洪泽湖周边地区生态系统服务价值对土地利用变化的响应

张 飞, 杨业惠, 冷燕燕

(淮阴师范学院 城市与环境学院, 江苏 淮安 223300)

洪泽湖周边地区生态系统服务价值对土地利用变化的响应

张 飞, 杨业惠, 冷燕燕

(淮阴师范学院 城市与环境学院, 江苏 淮安 223300)

以洪泽湖周边地区(包括淮安市淮阴区、洪泽县、盱眙县,宿迁市宿城区、泗洪县及泗阳县)1996、2005年的土地数据为基础,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地的生态系统服务单价,评估了洪泽湖周边地区1996—2005年土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响．结果表明研究期内洪泽湖周边地区土地利用变化显著,并造成生态系统服务价值减少691.06×106元,水域和草地减少是生态系统服务价值下降的主要原因．因此,今后应控制减少占用水域、草地的行为,以提高生态系统的服务能力．

生态系统服务价值; 土地利用变化; 洪泽湖周边地区

0 引言

自国际地圈生物圈计划和国际全球变化人文计划共同提出“土地利用/土地覆被变化研究计划”以来,土地利用变化研究、尤其是土地利用变化的生态环境效应研究逐渐成为目前全球变化研究的前沿和热点课题．土地利用变化通过改变生态系统的结构和功能,对生态系统维持其服务功能起决定性作用[1]．研究土地利用变化下的生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,简称ESV)的变化意义重大．本文以洪泽湖周边地区为例,分析该地区的土地利用变化及生态系统服务价值的响应,以期为该地区土地资源优化配置和可持续发展提供理论依据．

1 研究区域概况

洪泽湖周边地区,主要包括淮安市淮阴区、洪泽县、盱眙县,宿迁市宿城区、泗洪县及泗阳县等地区．该地区位于江苏省苏北地区,处于黄淮平原与江淮平原的过渡地带,地势平坦,区内河网密布;属亚热带和暖温带过渡性地带,具有季风性和兼受洪泽湖水体调节的气候特点,全年四季分明,无霜期长,雨量充沛,日照充足;物产资源十分丰富,具有多种中药材资源、林木资源、牧草资源、矿产资源等．

2 资料来源与研究方法

2.1 土地利用数据获取

本文将研究区土地分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6种利用类型,其中,水域主要包括水利设施用地、其他土地和其他农用地;建设用地主要为居民地和独立工矿用地和交通运输用地;未利用土地主要为荒草地．1996年土地利用数据来自于国土资源管理部门的土地利用更新调查资料．2005年土地利用数据是通过对洪泽湖周边地区Landsat7 TM影像数据,与1∶10万地形图以及其他辅助资料进行解译而得．

2.2 土地利用动态变化分析

本文以土地利用动态度这一指标来分析土地利用变化,土地利用类型动态度计算公式为:

(1)

式中,K为T时段内某种土地利用类型动态度;Ua和Ub分别为研究期初和期末某种土地利用类型的数量;T为研究时段长度,当T设为年时,K为某种土地利用类型的年变化率[2]．

2.3 生态系统服务功能划分与价值计算

小蝶是周恺最近结识的情人，到了小蝶的住处，小蝶正在做饭，周恺从背后抱住她，问：“给我做了什么好吃的？”

2.3.1 生态系统服务功能划分

不同的学者对生态系统服务功能划分方式不同．如Costanza等人将生态系统服务功能分为,即气体调节、气候调节、干扰调节、水调节、水供应、防侵蚀、土壤形成、养分循环、废物处理、传粉、生物防治、避难所、食物生产、原材料、基因资料、休闲旅游和文化等17种类型[3]．而我国学者谢高地等人在此基础上,针对中国大陆陆地生态系统,将陆地生态系统功能分为气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产、休闲娱乐等9项[4]．本文直接借用谢高地等人的研究成果．

2.3.2 单位面积生态系统服务价值的确定

谢高地等人以Costanza等提出的生态系统服务价值评价模型为依据,结合国内200多位生态学学者问卷调查结果,编制了“中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表”[4](表1)．本文直接借用这一研究成果,并将耕地对应农田、林地对应森林、草地对应草地、水域对应水体、未利用土地对应荒漠,同时将建设用地的单位面积生态系统服务价值确定为0．

2.3.3 土地生态风险指数

本文以土地生态风险指数(ERI)来描述综合土地生态风险的相对大小[5],计算模型如下:

(2)

式中，Ak为k种土地利用类型面积;A为总面积;Wk为第k种土地利用类型所反映的生态风险强度参数．

表1 中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表 (元/hm2)

3 结果与分析

3.1 土地利用动态变化

根据1996年和2005年洪泽湖周边地区土地利用数据及式(1),得出各种土地利用类型面积变化和动态度(见表2)．从表2可看出,研究期间,洪泽湖周边地区各种土地利用类型都发生了较大的变化,耕地、林地及建设用地的面积有所增加,其中耕地面积增加最多,为16078hm2;其他土地利用类型则呈减少趋势,其中水域减少最大,为19112hm2．但由于基数不同,各种土地利用类型变化幅度与变化总量的排序并不一致,未利用土地变化幅度最大,其余依次为草地、建设用地、水域、耕地和林地．

表2 洪泽湖周边地区土地利用动态变化

3.2 生态系统服务价值变化总体特征

根据各种土地利用类型的面积及单位面积生态系统服务价值,得出1996年与2005年洪泽湖周边地区的生态系统服务价值量(表3)．由表3可见,1996年洪泽湖周边地区ESV为16425.43×106元,2005年则减少到15734.37×106元,共减少了691.06×106元,减少率为4.2%．但无论是1996年还是2005年,水域和耕地都是构成洪泽湖周边地区ESV的主要土地利用类型．1996年,水域与耕地的ESV之和占总ESV的94.96%．2005年,水域与耕地的ESV之和则占总ESV的94.79%．

表3 1996年与2005年洪泽湖周边地区生态系统服务经济价值总量(×106元)

3.3 不同类型生态系统服务功能价值变化

由表4可见,不同类型生态系统服务功能的价值的变化趋势各异,在9种类型生态系统服务功能中,气体调节、气候调节、土地形成与保护、食物生产及原材料等功能的价值有所增加,而水源涵养、废物处理、生物多样性保护及娱乐文化等功能的价值有所减少．其中,水源涵养功能价值变化量最大,高达336.73×106元;其次为废物处理功能,为288.46×106元．因此,研究期内洪泽湖周边地区总ESV变化也主要由这两种功能价值变化引起．

虽然9种类型生态系统服务功能价值占总价值的比例排序在1996年与2005年并没有变化,但是不同类型生态系统服务功能价值占总价值的比例呈现不同变化趋势．其中,水源涵养功能、废物处理功能、娱乐文化功能所占比例有所下降,其余功能所占比例则呈现上升趋势．

3.4 各种土地利用类型的生态系统服务功能价值变化

由表5可见,在5种土地利用类型中(不考虑建设用地),只有耕地、林地的ESV在研究期内有所增加,其余3种土地利用类型的ESV均有不同程度减少．耕地、林地的ESV在研究期内增加了117.28×106元,其余3种土地利用类型的ESV共减少808.34×106元,因此研究期内,洪泽湖周边地区总ESV才减少了691.06×106元．

表4 1996年与2005年洪泽湖周边地区各种类型生态系统服务功能价值变化

从变化幅度来看,各类用地之间存在明显的差异,其中最大的为未利用土地,其减少了21.95%;其次为草地,其减少了12.85%;而变化幅度最小的林地,仅仅增加了3.22%．

表5 1996年与2005年洪泽湖周边地区各种土地利用类型的生态系统服务价值变化

3.5 土地生态风险指数动态变化

韦仕川等人在研究东营市土地生态风险强度参数时,曾将耕地、园地、林地、水域、居民工矿地、交通用地、未利用地的土地生态风险强度参数分别设定为0.1127、0.0693、0.0714、0.0791、0.2956、0.2119和0.0844[6]．本文直接借用这一研究成果,并利用式(2)计算出洪泽湖地区1996年与2005年的土地生态风险指数分别为0.1078和0.1096.由此可见,与1996年相比较, 2005年洪泽湖周边地区的土地生态风险指数增加了0.0018,这表明该地区的土地生态安全总体上呈现出恶化的趋势．

4 结论

1996—2005年,洪泽湖周边地区各种土地利用类型都发生了较大的变化,尤其是耕地与水域两种类型．伴随着这种土地利用变化,洪泽湖周边地区总ESV也减少了691.06×106元,且主要表现在水源涵养功能与废物处理功能价值下降上．研究期内,该地区耕地、林地的ESV有所增加,草地、水域、未利用土地3种土地利用类型的ESV则有所减少．同时,在研究期内洪泽湖周边地区的土地生态风险指数增加了0.0018,这也反映了该地区土地生态安全总体上呈现出恶化的趋势．因此,今后该地区在土地利用过程,应控制减少占用水域、草地的行为,以提高生态系统的服务能力．

[1] 欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评估[J].应用生态学报,1999,10(5):607-613.

[2] 刘成武,黄利民.土地利用覆盖变化的研究方法[J].地域研究与开发,2004,23(4):11-15.

[3] Costanza R,Arge R,De Groot R,et al.The value of the world's ecosystem services an natural capital[J]. Natura,1997,387:253-260.

[4] 谢高地,鲁春霞,冷允法,等.青藏高原生态资产的价值评估[J].自然资源学报,2003,18(2):189-196.

[5] 曾辉,刘国军.基于景观结构的区域生态风险分析[J].中国环境科学, 1999,20(1): 43-45.

[6] 韦仕川,吴次芳,杨杨,等.基于RS和GIS的黄河三角洲土地利用变化及生态安全研究——以东营市为例[J].水土保持学报,2008,22(1):185-189.

ResponsetoLanduseChangefromEcosystemServiceValueinSurroundingHongzeLakeRegion

ZHANG Fei, YANG Ye-hui, LENG yan-yan

(School of Urban and Environmental, Huaiyin Normal University, Huaian Jiangsu 223300, China)

Based on the land data of 1996 and 2005 two years, the paper analyzes land use change in surrounding Hongze Lake region. Using the Costanza ecosystem service value (ESV) calculation formula and according to the Xiegaodi ecosystem service unit price, We evaluate the ecosystem services value change affected by land use change in surrounding Hongze Lake region from 1996 to 2005. The research indicated that the total ESV decreased 691.06×106yuan. The decrease of the ecosystem service values was mainly responsible to the reduction of water bodies and grasslands. Therefore, in order to improve the service ability of ecosystem, we should be controlled to take water bodies and grasslands.

ecosystem service value; land use change; surrounding Hongze Lake region

2013-03-03

江苏省高校哲学社会科学基金资助项目(2011SJB630005); 江苏省高校大学生实践创新训练计划项目

张飞(1975-), 男, 江苏连云港人, 副教授, 博士, 主要从事土地经济与政策研究．

F301.24

A

1671-6876(2013)02-0149-05

[责任编辑蒋海龙]