長江岸線南京段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化研究

王 萍， 殷京生， 呂玲玲

(1.江蘇省水文水資源勘測局， 江蘇 南京 210029； 2.南京市發(fā)展和改革委員會長江處， 江蘇 南京 210008；3.河海大學(xué)商學(xué)院， 江蘇 南京 210098)

長江沿線城市岸線作為港口、產(chǎn)業(yè)及城鎮(zhèn)布局的重要載體，在沿江生態(tài)安全方面具有舉足輕重的地位。南京是一座依江而建的城市，也是江蘇省唯一跨江布局的城市。長江南京段全長97 km，岸線總長280.82 km(含洲島岸線)，其中干流岸線186.55 km。2016年以來，南京深入推進(jìn)150個長江干流岸線利用項目清理整治，全市共拆除干流岸線項目160個，拆除碼頭37個，整治“散亂污”企業(yè)1 811家，長江以南、繞城公路以內(nèi)實現(xiàn)“零化工生產(chǎn)企業(yè)”，主城區(qū)35 km岸線生產(chǎn)功能基本退出。同時，南京推進(jìn)還草還濕還林、濱江濕地保護(hù)修復(fù)、自然保護(hù)區(qū)建設(shè)等生態(tài)修復(fù)工程，落實長江“十年禁漁”決策，加強(qiáng)水生生物多樣性保護(hù)，更好涵養(yǎng)長江南京段生態(tài)。2016年以來，沿江干流兩岸生態(tài)綠化貫通率達(dá)到85%以上。

當(dāng)前，南京城市發(fā)展布局的主軸是長江、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重心在長江，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主戰(zhàn)場也是圍繞長江。如何深入踐行新發(fā)展理念，立足長江南京段實際，統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大布局，走好生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的高質(zhì)量發(fā)展新路子，是南京“十四五”規(guī)劃的重要任務(wù)。本文針對長江岸線南京段，運用當(dāng)量因子法分析2010年以來南京沿江岸線生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變特征，旨在為進(jìn)一步優(yōu)化土地利用決策和統(tǒng)籌國土空間格局提供指導(dǎo)性建議。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

南京市地處我國東部、長江中下游，跨長江兩岸，是東部沿海經(jīng)濟(jì)帶與長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略交匯的重要節(jié)點城市。本文在南京市范圍內(nèi)長江干流和江心洲基礎(chǔ)上向兩岸擴(kuò)展3 km作為研究區(qū)域，即長江岸線南京段。研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、工業(yè)布局密集，同時也有較多的濕地灘涂和臨江風(fēng)光帶。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心獲取2010年、2015年、2018年及2020年共4期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。基于ArcGIS 軟件裁剪、重分類后得到研究區(qū)土地利用面積數(shù)據(jù)。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)及長江岸線南京段實際情況，將土地分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地5 類。研究區(qū)的社會、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于南京市統(tǒng)計年鑒及統(tǒng)計公報。

1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價方法

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的理論基礎(chǔ)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)被定義為人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的利益[1]，是連接自然側(cè)和社會側(cè)的橋梁[2]，對人類健康、生存和發(fā)展至關(guān)重要。為生態(tài)系統(tǒng)評估開發(fā)分類框架，將生態(tài)服務(wù)指標(biāo)分為供應(yīng)服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)4類[3]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估是個重要議題，因為其價值量是地區(qū)可持續(xù)性判斷的基礎(chǔ)[4]，同時也使環(huán)境問題納入發(fā)展決策成為了可能[5]。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的角度，可以模擬生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地保護(hù)情景下快速城市化區(qū)域的生態(tài)安全格局變化，為協(xié)調(diào)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供一定的思路[6]，流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化評估可以為生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃提供政策建議[7]。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算

本文從土地利用角度對耕地、林地、草地、水域和建設(shè)用地分別核算5類土地利用類型的單位面積生態(tài)價值，然后采用Costanza等[1]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值原理和方法對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估，計算方法為

(1)

式中：VES為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值，元；Ai為第i種生態(tài)系統(tǒng)對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)類型面積，hm2；VCi為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，元/hm2；VCki為單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，元/hm2；VES,k為單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，元。

1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的分類修正

(1)非建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)修正

基于謝高地等[8]2015年修訂的全國單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表，1個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子表示全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值。結(jié)合南京市的實際情況，對非建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行產(chǎn)量因素修正和經(jīng)濟(jì)因素修正[9-10]，如公式(2)和公式(3)所示。參考公式(4)得出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積所提供食物生產(chǎn)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價值。此處為消除價格變動因素，選2010年為價格基準(zhǔn)年(全國單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表的數(shù)據(jù)來源年)計算其他年份的糧食可比價。

α=σt/σαt

(2)

式中：α為農(nóng)田生態(tài)服務(wù)當(dāng)量因子修正系數(shù)；σt與σαt分別為第t年研究區(qū)平均糧食產(chǎn)量和全國糧食產(chǎn)量。

(3)

式中：β為經(jīng)濟(jì)因素修正因子；ρ為基于支付能力的修正因子；μ為基于支付意愿的修正因子；IPCD,i為研究區(qū)第i年的居民人均可支配收入；IPCD,iave為第i年全國居民人均可支配收入；t為社會發(fā)展階段；ω、ζ、λ為皮爾曲線模型的參數(shù)，此處取常數(shù)值，分別為2、1、1；e為自然對數(shù)；En為第t年恩格爾系數(shù)。

(4)

式中：Dt為研究區(qū)第t年1個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，元/hm2；i為研究區(qū)主要作物種類；Si為研究區(qū)第i種糧食作物的播種面積，hm2；Pi為研究區(qū)第i種糧食作物的單價，元/kg；Qi為研究區(qū)第i種糧食作物的單位面積產(chǎn)量；M為研究區(qū)糧食作物總面積，考慮在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價值的1/7[11]。

(2)建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)修正

城市長江岸線范圍內(nèi)的建設(shè)用地對生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)利用強(qiáng)度一般都比較大，并產(chǎn)生了較強(qiáng)的負(fù)面效益，其影響主要體現(xiàn)在氣體調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)和土壤保持3項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損失上。長江岸線南京段擁有重要的文化遺址或景觀，城市用地中有豐富的公共服務(wù)用地，有必要對城市建設(shè)用地所提供的美學(xué)景觀價值進(jìn)行評估。景觀美學(xué)價值量的估算相對困難，可以采用已有研究中的評估結(jié)果[12]。水文調(diào)節(jié)價值量采用替代成本法評估，氣體調(diào)節(jié)和土壤保持價值量采用防治成本法評估，計算公式為

(5)

式中：Pg為建設(shè)用地大氣調(diào)節(jié)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，Qg為廢氣排放量，Cg為廢氣排污費，Sc為建設(shè)用地總面積，Pw為建設(shè)用地水文調(diào)節(jié)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，Qw為廢水排放量，Cw為廢水排污費，Sc為建設(shè)用地總面積，Pl為建設(shè)用地土壤保持的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，Ql為固體廢棄物的排放量，Cl為固體廢棄物的排污費，Sc為建設(shè)用地總面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化時序分析

本研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)構(gòu)變化(2010—2020年)見圖1， 2010—2020年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)量特征見表1。由圖1和表1可知，長江岸線南京段2010—2020年生態(tài)系統(tǒng)格局變化較為顯著，但各類土地利用面積的變化幅度有很大差異。研究區(qū)內(nèi)耕地、建設(shè)用地和水域是主要的土地利用類型，這3類用地合計占比在90%以上。其中，研究期內(nèi)耕地面積占比持續(xù)下降，由37.13%下降至31.02%，5 200 m2的面積轉(zhuǎn)化為其他利用類型土地。建設(shè)用地面積占比持續(xù)增加，由28.08%上升至35.96%，面積增加了6 700 m2。水域面積變化平穩(wěn)，占比在25.23%～25.62%。

表1 2010—2020年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)量特征

圖1 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)構(gòu)變化(2010—2020年)

研究區(qū)林地面積基數(shù)較小，面積變化呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢。前期面積下降200 hm2,中期面積下降400 hm2，后期面積上升200 hm2。與2010年相比，2020年林地面積減少明顯，下降幅度達(dá)22.2%。草地面積前期保持穩(wěn)定，在2015—2018年間有較大幅度減少，驟減了1 000 hm2，在研究后期基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值時序分析

2010—2020年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值見表2，結(jié)合表2可知，在2010—2020年間長江岸線南京段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化有如下特征。

表2 2010—2020年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

(1)從研究區(qū)歷年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成來看，水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比最高，其次是耕地。一方面是由于長江岸線特殊的地理位置，耕地和水域在研究區(qū)內(nèi)的面積占比較大。另一方面因為水域的水資源供給、凈化環(huán)境和水文調(diào)節(jié)這3項服務(wù)的單位面積價值量非常高，導(dǎo)致了水域生態(tài)系統(tǒng)單位面積VES最大。上述因素共同決定了水域VES占比最高，耕地次之。林地和草地的單位面積VES均高于耕地，但是面積較小，因此對應(yīng)VES占比也較小。建設(shè)用地的VES負(fù)值體現(xiàn)了其對生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)向作用，且作用明顯，也是因為建設(shè)用地面積占比較大，且單位面積VES絕對值很大。

(2)從研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量的時序變化來看，2010—2020年間，長江岸線南京段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢，其總價值共增加了259 332.54萬元。初步認(rèn)為是由于單位面積VES最大的水域面積基本保持穩(wěn)定，單位面積VES較小的耕地面積持續(xù)下降，而且水域生態(tài)系統(tǒng)的單位面積VES逐年增長。建設(shè)用地的負(fù)面作用增長速度小于其他生態(tài)系統(tǒng)正向服務(wù)價值的增長速度，使得研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值不斷上升。

2.3 單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時序分析

2010—2020年研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值見表3，由表3可知，2010—2020年研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值發(fā)生了如下的變化。

表3 2010—2020年研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

(1)從研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量來看，每年度的單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中，水文調(diào)節(jié)、生物多樣性、凈化環(huán)境和氣候調(diào)節(jié)價值量較高。主要是長江岸線這一特殊研究尺度，水域生態(tài)系統(tǒng)面積占總面積的25%左右。

(2)從研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量的時序變化來看，2010—2020年單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈現(xiàn)不同程度的增減變化，呈現(xiàn)“十增一波動”的態(tài)勢。食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性和美學(xué)景觀價值量每年均呈現(xiàn)增長趨勢。土壤保持的價值量在2015年負(fù)向作用達(dá)到最低點，這與2015年的工業(yè)固體廢物排放量是研究期的最小值有關(guān)，而且建設(shè)用地沒有到達(dá)增長高峰期。

3 結(jié) 論

(1)長江岸線南京段土地利用格局變化明顯。在研究期內(nèi)，耕地、草地面積有不同程度減少，建設(shè)用地占比上升，水域和林地面積變化不大，長江岸線保護(hù)依然任重道遠(yuǎn)。

(2)長江岸線南京段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢。在研究期內(nèi)，其總價值共增加了259 332.54萬元，南京城市發(fā)展水平推動了岸線生態(tài)價值水平的提升。

(3)長江岸線南京段單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈現(xiàn)不同程度的增減變化，除土壤保持的價值量波動外，其余生態(tài)服務(wù)價值均保持增長態(tài)勢。每年度的單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中，水文調(diào)節(jié)、生物多樣性、凈化環(huán)境和氣候調(diào)節(jié)價值量占比較大。