雄安新區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布格局預(yù)測(cè)

馮運(yùn)雙,石龍宇,*

1 福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 福州 350002 2 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所 城市環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廈門 361021

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用,包括對(duì)人類生存及生活質(zhì)量有貢獻(xiàn)的有形產(chǎn)品和無形服務(wù)[1- 2]。綜合考慮人類基本生活對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的消耗和偏好需求,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是指被人類社會(huì)消耗(能夠獲得的)或者渴望得到的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量[3],與土地開發(fā)的強(qiáng)度或人類活動(dòng)的干擾程度密切相關(guān)。相關(guān)研究表明,不同區(qū)域的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況不同,影響其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需存在空間異質(zhì)性和不平衡的問題[4- 5],明晰區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求可為保護(hù)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和管理提供支持[6]。2017年4月1日,雄安新區(qū)被中共中央、國務(wù)院設(shè)立為國家級(jí)新區(qū),包括雄縣、容城縣、安新縣3個(gè)縣及周邊部分區(qū)域,著重強(qiáng)調(diào)了新區(qū)規(guī)劃要突出生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展,作為未來生態(tài)城市標(biāo)桿,雄安新區(qū)在疏解北京非首都功能和推進(jìn)京津冀生態(tài)建設(shè)中戰(zhàn)略地位重要[7]。然而新城的建設(shè)過程中必然伴隨著高強(qiáng)度人為建設(shè)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的干擾,容易造成生態(tài)系統(tǒng)脆弱,威脅區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需平衡,甚至導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題。同時(shí),由于城市人口的聚集和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,雄安新區(qū)對(duì)糧食供給、水資源供給、空氣凈化、水源涵養(yǎng)和文化休閑等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求將不斷提高,且具有空間分異特征。因此,在城市發(fā)展初期,分析預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間特征和未來變化趨勢(shì),可為后期的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市規(guī)劃布局等提供指導(dǎo)[8],建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)城市。

目前測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的研究方法有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系矩陣法[9- 11]、生態(tài)足跡法、問卷調(diào)查法和公眾參與法、模型計(jì)算法、貨幣價(jià)值法等[12]。應(yīng)用較多的是基于土地利用/土地覆被變化(LUCC)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系矩陣法,即以土地利用圖為基礎(chǔ),利用專家經(jīng)驗(yàn)制定土地利用類型和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需程度的矩陣,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需進(jìn)行對(duì)比分析,分析結(jié)果的精確度與土地利用數(shù)據(jù)精確度密切相關(guān),而雄安新區(qū)的發(fā)展和建設(shè)由于受政策影響較大,其土地利用變化機(jī)制與普通自然增長(zhǎng)的城市不同,無法使用常見的CA-Markov模型進(jìn)行預(yù)測(cè),因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求預(yù)測(cè)不能使用依賴于土地利用狀況的供需矩陣法。生態(tài)足跡法是從物質(zhì)文化、生態(tài)安全和環(huán)境質(zhì)量三個(gè)方面參考可持續(xù)發(fā)展城市的標(biāo)準(zhǔn),把人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的各種需求反映在所需要的生物生產(chǎn)性面積上[13- 14],測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)需求,但無法反映區(qū)域內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間異質(zhì)性。公眾參與法和問卷調(diào)查法是基于利益相關(guān)者的認(rèn)知、支付意愿和偏好來研究生態(tài)服務(wù)需求和供給,有利于反映不同利益相關(guān)者的需求,但容易存在認(rèn)知和理解偏差[2]。貨幣價(jià)值法能提高人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)退化所涉及的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí),有利于提高可比性和經(jīng)濟(jì)權(quán)衡評(píng)估[6],但對(duì)于無形的服務(wù),由于不可衡量性和對(duì)人們感知的依賴,貨幣價(jià)值法難以測(cè)算。目前已有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究,大部分是根據(jù)現(xiàn)狀自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)開展的單一時(shí)間維度的研究[15- 18],缺乏對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空變異性的關(guān)注。因此,本文根據(jù)研究區(qū)域特征和數(shù)據(jù)的可獲取性,參考彭建等人[19- 21]的研究方法,選取社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中的土地利用開發(fā)程度、人口密度和經(jīng)濟(jì)密度三個(gè)指標(biāo)表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求,對(duì)雄安新區(qū)未來時(shí)間節(jié)點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求時(shí)空分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。

由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、行為規(guī)范、人口結(jié)構(gòu)的變化和技術(shù)創(chuàng)新等因素的影響[3],未來時(shí)間節(jié)點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求預(yù)測(cè)需要結(jié)合未來的土地利用狀況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),因此根據(jù)雄安新區(qū)規(guī)劃資料預(yù)估2035年和2050年兩個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的土地利用空間分布格局,使用地區(qū)類比法和綜合增長(zhǎng)率法預(yù)測(cè)2035年和2050年的人口和經(jīng)濟(jì)密度空間分布格局,然后空間疊加分析,預(yù)測(cè)雄安新區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布狀況,探討新興城市發(fā)展過程中,人口社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素影響下的城市內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求變化的空間規(guī)律,得到不同區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間差異,指導(dǎo)未來城市規(guī)劃和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以滿足人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求。

圖1 雄安新區(qū)2017年土地利用圖Fig.1 The land use map of Xiong′an New Area in 2017

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

雄安新區(qū)于2017年4月1日被中共中央、國務(wù)院設(shè)立為國家級(jí)新區(qū),包括雄縣、容城縣、安新縣3個(gè)縣及周邊部分區(qū)域(圖1),土地規(guī)劃總面積1770 km2,根據(jù)2018年公布的《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》,新區(qū)遠(yuǎn)景開發(fā)強(qiáng)度控制在30%,建設(shè)用地總規(guī)模約530 km2,人口規(guī)?？刂圃?萬人/km2；規(guī)劃先行啟動(dòng)建設(shè)起步區(qū),起步區(qū)面積約198 km2,在起步區(qū)適當(dāng)區(qū)域規(guī)劃建設(shè)啟動(dòng)區(qū)。建設(shè)目標(biāo)為到2035年,基本建成綠色低碳、信息智能、宜居宜業(yè)、具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力和影響力、人與自然和諧共生的高水平社會(huì)主義現(xiàn)代化城市。到21世紀(jì)中葉,全面建成高質(zhì)量高水平的社會(huì)主義現(xiàn)代化城市,成為京津冀世界級(jí)城市群的重要一極,集中承接北京非首都功能成效顯著,為解決“大城市病”問題提供中國方案,新區(qū)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求預(yù)測(cè)區(qū)域：雄安新區(qū)規(guī)劃范圍,面積共1770 km2；先行開發(fā)的起步區(qū),面積約198 km2；

預(yù)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)：根據(jù)城市建設(shè)發(fā)展規(guī)律,綜合考慮城市規(guī)劃目標(biāo)等因素,確定預(yù)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2035年、2050年。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文人口統(tǒng)計(jì)口徑均為年末常住人口,雄安新區(qū)人口數(shù)據(jù)來自《保定經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》,深圳人口數(shù)據(jù)來自《深圳統(tǒng)計(jì)年鑒》,北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)數(shù)據(jù)來自《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》。土地利用數(shù)據(jù)是基于Sentinel- 2數(shù)據(jù)獲得的10 m空間分辨率的2017年全球土地覆被圖(FROM-GLC10)[22],人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)和GDP空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心[23- 25]。

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求預(yù)測(cè)

綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化驅(qū)動(dòng)因子以及數(shù)據(jù)可獲取性,本文參考彭建等人[19,26- 28]的研究方法,選取社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系的土地利用開發(fā)程度、人口密度、經(jīng)濟(jì)密度3個(gè)指標(biāo),綜合計(jì)算反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間分異格局。其中,土地利用開發(fā)程度為建設(shè)用地面積占區(qū)域土地總面積的百分比,人口密度為每km2范圍的人口數(shù)量,經(jīng)濟(jì)密度為每km2范圍的國內(nèi)生產(chǎn)總值,即地均GDP。為了消除不同縣市的人口密度和經(jīng)濟(jì)密度的較大差異,人口密度和經(jīng)濟(jì)密度在統(tǒng)計(jì)上采用對(duì)數(shù)法[19],預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的計(jì)算公式如下：

X=lgPi×lgEi×Di

(1)

式中,X代表評(píng)價(jià)單元生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求,Pi代表人口密度；Ei代表經(jīng)濟(jì)密度；Di代表土地利用開發(fā)程度。

2.2 土地利用開發(fā)程度預(yù)測(cè)

基于雄安新區(qū)土地利用現(xiàn)狀,結(jié)合《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》、《河北雄安新區(qū)啟動(dòng)區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》和《河北雄安新區(qū)起步區(qū)控制性規(guī)劃》等重要權(quán)威批復(fù)性文件以及相應(yīng)規(guī)劃示意圖,將國土空間分為生態(tài)空間、城鎮(zhèn)空間和農(nóng)業(yè)空間,對(duì)雄安新區(qū)2035年、2050年國土空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步預(yù)估(圖2),在國土空間結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上,利用Arcmap軟件進(jìn)行空間分析,計(jì)算得到1 km2網(wǎng)格內(nèi),建設(shè)用地面積所占的比例。

圖2 預(yù)估雄安新區(qū)國土空間結(jié)構(gòu)Fig.2 Estimated land use structure of Xiong′an New Area

2.3 人口密度預(yù)測(cè)

2.3.1雄安新區(qū)2035年人口密度預(yù)測(cè)

人口增長(zhǎng)包括自然增長(zhǎng)和機(jī)械增長(zhǎng),在雄安新區(qū)的快速發(fā)展和建設(shè)過程中,雄安新區(qū)的功能定位是以疏解北京的非首都功能為主,起步區(qū)是先行啟動(dòng)建設(shè)的主城區(qū),重點(diǎn)承接北京非首都功能疏解,由于政策原因而導(dǎo)致的政策內(nèi)遷入人口[29]將主要集中在起步區(qū),人口的機(jī)械增長(zhǎng)是影響人口規(guī)模的主要因素,非起步區(qū)人口增長(zhǎng)在發(fā)展初期受政策影響相對(duì)較小,人口的自然增長(zhǎng)是影響人口規(guī)模的主要因素,因此雄安新區(qū)2035年的常住人口預(yù)測(cè)由兩部分組成。

(1)起步區(qū)人口預(yù)測(cè)

雄安新區(qū)的定位首先是疏解北京非首都功能集中承載地,起步區(qū)主要負(fù)責(zé)承接來自北京的批發(fā)零售業(yè)、制造業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生教育及行政管理等方面的單位機(jī)構(gòu)和人口,這些人口集中于第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè),根據(jù)北京市的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2017年底北京市第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人數(shù)分別為192.8萬人和1005.2萬人。在非首都功能疏解過程中,由于新區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要,且基礎(chǔ)設(shè)施等配套條件改善,對(duì)人才的吸引力及需求增加,吸引大量第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員遷入起步區(qū)。以2017年北京市從業(yè)人口規(guī)模為基數(shù),假設(shè)由于政策原因遷入雄安新區(qū)的第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)人口占比分別為30%和10%[29]。

(2)非起步區(qū)人口預(yù)測(cè)

建設(shè)初期非核心區(qū)的其他區(qū)域承接非首都功能較少,受政策影響相對(duì)較小,常住人口預(yù)測(cè)主要與現(xiàn)狀人口空間分布情況相關(guān),因此使用綜合增長(zhǎng)率法[30],以預(yù)測(cè)基準(zhǔn)年上溯5年的歷史平均增長(zhǎng)率為基礎(chǔ),預(yù)測(cè)規(guī)劃目標(biāo)年城市人口,計(jì)算公式為：

Pn=P0×(1+k)n

(2)

式中,P0表示基年人口總數(shù),Pn表示預(yù)測(cè)年人口數(shù),k表示人口規(guī)模綜合增長(zhǎng)率,n表示年數(shù)。

2.3.2雄安新區(qū)2050年人口密度預(yù)測(cè)

地區(qū)類比法是借鑒戰(zhàn)略地位、行政級(jí)別和土地面積等發(fā)展背景相似地區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),根據(jù)參照地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)變化趨勢(shì)規(guī)律,對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)[31]。雄安新區(qū)的成立和建設(shè)被稱為“千年大計(jì)、國家大事”,改革開放以來,我國陸續(xù)成立了多個(gè)經(jīng)濟(jì)特區(qū)及國家級(jí)新區(qū),綜合多方面發(fā)展背景特征,選取深圳為雄安新區(qū)的參照城市,參考深圳1997年至2012年的人口年平均增長(zhǎng)率,預(yù)測(cè)雄安新區(qū)2035年至2050年期間15年的人口年平均增長(zhǎng)率為4.76%,以雄安新區(qū)2035年人口密度分布圖為基礎(chǔ),在Arcmap軟件中使用柵格計(jì)算器,根據(jù)公式2計(jì)算得到2050年雄安新區(qū)人口密度分布圖。

2.4 經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

2.4.1雄安新區(qū)2035年經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展引領(lǐng)區(qū)和開放發(fā)展先行區(qū)是雄安新區(qū)發(fā)展定位的組成部分,先行啟動(dòng)建設(shè)的起步區(qū)重點(diǎn)承接北京非首都功能疏解,重點(diǎn)發(fā)展尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地,因此起步區(qū)與非起步區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r具有空間分異特征,將雄安新區(qū)的經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)主要分為兩部分。

(1)起步區(qū)經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

采用地區(qū)類比法,根據(jù)起步區(qū)產(chǎn)業(yè)布局為重點(diǎn)承接北京疏解的事業(yè)單位、總部企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)、高等院校、科研院所等功能,重點(diǎn)發(fā)展人工智能、信息安全、量子技術(shù)、超級(jí)計(jì)算等尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地,建設(shè)國家醫(yī)療中心的規(guī)劃定位,參考成立于1992年的北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)發(fā)展至2015年GDP數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)雄安新區(qū)2035年建設(shè)用地地均GDP值 292270萬元/km2,結(jié)合每個(gè)面積為1 km2的正方形網(wǎng)格中建設(shè)用地所占比例,利用柵格計(jì)算器工具計(jì)算得到2035年起步區(qū)的經(jīng)濟(jì)密度空間分布數(shù)據(jù)。

(2)非起步區(qū)經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

采用平均增長(zhǎng)率法,以2017年為基期,根據(jù)雄縣、容縣和安新縣的2012—2017年的GDP年平均增長(zhǎng)率,預(yù)測(cè)2035年非起步區(qū)的地均GDP空間分布情況,計(jì)算公式為：

En=E0×(1+k)n

(3)

式中,E0表示基年地均GDP,En表示預(yù)測(cè)年地均GDP,k表示GDP年平均增長(zhǎng)率,n表示年數(shù)。

以雄安新區(qū)2015年的GDP空間公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)(注：本文預(yù)測(cè)以2017年為基準(zhǔn)年,但由于2017年的人口和GDP空間數(shù)據(jù)無法獲取,以2015年數(shù)據(jù)代替),利用Arcmap中的柵格計(jì)算器工具,根據(jù)公式3進(jìn)行運(yùn)算,得到2035年非起步區(qū)GDP空間分布數(shù)據(jù)。

2.4.2雄安新區(qū)2050年經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

將地區(qū)類比法和綜合增長(zhǎng)率法相結(jié)合,參考北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)2013—2017年的GDP年平均增長(zhǎng)率,預(yù)測(cè)雄安新區(qū)2035年至2050年的GDP年平均增長(zhǎng)率為10.57%,以雄安新區(qū)2035年經(jīng)濟(jì)密度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用Arcmap中的柵格計(jì)算器工具,根據(jù)公式3計(jì)算得到2050年雄安新區(qū)經(jīng)濟(jì)密度空間分布數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用開發(fā)程度預(yù)測(cè)

根據(jù)雄安新區(qū)土地利用2017年數(shù)據(jù)、2035年和2050年預(yù)估國土空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)得到雄安新區(qū)2017年、2035年和2050年土地利用開發(fā)程度圖(圖3)。2017年土地利用開發(fā)程度高值區(qū)分布在雄縣、容城縣和安新縣的縣城,中值區(qū)分布在農(nóng)村居民點(diǎn)范圍,低值區(qū)分布在農(nóng)田和白洋淀水域范圍；2035年土地開發(fā)利用程度格局發(fā)生變化,起步區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)用地增加,導(dǎo)致土地利用開發(fā)程度最高；2050年土地利用開發(fā)程度高值區(qū)集中在起步區(qū)和周邊幾個(gè)組團(tuán)范圍,同時(shí)白洋淀水域面積擴(kuò)大導(dǎo)致其周圍土地利用開發(fā)程度降低。

圖3 土地利用開發(fā)程度Fig.3 Land development degree

3.2 人口密度預(yù)測(cè)

雄安新區(qū)2035年起步區(qū)范圍政策內(nèi)遷入人口數(shù)量約為158萬人,使用綜合增長(zhǎng)率法計(jì)算2035年非起步區(qū)人口總量約為121萬人,雄安新區(qū)總?cè)丝跒?79萬人。將地區(qū)類比法和綜合增長(zhǎng)率法相結(jié)合,預(yù)測(cè)2050年雄安新區(qū)人口總量約為560萬,《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中規(guī)定新區(qū)遠(yuǎn)景開發(fā)強(qiáng)度控制在30%,建設(shè)用地總規(guī)模約530 km2,新區(qū)規(guī)劃建設(shè)區(qū)人口密度控制在1萬人/km2,預(yù)測(cè)所得2050年人口總量基本符合規(guī)劃的人口總量要求。

人口總量根據(jù)每平方公里內(nèi)建設(shè)用地所占比例分布,在2015年人口密度基礎(chǔ)上得到雄安新區(qū)2035年和2050年人口密度圖(圖4)。雄安新區(qū)現(xiàn)狀人口密度整體較小,相對(duì)密度較高值區(qū)分布在雄縣、容城縣和安新縣的縣城；2035年人口密度空間格局變化較大,高值區(qū)集中在起步區(qū)建設(shè)用地內(nèi)；2050年人口在起步區(qū)基礎(chǔ)上,周圍組團(tuán)人口密度也相對(duì)增加。

圖4 人口密度Fig.4 Population density

3.3 經(jīng)濟(jì)密度預(yù)測(cè)

利用地區(qū)類比法和綜合增長(zhǎng)率法,參考北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的2015年的GDP年平均增長(zhǎng)率,預(yù)測(cè)起步區(qū)范圍2035年GDP總量為2922億元,非起步區(qū)GDP總量約為552億元,總量為3475億元,雄安新區(qū)2050年GDP總量預(yù)測(cè)約為15677億元。GDP總量根據(jù)每平方公里內(nèi)建設(shè)用地所占比例分布,在2015年經(jīng)濟(jì)密度基礎(chǔ)上得到雄安新區(qū)2035年和2050年經(jīng)濟(jì)密度圖(圖5)。2015年經(jīng)濟(jì)密度整體較低,較高值區(qū)集中在雄縣、容城縣和安新縣的縣城；2035年新區(qū)整體經(jīng)濟(jì)密度增加,高值區(qū)集中在起步區(qū),起步區(qū)與非起步區(qū)差距變大；2050年新區(qū)整體經(jīng)濟(jì)密度進(jìn)一步增加,起步區(qū)地均GDP遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域,人均GDP達(dá)到28萬元/人,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高。

圖5 經(jīng)濟(jì)密度Fig.5 Eeconomic density

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求預(yù)測(cè)

基于雄安新區(qū)三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地利用開發(fā)程度、人口密度和經(jīng)濟(jì)密度的空間分布數(shù)據(jù),得到雄安新區(qū)2017年、2035年和2050年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求圖(圖6),評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求從低到高顏色漸變。

圖6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求Fig.6 Ecosystem services demand

由于雄安新區(qū)自然地理?xiàng)l件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在差異,2017年人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平空間分異明顯,雄縣、容城縣和安新縣縣城相比其下轄的鄉(xiāng)鎮(zhèn),人口密度和經(jīng)濟(jì)密度較大；三縣相比,安新縣的人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平均最低；現(xiàn)有農(nóng)田和白洋淀水域范圍的土地利用開發(fā)程度較低,白洋淀區(qū)域由于水體和濕地的存在,人口密度小,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求水平也最低。

雄安新區(qū)成立后,先行建設(shè)起步區(qū),起步區(qū)的建設(shè)用地比例將大幅度增加,土地利用開發(fā)程度變高,大量企業(yè)、高校和科研院所遷移入駐,在人口大量流入的同時(shí)也將極大提高起步區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,由于承載人口工作和生活的空間多集中于建設(shè)用地,因此2035年的人口密度較高值區(qū)和經(jīng)濟(jì)密度較高值區(qū)均集中在起步區(qū)的建設(shè)用地范圍,且起步區(qū)與非起步區(qū)的差異明顯,直接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間異質(zhì)性,需求高值區(qū)將集中分布在起步區(qū)建設(shè)用地范圍,因原容城縣和雄縣的人口和GDP基數(shù)較大,需求較高值區(qū)分布于起步區(qū)周圍的雄縣和容城縣的縣城等外圍組團(tuán)區(qū)域,需求最低值區(qū)分布在未開發(fā)建設(shè)的農(nóng)田和白洋淀區(qū)域。

展望本世紀(jì)中葉,新區(qū)將全面建成高質(zhì)量高水平的社會(huì)主義現(xiàn)代化城市,成為京津冀世界級(jí)城市群的重要一級(jí),人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也將成為與北京和天津相協(xié)調(diào)的重要城市,人口總量增長(zhǎng)迅速,逐步達(dá)到穩(wěn)定水平,新區(qū)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。新區(qū)的人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的絕對(duì)值大幅度提高,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高值區(qū)主要集中在“一主、五輔”城區(qū)范圍,與城鄉(xiāng)空間布局相呼應(yīng)。新區(qū)規(guī)劃實(shí)施白洋淀生態(tài)濕地修復(fù),淀泊水面增加,淀區(qū)恢復(fù)至360 km2左右,土地利用格局變化較大,需求低值區(qū)與淀區(qū)和耕地的分布范圍密切相關(guān),生態(tài)用地面積增加,有效平衡生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矛盾。

4 討論

4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布規(guī)律

在城市發(fā)展的不同階段,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求與土地開發(fā)的強(qiáng)度或人類活動(dòng)的干擾程度密切相關(guān)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的時(shí)空分布受到土地利用格局的影響,由于建設(shè)用地集中承載大量的人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng),因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間分布格局與建設(shè)用地的分布基本吻合。研究結(jié)果表明2035年和2050年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高值區(qū)分別集中在起步區(qū)和“一主、五輔”城市組團(tuán)等建設(shè)用地密集的城鎮(zhèn)空間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求低值區(qū)則集中在土地開發(fā)程度較低區(qū)域,如各縣域的農(nóng)業(yè)空間和白洋淀水域等生態(tài)空間。對(duì)比現(xiàn)有資料,《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中規(guī)劃實(shí)施白洋淀生態(tài)濕地修復(fù),淀泊水面增加,淀區(qū)恢復(fù)至360 km2左右,表明白洋淀的修復(fù)和保護(hù)至關(guān)重要,與本文觀點(diǎn)一致,生態(tài)用地面積的增加,可有效平衡生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矛盾,在維持生態(tài)服務(wù)供需平衡方面具有重要意義。

基于此,本文建議優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu),平衡新區(qū)的建設(shè)用地和生態(tài)用地比例,留有充足的生態(tài)空間,加強(qiáng)森林管護(hù)和城市綠地建設(shè),以滿足新區(qū)的水源涵養(yǎng)和空氣凈化等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求；同時(shí),加強(qiáng)白洋淀的修復(fù)與保護(hù),恢復(fù)淀區(qū)水量,保護(hù)淀區(qū)水質(zhì),加大濕地保護(hù)力度,增加野生動(dòng)物棲息地,滿足需求新區(qū)及其周邊區(qū)域水源涵養(yǎng)和文化休閑等生態(tài)需求；建設(shè)宏觀-中觀-微觀多尺度生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)流域-城市-場(chǎng)地多尺度的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,通過保護(hù)河流生態(tài)廊道和合理布局城市綠地等措施平衡不同時(shí)間和不同空間尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求。

4.2 研究?jī)?yōu)勢(shì)與不足

以往研究在測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求時(shí),通常是基于現(xiàn)狀數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的分析,較少對(duì)未來時(shí)間節(jié)點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求進(jìn)行預(yù)測(cè),尤其缺少對(duì)新城的未來發(fā)展過程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的關(guān)注。本文基于雄安新區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、相關(guān)重要權(quán)威批復(fù)性文件及其圖件和各地的年鑒數(shù)據(jù)等,利用綜合增長(zhǎng)率法和地區(qū)類比法分別預(yù)測(cè)未來2035年和2050年雄安新區(qū)的土地利用開發(fā)程度、人口密度和經(jīng)濟(jì)密度的數(shù)值和空間分布格局,進(jìn)而預(yù)測(cè)雄安新區(qū)2035年和2050年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布格局和時(shí)間變化趨勢(shì)。

然而,本文是在綜合新區(qū)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和未來規(guī)劃目標(biāo)的一種趨勢(shì)和方向的預(yù)估,以表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的空間分布格局情況,未對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的內(nèi)容和類型進(jìn)行區(qū)分,也無法表明實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求具體的價(jià)值,目前國內(nèi)外相關(guān)研究還沒有比較成熟和完善的定量預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的方法,如何定量預(yù)測(cè)新城的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求仍需要更多學(xué)者的探討。

由于數(shù)據(jù)獲取困難,本文是基于雄安新區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),結(jié)合重要權(quán)威批復(fù)性文件以及相應(yīng)規(guī)劃示意圖,利用ArcGIS軟件數(shù)字化對(duì)新區(qū)未來國土空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行的預(yù)估,土地利用數(shù)據(jù)的質(zhì)量對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的精確度有較大的影響,而因此更加準(zhǔn)確和權(quán)威的土地利用數(shù)據(jù)有助于進(jìn)一步完善預(yù)測(cè)結(jié)果。

5 結(jié)論

本文基于雄安新區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、相關(guān)重要權(quán)威批復(fù)性文件及其圖件和各地的年鑒數(shù)據(jù)等,利用綜合增長(zhǎng)率法和地區(qū)類比法分別預(yù)測(cè)未來2035年和2050年雄安新區(qū)的土地利用開發(fā)程度、人口密度和經(jīng)濟(jì)密度的數(shù)值和空間分布結(jié)構(gòu),根據(jù)模型分析得到雄安新區(qū)現(xiàn)狀、2035年和2050年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布格局和時(shí)間變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明,雄安新區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求隨著城市的快速發(fā)展而增加,其人口變化、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和土地開發(fā)程度與政策規(guī)劃密切相關(guān),由于規(guī)劃先行開發(fā)建設(shè)起步區(qū),建設(shè)用地面積增加,預(yù)測(cè)2035年起步區(qū)人口密度和經(jīng)濟(jì)密度將大幅增加,進(jìn)而帶動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的增加；預(yù)測(cè)本世紀(jì)中葉,新區(qū)人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的絕對(duì)值大幅度提高,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高值區(qū)主要集中在“一主、五輔”城區(qū)范圍,與城鄉(xiāng)空間布局相呼應(yīng)。