农地“非农化”生态功能价值评估研究

柏 松，赵 兵，吴定勇

(1.西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川 成都 610041；2.西南民族大学城市规划与建筑学院，四川 成都 610041；3.西南民族大学期刊社，四川 成都 610041)

农地“非农化”是当前农村地区新型城镇化发展进程中面临的重大问题[1].农地“非农化”指林地、草地、耕地和园地等农用地转变成为建设用地和荒地等过程[2-3].据统计，我国平均每年有超过17.4 万hm2农用地转为建设用地.到“十四五”时期，随着我国新型城镇化战略的实施，城镇用地快速扩张会进一步吞噬大量农地，导致农地资源快速流失，农地“非农化”问题将更加突出[4].大量农地向非农地转变，不仅会丧失其农业价值和经济价值，还会造成生态价值的损失[5].因此，定量估算农地“非农化”过程产生的生态价值损失，据此建立农用地生态价值评价体系，这对于探明农地资源流失对区域生态位势的影响具有重要意义.

川西北民族地区是我国长江上游重要的生态屏障，该地区农用地面积占区域总面积90%以上[6-7].根据我国《新型城镇化建设区域(2014-2020)规划》，该地区还是我国新型城镇化战略实施的重点区域.新型城镇化战略的实施，将使该地区农用地的保护面临新的挑战.可见，对该地区农地“非农化”问题进行深入研究，科学评估丧失农地的生态价值，不仅有助于区域生态补偿机制的制定，对促进农地资源的保护及可持续发展也具有重要意义.

为此，本研究将运用遥感与地理信息技术，基于川西北民族地区2005 年和2015 年的土地利用数据，并结合单位面积生态服务价值赋值法，定量研究该地区农地“非农化”过程中损失农地生态价值变化及特征，为研究和制定该地区损失农地生态补偿标准提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域为川西北民族地区，地处四川省西北部，幅员面积83，426 平方公里，辖1 市12 县(马尔康市、九寨沟县、小金县、阿坝县、若尔盖县、红原县、壤塘县、汶川县、理县、茂县、松潘县、金川县、黑水县)，研究区为川西北阿坝州地处长江上游部分区域[8-9].

1.2 数据来源

数据主要来源于研究区域土地利用与土地覆被数据、遥感数据、地表覆被类型数据和其他统计资料数据.遥感数据主要来源于美国航空航天局(NASA)2005 年和2015 年的NDVI 影像数据(分辨率250m).地表覆被类型数据分辨率30m，主要采用2005 年和2015 年遥感监测土地覆盖分类系统[10-11].其它数据包括研究区2005-2016 年统计年鉴，来源于国家网络公开数据和当地政府公开出版年鉴；河流/植被/行政边界，来源于公开出版图集；此外还包括研究区地形图(1:5 万).

1.3 研究方法

1.3.1 用地类型划分及生态功能价值赋值

本研究中将用地类型划分出农用地和非农用地.划分方法主要基于土地利用方式和属性差异[12]，将林地、草地、耕地、园地归为农业用地，将建设用地和其他利用土地归为非农用地类型.农地“非农化”的研究重点是农用地转变为建设用地.基于研究区内4 类农用地(耕地、园地、林地和草地)和建设用地的生态服务价值，重点评估此4 类农用地和建设用地的生态服务价值变化.由于估算结果的准确性很大程度上取决于单位面积农用地和非农用地的生态系统服务功能价值.因此，本研究综合参考中国生态系统服务价值系数表[13]及研究区实际情况，确定出该区农用地和建设用地的服务功能价值赋值.

1.3.2 生态服务功能价值估算

农用地和非农用地的生态价值核算可由公式1计算获得，并由公式2 定量估算农用地和建设用地总的生态服务功能价值[14].

上式中，ESVi 表示不同类型农地和非农用地的生态服务价值，ESV 表示各种用地类型生态服务价值的总和；Ai 代表用地类型面积(hm2)；Vi 代表用地类型单位面积的生态功能价值(元/(hm2·a))[15].

1.3.3 生态服务价值变率函数计算

由于用地类型面积的增减会引起其生态服务功能价值的改变，为了更好的描述两者之间的变化特征，本研究引入生态服务价值变率函数(CR)来反映用地类型面积变化对其生态服务功能价值变化大小的影响.变率函数的计算公式为:

上式中，CR 为生态服务价值变率函数，Ai，Aj 分别为各种用地类型变化前后的面积[16].当CR ＞1，表明该类用地方式变化对整个生态系统服务价值影响显著；CR ＜1 表示用地类型面积的增减对其生态服务功能价值的影响较弱，反之，但CR ＞1 时揭示其影响较显著.

2 结果与讨论

2.1 研究区农用地和非农用地的变化

2005 ～2015 年，川西北民族地区农用地及非农用地类型变化情况如图1、图2 和表1 所示.

图1 2005 年农地与非农地分布图Fig.1 Spatial distribution of agricultural and non-agricultural land use in 2005

图2 2015 年农地与非农地分布图Fig.2 Spatial distribution of agricultural and non-agricultural land use in 2015

表1 研究区2005 ～2015 年各用地类型面积变化统计(单位105hm2)Table 1 Area change of land use in study area during 2005 ～2015

由图1、图2 和表1 可见，研究区农用地类型以草地和林地为主，面积合计占农用地总面积98.5%以上.农用地由2005 年59.53×105hm2下降至2015 年59.34×105hm2，总体下降幅度很小，下降率仅0.32%.但农用地中各用地类型的面积变化却十分显著，尤以林地和草地为甚.其中林地面积上升8.5×105hm2，上升率30.63%；草地面积下降8.66×105hm2，下降率28.03%.值得注意的是，此时期建设用地的面积上升较快，由2005 年的0.13×105hm2增至2015 年0.19×105hm2，增加幅度高达46.15%.总体上看，虽然建设用地增加显著，但其与农用地面积之比仍然很低，2015 年两者比值仅为1:329.由此可见，研究区农地“非农化”过程表现出以下2 个特点:(1)农用地总体面积变化不大，但农用地的结构性改变显著，主要为林地和草地变化幅度较大；(2)建设用地面积增加较快，但因其面积占比较小，对区域农地方式的影响较小.

2.2 农地“非农化”转变生态服务价值变化

本研究中，农用地和非农用地类型单位面积生态服务价值系数的选择至关重要，该价值系数的选择主要依据研究区相关前期成果[19]，同时参考中国生态系统服务价值系数[13，17-18]综合确定，最终选取的生态价值系数如表2 所示.

表2 研究区各类用地类型单位面积生态服务功能价值(元/hm2)Table 2 Unit area ecosystem service of each land use category in study area

根据2005 和2015 年各种用地类型的面积(表1)及其单位面积的生态价值系数(表2)，估算得出农业用地和建设用地的生态服务功能价值(表3).

表3 2005 ～2015 年农用地与建设用地生态服务价值(108元/a)Table 3 Total ecosystem services values(ESV)for each land use types in agricultural land and construct land from 2005 to 2015

由表3 和表4 可见，2005 ～2015 年，研究区农用地生态价值由1 013.54×108元/a 上升至1 222.08×108元/a，10 年间总生态服务价值增加208.54×108元，表明该区域农业用地的生态服务功能价值变化显著，说明农用地的结构性改变对区域生态服务价值产生了较大影响.根据上述计算结果，将各类农用地类型按生态价值大小排序为:林地＞草地＞耕地＞园地.由表4 可知，虽然区域内建设用地的生态服务价值变化率较高(85.81%)，但其变化量仅0.34×108元/a，对总的生态服务价值影响不大.该时期林地和草地生态服务价值变量分别达281.82×108元/a 和73.24×108元/a，显著大于其他用地类型.该结果表明，林地和草地的变化是影响区域生态服务价值变化的主导因素.

表4 农用地与建设用地生态服务价值变率Table 4 Changerate of ESV led by area changes of land use type in agricultural land and construct land

为进一步探讨农地“非农化”转变对区域生态服务功能的影响，假设各类用地面积按±50%变化，研究获得区域生态系统服务价值变率状况(表4).由表4 可知，不同类型农用地和建设用地面积变化50%时，它们对区域生态服务价值的影响不同.其中，林地面积变化产生的影响最大，草地的影响次之，其它用地类型的影响相对较小.2005 和2015 年，林地面积50%的变化所引起的生态系统服务功能价值的变率值为0.72 和0.88；草地引起的变化值分别为0.27 和0.18.耕地、园地和建设用地面积变化引起的生态服务价值变率很小，三者的R 值均＜0.01，这说明上述三类用地类型对区域生态系统服务价值的影响不大.

总的说来，2005 ～2015 年，川西北民族地区在草地面积锐减(减幅28.03%)，建设用地面积大幅增加(增幅46.15%)的背景下，生态服务价值总体上不降反升，其原因是该时期区域内退耕还林工程的实施起到了明显成效，林地面积增加确保了区域农地总体减小，而生态服务价值仍有所增长，这对保障区域生态服务功能起到了重要作用，这与前人的研究结果是一致的[14，20].本研究成果充分说明，川西北民族地区充分重视农用地的结构性改变问题，尤其需要关注林地和草地向其他农地或非农用地类型转变..

3 结论

(1)川西北民族地区农用地类型以草地和林地为主，面积合计占农地总面积98.5%以上.2005 ～2015 年，农用地由59.53×105 hm2下降至59.34×105 hm2，总体下降幅度很小，下降率仅0.32%.但农用地中各用地类型变化显著，尤以林地和草地为甚.林地面积上升8.5×105hm2，上升率30.63%；草地面积下降8.66×105hm2，下降率28.03%；建设用地面积上升0.06×105hm2，上升率达46.15%，但与农用地面积之比不足1%.因此，建设用地增加对区域农地方式总体影响不大.

(2)2005 ～2015 年，研究区农用地生态价值由1 013.54×108元/a 上升至1 222.08×108元/a，总价值上升208.54×108元；该时期林地和草地生态服务价值变量分别达281.82×108元/a 和72.24×108元/a，显著大于其他用地类型.建设用地生态服务价值变化率较高(45.94%)，但变化量仅为0.34×108元/a，对生态服务总价值影响不大.因此，林地和草地的变化是主导区域生态服务价值变化的最主要因素.

(3)研究区在2005 ～2015 年间，在草地面积锐减(减幅28.03%)，建设用地面积大幅增加(增幅46.15%)的背景下，生态服务价值总体仍呈增长趋势，主要原因在于区域退耕还林工程的实施起到了明显成效.在区域农地面积下降的情况下，林地面积的提升确保了其生态系统服务价值仍有所增长，这对保障区域的生态功能发挥了关键作用.