天津市土地利用变化及生态系统服务价值评价

杨柳　王元明

摘 要：为直观反映天津市生态系统服务价值，促进天津市生态文明建设，本文运用土地动态度指标对天津市2000—2015年土地利用變化进行分析，计算不同土地利用类型生态系统服务价值以及单项生态服务功能的生态价值。结果表明，在2000—2015年这15年期间，建设用地和林地面积大幅度增加，未利用土地、园地、耕地和牧草地面积减少，说明天津市城市化的快速发展和积极响应退耕还林政策；2000—2015年天津市生态系统服务总价值增加了1.7×107元，引起该值变化的主要原因有两个，一是林地面积增加，土地利用结构得到优化；二是天津市加大了环境保护的力度。

关键词：天津市；土地利用；生态系统：生态系统服务

中图分类号：X171 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.017

Evaluation of Land Use Change and Land Ecosystem Service Value in Tianjin

YANG Liu， WANG Yuanjing

（College of Public Administration， Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China）

Abstract： In order to reflect the ecosystem service value directly and promote the construction of ecological civilization of Tianjin， the paper analyzed the land use change in Tianjin from 2000 to 2015 using the land dynamic index， the ecosystem service value of different land use types and the ecological value of single ecological service function were calculated. The results showed that from 2000 to 2015， the area of construction land and forest land increased， while the area of unused land， garden land， cultivated land and pasture land decreased， indicating that the rapid development of urbanization and the positive response to the policy of returning cropland to forest. The total value of ecosystem services in Tianjin increased by 1.7×107 RMB from 2000 to 2015. There were two main reasons for this change， one reason was that woodland area increased and the land use structure was optimized， the other reason was that the environmental protection was strengthened in Tianjin.

Key words：Tianjin； land use； ecosystem； ecosystem service

生态系统服务是生态系统在提供调节功能、生产功能等以及维持人类生存与发展过程中产生的效用[1]。可持续发展离不开生态系统的功能，生态系统功能是持续发展的关键性因素，起着不可忽视的作用[2]。习近平总书记在十九大提出，要想建设美丽中国就需要人人保护爱护环境，加快我们中国的绿色发展，加快生态文明体制改革。所以，生态系统服务价值研究对生态文明建设具有重大意义。天津市的城市发展给环境带来了巨大的压力，污染加剧，环境保护迫在眉睫；由于湿地保护工作不到位，天津古海岸和七里海湿地核心区违规开发，破坏了生态系统[3]；水污染问题也较为突出，调查发现，2016年地表水水质优良比例仅为15%，市内二级河道、干渠人为设置阀坝，造成下游污染严重，生物量减少，生态系统遭到破坏[4]。因此，对天津市生态系统服务价值进行研究具有重要的现实意义。

美国学者COSTANZA等[5]在1997年首次对生态系统服务价值进行研究，将世界各国的生态系统划分为17个类型，同时对它们的功能价值也进行估算。之后，世界各国的学者都开始对这方面的研究产生了浓厚的兴趣。BOLUND[6]对城市生态系统各个功能进行研究，结果发现，生态系统服务功能和多样性的人类活动存在紧密联系，认为人类要合理使用土地资源。CHEE[7]从生态学的角度评析了用来测估生态系统服务价值的新古典经济分析框架。CHARLES GOWAN等[8]对美国艾尔瓦河水利工程大坝的坝址迁移过程进行研究，其主张要建立一套科学完整的环境决策体系，才能促进大坝迁移的顺利完成，也进一步说明生态系统服务价值对环境决策有着重要作用。Wallace[9]提出用“生态系统利益”来代替“生态系统服务”的观点，其认为生态系统利益可以使生态系统分类更加科学化并且能够避免重复计算。在20世纪90年代，国内的学者也开始关注此方面，认为土地生态系统的价值要放在第一位来研究分析，2008年，谢高地等[10]学者认为由于中国的实际情况，直接采用国外计算生态服务价值的方法存在一些缺陷，会低估甚至忽略某些生态系统服务的价值。因此，在对全国700多位研究生态学的专家进行问卷调查之后，其提出了符合中国实际的新的生态系统服务评价体系，这是时代的进步，具有划时代的意义。此后，谢高地等考虑到全国各省市生物量的不同会影响不同地区生态系统服务价值的大小，总结出新的生态系统生物量因子表，而这个表的研究范围是不同省份的一个农业用地的情况，并在前人研究的基础上进一步扩大研究的范围和速度，使研究更加深入和透彻。

随着城市化不断的发展，人类的活动也在城市的土地利用上产生了一系列的影响，这类影响也慢慢扩散到了城市的环境和生態系统中去。现阶段，对天津市生态系统服务价值的研究相对较少，并且都没有在考虑不同地区生物量对生态服务价值会产生影响的情况下对天津市生态系统服务当量因子进行修正，这会很大程度上影响天津市生态系统服务价值评估结果的准确性。

对天津市进行生态系统功能价值的评估，能考核其土地利用变化的成果和质量好坏，有利于提出合理的生态环境改善策略，对于贯彻落实生态文明建设，建设美好天津具有重大意义。本文采用谢高地等[11]估算生态系统服务价值的方法（不考虑建设用地），计算天津市土地生态系统服务价值并对其生态系统服务价值进行评价，旨在为天津市进一步加强生态用地保护和加快生态文明建设提供参考依据。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

本文依据《2001—2016年天津统计年鉴》和《2001—2016年天津年鉴》等土地利用数据，选取2000、2005、2010和2015四期数据进行分析，主要目的是研究天津市的土地使用情况，并从具体的实际出发，把天津土地类型分为6类：耕地、园地、林地、牧草地、未利用土地和建设用地。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用动态度 土地利用动态度指的就是某个地区内一定时期内各种类型的土地数量变化，是土地利用动态分析的重要指标[12]。其表达公式为：

K=■×■×100% （1）

式中，K表示研究时间段内的土地利用动态度；Ua表示研究期开始时间的土地利用类型数量；Ub与Ua相对，表示末期的土地利用类型的数量；T表示研究时间段。本文研究时段以年为单位。

1.2.2 生态系统服务价值评价方法 生态系统服务就是生态系统中的某些功能发挥的作用对于人类发展的益处，如土壤的保护、气候的变化调节、水资源的循环和平衡，还有生物的多样性等等。国外很早就对生态系统服务价值进行研究，大多数以统计的方法具体计算生态系统服务价值，其中，最具有代表性的为COSTANTZA等综合各种方法对各种生物群单位面积进行估价并与各生物群的总面积相乘，最终通过加总得到全球所有生态系统服务的总和[13]。COSTANZA把生态系统服务类型分为气体调节、气候调节、维持生物多样性、土壤保持等17类[14]。但是这17类土壤并不能代表全球各地的土壤性质，所以这种计算方法在我国土壤方面上的研究存在不足。对于这种问题的存在，国内学者对其进行了中国化的修正，得出了表1。

本文研究采用生态系统服务价值公式为[15]：

Z=∑（Ai×Vi）（2）

D=∑（Ai×Vfi）（3）

式中，Z代表生态系统服务的总价值，单位是元；Ai 表示i这种类别的土地面积，单位是hm2；Vi代表i类型的土地单位生态系统服务价值系数，单位用（元·hm-2·a-1）表示；D代表研究区域中单项生态服务功能服务价值，单位是元；Vfi表示第i种类型土地f项生态服务功能服务价值系数，单位用（元·hm-2·a-1）表示。

谢高地等学者的研究成果将生态系统服务体系中的服务功能分为9个方面来说明，即食物、原材料、气体、气候、水文、废物、土壤、生物多样性及美学景观。根据这9个方面就能够清楚地了解到生态系统在各个领域的发展情况，并针对实际情况总结出具体的价值当量表。同时，肖玉等提出，生态服务价值的大小其实是和研究区域中生物量的多少有着一种内在的关联。针对这样复杂的状况，就需要新的生物量因子表来诠释，表2就是针对不同地区生物量的大小做出来的数据，在研究不同地区生态系统服务价值的时候，利用表2选取不同省份的生物量因子进行生态系统服务价值系数的修正，得出了新的生态系统服务价值当量（表3）。

当量因子是对于生态系统服务价值而言的，主要是对其潜在能力大小的一个划分[16]。本文采用表3的当量因子，并根据天津市实际情况对其进行修正，估算天津市不同土地类型单位面积生态系统服务价值。本文计算得出2000—2015年平均粮食产量为3 113.67 kg·hm-2，选取2015年天津粮食单价3.13元·kg-1，最终能得出天津市单个生态服务价值当量因子的经济价值量为1 392.25元·hm-2，与单位面积生态系统服务价值当量相乘，即得到天津市单项生态系统服务价值量（表4）。

2 结果与分析

2.1 天津市土地利用动态变化分析

由表5可知，从土地数量来看，2000—2015年期间，天津市耕地、园地、牧草地和未利用土地面积都出现不同程度的减少，其中，耕地和未利用土地面积减少最多，分别减少了46 246 hm2 和 46 492 hm2，其次为园地，面积减少了6 914 hm2，最后为牧草地，面积减少了606 hm2。但建设用地和林地面积呈现增加的趋势，面积分别增加了149 150 hm2和21 182 hm2。之所以未利用土地和耕地数量减少，主要原因是天津市城镇化建设快速发展，为满足工业和人们居住用地的需求，必须开发未利用土地和加快农村土地的流转。从动态度来看，2000—2015年期间，牧草地、未利用土地、园地和耕地均为负值，依次为-20%，-14.83%，-3.72%，-1.91%，说明天津市这几类用地在这15年里均出现不同程度的减少；林地和建设用地为正值，依次为12.49%和11.47%，说明天津市这两类土地在15年里均有所增加。

通过对表5各个阶段各土地利用面积变化度的具体数值分析可知，2000—2005年期间耕地和未利用土地面积大幅度减少，建设用地和林地面积大幅度增加，这表明这5年天津市城市化规模处于快速扩张的阶段，更多的耕地转化为工业和居住用地；2005—2010年期间，耕地面积减少幅度较之前相比大大降低，减少了1 810 hm2，林地面积依然增加，且增加幅度较大，增加了19 549 hm2，说明天津市退耕还林工作开展较好，成效显著；2010—2015年期间，耕地、园地和林地面积小幅度减少，未利用土地面积大幅减少，说明天津地区开始对减少的园地和牧草地进行恢复和保护，尤其是大力开展恢复和保护湿地的工作。由于天津市牧草地在2010—2015年期间消失，所以其面积计为0 hm2，且动态度也计为0。

2.2 天津市生态系统服务价值变化分析

由表6可知，天津市的土地利用服务价值从大到小依次可以分为耕地、林地、园地、未利用土地、牧草地和建設用地。2000—2015年期间，天津市耕地生态服务价值呈现出减少的态势，减少了28.69×107元；园地生态服务价值也呈现减少态势，减少了9.03×107元；林地生态服务价值呈现波动式增加的趋势，增加了41.55×107元，是因为退耕还林政策的实施，部分耕地转化为林地，使得林地生态服务价值增加；由于牧草地面积较小，其生态服务价值亦较小，近15年由2000年的0.4×107元降至0；未利用土地生态服务价值呈现波动式减少，且减少的幅度较小，减少了1.73×107元。

根据公式（3）以及表4计算得出2000—2015年期间天津市单项生态系统服务价值量，结果表明（表7和图2），2000—2015年期间，整体来看，天津市各单项生态服务功能所提供的生态服务价值变化幅度都不是很大，但均出现阶段性波动增加和减少，具体表现在2000—2005年所有单项生态服务功能所提供的生态服务价值均出现减少。2005—2010年所有单项生态服务功能所提供的生态服务价值均出现增加，而2010—2015年所有单项生态服务功能所提供的生态服务价值又均出现减少。除此之外，从天津市各单项生态系统功能服务价值大小可以看出，保持土壤、维持生物多样性、废物处理、气候气体调节、水文调节等间接生态服务功能所产生价值和占总服务价值比重很大，约为80%，而食物生产和原材料生产所产生价值和只占总服务价值的15%左右，提供美学景观占总价值的5%左右。由此来看，林地和园地对天津市生态系统服务价值的贡献最大，因为天津市林地和园地在气体调节、气候调节、维持生物多样性等生态服务功能所提供的生态服务价值较为显著；牧草地和未利用土地由于面积较小，各方面生态服务功能所提供的生态服务价值均较小；耕地仅仅对食物生产、原材料生产等生态服务功能价值起突出作用，但对于气候调节、维持生物多样性、气体调节等生态服务功能所提供的生态服务价值均低于林地和园地所提供的生态服务价值。

3 结论与讨论

根据2000—2015年期间天津市土地利用数据，耕地和建设用地面积分别位居第一和第二位，其中耕地面积呈现逐年减少态势，而建设用地呈现逐年增加态势，其原因在于天津人口快速增长以及工业的快速发展，使大量耕地和未利用土地转化为建设用地，以满足人口基本的住房和生活需求。园地和未利用土地也出现不同程度的减少，原因在于随着京津冀一体化的快速发展和天津滨海等新区的建设，使建设用地面积快速增加，导致未利用土地和园地面积不同程度减少。基于此，天津市在大力发展经济，提高城市化发展水平的同时要进一步优化产业结构，调整产业布局，也要注重未利用土地的可持续利用，保护耕地，努力将土地利用和生态环境保护有效结合。

通过对天津市不同类型土地的生态系统服务价值和单项生态功能服务价值分别进行计算，结果表明：生态系统服务价值最高的是耕地，最低的是建设用地，而较为适中的是园地和林地；2000—2015年天津市林地生态服务价值波动增加，耕地生态服务价值减少，说明天津市15年间部分耕地转化为林地，退耕还林和退耕还草等生态工程建设工作落实较好。未利用土地生态服务价值出现波动降低，说明天津市还需要进一步加强对未利用土地的治理和可持续利用。从各单项生态服务功能生态价值来看，天津市各项生态功能服务价值15年间波动幅度均相对平缓，说明天津市生态文明建设工作也取得良好效果。

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