陳 陽, 張建軍, 杜國(guó)明, 付梅臣, 劉凌露

1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083 2 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 哈爾濱 150030

三江平原北部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變

陳 陽1, 張建軍1,*, 杜國(guó)明2, 付梅臣1, 劉凌露1

1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083 2 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 哈爾濱 150030

以三江平原北部地區(qū)2市5縣為研究區(qū)，采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法對(duì)1954—2009年間三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算，以期全面分析土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨時(shí)空變化的特點(diǎn)。結(jié)果表明：(1)1954—2009年間三江平原北部地區(qū)的不同土地利用類型面積變化顯著，農(nóng)田變化速度最快，其次為濕地，人口數(shù)量的增加及保證糧食增產(chǎn)是土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力。(2)1954—2009年三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量逐漸減少，共減少779.51億元。長(zhǎng)期的土地墾殖是三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的主要驅(qū)動(dòng)因素。(3)就各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值而言，55年間除農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值是增加外，其余各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均在減少。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少值最大，其次為林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能除與農(nóng)田相關(guān)的食物生產(chǎn)在增加，其余也均呈減少趨勢(shì)。(4)不同地區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失量也不相同，濕地、林地面積比重下降幅度大、且農(nóng)田面積比重上升幅度大的區(qū)域，其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失量也較大。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值; 土地利用變化; 時(shí)空差異

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]，是人類生存和發(fā)展的前提條件與基礎(chǔ)。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量評(píng)估己成為國(guó)際可持續(xù)發(fā)展研究的焦點(diǎn)，是當(dāng)前生態(tài)學(xué)、資源經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)以及生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的交叉前沿領(lǐng)域[2]。我國(guó)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究起步較晚，從一開始就直接進(jìn)入到了對(duì)其評(píng)估階段，主要是對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)、單一的生態(tài)系統(tǒng)或者某種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值進(jìn)行評(píng)估理論與方法的研究利用，大部分研究均集中在國(guó)家尺度[3-4]、森林[5-6]、草地[7-9]、河流[10-11]等用地類型尺度上，對(duì)因農(nóng)業(yè)開發(fā)導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化的研究相對(duì)較少[12-13]。隨著GIS、RS等技術(shù)的發(fā)展及其在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析中的廣泛應(yīng)用，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化的研究已成為當(dāng)前研究趨勢(shì)之一[14]。

近55年間由于人口的快速增長(zhǎng)及國(guó)家對(duì)于保證糧食安全的需要，三江平原經(jīng)歷了4次大規(guī)模的開荒潮[15]，大量的林地、草地、及草甸濕地、沼澤化草地濕地等濕地被開墾為耕地，三江平原的土地利用/覆被及土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了劇烈的變化，加之土地整治工程、農(nóng)田水利工程等系列工程的擾動(dòng)，引起了三江平原區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化、水環(huán)境變化以及動(dòng)植物資源的變化等，致使三江平原生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較大程度的衰退，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的影響。三江平原北部地區(qū)是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，同時(shí)其轄內(nèi)寶清七星河濕地、三江濕地、洪河濕地均為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，且均已被列入國(guó)際重要濕地名錄，其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全與否關(guān)系到我國(guó)糧食安全能否得到保證、區(qū)域環(huán)境能否健康發(fā)展，因此對(duì)三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文選取三江平原北部地區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)域1954—2009年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，揭示55年間三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化特征及區(qū)域農(nóng)業(yè)開發(fā)利用過程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，以期為三江平原生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

1 研究區(qū)域概況

三江平原北部地區(qū)(45°47′50″—48°27′59″N，131°7′41″—134°45′26″E)位于黑龍江省的東北部，是由黑龍江、松花江、烏蘇里江沖積形成的低平原，氣候?qū)儆跍貛駶?rùn)半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，1 月平均氣溫低于-18 ℃，7 月平均氣溫 21—22 ℃，年降水量500—650 mm,降水季節(jié)分配不均，主要集中于夏秋兩季。土壤成土母質(zhì)多為粘土或亞粘土，平原區(qū)河道稀疏，河網(wǎng)密度小，除三大江外，多為中小型河流。本文研究區(qū)域?yàn)橛颜x縣、饒河縣、寶清縣、撫遠(yuǎn)市、富錦市、同江市和綏濱縣7市縣，研究區(qū)土地資源豐富，是我國(guó)主要商品糧基地之一(圖1)。

圖1 三江平原北部地區(qū)地理位置示意圖Fig.1 Location of the Northern Sanjiang Plain

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本文以1954年地形圖(1∶10萬)、1976年的MSS影像、1996年和2009年Landsat TM 遙感圖像為主要數(shù)據(jù)源，利用Erdas軟件將2009年Landsat TM影像與1∶10萬地形圖進(jìn)行幾何校正與直方圖配準(zhǔn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后以ArcGIS為操作平臺(tái)，根據(jù)研究區(qū)土地利用/覆被實(shí)際情況和影像特征等建立解譯標(biāo)志，采用人工交互式判讀解譯獲得2009年土地利用/覆被數(shù)據(jù)，以2009年Landsat TM影像為基礎(chǔ)，分別對(duì)1976年的MSS影像、1996年Landsat TM影像進(jìn)行糾正，獲得1976年和1996年土地利用/覆被數(shù)據(jù)，并通過采取野外調(diào)查樣點(diǎn)的方式對(duì)精度進(jìn)行驗(yàn)證。1954年土地利用/覆被數(shù)據(jù)則是直接通過對(duì)1∶10萬地形的圖例判讀獲得的。

根據(jù)研究區(qū)域自然條件及實(shí)際土地利用狀況，結(jié)合相關(guān)研究，參考《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》及《全國(guó)遙感監(jiān)測(cè)土地利用覆蓋分類體系》，將三江平原北部地區(qū)的土地利用生態(tài)系統(tǒng)分為農(nóng)田、林地、草地、水域、未利用地、濕地6類。其中水域包括河流、湖泊、水庫、坑塘以及農(nóng)田水利用地(灌排溝渠)；濕地包括灘地和沼澤地等天然濕地，不包括水庫、稻田等人工濕地。

2.2 土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算方法

自1997年Costanza提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量評(píng)估方法和原理，對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究便進(jìn)入了一個(gè)繁榮期[16]。但是由于Costanza等提出的生態(tài)服務(wù)價(jià)值化評(píng)估方法在中國(guó)直接運(yùn)用存在一些缺陷：低估或者忽略了某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，因此本文采用謝高地等人在Costanza研究的基礎(chǔ)上，在2002年對(duì)中國(guó)200位具有生態(tài)學(xué)背景的專業(yè)人員進(jìn)行問卷調(diào)查方式和修正得出的我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表，運(yùn)用Costanza 等人的估算方法進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算[17]，計(jì)算公式如下：

ESV=∑Ak×VCk

(1)

式中,ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元)，Ak指研究區(qū)第k種土地利用類型的分布面積(km2)，VCk為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元 km-2a-1)[16]。其中：水域和未利用地分別對(duì)應(yīng)水體、荒漠的生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并假設(shè)建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為0。

但謝高地提供的是中國(guó)平均狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的單價(jià)，而生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能大小因其地理位置、自然環(huán)境和生物多樣性等不同而有所差異，一般來說，生物量越大，生態(tài)服務(wù)功能越強(qiáng)[18]，考慮到研究區(qū)的實(shí)際情況，以生物量對(duì)該系數(shù)進(jìn)行修正，生物量是單位面積植物積累物質(zhì)的數(shù)量[19]，因此本文以凈初級(jí)生產(chǎn)潛力代替生物量進(jìn)行修正。目前用于估算植被凈初級(jí)生產(chǎn)潛力的模型有很多，常用的主要有Miami模型、Thornthwaite Memorial模型以及朱志輝模型和周廣勝模型等[20-21]，但是常用的Miami模型僅考慮了單因子對(duì)自然植被凈初級(jí)生產(chǎn)潛力的影響，相比而言Thornthwaite Memorial模型因子采用實(shí)際蒸散量，包含的環(huán)境因子較全面，估算結(jié)果與實(shí)際偏差較小[22]，同時(shí)考慮到資料數(shù)據(jù)的可獲取性，本文運(yùn)用Thornthwaite Memorial模型對(duì)凈初級(jí)生產(chǎn)潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)[23]，公式如下：

(2)

(3)

L=3000+25t+0.05t3

(4)

式中，NPP為自然植被凈初級(jí)生產(chǎn)潛力(t hm-2a-1)；V為年實(shí)際蒸散量(mm)；L為該地年平均蒸散量(mm)；t為年平均氣溫(℃)；R為年降水量(mm)。根據(jù)上述公式，修正得到三江平原北部地區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表(表1)。

根據(jù)公式(1)及三江平原北部地區(qū)各縣市土地利用信息，評(píng)算出55年來三江平原北部地區(qū)各年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(表2)。

表1 三江平原北部地區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表/(元/hm2)

表2 三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

三江平原北部地區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)在1954—2009年間發(fā)生了較大的變化(圖2)。圖2表明，1954—2009年間三江平原北部地區(qū)的不同土地利用類型面積變化顯著。55年間，農(nóng)田比重持續(xù)加大，濕地比重不斷減少，研究期間區(qū)域內(nèi)主要景觀類型由濕地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田，至2009年農(nóng)田增幅達(dá)59.49%，濕地減幅47.01%，其他地類的變化幅度相對(duì)較小均在10%內(nèi)，未利用地面積變化不大。

圖2 1954—2009年三江平原北部地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu) Fig.2 Land Use Structure Comparison Chart in the Northern Sanjiang Plain form 1949 to 2009

這一現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是1949年以后，大量的農(nóng)民、城市知識(shí)青年及部隊(duì)轉(zhuǎn)業(yè)兵涌入三江平原，人口大量增加，為了解決人們的吃、住問題以及國(guó)家相關(guān)政策的支持和鼓勵(lì)，三江平原北部地區(qū)進(jìn)入了土地墾荒的時(shí)代，雖然1996—2009年間國(guó)家出于對(duì)自然保護(hù)的意識(shí)加強(qiáng)了開墾濕地的審批手續(xù)，但是糧價(jià)的上漲和監(jiān)管力度的不夠使作為經(jīng)濟(jì)人的農(nóng)民追求利益最大化[24]，不斷開墾濕地、林地和草地，導(dǎo)致研究期內(nèi)農(nóng)田、建設(shè)用地面積的迅速擴(kuò)張，濕地、林地和草地面積的縮減，尤以濕地縮減規(guī)模最大，人類大規(guī)模的墾荒活動(dòng)是導(dǎo)致三江平原北部地區(qū)土地利用格局發(fā)生改變的直接原因，由此人口數(shù)量的增加及保證糧食增產(chǎn)是土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力。草地面積在1954—1976年間出現(xiàn)與整體趨勢(shì)相反的增加，主要是由于20世紀(jì)60年代初的自然災(zāi)害，農(nóng)田大面積的撂荒繼而成為草地，雖然此后出現(xiàn)新的土地開發(fā)潮，但是撂荒的草地并未完全轉(zhuǎn)化為農(nóng)田，草地面積在此階段出現(xiàn)增加[13]。80年代中期以后，大規(guī)模開發(fā)所導(dǎo)致的生態(tài)問題逐漸引起人們的關(guān)注，植樹造林等系列措施逐漸實(shí)施，森林覆蓋率有效提高[25]，林地面積因此在1976—1996年間增加了13.15萬hm2。水域面積則因水庫及排灌溝渠的修建而增加。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間變化分析

1954—2009年間，三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化大致情形為(表3)：總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在55年間不斷減少，由1954年的1194.76億元降到2009年415.25億元，減少值為779.51億元，年均減少14.17億元。由表3可看出，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的構(gòu)成主體不斷發(fā)生變化，隨著農(nóng)田的進(jìn)一步開墾，由濕地和林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田和林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

從各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化來看(表3)，濕地、林地、草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈減少趨勢(shì)，其中濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減幅最為顯著，由1954年的946.93億元銳減至2009年90.88億元，減少了856.04億元，貢獻(xiàn)率由最初的79.26%下降至21.89%，主要是由于濕地大面積的農(nóng)田化，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的損失量是總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失量的1.09倍，因此土地墾殖所導(dǎo)致的濕地面積減少是導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的主要原因；與3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)相反的是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的大幅度增加，造成此種現(xiàn)象的主要原因是農(nóng)業(yè)開發(fā)使其他地類大規(guī)模的向農(nóng)田轉(zhuǎn)化，農(nóng)田面積迅速增加，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨之增加，增加值為119.60億元，年均增加量為2.17億元，貢獻(xiàn)率至2009年已由1954年的1.34%上升至32.67%，在一定程度上彌補(bǔ)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的損失。三江平原北部地區(qū)現(xiàn)是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，該地區(qū)對(duì)于保證我國(guó)糧食安全有重要的作用，然而長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)于區(qū)域環(huán)境仍帶來了巨大的壓力[26]。

表3 1954—2009年各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化量

從生態(tài)系統(tǒng)各種功能的價(jià)值總額來看(表4)，55年間生態(tài)系統(tǒng)各種功能的價(jià)值量均有變化，總體趨勢(shì)是：除食物生產(chǎn)功能的功能價(jià)值增加外，其余功能的功能價(jià)值均在不同程度的減少。三江平原突出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是水源涵養(yǎng)，廢物處理和氣候調(diào)節(jié)，這3項(xiàng)功能的價(jià)值量在55年間減少甚多，分別減少201.81億元，218.87億元，225.29億元，整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)土壤形成與保護(hù)和原材料生產(chǎn)功能的價(jià)值量減少幅度相對(duì)較小。

三江平原北部地區(qū)濕地具有較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，對(duì)于調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、降水及濕度等以及維持區(qū)域的生物多樣性具有重要的作用，研究期內(nèi)濕地大面積的開墾為農(nóng)田使氣候調(diào)節(jié)功能大幅度降低、生物多樣性因濕地生境的破碎遭到弱化，生物資源也因人類活動(dòng)的加劇而出現(xiàn)衰退[26]，致使?jié)竦厮峁┑纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(氣候調(diào)節(jié)、廢物處理、水源涵養(yǎng)、娛樂文化)的價(jià)值量損失較大。由于食物生產(chǎn)價(jià)值系數(shù)最高的農(nóng)田面積持續(xù)增加，食物生產(chǎn)功能的價(jià)值量因此增加12.30億元。同時(shí)，大面積的林地被砍伐及部分與草地向農(nóng)田的轉(zhuǎn)化使二者提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(原材料生產(chǎn)和氣體調(diào)節(jié))也受到影響而減少?？傮w看來，三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在55年間退化較嚴(yán)重，在求得經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)要注重生態(tài)價(jià)值的提高與維護(hù)，力求經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的“三效” 合一。

表4 1954—2009年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量/(108元)

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間變化分析

1954—2009年的55年間，三江平原北部地區(qū)各市縣的土地利用數(shù)量與結(jié)構(gòu)均發(fā)生了較大的變化，各市縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也發(fā)生了較大的變化，且不同市縣之間變化情況也不相同(圖3)。

圖3 1954—2009年各市縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化量圖 Fig.3 The change of Ecosystem services value per unit area of every city in Northern Sanjiang Plain from 1954 to 2009

各市縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與行政面積的乘積，因此本文主要分析1954—2009年各市縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化。根據(jù)1954—2009年間各市縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化量的特點(diǎn)，在Arcgis中采用Natural Breaks(Jenks)方法將三江平原北部地區(qū)分為三類(圖3)：高損失區(qū)、中損失區(qū)和低損失區(qū)。各市縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均處于不同程度的減少，說明生態(tài)系統(tǒng)受到了破壞，生態(tài)環(huán)境惡化，應(yīng)加大保護(hù)力度。

各市縣所處損失區(qū)域的不同，主要是各市縣各土地利用類型面積比重變化量不同造成的。濕地、林地面積比重下降幅度大、農(nóng)田面積比重上升幅度大的區(qū)域，其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失量也較大。由圖3可知，高損失區(qū)主要包括富錦市和同江市，這類區(qū)域內(nèi)農(nóng)田面積比重大幅度的增加且其他地類面積比重均不同程度的減小，尤以濕地面積比重下降顯著，分別下降63.18%和67.62%，而濕地、林地、草地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較大，農(nóng)田單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較少，農(nóng)田面積的增加不足以彌補(bǔ)區(qū)域內(nèi)濕地、林地以及草地面積的減少所引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的減少，研究期末因其農(nóng)田比重過大而導(dǎo)致單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較小，該區(qū)域研究期內(nèi)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失量顯著。低損失區(qū)主要包括綏濱縣、寶清縣和饒河縣，這類區(qū)域的主要特點(diǎn)是雖然農(nóng)田面積擴(kuò)張明顯，但是濕地、草地等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高的地類面積比重下降的相對(duì)較小，至2009年寶清縣林地比重34%和濕地比重6% 、饒河縣林地比重48%和濕地比重5%均相對(duì)較大，致使區(qū)域內(nèi)其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對(duì)較大，單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失程度較低。

4 結(jié)論與討論

(1)1954—2009年間三江平原北部地區(qū)的不同土地利用類型面積變化顯著，主要景觀類型由濕地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田，其中農(nóng)田、建設(shè)用地、水域面積呈增加趨勢(shì)，濕地、林地、草地面積呈減少趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、機(jī)械化程度的提高、人口數(shù)量的增加及保證糧食的增產(chǎn)是土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。這與三江平原北部地區(qū)成為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地相符。劇烈的土地利用變化使1954—2009年三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體呈減少趨勢(shì)，農(nóng)田、水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈增加趨勢(shì)，濕地、林地和草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈減少趨勢(shì)，研究對(duì)象突出的氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)及廢物處理功能的價(jià)值量也大幅下降，長(zhǎng)期的土地墾殖造成的濕地、林地大面積向農(nóng)田的轉(zhuǎn)化是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的主要原因。

(2)本文利用現(xiàn)有資料和數(shù)據(jù)，對(duì)三江平原北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的估算，直觀的揭示和反映了研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的動(dòng)態(tài)演變及時(shí)空變化的特點(diǎn)，對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和環(huán)境質(zhì)量的提高有重要的指導(dǎo)意義。但是本文存在一定的局限性：一是在研究過程中對(duì)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算時(shí)僅采用9種評(píng)價(jià)因子，且忽略了建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；二是三江平原北部地區(qū)是我國(guó)水稻的重要產(chǎn)區(qū)，水田與旱地交錯(cuò)分布，由于作物種類等性質(zhì)的不同，兩者生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)也有較大差異，本文在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估時(shí)沒有將水田與旱田的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)進(jìn)行單獨(dú)的估算，可能造成對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的低估，以后將在此方面展開進(jìn)一步深入的研究。

(3)由于三江平原北部地區(qū)存在著三江濕地、七星河濕地及洪湖濕地等大量的沼澤濕地，其對(duì)整個(gè)東北地區(qū)乃至全國(guó)的生態(tài)安全都有著重要的影響，因此其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的下降趨勢(shì)必須引起當(dāng)?shù)卣母叨戎匾暋８魇锌h當(dāng)?shù)卣畱?yīng)加強(qiáng)土地管理，制定合理的土地利用規(guī)劃，同時(shí)對(duì)長(zhǎng)期從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來的相關(guān)土壤污染、水污染等一系列問題加以重視，加大力度保護(hù)濕地，加重處罰措施嚴(yán)禁濕地向農(nóng)田的轉(zhuǎn)化，應(yīng)努力尋找糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與濕地的生態(tài)效益之間的平衡點(diǎn)，恢復(fù)與提高區(qū)域內(nèi)生態(tài)功能，爭(zhēng)取達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益的有效統(tǒng)一。

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Temporal and spatial changes in ecosystem service values in the northern sanjiang plain

CHEN Yang1, ZHANG Jianjun1,*, DU Guoming2, FU Meichen1, LIU Linglu1

1SchoolofLandScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China2SchoolofResourcesandEnvironment,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin150030,China

The northern Sanjiang Plain is an important commodity grain production base, also distributed by the national nature reserves of Qixinghe wetlands, Sanjiang wetlands and Honghe wetlands, which have been included in the list of important international wetlands. In the regional economy and ecology, the stability and health of local ecosystems are closely related to food security and developmental sustainability. Thus, it is desirable to know the capacity of ecosystem services in this area. This paper used the two cities and five counties in the northern Sanjiang Plain for a case study, including Youyi County, Raohe County, Baoqing County, Fuyuan County, Fujin City, Tongjiang City, and Suibin County. Based on RS, GIS, and land use data, the ecosystem service values during 1954—2009 were calculated to reflect the temporal and spatial variations according to multiple assessment models. The results showed that (1) the area of different land use types was drastically changed: farmland increased fastest at 1.08% per year and wetlands followed at a speed of 0.85% per year. The forest land, grassland, built-up land, and waters changed a little, within 10%, and undeveloped land was almost unchanged. The increasing demands of population and grain production were the main driving forces. (2) The total ecosystem service value of the northern Sanjiang Plain declined from ￥1.19×1011in 1954 to ￥7.80×1010in 2009. Long-term land development and cultivation were the main reasons for the variation of ecosystem service values, which caused the loss of wetlands, forest and grasslands, and farmland expansion. (3) During the past 55 years, only the values of farmlands and waters were increasing. By contrast, the other land types had a decrease in ecosystem service values. The value of wetland ecosystem services was reduced the most, reaching ￥8.56×1010, followed by woodlands at ￥4.19×109. The greatest increment in ecosystem service value occurred in farmland, reaching ￥1.96×109. In conclusion, of all the ecosystem service functions, only the ecosystem service values of food production exhibited a rising trend with an increase of ￥1.23×109, whereas the others were decreasing, characterized by a decrease of ￥2.02×1010in water conservation, a decrease of ￥2.19×1010in waste treatment, and a decrease in ￥2.25×1010of climate regulation. All in all, the ecosystem services of the northern Sanjiang Plain deteriorated seriously in 55 years and the resilience of ecosystem services should be enhanced. (4) The total ecosystem service value and per unit area ecosystem service value of all regions were both declining from 1954 to 2009. The loss of ecosystem service value per unit area in different parts was not the same. The areas with a vast decrease of wetlands and forest as well as a fast increase in farmland had a significant loss. The ecosystem service value per unit area in Tongjiang City lost most by ￥2.53×104per hectare from 1954 to 2009, followed by Tongjiang City, Fujin City, Youyi County, Fuyuan County, Suibin County, Raohe County, and Baoqing County.

Ecosystem Service Value; land use change; Temporal and spatial variation

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41101531)

2014-01-02;

日期:2014-11-19

10.5846/stxb201401020014

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhangjianjun_bj@126.com

陳陽, 張建軍, 杜國(guó)明, 付梅臣, 劉凌露.三江平原北部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(18):6157-6164.

Chen Y, Zhang J J, Du G M, Fu M C, Liu L L.Temporal and spatial changes in ecosystem service values in the northern sanjiang plain.Acta Ecologica Sinica,2015,35(18):6157-6164.