基于土地利用变化的神农架生态服务价值研究

王淼++刘军

在了解土地利用变化对区域生态服务价值的影响具有重大意义之后，以神农架为研究区，以谢高地的生态服务价值当量因子表为基准，进行神农架生态服务价值评估，并分析通过1987年、2000年、2013年、2015年的土地利用类型变化对神农架生态服务价值的影响。结果表明：神农架林区的主要土地類型是林区，1987年至2015年神农架水体的增加量最多，草地的减少量最多，湿地面积减少88%，而林地面积减少了13%，农田基本保持稳定。总体来看，1987年至2015年神农架生态服务价值逐年下降。其中，草地的生态服务价值和湿地的生态服务价值的总体趋势都是逐年下降的;水体的生态服务价值逐年增加;林地的生态服务价值先由1987年到2013年增加，又2015年减少。

一、研究区概况

神农架位于湖北省西部，东经109°56′～110°58′，北纬31°15′～31°75′，总面积3253平方公里。神农架是一块保存完好的原始森林，拥有各类植物3700多种，其中列为国家一、二级保护的树种有39种。有各类动物1000余种，不乏金丝猴、华南虎等国家保护动物。神农架自然资源丰富，其中，森林覆盖率达到了91.1%;矿产资源丰富，已探明的矿种有磷矿、铁矿、镁矿等15种，其中磷矿储量为21731万吨;神农架是长江与汉水的分水岭，境内大小河流317条，水能资源十分丰富，水资源总量为31.6亿立方米;神农架林属于北亚热带季风气候区。春夏之间会发生冰霜，夏季空气湿润多雨，冬季气候温和少雨。年降雨量在800-1200mm之间。

二、研究方法

（一）数据来源及处理

本次研究的数据主要来自于2015年神农架林区统计年鉴，2015年土地利用数据，姜哲等人对神农架的研究并通过相关资料的查阅以及实地考察和相关文献查阅，采用土地利用一级分类系统，将土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6类。并进行相关数据的提取与系数的修正。

（二）研究方法

基于单位面积价值当量因子的方法设定神农架单位生态系统提供生态服务的价值标准，在此基础上通过横向与纵向的分析从而进行生态系统服务价值效益评估。

（三）研究区分区与生态服务价值系数

在对生态服务价值进行评估时，由于涉及面较广，不同的系统的生态服务价值各不相同。所以本次研究采用土地一级分类系统将神农架的生态系统分为森林、草地、农田、湿地、水体和荒漠六大部分分别计算生态服务价值。同时，该生态系统的六大组成部分所提供的生态服务细分为气体调节、气候调节、水文调节、保持土壤、废水处理、维持生物多样性、食物生产、原材料生产和提供美学景观共9类。

谢高地等人在参考了前人对生态系统服务价值的研究，并结合对我国200位生态学者的问卷调查，制定出了我国生态系统服务价值当量因子表。生态系统服务价值当量因子定义为1hm2全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值。而一个生态系统服务价值当量因子的经济价值量等于当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。同时可以制定出一个全国平均状态下的生态系统服务价值的单价。

（四）神农架生态服务价值修正系数

由于不同地区的土地利用类型所占比例各不相同，故不同地区的生态系统服务价值有所不同。因此在计算神农架的生态系统服务价值时需要对全国的生态服务价值进行相关修正。谢高地等在Costanza等提出的评价模型的基础上，结合中国实际情况，确定了我国不同区域的生态服务价值的修正系数，湖北省为1.27。

（五）神农架生态服务价值计算.结合神农架的土地利用类型面积及修正系数，可以制定2015年神农架不同土地利用类型的生态服务价值表。

（六）土地利用动态度.土地利用动态度表达模型：Ri=（UB-UA）/UA·1/T·100%

其中，Ri为某一段时间内被研究土地类型的动态度，UA和UB分别为研究初期与研究末期某一土地利用类型的数量，T是该种土地利用类型的研究时长。R越大，土地利用发展越快。

三、结果及分析

（一）土地利用变化分析.

可以看出神农架在1987年至2015年间的土地利用变化明显。首先我们可以得出，从1987年至2015年总体来看减少的是林地面积、草地面积、农田面积和湿地面积，增加的是水体面积。其中，1987年到2015年，水体面积逐渐增加，由70公顷变化成1919公顷;湿地面积和草地面积都是逐渐减少;林地面积先又1987年259816公顷到2013年增加到282035公顷，再到2015年减少到225796公顷，所以林地面积总体来说减少;1987年至2005年农田面积先增大后减小再增大，呈现波动趋势。

由于动态度R越大，土地利用发展越快，所以，从1987年至2000年土地利用发展最快的为农田，发展最慢的是湿地;2000年至2013年土地利用发展最快的是水体，发展最慢的是农田;2013年至2015年土地利用发展最快的是水体，发展最慢的是草地。1987年至2015年总体来看，水体面积持续稳定发展，而湿地面积和草地面积则是持续的负增长，湿地和草地的土地类型破坏严重。

（二）神农架国家公园生态系统服务价值变化分析

1987年至2015年神农架总体生态服务价值分别为76.15亿元、74.347亿元、73.522亿元、58.174亿元，逐年递减。草地的生态服务价值和湿地的生态服务价值的总体趋势都是逐年下降的;而1987年至2015年水体的生态服务价值由0.035亿元逐年增加到0.991亿元;而1987年至2015年林地的生态服务价值先由1987年的63.803亿元增长到2013年的67.634亿元，随后又减少到2015年的55.479亿元，呈现波动，但波动幅度不大，随着神农架林区的生态保护，使得林地的生态服务价值保持相对稳定;农田的生态服务价值由1987年的0.635亿元到2000年增加到0.885亿元，到2013年减少到0.32亿元，到2015年又增加到0.574亿元，总体来说也是在一定的范围内波动，但波动幅度相对较大，农田系统的稳定性相对林地来说较差。

（三）生态系统单项服务功能价值变化

1987年至2015年，气候调节生态服务价值下降32.26%，水文调节生态服务价值下降27.65%，废物处理的生态服务价值下降40.25%，这些生态服务价值下降主要是由于湿地面积的大幅度减小，由此可见，湿地对于生态服务价值的提高具有重要的作用。而气体调节生态服务功能由1987年的10.783亿元增加到2013年的11.388亿元再减少到2015年的8.961亿元，保持土壤生态服务功能由1987年的12.403亿元增长到2013年的12.914再减少到2015年的10.067亿元，这两个生态服务功能价值的下降主要与神农架的林区面積增减同步，说明林区的土地利用类型在气体调节和保持土壤两项上起到了决定性作用。

四、结论与讨论

1.通过对神农架土地利用类型变化分析，得出神农架林区的主要土地类型是林区，森林覆盖率始终达到89%以上，与其中国国家森林公园的气质相符，同时由于退耕还林工作的进行，使得神农架的林区土地类型在1987年至2015年间始终保持稳定。同时由于神农架的发展需要导致了水域面积的扩大满足于各项需求。但通过实地考察与数据分析可知，除了林区和水域之外，其他的土地利用类型面积都有所减少，特别是湿地面积减少幅度较大，动态度太低，不利于神农架国家湿地公园的建设。

2.1987年至2015年神农架水体的增加量最多，草地的减少量最多，湿地面积减少88%，面临着一定的危机，而林地面积由于基数较大减少了13%，农田基本保持稳定。根据统计图表可以看出，不同的时期，面对不同的政策和法律，各土地利用类型的发展也各不相同。如1985年提出了“加强保护，立体开发，综合利用，全面开发”的方针，1987年至2000年林地的利用和发展向着正方向，随着2000年“天保工程”和退耕还林工程的全面实施，神农架开始全面禁止砍伐天然林，结果是林地的动态度达到了0.61%，而2013至2015年，投资环境开放和基础设施建设的增加，从而抑制了林地的发展，动态度为-9.97%。

3.对比发现，生态系统服务价值的变化与土地利用类型的变化呈正相关。不同的土地利用类型也与生态系统单项服务价值的相关程度也不一样。通过对比1987年至2013年的数据，发现林地和水域两种类型对气体调节、保持土壤、维持生物多样性和提供原材料这四项的生态服务价值的正相关程度较大;草地和湿地这两种类型对气候调节、水文调节、废物处理、维持生物多样性和提供美学景观这五项的生态服务价值的正相关程度较大;农田则主要与食物生产的生态服务价值关联程度较大。

4.本文在计算生态系统服务价值时，采用了Costanza生态系统服务价值计算公式，并参照了谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值，研究结果可信。

5.由于生态系统服务的复杂性，生态系统服务价值计算标准的制定面临着许多方面的问题，笔者对生态系统服务价值的研究相对浅显，在引用数据方面比较困难，具体的计算方面考虑的方面相对缺少手段和方法，对影响生态系统服务价值的具体因素还需进一步分析。

（作者单位：1.湖北大学旅游发展研究院;2.湖北大学商学院）