武漢市濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響研究

陳 瑩，鄭錦志

（華中科技大學 公共管理學院，湖北 武漢430074）

濕地被譽為“地球之腎”，與森林、海洋并列為三大生態(tài)系統(tǒng)，承擔著涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、凈化水質(zhì)、保護生物多樣性等多種生態(tài)功能，對城市生態(tài)文明建設起著重要的支撐作用。隨著我國城市建設加速進行，城市濕地破碎化加劇，可供生物棲居和市民旅游休閑的濕地越來越少。當前，生態(tài)健康越來越受到人們的關注，而良好的城市環(huán)境成為吸引人才的重要條件［1］，同時也是地方政府官員考核與晉升的重要指標［2，3］。關注城市濕地破碎化對城市生態(tài)系統(tǒng)服務的影響，對于保護城市濕地生態(tài)系統(tǒng)和建設生態(tài)文明城市具有重要的意義。

目前濕地的研究較多關注濕地空間形態(tài)演變［4，5］、濕地土 地 利 用 變 化［6］、濕 地 綜 合 治 理［7，8］、濕地 旅 游 資 源 開 發(fā)［9-11］、濕 地 生 態(tài) 系 統(tǒng) 健 康 評 價［12，13］等方面。這些研究從環(huán)境科學、土地管理、旅游管理、生態(tài)學等視角進行了相關探討，研究認為濕地具有重要的生態(tài)價值，但目前面臨著濕地資源不合理利用和破壞，偏向于濕地資源的保護和旅游資源的開發(fā)等問題。有關生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究較多，主要偏重于價值量的測算。1997 年，Costanza R.、d′Arge R.、de Groot R 等［14］構建了生態(tài)系統(tǒng)服務評估單價體系，提出了各地類的生態(tài)服務價值；謝高地、魯春霞、冷允法等［15］，謝高地、張彩霞、張雷明等［16］在此基礎上進行了相關修正。之后，也有學者引入遙感和空間化方法［17］、生態(tài)系統(tǒng)服務重要度指數(shù)和服務空間豐富度指數(shù)［18］，這些研究大大豐富了生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算方法。城市濕地的破碎化現(xiàn)象由來已久，這既包括自然作用的影響，也包括人類活動的影響。近年來，學者們加大了對土地細碎化的關注，主要集中在耕地細碎化的影響［19］、林地細碎化程度對營林積極性的影響［20］、旅游區(qū)景觀碎片化對于旅游價值的影響［21］等。景觀破碎化影響生態(tài)系統(tǒng)組份、結構與生物學過程［22，23］，進而會影響濕地生態(tài)系統(tǒng)服務，同時景觀破碎化對濕地景觀中的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和生物多樣性均具有重要的影響［24］。探究濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務的影響可以作為連接生態(tài)過程和城市化進程的手段，濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復效果對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務空間格局的評價與預判起著重要的反饋作用［25］。李東杰、楊利、余俞寒等［21］通過對東湖土地破碎化的測度得出景觀的破碎化破壞了生態(tài)系統(tǒng)的完整性，降低了生態(tài)服務功能的整體優(yōu)勢。

綜合來看，以往研究主要對某一流域或風景區(qū)的景觀破碎情況進行研究，生態(tài)系統(tǒng)服務價值的測算也多采用當量因子，而濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響研究相對較少。本文運用GIS 和RS工具，以湖泊資源豐富的武漢市為例，從時空維度分析城市濕地破碎化情況和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值，并探討濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響，以期為政府及相關部門制定行之有效的濕地保護政策和城市規(guī)劃發(fā)展提供重要的理論與實證支撐。

1 研究區(qū)域

武漢市位于湖北省東部，處于長江和漢江交匯處，地理位置為25°59′—31°22′N、113°41′—115°05′E，素有“百湖之市”的稱號。武漢市濕地資源豐富，濕地面積1624.61km2，約占全市國土總面積的18.9%，擁有5 個濕地自然保護區(qū)（沉湖、漲渡湖、草湖、武湖和上涉湖），其中沉湖濕地自然保護區(qū)為國際重要濕地保護區(qū)；擁有6 處國家級濕地公園（東湖、金銀湖、安山、后官湖、杜公湖和藏龍島）、4 處省級濕地公園（索子長河、桐湖、潴洋海和木蘭花溪）和大大小小的湖泊、沼澤和庫塘等，被美國《國家地理》雜志評為全球內(nèi)陸濕地資源最豐富的三座城市之一。本文將濕地劃分為自然濕地（湖泊、河流、沼澤地）和人工濕地（水庫坑塘等），武漢市的濕地以湖泊為主，占該市濕地總面積的50%左右。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)包括Landsat影像數(shù)據(jù)、武漢市行政區(qū)域圖、社會統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，由于涉及數(shù)據(jù)眾多，以5年作為時間間隔。為整合數(shù)據(jù)，結合武漢市濕地地類變化情況，特選取2000—2015 年期間的4 期數(shù)據(jù)。其中2000 年、2010 年和2015 年Landsat 數(shù)據(jù)為地理 空 間 數(shù) 據(jù) 云 平 臺（http：//www. gscloud. cn/）的30m×30m影像圖，2005 年數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心的中國土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，分辨率為30m。以ERDAS9.2 軟件為技術平臺，對案例地4 期影像數(shù)據(jù)進行提取和計算，同時結合ArcGIS平臺進行稽核矯正和投影變換。主要流程包括：①基于多項式的幾何校正。選取地面控制點，構建多項式校正模型，將影像間的誤差控制在一個像元內(nèi)。②進行圖像的裁剪。采用武漢市城區(qū)矢量邊界裁剪出研究區(qū)域。③定義地類訓練樣本。評價訓練樣本并對其進行修正，采用Minimum Distance方法進行監(jiān)督分類，4 期影像圖的分類精度分別為96.4%、95.1%、95.7%、96.0%，在ArcGIS10.2 軟件下參照Google earth歷史影像數(shù)據(jù)，對得到的濕地地類數(shù)據(jù)進行目視解譯及修正處理。

2.2 濕地景觀破碎化測度

破碎化是指由單一、均質(zhì)、連續(xù)向復雜、異質(zhì)、非連續(xù)轉(zhuǎn)變的過程。景觀破碎化指數(shù)是用于描述和反映景觀被分割破碎程度的重要方法。本文借鑒前人研究成果［21，23］，結合武漢市濕地景觀特征，選取濕地景觀破碎化指數(shù)（表1），并借助FRAGSTATA4.2 軟件進行綜合測算。

表1 濕地景觀破碎化指數(shù)選取

2.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值

濕地作為一種兼具經(jīng)濟價值和非經(jīng)濟價值利用的土地類型，其生態(tài)系統(tǒng)服務價值可分為直接價值和間接價值。根據(jù)千年生態(tài)系統(tǒng)評估（MA）的分類，結合謝高地、魯春霞、冷允法等［15］對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的劃分，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能包括供給服務功能、調(diào)節(jié)服務功能、文化服務功能和支持服務功能。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務各項功能價值的測算應結合實際案例和應用條件，采用適宜的測算方法（表2）。

表2 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價內(nèi)容和評價方法

提供食物和原材料。濕地生產(chǎn)的食物和原材料主要包括淡水動物產(chǎn)品（魚類、蝦蟹類、貝類和其他）和植物產(chǎn)品（睡蓮、菖蒲等），武漢市濕地提供食物和原材料主要為淡水魚類產(chǎn)品。濕地提供食物和原材料的價值計算公式為：

式中，Q為武漢市淡水魚類產(chǎn)品的產(chǎn)量（t）；F為魚類產(chǎn)品當年的市場價格（元）。由于沼澤地不生產(chǎn)魚類，因此以河流、湖泊和水庫坑塘的面積加權作為對應生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

水源供給。武漢市水源供給分居民用水、非居民用水和特種用水。濕地水源供給的生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式為：

式中，Ui為第i種用途用水量（m3）；Si為第i 種用途水的價格（元）。按《武漢市中心城區(qū)供水價格分類標準》，居民用水取第一梯度價格1.37 元/m3，非居民用水價格為2.12 元/m3，特種行業(yè)用水價格為8.1 元/m3。由于2005 年和2000 年并未單列出非居民用水和特種用水，所以將2015 年和2010 年非居民用水和特種行業(yè)用水量和單價進行加權平均后（2.19 元/m3）作為2005 和2000 年除居民用水以外的其他用水單價，自然濕地和人工濕地價值同上進行分別計算。

氣候調(diào)節(jié)。濕地具有調(diào)節(jié)溫度，增加空氣濕度，對局部氣候進行調(diào)節(jié)的功能。根據(jù)《關于武漢市水環(huán)境調(diào)查報告》，武漢市的多年平均水面蒸發(fā)量為927.1mm，平均陸面蒸發(fā)值為726.6mm，標準大氣壓下水的汽化熱為2260kJ/kg，再取水面蒸發(fā)折算系數(shù)為0.75，水的密度是103kg/m3，則武漢市濕地蒸發(fā)吸收總熱量2000 年、2005 年、2010 年和2015 年分別為2.57 × 1015kJ、2. 66 × 1015kJ、2. 70 × 1015kJ 和2.63×1015kJ。按空調(diào)制冷消耗，以一年中夏季為主要時間段計算蒸發(fā)降低氣溫的價值，則折算系數(shù)為0.25，空調(diào)的能效比取3.0［26］，電價取0.573元/kW·h。同時，計算濕地增加的空氣濕度。用加濕器使用消耗，計算水域蒸發(fā)增加空氣濕度的價值。以常見的家用加濕器功率32W 計算，將1m3水轉(zhuǎn)為蒸汽的耗電量約為125kW·h，另外乘以一個折算系數(shù)0.25，電價同樣取0.573元/kW·h。

問題1 本節(jié)課研究直角三角形的邊角關系，想研究邊與角的關系，首先需要確定一個角，再研究它與兩邊的關系，前面研究過任意兩邊的和、差關系，接下來研究比商關系：存在幾種兩邊比商關系？

固碳釋氧。濕地固碳釋氧價值可分為濕地植物固碳釋氧和土壤固碳：①濕地植物固碳釋氧正效應價值。根據(jù)光合反應方程式，植物生產(chǎn)1kg 干物質(zhì)，能吸收1.63kg 的CO2，釋放1.20kg 的O2。釋放的O2價格為1037 元/t［27］，固碳價格采用瑞典碳稅率150美元/t［28］，折算成人民幣為934.26 元/t（2015 年平均匯率）。②土壤固碳釋氧正效應價值。根據(jù)武漢市典型湖泊水生植物生物量平均值為167.70g/m2［29］，濕質(zhì)量：干質(zhì)量＝11：1，則干質(zhì)量為15.245g/m2。武漢湖泊、河流和水庫坑塘固碳速率采用56.74g/（m2·a）碳計算，沼澤固碳速率取28.64g/m2·a。

調(diào)蓄洪水。調(diào)蓄洪水的計算公式為：

式中，Zi為第i類濕地調(diào)蓄洪水量；D 為單位水庫造價。根據(jù)潘方杰、王宏志、王璐瑤的研究［30］，武漢湖泊單位面積洪水調(diào)蓄量為311.62 × 104m3/km2，河流與水庫坑塘也取此值。另外，依據(jù)東部平原濕地洪水期濕地最大淹沒深度為1m，計算沼澤地調(diào)蓄洪水能力。單位庫容水庫造價取6.11 元/m3。由于武漢市降雨主要集中在5—8 月，洪水調(diào)蓄主要在城中區(qū)的東湖、沙湖、南湖和湯遜湖等，因此實際調(diào)蓄量大概占武漢市濕地可調(diào)蓄量的1/10。

涵養(yǎng)水源。濕地涵養(yǎng)水源可以通過計算處理污水、凈化水質(zhì)的能力得到，計算公式為：

式中，Ri為第i 種污染物指標的排放量（t），包括總氮（TN）、總磷（TP）和化學需氧量（COD）；Gi為第i 種污染物的凈化處理成本（元/kg），凈化TN、TP和COD 的 成 本 分 別 為1.5 元/kg、2.5 元/kg［31］和1.6 元/kg［32］。另外，以自然濕地和人工濕地面積比例作為各自生態(tài)價值量。武漢市污水年排放量參照《武漢統(tǒng)計年鑒》。

旅游休閑。濕地旅游休閑價值計算公式為：

式中，Wi和Wo分別為水域在國內(nèi)游客和入境游客感興趣的旅游資源中所占比例（%）；Ci和Co分別為國內(nèi)游客和入境游客的觀光游覽/度假休閑旅游目的地所有旅游目的中所占的比例（%）；Ii和Io分別為國內(nèi)旅游收入和旅游外匯收入（元）。由于人們旅游主要以自然濕地為目的地，因此自然濕地旅休閑價值占總體價值的90%。

科研教育?？蒲薪逃δ軆r值計算公式為：

式中，Mi為可供開展科研教育的濕地面積（km2）；K為濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積的文化教育價值（元/km2）。采用張翼然、周德民、劉苗［33］對47 個濕地樣本點科研教育價值的統(tǒng)計平均值（46.3 × 104元/km2）對武漢市濕地科研教育價值進行評價。

維持生物多樣性。濕地維持生物多樣性價值計算公式為：

式中，H為生物棲息地單位面積價值（元/km2）；N為提供生物棲息的濕地面積（km2）。根據(jù)謝高地等修正的單位面積生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表，得到河流、湖泊和水庫坑塘維持生物多樣性價格為561842 元/km2，沼澤地維持生物多樣性價格為1741001 元/km2。

保持土壤。濕地保持土壤價值主要包括減少土地廢棄、保持土壤養(yǎng)分和減少泥沙淤積3 個方面，本文通過采用替代成本法，參照謝高地、張彩霞、張雷明等［16］修正的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表，得到河流、湖泊和水庫坑塘土壤保持的單位面積價值為820 元/km2，沼澤地土壤保持單位面積價值為349530 元/km2。

3 結果及分析

3.1 武漢市濕地破碎化時空格局

武漢市濕地破碎化時空格局變化見圖1 所示。2000—2015 年，武漢市濕地面積先緩慢增加后再減少；2000—2010 濕地總面積以年均0.51%的速率增加，共計增加了83.68km2；2010—2015 年，濕地面積下降較多，主要是湖泊和沼澤被轉(zhuǎn)換，累計減少了46.94km2，年平均減少了9.39km2。濕地斑塊數(shù)量在2010年達到低谷，2005—2010 年間濕地景觀斑塊數(shù)量減少了101 塊，隨后又在2015 年恢復到2000 年的水平。其中，耕地、林地、沼澤地、建設用地表現(xiàn)出趨勢性變化（表4），耕地、林地在和沼澤地面積在15年間持續(xù)減少，而建設用地面積不斷增加，這是農(nóng)用地和濕地減少的主要原因；草地、湖泊、河流、水庫坑塘面積變化主要受自然條件和建設用地擴張的影響；城市建設的開展，也會造成濕地地類轉(zhuǎn)換，影響濕地景觀格局的變化，而濕地景觀格局的變化最終會導致區(qū)域能量流變化和生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的改變。

圖1 2000—2015 年武漢市土地利用空間分布變化情況

表3 武漢市土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

（續(xù)表3 ）

表4 2000—2015年武漢市各土地利用類型面積及變化率

圖2 2000 年、2015 年武漢市濕地變化

本文進一步通過ArcGIS 軟件對2000 年和2015年兩組數(shù)據(jù)進行地類轉(zhuǎn)換和疊加分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，2000—2015 年，湖泊和沼澤地是主要被轉(zhuǎn)換濕地類型，并主要被建設用地侵占。其中，南湖水系、東湖—沙湖水系、墨水湖—龍陽湖—太子湖水系、北湖水系等被侵占嚴重，破碎度較高。結果表明，隨著武漢市大力發(fā)展基礎設施建設和建設國家中心城市戰(zhàn)略的實行，大規(guī)模道路擴張，住宅和商業(yè)用地等開發(fā)建設造成武漢市濕地大面積破壞，大量自然地類被迫轉(zhuǎn)換。值得關注的是，隨著城市生態(tài)文明建設意識的增強、對長江的治理和保護，水庫坑塘和河流的面積有所增加，生態(tài)文明建設效果初顯，但湖泊破壞依然嚴重。

其次，武漢市濕地破碎化過程分析。武漢市濕地景觀整體呈現(xiàn)破碎化趨勢。本文利用Fragstats4.2軟件平臺測算分析了2000—2015 年武漢市濕地景觀破碎化指數(shù)（表5）。結果發(fā)現(xiàn)，2000—2010 年，濕地破碎化程度不明顯，濕地斑塊數(shù)量上升后下降、濕地總面積增加較多。但在2010—2015 年，濕地破碎化程度有所加劇，其中斑塊數(shù)量從1603 塊增加到1638 塊，但是濕地總面積卻從1718.86km2下降到了1671.91km2。2000—2015 年，武漢湖泊和沼澤地面積呈縮減趨勢，且斑塊密度總體上也是下降的。這些變化表明武漢市總體濕地景觀特征呈現(xiàn)從整體、連通性較高向縮減、分離化轉(zhuǎn)變的趨勢。由于武漢市的持續(xù)城市化建設，濕地被侵占嚴重，面積減少和破碎化是景觀格局變化的主導趨勢，這一趨勢仍在繼續(xù)。

表5 2000—2015年武漢市濕地景觀破碎化指數(shù)

湖泊和水庫坑塘是武漢市主要的濕地類型，市內(nèi)濕地景觀格局的改變主要受這兩種濕地類型變化的影響。①自然濕地。2000—2015 年，湖泊分離度指數(shù)總體上升，上升幅度為18.59%，而總面積下降。湖泊的斑塊數(shù)量減少了19 塊，最大斑塊指數(shù)從2.4661 下降到2.3701，下降了4.10%。斑塊密度從0.0387 下降到0.0365，說明湖泊濕地斑塊變小并且連接度下降，湖泊分離成更小的塊狀，導致整片連續(xù)的湖泊生態(tài)功能性下降。河流相對來說破碎化程度趨于緩和。河流斑塊數(shù)量和斑塊密度逐年減少，河流邊緣密度從1.5772 上升到1.7459，平均斑塊分維度指數(shù)也有所上升，最大斑塊指數(shù)在2005 年最高，在2010 年又回落。河流斑塊密度下降、邊緣密度上升、空間的連續(xù)性下降，河流相對于沼澤地而言景觀破碎化程度要低。沼澤地的斑塊數(shù)量、斑塊密度和邊緣密度均有所減少，其中斑塊數(shù)量減少了約10%。斑塊密度的下降和分離度指數(shù)的上升說明15年間沼澤地的分離度增加，景觀異質(zhì)性增加，沼澤地面臨著被其他地類侵蝕的問題。整體來看，自然濕地的景觀破碎度逐年下降，特別是從2005 年以來，自然濕地的斑塊數(shù)量和斑塊密度下降，整體性和連接性有所上升。②人工濕地。水庫坑塘和河流相似，景觀破碎化程度不是很顯著，但人工濕地斑塊數(shù)量和斑塊密度有所增加，15 年間斑塊密度總體上升了4.46%，分離度指數(shù)下降了近60%，且邊緣密度從4.9925 上升到5.2015，特別是在2010 年以后，人工濕地的斑塊密度上升，最大斑塊指數(shù)從0.5041 下降到0.4478。整體上看，人工濕地相對于自然濕地破碎化程度較大，特別是近年來人工濕地的景觀破碎度格局趨勢更加明顯。

3.2 濕地生態(tài)服務價值變化

2000—2015 年，武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈現(xiàn)前期降低，后期上升的趨勢（表6）。其中，2000—2005 年，武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務總價值由2000年的728.22 億元上升至2015 年的1051.49 億元，年均增加了21.55 億元。2000 年、2005 年、2010年和2015 年自然濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別為547.14、572.60、598.96 和795.59 億元，占總價值比重為75.13%、75.56%、70.86%和75.66%。4 個年份的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值為181.09、185.21、246.37 和255.91 億元。武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的主體濕地為湖泊，其次為水庫坑塘、河流和沼澤地。武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值總體來看調(diào)節(jié)服務＞供給服務＞文化服務＞支持服務。從2015年看，武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)各項服務功能價值的次序為：氣候調(diào)節(jié)＞旅游休閑＞提供食物和原材料＞調(diào)蓄洪水＞水源供給＞維持生物多樣性＞科研教育＞涵養(yǎng)水源＞固碳釋氧＞保持土壤。其中，濕地固碳釋氧功能和調(diào)蓄洪水價值較為穩(wěn)定，氣候調(diào)節(jié)和土壤保持服務價值下降，旅游休閑價值較2000 年增長了15.13 倍，土壤保持服務價值降低。

表6 2000—2015年武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值（億元）

3.3 濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響

武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值總體上呈上升趨勢，這與濕地破碎化的趨勢上升呈現(xiàn)一定的相關關系。本文運用SPSS軟件對兩者進行相關性分析，將自然和人工濕地景觀格局作為自變量，各自對應的生態(tài)系統(tǒng)服務價值作為因變量，得到濕地景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響結果（表7）。

表7 武漢市濕地景觀格局變化與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的相關性

從景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)服務價值關系上來看：首先，自然濕地的斑塊數(shù)量和斑塊密度與自然濕地氣候調(diào)節(jié)、固碳釋氧、調(diào)蓄洪水、科研教育和維持生物多樣性價值呈正相關關系，特別是斑塊密度與維持生物多樣性功能價值的相關性達到0.995，在0.01的水平性上顯著。隨著武漢市湖泊和沼澤地不斷被其他地類特別是建設用地侵占，湖泊和沼澤地的斑塊數(shù)量不斷減少，單位面積的斑塊密度下降。隨著自然濕地斑塊數(shù)量和斑塊密度的下降，自然濕地的氣候調(diào)節(jié)、調(diào)蓄洪水和固碳釋氧等功能價值降低，但由于旅游休閑價值年際變化較大，因此自然濕地整體價值量呈現(xiàn)逐年增加趨勢。從2010 年以來氣候調(diào)節(jié)與維持生物多樣性價值下降速度可以看出，自然濕地斑塊數(shù)量和斑塊密度下降速度趨緩。其次，人工濕地最大斑塊指數(shù)和邊緣密度與保持土壤、調(diào)蓄洪水和固碳釋氧等功能價值呈正相關關系。人工濕地最大斑塊指數(shù)與氣候調(diào)節(jié)和調(diào)蓄洪水的相關性系數(shù)為0.996，相關性較大。人工濕地作為城市濕地生態(tài)系統(tǒng)中的重要一部分，承擔著重要的生態(tài)價值，特別是在調(diào)蓄洪水和氣候調(diào)節(jié)方面。隨著人工濕地最大斑塊指數(shù)從2000 年的0.2295 上升到2010年的0.5041，人工濕地的氣候調(diào)節(jié)功能價值也從2000年的136.77 億元上升到2010 年的182.19 億元。另外，人工濕地的景觀分離度指數(shù)與固碳釋氧、科研教育和維持生物多樣性等功能價值呈負相關關系，相關性系數(shù)為-0.986。武漢市近年來加強了對生態(tài)系統(tǒng)的保護，同時武漢市作為受洪澇災害影響較嚴重的城市，更加注重水庫坑塘的建設和保護，使得人工濕地的最大斑塊指數(shù)有所上升，而分離度下降，人工濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值有相對明顯的提升。

4 結論與建議

本文綜合分析了2000—2015 年武漢市濕地破碎化情況，并運用時空地理學方法和ArcGIS、Fragstats等軟件探究了城市濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響，得出以下主要結論：①2000—2015 年，武漢市濕地景觀破碎化呈逐漸緩和的趨勢，特別是在2010—2015 年，濕地面積增加了36.74km2，上升了2.2%，這主要得益于人工濕地的增加，但濕地斑塊總量增加了15 塊。主要濕地類型湖泊呈破碎化趨勢較為嚴重，面積下降了85.71km2，最大斑塊指數(shù)從2.47 下降到2.37，斑塊分離度指數(shù)從1098.33上升到1302.55；沼澤地分離度指數(shù)從315291.16 上升到379318.74，邊緣密度從0.81 下降到0.70；河流濕地邊緣密度從1.58 上升到1.75。相對于自然濕地，人工濕地破碎化要明顯，主要體現(xiàn)在斑塊數(shù)量和斑塊密度的增加。從濕地景觀總體來看，分離度、邊緣密度下降，破碎化漸趨緩和。②2000—2015 年武漢市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值2000 年、2005 年、2010年 和 2015 年 分 別 為728.22、757. 82、845. 32 和1051.49億元，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值較大。武漢市不同類型濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值量大小依次為湖泊＞水庫坑塘＞河流＞沼澤地。從濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能來看，除了旅游休閑外，各項服務功能價值年際變化較平穩(wěn)。各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值次序為氣候調(diào)節(jié)＞旅游休閑＞提供食物和原材料＞調(diào)蓄洪水＞水源供給＞維持生物多樣性＞科研教育＞涵養(yǎng)水源＞固碳釋氧＞保持土壤。③在城市濕地破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究中，濕地景觀的破碎化對于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的價值是較顯著的，隨著城市化建設，濕地景觀格局呈現(xiàn)一定的破碎化趨勢，這也間接導致了價值的變化，主要體現(xiàn)在自然濕地斑塊數(shù)量和斑塊密度對部分調(diào)節(jié)服務和支持服務功能價值的影響，人工濕地最大斑塊指數(shù)、邊緣密度和分離度對調(diào)蓄洪水、維持生物多樣性等功能服務的影響。綜合來看，濕地景觀格局的變化與城市生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化存在一定的相關關系，但由于社會經(jīng)濟的發(fā)展，武漢市濕地生態(tài)旅游和部分供給服務功能價值大幅增加，導致武漢市濕地整體生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈逐年上升趨勢。

城市承載著人們對美好生活的向往，建設生態(tài)宜居的城市是建設發(fā)展的方向。本文發(fā)現(xiàn)濕地作為城市生態(tài)系統(tǒng)服務的重要地類，其生態(tài)功能價值顯著，濕地景觀格局的變化影響著濕地生態(tài)功能的發(fā)揮，城市管理者與治理者應從整體格局出發(fā)，將城市建設發(fā)展與濕地生態(tài)保護結合起來。針對武漢市濕地破碎化問題，本文提出以下建議：①重視濕地生態(tài)功能價值，建立濕地生態(tài)補償機制。濕地對于城市生態(tài)建設起著重要的支撐作用，圍繞濕地保護與開發(fā)利用，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。完善濕地生態(tài)補償機制，對享受到濕地生態(tài)功能的人群建立意愿支付機制，對保護濕地的貢獻者與利益受損者給予補償，從而建立濕地保護和利用的良性循環(huán)機制。當然，這一機制的實現(xiàn)需要實現(xiàn)生態(tài)品的物格化、價格化和市場化，實現(xiàn)濕地產(chǎn)品價值。②加強濕地保護和規(guī)劃，劃定濕地保護紅線。濕地具有重要的生態(tài)價值，城市發(fā)展不能以犧牲生態(tài)為代價。城市建設對濕地的侵占會導致濕地面積萎縮，濕地景觀破碎化影響了濕地生態(tài)功能價值的發(fā)揮，因此需要加強濕地保護和規(guī)劃。城市建設不以破壞濕地為代價，在城市規(guī)劃中避免對湖泊、河流、沼澤等濕地地類的侵占，盡量保持整體性的濕地景觀格局。③提高濕地利用效率，重視濕地旅游資源開發(fā)與利用。濕地功能價值豐富，但目前利用效率不高。同時，濕地旅游資源豐富，產(chǎn)生的旅游經(jīng)濟效益很高，因此應加強對于濕地旅游資源開發(fā)宣傳，打造整體性的濕地旅游區(qū)建設，促進濕地資源的整合，提高濕地資源的利用效率，為濕地資源的可持續(xù)開發(fā)和利用提供物質(zhì)支撐。

5 討論與展望

本文對于研究宏觀尺度上城市景觀變化與城市生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化相互關系和城市生態(tài)文明建設具有一定的促進作用。研究發(fā)現(xiàn)濕地景觀格局變化主要受城市開發(fā)建設和城市濕地的不合理利用的影響，導致濕地趨于破碎化和減少。因此，要加強濕地的保護，合理開發(fā)利用濕地資源。由于生態(tài)系統(tǒng)服務的量化計算缺乏統(tǒng)一標準，各項生態(tài)系統(tǒng)服務價值在某些方面存在一些交叉，難于計算，在實際核算過程中，需綜合考慮自然因素和社會經(jīng)濟因素的影響。如，在濕地旅游休閑價值的核算過程中，缺乏數(shù)據(jù)并只考慮到社會經(jīng)濟因素，從而導致生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)服務價值年際差異較大。雖然武漢市自然濕地特別是湖泊和沼澤下降較多，但是生態(tài)系統(tǒng)服務價值卻呈年際上升的趨勢，這是因為在考慮濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的同時，將經(jīng)濟社會指標納入到當年濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值之中，導致某些生態(tài)系統(tǒng)服務價值的趨勢性可能與濕地景觀的破碎化出現(xiàn)不相符合的地方。同時，本文只選取了斑塊層面的景觀格局指數(shù)和4 個時期的影像數(shù)據(jù)，由于經(jīng)濟社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)的滯后和影像數(shù)據(jù)更新較慢處理復雜，只選取到2015 年，數(shù)據(jù)存在一定滯后性。但已有數(shù)據(jù)也足夠支撐相關研究論述，未來應通過增加整個景觀層面的景觀格局指數(shù)和更新到最新的數(shù)據(jù)來提高研究的科學性與準確性。城市濕地破碎化對城市生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響機制研究還有更多值得探討的地方。