劉浩杰，劉宏娟，元 媛，劉慧濤，譚莉梅，劉金銅

(1.中國科學(xué)院a.遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 農(nóng)業(yè)資源研究中心，b.農(nóng)業(yè)水資源重點實驗室，石家莊050022;2.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封475001)

0 引言

近年來，我國各地相繼開展了大量的土地開發(fā)整理工作。土地開發(fā)整理在確保糧食安全、提高耕地質(zhì)量、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用。然而，國家投入的大量人力、物力、財力能否起到應(yīng)有的效力，需要對土地開發(fā)整理區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的分析［1］。

我國學(xué)者針對土地開發(fā)整理的影響開展了一系列的研究。張正峰，范金梅等從理論上對土地開發(fā)整理的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益及景觀效益進(jìn)行了詳盡的分析［2-4］;王煒等建立了土地開發(fā)整理的綜合效益評價指標(biāo)體系［5］;覃事婭等運用AHP法對土地開發(fā)整理綜合效益評價進(jìn)行了實證研究［6］;張雅杰等對土地開發(fā)整理項目后評價方法進(jìn)行了探討［7］;趙微建立了格序決策評價模型，較好地解決了土地開發(fā)整理項目連通性缺失時的效益評價難題［8］。然而，土地開發(fā)整理將不可避免地導(dǎo)致土地利用、土地覆蓋的變化，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。因此，更多的學(xué)者對土地開發(fā)整理的生態(tài)影響進(jìn)行了深入研究。馮應(yīng)斌等運用景觀生態(tài)學(xué)原理對土地整理項目前后的斑塊、廊道變化進(jìn)行了分析，深入探究了土地開發(fā)整理的景觀效應(yīng)［9］;安晨運用景觀生態(tài)學(xué)原理分析了其在土地整理景觀生態(tài)效應(yīng)研究、景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計等方面的應(yīng)用［10］;樊敏運用云模型理論構(gòu)建了土地整理生態(tài)影響評價規(guī)則并運用模型對廟灘鎮(zhèn)土地整理生態(tài)影響進(jìn)行了評價［11］;李巖構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)模型，并制定了相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)，對土地開發(fā)整理后生態(tài)環(huán)境影響的定量化進(jìn)行了探索［12］;付光輝采用貨幣法將徐州市賈汪區(qū)土地開發(fā)整理項目的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益價值貨幣化，統(tǒng)一測算了區(qū)域土地整理帶來的效益［13］;張正峰，田華文等運用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法，對土地開發(fā)整理中的生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行了損益估算［14-15］。盡管土地開發(fā)整理對環(huán)境的影響研究已經(jīng)取得大量成果，但是仍存在一些問題值得探索:1)如何在土地開發(fā)整理實施前探究其對當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)及環(huán)境的潛在影響以指導(dǎo)土地開發(fā)整理的發(fā)展方向;2)如何將土地開發(fā)整理的經(jīng)濟(jì)影響與生態(tài)影響統(tǒng)一，形成直觀對比。因此，在前人研究的基礎(chǔ)上對土地開發(fā)整理環(huán)境影響進(jìn)行拓展延伸研究，以河北省未來土地開發(fā)整理潛力為依托，分別運用市場收益法和修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法，對河北省未來區(qū)域土地開發(fā)整理的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值進(jìn)行貨幣估算，真正從區(qū)域角度對河北省土地開發(fā)整理的環(huán)境影響進(jìn)行定量化的研究，從而有利地規(guī)范和指導(dǎo)土地開發(fā)整理的管理工作并有效地推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

河北省位于華北地區(qū)腹心地帶，地處東經(jīng)113°27＇～119°50＇，北緯 36°05＇～ 42°40＇之間，總面積 18.8 萬km2，占全國總面積的1.95%。地勢西北高、東南低。地貌復(fù)雜多樣，高原、山地、丘陵、盆地、平原類型齊全。依據(jù)地形、地貌特征，結(jié)合行政區(qū)劃，可將河北省分為壩上高原區(qū)、山地丘陵區(qū)、平原區(qū)、濱海區(qū)(表1)。

表1 河北省各區(qū)域類型及特征概況Tab.1 The types of region and its features in Hebei Province

根據(jù)河北省土地開發(fā)整理項目和土地調(diào)查年鑒的統(tǒng)計資料，河北省2001—2007年期間共開展土地開發(fā)整理項目840個，其中國家投資項目141個，省級投資項目699個。在河北省各類型區(qū)中，土地開發(fā)整理項目主要集中在平原區(qū)，共計387個，占河北省總數(shù)的46.07%;其次為山地丘陵區(qū)，共計311個，占河北總數(shù)的37.02%;最少的為壩上高原區(qū)和濱海區(qū)，分別為80個和62個，均不足10%(圖1)。

圖1 河北省2001—2007年土地開發(fā)整理項目分布圖Fig.1 The distribution of land consolidation projects from 2001 to 2007 in Hebei Province

2 研究方法與數(shù)據(jù)處理

2.1 研究方法

在進(jìn)行土地開發(fā)整理(可整理為農(nóng)用地)對區(qū)域環(huán)境影響估算時，以河北省區(qū)域土地開發(fā)整理潛力為基礎(chǔ)，將河北省2001—2011年的土地開發(fā)整理項目進(jìn)行分析匯總，選擇區(qū)域內(nèi)代表性項目的新增單位面積耕地成本和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值損益占經(jīng)濟(jì)效益的比例作為土地開發(fā)整理對區(qū)域環(huán)境潛在影響估算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.1.1 經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響估算。在計算未來河北省土地開發(fā)整理對區(qū)域經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響時，以河北省2007—2020年土地開發(fā)整理耕地潛力數(shù)據(jù)［16］為基礎(chǔ)，結(jié)合土地開發(fā)整理成本及效益，對河北省土地開發(fā)整理的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。其中，河北省土地開發(fā)整理成本以2001—2011年土地開發(fā)整理項目為基礎(chǔ)，由時間序列法估算出河北省2013年各區(qū)域各土地開發(fā)整理類型新增單位面積耕地成本，并以此作為未來土地開發(fā)整理新增單位面積耕地的成本。然后，根據(jù)典型土地開發(fā)整理項目，以河北省各分區(qū)土地開發(fā)整理前后糧食產(chǎn)量為基礎(chǔ)，估算單位新增耕地面積經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益分析采用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理中的市場收益法作為計算河北省區(qū)域土地開發(fā)整理靜態(tài)投資回收期的基本方法。因其計算簡便快捷，并且能夠直觀地反映出原始總投資的回收期限，而被廣大學(xué)者所接受。

式中:Cij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型的投資價值(萬元);Kij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型單位新增耕地面積的資金耗損價值(萬元·hm-2);Sij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型的新增耕地面積(hm2);Pij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型的經(jīng)濟(jì)收益價值(萬元·a-1);Mij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型項目實施后單位面積糧食產(chǎn)量(kg·hm-2·a-1)為河北省第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型項目實施后糧食產(chǎn)量增量(kg·hm-2·a-1)為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型項目實施前耕地面積(hm2);B為當(dāng)前糧食價格(元 /kg)，依據(jù)當(dāng)前糧食價格狀況，取值為2;β為耕作成本(包括種子、化肥、水等)占經(jīng)濟(jì)收益價值比例(%)，依據(jù)河北種植情況取值為50%;Ti為第i分區(qū)的靜態(tài)投資回收期(a)。本研究中:i=1表示壩上高原區(qū)，i=2表示山地丘陵區(qū)，i=3表示平原區(qū)，i=4表示濱海區(qū);n=3，j=1表示土地整理，j=2表示土地開發(fā)，j=3表示土地復(fù)墾。

2.1.2 生態(tài)環(huán)境影響估算。在研究未來河北省土地開發(fā)整理對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響時，采用修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法進(jìn)行估算。以河北省各區(qū)域土地開發(fā)整理典型項目為代表，計算典型土地開發(fā)整理項目的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能損益價值占經(jīng)濟(jì)效益價值的比例，并以此作為該區(qū)域土地開發(fā)整理的生態(tài)效益調(diào)節(jié)系數(shù)。這4個典型土地開發(fā)整理項目分別是河北省張北縣郝家營鄉(xiāng)基本農(nóng)田整理項目(經(jīng)濟(jì)效益154.51萬元/a)，石家莊市行唐縣上方鄉(xiāng)東底村土地整理項目(經(jīng)濟(jì)效益50.62萬元/a)，河北省吳橋縣鐵城鎮(zhèn)、安陵鎮(zhèn)基本農(nóng)田整理項目(經(jīng)濟(jì)效益172.37萬元/a)，河北省唐山市唐?？h第四農(nóng)場基本農(nóng)田整理項目(經(jīng)濟(jì)效益455.75萬元/a)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法的計算公式為:

式中:αij為第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型項目的生態(tài)效益調(diào)節(jié)系數(shù)(%);Qk為全國第k類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值系數(shù)(元·hm-2·a-1);Sijk為河北省第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型典型項目第k類土地利用類型面積變化量(hm2);P'ij為河北省第i分區(qū)第j類土地開發(fā)整理類型典型項目的經(jīng)濟(jì)收益;γk為河北省第k類土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū)域修正系數(shù)(%);fk為研究區(qū)k類生態(tài)系統(tǒng)的平均生物量;Fk為全國k類生態(tài)系統(tǒng)的平均生物量;Ei為第i分區(qū)土地開發(fā)整理類型項目的生態(tài)服務(wù)功能價值損益值。本研究中:k=1表示耕地，k=2表示林地，k=3表示草地，k=4表示水域，k=5表示未利用地，k=6表示濕地。

2.2 資料來源及數(shù)據(jù)處理

河北省土地開發(fā)整理耕地潛力數(shù)據(jù)來源于《區(qū)域土地開發(fā)整理——河北省土地開發(fā)整理模式與潛力研究》［16］;土地開發(fā)整理成本基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于“河北省2001—2007年間國家投資及省級投資土地開發(fā)整理項目基本情況表”和2007—2011年部分土地開發(fā)整理項目(表2)。

表2 河北省各區(qū)域土地開發(fā)整理成本及潛力Tab.2 The land consolidation cost and potentiality of every region in Hebei Province

在對河北省土地開發(fā)整理對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行估算時，運用生物量等數(shù)據(jù)對謝高地等制定的“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表”［17］進(jìn)行修正，得出河北省陸地生態(tài)單位面積生態(tài)服務(wù)價值(表3)。由于近幾年河北省生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力并未發(fā)生大的變化，因此對生態(tài)服務(wù)價值表進(jìn)行修訂時以中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心1 km空間分辨率的2000年全國土地利用柵格數(shù)據(jù)和2000年全國NPP柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在ArcGIS軟件支持下，計算出全國及河北省各類生態(tài)系統(tǒng)生物量，最終根據(jù)公式(5)得出各類生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)域修正系數(shù)γk。

3 結(jié)果及分析

3.1 典型項目區(qū)土地開發(fā)整理生態(tài)效益

根據(jù)修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法計算得到河北省各類型區(qū)的典型土地開發(fā)整理項目整理前后的生態(tài)服務(wù)價值及變化(表4)。

3.1.1 土地整理前后土地利用類型變化。從河北省土地開發(fā)整理后土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值變化來看，隨著土地開發(fā)整理后耕地面積的普遍增加(主要來源于老化的園地、林地、坑塘水面及未利用地等)，4個項目區(qū)的耕地生態(tài)服務(wù)功能價值均有所增加。其中，壩上張北項目增加了15萬元，山區(qū)行唐項目增加了11萬元，平原吳橋項目增加了10萬元，濱海唐海項目增加了15萬元。其原因與土地開發(fā)整理的基本目標(biāo)緊密相連，即解決耕地的占補平衡，實現(xiàn)耕地的總量動態(tài)平衡。土地開發(fā)整理后4個項目區(qū)的未利用地生態(tài)服務(wù)價值均有所減少，但是減少率較少，主要因為未利用地面積較小且生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)較小而導(dǎo)致的。土地開發(fā)整理后，山區(qū)行唐項目、平原吳橋項目、濱海唐海項目區(qū)由于生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)較大的濕地(坑塘水面和溝渠)面積減少，其生態(tài)服務(wù)價值普遍減少，且減少比例較大。

表3 河北省不同土地利用類型的生態(tài)價值表 元/(hm2·a)Tab.3 The ecological value of different land use types in Hebei Province

表4 河北省土地整理項目區(qū)生態(tài)服務(wù)價值 萬元/aTab.4 The ecological services value in land consolidation projects in Hebei Province

3.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值損益。由表4可看出，河北省壩上地區(qū)土地開發(fā)整理項目實施后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值由原來的439萬元/a，上升到495萬元/a，增加了56萬元/a，占經(jīng)濟(jì)效益的36.24%;而河北省其他地區(qū)，土地開發(fā)整理項目實施后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值均有所降低，山區(qū)行唐、平原吳橋、濱海唐海等項目整理前分別為69萬元/a，515萬元/a，1 703萬元/a，整理后分別為65萬元/a，480萬元/a，1 674萬元/a，分別降低4萬元/a，35萬元/a，29萬元/a，降低值分別占各項目經(jīng)濟(jì)效益的7.90%，20.31%，6.36%。將此比例應(yīng)用在各區(qū)域中，可得到各區(qū)域土地開發(fā)整理的生態(tài)損益值(表 5)。

表5 河北省各區(qū)域土地開發(fā)整理效益Tab.5 The benefit of land consolidation in every region in Hebei Province

4個項目區(qū)土地開發(fā)整理后的生態(tài)服務(wù)價值的升降表明，河北省壩上高原地區(qū)的生態(tài)脆弱性已經(jīng)得到重視，在土地開發(fā)整理過程中不僅增加了耕地數(shù)量，更重要的是改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。而河北省其他區(qū)域由于生態(tài)脆弱性問題不突出，土地開發(fā)整理仍以實現(xiàn)耕地的“占補平衡”為主要目標(biāo)，過度追求耕地面積和其他農(nóng)用地面積的增加，忽視了生態(tài)環(huán)境問題。

3.2 區(qū)域土地開發(fā)整理潛在綜合效益

由表2及表5可以看出，河北省土地開發(fā)整理新增耕地潛力為26.8萬 hm2，若全部開發(fā)整理共需投資432.7億元。土地開發(fā)整理的潛在經(jīng)濟(jì)收益58.4億元/a，靜態(tài)投資回收期為7.4 a，而生態(tài)服務(wù)功能損失9.4億元/a，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益為49.0億元/a。

3.2.1 各分區(qū)土地開發(fā)整理潛在效益結(jié)果。從河北省各類型分區(qū)土地開發(fā)整理經(jīng)濟(jì)效益來看，平原區(qū)＞山地丘陵區(qū)＞濱海＞壩上高原區(qū)，從大到小依次為41.9億元/a，9.4 億元/a，6.6 億元/a，0.5 億元/a;土地開發(fā)整理投資回收期壩上高原區(qū)16.4 a，山地丘陵區(qū)13.0 a，平原區(qū)6.1 a，濱海區(qū)7.3 a;而土地開發(fā)整理的生態(tài)效益，壩上高原區(qū)為正值，其他3區(qū)均為負(fù)值。經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益合計，壩上高原為0.7億元/a，山地丘陵區(qū)為8.7億元/a，平原為 33.4 億元/a，濱海為 6.2 億元/a。

3.2.2 各分區(qū)土地開發(fā)整理潛在效益分析。1)平原地區(qū)存在大量中低產(chǎn)田，土地開發(fā)整理的耕地整理潛力最大，占全省總潛力的40.5%。雖然，平原地區(qū)土地開發(fā)整理成本最高，但由于耕地面積大(占全省的60.3%)，糧食產(chǎn)量高，是河北省乃至我國重要的糧食生產(chǎn)基地，整理后糧食產(chǎn)量有大幅提高。因此，經(jīng)濟(jì)收益最大，占全省的71.7%。但是，由于目前在平原地區(qū)的土地開發(fā)整理工作中生態(tài)環(huán)境問題未能引起足夠重視，將損失生態(tài)服務(wù)價值8.5億元/a。2)壩上地區(qū)雖然土地開發(fā)整理成本最小，但是由于該區(qū)域干旱缺水、土地生產(chǎn)率低、風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，是河北省生態(tài)環(huán)境脆弱地帶，同時也是國家“防風(fēng)治沙”和“京津風(fēng)沙源”重點治理區(qū)，因此，土地開發(fā)整理耕地潛力較少，僅為全省總潛力的3.1%。且整理后糧食產(chǎn)量提高不明顯，經(jīng)濟(jì)收益最小，不到全省的1%。但是，該區(qū)域的生態(tài)脆弱性已引起高度重視，此在土地開發(fā)整理過程中加大了生態(tài)環(huán)境改善力度，將增加生態(tài)服務(wù)價值0.2億元/a。3)山地丘陵區(qū)土地整理潛力相對較少，占全省總潛力的35.0%，但是由于山地丘陵區(qū)坡度較大、土地風(fēng)蝕化嚴(yán)重、土層較薄、土地質(zhì)量不高，中低產(chǎn)田面積較大，因此河北省山地丘陵區(qū)耕地糧食產(chǎn)量不高，土地開發(fā)整理經(jīng)濟(jì)效益較低，占河北省總量的16.0%。并且，在土地開發(fā)整理中對環(huán)境問題重視不夠，生態(tài)服務(wù)功能價值將減少0.7億元/a。4)濱海地區(qū)未利用荒地較多，占全省總潛力的13.5%，土地開發(fā)整理后經(jīng)濟(jì)效益不顯著，僅占全省的11.4%。由于該區(qū)域鹽堿危害嚴(yán)重，淺層地下水水質(zhì)差，深層地下水埋藏深，不宜開采，因此，對作物生長不利，且土地開發(fā)利用困難，加之土地開發(fā)整理過程中對生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作不到位，生態(tài)服務(wù)功能價值將減少0.4億元/a。

因此，未來河北省土地開發(fā)整理工作重點區(qū)域為平原區(qū)和山地丘陵區(qū)，并且要加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

4 結(jié)論

運用市場收益法和修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估法對河北省土地開發(fā)整理潛在區(qū)域環(huán)境影響進(jìn)行估算。其中，將土地開發(fā)整理的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益貨幣化，使得經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益有了一定的對比性，一定程度上促進(jìn)了土地開發(fā)整理效益的研究。但是，如何使土地開發(fā)整理中各生態(tài)系統(tǒng)類型規(guī)范化且如何科學(xué)地將各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能貨幣化仍需進(jìn)一步的深入研究。此外，如何將土地開發(fā)整理的社會效益進(jìn)行貨幣估算是本研究的不足，也是進(jìn)一步亟待解決的問題。

研究結(jié)果表明，河北省平原和山地丘陵區(qū)單位面積土地開發(fā)整理經(jīng)濟(jì)效益較大，是未來土地開發(fā)整理的重點方向;而壩上高原區(qū)土地開發(fā)整理工作重點應(yīng)是繼續(xù)保護(hù)脆弱的生態(tài)環(huán)境，而不是大規(guī)模開發(fā)利用。與此同時，河北省各區(qū)域的土地開發(fā)整理工作都應(yīng)將生態(tài)效益視為重點。土地開發(fā)整理使得土地利用類型發(fā)生變化，耕地質(zhì)量及土地利用率得到提高，但是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值有所降低，主要體現(xiàn)在河北省的平原區(qū)、山地丘陵區(qū)及濱海區(qū)土地開發(fā)整理后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值出現(xiàn)逆向變化。因此，在未來土地開發(fā)整理中應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，促進(jìn)土地的合理利用和區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

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