海岸带土地生态系统服务价值评价及治理保护对策研究——以威海市为例

周夏青

(济南市土地征收和综合整治服务中心,山东 济南 250102)

0 引言

我国海岸带北起辽宁省的鸭绿江口,南至广西壮族自治区的北仑河口,大陆海岸线长达1.8万km,海岛海岸线长度约为1.4万km,海岸带整体上呈现向东凸出的带状拱形区域。从国家经济社会发展来看,海岸带区域是我国经济社会发展的“黄金海岸带”,海岸带区域以占全国13.4%的面积,提供了占全国40%以上的人口和50%以上的国内生产总值,海岸带对于国家的发展意义重大。密集的人口和过重的经济发展压力也造成了海岸带地区土地生态环境的破坏,土地生态系统服务功能持续受损,在国家大力推进生态环境保护、提升海岸带综合治理的背景下,评估海岸带土地生态系统服务价值,了解海岸带土地生态状况,为海岸带地区土地的可持续发展提供对策是保障海岸带土地系统的必要路径。

对于土地生态系统服务价值的评价,国内外学者对相关内容已有了较多的研究和分析,生态系统服务价值是某一区域生态系统能够通过其生态结构、功能等,为人类活动、生存发展提供的各类生态服务和产品[1]。国内生态系统服务价值研究起步于20世纪90年代,欧阳志云等[2]、辛坤等[3]、谢高地等[4]均在研究初期对生态系统服务的基本定义概念、通用的价值评估方法做了系统介绍,并系统的对生态系统服务的研究进展和发展趋势做了分析探讨。当前对于土地生态系统服务价值评价的方法主要是当量因子法,国内学者谢高地等人[5]在Costanza的研究基础上对我国的生态系统服务价值当量因子表进行了修正和完善,提出了包括4个一级服务功能和11个二级服务功能在内的生态系统服务功能表。在该研究的基础上,国内学者毛晓曦等[6]分析了滨海生态脆弱区的生态系统服务价值,虎陈霞等[7]对经济迅速发展的快速城市化地区土地变化对生态系统服务价值的影响进行研究,张丽琴等[8]通过修正的当量因子法对武汉市土地生态系统服务价值进行了评价研究[8]。学界对土地生态系统服务价值的系统研究为地区生态系统保护提供了重要参考,借助评价结果,可以更为准确地识别生态服务功能的重要程度,从具体实践层面有效区分不同生态治理和保护区域,为开展土地生态安全整治和生态功能区划定提供基本价值参考。

1 研究区概况

1.1 范围界定

本研究选择威海市陆域行政区作为海岸带土地生态系统服务价值评价的研究区,威海市位于山东半岛东部,是山东省位置最东的省份,由环翠区、文登区、荣成市和乳山市共两区两市组成,总面积为5799.84km2,且管辖的两区两市均为滨海的行政区,是较为典型的滨海城市,也是研究海岸带土地生态系统服务价值的较好选择。

1.2 自然环境

从气候特征来看,威海市处于温带季风气候区,且气候具有明显的海洋性特点,降水较为丰沛,温差相对较小,气候较温和,呈现出春冷、夏凉、秋暖和冬温的特点。从地形地貌来看,威海市山脉呈现东西走向,起伏缓和、谷宽坡缓的丘陵区,平原地区多为滨海平原和山前的缓冲平原。域内大小河流共计1000余条,河流呈现自北向南汇入海洋,河流径流量受季节影响较大,全市海岸线总长约90km,岸线较为曲折蜿蜒,也形成了较多的天然良港。从自然生态来看,威海市凭借滨海的优势,拥有丰富的海洋生物资源,滨海生物种类繁多,鱼虾类资源、海洋藻类资源等动植物资源广泛分布,生物密度较高,陆域动植物资源同样丰富,拥有500种以上的植物资源和600种以上的动物资源,且濒危动植物资源数量较多,是重要的生态物种保护区域,生态保护工作极为重要。

1.3 经济社会

威海市2020年全年GDP为3017.79亿元,第一产业增加值301.66亿元,增长2.9%;第二产业增加值1162.27亿元,增长2.1%;第三产业增加值1553.86亿元,增长3.7%[8],三大产业产值不断增长[9]。三大产业中海洋经济发展迅速,作为威海经济发展的重要一环,海洋经济(海洋渔业、滨海旅游、海洋装备制造、港口航运等)正在发挥重要的作用。未来,在山东省十四五规划和2035年远景目标的指引下,威海市将进一步发挥海洋优势,推动海洋经济的进一步发展,为打造海洋强市,建设海洋强省提供助力。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文根据数据可获得性和数据完整性,选择2020年威海市相关数据作为研究的基本数据。相关数据主要包括2020年威海市土地利用类型数据,来源于国家基础地理信息中心全球地表覆盖数据产品服务网站(DOI:10.11769);行政区划数据,来源于山东省地理信息公共服务平台 (sdmap.gov.cn);2020年威海市统计数据,来源于威海市统计局《2021统计年鉴》。

2.2 研究方法

土地生态系统服务价值评价主要是通过生态经济学、环境经济学等学科基础上进行的研究,已经形成了较为系统的评价方法,当前学界常用的主要方法包括当量因子法、市场价值法和影子工程法等评价方法。本文根据研究区实际,选择当量因子法作为评价研究方法,当量因子法具有数据需求量少和价值核算相对简便的优势,在研究中使用较为广泛。

当量因子法源自于Costanza[10]提出的全球生态系统服务价值当量表,国内学者谢高地等人根据我国的实际情况对该当量因子表进行了调整,提出了中国生态系统服务当量因子表,由此国内学者多借鉴参考谢高地等[4]改进的当量因子表进行土地生态系统的服务价值的评价研究。对于当量因子的确定,谢高地等人规定以1hm2的全国主要农作物(玉米、小麦和稻谷)的平均产量作为一个标准当量,并将一个标准当量的具体价值规定为当年玉米、小麦和稻谷平均市场价值的1/7[11]。而后,国内学者在进行区域研究时,对该方法进行了进一步优化,提出了生态系统服务价值当量的修正方法,即将研究区的主要农作物平均单产与全国主要农作物平均单产的比值作为价值当量的修正系数[12]。

3 土地生态系统服务价值评价

研究中,当量因子法[13]、能值分析法[14]、影子工程法[15]和市场价值法[16]等方法在生态系统服务价值评价中较为常见。其中,当量因子法凭借其数据需求量少、可量化至具体研究区以及核算相对简便等优势[17],在生态系统服务价值核算研究领域被广泛使用,结合研究区实际,本文选择当量因子法作为生态系统服务价值核算的主要方法。

当量因子法核算生态服务价值的方法源自Costanza[18]研究制定的生态系统服务价值当量表,国内学者谢高地等人[5]在该当量表的基础上,提出了改进的中国生态系统服务价值当量表,将服务功能划分为4个一级类和11个二级类,并在划分的基础上计算了农田、森林、草地、湿地、水域和荒漠6类生态系统的服务价值当量。谢高地等在做系数修正时,规定1hm2全国平均产量的农田每年主要农作物产量(玉米、小麦、稻谷)的经济价值定义为1个标准当量。在此基础上,进一步规定1个生态服务价值当量因子的经济价值量等于当年全国主要农作物粮食单产平均市场价值的1/7[11,19]。

威海市海岸带土地生态系统服务价值评价以谢高地等人的中国生态系统服务价值当量表为基础,通过统计数据获得全国和威海市主要农作物的平均单产生成威海市生态系统服务价值当量表,并依据此表对4个一级类、11个二级类的生态系统服务价值进行评价,并在ArcGIS中对威海市建立300m×300m的格网,将评价结果在格网中显示,更为直观的呈现威海市海岸带土地生态系统的综合与各类服务功能的价值。

3.1 威海市土地生态系统服务系修订

根据国内相关学者的研究成果,结合威海市海岸带土地利用类型(图1),形成威海市海岸带土地的生态系统服务价值基础当量,并结合修订系数对基础当量进行调整,生成最终的定量表。威海市土地利用共分为耕地、林地、草地、湿地、水体、建设用地和未利用地共7类,各地类的生态系统服务价值当量参考谢高地等人提出的中国土地生态系统服务价值当量表中相应地类的当量值,再结合修订系数生成威海市海岸带土地利用生态系统服务价值当量(公式1—公式2)。

图1 威海市海岸带土地利用类型图

(1)

Sj=β×Sij

(2)

式中:β表示威海市土地生态系统服务价值修订系数;A、Ai分别表示威海市主要农作物的单产、全国主要农作物的单产;Sj表示威海市第j类土地利用类型的生态系统服务功能当量;Sij表示全国第j类土地利用类型的平均生态系统服务功能当量,其中j的类别与表1中的6种地类相一致。

表1 威海市海岸带土地生态系统服务价值当量表

根据全国统计年鉴和威海市统计年鉴,可以分别得到2020年主要农作物的单产,全国主要农作物的单产为6296kg/hm2,威海市主要农作物单产为5640kg/hm2,由此可计算得出威海市土地生态系统服务价值修订系数β=0.9,依据修订系数可建立威海市海岸带土地生态系统服务价值当量表(表1)。

3.2 威海市土地生态系统服务价值系数

生态系统服务价值系数按照单位面积农田所能提供的食物生产经济价值的1/7,计算威海市海岸带土地生态系统服务价值系数见公式(3)。

(3)

根据公式(3),以及生态系统服务提供的经济价值是单位面积农作物市场价值的1/7,能够得出威海市海岸带土地农田生态系统单位面积食物生产功能的经济价值为1724元/hm2。在此基础上,计算威海市海岸带土地生态系统服务价值(表2)。

表2 威海市海岸带土地生态系统服务价值表 单位:元/ hm2

3.3 海岸带土地生态系统服务价值评价分析

依据表2的单位面积生态系统服务价值,结合各地类面积,计算不同地类生态系统的总体服务价值,计算公式(4):

(4)

式中:ESV为生态系统服务价值;Si为第i种土地利用类型的面积;ELi为第i种土地利用类型的生态系统服务价值系数。

将计算结果叠加威海市格网图,形成11种生态系统服务价值的空间分布图(图2)。通过对各生态系统服务价值空间分布图的分析可以发现,在11种生态系统服务价值中食物生产价值、原料生产价值的空间分布特征较为相似,这与耕地面积的广泛分布是相一致的,耕地能够提供更多的食物和原料;气体调节价值、土壤保持价值和维持养分循环价值的空间分布较为相似;气候调节价值、净化环境价值、生物多样性价值和美学景观价值的空间分布较为相似,受耕地、建设用地面积较多的影响,中值及以下区域分布较广泛;水资源供给价值、水文调节价值的空间分布特征较为相似,两类服务价值主要在湿地和水体区域呈现高值,其他区域主要为中低值。

图2 威海市海岸带土地生态系统服务价值分布图

按照不同土地利用类型对11种生态系统服务价值进行计算,并叠加威海市格网,最终得出在每一个格网中的生态系统服务价值总值,生成威海市海岸带土地生态系统服务价值总值分布图(图2)。

根据图2可以发现,威海市生态系统服务价值整体处在中低值区域,占总体面积的84.7%,仅林地、草地、水体和湿地分布区域的生态系统服务价值呈现中高值分布,总体面积的15.3%,威海市整体的生态系统服务价值偏低,也从中反映出威海市的生态治理和保护压力较大。从区域划分上看,文登区的中高值及以上区域主要是分布在该区西侧的昆嵛山自然保护区,猪河流域及其上游的米山水库,以及该区东部的青龙河、吕阳河流域;环翠区的中高值及以上区域主要分布在羊亭河流域、石家河流域、正棋山、北部海滨风景区及刘公岛区域;荣成市中高值及以上主要分布在该区北部的圣水观自然保护区、天鹅湖自然保护区、成山头自然保护区,中部的桑沟湾自然保护区和南部的石岛湾自然保护区、槎山风景区和滨海水域;乳山市中高值及以上主要分布在乳山河流域、黄垒河流域、乳山口自然保护区以及老铁山、西北天等山区。威海市海岸带土地生态系统综合服务价值中高值及以上的空间分布与威海市的主要生态布局和保护区规划基本一致,评价结果能够为威海市土地生态治理提供基础参考。

4 海岸带土地生态治理和保护对策

经过生态系统服务价值计算,威海市海岸带土地生态系统整体水平偏低,在国家大力推进生态环境整治、生态文明建设的大背景下,需要对威海市海岸带土地生态系统进行系统保护和治理,以切实提升区域生态可持续发展水平,为威海市生态环境建设提供参考借鉴。本文将根据评价结果的空间分布特征,分别从山区土地、流域土地和滨海土地的生态治理和保护三方面提出对策建议,为鲁东低山丘陵生态屏障和沿海生态带的生态修复与保护提供必要保障。

4.1 山区土地生态治理保护

在生态系统服务价值评价中,山区的林草地是高值聚集区,且威海市域内山地较多、分布较分散,保护好山区土地生态系统对于提升区域土地生态质量具有重要作用。整体来看,威海市山区在4个区市均有分布,要做到整体推进与保护。第一,对于昆嵛山、圣水观、槎山等自然保护区要进一步强化其重要生态保护价值,“一山一策”制定保护区的生态保护规范,细化保护区生态保护责任,通过建立专业化巡护队伍提升保护区生态管护水平。第二,对于非自然保护区范围的山区林草地也要加强生态管护,坚持退耕还林、退耕还草策略,通过划定山区范围构建生态保护区域,将该类山区生态环境状况纳入地方政府绩效考核,倒逼地方政府提升山区生态环境治理保护水平。第三,要划定山区土地保护红线,在地方政府的发展规划中明确山区红线范围和土地生态保护核心区,并同步建立缓冲区,有效抵御人类活动对山区生态系统的影响。第四,要加强山区水土流失等问题的治理,威海市降水的季节性较为集中,山区地势较陡,容易发生水土流失,开展植树造林和植被绿化能够更好地涵养水源、培根固土,调节山区土壤结构,提升山区的土壤可持续供给能力。

4.2 流域土地生态治理保护

威海市各流域作为生态系统服务价值评价的另一高值聚集区,开展流域内土地生态治理保护对于保护流域水质、提升流域生态水平具有重要作用。威海市域内河流较多,河网较为密集,这对开展流域土地生态保护提出了挑战。首先,要强化各流域的源头治理工作,威海市河流大多发源于山区,应将源头治理与山区土地生态治理相结合,划定源头保护区,保证源头水源的清洁可持续供给。其次,要参考生态红线划定工作,划定流域管控区,特别是对于猪河、乳山河、黄垒河等重点生态流域,要实施流域缓冲区建设,将人类活动与流域生态系统进行有效隔离,保证流域土地生态系统不被人为破坏。再次,要提升农业现代化水平,推进节水农业发展,减少大水漫灌的粗放式农业灌溉模式,逐步推进农业滴灌技术,减少水资源的消耗量。同时探索农家肥替代化肥,减少农药、塑料薄膜等的施用量,降低对土壤性质的破坏,维持土壤肥力和持续性。最后,开展威海市域内水体整治提升工作,强化对黑臭水体的集中治理,严格限制污染物直排入河,严厉惩处向河流偷排、私排污染物的行为,提升各流域周边的生态环境质量,为流域土地生态系统可持续创造良好的环境。

4.3 滨海土地生态治理保护

滨海地区是威海市经济社会发展的主要区域,建设用地大多集中在滨海地区,同时北部海滨风景区、成山头风景区、桑沟湾风景区、石岛湾风景区和乳山口风景区等主要的自然风景区也分布在滨海地区,呈现出自然与经济发展齐头并进的特征,同样也面临着保护与发展之间的矛盾。对于滨海土地的生态治理保护,第一,要强化自然保护区、生态风景区的管控,制定保护区、风景区的专项发展规划,充分发挥各区域生态特点,保证各区域土地生态系统的功能和种类的完整性。通过突出保护区、风景区在规划中的重要性,提升区域土地生态保护的地位,为区域土地生态可持续发展提供政策宝藏。第二,要严控建设用地的无序扩张,通过制定科学规范的城市发展规划,杜绝“摊大饼式”的城市发展模式,杜绝城市建设向保护区要地、向海要地的趋势,以明确的城镇开发边界限制城市的过度扩张,提升城市发展质量的同时平衡发展与保护的关系。第三,要加强对沿海工业企业“三废”排放管控,设立污染者付费制度,通过严格的污染惩戒措施和明确的污染排放标准,倒逼企业转型升级,堵住滨海土地污染产生的源头。并同步开展滨海产业结构调整,依托山东省十四五规划的相关目标,发展海洋高新技术产业和生态渔业,疏解滨海产业结构发展困境,通过疏堵结合提升滨海土地的生态可持续发展能力。

5 结论

威海市作为典型的海岸带城市,三面环海,其土地承担着陆域与海域的双重发展职能,既要为陆域各类生态系统和经济发展提供支撑,又要为海洋渔业、滨海旅游等产业提供保障。由此,开展威海市土地生态治理保护既有利于陆海经济发展又有利于陆海生态保护。评价结果显示威海市84.7%的土地面积生态系统服务价值处于低值区,15.3%的土地面积处于中高值区,土地的生态服务功能较差,土地生态承载力相对较弱。亟需从威海市生态空间分布入手,以山区土地治理保护、流域土地治理保护和滨海土地治理保护为主轴开展土地空间治理,提升土地承载力和可持续发展能力。