有重要意義。2007—2017年間，銅仁市土地利用變化的總體情況為：耕地、草地、未利用地減少，林地、建設(shè)用地和水域增加，從動態(tài)變化率來看，耕地、草地、未利用地為負(fù)值，表明其面積減少，林地、建設(shè)用地、水域面積為正值，表明其面積增加。

表3 銅仁市2007—2017年土地利用變化Tab.3 Land use changes in Tongren City from 2007 to 2017

2007—2012年間，銅仁市耕地面積減少，林地面積增加，耕地和林地變化的動態(tài)度分別是0.34%和0.95%，這主要受貴州省人民政府為落實(shí)好國家“退耕還林”政策出臺《貴州省人民政府關(guān)于完善退耕還林政策的意見》相關(guān)資金補(bǔ)助政策和配套措施影響。2007—2017年間，銅仁市的草地和未利用地面積變化顯著，草地和未利用地的面積分別減少了38018.37 hm2和26160.84 hm2，動態(tài)度分別為1.06%和1.89%。耕地和建設(shè)用地變化的動態(tài)度分別為0.22%和1.97%，和草地和未利用地的動態(tài)度相比，建設(shè)用地增長較快，耕地變化較慢，這與銅仁市大力實(shí)施的未利用地土地開發(fā)項(xiàng)目有關(guān)，據(jù)《農(nóng)村土地整治監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)》統(tǒng)計(jì)，2007—2017年間銅仁市通過未利用地開發(fā)獲得新增耕地面積28064.29 hm2。結(jié)果表明銅仁市的土地利用方向?yàn)椋阂环矫娌莸睾臀蠢玫乇婚_發(fā)為耕地，另一方面，耕地向林地、園地、建設(shè)用地和水域方向擴(kuò)張。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

研究區(qū)2007年的總生態(tài)服務(wù)價(jià)值(ESV)為307.75億元，2012年和2017年的總ESV分別為326.73億元和324.83億元，2007—2012年間增加了18.98億元，2012—2017年減少了1.9億元，2007—2017年10年間增加了17.08億元，變化率為5.55%，年均增加0.55億元，各個(gè)土地利用類型提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值年變化率不是很大，但從各種土地利用類型在不同研究時(shí)期內(nèi)占總ESV的比例來看，因各土地利用類型面積變化帶來的影響還是比較大的。

表4 2007—2017年銅仁市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值及價(jià)值構(gòu)成變化Tab.4 Total ecological service value of Tongren Tity andchange of value composition from 2007 to 2017

從生態(tài)系統(tǒng)來看，林地提供的總服務(wù)價(jià)值最高，2007年、2012年和2017年林地的ESV占總價(jià)值的比例均超過了75%，其次是水域，2012年和2017年水域提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值均占總價(jià)值的9.71%，2007年水域的ESV較2012年和2017年偏低，主要是由于水域面積變化較大導(dǎo)致的，3個(gè)研究時(shí)段內(nèi)未利用地提供的服務(wù)價(jià)值量最低，均在0.18%以下。

在研究時(shí)段內(nèi)(2007—2017年)，由于研究區(qū)大力實(shí)施未利用地土地開發(fā)項(xiàng)目，導(dǎo)致未利用地和草地的面積減少較大，分別占面積變化總絕對值的22.37%和18.23%，其損失的ESV分別為0.11億元和2.41億元，損失的ESV占總變化絕對值的比例分別為0.47%和10.34%，耕地的減少導(dǎo)致ESV損失了0.6億元，占總變化絕對值比例的2.57%，林地面積的增加使得ESV增加了10.14億元，增加的ESV占總變化絕對值的比例為43.50%，林地增加的ESV遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耕地、草地和未利用地減少的ESV，這與研究區(qū)土地利用實(shí)際相吻合，一方面建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張使得大量耕地、林地、草地等農(nóng)用地被占用，而大力實(shí)施的未利用地土地開發(fā)項(xiàng)目補(bǔ)充了一定數(shù)量的耕地，另一方面，研究區(qū)“退耕還林”政策的實(shí)施以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使包括園地在內(nèi)的林地面積增加，從而使林地提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值在研究區(qū)中具有明顯的優(yōu)勢，表明研究區(qū)林地在生態(tài)系統(tǒng)中提供生態(tài)服務(wù)的重要性。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值變化

從研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值構(gòu)成的總體情況來看(表5)，因研究區(qū)土地利用類型變化導(dǎo)致各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值所占比例的大小依次為：土壤形成與保護(hù)>水源涵養(yǎng)>生物多樣性保護(hù)>氣候調(diào)節(jié)>原材料>廢物處理>娛樂文化>食物生產(chǎn)>氣體調(diào)節(jié)。2017年，土壤形成與保護(hù)的價(jià)值最大，占總價(jià)值的29.81%，其次是水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)和原材料，分別占總價(jià)值的16.38%、14.74%、11.30%和8.23%，以上5種類型的價(jià)值占總ESV的80%以上，食物生產(chǎn)和氣體調(diào)節(jié)所占的比例最低，食物生產(chǎn)占4.99%，氣體調(diào)節(jié)僅占2.32%。

表5 2007—2017年銅仁市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化表Tab.5 Changes of ecological service value functions inTongren City from 2007 to 2017

2007—2017年間，總體上銅仁市各單項(xiàng)ESV均呈上升趨勢，除水源涵養(yǎng)外，變化率在0.25%～5.08%之間，水源涵養(yǎng)的變化率較大，主要是由于水域的面積在兩個(gè)研究時(shí)段內(nèi)面積變化較大導(dǎo)致的。10年間，各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化增加了17.08億元，除水源涵養(yǎng)因面積增加較大導(dǎo)致增幅較大外，其他各單項(xiàng)ESV增加較為緩慢，增量最大的為土壤形成與保護(hù)，10年間增加了2.75億元，其次是原材料、娛樂文化、氣候調(diào)節(jié)，增量分別為1.02億元、0.92億元和0.87億元，增量最小的是食物生產(chǎn)，10年間僅增長了0.04億元，在單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值中，研究時(shí)段內(nèi)水源涵養(yǎng)的ESV變化最大，食物生產(chǎn)的ESV變化最小，主要原因是水域和耕地面積變化的影響，水域是水源涵養(yǎng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高的土地類型，而耕地是提供食物生產(chǎn)生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高的土地類型。由此可見，在土地利用中注重保護(hù)林地、園地、水域，保持耕地、草地的數(shù)量和質(zhì)量，節(jié)約集約利用建設(shè)用地，對維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能具有重要意義。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性分析

計(jì)算敏感性指數(shù)是為驗(yàn)證生態(tài)價(jià)值系數(shù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)徐麗芬等人[15]的研究，將土地利用類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)上下調(diào)整50%，以此來分析土地利用類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)變化對整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的影響程度。銅仁市2007年、2012年和2017年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表6，結(jié)果表明，敏感性指數(shù)均小于1，本文采用的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，所估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是可信的，林地的敏感性指數(shù)最大，說明林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大。

表6 銅仁市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性Tab.6 The sensitivity of ecological service value in Tongren City

3 結(jié)論

1)銅仁市2007—2017年間，耕地、草地、未利用地減少，林地、建設(shè)用地和水域增加，銅仁市的土地利用方向總體上為一方面草地和未利用地被開發(fā)為耕地，另一方面，耕地向林地、園地、建設(shè)用地和水域方向擴(kuò)張。

2)銅仁市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)均小于1，表明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指數(shù)而言是缺乏彈性的，本文的研究結(jié)果可信，林地的敏感性指數(shù)最大，說明林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大。

3)2007—2017年間，研究區(qū)總生態(tài)服務(wù)價(jià)值(ESV)增加了17.08億元，變化率為5.55%，年均增加0.55億元，各個(gè)土地利用類型提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值年變化率不是很大，但從各種土地利用類型在不同研究時(shí)期內(nèi)占總ESV的比例來看，因各土地利用類型面積變化帶來的影響還是比較大的；從研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值構(gòu)成的總體情況來看，土壤形成與保護(hù)、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)和原材料5種類型的價(jià)值占總ESV的80%以上，在土地利用中注重保護(hù)林地、園地、水域，保持耕地、草地的數(shù)量和質(zhì)量，節(jié)約集約利用建設(shè)用地，對維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能具有重要意義。