社会经济发展对土地生态服务价值的影响

吴沛瑶 陈龙乾 张宇 姚飞

摘要：以徐州市为研究区，探讨社会经济发展对生态服务价值的影响为目的，根據2003—2013年土地利用变化数据，结合敏感性分析方法对研究区10年间的土地生态服务价值变化特征进行研究。结果表明，2003—2013年，水域面积增加幅度较大，增加了8.814万hm2，建设用地增加幅度仅次于水域，增加了7.194万hm2;生态服务价值从2003年的230.23亿元增加到2009年的316.10亿元，但2009年后开始持续下降，该变化主要受到生态服务价值系数较高的水域面积变化的影响;2009以前，生态服务价值变化与GDP、人口、城市化率、第三产业比重呈正相关关系，2009年以后呈负相关关系，主要原因是2009年以后社会经济的发展以损耗生态服务价值为代价。建议今后应重视生态环境的建设与保护，优化土地利用结构，逐步实现生态环境与社会经济的协调发展。

关键词：生态服务价值;土地利用;社会经济发展;徐州市

中图分类号： F301.2 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0435-04

收稿日期：2014-12-07

基金项目：国家自然科学基金（编号：51174207）;江苏省高校优势学科建设工程（编号：SA1102）。

作者简介：吴沛瑶（1989—），女，甘肃庆阳人，硕士研究生，主要研究方向为土地利用与规划。E-mail：wupy2013@126.com。

通信作者：陈龙乾，教授，博士生导师，主要研究方向为土地利用与规划。E-mail：chenlq@cumt.edu.cn。

土地生态服务是指人类在土地利用过程中，通过土地生态系统的结构、功能和过程，间接或直接得到的生命支持产品和服务，这些产品和服务保障了人类正常生活必需品的获取以及提升了生活品质[1-3]。土地利用是人与土地联系的最为密切的环节[4]，而土地利用过程对于维持生态服务功能具有重要作用[5]。近年来，土地生态服务研究已成为国内外生态学科与土地学科研究的焦点[6]。土地利用与当地社会经济发展关系密切，在此过程中也必不可少会对生态的结构和功能产生影响。因此，在研究区域的生态服务价值时，不仅要从土地利用方面进行分析，也要与社会经济要素相结合，以便更为深入的研究生态服务价值变化[7]。

徐州自2002年完成了徐州都市圈规划，城市进入转型阶段，生态治理工作随之展开，此后土地利用格局发生了明显变化，社会经济发展得到了显著提高，同时其生态服务价值也发生了相应的改变。因此，本研究以徐州2003—2013年土地利用变更数据为基础，在分析徐州土地利用与生态服务价值变化的基础上，进一步探讨当地社会经济发展与生态环境之间的关系，以期为优化徐州土地利用结构、完善徐州生态服务功能及社会经济的可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

徐州市位于江苏省西北部，华北平原的东南部，地处苏、鲁、豫、皖4省接壤地区。土地总面积1.125 8万km2，区域内东部和中部存在少数丘陵，大部皆为平原。研究区属于温热带半湿润季风气候，光照充足，雨量适中。研究区区域矿产资源丰富，是江苏重点能源基地和典型的资源型城市代表，环境问题突出，生态较为脆弱。

1.2 数据来源

采用的土地利用基础数据主要来源于徐州国土资源局2003—2013年连续11年的土地利用变更调查数据，并根据GB/T 21010—2007《土地利用现状分类》以及实际情况将研究区土地利用类型划分为7类：耕地、园地、林地、草地、建设用地（城镇及工矿用地、交通用地）、水域、其他土地。粮食价格和产量及社会经济数据均来源于历年《徐州统计年鉴》和国民经济与社会发展统计公报。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用变化评价 分别从土地利用面积数量变化和土地利用动态度定量分析徐州2003—2013年土地利用变化状况。单一土地利用类型动态度，可以表达某种土地利用类型变化的速度大小，表达式为：

L=Ub-UaUa×1T×100。

（1）

式中：L为某一研究时段某种土地利用类型动态度;Ua、Ub分别为某种土地利用类型研究初期和研究末期的面积（hm2）;T为研究时段长度（年）。

1.3.2 生态服务价值测算 Costanza等最早提出有关生态服务价值测算的理论与方法[8-9]，此后国内外学者对生态服务价值展开了积极的讨论和探索。我国学者谢高地等在参考Costanza等的研究成果基础上，制定出了适合中国不同陆地生态服务价值的当量因子表和服务价值表[10]。 本研究利用Costanza等的生态服务价值评价模型和谢高地等建立的中国不同陆地生态服务价值当量因子表，与徐州的土地利用状况相结合，通过当地粮食产量的经济价值对生态单位面积服务价值表进行修正。

Costanza等的生态服务价值评价模型：

ESV=∑VCk×Ak。

（2）

式中：ESV为生态服务总价值（元）;Ak为第k类土地利用类型的面积（hm2）;VCk为第k类土地利用类型单位面积上的生态服务价值系数[元/（hm2·年）]。

1.3.3 敏感性分析 敏感性分析是经济学中常用的一种评价方法，它从定量分析的角度研究相关因素发生变化时，对关键指标所产生的影响。目前，敏感性分析已与生态学相结合[11]，本研究分别将各土地利用类型生态服务价值系数上下调整50%，根据“公式3”得到敏感性指数（CS）来反映敏感程度。当CS>1，表明ESV对于VC富有敏感性;当CS<1，表明ESV缺乏敏感性;当CS越趋近于1，表明VC准确性越关键。

CS=ESVj-ESVi）/ESVi（VCkj-VCki）/VCki。

（3）

式中：CS为敏感性指数;ESV、VC、k同公式（2）;i為初始的价值系数，j为调整后的价值系数。

1.3.4 生态服务价值变化与社会经济关系分析 社会经济发展会影响土地利用的类型和方式，进而影响生态环境质量，导致生态服务价值发生变化。依据可量化原则，本研究选取徐州2003—2013年GDP、人口、城市化率、第三产业所占GDP比重4组数据作为社会经济因子。运用SPSS软件分别分析人口、GDP、城市化率、第三产业比重与生态服务价值之间的关系，以期从定量角度分析社会经济因子对生态服务价值的影响。

2 土地生态服务价值变化研究

2.1 土地利用变化分析

从徐州市2003、2009、2013年土地利用变更数据（表1）中，可发现2003—2013年耕地、建设用地、水域、草地增加明显，而园地、林地、其他土地有所减少。其中水域、建设用地增加幅度较大，水域增加了8.814万hm2，建设用地增加了 7.194万hm2，仅次于水域。林地、园地、其他土地10年间面积变化及动态变化度呈负值，其中林地面积减少速率最快，达到3.75%，园地面积量减少幅度最大，为2.094万hm2。人口增加、城市不断扩张等因素会影响耕地、建设用地、水域、草地面积的变化，导致其他土地利用类型面积相应减少，而土地利用方式改变会引起生态环境的改变。

表1 徐州市2003、2009、2013年土地利用变化情况及动态变化度

土地利

用类型

面积（×103 hm2） 单一动态变化度（%）

2003 2009 2013 2003—

2009 2009—

2013 2003—

2013

耕地 600.73 595.04 609.12 -0.19 0.59 0.14

园地 77.50 74.53 56.56 -0.77 -6.03 -2.70

林地 40.18 41.68 25.12 0.75 -9.93 -3.75

草地 0.46 6.30 6.47 253.91 0.67 130.65

建设用地 178.90 245.75 250.84 7.47 0.52 4.02

水域 117.33 208.45 205.47 15.53 -0.36 7.51

其他土地 35.12 21.41 22.90 -7.81 1.75 -3.48

2.2 土地生态服务价值变化分析

2003—2013年徐州市粮食平均单产为5 869.57 kg/hm2，2013年，徐州市粮食最低平均收购价格为2.4元/kg，结合文献[10]和公式（4）得到徐州市平均每年农田粮食产量的经济价值为2 016.49元/（hm2·年）。由此对生态单位面积服务价值表进行修正。

E=17×∑nt=1ptxtyt/S。

（4）

式中：E为徐州2003—2013年平均每年农田粮食产量的经济价值（元/hm2）;pt、xt、yt分别为第t年徐州市粮食作物平均收购价格（元/kg）、单产量（kg/hm2）、播种面积（hm2）;S为粮食作物总面积。

本研究将林地、草地、水域、其他土地、建设用地分别与森林、草地、水域、荒漠、建设用地相对应，耕地和园地与农田相对应，参考蔡邦成等的研究成果[12]，利用修正后的徐州市生态单位面积服务价值表，得出徐州市各土地利用类型生态服务功能价值及生态服务总价值（ESV）（表2）。

表2 徐州市2003—2013年生态服务价值变化

年份

服务价值（亿元）

林地 草地 耕地 园地 水域 其他土地 建设用地 ESV

2003 17.70 0.07 83.71 10.80 108.76 0.30 8.89 230.23

2004 18.53 0.09 83.70 10.36 147.05 0.29 9.26 269.30

2005 18.49 0.01 83.55 10.36 143.24 0.18 9.35 265.18

2006 18.41 0.01 83.08 10.41 143.72 0.18 9.33 265.14

2007 18.40 0.01 82.88 10.41 144.84 0.18 9.34 266.04

2008 18.37 0.01 82.29 10.39 159.48 0.16 9.30 270.01

2009 18.36 0.92 82.91 10.38 193.23 0.18 10.11 316.10

2010 11.15 0.90 85.10 7.95 192.69 0.18 9.96 307.94

2011 11.11 0.89 85.16 7.93 192.24 0.18 9.96 307.48

2012 11.08 0.95 84.92 7.89 191.17 0.19 9.96 306.18

2013 11.07 0.94 84.87 7.88 190.47 0.19 9.96 305.39

10年间变化量 -6.64 0.87 1.17 -2.92 81.71 -0.11 1.07 75.16

变化率 -37.51% 1 242.86% -27.02% -1.40% 75.13% -36.67% 12.04% 32.65%

如表2所示，徐州市10年间生态服务总价值大体呈上升趋势，但起伏变化较大，其中在2009年变化最为剧烈。2004年，生态服务总价值与2003年相比，增加了39.07亿元，2004—2008年生态服务总价值都在265亿元附近上下浮动。2009年，生态服务总价值明显上升，与2008年相比增加了46.09亿元，且达到10年间生态服务总价值的最高值，主要是由生态价值系数相对较高的水域面积大量增加所引起的。在随后4年中，生态服务总价值持续下降，平均每年下降速度为0.68%，原因是水域、林地面积持续下降减少的生态价值高于其他土地利用类型所增加的生态价值。从各土地利用类型的生态服务价值中可发现，10年间水域和耕地的生态服务价值所占比重之和达到了85%以上，因此耕地和水域是徐州市高生态价值用地，对于提高生态服务总价值的贡献显著。

从10年间的生态服务价值变化量和变化率中可发现，草地、水域、耕地以及建设用地的变化量呈正值，其中水域的生态服务价值增加量最大，占总增加量的98.21%，草地的变化率达到1 242.862%，与草地面积在研究时段持续增长相对应。林地、园地、其他土地的变化量呈负值，林地的减小幅度最大，变化率达到37.48%，占总减少量的78.23%。

综上所述，水域在很大程度上决定了生态服务总价值量，由图1可看到，水域面积及其生态价值的变化趋势与生态服务价值相似。因此，徐州市在优化土地利用结构时应重点对水域生态进行。

2.3 敏感性分析

2003、2009、2013年的敏感性指数（CS）均小于1（表3），且各土地利用类型的敏感性指数最高值在0.000 3～0.623 7之间，说明生态服务总价值对于生态服务价值系数（VC）缺乏弹性，研究结果可信，说明对于研究徐州生态服务价值变化所选取的价值系数比较适合。在敏感性指数中，水域、草地的敏感性指数在不断增大，表明水域及草地的VC对生态服务总价值的变化影响在不断增强。

表3 徐州各土地利用类型的生态服务价值敏感性分析

土地利用类型

敏感性指数

2003 2009 2013

林地 0.076 9 0.058 1 0.036 2

草地 0.000 3 0.002 9 0.003 1

耕地 0.307 6 0.231 9 0.244 0

园地 0.045 8 0.032 3 0.025 5

水域 0.472 4 0.611 3 0.623 7

其他土地 0.001 3 0.000 6 0.000 6

建设用地 0.038 6 0.032 0 0.032 6

注：不同土地利用类型生态价值系数均为VC±50%。

3 土地生态服务价值变化与社会经济发展关系分析

徐州市2003—2013年的GDP、人口、城市化率、第三产业比重见表4，结合徐州市生态服务总价值（ESV），得出徐州市生态服务总价值散点图，观察散点的分布状况，运用SPSS软件将各散点图进行拟合。从拟合结果（图2、图3、图4、图5）可发现，它们之间可用三次多项式方程进行较好的拟合。

表4 徐州市社会经济发展指标

年份 GDP

（亿元） 人口

（万人） 城市化率

（%） 第三产业比重

（%）

2003 852.26 908.66 38.75 34.94

2004 1031.12 916.85 41.95 34.71

2005 1226.65 925.31 43.41 35.20

2006 1464.74 934.31 44.82 35.38

2007 1747.86 940.95 45.81 36.11

2008 2118.84 946.86 47.22 36.88

2009 2390.16 957.61 49.10 37.21

2010 2942.14 972.89 53.21 39.70

2011 3551.65 976.66 55.42 40.50

2012 4016.58 990.53 56.69 41.51

2013 4435.82 1006.85 58.10 42.49

从图2至图5中可以看出，生态服务总价值随着GDP、人口、城市化率、第三产业比重的变化呈现出先增长后下降的趋势，也就是说对于徐州生态环境具有先促进后消减的作用。

2003年前后，徐州市已进入城市转型的阶段，土地利用结构不断优化调整，2003—2009年社会经济发展速度较快，GDP、人口、城市化率、第三產业比重年增长率分别达到3007%、0.90%、4.45%、1.08%，并与生态服务总价值呈正变动趋势，说明在此阶段，当地政府对于人口控制、经济可持续发展、城市规模扩张以及对生态环境保护的重视程度很高，并提出相应政策措施来保证经济、社会、环境的协调发展。

2009年后，徐州市GDP的年增长率相对于2009年前稍有下降，但人口、城市化率、第三产业比重的年增长率均高于2009年前，且生态服务总价值开始持续减少，说明社会经济发展速度已超过生态环境所能承载的能力。2013年，徐州市城市化率与2009年相比增加了将近9个百分点，产业重心也由第一、第二产业逐渐向第三产业转移，城市用地的大量增加导致部分园地、林地、水域等转化为建设用地，建设用地的生态服务价值的增加量小于园地、林地、水域等生态服务价值的减少量，致使生态服务总价值减少。因此这一时期的社会经济发展在一定程度上是以损耗生态服务价值为代价的。

4 结论与讨论

2003—2013年，徐州市土地利用格局发生明显变化，建设用地持续增长。2003—2009年期间林地、水域面积不断增长，2009年后反而下降，反映出城市发展对于建设用地的需要量在不断的上升，林地、水域、园地等大量转化为建设用地。

敏感性分析结果表明，徐州市各生态服务价值系数对生态服务总价值均缺乏弹性，研究结果可信。研究期间徐州市生态服务总价值体呈波动上升趋势。2003—2008年生态服务总价值出现增减波动，2009年由于水域面积急剧增加，当年的生态服务总价值明显得到提高，2009年以后建设用地、草地、耕地、其他土地的生态价值增加量低于园地、林地、水域的生态价值减少量，导致生态服务总价值持续减少。

土地利用格局及社会经济发展与徐州的生态服务价值变化关系密切。不同土地利用类型的生态价值对生态服务价值的贡献不同，其中水域及耕地的贡献作用最大，且具有较高生态服务价值系数的水域是影响徐州市生态服务价值的主要因素。因此，在进行合理优化土地利用结构时，应对生态服务价值系数较高的土地利用类型进行重点保护。

GDP、人口、城市化率、第三产业比重在2003—2009年期间与徐州市生态服务总价值呈正相关，对生态环境具有促进作用，2009年以后呈负相关，对生态环境具有压力和负面作用。虽然此结果并不能说明徐州市的社会经济发展是导致生态服务价值变化的直接原因，但可以反映出社会经济发展对生态环境已经产生了影响。因此，徐州市在今后的发展中应控制城镇建设用地扩张的速度和规模，提高土地的利用效率，适当对人口增长进行控制，进一步提高经济效益。同时，地方政府采取生态环境保护措施，提高徐州市的生态服务功能来降低社会经济发展对生态服务功能所带来的负面影响，促进社会经济与生态环境的协调发展。

本研究只选取了2003—2013年连续11年的面板数据，研究时段较短，导致在分析数据的变化趋势以及回归拟合时，对于分析结果及拟合效果会产生一定的影响。在分析社会经济与生态服务价值之间关系时，选取的社会经济因子较少，然而社会经济对生态服务价值的影响过程是非常复杂的，如何更为详细地分析社会经济与生态服务价值的内在机理，并实现科学预测，将是今后继续研究的内容之一。

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