門云云，周申燕，石靜儒，田雪峰，宮小燕*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193;

2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心，北京100012)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能直接或間接得到的生命的支持產(chǎn)品和服務(wù)［1－2］。土地利用/覆蓋變化能改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)［3］。土地利用變化多以提高產(chǎn)量或經(jīng)濟(jì)效益，有可能會降低生態(tài)系統(tǒng)的眾多調(diào)節(jié)服務(wù)功能［4］。通過研究土地利用變化下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的響應(yīng)，可定量分析土地利用對生態(tài)環(huán)境的影響［5］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)眾多定量方法中，價值核算是最直觀的定量方法，其有利于引起政策決策者、公眾等對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)注［6］。研究土地利用變化，下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值響應(yīng)，可以使土地利用利益相關(guān)者更加直觀和科學(xué)地了解土地利用效益，對保護(hù)生態(tài)安全，建立可持續(xù)的土地利用模式都有重要意義。國內(nèi)已有很多學(xué)者對土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化進(jìn)行了定量研究［7－9］。筆者根據(jù)東高村鎮(zhèn)土地利用類型變化，估算該鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化過程，旨在探討東高村鎮(zhèn)土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響，為該鎮(zhèn)土地利用規(guī)劃與決策及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況

東高村鎮(zhèn)位于北京市平谷區(qū)南部，地處40°2'54.55″～40°7'38.195″N，117°1'8.984″～117°10'45.608″E，總面積為56.0 km2。該鎮(zhèn)地勢東南高、西北低，為低山丘陵崗臺階地，境內(nèi)最高山峰青龍山，海拔350 m;西北部低，海拔20 m。

東高村鎮(zhèn)所在區(qū)域春季風(fēng)沙多雨水少，夏季高溫多雨，秋季晝夜溫差大，冬季寒冷，降雪少而干燥。降雨主要集中在6～8月份，年降水雨量為400 mm左右，屬于干旱少雨、水資源匱乏區(qū)。但是，該區(qū)域深水水質(zhì)優(yōu)良，水源豐富。年平均氣溫11.5℃，年均濕度60%，無霜期191 d。全年以東北偏東風(fēng)出現(xiàn)最多，東南風(fēng)出現(xiàn)頻率最少，春、夏兩季較之秋冬兩季東北風(fēng)有所減少，西南偏南風(fēng)相應(yīng)增加。年平均風(fēng)速2.4 m/s，月平均風(fēng)速4 月份最大，為 3.3 m/s。

該鎮(zhèn)注重生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，大力開展植樹造林，2013年林木覆蓋率已達(dá)41.55%。平原地區(qū)分布有河灘人工林、公路護(hù)路林和農(nóng)田防護(hù)林。低山丘陵植被以荊條、灌木叢為主，局部有松、柏、楊、槐、果樹等。

2 研究方法

根據(jù)MEA的分類，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)4個一級類型，在一級類型之下進(jìn)一步劃分出11種二級類型，包括食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、維持生物多樣性、提供美學(xué)景觀服務(wù)等［2］。國內(nèi)學(xué)者在全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算表的基礎(chǔ)上，根據(jù)國內(nèi)以實(shí)物量計(jì)算方法為主的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量評價結(jié)果［10］，并結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)對NPP和生物量的模擬分析和專家經(jīng)驗(yàn)，修訂得到我國二級生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表［11］。該研究以修訂的我國二級生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表為基礎(chǔ)，得出東高村鎮(zhèn)不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子表。東高村鎮(zhèn)位于平谷區(qū)，2005～2013年平谷區(qū)年均糧食產(chǎn)量為2 577 kg/hm2，1978～2009年全國糧食的平均價格為1.1元/kg。在考慮沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價值的1/7，可計(jì)算出研究區(qū)農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價值量為405元。園地取森林與草地的均值，研究區(qū)各地類的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值見表1?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計(jì)算模型，對東高村鎮(zhèn)不同時期的生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行計(jì)算［1］，計(jì)算公式如下:

式中，V為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值(元);Pij為單位面積上i土地利用類型的j種生態(tài)系統(tǒng)價值，元/(hm2·a);Ai為研究區(qū)內(nèi)土地利用類型i的分布面積，hm2。

3 結(jié)果與分析

3.1 東高村鎮(zhèn)土地利用的變化 東高村鎮(zhèn)總面積56 km2，其中耕地面積占比最大，1996、2005、2013年分別占區(qū)域總面積的 50.1%、39.5%、31.2%;其次為建設(shè)用地，3 個年份分別占區(qū)域總面積的 16.1%、17.3%、28.4%。由 1996 ～2013 年東高村鎮(zhèn)土地利用變化可以看出，耕地面積逐漸減少，林地、水域、建設(shè)用地面積逐漸增加，園地和草地面積先增加后減少(表2)。1996～2005年，研究區(qū)除耕地面積減少外，其他土地利用類型面積均有所增加，耕地面積減少了21.1%，林地增幅最大，增加了91.1%，其次是園地，增加了50.4%。2005～2013年，研究區(qū)林地、水域和建設(shè)用地面積增加，林地增幅最大，增加了118.5%，其次是建設(shè)用地，增加了64.1%;草地、園地、耕地的面積減少，草地減幅最大，減少了91.4%，其次為耕地，減少了21.1%。土地利用類型的變化將極大地影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的動態(tài)變化，尤其是水域、林地等生態(tài)價值較高的土地類型。

表2 1996～2013年東高村鎮(zhèn)土地利用結(jié)構(gòu)變化

3.2 東高村鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化

3.2.1 總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。由表3可知，1996～2013年，東高村鎮(zhèn)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)逐漸增加。1996年東高村鎮(zhèn)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為4 317.95萬元，其中水域、草地和耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值所占比例較大，分別為52.95%、19.41%、12.41%;2005 年總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增至4 883.14萬元，較1996年增加了565.19萬元，水域、林地、草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是主要構(gòu)成部分，所占比例分別為49.91%、13.72%、18.26%，耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少，較1996年減少了113.27萬元;2013年總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增至5 013.38萬元，較2005年增加了130.24萬元，水域和林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是主要構(gòu)成部分，所占比例分別為54.56%、29.21%，草地、園地、耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少，分別減少814.63 萬、58.16 萬、89.21 萬元。

從2個時段(1996～2005年、2005～2013年)各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化來看(表3)，林地和水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐漸增加，耕地逐漸減少，草地和園地呈先增加后減少趨勢。林地在1996～2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加319.37萬元，在2005～2013年增加794.2萬元;草地在1996～2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加53.51萬元，在2005～2013年減少814.63萬元;園地在1996～2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加154.81萬元，在2005～2013年減少58.16萬元;耕地在1996～2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少113.27萬元，在2005～2013年減少89.21萬元;水域在1996～2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加150.77萬元，在2005～2013年增加298.04萬元。

表3 1996～2013年不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

3.2.2 單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。由表4可知，1996～2013年，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的構(gòu)成來看，研究區(qū)單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均發(fā)生了不同程度的變化，水文調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)在3個時期所占的比例均最大，維持養(yǎng)分循環(huán)和原料生產(chǎn)所占比例均最小。1996年水文調(diào)節(jié)所占的比例最大，為50.15%，其次為氣候調(diào)節(jié)，所占比例為11.72%;維持養(yǎng)分循環(huán)所占比例最小，為0.72%，其次為原料生產(chǎn)，所占比例為2.35%。2005年水文調(diào)節(jié)所占比例最大，為48.45%，其次為氣候調(diào)節(jié)，所占比例為13.40%;維持養(yǎng)分循環(huán)所占比例最小，為0.67%，其次為原料生產(chǎn)，所占比例為2.18%。2013年水文調(diào)節(jié)所占比例最大，為50.97%，其次為氣候調(diào)節(jié)，所占比例為13.19%;維持養(yǎng)分循環(huán)所占比例最小，為0.60%，其次為原料生產(chǎn)，所占比例為1.94%。

從各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的數(shù)量變化來看，各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能均呈不同的變化趨勢，其中呈持續(xù)增加的生態(tài)服務(wù)功能有水資源供給、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)，主要由于水域和林地面積的增加;食物生產(chǎn)功能則呈持續(xù)減少的趨勢，主要由于耕地的面積逐漸減少;其余的生態(tài)服務(wù)功能則先增加后減少。從各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化幅度來看，1996～2005年，增幅最大的生態(tài)服務(wù)功能為氣候調(diào)節(jié)，增加了29.29%;其次是生物多樣性，增加了25.43%;減幅最大的為食物生產(chǎn)，減少了9.89%。2005～2013年，增幅最大的生態(tài)服務(wù)功能為水資源供給，增加了9.33%，其次是水文調(diào)節(jié)，增加了8%;減幅最大的為食物生產(chǎn)，減少了16.58%，其次是維持養(yǎng)分循環(huán)，減少了8.91%。

表4 1996～2013年東高村鎮(zhèn)各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

4 結(jié)論

以1996、2005和2013年平谷區(qū)東高村鎮(zhèn)的土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用謝高地等制定的我國二級生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表，對東高村鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明:

(1)1996～2013年，東高村鎮(zhèn)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐漸增加，增加了695.43萬元。

(2)從各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化來看，林地和水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐漸增加，耕地逐漸減少，草地和園地呈先增加后減少趨勢。

(3)從各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化來看，呈持續(xù)增加的生態(tài)服務(wù)功能有水資源供給、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)，1996～2005年增幅最大的生態(tài)服務(wù)功能為氣候調(diào)節(jié)，2005～2013年增幅最大的為水資源供給，主要由于水域和林地面積的增加;食物生產(chǎn)功能則呈持續(xù)減少的趨勢，主要由于耕地面積的逐漸減少。

(4)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化是區(qū)域土地利用類型變化的響應(yīng)，東高村鎮(zhèn)近幾年通過實(shí)施平原造林、荒山造林、濱河森林公園建設(shè)等工程，提高了水域和林地的面積，進(jìn)而提高了東高村鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。對東高村鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究，旨在合理配置、協(xié)調(diào)鎮(zhèn)域土地及環(huán)境資源，使鎮(zhèn)域有限的土地資源和生態(tài)資源得到可持續(xù)利用，促進(jìn)鎮(zhèn)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展。

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