津市市土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響*

吳虹雨，毛德華，熊雅萍，伍 婷

津市市土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響*

吳虹雨，毛德華，熊雅萍，伍 婷

（湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南長沙410081）

土地利用／覆蓋變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是相互影響、相互制約的，對二者進(jìn)行定量研究，可為生態(tài)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)健康發(fā)展提供參考依據(jù).根據(jù)津市市1996－2005年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，采用Costanza等的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法以及謝高地等提出的符合中國實(shí)際的陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表計(jì)算津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值并對其進(jìn)行分析，結(jié)果表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量增加了18.41×106元，年均變化率為0.19%，在生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)功能中，除了食物生產(chǎn)功能外，其他單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值都在增加.同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間差異明顯，總體而言東南部地區(qū)服務(wù)價(jià)值較高，中西部稍低，而北部地區(qū)尤其是涔澹農(nóng)場服務(wù)價(jià)值的增長幅度大.

土地利用；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；津市市

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成的、維持人類生存的自然環(huán)境條件及其效用.謝高地等人運(yùn)用Costanza等關(guān)于全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算成果，結(jié)合我國實(shí)際制定了陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，促使我國學(xué)術(shù)界對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值展開了定量研究［1－4］.

土地利用／覆蓋狀況的變化會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的改變，對維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也起著決定性作用.本文以津市市為研究區(qū)域，利用1996－2005年土地利用變更的數(shù)據(jù)，研究土地利用數(shù)量、結(jié)構(gòu)變化對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的影響，目的在于探求土地利用合理性和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，更好地促進(jìn)津市市生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)健康發(fā)展.

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

津市市位于澧水下游、湘北邊陲，四周與澧縣、臨澧、安鄉(xiāng)、鼎城毗鄰.地跨東經(jīng)111°46′－112°40′，北緯29°11′30″－29°39′40″，總面積558平方公里，總?cè)丝?6萬.全市轄7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、4個(gè)街道辦事處、涔澹農(nóng)場.津市市自然地理?xiàng)l件優(yōu)越，氣候溫和，日照充足，無霜期長，屬典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū).

1.2研究方法

1.2.1 單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度

單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度指的是某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其表達(dá)式為［5］：

式中：K是一定時(shí)間范圍內(nèi)某土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別表示研究初期和末期某一種土地利用類型的數(shù)量狀況；T為研究時(shí)間范圍.

1.2.2 多樣性指數(shù)（Hi）

多樣性指數(shù)是表示不同時(shí)期研究區(qū)土地利用類型的復(fù)雜程度，通常指數(shù)的大小與土地利用類型復(fù)雜程度呈正相關(guān)，其表達(dá)式為［6］：

式中：Pij指的是第i個(gè)時(shí)段第j種土地利用類型占土地總面積的比例.

1.2.3 土地利用優(yōu)勢度指數(shù)（Di）

該指數(shù)用于測度不同時(shí)期某種土地利用類型占據(jù)支配地位的程度，它是多樣性指數(shù)的最大值和實(shí)際計(jì)算值之間的差值，其表達(dá)式為：

其中：Hmax是多樣性指數(shù)的最大值，m為研究區(qū)域土地利用類型數(shù)的最大值.

1.2.4 土地利用均勻度指數(shù)（Ei）

它用于描述各種土地利用類型在面積上的分配均勻程度，指數(shù)等于1時(shí)，土地類型分布的均勻程度達(dá)到最大，表達(dá)式為：

1.2.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)方法

2003年謝高地等結(jié)合中國實(shí)際，制定了中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表（表1）.本文根據(jù)此服務(wù)價(jià)值表［7］，并結(jié)合津市市具體情況，把土地利用類型和與之最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型對應(yīng)起來，對應(yīng)關(guān)系如下：耕地對應(yīng)農(nóng)田，林地對應(yīng)森林，其他農(nóng)用地對應(yīng)水域，園地則取森林和草地的均值，未利用地取荒漠、濕地和水體的均值，建設(shè)用地取值為0，研究津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，估算公式為：

其中，ESV是指研究區(qū)域某一時(shí)段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量（元）；VCi是第i種土地利用類型單位面積的服務(wù)總價(jià)值系數(shù)（元／hm2），在這里是運(yùn)用謝高地等人制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值；n指該研究區(qū)域內(nèi)土地利用類型的種類數(shù)，Ai指研究區(qū)域內(nèi)第i種土地利用類型的面積（hm2）.

表1 津市市不同土地利用類型的價(jià)值系數(shù)（元／hm2·a）

2 結(jié)果與分析

2.1土地利用變化特征分析

2.1.1 土地利用變化數(shù)量分析

本文將津市市土地利用類型主要?jiǎng)澐譃槠叽箢悾储俑?，包括水田、旱地、菜地等；②園地，包括果園、桑園、茶園等；③林地，包括有林地、灌木林地和疏林地等；④牧草地，包括天然草地、改良草地和人工草地等；⑤其他農(nóng)用地，包括設(shè)施農(nóng)用地、農(nóng)村道路、坑塘水面和養(yǎng)殖水面等；⑥建設(shè)用地，包括居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地、交通用地以及水利設(shè)施用地等；⑦未利用地，包括未利用土地和其他土地（見表2）.

如表2所示，研究期間，各種土地利用類型都有一定變化，其中林地、牧草地、其他農(nóng)用地和建設(shè)用地呈增加趨勢；耕地、園地和未利用地則有所減少.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地規(guī)模在不斷擴(kuò)大，但是由于國家實(shí)行建設(shè)用地管制，對新增指標(biāo)有嚴(yán)格的規(guī)定，所以其年均變化率不大，為0.09%.林地，牧草地和建設(shè)用地等用地類型面積增加的來源主要是耕地、園地和未利用地.

表2 津市市土地利用與覆蓋變化（hm2）

2.1.2 土地利用變化結(jié)構(gòu)指數(shù)分析

根據(jù)津市市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)（表3）.從表可知，土地利用多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈上升趨勢，而土地利用優(yōu)勢度指數(shù)呈減少趨勢.

表3 1996－2005年津市市土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)

2.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)間變化

2.2.1.1 土地利用數(shù)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

土地利用類型的變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨之改變.由表1和表2相關(guān)數(shù)據(jù)及公式（5）計(jì)算了1996－2005年津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總價(jià)值（表4）.結(jié)果表明，構(gòu)成津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的主要利用類型是未利用地和其他農(nóng)用地，其次是林地和耕地.研究期內(nèi)，服務(wù)總價(jià)值有所增長，但增長率不高，主要原因在于各個(gè)土地類型的單位服務(wù)價(jià)值是有差異的，使得土地利用變化產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相互抵消.

具體而言，研究期內(nèi)由于耕地、園地和未利用地的面積減少，使得服務(wù)價(jià)值減少，而林地、牧草地和其他農(nóng)用地的服務(wù)價(jià)值相應(yīng)增加.

從表1和表5得知生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值變化不大，1996年的排序依次為：水源涵養(yǎng)＞廢物處理＞氣候調(diào)節(jié)＞娛樂文化＞生物多樣性保護(hù)＞土壤形成與保護(hù)＞空氣調(diào)節(jié)＞原材料＞食物生產(chǎn)，到2005年排序沒有改變.但從數(shù)量上看，除了食物生產(chǎn)有所減少以外，其他各項(xiàng)服務(wù)功能有所增加.據(jù)表2可知，林地、牧草地和其他農(nóng)用地的增加是導(dǎo)致其他各項(xiàng)功能服務(wù)價(jià)值上升的主要原因，這也說明津市市近年來加大力度進(jìn)行人工草地和未成林造林地的培育等生態(tài)環(huán)境保護(hù)的措施起到了較好效果.而食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值減少的主要原因在于耕地面積的減少，表1顯示，在食物生產(chǎn)功能總價(jià)值中耕地占了絕大部分，所以耕地的減少，不僅抵消了由于其他土地類型增加而引起的此項(xiàng)服務(wù)價(jià)值的增加量，還使食物生產(chǎn)價(jià)值減少了0.79×106元.

表4 津市市不同土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（106元／年）

表5 各項(xiàng)服務(wù)功能產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

2.2.1.2 土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分析

分析表3可知，津市市土地利用類型呈現(xiàn)多樣化、均勻化趨勢，同時(shí)服務(wù)價(jià)值也相應(yīng)增加，這表明服務(wù)價(jià)值與土地利用結(jié)構(gòu)存在相關(guān)性.初步判斷多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的變化趨勢與服務(wù)價(jià)值的變化趨勢一致，而優(yōu)勢度指數(shù)的變化趨勢與服務(wù)價(jià)值的變化相反，在這種假設(shè)下，又根據(jù)灰色序列關(guān)聯(lián)分析法求得Hi、Di和Ei和ESV的關(guān)聯(lián)度分別為61.73%、61.64%和62.14%，因此，假設(shè)成立，此相關(guān)性存在.

2.2.1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間異質(zhì)性變化

本文的研究期是1996－2005年，期間津市市的行政區(qū)劃發(fā)生了變化，現(xiàn)以2005年12月31日津市市的行政區(qū)劃為標(biāo)準(zhǔn)，對其空間異質(zhì)性變化特征進(jìn)行分析，全市轄7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、4個(gè)街道辦事處和涔澹農(nóng)場，由于街道辦事處具有相似性，所以把三洲驛街道、汪家橋街道、襄陽街街道、金魚嶺街道統(tǒng)歸為津市市區(qū)，最終把津市市分為津市市區(qū)、新洲鎮(zhèn)、渡口鎮(zhèn)、保河堤鎮(zhèn)、白衣鎮(zhèn)、靈泉鄉(xiāng)、棠華鄉(xiāng)、李家鋪鄉(xiāng)和涔澹農(nóng)場.

津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間差異明顯.圖1所示是在排除了各區(qū)土地面積差異因素之后的單位面積服務(wù)價(jià)值空間分布狀況，該市的東南部地區(qū)服務(wù)價(jià)值較高，中西部稍低，北部的涔澹農(nóng)場和津市市區(qū)在1996年單位服務(wù)價(jià)值最低，到2005年其平均水平超過了中西部地區(qū)，同時(shí)圖1中（b）圖顏色較（a）圖深，這說明津市市整體范圍內(nèi)的服務(wù)價(jià)值水平呈上升趨勢.

圖1 津市市單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布

從表6可知，1996年服務(wù)總價(jià)值的排序?yàn)椋喊滓锣l(xiāng)＞棠華鄉(xiāng)＞西湖＞李家鋪鄉(xiāng)＞渡口鎮(zhèn)＞保河堤鎮(zhèn)＞靈泉鄉(xiāng)＞津市市區(qū)＞新洲鎮(zhèn)＞涔澹農(nóng)場；到2005年，除了津市市區(qū)和靈泉鄉(xiāng)的順序有所變化之外，其他保持不變.從變化趨勢上看（圖2），靈泉鄉(xiāng)和西湖區(qū)的服務(wù)價(jià)值略有減少，其余地區(qū)都有上升.總之，北部地區(qū)服務(wù)價(jià)值的增長幅度大于中西部和東南部地區(qū).

表6 津市市1996－2005年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

圖2 津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布變化

3 結(jié)論

（1）1996－2005年津市市土地利用發(fā)生了巨大變化.從數(shù)量上看，林地、牧草地、其他農(nóng)用地和建設(shè)用地增加，耕地、園地和未利用地減少.從結(jié)構(gòu)上看，研究區(qū)內(nèi)土地利用趨于多樣化和均勻化.

（2）構(gòu)成津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的主要利用類型是未利用地和其他農(nóng)用地，其次是林地和耕地.津市市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值在10年間增加了18.41×106元，年均變化率為0.19%.

（3）在生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)功能中，除了食物生產(chǎn)外，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都在增加，這是因?yàn)楦孛娣e減少.另外林地、牧草地和其他農(nóng)用地的增加是導(dǎo)致其他各項(xiàng)功能服務(wù)價(jià)值的上升的主要原因.

（4）津市市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間差異明顯，總體而言東南部地區(qū)服務(wù)價(jià)值較高，中西部稍低，北部的涔澹農(nóng)場和津市市區(qū)在1996年單位服務(wù)價(jià)值最低，到2005年其平均水平已經(jīng)趕上和超過了中西部地區(qū)；而從變化趨勢上看，除靈泉鄉(xiāng)和西湖區(qū)的服務(wù)價(jià)值略有減少外，其余地區(qū)都有不同程度上升，總體上看，北部地區(qū)服務(wù)價(jià)值的增長幅度大于中西部和東南部地區(qū).

［1］歐陽志云，王如松，趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，（5）：607－613.

［2］Daily G C.Nature’s Service：Societal Dependence on Natural Ecosystems［M］.Washington：Island Press，1997.

［3］Costanza R，d’Arge R，de Groot R，etal.The value of theworld’s ecosystem services and natural capital［J］.Ecological Economics，1998，（1）：3－15.

［4］謝高地，甄霖.一個(gè)基于專家知識(shí)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2008，（5）：911－919.

［5］王科明，石惠春，周偉.干旱區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化與生態(tài)服務(wù)價(jià)值的關(guān)系研究［J］.中國人口·資源與環(huán)境，2011，（3）：124－128.

［6］吳云景，吳立潮.信宜市土地利用變化對生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（9）：56－60.

［7］謝高地.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值評估［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2003，（2）：189－195.

Influences of Land－use Changes on Ecosystem Service Value in Jinshi City

WU Hongyu，MAO Dehua，XIONG Yaping，WU Ting
（School of Resources and Environment Science，Hunan Normal University，Changsha Hunan 410081，China）

The land－use changes and the ecosystem service value can influence and restrict each other，so the quantitative study on influences of land－use changes on ecosystem service valuewould provide references for the harmonious developmentof economic society and ecosystem.Based on the data of land－use changes survey from 1996 to 2005 in Jinshi City，using the calculation method put forward by Costanza and the table about the average unit price of ESV in China provided by XIEGaodiet al，this paper calculates and analyzes the changes of ESV in Jinshi city.The results show that the ESV had increased 18.4 million yuan，with an average annual rate of0.19 percent.The ESV of single service functions is increasing except the food production，and themain influencing factor of the food function is the decrease of the cultivated area.At the same time，there are significant differences of the ecosystem service value.In brief，the ESV of the southeastern part ismore than thatofmidwest，but the northern parthas the largestgrowth rate，especially the Cendan farm.

land use；ecosystem service value；Jinshi city

X196

A

1008－4681（2014）02－0090－04

（責(zé)任編校：晴川）

2013－11－16

吳虹雨（1989－），女，湖北恩施人，湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院碩士生.研究方向：土地利用規(guī)劃與管理.