舟山市海岛陆域生态系统服务价值评估

鲍欣慧，赵一然，董梅超，徐浩然，陈毅铧，吴定逸，邵姝遥

(宁波大学 地理与空间信息技术系，浙江 宁波 315211)

土地作为人类生产、生活的要素与载体，由其利用方式改变导致的土地覆被格局变化会对生态环境和人居环境产生或正或负的效应。土地利用转型是社会经济发展驱动的区域土地利用类型和强度的变化，已有许多研究致力于探索土地利用转型的生态环境影响。1970年，《人类对全球环境影响》首次提出生态系统为人类提供“服务”的概念[1]；1977年，Westman[2]提出“自然服务”的概念及其价值评估问题；1981年，Ehrilich等[3]在梳理和统一了“环境服务”“自然服务”等相关概念的基础上提出了“生态系统服务”术语；1997年，Costanza等[4]首次尝试对全球生态系统的服务及其价值进行分类评估。我国学者于1999年引入生态系统服务功能概念及相关价值评价方法，随后，谢高地等[5]通过大量问卷调查修正Costanza模型，提出了符合中国实际情况的中国生态系统服务价值当量因子表，并在此基础上结合实践结果不断进行修订。

高效率利用资源是人类活动的基本原则之一。生态系统除了为人类提供可交易的产品外，还提供无法在市场交易中实现的各种自然服务，因而评估生态系统服务价值的方法主要包括市场/非市场价值法(假想市场法)及收益转移法[6]，学者可根据研究区特性与数据源组合使用多种方法。现有的生态系统服务价值评估指标遴选体系中，以Costanz等[4]和谢高地等[5,7]对全球生态系统和中国陆地生态系统服务价值的评估最为典型。虽然有许多学者从不同领域、不同尺度展开探索，但是在总体框架上均未能突破一级指标的分类方案，至多是结合研究区的地方性对二级指标进行了修正，如结合实际情况修正生态系统服务价值系数表，分别刻画快速城市化与工业化背景下长三角[8]地区，以及城市圈、三江源生态脆弱区、黄土高原等类型的非滨海生态系统的服务价值评估[9]，重点修正气体调节、水源涵养、土壤形成与保护、食物生产和原材料供给服务价值等二级指标。

海岛地理位置特殊，自然条件复杂多变。海岛和其周边既可为人类提供植被、水产、旅游等自然资源，又可发展水产养殖、水产捕捞、港口航运等行业，为人类活动与财富创造提供便利；因此，在一国领土中拥有极其特殊又重要的自然、经济、政治价值。随着海岛利用政策和工程技术水平的提高，海岛与陆地的联系日益紧密，海岛生态环境的脆弱性逐渐成为海岛可持续发展的关键问题。厘清海岛生态服务功能并确立科学的海岛陆域生态系统服务价值评估体系，兼具理论和实践意义。

目前，已有部分学者聚焦海岸城市或湿地在人类活动影响下的生态服务价值变化[10-15]，相关研究沿用了谢高地等[5,7]对中国陆地生态系统服务价值的评估分类标准，重点分析其在净化环境、物质生产、气候调节、生物多样性维持、娱乐文化等方面的功能。然而，海岛孤立于大陆散布在海洋中，虽然兼具海陆生态系统特征，但又具有孤立、脆弱、易受外界影响的特点，因此，海岛陆域生态系统服务价值评估并不宜于直接套用大陆生态系统的评估指标及方法。有学者尝试根据研究区情况构建有区别性的生态系统服务价值评估指标体系，如在分析宁波杭州湾新区围填海造陆引起的海岛周围生态系统服务价值损失时，主要测算海洋水产品供给、基因资源供给、气体调节、营养物质循环、废弃物处理、科研文化价值和物种多样性维持服务等功能，并以此估算海岛周围海域海洋生态系统服务价值因海域转化为陆地而受到的损失[13]。但反思已有研究发现，以往关于土地利用转型的生态系统服务价值研究，其样区主要是城市边缘地区、重要江河流域等，针对海岛陆地生态系统服务价值的评估研究较少，且现有研究多沿用中国平均生态系统服务价值系数或进行部分修订调整，未能重视海岛生态系统与大陆生态系统的差异性，适用于海岛陆地生态系统服务价值评估的指标体系仍有待探索。为此，遴选舟山市作为研究案例，构建海岛陆域生态系统服务价值评价方法，对海岛地区生态系统服务价值及其变化的土地利用动因进行评估。研究结果有助于明晰海岛地区土地利用的优化配置规制，对促进海岛地区土地可持续利用亦具有积极的现实意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

舟山市是我国唯一由群岛组成的地级市，有大小岛屿1 814个，本岛舟山岛为我国第四大岛。全市陆域面积1 440 km2，辖定海区、普陀区、岱山县、嵊泗县，截至2017年末常住人口115.8万。舟山属亚热带季风气候，温和湿润，光照充足，植被覆盖率较高，生态环境良好，拥有完整的淡水水域生态系统和森林生态系统。2011年，浙江舟山群岛新区正式成立，城市化建设进程加快。

选择舟山市为研究案例主要基于以下考虑：一是舟山市独特的地理位置，且兼具海岛、陆地2种生态系统特征的自然环境；二是研究区集合了国家政策催化与人类活动集中带来的生态环境影响，需要科学认知海岛地区生态、生产、生活之间的协调路径；三是对海岛陆域生态系统服务价值的科学评估是确定当地城镇化、工业化与人居环境协调发展的基础与前提。

1.2 数据来源

行政区划数据和土地利用数据来源于中国科学院地理空间数据云平台(http://www.giscloud.cn)提供的Landsat系列遥感影像解译数据(2000、2005、2010、2015年)，参考《全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系》及生态系统分类标准，结合舟山土地利用特点，借助ArcGIS 10.2软件将研究区地类重分类为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6类。研究所涉及的社会经济数据来源于相应年份的《浙江统计年鉴》《舟山统计年鉴》，或舟山市政府网站。

1.3 海岛陆域生态系统服务价值评估模型构建

根据研究区土地利用、社会经济发展数据的可获取性，综合不同尺度和不同类型生态系统服务价值评估的研究成果[12-15]及海岛生态系统的客观特性，确定重点评价海岛陆域生态系统的供给服务、支持服务和文化服务，具体指标包括淡水产品供应、土壤保持、旅游休闲等服务价值(表1)，覆盖了海岛陆域最基本的生态系统——林(草)地生态系统、淡水水域生态系统。

表1 舟山市生态服务价值评估指标体系

2 结果与分析

2.1 舟山市土地利用变化特征

舟山市土地利用类型中分布较为广泛的为林地、耕地，集中于定海区。2015年，舟山市林地总面积为701.32 km2，耕地总面积为312.32 km2，分别占当年用地总面积的52.36%和23.32%，建设用地占比较高，水域和草地占比较低，有0.41 km2的未利用地集中分布于岱山县，占全市用地总面积的0.03%。

为探讨各地类间的转换情况，利用ArcGIS 10.2软件的空间分析功能计算研究时段内(2000—2015年)不同土地利用类型的数据，发现研究时段舟山市建设用地面积呈增加趋势，林地面积虽有减少但降速变缓，主要是受舟山市城镇化建设需要和森林保护政策的影响。同时，个别地区受地形地貌影响，耕地资源匮乏，土地利用类型转移主要以林地向建设用地转移为主。围垦、填海造陆等方式虽然实现了自然地类向人工地类的转化，产生了经济效益，但是也使得未来生态系统维护与经济发展之间的矛盾日益深重。

研究时段舟山市土地利用类型流转的总体形势为耕地、林地向城乡建设用地转化，未利用土地资源储备较少且变化幅度不大。受地形地貌和社会经济发展程度影响，城乡建设用地分布以定海区最为集中，其他各地分布不均且差异较大。研究时段内，岱山县、定海区、普陀区的综合土地利用动态度分别为0.55%、0.39%、0.55%，但嵊泗县的综合土地利用动态度达到了2.33%，尤其是在2010—2015年，嵊泗县的建设用地利用动态度达到峰值(836.44%)，土地利用呈现出林地大幅转化为建设用地的局面。这是因为，随着土地非农需求急增，为满足发展需要，当地不得不将林地开发为建设用地，但也导致嵊泗县面临更为严峻的生态环境保护形势。

由2000—2015年舟山市土地利用总体变化可知：1)各区(县)耕地面积均有不同幅度减少，岱山县、普陀区、嵊泗县林地面积年际间大幅变化，普陀区林地面积总体增加，而其他区(县)的林地面积仍不同幅度减少；2)各区(县)建设用地面积均有不同幅度增加，但岱山县建设用地面积仅增加3.97 km2，说明其土地利用类型转化较为困难，究其原因为风力发电建设工程的开展和立体式海水养殖发展要求尽可能保持原有的土地利用类型；3)定海区、普陀区淡水水域面积减少，主要是转化为了城镇建设用地。

2.2 舟山市陆域生态系统服务价值变化

利用生态系统服务价值计算公式得到舟山市水域、林地2种主要生态系统的服务价值及其变化(表2)。舟山市2000、2005、2010、2015年的主要生态系统服务价值分别为69.468亿、109.136亿、133.661亿、106.895亿元，呈现先增长后降低的趋势。其中，2005、2010年淡水水域的生态系统服务价值占比较高，分别为72.77%和70.14%；2000、2015年林地生态系统服务价值占比较高，分别为63.20%和50.06%。因淡水水域生态系统对外界刺激的反应要比林地生态系统更加迅速和强烈，所以从生态系统服务价值变化来看，水域生态系统的变化强度高于林地生态系统，且变化速度在2000—2015年间呈现激增、缓增、骤降的特点，而林地生态系统的服务价值变化则呈现先减少后持续增加的态势。

表2 舟山市主要生态系统服务及价值变化 单位：亿元

对比舟山市淡水水域和林地2类生态系统为舟山提供淡水产品供应、土壤保持和旅游休闲等服务的价值发现，淡水产品供应服务价值受市场和渔业生产条件影响在2010年达到最高值(93.754亿元)，土壤保持服务价值受林地转为其他地类的影响先下降后又伴随一系列还林政策的影响而逐渐上升，旅游休闲服务价值随着国家对旅游业的大力支持和舟山市旅游业繁荣发展由2000年的0.785亿元快速增长至2015年的14.681亿元。研究时段内，除林地生态系统提供的土壤保持服务价值总体呈负增长外，其余生态系统服务价值均为正增长，总的增长值为37.427亿元。

2.3 土地利用变化对生态系统服务价值的影响

随着生态服务价值较高的林地转化为生态服务价值较低的城镇建设用地，舟山市2000—2005年林地生态系统服务价值出现较明显下降；随着耕地占补平衡和舟山旅游城市建设绿化政策的实施，减少的林地主要转换成耕地或水域，相关生态系统服务价值变化不大。

3 小结

随着人类活动能力的增强和活动空间的拓展，人类活动对生态系统的影响日益增强。本文借鉴生态系统服务价值评估方法构建海岛生态系统服务价值评估模型，以中国典型海岛舟山市为例，定量测算2000—2015年间其生态系统服务价值，拟诠释海岛地区土地利用变化映射的生态系统服务价值变化时空规律。研究发现，舟山市主要土地利用类型为林地、耕地，2000—2015年全市耕地、林地向城乡建设用地转化，未利用土地资源储备较少且变化幅度不大。舟山市主要生态系统服务价值的变化主要受当地土地利用格局变化及市场波动的影响，呈现较大幅度的增加与减少。在海岛陆域开发建设过程中，应当注重协调海岛生态系统保护的土地利用格局，对高服务价值生态系统的保护与开发应注重在保量的基础上发挥其最理想价值。