基于土地利用的粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及承載力演變分析

張 杰,李清泉,吳祥茵,張晨晨,2,王敬哲,鄔國(guó)鋒, ,*

1 自然資源部大灣區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,深圳 518060 2 深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院,深圳 518060 3 深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,深圳 518060

土地是城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化活動(dòng)的必要載體,土地利用是人類生存和發(fā)展不可缺少的活動(dòng)[1- 2]。伴隨著快速工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程,土地利用結(jié)構(gòu)與方式發(fā)生了劇烈變化,造成生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能變化,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與承載力[3- 4]。因此,定量研究土地利用對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的影響有利于優(yōu)化土地利用方式,提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量,為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供參考。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指人類通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過(guò)程直接或間接地得到的產(chǎn)品和服務(wù)[5]。近年來(lái),我國(guó)學(xué)者圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究取得了一系列豐碩成果。劉耀林等[6和歐陽(yáng)志云等[8]研究了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、可持續(xù)發(fā)展及其生態(tài)學(xué)機(jī)制；傅伯杰等[9]總結(jié)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法的特點(diǎn)及相關(guān)背景和概念；胡和兵等[10]定量探討了城市化地區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用程度間的時(shí)空分異關(guān)系。一系列研究討論了濱海濕地[11]、石漠化地區(qū)[12]、水源涵養(yǎng)地[13]、城市群[14- 15]等不同生態(tài)系統(tǒng)土地利用與生態(tài)服務(wù)價(jià)值之間的關(guān)系；劉亞茹等建立模型分析土地利用變化對(duì)生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)的影響[16],揭示城市化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響[4]。然而,當(dāng)前針對(duì)大灣區(qū)的研究主要關(guān)注的是大灣區(qū)建成區(qū)演變、生態(tài)系統(tǒng)格局[17- 18]及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值識(shí)別[19]等特定內(nèi)容,缺乏針對(duì)大灣區(qū)土地利用變化過(guò)程、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)足跡及生態(tài)承載力演變結(jié)合的系統(tǒng)分析。

粵港澳大灣區(qū)(以下簡(jiǎn)稱為大灣區(qū))是全球第四大灣區(qū),是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、開放程度最高、人口密度最大的城市群之一,在國(guó)家發(fā)展大局中具有重要戰(zhàn)略地位。本研究以粵港澳大灣區(qū)為研究區(qū)域,采用遙感數(shù)據(jù)研究大灣區(qū)1990—2015年土地利用變化和轉(zhuǎn)移矩陣,分析其長(zhǎng)時(shí)間序列的土地利用變化；在此基礎(chǔ)上采用當(dāng)量法分析其生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化；基于生態(tài)足跡法分析大灣區(qū)的生態(tài)承載力變化,并評(píng)估其生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)盈余/赤字情況。研究結(jié)果可為粵港澳大灣區(qū)土地利用優(yōu)化、土地資源合理利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù),為政府部門制定生態(tài)安全管控等相關(guān)政策、進(jìn)一步協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境提供參考。

1 研究區(qū)概況

粵港澳大灣區(qū)是由廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山、惠州、江門、肇慶九市及香港、澳門兩個(gè)特別行政區(qū)組成的城市群,地處珠江下游,總面積約5.6 萬(wàn)km2(圖1)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,多年平均降水量達(dá)1800 mm,年平均日照量為2000 h,年平均氣溫21.4—22.4℃,自然資源豐富,具有重要的生態(tài)價(jià)值?；浉郯拇鬄硡^(qū)是我國(guó)快速城市化最具代表性的區(qū)域之一,是我國(guó)建設(shè)世界級(jí)城市群和參與全球競(jìng)爭(zhēng)的重要載體。根據(jù)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》要求[20],未來(lái)大灣區(qū)將建設(shè)成為世界級(jí)城市群、宜居宜業(yè)宜游的優(yōu)質(zhì)生活圈和高質(zhì)量發(fā)展的典范,這對(duì)大灣區(qū)的生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求。

圖1 粵港澳大灣區(qū)Fig.1 Location of the Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area(GBA)

2 數(shù)據(jù)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源

土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于清華大學(xué)最新的30 m逐年、高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)集(CLUD-A數(shù)據(jù)集)[21],選擇1990、2000、2010、2015年4期大灣區(qū)土地利用數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)融合了多套主流遙感數(shù)據(jù),包括6個(gè)一級(jí)類及25個(gè)二級(jí)子類,分類精度達(dá)到94.3%[21],分類精度較好,符合本研究的需要。在本研究中,土地利用類型劃分為耕地、草地、水域、林域、建設(shè)用地、濕地及未利用土地。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Services Value,ESV)估算所需的單位面積糧食產(chǎn)量、農(nóng)作物播種面積等數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家局統(tǒng)計(jì)局、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》及粵港澳大灣區(qū)各市統(tǒng)計(jì)年鑒。生態(tài)足跡(Ecological Footprint,EF)計(jì)算所需的糧食消費(fèi)量、蛋奶消費(fèi)量、能源消費(fèi)量、水產(chǎn)品消費(fèi)量、人口等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》及大灣區(qū)各市統(tǒng)計(jì)年鑒。全球各類農(nóng)作物的平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)自聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 研究方法

2.2.1土地利用變化分析

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣主要適用于定量研究土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量及方向特征,能具體反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各類型之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系[22],反映出在一定時(shí)間間隔下,從T時(shí)刻向T+1時(shí)刻狀態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的變化過(guò)程[23],其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

(1)

式中,Sij表示研究期初與研究期末的土地利用狀態(tài),n為土地利用的類型數(shù)。本文采用ArcGIS 10.5平臺(tái)的疊置分析及統(tǒng)計(jì)功能獲得研究區(qū)1990—2000、2000—2010、2010—2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣?；谕恋乩棉D(zhuǎn)移矩陣對(duì)比分析不同時(shí)段大灣區(qū)土地利用的時(shí)空變化情況。

2.2.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

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

聯(lián)合國(guó)發(fā)起的千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)歸納為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)四類[24]。謝高地等[25]在Costanza的評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上,依據(jù)中國(guó)的實(shí)際情況提出了中國(guó)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子法[25],其后依據(jù)調(diào)研資料和生物量時(shí)空分布數(shù)據(jù)對(duì)該方法進(jìn)行l(wèi)修訂和補(bǔ)充。本文采用謝高地等[26]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表進(jìn)行核算,并采用徐麗芬等[27]“以農(nóng)田為基準(zhǔn)的地區(qū)修正”方法對(duì)當(dāng)量因子表進(jìn)行研究區(qū)尺度修正(公式2和3)。

(2)

Ei=θ×EiO

(3)

式中,θ為研究區(qū)修訂因子,Q和QO分別為粵港澳大灣區(qū)和全國(guó)單位面積平均產(chǎn)量,Ei表示i類土地利用類型修正后的當(dāng)量因子,EiO表示謝高地等確定的同類土地利用類型當(dāng)量因子；其中,i= 1, 2, …,6,分別對(duì)應(yīng)本研究中的耕地、林地、草地、濕地、未利用地及水域。

2015年粵港澳大灣區(qū)和全國(guó)的耕地單位面積糧食產(chǎn)量分別為5.25t/hm2和5.48t/hm2,根據(jù)公式(2)計(jì)算獲得大灣區(qū)的生態(tài)服務(wù)當(dāng)量修訂因子為0.96。由華南糧網(wǎng)(https://gdgrain.com/)獲得大灣區(qū)2015年末的糧食采購(gòu)價(jià)格為2939.7元/t。由于自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積耕地提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的七分之一[28],因此,計(jì)算可知大灣區(qū)一個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為2204元/hm2,進(jìn)而得到大灣區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值(表1)。

表1 1990—2015年粵港澳大灣區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值/(元 hm-2 a-1)

最終計(jì)算得到研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值：

ESV=∑Sk×VCk

(4)

式中,ESV表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元),Sk表示研究區(qū)第k類土地利用類型的面積(公頃),VCk表示生態(tài)系統(tǒng)類型k單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/公頃)。

2.2.3生態(tài)承載力評(píng)估

生態(tài)足跡法是以土地為媒介量化區(qū)域人類活動(dòng)的生態(tài)資本需求及其可持續(xù)性的資源核算方法,包含生態(tài)足跡與生物承載力兩個(gè)綜合指標(biāo)[29]。生態(tài)足跡從消費(fèi)角度核算人類消費(fèi)行為的生態(tài)資本需求；生物承載力則衡量自然提供生態(tài)資本的能力[30]。本研究基于粵港澳大灣區(qū)多年土地利用情況構(gòu)建基于生態(tài)服務(wù)價(jià)值的均衡因子和產(chǎn)量因子,計(jì)算研究區(qū)的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。

(1)生態(tài)足跡及生態(tài)承載力

生態(tài)足跡模型[31- 33]的計(jì)算如公式(5)所示：

(5)

生態(tài)承載力的計(jì)算如公式(6)所示：

(6)

式中,EF為區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡(hm2),EC為區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)承載力(hm2),N為研究區(qū)域總?cè)丝?ef為人均生態(tài)足跡(hm2/人),ec為人均生態(tài)承載力(hm2/人),aj為人均生物生產(chǎn)面積,rj為均衡因子,yj為產(chǎn)量因子。

(2)均衡因子及產(chǎn)量因子計(jì)算

均衡因子是指某一生態(tài)系統(tǒng)類型單位面積提供某種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力與所有生態(tài)系統(tǒng)類型單位面積提供該種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)平均能力的比值[32]。由于單位面積耕地、化石燃料土地、草地、林地等的生物生產(chǎn)能力差異很大,需使用均衡因子將每類生物生產(chǎn)面積轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一、可比較的生物生產(chǎn)面積[33- 34]。根據(jù)郭慧等[32]的研究,均衡因子計(jì)算公式如下：

(7)

產(chǎn)量因子表征了區(qū)域某一類土地面積的生產(chǎn)能力與對(duì)應(yīng)的整體平均水平的差異,主要用于對(duì)比不同區(qū)域之間生物生產(chǎn)性土地面積[33]。本研究中產(chǎn)量因子取自2015年全球生態(tài)足跡網(wǎng)(https://www.footprintnetwork.org/)發(fā)布的《Working Guidebook to the National Footprint Accounts》[35]。根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)的要求,在計(jì)算生態(tài)足跡的供給時(shí)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積[36- 37]。

(3)生態(tài)赤字(盈余)

使用生態(tài)赤字(盈余)對(duì)研究區(qū)域生態(tài)足跡與生物承載力進(jìn)行比較,表征人地系統(tǒng)之間服務(wù)的供需情況和可持續(xù)發(fā)展程度。

Sy=ECy-EFy

(8)

式中,Sy為生態(tài)赤字(盈余),y代表研究年份,ECy代表第y年的研究區(qū)生物承載力,EFy代表第y年研究區(qū)的生態(tài)足跡；Sy≥ 0代表研究區(qū)處于生態(tài)赤字的狀況,反之則為生態(tài)盈余狀況。

(4)化石能源生態(tài)足跡計(jì)算

化石能源消費(fèi)主要包括煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、煤油、柴油、液化石油氣、天然氣和電力?；浉郯拇鬄硡^(qū)1990、2000、2010、2015年的化石能源的消費(fèi)量數(shù)據(jù)來(lái)自大灣區(qū)內(nèi)各個(gè)市的統(tǒng)計(jì)年鑒。根據(jù)全球單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量,將當(dāng)?shù)啬茉聪M(fèi)所消耗的熱量折算成一定的化石燃料土地面積[38]。根據(jù)生態(tài)足跡計(jì)算模型,得到化石能源用地生態(tài)足跡。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化特征

1990年大灣區(qū)土地利用類型以林地為主(55.77%),其次為耕地(27.36%)。2015年大灣區(qū)雖然仍以林地為主要類型,但比例縮小(53.99%),建設(shè)用地急劇增加(占13.73%)。耕地主要分布在江門、肇慶、惠州,建設(shè)用地主要集中在廣州、深圳、香港、澳門。1990—2015年,大灣區(qū)的建設(shè)用地、水域面積增加,而耕地、林地、濕地及未利用地面積減少(圖2)。建設(shè)用地增幅最大,研究期內(nèi)變化率為102.20%,累計(jì)面積增加量約為4504.73 km2,其次為水域,變化率為0.94%。濕地、未利用地和耕地面積減少最大,分別減少54.64%、45.03%和17.23%。2010—2015年草地面積增加,其余時(shí)段減少約249.61 km2。耕地、林地和未利用地面積一直減少,耕地和林地面積減少約4214.32 km2。隨著耕地、林地等地類在大灣區(qū)土地總量中占比持續(xù)下降,建設(shè)用地面積由6.79%增加到13.73%(表2)。

圖2 粵港澳大灣區(qū)1990至2015年土地利用Fig.2 The land use changes of the GBA from 1990 to 2015

由表3可知,建設(shè)用地增加的主要來(lái)源為耕地、林地和水域；流失的耕地主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、水域等；水域主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地,其余轉(zhuǎn)為濕地、耕地等。其他土地利用類型也有不同程度轉(zhuǎn)換,2000—2010年,大約1480.70 km2的耕地用于城市建設(shè)；除濕地外,其他各類型土地轉(zhuǎn)換到建設(shè)用地在3個(gè)時(shí)段內(nèi)均最高,其中水域轉(zhuǎn)換面積約428.37 km2。

表2 1990至2015年粵港澳大灣區(qū)土地利用變化

表3 1990—2015年粵港澳大灣區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化特征

3.2.1各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化總體特征

由表4可知,大灣區(qū)的ESV在1990、2000、2010、2015年分別為6385.09、6433.34、6252.65、6183.89億元,總體減少201億元(3.15%)。2000—2010年減少最大,減少了2.81%。從各生態(tài)系統(tǒng)類型的ESV來(lái)看,森林價(jià)值所占比例最高,其次為水域。濕地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值損失最大,26年間減少了25.67億元(-54.64%)；其次為未利用地,減少了45.03%。

3.2.2各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值變化總體特征

由表5可知,1990至2015年,除水資源供給功能外,大灣區(qū)的各項(xiàng)ESV均有所降低。其中食物生產(chǎn)功能下降最多,下降8.93%；其次為維持養(yǎng)分循環(huán)功能,下降5.21%；水文調(diào)節(jié)功能的ESV變化最小。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)構(gòu)成方面,氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)和土壤保持是最重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,三者占各時(shí)期所有功能的10%以上,綜合價(jià)值超過(guò)總功能的50%。其中,水文調(diào)節(jié)占最多(31%),而維持養(yǎng)分循環(huán)功能的占比最低(不足1%)。圖3顯示2015年各土地利用類型的各項(xiàng)ESV,每個(gè)圖從內(nèi)到外分別表示水域、未利用地、濕地、草地、林地、耕地六種土地利用類型的不同ESV。其中森林的氣候調(diào)節(jié)功能、水域的水文調(diào)節(jié)功能和森林的水文調(diào)節(jié)功能的價(jià)值總量最高,分別為1379.93、987.05、859.73億元。未利用地的各項(xiàng)ESV都較低,濕地由于整體面積較小,雖然單位面積的ESV很高,但價(jià)值總量較低。

表4 1990—2015年粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

表5 1990—2015年粵港澳大灣區(qū)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖3 粵港澳大灣區(qū)各土地利用類型的各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值/(×108 元)Fig.3 The Ecosystem Service Value of different land use types of the study area

3.3 生態(tài)足跡與生態(tài)承載力變化特征

3.3.1生態(tài)足跡分析

由表6可知,大灣區(qū)的區(qū)域生態(tài)足跡快速增長(zhǎng),由1990年的80.57 hm2增長(zhǎng)至2015年的241.31 hm2,增長(zhǎng)了2倍,人均生態(tài)足跡由3.22 hm2/人增加至3.47 hm2/人?；茉吹南脑黾幼疃?由1990年的9.21 hm2增加至2015年的44.13 hm2,增長(zhǎng)了近4倍；其次為水域,增長(zhǎng)了近3倍(122.04 hm2)。時(shí)間上,1990年到2000年的區(qū)域生態(tài)足跡增長(zhǎng)較快。生物資源賬戶占比從1990年的88.57%逐步降低至2015年的80.91%,相應(yīng)時(shí)間,其他資源賬戶占比從11.43%增加至19.09%(表6)。

3.3.2生態(tài)承載力與生態(tài)盈虧分析

由表7可知,1990—2015年大灣區(qū)整體處于生態(tài)赤字狀態(tài),生態(tài)足跡遠(yuǎn)大于生態(tài)承載力,且生態(tài)負(fù)荷不斷增加,人均生態(tài)負(fù)荷也逐漸增加。2015年區(qū)域生態(tài)負(fù)荷達(dá)到21488萬(wàn)hm2,人均生態(tài)負(fù)荷達(dá)到3.09 hm2,表明大灣區(qū)的自然資源已經(jīng)過(guò)度利用,有必要在不降低人們生活水平的前提下降低生態(tài)足跡的需求。

表6 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)足跡變化

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

1990—2015年粵港澳大灣區(qū)的建設(shè)用地明顯增加,耕地、林地、草地、濕地和未利用地明顯減少。同時(shí),大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體減少約201.20億元,生態(tài)環(huán)境明顯退化。區(qū)域總生態(tài)足跡呈增長(zhǎng)趨勢(shì),人均生態(tài)足跡略有上升,生態(tài)赤字不斷增加。結(jié)合大灣區(qū)的長(zhǎng)時(shí)間序列人口、GDP等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析(圖4),1990—2015年,大灣區(qū)人口和GDP大幅增長(zhǎng),常住人口增長(zhǎng)50%,GDP增長(zhǎng)近15倍,單位GDP生態(tài)足跡從1.47 hm2/元降低到0.28 hm2/元,呈明顯的下降趨勢(shì)。這在一定程度上說(shuō)明大灣區(qū)總體上發(fā)展的資源利用方式逐步由粗放型、消耗型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型、節(jié)約型,但整體仍面臨嚴(yán)峻的生態(tài)狀況。Zhang等[39]研究發(fā)現(xiàn),大灣區(qū)城市擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)力主要包括GDP、人口、地方財(cái)政收入及道路長(zhǎng)度。隨著時(shí)間推移,社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力的貢獻(xiàn)增加,物理驅(qū)動(dòng)力的貢獻(xiàn)下降,不同驅(qū)動(dòng)力間存在相互增強(qiáng)的關(guān)系。王文靜等[17]的研究表明,土地城市化和人口城市化是大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化的重要原因：土地城市化使大量具有高生態(tài)價(jià)值的自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)；而人口城市化快速發(fā)展,不僅使城市內(nèi)部配套基礎(chǔ)設(shè)施面積快速增長(zhǎng),還使一些原有自然生態(tài)系統(tǒng)(如?；~塘)疏于管理,出現(xiàn)廢棄和富營(yíng)養(yǎng)化的情況[40]。

表7 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)承載力及生態(tài)盈虧分析

圖4 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)盈虧與GDP和人口間的關(guān)系Fig.4 The relationship between the ecological balance and GDP and population in GBA

當(dāng)前,大灣區(qū)面臨嚴(yán)重的生態(tài)透支問(wèn)題,包括土地、能源、水等生態(tài)資源質(zhì)量下降,資源環(huán)境約束加劇[17]。同時(shí),隨著生活水平的提高,公眾對(duì)清潔的空氣、水、綠化空間等生態(tài)環(huán)境的需求日益增長(zhǎng)。2018年,《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》明確表示“大灣區(qū)發(fā)展空間面臨瓶頸制約,資源約束趨緊,生態(tài)環(huán)境壓力日益增大”,提出要“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),推動(dòng)形成綠色低碳的生產(chǎn)生活方式和城市建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式,促進(jìn)大灣區(qū)可持續(xù)發(fā)展”[20]。構(gòu)建生態(tài)灣區(qū)、綠色灣區(qū),實(shí)現(xiàn)灣區(qū)可持續(xù)發(fā)展,是大灣區(qū)發(fā)展的重要目標(biāo)。因此,在供給端要提供必需的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),而在消費(fèi)端則要抑制不合理的生態(tài)足跡增長(zhǎng)。同時(shí),要嚴(yán)格保護(hù)具有生態(tài)價(jià)值的自然山地、綠地、海岸、濕地及基本農(nóng)田,注重土地利用和景觀格局優(yōu)化,促進(jìn)形成安全可靠的生態(tài)系統(tǒng)和覆蓋全域的生態(tài)安全支撐體系,最終實(shí)現(xiàn)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展的“生態(tài)灣區(qū)”。最后,作為特大城市群,大灣區(qū)內(nèi)各城市間的生態(tài)命運(yùn)息息相關(guān),需要在統(tǒng)一的生態(tài)規(guī)劃下,依照生態(tài)紅線、規(guī)劃及生態(tài)格局,創(chuàng)新協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)各城市的綠色協(xié)同,共同發(fā)展,最終打造世界可持續(xù)發(fā)展城市群的典范,推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。

本研究基于當(dāng)量法對(duì)大灣區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究,雖然這種方法能夠快速有效地核算區(qū)域ESV,但這種方法對(duì)于土地利用分類系統(tǒng)依賴性較強(qiáng)。因此,未來(lái)可考慮大灣區(qū)的實(shí)際情況,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)分類進(jìn)行細(xì)化,增加紅樹林、沙灘、鹽沼等海岸帶特殊生態(tài)系統(tǒng)。此外,基于InVEST[41]、ARIES[42]、SolVES[43]等物質(zhì)量模型開展的研究也日漸興起,為生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估研究提供了新的技術(shù)手段。鑒于此,未來(lái)研究可進(jìn)一步結(jié)合高精度遙感數(shù)據(jù)、物質(zhì)量模型和城市擴(kuò)張模型,充分發(fā)揮各類方法的優(yōu)勢(shì),探索氣候變化與土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響,探討二者之間的權(quán)衡協(xié)同響應(yīng)機(jī)理。

4.2 結(jié)論

本研究結(jié)合粵港澳大灣區(qū)實(shí)際情況,研究了粵港澳大灣區(qū)近三十年來(lái)的土地利用變化,估算大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,探討了研究區(qū)的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)盈虧,主要結(jié)論如下：

(1)1990—2015年粵港澳大灣區(qū)經(jīng)歷了快速城市化過(guò)程,土地利用變化明顯。大量森林和耕地轉(zhuǎn)化為城市建設(shè)用地,建設(shè)用地面積增加了1倍,而林地和耕地面積分別減少了3.19%和17.23%,這一變化趨勢(shì)在2000—2010年尤為顯著。

(2)粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由于城市擴(kuò)張,建設(shè)用地?cái)D占了大量自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)的面積,導(dǎo)致大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值減少201億元,濕地的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值減少最多。食物生產(chǎn)和維持養(yǎng)分循環(huán)功能的價(jià)值顯著降低,快速城市化帶來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值減少問(wèn)題,需要引起重視。

(3)大灣區(qū)生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的變化狀況表明,大灣區(qū)人均生態(tài)足跡呈增加趨勢(shì),2015年,生態(tài)赤字達(dá)到21488萬(wàn)hm2,生態(tài)嚴(yán)重超載,可持續(xù)、綠色發(fā)展是關(guān)系大灣區(qū)未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要議題。

(4)聚焦大灣區(qū)未來(lái)發(fā)展,需要嚴(yán)格落實(shí)耕地保護(hù)紅線和生態(tài)保護(hù)紅線,合理控制城市生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模；同時(shí)可針對(duì)不同發(fā)展階段的城市制定差異化策略；并通過(guò)增加綠地面積、改善綠地質(zhì)量、優(yōu)化土地利用和景觀格局等方式提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),助力粵港澳大灣區(qū)生態(tài)環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展。