淺談土地整理對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響

羅慧麗

(華北水利水電大學測繪與地理信息學院，河南 鄭州 450046)

引言

人均耕地占有量少，優(yōu)質(zhì)耕地消耗快，耕地等級不高，是我國土地的國情。國務院印發(fā)第3版《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006—2020年)》，其核心是確保1.2億hm2耕地紅線，確保1.04億hm2基本農(nóng)田數(shù)量不減少，質(zhì)量有提高。人口總量逐年增長，居民生活質(zhì)量日漸提升，對高等級土地需求愈多，但國土面積是有限的，而土地整理項目為人們帶來了新的希望。但如何運用科學的辦法評價土地整理所帶來的生態(tài)效益，是目前學者存在爭議的問題。本文通過分析土地整理對生態(tài)環(huán)境所帶來的影響，比較已被大家公認的評價生態(tài)服務價值的方法，構(gòu)建適合土地整理活動對生態(tài)環(huán)境影響研究的科學方法和技術(shù)。

1 土地整理

1.1 概念

土地整理是指在項目區(qū)內(nèi)，以土地利用規(guī)劃、城市規(guī)劃、土地開發(fā)整理專項規(guī)劃等為依據(jù)，從而確定其項目實施的目的及土地用途，利用法律法規(guī)、行政干預、工程措施等手段，對現(xiàn)有土地利用情況進行全方面、多角度的調(diào)查、改良、整治，增加土地利用率和糧食產(chǎn)出率，改善當?shù)噩F(xiàn)有的生產(chǎn)生活環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的過程[1]。

1.2 國內(nèi)外研究進展

西歐國家的土地整理歷史非常悠久,可以上溯至19世紀(1886年，德國)，甚至更早(1250年，德國)。西方發(fā)達國家由于對農(nóng)業(yè)的集約節(jié)約利用，出現(xiàn)了水資源污染、土壤污染等一系列環(huán)境問題，已高度重視土地整理中涉及到的生態(tài)環(huán)境保護、物種保護、村莊保護、土地文化保護等。20世紀末，土地景觀格局的再恢復已成為荷蘭進行土地整理的重要內(nèi)容之一。

國內(nèi)現(xiàn)代意義上的土地整理開始于20世紀90年代后期，中國將土地整理的目標定位為實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用,其最初出發(fā)點是實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡。但是土地整理本身作為一種短時高效的人為干擾自然行為，對景觀環(huán)境和動植物均會產(chǎn)生巨大的影響。生態(tài)質(zhì)量的建設問題在土地整理項目中最容易被忽略，人們對由其導致的生態(tài)效應認識還不夠深刻，這導致了一系列生態(tài)問題的出現(xiàn)。如在土地整理項目進行的過程中，施工難免對工作區(qū)及附近區(qū)域的水文、土壤、動物、植物、微生物等自然要素產(chǎn)生或多或少、或直接或間接的影響。

2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值

2.1 概念

被用來度量生態(tài)系統(tǒng)服務功能大小的能力值稱為生態(tài)系統(tǒng)服務價值。生態(tài)系統(tǒng)服務(Ecosystem Service)的概念則是在一個生態(tài)系統(tǒng)演化過程中的，被用來維持人類生存發(fā)展的自然環(huán)境與效能，即通過來自經(jīng)濟社會系統(tǒng)中的廢棄物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有利于經(jīng)濟社會系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的有益物質(zhì)或能量。

2.2 國內(nèi)外研究進展

自1997年“生態(tài)系統(tǒng)服務”[2]的概念被首次提出以來，學者們將土地整理涉及的理論與實踐相結(jié)合，開展了多角度的生態(tài)環(huán)境評價。如，通過比較項目區(qū)土地整理前后的景觀格局、結(jié)構(gòu)與功能來剖析生態(tài)環(huán)境的變化。王軍等[3]、劉勇等[4]、田勁松等[5]利用Arc GIS軟件，采用景觀生態(tài)學的方法，對土地整理前后的土地利用結(jié)構(gòu)及景觀格局的變化進行分析，結(jié)果表明，土地整理在減輕景觀破碎化的同時也降低了景觀多樣性。劉世梁等運用基于結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合景觀連接度模型(綜合連接度(IIC)和連接度概率(PC)，從功能視角出發(fā)評價土地整理后的生態(tài)效應，研究表明，大面積生境斑塊和“踏腳石”斑塊對維持土地整理生態(tài)效益具有重要作用。

也有不少學者采用一系列數(shù)學模型去定量化探究土地整理帶來的影響。趙小汎[6]、于漳佩等[7]、羅海平等[8]利用Costanza等提出的生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式，謝高地等[9]提出的中國生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價方法，對土地整理前后進行評價，結(jié)果顯示土地整理導致土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，同時引起項目區(qū)土地生態(tài)服務價值的轉(zhuǎn)變(正向或負向)。張貞等[10]、張正峰等[11]利用市場價值法、水量平衡法、影子價格法、影子工程法對生態(tài)系統(tǒng)功能的變化進行量化描述，結(jié)果表明土地整治中土地利用類型的轉(zhuǎn)換造成了各單項生態(tài)系統(tǒng)功能的價值及總價值的變化。

3 土地整理對生態(tài)環(huán)境的影響

從發(fā)展的角度看，土地整理絕不是一項短期、簡單的工作，其涉及的范圍也隨人類對自然界的認識而與時俱進?，F(xiàn)階段，中國土地整理涉及的方面有土地平整工程、水土保持及生態(tài)防護林工程、農(nóng)村居民點合并等其他工程。一般來說，一個區(qū)域的土地整理工作不是只有一種工程，往往是幾種工程共同作用的效果，所以土地平整所引起的生態(tài)服務效應也是多種多樣的。

3.1 土地整理對土壤的影響

3.1.1 改變土壤結(jié)構(gòu)

土地平整項目將區(qū)域土地進行平整處理，會導致土地坡度的變化，從而引起或加劇水土流失和荒漠化。同時，還會改變土壤原有的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，影響土壤中氧氣的含量。

3.1.2 影響土壤肥力

人們往往為了增加糧食產(chǎn)量而對土壤增加肥力，增加肥力的過程，實際上是增加了土壤中的N、P等元素的含量，適當增加會增加土壤肥力，但增加過度會適得其反降低土壤的肥力。

3.1.3 造成土壤污染和加劇土壤退化

大量化肥的使用、含有重金屬的工業(yè)污水的排放灌溉農(nóng)用地都會對農(nóng)用地造成污染，嚴重的還會影響土壤中微生物的存活，若在土地平整項目中不慎移動了這樣的土地，對土壤所帶來的影響是不可忽視的。

3.2 土地整理對水環(huán)境的影響

土地平整項目中若不慎填挖了被污染的土壤，會引起其附近的水域污染，進而影響水生動植物的生存。除改良田間道路系統(tǒng)外，土地整理項目還能改善項目區(qū)水系統(tǒng)和自然景觀[12]。

3.3 土地整理對生物資源的影響

無論是土地平整項目，還是農(nóng)田水利工程項目、水土保持及生態(tài)防護林項目，都會破壞原有生物所存在的生態(tài)系統(tǒng)。進行不科學的土地整理必然會破壞自然生態(tài)系統(tǒng)，進而對當?shù)氐纳镌斐刹豢膳まD(zhuǎn)的傷害，甚至是死亡。土地進行整理后，無論是動植物，還是微生物，其生存、繁殖環(huán)境都會產(chǎn)生較大影響，且這種影響是潛移默化的。

3.4 土地整理對植被的影響

土地平整項目中挖填的土壤不可能全是裸露的土壤，可能存在土壤上有植物生長的情況，而對其進行移動，則是改變了植物的生長環(huán)境，植物是依靠根系吸收土壤中的養(yǎng)分存活的，不能保證植物在移動之后能適應其新的土壤環(huán)境。有可能該植物恰好因新環(huán)境而瘋狂生長，也有可能不適應而死亡。

3.5 土地整理對景觀格局的影響

土地整理不僅影響整理區(qū)的斑塊和廊道等的景觀要素特征，而且影響區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)，特別是景觀多樣性。土地平整項目對土地進行平整處理，使得原本高低起伏的土地變得規(guī)整，降低了景觀多樣性。大多數(shù)情況下，土地整理采用減少小斑塊，增大中、大斑塊面積的方法，使得斑塊的形狀趨于完整。

3.6 土地整理對社會經(jīng)濟環(huán)境的影響

土地類型的改變會影響人們的生活質(zhì)量。隨著人們生活水平的日益提高，人們越來越重視對美的感受。人們已經(jīng)不再是簡單地追求環(huán)境安全，反而是更多地去追求環(huán)境舒適。一些房地產(chǎn)開發(fā)商或者是有關政府部門對土地也有一定的要求，土地類型的改變會吸引投資者的投資從而帶來新的經(jīng)濟效益。

4 生態(tài)系統(tǒng)服務評價方法

目前，被大家所認可的生態(tài)系統(tǒng)服務的評價方法可劃分為3大類:能值分析法、物質(zhì)量評價法、價值量評價法，見表1。

表1 3種生態(tài)服務價值評價方法的比較

4.1 能值分析法

能值分析法旨在把各式各樣的能量(如風能、生物能、化學能等)統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)換為一個單位：太陽能焦耳。以同一能值標準作為單位,把生態(tài)系統(tǒng)中多類別、無法相比的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀容^的統(tǒng)一標準的能值進行評價，進而揭示其在系統(tǒng)中的地位。但該方法需要長時間監(jiān)測全面的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，耗時耗錢耗力，不適用于大范圍推廣計算，認可該方法的學者較少。

4.2 物質(zhì)量評價法

把系統(tǒng)所提供的各種各樣生態(tài)服務，用生態(tài)過程中的物質(zhì)量進行計算的方法被稱為物質(zhì)量評價法。本質(zhì)上來說，物質(zhì)量指的是在各式的生態(tài)系統(tǒng)，或是在其中生存的物種所提供產(chǎn)品和服務中含有的凈光合作用生產(chǎn)量或經(jīng)濟產(chǎn)量。

4.3 價值量評價法

從貨幣的價值量視角出發(fā)，對系統(tǒng)提供的各類生態(tài)服務進行定量評價的方法被稱為價值量評價法。因為利用此方法計算生態(tài)系統(tǒng)服務價值得到的結(jié)果均為貨幣值,所以更有助于人們的直觀感受。價值量評價方法有很多，其中主要包括市場價值法、影子價格(工程)法、費用分析法、資產(chǎn)價值法等。

4.4 適用于土地整理中的生態(tài)系統(tǒng)服務計算方法

針對到底應怎樣計算土地整理中的生態(tài)系統(tǒng)服務價值，不同的學者有不同的見解。有的學者[6-8]利用Costanza等提出的生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式，也有學者[10,11]利用價值量評價法進行計算，更有學者將物質(zhì)量法與價值量評價法結(jié)合起來進行計算，如郝仕龍等[12]。

本文更加傾向于將物質(zhì)量評級法與價值評價法結(jié)合在一起同時分析土地整理對生態(tài)服務價值所帶來的影響。

物質(zhì)量公式：

Q(t)=[Q1(t),Q2(t),…,Qn(t)]

(1)

Q(t+Δt)=[Q1(t+Δt),Q2(t+Δt),…,Qn(t

+Δt)]

(2)

式中，Q(t)為t時間生態(tài)系統(tǒng)提供的總服務；Qn(t)為生態(tài)系統(tǒng)在t時刻提供的第n種服務；n為服務種類；t為某一時間；Δt為時間增量；Q(t+Δt)為生態(tài)系統(tǒng)在(t+Δt)提供的總服務；Qn(t+Δt)為生態(tài)系統(tǒng)在(t+Δt)時刻提供的第n種服務。如果Qn(t+Δt)≥Qn(t)(Δt≥0)，那么認為該生態(tài)系統(tǒng)是處于比較理想的狀態(tài)。

價值量公式：

P(t)=[P1(t),P2(t),…,Pi(t)]

(3)

v(t)=Q(t)×P'(t)

(4)

式中，P(t)為生態(tài)系統(tǒng)服務在t時間的價格向量；Pi(t)為第i種服務在t時間的價格(i=1,2,…，n);v(t)為生態(tài)系統(tǒng)在t時間服務的價值量，如果v(t+Δt)>v(t),說明該生態(tài)系統(tǒng)處于比較理想的狀態(tài)。

5 結(jié)論與展望

土地整理在增加耕地面積、提高耕地質(zhì)量和增加土地收益方面發(fā)揮了重要作用。但由于不規(guī)范的土地整治引起了土壤污染、水環(huán)境破壞、生物生存環(huán)境改變等一系列自然問題，如何科學評價土地整理前、后生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化就顯得尤為重要。本文從土地整理、生態(tài)系統(tǒng)服務價值的概念和國內(nèi)外研究進展入手，分析了土地整治對土壤、水環(huán)境、生物資源、植被、景觀格局、社會經(jīng)濟環(huán)境的影響，通過比較現(xiàn)有的3種生態(tài)系統(tǒng)服務評價方法的優(yōu)缺點，提出了一種適用于土地整理項目的生態(tài)系統(tǒng)服務計算方法。目前有關土地整治的生態(tài)服務價值計算方法的研究越來越多，針對性也越來越強，每種評價方式都有其獨特性。未來的土地整治生態(tài)服務價值評估應多與當?shù)貙嶋H情況相結(jié)合，因地制宜地評估土地整治的效果及對生態(tài)系統(tǒng)的影響。