李 明，呂 芳，吳怡璇

(遼寧師范大學自然地理與空間信息科學遼寧省重點實驗室，大連 116029)

生態(tài)系統(tǒng)服務指的是直接或間接的通過生態(tài)系統(tǒng)的結構、過程和功能，能夠得到的生態(tài)支持的產(chǎn)品和服務［1］。自20世紀70年代以來，國外學者如Costanza［1］就對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的估算體系方法進行了科學量化。我國學者從20世紀80年代以來，在國外學者的研究基礎上，進行了深入探討。謝高地等［2］借鑒了國外生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究的可靠部分，結合我國實際情況和其他生態(tài)專家的研究成果，總結形成了我國生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子及價值系數(shù)表。歐陽志云等［3］、趙軍等［4］、張秀英等［5］對不同類型生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價理論及方法開展了研究。土地利用/土地覆被變化的研究，自20世紀90年代以來，就是全球環(huán)境變化領域的熱點之一，國內(nèi)外越來越多的學者對此開展了研究［6，7］。土地利用變化，造成生態(tài)系統(tǒng)的改變，從而影響生態(tài)系統(tǒng)服務價值量的改變，我國學者也進行了不同尺度、不同區(qū)域的探討［8-10］。文章主要針對城市邊緣區(qū)的土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響展開研究。城市邊緣區(qū)是城市結構的重要組成成分，是土地利用方式最富于變化的城鄉(xiāng)轉化過渡地帶，是城市化進程中具有敏感的經(jīng)濟、社會和環(huán)境特征的地區(qū)［11-13］。大連市甘井子區(qū)就是典型的城市邊緣區(qū)，甘井子區(qū)是大連市惟一的城鄉(xiāng)結合區(qū)，也是大連市城市擴展的惟一區(qū)域，對其研究具有代表意義，能夠為大連市土地利用規(guī)劃提供決策依據(jù)，能夠為城市邊緣區(qū)的土地利用規(guī)劃提供參考建議。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 研究區(qū)概況

甘井子區(qū)位于大連市主城區(qū)西北部，地理坐標北緯38°47＇～39°07＇，東經(jīng)121°16＇～121°45＇，面積為502km2，是連接主城區(qū)與新市區(qū)的紐帶。甘井子區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，兼有海洋性氣候特點。冬無嚴寒，夏無酷暑，降雨集中，季風明顯。甘井子區(qū)下轄兩個鎮(zhèn)、13個街道。2013年，全區(qū)戶籍人口71．942 4萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值達969．915 7億元。2013年，按政府考核口徑統(tǒng)計全區(qū)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值707億元，比2012年增長1．6%，實現(xiàn)工業(yè)增加值188．7億元，比2012年增長10．6%。2013年甘井子區(qū)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值17．396 8億元，比2012年減少3 516萬元，同比下降1%。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

以土地利用數(shù)據(jù) (NLCD-2000)、SPOT5數(shù)據(jù) (2003．9、2006．8)和二次調(diào)查遙感影像 (2009．8)數(shù)據(jù)為基礎，在ENVI和ArcGIS軟件支持下，得到4個時序的土地利用數(shù)據(jù)。

結合《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 2101—2007)標準與甘井子區(qū)的區(qū)域特點，依據(jù)遼寧省土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響相關研究成果［15］，將甘井子區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、園地、建設用地、水域和未利用地6個大類 (表1)。建設用地以居民點及工礦用地、交通用地為主。

表1 甘井子區(qū)土地利用類型分類體系

2 土地利用變化

2.1 土地利用結構變化

通過分析2000～2009年間土地利用結構的構成比例以及土地利用結構的變化，得出 (2000～2009年甘井子區(qū)土地利用結構變化)，可以反映出甘井子區(qū)2000～2009年土地利用結構變化特征。2000～2009年9年間大連市甘井子區(qū)土地利用結構和數(shù)量都發(fā)生了明顯的變化。在土地利用構成比例總體來看，比例最大為建設用地、林地，耕地、園地、水域和未利用地次之。2000～2003年間面積變化最大、變化率最快的是耕地面積，面積減少1 416．24hm2，減幅為27．77%;耕地、園地、未利用地面積在減少，林地、水域、建設用地面積在增加。2003～2006年同比上一時期耕地、園地減幅擴大，林地增加幅度變大。2006～2009年間，同比上一時期，增減趨勢趨于平緩，變化幅度變小，變化最多的是建設面積增加的299．16hm2。9年間土地利用總體變化幅度最大的是耕地，減少了2 798．92hm2，減幅達54．88%，超過半數(shù);其次為園地減少50．55%、林地增加37．58%、水域增加30．55%、未利用地減少20．36%、建設用地增加11．45%。土地利用結構的變化中耕地的減少和建筑用地的增加，說明人類的社會經(jīng)濟活動的開展影響著土地利用的變化。通過分析土地利用結構的變化，可以預測未來土地利用結構，防止土地濫用和過度開發(fā)，為土地規(guī)劃管理提供保障。

2.2 土地利用數(shù)量變化

土地利用的數(shù)量變化以及變化速度以土地利用單一土地類型動態(tài)度來描述，動態(tài)度模型能夠表示土地利用的區(qū)域差異，并且能夠預測未來土地發(fā)展趨勢［14］，其計算公式為:

其中，K表示土地利用動態(tài)度，U表示土地面積，a、b分別表示研究初、末期，T為時間跨度，即當T以年做單位時表示年變化率。

表2 2000～2009年甘井子區(qū)土地利用結構變化

利用動態(tài)度模型，分析2000～2009年間井子區(qū)土地利用數(shù)量變化，得出 (2000～2009年甘井子區(qū)單一土地利用動態(tài)度變化)。表3表明2000～2009年間，年變化量最多的是林地，每年平均增加481．24hm2;年變化量最小的是未利用地，每年平均減少64．92hm2。2000～2006年，各土地利用類型以林地、建設用地、水域增加較多，耕地、園地、未利用地不斷減少。而在2006～2009年間，各類土地增減幅度都趨于放緩，建設用地增加99．72hm2，變化最大。由此可見，由于城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，耕地、未利用地、園地面積不斷縮減，建設用地面積不斷增加。2000～2003年間，耕地減少的速度最快，達9．26%，水域增加的速度最快達到6．37%。2003～2006年耕地、園地面積減少速度加快，建設用地、水域面積增加速度放緩，未利用地減少速度放緩。2006～2009年，同比上一時期，各土地類型增減速度減緩，速度最快為園地的減少速度，速度最慢為林地的增加速度。

表3 2000～2009年甘井子區(qū)單一土地利用動態(tài)度變化

3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算及分析

3.1 甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算

大連市甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算是根據(jù)我國學者謝高地［2］和遼寧省生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價研究［15］，以及區(qū)域自身自然情況進行綜合比較，建設用地主要考慮居民點及工礦用地、交通用地在水源涵養(yǎng)和廢物處理方面對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響，形成了甘井子區(qū)各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值表 (表4)。依據(jù)公式 (2)得出2000～2009年甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量估算結果 (表5)。生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式如下:

其中，ESV(ecosystem service value)對應生態(tài)系統(tǒng)服務價值 (元)、VC(value coefficient)對應價值系數(shù) (元/hm2·年)、A表示土地面積 (hm2)、k為土地利用類型。

表4 甘井子區(qū)各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值 元/hm2·年

由表4(甘井子區(qū)各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值表)得出，甘井子研究區(qū)內(nèi)水域?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務價值的影響最大，生態(tài)功能最強，其次為林地、園地、建設用地、耕地和未利用地。其中，建設用地面積的增加將帶動生態(tài)系統(tǒng)服務價值負增長。生態(tài)功能越強的土地利用類型面積的增加，對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響越大。

表5 2000～2009年甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量估算結果

由表5(2000～2009年甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量估算結果)能夠得出，2000～2006年甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈現(xiàn)增加態(tài)勢，2006～2009年呈現(xiàn)減少態(tài)勢。2006～2009年，生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少了679．36萬元，其原因是建設用地面積的不斷增加，不斷增添負增長值，拉低生態(tài)系統(tǒng)服務總價值;另外耕地、園地和水域面積的減少，導致生態(tài)系統(tǒng)結構傾斜、功能缺失，綜合導致生態(tài)系統(tǒng)服務價值處于下降趨勢。而觀察2000～2006年的生態(tài)系統(tǒng)服務價值量，6年間總價值處于增長趨勢，2000～2003年ESV增長量為418．79萬元，2003～2006年ESV增長了2 182．12萬元，主要得利于對生態(tài)系統(tǒng)服務價值貢獻率最高的林地面積不斷增加，同時林地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)高，二者綜合使得林地生態(tài)系統(tǒng)服務價值為總體生態(tài)系統(tǒng)服務價值提供了增長動力。從各土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務價值貢獻率方面分析，2000～2009年，貢獻率最高的是林地，達到42．27%，其次為園地、水域、建設用地等。未利用地貢獻率相對很少，不足0．1%。耕地的貢獻率不斷減少，由11．70%降低為2．27%，這是由于耕地面積不斷減少所致。由此可見，土地利用變化會影響生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化，生態(tài)系統(tǒng)服務價值會隨著土地利用類型的相互轉換、土地的開發(fā)與整理發(fā)生顯著變化。

3.2 敏感性分析

為了明確隨時間變化的生態(tài)系統(tǒng)服務價值 (ESV)對價值系數(shù) (VC)的變化的依賴程度，文章運用彈性系數(shù)［16］的理念來核算ESV對VC敏感性指數(shù)，進一步來確認選定的價值系數(shù)的準確性［17］。敏感性指數(shù) (CS)計算公式如下:

其中，ESV、VC、k意義同公式 (2)i和j表示調(diào)整前后。如果CS＞1，表示ESV對VC敏感、富有彈性的;若CS＜1，則反之。CS越小，VC對ESV的決定性就越小。文章擬將VC分別上調(diào)和下調(diào)50%，觀察ESV在調(diào)整后的變化情況 (表6)，從而得到二者間的敏感性程度，即相對生態(tài)價值系數(shù)改變1%，生態(tài)系統(tǒng)服務價值的改變量。由表6能夠得出，林地敏感性指數(shù)最高為1．129，未利用地敏感性指數(shù)最低為0．003。除了林地敏感性指數(shù)大于1以外，其他土地利用類型的敏感性指數(shù)均小于1，由高至低依次為建設用地、水域、園地、耕地和未利用地。除林地外，其他土地利用類型價值系數(shù)對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響不大，估算的生態(tài)系統(tǒng)服務價值缺乏彈性。因此，研究選取的價值系數(shù)對于甘井子區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值相對合理，擬合度較好。

表6 2000～2009年甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性指數(shù)

4 結論

(1)土地是人類活動發(fā)生的場所，是人類賴以生存的場所，人類的經(jīng)濟發(fā)展和城市化建設必然會導致土地利用變化。2000～2009年，大連市甘井子區(qū)隨著城市化進程的推進和城市規(guī)劃建設的實施，建設用地、林地、水域面積不斷增加，耕地、園地、未利用地面積不斷減少。林地、建設用地增幅最大、增速最快，耕地減幅最大，減速最快。

(2)2000～2009年，大連市甘井子區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。生態(tài)系統(tǒng)服務價值的減少是由建設用地的不斷增加、生態(tài)功能較強的耕地、園地面積不斷減少導致。因此城市邊緣區(qū)的建設應加強對生態(tài)環(huán)境保護、強化生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的措施，追求經(jīng)濟效益的同時兼顧生態(tài)環(huán)境。2000～2006年生態(tài)系統(tǒng)服務價值的增加得益于林地面積的增加，同時林地的生態(tài)服務價值系數(shù)較大，兩種因素綜合，使得生態(tài)系統(tǒng)服務價值處于增長趨勢。

(3)除林地外，其他土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性指數(shù)均小于1，表明ESV對VC的變化不敏感、缺乏彈性，研究采用的價值系數(shù)相對合理，研究結果可信。

(4)城市邊緣區(qū)是兼具城市和鄉(xiāng)村的土地利用性質(zhì)的城市與鄉(xiāng)村地區(qū)的過渡地帶，在發(fā)展城市邊緣區(qū)時，要注意城市化建設不能過度吞食具備較高生態(tài)功能的耕地和園地等，一方面應實行耕地保護政策、占用耕地補償制度，加強耕地管理，減少耕地缺失;另一方面，提高建設用地集約利用，提高土地資源利用程度，避免土地資源的浪費。

(5)文章基于甘井子區(qū)自身實際情況，對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值表進行修訂，得到的研究結果合理。但是由于區(qū)域的差異性和評估方法的不同，評價結果可能不同。但是，在較長時間跨度內(nèi)，研究得到的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化趨勢具備可比性和研究價值，能夠反映區(qū)域內(nèi)生態(tài)服務價值的變化狀況以及土地利用存在的問題，從而為生態(tài)環(huán)境建設、土地利用與管理等提供決策依據(jù)。

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