基于修正模型的矿-农-城复合区生态服务价值研究：以山西省平朔为例

卢元清，白中科，2，胡兴定，曹银贵，2，赵中秋，2，刘鹤云(.中国地质大学(北京)土地科学技术学院，北京 00083；2.国土资源部土地整治重点实验室，北京 00035)



绿色矿山

基于修正模型的矿-农-城复合区生态服务价值研究：以山西省平朔为例

卢元清1，白中科1，2，胡兴定1，曹银贵1，2，赵中秋1，2，刘鹤云1
(1.中国地质大学(北京)土地科学技术学院，北京 100083；2.国土资源部土地整治重点实验室，北京 100035)

在露天煤矿开采、高速城镇化和土地复垦的三重影响下，矿-农-城复合区的土地利用类型和生态系统服务价值都发生着变化。本文以山西省平朔矿区及其周边城区为研究对象，以1986年、1996年、2004年和2013年的遥感影像等数据为基础，针对研究区的特征，对原有生态系统服务价值当量表进行了修正，并根据修正后的当量表进行生态系统服务价值的测算。结果表明：土地复垦虽然对生态系统的恢复有所助益，但煤炭开采和城镇化进程对原地貌生态系统的影响仍较大，使其退化严重。1986～2013年，研究区生态系统服务总价值由45637.94万元下降到21410.72万元，下降率达53.09%。各单项生态系统服务中，以废物处理变化幅度最大，从5172.22下降为-4706.47万元，变化率达到-191.00%，即生态系统所能提供的废物处理服务，已不能仅依靠自然净化废弃物，还需要人工处理。

生态系统服务价值；矿-农-城复合区；露天煤矿；城镇化；土地复垦；当量表修正

生态系统服务是人类通过自然生态系统或人类改造的生态系统所获取的直接或者间接、有形或者无形、正向或者负向的效益，生态系统服务的变化与人类福祉息息相关[1-3]。矿-农-城复合区生态系统是以矿区为核心，自然生态系统和社会环境系统相互作用而形成的一个独特的人工、半人工复合生态系统，属于典型的生态脆弱区+资源型社区[4-6]。煤炭资源的大规模开采，尤其是以剥采、排弃、压占和占用土地为核心的露天煤矿开采，对生态环境造成了严重的破坏，并发生了一系列生态环境和社会问题[7-8]。土地复垦与生态重建是缓解煤矿开采对生态环境影响的主要措施，同时也是解决人地矛盾的有效手段，从而保障矿区的可持续发展[9-10]。区域生态系统服务与矿产资源开采统筹协调发展是当今世界的一个重大难题，同时也是生态系统服务研究的前沿课题之一[11]。对于矿-农-城复合区而言，开展生态系统服务价值的研究，可掌握矿区以及依托矿区所形成的城镇结合区的生态服务价值的动态变化，从而为矿区生态研究提供支撑[12]。

生态服务价值的研究起源于Costanza等在Nature上刊登的Thevalueoftheworld’secosystemservicesandnaturalcapital一文[1]，第一次以货币化的形式将生态服务价值示人。国内研究学者以此为基础，利用多种价值评估法，对不同尺度、不同生态系统进行了价值评估[13-21]。谢高地等[22]在对我国200位生态学者问卷调查的基础上，提出了我国生态系统服务价值当量表，为之后的学者提供了研究范式。在相对较小的研究区域，物质量货币化的生态系统服务价值评估方法多被采用[23-24]；相对较大尺度的研究区域，当量表较多被引用，但多会对其进行修正。主要包括两方面的修正，一是对当量表的动态修正[25-26]，如胡喜生等[25]利用空间异质系数、社会发展系数和资源稀缺系数并细化二级土地利用类型从而对其修正，二是当量表的嵌套修正，即针对某研究区域内未涵盖于当量表的特殊生态系统进行测算并形成当量表，如张建军等[27]对武安市城镇生态系统进行了修正并嵌套入当量表之中，使之得以完善。

本文以平朔大型露天煤矿区及其周边城区所形成的矿-农-城复合区为研究对象。该区域在煤矿开采和高速城镇化的影响下，生态系统退化严重，而同时人工诱导下进行的土地复垦工作一定程度使退化生态系统得以缓解。针对研究区的上述特征，以1986年、1996年、2004年和2013年的遥感影像数据、朔州市统计年鉴数据、山西省环境质量报告等相关数据为基础，分析土地利用结构变化，并采用基于修正模型的当量法对矿区生态系统服务进行价值评估，为区域生态系统服务和土地复垦与生态恢复研究提供科学依据。

2 研究区概况与数据来源

2.1 研究区概况

平朔矿-农-城复合区位于黄土高晋陕蒙接壤的黑三角地带，属于晋北煤炭基地，东经111°58′～112°30′，北纬39°23′～39°37′，南北长23km，东西宽22km。研究区包括整个平朔矿区以及矿区周边受影响城镇和农村区域，总面积为517.48km2。该区域气候为典型的温带半干旱大陆性季风气候，冬春干燥，夏季降雨集中，秋季温凉少风，年平均降雨量为428.2～449.0mm，矿区年平均气温4.8～7.8℃，栗钙土是本区地带性土壤，土壤的物理风化强烈，土质偏砂，有机质分解快而积累少，土壤侵蚀严重，是黄土高原典型的生态脆弱区。

平朔矿区主要包括安太堡、安家岭、东露天3座特大型露天煤矿，井工一矿、井工二矿、井工三矿3座大型现代化井工矿。由于露天开采造成土地损毁，矿区内原地貌生态系统退化严重。早在20世纪90年代，土地复垦就已有序开展，如安太堡南排、西排等复垦地植被长势良好，但随着采矿规模的扩大损毁地面积仍在不断增加，矿区内损毁地和复垦地呈动态变化关系。伴随着煤炭工业的发展，一方面创造了大量的就业机会，另一方面矿区内的原住居民被迫搬迁，使位于矿区西北部的井坪镇呈现出高速城镇化现象。因此，该区域是一个以矿区为核心的矿-农-城复合区，其生态系统服务价值的变化具有研究意义。

2.2 数据来源

本文以研究区1986年、1996年、2004年和2013年的遥感影像为主要数据源(具体参数信息见表1)。以ENVI4.8软件为操作平台，对影像进行预处理，主要包括大气辐射校正、几何校正、影像裁剪等操作，并采用人工神经网络(Artificial Neural Net)分类与目视解译相结合的方法，获得研究区在这4个时段的土地利用数据，影像分类结果的Kappa系数在0.85以上，满足本研究对数据精度的要求。此外，查阅了《朔州市年鉴2013》、《朔州市统计年鉴2013》、《2013年山西省环境质量报告》等数据。

表1 遥感影像参数信息

本文土地利用类型的划分以生态系统类型划分为基础，根据国家已有土地分类体系以及矿区特有的土地利用类型，并综合考虑矿-农-城复合区人工、半人工生态系统的特点，将研究区土地利用划分为原地貌耕地(简称耕地)、原地貌林地(简称林地)、原地貌草地(简称草地)、复垦耕地、复垦林地、复垦草地、工矿建设用地(包括露天采坑、剥离区、未复垦排土场和工业场地)、城镇用地和其他用地类型。其他用地包括农村居民点用地、交通运输用地等土地利用类型。当前研究中这些土地利用类型的生态系统服务价值一般作0值处理，故本文未将其列入生态系统服务价值的测算中，对其不进行具体划分，统称为其他用地。4期土地利用现状图见图1。

图1 各时期研究区土地利用现状图

3 研究方法

3.1 生态系统服务价值评价

谢高地等[22]结合我国的资源禀赋及生产力发展水平等实际情况，通过广泛调查研究提出了计算我国各类陆地生态系统服务价值的修正算法，在国内有关生态系统服务价值评价研究中被广泛应用，见式(1)。

ESV=∑Ak×VCk

(1)

式中：ESV为研究区生态系统服务价值，元；Ak为研究区第k类土地利用类型面积，hm2；VCk为研究区第k类土地利用类型的单位面积生态系统服务价值，元/hm2。

单位面积各类土地的各种生态服务价值之间差异较大，体现了不同类型资源禀赋价值潜力之间的巨大差距以及各种生态系统服务功能的异质性和特殊性[25]。因此，本研究以谢高地等提出生态系统服务当量法为基础，增加其中未提及的内容，并根据研究区生物量状况、社会发展情况和资源稀缺程度对其进行修正，评估其生态系统服务价值。

3.2 生态系统服务价值动态修正

3.2.1 空间异质系数修正

土地生态系统服务功能大小与其生物量有密切关系，不同区域土地生态系统服务价值也会随其生物量的变化而变化。由于耕地是研究区土地利用类型的主要构成部分，因此采用耕地的生物量来构建空间异质系数，见式(2)。

(2)

式中：Q为异质性系数；g和G分别为研究区和全国平均粮食亩产，kg/亩。经计算，g为286.60 kg/亩，G为358.45 kg/亩，故得出Q为0.80。数据来源《2013朔州统计年鉴》。

3.2.2 社会发展系数修正

Wilson等[28]指出人们对土地生态系统服务价值大小的认识是一个渐进的过程，与社会经济发展阶段关系密切，且随着社会经济发展水平的不断提高，人们对生态系统服务的支付意愿也会逐渐提高，其价值也随之增加。针对这一问题，前人提出用社会发展阶段系数来解决，本文引入城镇化水平对社会发展阶段系数进行改进[25]，改进后的公式见式(3)、式(4)。

(3)

D=lr/ln

(4)

式中：l为改进后的与现实支付意愿有关的社会发展阶段系数；L为极富阶段的支付意愿；En为恩格尔系数；D为研究区发展系数；ln、lr分别为全国和研究社会发展阶段系数；u和U分别为研究区和全国城镇化率。经计算，研究区和全国En为恩格尔系数分别为34.90%和38.85%，u为49.15%，U为52.57%，故得出D为1.10。数据来源《2013朔州统计年鉴》。

3.2.3 资源稀缺系数修正

资源稀缺度是反映某区域在经济、社会和环境的可持续发展过程中生态资源需求量与供给量之间的关系。生态资源存量越小，需求量越大，稀缺度就越高，则人们对单位生态资源的支付意愿越大，生态系统服务功能价值越大。同一区域的自然地理条件较接近，其土地利用结构特征也较接近，本文采用胡喜生等[25]的研究结果，计算公式见式(5)。

(5)

式中：S为研究区资源稀缺系数；p和P分别为研究区和全国平均人口密度，人/km2。经计算，p为398人/km2，P为141人/km2，故得出S为1.21。数据来源《2013朔州统计年鉴》。

3.2.4 生态系统服务动态修正

综上所述，利用空间异质系数、社会发展系数和资源稀缺系数的动态修正，研究区土地生态系统服务价值计算见式(6)。

ESVt=Q·D·S·∑Ak·VCk

(6)

3.3 生态系统服务价值嵌套修正

3.3.1 复垦地生态系统服务修正

复垦地生态系统，是在近乎完全损毁的土地上进行地貌重塑、土壤重构、植被重建等修复措施，其复垦初期所能提供的生态系统服务不能与原地貌相比。但随着复垦年限的增加，生态系统的逐步成熟，再配以优质的管护，之后的生态系统服务功能将超过原地貌。白中科等[29-30]根据平朔矿区复垦30年的研究结果表明，复垦地初期的相对生产力为30%，中期为80%，后期为120%，每个阶段的时间在10年左右。对于本文研究区而言，2004～2013年、1996～2004年、1986～1996年间的复垦地相对于2013则为复垦初期、中期、后期的土地。修正公式见式(7)。

VCR1,2,3=α·VC1,2,3

(7)

式中：VCR1,2,3分别表示为复垦耕地、复垦林地、复垦草地的单位面积生态系统服务价值，元/hm2；α为相对生产力修正系数(初期为0.3，中期为0.8，后期为1.2)；VC1,2,3分别为原地貌耕地、林地草地的单位面积生态系统服务价值，元/hm2。

3.3.2 工矿建设用地生态系统价值修正

工矿建设用地的生态系统服务价值的估算，谢高地等的研究中将其价值视为0值。但工矿建设用地作为人类活动对于自然环境损毁最严重的地方之一，其利用过程必然对生态系统造成影响，因而本文考虑采用防治成本法和替代成本法等间接市场法，估算工矿建设用地的生态系统服务价值。其中，气体调节和污染物处理价值采用防治成本法；水源涵养和土壤形成与保护价值采用替代成本法测算，其他生态服务价值取值为0。

1)工矿建设用地气体调节生态服务价值计算。在煤炭资源开采、运输、洗选、排弃和复垦的过程中会产生大量的气体污染，以SO2和粉尘最为突出。SO2主要来自于煤矿开采和洗选的过程中，同时不合理的排矸方式会引发矸石的自燃也会产生SO2的污染；而粉尘则产生于露天煤矿的开采以及排土过程。计算公式见式(8)。

(8)

式中：Vt为工矿建设用地气体调节的生态服务价值当量，元/hm2；Q1、Q2分别为SO2和粉尘的排放量，t；C1、C2为治理SO2和粉尘的成本，元/t；S为工矿建设用地的面积，hm2。

经计算，Q1为1.64万t，Q2为2.88万t，数据来源为《2013中国环境质量报告》，在此报告中，选取山西煤炭行业污染排放量，再根据研究区煤矿产量和山西省产量之比进行换算而得；C1为600元/t，C2为170元/t，数据来源为《中国生物多样性国情研究报告》，故得出Vt为-2418.94元/hm2。

2)工矿建设用地废物处理生态服务价值计算。煤矸石是采煤和洗选的过程中最主要的固体废物，不仅堆积占地，而且由于其含硫量高，会发生自燃污染空气或者引起火灾。平朔矿区以其优质的管理，先进的生产设备，对煤矸石的再利用已达到86.67%，大大降低了其无序排放的危害。工矿建设用地废物处理生态系统服务针对煤矸石治理费用进行价值评估，计算公式见式(9)。

(9)

式中：Vr为工矿建设用地废物处理的生态服务价值当量，元/hm2；Qr为煤矸石排放量，t；Qr为治理煤矸石排放所需的成本，元/t。

Qr为2169.54万t，是由平朔矿区煤矿产量的18%[31]进行折算，Cr为30元/t，煤矸石再利用率为86.67%，故可得Vr为-14242.45元/hm2。数据来源《2013朔州年鉴》。

3)工矿建设用地水源涵养生态服务价值计算。煤炭行业是全国“五大高耗水行业”之一，据统计，每生产1t煤需要耗水2.48m3。煤炭生产过程中的高耗水量和高污水排放量，使原本水分条件就不够充裕的平朔矿区面临更加严峻的水源涵养问题。工矿建设用地水源涵养生态服务价值计算见式(10)。

(10)

式中：Vw为工矿建设用地水源涵养的生态服务价值当量，元/hm2；W为用水总量，t；P为水单价，元/t；Qw废水排放总量，t；Cw为治理废水所需成本，元/t。

经计算，W为29891.44万t，Qw为497.48万t，数据来源为《2013中国环境质量报告》中，山西煤炭开采和洗选行业污水排放量，再根据研究区煤矿产量和山西省产量之比进行换算。用水单价成本和污水处理成本分别为0.1和0.8元/m3，故可得为-5560.29元/hm2。

4)工矿建设用地土壤形成与保护生态服务价值计算。谢高地等在制作当量表时，将Costanza所分17类生态系统服务中的土壤形成、营养循环和侵蚀控制合并成土壤形成与保护。研究区土壤侵蚀严重，其所在的黄土高原区是全国土壤侵蚀最严重的区域之一，因此针对其中的侵蚀控制的负价值进行研究。计算公式见式(11)～(14)。

(11)

(12)

2=-[R·(QN+QP+QK)]·Pf+R·QO·Po

(13)

(14)

式中：Vs为工矿建设用地土壤形成与保护的生态服务价值当量，元/hm2；V1、V2、V3分别为土地弃置费用、土壤养分流失价值和土壤泥沙淤积费用，元；R为土壤侵蚀量，t；B为林地平均创收价值，元/hm2；ρ为土壤容重，g/cm3；h有效土层厚度，m；QN、QP、QK、QO分别为氮、磷、钾和有机质的含量，mg/kg；Pf、Po分别为化肥和薪材的影子价格，元/t；Pw为蓄水影子工程成本，元/m3；μ为淤积泥沙系数。

经计算，R为65.84万t，B为282.17元/hm2，ρ为1.4g/cm3，QN为0.4m，QP为340mg/kg，QK为2.4mg/kg，QO为153mg/kg，Pf为3200mg/kg，Po为2549元/t，PW为51.3元/t，μ为1元/m3，为0.37，数据来源为张耿杰等[32-35]的研究结果，故可得VS为-161.80元/hm2。

3.3.3 城镇用地生态系统价值修正

城镇用地生态系统服务价值的修正，可利用式(8)～(10)，但式中气体调节选取生活和机动车产生的SO2和烟尘的排放量；废物处理选取城镇生活垃圾清运量；水源涵养选取城市生活用水和污水排放量作为修正物质量。

综合上述对于矿区生态系统服务价值的修正，可得改进后的矿-农-城复合区生态系统服务当量表见表2。

4 结果与分析

4.1 土地利用结构变化及分析

由1986年、1996年、2004年和2013年的土地利用变化和土地利用动态度表(表3)可以看出，1986年原地貌中耕地、林地和草地是其最主要的土地利用类型，占整个区域的98.94%，而在矿产资源的开发和城镇化进程的双重影响下，到2013年减少到77.93%。其中，耕地面积减少10979.02hm2，是减少最多的地类。其次是林地，开采前后面积减少了3406.68hm2，动态度为-1.50%。而在1994～2004年间，林地数量却增加了1054.21hm2，这是由于国家“退耕还林还草”政策以及土地复垦实施的结果。在接下去的9年间，纵使复垦林地的数量有大幅度的增加，但林地总面积还是有小幅下降。草地是该地区自然生态系统中面积增加的地类，27年的开采前后，共增加了3511.48hm2，动态度为1.22%。这一方面是因为国家“退耕还林还草”政策的实施；另一方面，由于煤矿的开采造成农村居民点搬迁，原住农民的耕地因无人耕种而撂荒形成草地。

表2 矿区生态系统单位面积生态系统服务价值表/(元/hm2)

表3 研究区土地利用变化和土地利用动态度表

平朔矿区自1987年正式投产以来，随着矿产资源的开发以及城镇化进程的推动，工矿建设用地和城镇用地增幅明显。工矿建设用地(包括剥离区、未复垦排土场、露天采坑和工业场地)累计增加达7810.24hm2(其中1718.60hm2已复垦，仍有6091.64hm2未复垦)，随着安太堡和安家岭两大露天矿的不断开采，以及2009年正式投产的东露天煤矿，2004～2013年间增加了4115.79hm2，占27年来总工矿用地52.70%。城镇用地同样增幅较大，采矿前后27年间增加了993.91hm2，动态度为21.13%。

复垦地数量和增幅同样可观，27年间复垦地(包括复垦的耕、林、草地)总计1718.6hm2，尤其是2004～2013年，复垦力度明显加大，为972.81hm2，占总复垦地的56.60%。由于复垦土地初期土壤理化性质相对较差，不适合直接复垦为耕地，需要有先锋植物先对其改良，故在复垦初期复垦林地为主要的复垦土地类型，而随着复垦年限的增加，复垦耕地的数量也逐渐增加。这使得复垦地内部的比例结构也发生着变化，其中改变最大的是复垦耕地，1986～1996年、1996～2004年和2004～2013年间复垦耕地占总复垦地的比例分别为0.63%、12.74%和50.23%，并在2004～2013期间首次在总量上超过复垦林地。

4.2 生态系统服务价值变化及分析

表4显示了平朔矿-农-城复合区1986～2013年生态系统服务价值(以下简称ESV)以及其变化率。研究区原地貌生态系统服务价值为45637.94万元，由于矿产资源开发和城镇化进程的影响，ESV总体呈下降趋势，到2013年降低为21410.72万元，降幅达53.09%。主要原因是：采矿造成的原地貌耕、林、草地被损毁，转化为工矿建设用地，导致大量植被消失，和土壤结构的变化，继而影响研究区的小气候及生物生存环境，致使生物多样性下降。此外，工矿建设用地在损毁土地的同时排出放大量气体、液体、固体废弃物，对生态系统也造成严重损失。次要原因是：伴随着矿产资源的开发，外来劳动力和矿区原地貌上的居民被迫搬迁两方面因素加速了城镇化的进程。城镇化在提高人们生活水平和促进社会发展的同时，也带来了尾气、污水、生活垃圾等的增加，同样也破坏了生态系统。次要原因相对于主要原因属裙带关系，主要原因促使了次要原因的产生。

从总体ESV变化率来看。1996～2004年ESV的下降率为10.21%，小于1986～1996年间的21.78%，而2004～2013年间下降幅度激增为33.20%。采矿初期ESV的下降，从价值上反应了采矿对生态环境的强烈干扰。然而随着土地复垦工作的有序推进，和“退耕还林”政策的实施，在1996～2004年间ESV下降幅度得到了缓解。2004～2013年间，由于东露天特大煤矿的正式投产以及平朔矿区打造亿级煤矿基地的完成，工矿建设用地大幅增加，即便复垦土地在数量和质量都得以提升，仍难以与损毁速度相匹配，故在第三阶段，研究区ESV出现了较大的降低。

表4 研究区生态系统服务价值及变化率表

从单一ESV来看。1986年原地貌单项ESV的排序为：水源涵养>气候调节>土壤形成与保护>原材料>废物处理>气体调节>生物多样性维持>食物生产>文化娱乐，而到了2013年，其ESV的内部结构发生了变化，排序变为：气候调节>土壤形成与保护>原材料>水源涵养>生物多样性维持>气体调节>食物生产>娱乐文化>废物处理。其中，废物处理ESV变化最大，从原地貌时期5172.22万元下降为-4706.47万元。这说明了生态系统所能提供的废物处理服务功能，已不能仅依靠自然净化废弃物，还需要人工处理。其次是水源涵养的价值也发生了巨大的变化，变化率为-58.65%，主要原因是：①煤炭产量不断提高，而煤炭生产过程中的耗水量和工业废水排放量增大，用水和污水处理成本提高；②城镇用地和人口逐年递增，城镇生活用水及污水排放量加大。ESV变化率较小的是土壤形成与保护价值，在研究时段内，虽有损毁土地所造成的负值影响，但-21.96%的变化率与其他及整体ESV的变化率相比较小，其原因有：①耕、林、草地土壤形成与保护ESV系数比较大，大于工矿建设用地的ESV负系数；②“退耕还林”政策的影响，使得一部分耕地转化为林地草地，林、草地的ESV系数大于耕地的系数；③复垦工作卓有成效的开展，大部分恢复成为林地，而林地的土壤形成和保护ESV系数是所有ESV系数里最高的。气体调节ESV下降率仅次于废物处理和水源涵养，达到-51.09%。因为煤炭开采、洗选和城镇汽车尾气排放等产生了大量SO2和粉尘，其治理费用使生态系统的气体调节功能所提供的ESV大大削弱。其他单项ESV也整体呈下降趋势，变化率在20%～30%左右。

4.3 不同模型下的生态系统服务价值比较

经过3个系数(空间异质性系数、社会发展性系数、资源稀缺性系数)的动态修正，平朔矿区的修正情况高于全国平均值，1986年原地貌时期的修正ESV为45637.94万元，比原始ESV高出2879.33万元，如图2所示。而随着时间的推移，煤炭开采和城镇化对生态系统的影响效应逐渐体现在修正ESV的测算中，从1996～2013年，考虑到煤炭开采和城镇化进程对生态环境造成的累加损毁效应，修正ESV从560.12万元、4394.28万元发展到11595.08万元，与原始ESV未考虑这两点因素相比差值是很明显的。1996～2004年间，在损毁土地和城镇用地均增加的情况下，而仅因一部分耕地退耕和一小部分的复垦土地形成当量系数较高的林地和草地，就使此阶段的ESV得以提升，是不合适的。因此，本文选取修正后的ESV当量法作为平朔矿-农-城复合区的生态系统服务价值的评估方法。

图2 原始ESV和修正ESV的比较

5 结论与讨论

5.1 结论

1)1986～2013年间，矿-农-城复合区在煤矿开采和高速城镇化的双重影响之下，土地利用类型发生了改变。其中，原地貌中占主导地位的耕、林、草地从98.94%减少到2013年的77.93%；工矿建设用地自煤矿开采以来逐年增加，到2013年已达7810.24hm2；城镇用地由174.21发展到1168.12hm2；复垦地累计达1718.6hm2。

2)土地利用结构和景观格局的变化导致了矿区生态系统结构受损及生态功能的失调。1986～2013期间，研究区生态系统服务总价值由45637.94下降为21410.72万元，降低幅度达53.09%，各单项生态系统服务价值下降率为废物处理>水源涵养>气体调节>食物生产>原材料>文化娱乐>气候调节>土壤形成和保护>生物多样性维持。同时，土地复垦对生态系统服务价值的下降有所缓解，但土地损毁造成的经济损失仍超过现阶段复垦地所能提供的价值。随着复垦工作数量和质量的不断提高以及复垦地生态逐渐稳定，其所能提供的生态系统服务价值终将对研究区整体的生态系统服务价值的下降有显著缓解，甚至会回升。

3)基于修正后当量表所得的生态系统服务价值变化，相比于原始当量表，更贴近于矿区生态系统的变化状况。

5.2 讨论

矿-农-城复合区生态系统是一个半人工复合的特殊生态系统，它受到矿产资源大量开采和高速城镇化的双重影响，同时，又受到人工诱导下的土地复垦的影响，使其呈现为向退化生态系统和重建生态系统两个方向演替的特征。煤矿开采所造成的土地损毁和其产生的废气、废水、废物污染都造成了原地貌生态系统的极度退化。城镇化的高速发展对原有生态系统的占用以及大规模人群产生的生活成本如城镇垃圾、尾气排放等附加于生态环境之上，这些都造成了退化的生态系统。科学合理的地貌重塑、土壤重构、植被重建等土地复垦技术，可以及时干预生态系统的退化，使其向重建生态系统发展。

针对矿-农-城复合区内三种影响的不同特征，将研究区土地利用类型划分为原地貌土地(包括原地貌耕、林、草地)、复垦土地(包括复垦耕、林、草地)、工矿建设用地(包括露天采坑、未复垦排土场、剥离区、工业场地)和城镇用地。由于矿-农-城复合区生态系统的复杂性和异质性，对其土地利用类型的划分更应注重针对性和合理性。

在合理划分矿-农-城复合区土地利用类型的基础上，修正谢高地的生态系统服务价值当量表，并以此为基础，分析研究区的生态系统价值的变化情况及驱动力。在工矿建设用地的修正中，针对煤矿开采所排放的废气、废水、废物以及工矿用地的土壤侵蚀，利用防治成本法和替代成本法进行测算，从而确定工矿建设用地的气体调节、水源涵养、废物处理和土壤形成和保护的当量值。这种方法有其一定的科学合理性，然而，实际上生态系统各单项服务之间有着相关性联系，这种联系因其内部复杂性和研究手段的缺失未能很好的改进，故此修正方法仍有改进之处，此处点出，以期能引起注意从而寻得改进之法。

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Ecosystem services value study of mine-agriculture-urban composite area based on fixed model：a case study of Pingshuo mine area

LU Yuan-qing1，BAI Zhong-ke1，2，HU Xing-ding1，CAO Yin-gui1，2，ZHAO Zhong-qiu1，2，LIU He-yun1

(1.School of Land Science and Technology，China University of Geosciences (Beijing)，Beijing 100083，China；2.Key Lab of Land Consolidation，Minisitry of Land and Resources，Beijing 100035，China)

The open coal mining，rapid urbanization and land reclamation change the complex land use and ecosystem services value of mine-agriculture-urban composite area.This paper takes the Pingshuo mining area and the surrounding urban area as the research area，based on the remote sensing image dataof 1986，1996，2004 and 2013，Shuozhou statistic yearbook data and Shanxi Province environmental quality statement，fixes the original ecosystem services value equivalent table，and estimates the ecosystem service value of the research area.Results show that although land reclamation is benefit for ecosystem restoration，the coal mining and urbanization have greater negative influence on the original ecosystem，causing serious degradation.From 1986 to 2013，the total value of ecosystem service drops from 456.38 to 214.11 million yuan with the decline rate of 53.09%.In individual ecosystem service，the value of waste treatment drops from 51.72 to -47.06 million yuan with the rate of -191.00%；in other words，the economic losses of ecology caused by coal mining and urbanization have already exceeded the maximum service value of waste treatment the ecosystem can provide.

ecosystem services value；mine-agriculture-urban composite area；open coal mine；urbanization；land reclamation;fixed equivalent table

2015-03-13

国土资源部公益性行业科研专项资助(编号：201411017)

卢元清(1989-)，男，安徽芜湖人，硕士研究生，土地资源管理专业，主要研究方向为土地复垦与生态重建。E-mail：rainfoggy@126.com

白中科(1963-)，男，中国地质大学(北京)土地科学技术学院院长，博士生导师、教授，主要研究方向为土地复垦与生态重建等。E-mail：baizk@cugb.edu.cn。

Q149

A

1004-4051(2015)11-0056-09