基于土地利用变化的生态系统服务价值核算——以江苏盐城滨海湿地为例

周鑫，左平，滕厚峰，邹欣庆, 陈浩

（1.南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 210093；2.北京大学 城市与环境学院，北京 100871；3.江苏盐城国家级自然保护区，江苏 盐城 224333）

基于土地利用变化的生态系统服务价值核算
——以江苏盐城滨海湿地为例

周鑫1,2，左平1，滕厚峰1，邹欣庆1, 陈浩3

（1.南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 210093；2.北京大学 城市与环境学院，北京 100871；3.江苏盐城国家级自然保护区，江苏 盐城 224333）

长三角一体化与江苏沿海开发上升为国家战略，使盐城滨海湿地面临空前的发展压力，如何正确认识滩涂的价值并加以合理利用是制定各项方针政策的前提。运用1987、1992、1997、2002、2007年共5个时相的Landsat数据来获得土地利用和景观的时空变化信息，综合运用直接市场价值法、间接市场价值法、替代成本法、Costanza成果参数法等计算了保护区8项生态服务价值的变化。结果表明，滨海湿地蕴涵巨大的生态服务价值，20年内的均值约为683亿元。其中原生湿地提供的价值最大，平均为人工湿地及非湿地价值的31倍。滨海湿地提供的间接使用价值是生态系统服务价值的主要贡献者，平均为直接使用价值的6.5倍。20年来，研究区生态服务价值先减后增再减，净损失了27.689亿元。保护区滨海湿地景观中以獐茅、碱蓬群落为代表的自然湿地的大幅减少和盐田、水产养殖池塘等人工湿地及农业用地等非湿地面积的显著增加，直接导致了近20年来直接使用价值的高速增长和间接使用价值、选择价值的持续下降。

土地利用变化；生态系统服务；盐城滨海湿地

1 引 言

生态系统服务功能是指自然生态系统及其组成物种得以维持和满足人类生命的环境条件和过程[1]。1997年， Robert Costanza等把全球生态系统服务划分为17类，并对其价值进行货币评估[2]。这一成果使生态系统的价值评估理论和方法从科学意义上得以明确，并把生态系统服务功能研究推向生态学研究的前沿。由联合国秘书长安南宣布，于2001年6月5日正式启动为期4年的千年生态系统评估（Millennium Ecosystem Assessment，MA），为在全球范围内推动生态学的发展和改善生态系统管理工作做出了极为重要的贡献[3]。在全球生态系统服务功能研究热潮的影响下，我国学者也相继涉足这方面的研究和探索：欧阳志云等[4]、孙刚等[5]分别对生态系统服务功能的内涵、价值等进行了阐述和分类；陈仲新等[6]绘制了中国陆地生态系统效益价值分布图；谢高地等人[7]参考Costanza等人的部分成果，同时综合了对我国200位生态学者问卷调查的结果，制定出了我国生态系统生态服务价值当量因子表。但是，众多研究一般是对单年的价值做静态的分析[8]，或者对土地利用变化的生态环境效应做定性分析[9]，而有关土地利用变化引起的生态服务功能和生态服务价值动态变化的定量分析相对较少。

江苏盐城海岸湿地以其典型性成为中国乃至世界为数不多的典型湿地区域之一[10]。盐城国家级珍禽自然保护区（以下简称“保护区”）是以丹顶鹤等湿地珍稀物种及其赖以生存的海滨湿地生态系统为主要保护对象的中国最大海岸带湿地类型自然保护区[11]。随着沿海经济的快速发展，滨海滩涂的开发利用也逐渐提出日程。2008年《国务院关于进一步推进长江三角洲改革开放和经济社会发展的指导意见》中明确把盐城的发展空间融入到长三角一体的区域空间[12]。2009年6月，江苏沿海开发上升为国家发展战略，规划中强调的两个发展重点之一就是促进海域滩涂资源合理开发利用[13]。滨海湿地的土地利用/景观变化与生物的栖息地变迁密不可分，生物栖息地的斑块连续、环境安全涉及到整个保护区的生态系统健康[14,15]。因此，本研究选择以近20年来的保护区土地利用变化的动态生态环境效应进行分析，利用生态系统服务功能方法进行定量评价，以便为合理的开发、利用、保护盐城滨海湿地提供科学依据。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

本文的研究区域位于江苏盐城滨海湿地，与调整前的江苏盐城国家级珍禽自然保护区重合（2007年前）。东临黄海，在北纬32°20′～34°37′，东经119°29′～121°16′之间（图1）。其地理范围由盐城沿海5个县（市），响水、滨海、射阳、大丰、东台的潮间带滩涂、港河口、部分潮下带，以及由堤内的耕作农田向堤外滩涂过渡区的苇鱼塘、盐场、撂荒地等。具体地说，即以20世纪50年代的老海堤为西界，向海以1976年的滨海线向海生成3.5 km的缓冲区域。但由于射阳河以北的海岸带区域属侵蚀型海岸，自黄河改道以后，50年代的老海堤已不复存在，又考虑到盐场作为一种湿地类型，是众多的鸟类栖息地之一，因此在滨海县、响水县的滨海湿地区域西移至盐场的西界。

图 1 盐城自然保护区位置图(据文献[16]改绘)Fig.1 Location of Yancheng Biosphere Reserve (YBR) (modified based on the reference[16])

2.2 土地利用与景观类型变化分析方法

本研究的数据来源有2类，一是1976年国家测绘局测绘的1︰50 000地形图，用于遥感数据的配准和提取；二是选用1987、1992、1997、2002、2007年共5个时相的Landsat数据，提取土地利用和景观的时空变化信息。各时相的卫片选用TM5、TM4 和TM3 三个波段进行了标准假彩色合成，并分别于2007年8月初和2008年5月底进行了实地调查和验证。通过野外样区调查与遥感卫片对照（5、4、3波段合同），对海岸盐沼环境进行目视解译，确定各种植被类型和土地利用的解译标志。自陆向海，农田一般形状规则，以红色为主；渔塘和盐场一般呈蓝色，大面积的国营盐场分布信息非常明确，与渔塘区分明显；林地呈红色，但多沿海堤呈条带状分布；獐茅滩呈红褐色斑杂色调；盐蒿滩植被矮小，呈点状灰红色；在盐蒿滩外则为颜色渐深的呈红褐色的米草带；裸露的泥滩则呈浅粉色。结合野外调查，对盐城滨海湿地的植被景观进行了详细的定位和分类工作，结合GPS定位与遥感识别等，提取结果精度良好。在目视判读的基础上，利用ERDAS 9.1中的非监督分类模块进行分类、并进行不同时相遥感数据的叠加分析。其量化和出图均在ArcGIS 9.0软件平台下完成。结果见表1。

2.3 生态服务功能计算方法

本研究主要参照Costanza等人对生态系统服务功能的分类[2]，综合考虑到数据的可得性、可靠性以及方法的适用性，本文计算了盐城滨海湿地生态系统的8项生态系统服务价值，包括① 物质生产、② 科考旅游、③ 大气调节、④ 水分调节、⑤ 干扰调节、⑥ 营养循环、⑦ 废物处理、⑧ 栖息地价值。结合有关资源环境价值的分类体系[17,18]，将这8项服务价值分别列入使用价值中的直接使用价值（①、②）、间接使用价值（③—⑦）和选择价值（⑧）。具体的价值计算方法的选择如表2所示。文中所有价格以2007年为准，对其他年份的价格均用计量统一的方法统一到2007年。因Costanza的成果以1994年美元为基准，故按历年美联储联邦基金利率算得2007年的终值，再按2007年的汇率7.522兑换成人民币，将货币的时间增值考虑在内。最后将各项生态服务价值加和，获得盐城滨海湿地生态系统服务功能的总价值（表3）。

表 1 盐城滨海湿地景观类型面积变化（单位：公顷）Tab.1 Area of landscape changes in Yancheng coastal wetlands (unit: ha)

表 2 盐城滨海湿地生态系统服务功能价值方法计算Tab.2 Evaluation method for Yancheng coastal wetland ecosystem services

表 3 盐城滨海湿地的生态系统服务功能价值计算Tab.3 Ecosystem service of Yancheng coastal wetlands

3 结果与讨论

3.1 生态服务价值年度变化

如表3所示，盐城滨海湿地的生态系统服务价值1987年为677.6亿元；1992年为676.4亿元，比5年前减少1.2亿元，变化比例为-0.2%；1997年总价值为707.6亿元，比10年前增加30.1亿元，变化比例为4.4%；2002年总价值为698.2亿元，比15年前增加20.7亿元，变化比例为3.1%；2007年总价值为649.9亿元，比20年前减少27.7亿元，变化比例为-4.0%。

从占总价值的比例来看，盐城滨海湿地的间接使用价值是生态系统服务功能的主要价值贡献者，平均为直接使用价值的6.5倍，但其占总价值的比重不断下降。在研究时段内，间接使用价值分别占到总价值比例的90.4%、88.3%、81.9%、79.3%、74.8%，并呈现出明显的递减加速趋势。直接使用价值对总价值的贡献远远低于间接使用价值，仅略高于选择价值。废物处理价值在所有价值中所占比例最高，其总贡献率在所选年度中分别达70.1%、68.1%、62.9%、60.6%、56.8%；其次为干扰调节价值，贡献率分别为19.2%、18.8%、17.3%、16.6%、15.6%；此二者之和对总价值的平均贡献率达81.2%，且均呈现逐年递减的趋势。

从单项服务价值的变化分析，物质生产、大气调节及营养循环价值持续增长，尤以物质生产价值为甚，从1987年的6.7亿元增加到2007年的118.3亿元，在20年内增长了16倍多，这主要来源于地方农业和渔业产值的增加。科考旅游、干扰调节、废物处理和栖息地价值呈现逐年减少的趋势。水分调节价值先增加后减少再增加，并在1992和2002年分别出现极大与极小值。

3.2 土地利用变化对生态系统服务价值的影响

图 2 盐城滨海湿地面积及生态系统服务价值变化Fig.2 Relationship of Yancheng original/artificial wetlands and ecosystem services values

土地利用/景观变化直接影响到盐城滨海湿地生态系统服务价值的高低。如图2所示，在盐城滨海湿地中，原生湿地的面积和其所提供的生态服务价值均远远高于人工湿地的面积及其所提供的生态服务价值。近20年来，随着人们对滨海湿地的开发利用活动的加剧，大量的原生湿地被改造成盐田、水产养殖塘等人工湿地、农业用地等，导致滨海湿地所提供的间接使用价值下降而直接使用价值上升。即随着原生湿地面积的逐渐减少，原生湿地所提供的生态服务价值也随之下降；随着人工湿地和农业用地的增加，直接使用价值也随之增加；而当增长的直接使用价值不足以弥补减少的间接使用价值时，总价值就会减少。

3.3 滨海湿地生态系统服务价值变化趋势

如图3所示，盐城滨海湿地生态系统服务价值在1987－1992年间变化不大，1992－1997年间生态服务价值呈快速上升趋势，随后在1997－2007年间生态系统服务价值呈下降趋势，只是之中2个5年时段内的下降速率不同。

图 3 1987－2007年盐城滨海湿地生态服务总价值变化趋势Fig.3 Tendency of total value of ecosystem service of Yancheng coastal wetlands from 1987 to 2007

结合表4中所显示的1987－2007年间的土地景观变化，具体分析其生态系统服务价值的变化原因。1987－1992年间，由于当时科技水平低，机械化程度不高，对滩涂资源的利用率并不高，并且呈现一种粗放的发展模式，所以原生湿地面积减少所引起的生态服务价值的减少值与增加的人工湿地所提供的直接使用价值量的增加接近平衡，因而总价值变化不大。

1992－1997年间，总价值迅速增加，这主要来源于直接使用价值的大幅增长。一方面开发利用的滩涂面积持续增加，另一方面开发利用的程度不断提高，使得产品的产量大有提高。以盐田为例，与1992年相比，1997年盐田面积减少了1 797 ha，但总产量却由19.94万吨增长至34.61万吨，净增长14.67万吨[21]。

1997年是盐城市市委和市政府“开发沿海滩涂，建设海上盐城”战略由重点项目启动进入全面实施阶段的一年。从表2也可以看出，1997－2002年间，水产养殖池塘的面积翻了不止一倍。然而渔业产值的增加量却没有1987－1992年多。文献[27]中记载1998年就发现由于过度的捕捞造成的部分种类如文蛤、大竹蛏等资源量下降的现象，如此大规模、高强度的开发活动下，人工湿地产生的直接使用价值的增加已远远低于原生湿地所提供的间接使用价值的下降量，导致了生态系统服务总价值的减少。

到 2002 年，根据国家湿地保护要求，滩涂资源开发由“九五”期间以匡围开发利用为主，向对已围滩地开发提高和潮间带综合利用转变[28]，因而2002－2007年间新围垦滩地虽没有前期多，然而生态服务总值并没有回升，反而以更快的速率下降。究其原因，第一，此期间“对已围滩地开发提高和潮间带综合利用”使水产养殖池塘和农业用地迅速增加。虽新的围垦项目减少，但开发的强度仍在。第二，前期对生态系统造成的危害影响深远，以至于生态服务价值的损失并没有随着匡围的减少而停止。

如果把滨海湿地的非使用价值考虑进来，那么总价值的变化趋势将发生改变，1992－1997年的增长可能实际上是减少的，而1997年以后的减少可能更显著。所以从当前的趋势来看，改变土地利用模式已是迫在眉睫，否则生态服务价值将以更快的速率下降。

表 4 1987－2007 盐城滨海湿地面积变化Tab.4 Area change of Yancheng coastal wetlands during 1997-2007

4 结论与讨论

由于手段和资料的局限，文中只计算了盐城滨海湿地中的8种功能，并没有计算非使用价值和大部分的选择价值，而这些价值均与原生湿地密切相关。综合而言，本文计算的原生湿地价值偏小。但即使如此，原生湿地的价值仍占绝对优势，平均为人工湿地与非湿地价值的31倍。由此可见，原生湿地在维持保护区生态系统服务功能中的重要性及不可替代性。

综合20年来盐城滨海湿地的土地利用变化，可以看出，在1987－2002年共15年间，尽管有大量的原生湿地被转换为人工湿地或其它用地类型，但整个湿地生态系统的生态服务价值还是基本高于1987基准年，这说明，并非所有的开发利用都会导致湿地生态服务价值的损失。如果合理地控制好开发的规模与强度，充分利用好现有的人工湿地，适当地在部分区域进行原生湿地的恢复与重建，是可以进一步提高盐城滨海湿地的生态服务功能的。但是，从现在的盐城滨海湿地的生态系统服务价值的变化趋势来看，若不及时改变当前发展模式，在可以预见的未来，滨海湿地的生态服务价值将会进一步减少。因此，基于盐城滨海湿地的江苏盐城国家级自然保护区应该在现有功能分区的协同运行下实现资源的有效配置，最大可能地实现生物保护区的理念，即在保护和利用自然的同时，实现人与自然的和谐共处[29]。

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Estimation of ecosystem service values based on land use changes: A case study of Yancheng coastal wetlands

ZHOU Xin1,2, ZUO Ping1, TENG Hou-feng1, ZOU Xin-qing1, CHEN Hao3

(1.Ministry of Education Key Laboratory of Coast and Island Development, Nanjing University, Nanjing 210093, China; 2.College of Urban and Environmental Science, Peking University, Beijing 100871, China; 3.Jiangsu Yancheng National Nature Reserve, Yancheng 224333, China)

Yancheng coastal wetlands are facing unprecedented pressure because of the expansion of Yangtze River Delta and the national strategy of Jiangsu coastal exploitation.The paper used multi-methods to evaluate the economic values of the selected 8 ecosystem services based on land use changes, which were attracted from Landsat remote sensing data.Results showed that the total economic values were enormous, 68.3 billion RMB on average.Among them, the value of original wetlands made the greatest contribution.It was about 31 times the value of artificial wetlands and non-wetlands as a conservative estimation since most of bequest and existence values were not included.Indirect use values was about 6.5 times of direct use values.The total values varied with time and the net loss was 2.769 billion RMB in recent 20 years.There was an obvious degradation tendency of original wetlands shifting to other land uses for different economic benefits during 1987-2007, which contributed to the increase of the direct use values and the decline of indirect use values and optional values.

land use change; ecosystem service value; Yancheng coastal wetlands

P737.12; X171

A

1001-6932(2011)05-0656-06

2010-11-01；

2011-04-15

国家自然科学基金（40606025）；国家海洋局908专项（908-ZC-Ⅱ-03）；国家公益（农业）项目（200903001-1）；国家基础科学人才培养基金（J0630535）。

周鑫（1988－），女，江苏溧阳人，硕士研究生，主要从事海岸带综合管理方面的研究。电子邮箱：zhouxincues@pku.edu.cn。

左平，讲师。电子邮箱：zuoping@nju.edu.cn。