基于土地利用的云南省縣域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變

羅仁娟,陳 新,張林波,楊旺舟

(1.云南師范大學(xué)地理學(xué)部,云南昆明 650500；2.云南師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,云南昆明 650500；3.山東大學(xué)人文社科青島研究院,山東青島 266237)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中所得到的各種惠益[1]。形成維持人類生存發(fā)展的環(huán)境以滿足生存、健康、福祉等需求[2-3]。土地利用/覆蓋變化(land use and land cover change,LUCC) 是人類活動(dòng)作用于生態(tài)系統(tǒng)的重要方式[4]。1997年,Costanza等[1]利用LUCC和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量,計(jì)算了全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。同年Daily[5]系統(tǒng)地介紹了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的概念、研究簡(jiǎn)史、服務(wù)價(jià)值評(píng)估等。我國(guó)學(xué)者謝高地等[6-7]根據(jù) Costanza等[1]的方法構(gòu)建了符合我國(guó)國(guó)情的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表,獲得學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可,國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者根據(jù)此當(dāng)量表開展研究。

云南省位于我國(guó)西南邊疆地區(qū),總面積38.31萬km2,下轄8個(gè)地級(jí)市和8個(gè)自治州,129個(gè)縣(市)。有北熱帶、南亞熱帶、暖溫帶和高原氣候區(qū)等溫度帶氣候類型,多山地,地形縱橫起伏、海拔落差大。在全國(guó)生態(tài)區(qū)劃中主要屬于“南部濕潤(rùn)生態(tài)大區(qū)”中的“云貴高原生態(tài)地區(qū)”,滇西北部分屬于“青藏高原生態(tài)大區(qū)”中的“橫斷山區(qū)生態(tài)地區(qū)”[8],境內(nèi)陸生生態(tài)系統(tǒng)幾乎包括地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)類型,豐富的生態(tài)資源對(duì)云南省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的支撐作用[9]?；谕恋乩玫脑颇鲜】h域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變研究,對(duì)云南省踐行生態(tài)文明思想、助力“兩山”理論、推動(dòng)生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)具有一定的實(shí)踐意義和價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源該研究樣本為云南省 129 個(gè)縣(市、區(qū)),研究期為 2005、2010、2015和2018 年4個(gè)時(shí)段。土地利用類型數(shù)據(jù)來自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),分辨率為 30 m×30 m,解譯精度達(dá) 90%以上。數(shù)據(jù)將土地利用類型劃分為一級(jí)分類( 耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種類型) 和二級(jí)分類(旱地、水田、有林地、灌木林等25種類型),該研究根據(jù)謝高地等[10]生態(tài)系統(tǒng)分類體系,將土地利用數(shù)據(jù)重分類為旱地、水田、森林、草地、濕地、荒漠、裸地、水域、冰川、建設(shè)用地10類生態(tài)系統(tǒng)類型。其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自《云南統(tǒng)計(jì)年鑒》《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益統(tǒng)計(jì)資料匯編》及《中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒》。

1.2 研究方法參考謝高地等[10]制訂的中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)1個(gè)基礎(chǔ)當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量相當(dāng)于研究區(qū)本年度平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的1/7[11]?？紤]各年份間農(nóng)作物價(jià)格波動(dòng)對(duì)總價(jià)值量的影響,選取與土地利用數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的2005、2010、2015 和 2018 年4個(gè)時(shí)期云南省水稻、小麥和玉米3種主要糧食作物的產(chǎn)量、價(jià)格、播種面積作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)當(dāng)量因子價(jià)值核算。公式如下：

式中,En為云南省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)能力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2)；i為作物類別；oi為第i種糧食作物面積(hm2)；pi為第i種糧食作物單產(chǎn)(kg/hm2)；qi為第i種糧食作物的平均價(jià)格(元/kg)；M為3種糧食作物總面積。詳見表1。

表1 云南省主要糧食作物產(chǎn)量、價(jià)格、農(nóng)作物統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of output,price and crops of main grain crops in Yunnan Province

表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)根據(jù)核算公式計(jì)算出研究區(qū)不同土地利用類型1個(gè)基礎(chǔ)當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值約為2 400.07元/hm2。結(jié)合謝高地等[10]制定的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表,得到云南省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值(表2)，其中建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量為0，即無價(jià)值量。

表2 云南省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Table 2 Ecosystem service value per unit area in Yunnan Province 元/(hm2·a)

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化分析對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到云南省各土地利用類型面積并進(jìn)行百分比統(tǒng)計(jì)。從表3可以看出，2005—2018 年云南省土地利用結(jié)構(gòu)以森林為主,其次是草地、旱地,這3種用地類型占云南省總面積的93%,而荒漠、冰川、濕地、裸地、水域5種用地類型合計(jì)僅占總面積的1%。變化幅度較大的是建設(shè)用地、水域和草地,建設(shè)用地增加了1 164.83 km2,水域增加了899.16 km2,草地減少了746.14 km2?；哪?015年消失。

表3 2005—2018年云南省土地利用面積百分比和面積變化統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of percentage of land use area and area change in Yunnan Province from 2005 to 2018

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算及變化以云南省129個(gè)縣(市、區(qū))為研究單元,基于4個(gè)時(shí)期研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)的10類生態(tài)系統(tǒng),去除無價(jià)值量的建設(shè)用地,將表2所示的9類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值匹配到各縣(市、區(qū)),核算出云南省各縣域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,限于篇幅,該研究?jī)H展示云南省16個(gè)地州(市)的核算結(jié)果,各地州(市)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化見表4。

表4 云南省各地州研究期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化Table 4 Ecosystem service value and change in various prefectures of Yunnan Province during the study period

從表4可以看出,云南省研究期內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2005—2018年增長(zhǎng)比例最大的為德宏州,其次為楚雄州、曲靖市；呈負(fù)增長(zhǎng)的為普洱市。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量最低的為德宏州,最高的為楚雄州,這主要與州市所轄面積大小相關(guān)。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格局演變特征為更客觀地刻畫云南省各縣(市、區(qū))生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化,該研究從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單位面積和人口2個(gè)變量進(jìn)行空間格局演變研究,并利用ArcGIS軟件可視化表達(dá)。

2.3.1單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格局。云南省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算結(jié)果顯示,研究期內(nèi)單位面積價(jià)值量最高為玉溪澄江市(7.84 萬元/hm2),最低為曲靖市羅平縣(2.58萬元/hm2)。采用ArcGIS軟件分類的幾何間斷法將云南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分為5個(gè)等級(jí)：高(>5.31萬元/hm2)、偏高(>4.07～5.31萬元/hm2)、中(>3.47～4.07萬元/hm2)、偏低(>3.18～3.47萬元/hm2)、低(≤3.18萬元/hm2)。

圖1 云南省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間演變(單位：萬元/hm2)Fig.1 Spatial evolution of ecosystem service value per unit area in Yunnan Province

從圖1可以看出,研究期內(nèi)云南省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出西高東低、中西部地區(qū)偏低的總體特征。單位面積價(jià)值量高的地區(qū)集中在云南省西北地區(qū)和西南地區(qū),西北地區(qū)為怒江州、迪慶州及麗江市所屬大部分縣區(qū)；西南地區(qū)為西雙版納、普洱市的部分縣區(qū),中部的昆明市西山區(qū)、呈貢區(qū)、玉溪市的澄江市、江川區(qū)等。價(jià)值量低的縣域主要集中在中西部地區(qū)的昆明市、曲靖市的大部分縣區(qū),東北地區(qū)的昭通市的大部分地區(qū)及紅河州的部分地區(qū),零散分布于臨滄州和大理市的少部分縣區(qū)。各年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化不大,呈微弱增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),如臨滄州的鳳慶縣、昭通市的永善縣和魯?shù)榭h單位面積價(jià)值量在2010—2015年由低轉(zhuǎn)為中；大理州彌渡縣、楚雄州的元謀縣單位面積價(jià)值量在2010—2015年由低轉(zhuǎn)為偏低。

2.3.2人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格局。云南省人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算結(jié)果兩極化極為嚴(yán)重,研究期內(nèi)人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量最高的為迪慶州德欽縣(49.00萬元/人),其次為迪慶州維西縣(44.00萬元/人)、迪慶州香格里拉市(29.00萬元/人),其余縣區(qū)的人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量都在13.00萬元/人以下；價(jià)值量較低的3個(gè)縣區(qū)分別為昆明市五華區(qū)(0.12萬元/人)、盤龍區(qū)(0.17萬元/人)和官渡區(qū)(0.41萬元/人)。采用ArcGIS軟件分類的幾何間斷法將云南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分為5個(gè)等級(jí)：高(>12.60萬元/人)、偏高(>4.30萬～12.60萬元/人)、中(>2.42萬～4.30萬元/人)、偏低(>2.00萬～2.42萬元/人)、低(≤2.00萬元/人)。

圖2 云南省人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間演變(單位：萬元/人)Fig.2 Spatial evolution of per capita ecosystem service value in Yunnan Province

由圖2可知,研究期云南省人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出西高東低、南北中部地區(qū)偏低的總體特征。單位價(jià)值量高的地區(qū)集中在云南省西北地區(qū)的迪慶州和怒江州；價(jià)值量低的地區(qū)主要集中在中西部地區(qū)的昆明市、曲靖市的大部分縣區(qū),東北地區(qū)的昭通市、東南部地區(qū)的紅河州、文山州的部分地區(qū),零散分布于大理市、保山市的少部分縣區(qū)。各年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化不大,呈微弱降低態(tài)勢(shì),主要是人口增長(zhǎng)超過單位面積價(jià)值量增長(zhǎng)速率導(dǎo)致。

結(jié)合圖1和圖2可知,部分地區(qū)在以單位面積為變量時(shí),屬于價(jià)值量高的地區(qū),而以人均為變量時(shí),屬于價(jià)值量低的地區(qū),如云南省中部的昆明市西山區(qū)、呈貢區(qū)、玉溪市的澄江市、江川區(qū),這是由于西山區(qū)、官渡區(qū)、五華區(qū)、盤龍區(qū)、呈貢區(qū)擁有滇池水域,澄江市、江川區(qū)擁有撫仙湖水域,水域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量極高,所以相關(guān)區(qū)域的單位面積價(jià)值量就高,而這些地區(qū)人口集聚度高、人口密度大導(dǎo)致以人均為變量時(shí)價(jià)值量低。部分地區(qū)以單位面積為變量時(shí),屬于價(jià)值量中等的地區(qū),而以人均為變量時(shí),屬于價(jià)值量極高的地區(qū),如怒江州貢山獨(dú)龍族怒族自治縣、迪慶州德欽縣和香格里拉市,此現(xiàn)象的原因是該地區(qū)人口集聚度低、人口密度小所導(dǎo)致。

3 結(jié)論與討論

該研究對(duì)云南省2005、2010、2015、2018年4期的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)云南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行核算和分析。結(jié)果表明，云南省土地利用類型中森林、草地及旱地占所有土地利用類型的絕大部分；研究期整體結(jié)構(gòu)變化較小,建設(shè)用地及水域呈持續(xù)增加態(tài)勢(shì)。云南省2005—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)緩慢增長(zhǎng)。單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間上呈微弱增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),空間上呈現(xiàn)西高東低、中西部地區(qū)偏低的特征。人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間上呈微弱下降態(tài)勢(shì),空間上呈現(xiàn)西高東低、南北中部地區(qū)偏低的特征。

土地利用變化是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)構(gòu)變化的直接原因。其中水域面積增大,是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體增大的主要原因。旱地和水田的土地利用類型轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低的主要原因,政府應(yīng)該嚴(yán)格控制建設(shè)用地的擴(kuò)張,加強(qiáng)土地集約利用。

該研究采用直觀易用的當(dāng)量因子法對(duì)云南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算時(shí),固定當(dāng)量因子的價(jià)值,加強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間序列上的可比性。目前研究仍具有一定局限性,如羅平縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的單位面積和人均價(jià)值量均很低,與客觀情況不相符,羅平縣旱地種植油菜花引領(lǐng)的旅游系列產(chǎn)品,其文化服務(wù)的價(jià)值被遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估,在后續(xù)研究中需要考慮一些特殊情況。建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也是下一步研究的重點(diǎn)。