区域生态用地变化对生态服务价值的影响

于开芹

摘要 [目的]定量分析城市化进程中泰安市岱岳区生态用地变化对生态服务价值变化的影响，为该区域科学合理地规划生态用地布局、提高人居环境质量提供理论依据和决策支持。[方法]利用遥感技术和地理信息系统，获取并分析泰安市岱岳区2000和2010年2期的卫星影像数据。[结果]2000—2010年岱岳区生态用地总面积减少了183.76 hm.2；生态系统服务价值总量减少了2.83×10.6元，其中水域减少的最多，达17.19×10.6元。[结论]林地生态系统和水域生态系统对生态系统服务价值影响较大，是影响该区域整个生态系统服务价值变化的重要子系统。因此，合理规划生态用地的结构和布局，特别是林地和水域布局，可有效地提高生态系统服务价值。

关键词 生态系统服务价值；土地利用；生态用地

中图分类号 F301.24 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）23-0052-03

Abstract [Objective]Effects of eological land use changes on ecosystem services values were quantitatively analyzed during urbanization process in Daiyue District of Taian，which provides theoretical basis and decision support for the scientific and rational planning of ecological land use and improving the quality of human settlements.[Method]Two remote sensing images of Daiyue District in Taian in 2000 and 2010 were analyzed with the aid of GIS and RS.[Result]From 2000 to 2010，the total area of ecological land in Daiyue District decreased by 183.76 hm.2；the total value of ecosystem services decreased by 2.83×10.6 yuan，of which waters decreased the most，reaching 17.19×10.6 yuan.[Conclusion]Forest ecosystems and water ecosystems have a significant impact on the value of ecosystem services and are important subsystems that affect the value of ecosystem services throughout the region.Therefore，rational planning of the structure and layout of ecological land，especially the layout of forest land and waters，can effectively improve the value of ecosystem services.

Key words Ecosystem service value；Land use；Ecological land

生态用地是指区域或城镇土地中以提供生态系统服务功能为主的土地利用类型，对维持区域生态平衡和可持续发展具有重要意义[1]。它既关系到区域生态系统的稳定性、安全性和弹性，也是土地利用与生态建设的直接联系[2-3]。城乡结合部生态用地作为城市中具有反馈调节作用的子系统，是城市重要的协调要素，不仅对城市生态环境质量起着至关重要的作用，也是保障城镇居民良好人居环境的重要组成部分。近年来，城市生态环境保护问题受到越来越多的关注，城乡结合部的生态用地作为调节城市生态环境的重要因子，可为城市提供众多的生态服务功能，如气候调节、水文调节等，所以关于城市生态用地的研究也逐渐增多[4-7]。而区域生态用地变化及其对生态系统服务价值影响的研究对于如何科学规划城市用地、优化生态用地的布局以及结构功能，改善区域生态环境、人居环境，保持生态系统平衡，促进人口、资源、环境的可持续发展等方面都具有重要的意义。笔者选取泰安市城乡结合部这一生态脆弱区为研究对象，通过对研究区域2000—2010年生态用地变化和生态系统服务价值变化的耦合研究，分析各类生态用地类型的变化对生态系统服务价值的影响，从而为该区域生态环境保护提供指导，也为土地利用规划提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域泰安市岱岳区为环绕在泰安市建成区周围的一个环状地带

（116°50′26″～117°28′16″E、35°52′29″～36°28′36″N），總体地势北高南低，东高西低，山地、丘陵、平原各占1/3，属温带大陆性半湿润季风气候，南北长66 km，东西宽56 km，总面积为175 km.2，对泰安建成区形成半包围状态，是泰安市经济发展的资源基础和风险的缓冲地带。2016年统计资料显示，岱岳区下辖2街道、9镇，常住总人口99.56万人。

1.2 研究数据来源与处理

该研究采用的数据资料主要有泰安市岱岳区2000年空间分辨率为30 m的ETM图像；2010年空间分辨率为30 m的TM图像，2008年研究区行政区划图；国家测绘局调绘的泰安市岱岳区地形图（比例尺1∶50 000，坐标系为1980西安坐标系）。泰安市岱岳区社会经济和人口资料来源于《泰安市统计年鉴》。

数据处理采用软件ENVI 4.7对研究区遥感影像进行解译，根据遥感影像特征和研究区域概况，参考《土地利用现状分类》国家标准。在ERDAS 9.2中采取监督分类和目视解译相结合的方法对遥感影像进行解译，遥感影像解译结果显示2000年Kappa指数精度达到0.88；2010年Kappa指数精度达到0.83，满足遥感解译的精度要求，解译数据可以用于研究。

1.3 生态服务价值评价方法

生态系统服务是生态系统与生态过程所形成的及所维持的人类赖以生存的自然条件与效用。它不仅为人类提供了食物、水源和其他生产生活原料，更重要的是维持和调节了人类赖以生存的生命支持系统[8]。生态系统服务价值现已成为生态经济学和环境经济学的研究重点[9]。Costanza 等[10]在1997年提出了生态系统服务经济价值估算方法，使生态系统服务价值评估的原理与方法从科学意义上得以明确。1999年欧阳志云等[8]首先采用生态系统服务的概念，初步评估了我国陆地生态系统的6种服务功能及其经济价值。2015年，谢高地等[11]基于扩展的劳动价值论原理，利用单位面积生态系统价值当量因子的方法，对我国的11种生态服务类型价值进行评估。

将研究区生态用地划分为林地、园地、水域和未利用地四大类[1，3-4]，在生态系统服务功能划分上，遵从谢高地等[11]的9类生态服务功能划分原则，将土壤形成与保护划分为侵蚀控制和土壤形成两部分。在计算生态服务价值时当量因子按以下原则操作：园地取森林和草地的平均值[12]；未利用地对应难利用地。根据谢高地等[11]的生态系统服务经济价值的区域修正系数制订了适合该研究区域的生态服务价值当量表，如表1所示。

1.4 敏感性分析

为验证以上的生态系统类型对各生态用地类型的代表性和谢高地等[11]所提供的价值系数的准确性，可应用经济学中常用的弹性系数概念来计算价值系数的敏感性指数（coefficient of sensitivity，CS），以确定生态系统服务价值随时间的变化情况对于价值系数的依赖程度。CS 的含义是指VC变动1%引起ESV的变化情况，如果CS > 1，说明ESV对VC是敏感的、富有弹性的，即1%的自变量变动将引起应变量大于1%的变动；如果CS <1，则说明ESV对VC是缺乏弹性的，即1%的自变量变动将引起应变量小于1%的变动。比值越大，表明VC的准确性对估算的ESV就越关键。该研究通过将各生态用地类型的生态价值系数分别上调和下调50%来计算CS，从而来分析ESV对VC的敏感程度。其计算公式如下：

式中，ESV为总生态服务价值量；VC为生态服务价值系数；i和j为最初的价值系数和调整后的价值系数；k为某种生态用地类型；CS为生态服务价值的敏感度。

2 结果与分析

2.1 城乡结合部生态用地变化及其生态服务价值变化分析

对遥感数据解译和实地调研后，得到2000—2010年岱岳区土地利用类型/覆被变化表（表2）。从表2可看出，2000年岱岳区生态用地总面积为76 189.98 hm.2，占研究区总面积的43.54%，其中园地在生态用地中所占比例最大，为42.85%。2010年生态用地总面积为76 006.22 hm.2，相比2000年减少183.76 hm.2，其结构特征为林地>园地>水域>未利用地，除林地面积有所增加外，其余各类生态用地面积均减少，其中，园地面积减少最多，达768.24 hm.2；未利用地的变化幅度最大，变化率为5.185%。

2.2 研究区生态用地的生态系统服务总价值变化

根据上述计算方法和表2，计算得到泰安市岱岳区生态用地的生态服务价值（表3）。从表3可以看到，2000和2010年岱岳区生态用地的生态系统服务价值总量分别为1 314.06×10.6、1 311.23×10.6元，2000—2010年岱岳区生态用地生态服务价值总量减少2.83×10.6元。从生态用地和生态系统服务价值变化情况来看，水域的生态服务价值减少是最快的，10年内减少了17.19×10.6元；林地的生态服务价值在此时期内增加了22.31×10.6元；园地和未利用地的生态服务价值变化相对较小。

2.3 研究区单项态服务价值的变化

根据表3和生态服务价值计算公式，计算泰安市岱岳区各类生态用地的生态系统单项服务价值量及其变化情况，结果见表4。从表4可以看出，水分调节和废物处理在所有服务项目中生态服务功能价值所占比例相对较大。从生态系统单项服务功能价值变化的总体趋势来看，2000—2010年所有服务项目的价值量中水分调节和废物处理价值量下降幅度最大，其中废物处理的价值量减少了5.67×10.6元，下降最多，而土壤形成的价值量增加最多，达2.85×10.6元，其次为生物多样性，价值量增加2.07×10.6元。

2.4 敏感性分析

从表5可以看出，研究区各生态用地类型的ESV对VC的敏感性指数均小于1，其中最低的是未利用地，2000和2010年的敏感性指数分别为为0.002 2和0.002 1，即当未利用地生态价值系数增加1%时，总价值增加0.002 2%和0.002 1%。以上结果表明，该研究中所选取的价值系数对于研究区而言是較合适的。可见对于生态系统服务价值系数（VC）来说，总生态系统服务价值是缺乏弹性的，研究结果是可信的。

3 小结与讨论

分析岱岳区生态用地对生态服务价值的影响可知，在各类生态用地中，林地生态系统和水域生态系统对生态系统服务价值影响度较大，是影响整个生态系统服务价值变化的重要子系统。2000—2010年研究区生态用地总面积减少了183.76 hm.2，生态用地的生态系统服务价值总量减少了2.83×10.6元，其中水域减少的最多，达17.19×10.6元，减少的原因主要是林地生态服务价值的增加不能弥补园地、水域和未利用地生态服务价值的减少。因此，在城市规划过程中应尽量减少建设用地占用林地和水域的面积，同时协调林地、水域与园地的面积，以更好地发挥生态用地的生态系统服务功能。

参考文献

[1]邓红兵，陈春娣，刘昕，等.区域生态用地的概念及分类[J].生态学报，2009，29（3）：1519-1524.

[2] 张红旗，王立新，贾宝全.西北干旱区生态用地概念及其功能分类研究[J].中国生态农业学报，2004，12（2）：5-8.

[3] 赵丹，李锋，王如松.城市生态用地的概念及分类探讨[J].中国人口·资源与环境，2009，19（专刊）：337-342.

[4] 邓小文，孙贻超，韩士杰.城市生态用地分类及其规划的一般原则[J].应用生态学报，2006，16（10）：2003-2006.

[5] 李洪远.基于遥感和GIS的天津滨海新区30年间生态用地变化分析[J].南水北调与水利科技，2013，11（1）：75-80.

[6] 王振健，李如雪.城市生态用地分类、功能及其保护利用研究：以山东聊城市为例[J].水土保持研究，2006，13（6）：306-308.

[7] 李锋，叶亚平，宋博文，等.城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变：以常州市为例[J].生态学报，2011，31（19）：5623-5631.

[8] 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）：635-640.

[9] 刘桂林，张落成，张倩.长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响[J].生态学报，2014，34（12）：3311-3319.

[10] COSTANZA R，D′ARGE R，DE GROOT R，et al.The value of the worlds ecosystem services and natural capital[J].Nature，1997，387（15）：253-260.

[11] 謝高地，张彩霞，张昌顺，等.中国生态系统服务的价值[J].资源科学，2015，37（9）：1740-1746.

[12] VAN DIJK A I J M，BRUIJNZEEL L A，ROSEWELL C J.Rainfall intensitykinetic energy relationships：A critical literature appraisal[J].Journal of hydrology，2002，261：1-23.