长江岸线南京段生态系统服务价值变化研究

王 萍， 殷京生， 吕玲玲

(1.江苏省水文水资源勘测局， 江苏 南京 210029； 2.南京市发展和改革委员会长江处， 江苏 南京 210008；3.河海大学商学院， 江苏 南京 210098)

长江沿线城市岸线作为港口、产业及城镇布局的重要载体，在沿江生态安全方面具有举足轻重的地位。南京是一座依江而建的城市，也是江苏省唯一跨江布局的城市。长江南京段全长97 km，岸线总长280.82 km(含洲岛岸线)，其中干流岸线186.55 km。2016年以来，南京深入推进150个长江干流岸线利用项目清理整治，全市共拆除干流岸线项目160个，拆除码头37个，整治“散乱污”企业1 811家，长江以南、绕城公路以内实现“零化工生产企业”，主城区35 km岸线生产功能基本退出。同时，南京推进还草还湿还林、滨江湿地保护修复、自然保护区建设等生态修复工程，落实长江“十年禁渔”决策，加强水生生物多样性保护，更好涵养长江南京段生态。2016年以来，沿江干流两岸生态绿化贯通率达到85%以上。

当前，南京城市发展布局的主轴是长江、生态环境保护的重心在长江，产业转型升级的主战场也是围绕长江。如何深入践行新发展理念，立足长江南京段实际，统筹生产、生活、生态三大布局，走好生态优先、绿色发展的高质量发展新路子，是南京“十四五”规划的重要任务。本文针对长江岸线南京段，运用当量因子法分析2010年以来南京沿江岸线生态系统服务价值演变特征，旨在为进一步优化土地利用决策和统筹国土空间格局提供指导性建议。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

南京市地处我国东部、长江中下游，跨长江两岸，是东部沿海经济带与长江经济带战略交汇的重要节点城市。本文在南京市范围内长江干流和江心洲基础上向两岸扩展3 km作为研究区域，即长江岸线南京段。研究区内产业发展迅速、工业布局密集，同时也有较多的湿地滩涂和临江风光带。

1.2 数据来源

本研究从中国科学院资源环境科学与数据中心获取2010年、2015年、2018年及2020年共4期土地利用遥感监测数据。基于ArcGIS 软件裁剪、重分类后得到研究区土地利用面积数据。根据《土地利用现状分类》(GB/T21010—2017)及长江岸线南京段实际情况，将土地分为耕地、林地、草地、水域、建设用地5 类。研究区的社会、经济数据来源于南京市统计年鉴及统计公报。

1.3 生态系统服务价值评价方法

1.3.1 生态系统服务价值评估的理论基础

生态系统服务被定义为人类直接或间接从生态系统中获得的利益[1]，是连接自然侧和社会侧的桥梁[2]，对人类健康、生存和发展至关重要。为生态系统评估开发分类框架，将生态服务指标分为供应服务、调节服务、文化服务和支持服务4类[3]。生态系统服务价值评估是个重要议题，因为其价值量是地区可持续性判断的基础[4]，同时也使环境问题纳入发展决策成为了可能[5]。从生态系统服务价值的角度，可以模拟生态保护、经济发展和耕地保护情景下快速城市化区域的生态安全格局变化，为协调区域可持续发展提供一定的思路[6]，流域生态系统服务价值变化评估可以为生态环境保护规划提供政策建议[7]。

1.3.2 生态系统服务价值计算

本文从土地利用角度对耕地、林地、草地、水域和建设用地分别核算5类土地利用类型的单位面积生态价值，然后采用Costanza等[1]的生态系统服务价值原理和方法对研究区生态系统服务价值进行评估，计算方法为

(1)

式中：VES为研究区生态系统服务总价值，元；Ai为第i种生态系统对应的生态系统类型面积，hm2；VCi为单位面积生态系统服务价值，元/hm2；VCki为单项生态系统服务价值系数，元/hm2；VES,k为单项生态系统服务价值，元。

1.3.3 生态系统服务价值的分类修正

(1)非建设用地生态系统服务价值系数修正

基于谢高地等[8]2015年修订的全国单位面积生态系统服务价值当量因子表，1个标准当量因子表示全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值。结合南京市的实际情况，对非建设用地的生态系统服务价值进行产量因素修正和经济因素修正[9-10]，如公式(2)和公式(3)所示。参考公式(4)得出农田生态系统单位面积所提供食物生产服务的经济价值。此处为消除价格变动因素，选2010年为价格基准年(全国单位面积生态系统服务价值当量因子表的数据来源年)计算其他年份的粮食可比价。

α=σt/σαt

(2)

式中：α为农田生态服务当量因子修正系数；σt与σαt分别为第t年研究区平均粮食产量和全国粮食产量。

(3)

式中：β为经济因素修正因子；ρ为基于支付能力的修正因子；μ为基于支付意愿的修正因子；IPCD,i为研究区第i年的居民人均可支配收入；IPCD,iave为第i年全国居民人均可支配收入；t为社会发展阶段；ω、ζ、λ为皮尔曲线模型的参数，此处取常数值，分别为2、1、1；e为自然对数；En为第t年恩格尔系数。

(4)

式中：Dt为研究区第t年1个标准当量因子的生态系统服务价值，元/hm2；i为研究区主要作物种类；Si为研究区第i种粮食作物的播种面积，hm2；Pi为研究区第i种粮食作物的单价，元/kg；Qi为研究区第i种粮食作物的单位面积产量；M为研究区粮食作物总面积，考虑在没有人力投入的自然生态系统提供的经济价值是现有单位面积农田提供的食物生产服务经济价值的1/7[11]。

(2)建设用地生态系统服务价值系数修正

城市长江岸线范围内的建设用地对生态系统的开发利用强度一般都比较大，并产生了较强的负面效益，其影响主要体现在气体调节、水文调节和土壤保持3项生态系统服务的损失上。长江岸线南京段拥有重要的文化遗址或景观，城市用地中有丰富的公共服务用地，有必要对城市建设用地所提供的美学景观价值进行评估。景观美学价值量的估算相对困难，可以采用已有研究中的评估结果[12]。水文调节价值量采用替代成本法评估，气体调节和土壤保持价值量采用防治成本法评估，计算公式为

(5)

式中：Pg为建设用地大气调节的单位面积生态系统服务价值，Qg为废气排放量，Cg为废气排污费，Sc为建设用地总面积，Pw为建设用地水文调节的单位面积生态系统服务价值，Qw为废水排放量，Cw为废水排污费，Sc为建设用地总面积，Pl为建设用地土壤保持的单位面积生态系统服务价值，Ql为固体废弃物的排放量，Cl为固体废弃物的排污费，Sc为建设用地总面积。

2 结果与分析

2.1 土地利用变化时序分析

本研究区的生态系统类型结构变化(2010—2020年)见图1， 2010—2020年研究区生态系统类型数量特征见表1。由图1和表1可知，长江岸线南京段2010—2020年生态系统格局变化较为显著，但各类土地利用面积的变化幅度有很大差异。研究区内耕地、建设用地和水域是主要的土地利用类型，这3类用地合计占比在90%以上。其中，研究期内耕地面积占比持续下降，由37.13%下降至31.02%，5 200 m2的面积转化为其他利用类型土地。建设用地面积占比持续增加，由28.08%上升至35.96%，面积增加了6 700 m2。水域面积变化平稳，占比在25.23%～25.62%。

表1 2010—2020年研究区生态系统类型数量特征

图1 研究区生态系统类型结构变化(2010—2020年)

研究区林地面积基数较小，面积变化呈现先下降后增加的趋势。前期面积下降200 hm2,中期面积下降400 hm2，后期面积上升200 hm2。与2010年相比，2020年林地面积减少明显，下降幅度达22.2%。草地面积前期保持稳定，在2015—2018年间有较大幅度减少，骤减了1 000 hm2，在研究后期基本处于稳定状态。

2.2 生态系统服务总价值时序分析

2010—2020年研究区生态系统服务价值见表2，结合表2可知，在2010—2020年间长江岸线南京段生态系统服务价值变化有如下特征。

表2 2010—2020年研究区生态系统服务价值

(1)从研究区历年生态系统服务价值构成来看，水域生态系统服务价值占比最高，其次是耕地。一方面是由于长江岸线特殊的地理位置，耕地和水域在研究区内的面积占比较大。另一方面因为水域的水资源供给、净化环境和水文调节这3项服务的单位面积价值量非常高，导致了水域生态系统单位面积VES最大。上述因素共同决定了水域VES占比最高，耕地次之。林地和草地的单位面积VES均高于耕地，但是面积较小，因此对应VES占比也较小。建设用地的VES负值体现了其对生态系统的负向作用，且作用明显，也是因为建设用地面积占比较大，且单位面积VES绝对值很大。

(2)从研究区生态系统服务价值总量的时序变化来看，2010—2020年间，长江岸线南京段生态系统服务价值呈现持续增长的趋势，其总价值共增加了259 332.54万元。初步认为是由于单位面积VES最大的水域面积基本保持稳定，单位面积VES较小的耕地面积持续下降，而且水域生态系统的单位面积VES逐年增长。建设用地的负面作用增长速度小于其他生态系统正向服务价值的增长速度，使得研究区生态系统服务总价值不断上升。

2.3 单项生态系统服务价值时序分析

2010—2020年研究区单项生态系统服务价值见表3，由表3可知，2010—2020年研究区单项生态系统服务价值发生了如下的变化。

表3 2010—2020年研究区单项生态系统服务价值

(1)从研究区单项生态系统服务量来看，每年度的单项生态系统服务价值中，水文调节、生物多样性、净化环境和气候调节价值量较高。主要是长江岸线这一特殊研究尺度，水域生态系统面积占总面积的25%左右。

(2)从研究区单项生态系统服务价值量的时序变化来看，2010—2020年单项生态系统服务价值呈现不同程度的增减变化，呈现“十增一波动”的态势。食物生产、原料生产、水资源供给、气体调节、气候调节、净化环境、水文调节、维持养分循环、生物多样性和美学景观价值量每年均呈现增长趋势。土壤保持的价值量在2015年负向作用达到最低点，这与2015年的工业固体废物排放量是研究期的最小值有关，而且建设用地没有到达增长高峰期。

3 结 论

(1)长江岸线南京段土地利用格局变化明显。在研究期内，耕地、草地面积有不同程度减少，建设用地占比上升，水域和林地面积变化不大，长江岸线保护依然任重道远。

(2)长江岸线南京段生态系统服务总价值呈现持续增长的趋势。在研究期内，其总价值共增加了259 332.54万元，南京城市发展水平推动了岸线生态价值水平的提升。

(3)长江岸线南京段单项生态系统服务价值呈现不同程度的增减变化，除土壤保持的价值量波动外，其余生态服务价值均保持增长态势。每年度的单项生态系统服务价值中，水文调节、生物多样性、净化环境和气候调节价值量占比较大。