吳沛瑤 陳龍乾 張宇 姚飛

摘要：以徐州市為研究區(qū)，探討社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)服務(wù)價值的影響為目的，根據(jù)2003—2013年土地利用變化數(shù)據(jù)，結(jié)合敏感性分析方法對研究區(qū)10年間的土地生態(tài)服務(wù)價值變化特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明，2003—2013年，水域面積增加幅度較大，增加了8.814萬hm2，建設(shè)用地增加幅度僅次于水域，增加了7.194萬hm2;生態(tài)服務(wù)價值從2003年的230.23億元增加到2009年的316.10億元，但2009年后開始持續(xù)下降，該變化主要受到生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)較高的水域面積變化的影響;2009以前，生態(tài)服務(wù)價值變化與GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重呈正相關(guān)關(guān)系，2009年以后呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，主要原因是2009年以后社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以損耗生態(tài)服務(wù)價值為代價。建議今后應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境的建設(shè)與保護(hù)，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生態(tài)服務(wù)價值;土地利用;社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展;徐州市

中圖分類號： F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0435-04

收稿日期：2014-12-07

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號：51174207）;江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程（編號：SA1102）。

作者簡介：吳沛瑤（1989—），女，甘肅慶陽人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥恋乩门c規(guī)劃。E-mail：wupy2013@126.com。

通信作者：陳龍乾，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥恋乩门c規(guī)劃。E-mail：chenlq@cumt.edu.cn。

土地生態(tài)服務(wù)是指人類在土地利用過程中，通過土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程，間接或直接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù)，這些產(chǎn)品和服務(wù)保障了人類正常生活必需品的獲取以及提升了生活品質(zhì)[1-3]。土地利用是人與土地聯(lián)系的最為密切的環(huán)節(jié)[4]，而土地利用過程對于維持生態(tài)服務(wù)功能具有重要作用[5]。近年來，土地生態(tài)服務(wù)研究已成為國內(nèi)外生態(tài)學(xué)科與土地學(xué)科研究的焦點(diǎn)[6]。土地利用與當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系密切，在此過程中也必不可少會對生態(tài)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響。因此，在研究區(qū)域的生態(tài)服務(wù)價值時，不僅要從土地利用方面進(jìn)行分析，也要與社會經(jīng)濟(jì)要素相結(jié)合，以便更為深入的研究生態(tài)服務(wù)價值變化[7]。

徐州自2002年完成了徐州都市圈規(guī)劃，城市進(jìn)入轉(zhuǎn)型階段，生態(tài)治理工作隨之展開，此后土地利用格局發(fā)生了明顯變化，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展得到了顯著提高，同時其生態(tài)服務(wù)價值也發(fā)生了相應(yīng)的改變。因此，本研究以徐州2003—2013年土地利用變更數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在分析徐州土地利用與生態(tài)服務(wù)價值變化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，以期為優(yōu)化徐州土地利用結(jié)構(gòu)、完善徐州生態(tài)服務(wù)功能及社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

徐州市位于江蘇省西北部，華北平原的東南部，地處蘇、魯、豫、皖4省接壤地區(qū)。土地總面積1.125 8萬km2，區(qū)域內(nèi)東部和中部存在少數(shù)丘陵，大部皆為平原。研究區(qū)屬于溫?zé)釒О霛駶櫦撅L(fēng)氣候，光照充足，雨量適中。研究區(qū)區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，是江蘇重點(diǎn)能源基地和典型的資源型城市代表，環(huán)境問題突出，生態(tài)較為脆弱。

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用的土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于徐州國土資源局2003—2013年連續(xù)11年的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，并根據(jù)GB/T 21010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類》以及實(shí)際情況將研究區(qū)土地利用類型劃分為7類：耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地（城鎮(zhèn)及工礦用地、交通用地）、水域、其他土地。糧食價格和產(chǎn)量及社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均來源于歷年《徐州統(tǒng)計年鑒》和國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用變化評價 分別從土地利用面積數(shù)量變化和土地利用動態(tài)度定量分析徐州2003—2013年土地利用變化狀況。單一土地利用類型動態(tài)度，可以表達(dá)某種土地利用類型變化的速度大小，表達(dá)式為：

L=Ub-UaUa×1T×100。

（1）

式中：L為某一研究時段某種土地利用類型動態(tài)度;Ua、Ub分別為某種土地利用類型研究初期和研究末期的面積（hm2）;T為研究時段長度（年）。

1.3.2 生態(tài)服務(wù)價值測算 Costanza等最早提出有關(guān)生態(tài)服務(wù)價值測算的理論與方法[8-9]，此后國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)服務(wù)價值展開了積極的討論和探索。我國學(xué)者謝高地等在參考Costanza等的研究成果基礎(chǔ)上，制定出了適合中國不同陸地生態(tài)服務(wù)價值的當(dāng)量因子表和服務(wù)價值表[10]。 本研究利用Costanza等的生態(tài)服務(wù)價值評價模型和謝高地等建立的中國不同陸地生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子表，與徐州的土地利用狀況相結(jié)合，通過當(dāng)?shù)丶Z食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值對生態(tài)單位面積服務(wù)價值表進(jìn)行修正。

Costanza等的生態(tài)服務(wù)價值評價模型：

ESV=∑VCk×Ak。

（2）

式中：ESV為生態(tài)服務(wù)總價值（元）;Ak為第k類土地利用類型的面積（hm2）;VCk為第k類土地利用類型單位面積上的生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)[元/（hm2·年）]。

1.3.3 敏感性分析 敏感性分析是經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的一種評價方法，它從定量分析的角度研究相關(guān)因素發(fā)生變化時，對關(guān)鍵指標(biāo)所產(chǎn)生的影響。目前，敏感性分析已與生態(tài)學(xué)相結(jié)合[11]，本研究分別將各土地利用類型生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)上下調(diào)整50%，根據(jù)“公式3”得到敏感性指數(shù)（CS）來反映敏感程度。當(dāng)CS>1，表明ESV對于VC富有敏感性;當(dāng)CS<1，表明ESV缺乏敏感性;當(dāng)CS越趨近于1，表明VC準(zhǔn)確性越關(guān)鍵。

CS=ESVj-ESVi）/ESVi（VCkj-VCki）/VCki。

（3）

式中：CS為敏感性指數(shù);ESV、VC、k同公式（2）;i為初始的價值系數(shù)，j為調(diào)整后的價值系數(shù)。

1.3.4 生態(tài)服務(wù)價值變化與社會經(jīng)濟(jì)關(guān)系分析 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展會影響土地利用的類型和方式，進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價值發(fā)生變化。依據(jù)可量化原則，本研究選取徐州2003—2013年GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)所占GDP比重4組數(shù)據(jù)作為社會經(jīng)濟(jì)因子。運(yùn)用SPSS軟件分別分析人口、GDP、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重與生態(tài)服務(wù)價值之間的關(guān)系，以期從定量角度分析社會經(jīng)濟(jì)因子對生態(tài)服務(wù)價值的影響。

2 土地生態(tài)服務(wù)價值變化研究

2.1 土地利用變化分析

從徐州市2003、2009、2013年土地利用變更數(shù)據(jù)（表1）中，可發(fā)現(xiàn)2003—2013年耕地、建設(shè)用地、水域、草地增加明顯，而園地、林地、其他土地有所減少。其中水域、建設(shè)用地增加幅度較大，水域增加了8.814萬hm2，建設(shè)用地增加了 7.194萬hm2，僅次于水域。林地、園地、其他土地10年間面積變化及動態(tài)變化度呈負(fù)值，其中林地面積減少速率最快，達(dá)到3.75%，園地面積量減少幅度最大，為2.094萬hm2。人口增加、城市不斷擴(kuò)張等因素會影響耕地、建設(shè)用地、水域、草地面積的變化，導(dǎo)致其他土地利用類型面積相應(yīng)減少，而土地利用方式改變會引起生態(tài)環(huán)境的改變。

表1 徐州市2003、2009、2013年土地利用變化情況及動態(tài)變化度

土地利

用類型

面積（×103 hm2） 單一動態(tài)變化度（%）

2003 2009 2013 2003—

2009 2009—

2013 2003—

2013

耕地 600.73 595.04 609.12 -0.19 0.59 0.14

園地 77.50 74.53 56.56 -0.77 -6.03 -2.70

林地 40.18 41.68 25.12 0.75 -9.93 -3.75

草地 0.46 6.30 6.47 253.91 0.67 130.65

建設(shè)用地 178.90 245.75 250.84 7.47 0.52 4.02

水域 117.33 208.45 205.47 15.53 -0.36 7.51

其他土地 35.12 21.41 22.90 -7.81 1.75 -3.48

2.2 土地生態(tài)服務(wù)價值變化分析

2003—2013年徐州市糧食平均單產(chǎn)為5 869.57 kg/hm2，2013年，徐州市糧食最低平均收購價格為2.4元/kg，結(jié)合文獻(xiàn)[10]和公式（4）得到徐州市平均每年農(nóng)田糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值為2 016.49元/（hm2·年）。由此對生態(tài)單位面積服務(wù)價值表進(jìn)行修正。

E=17×∑nt=1ptxtyt/S。

（4）

式中：E為徐州2003—2013年平均每年農(nóng)田糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價值（元/hm2）;pt、xt、yt分別為第t年徐州市糧食作物平均收購價格（元/kg）、單產(chǎn)量（kg/hm2）、播種面積（hm2）;S為糧食作物總面積。

本研究將林地、草地、水域、其他土地、建設(shè)用地分別與森林、草地、水域、荒漠、建設(shè)用地相對應(yīng)，耕地和園地與農(nóng)田相對應(yīng)，參考蔡邦成等的研究成果[12]，利用修正后的徐州市生態(tài)單位面積服務(wù)價值表，得出徐州市各土地利用類型生態(tài)服務(wù)功能價值及生態(tài)服務(wù)總價值（ESV）（表2）。

表2 徐州市2003—2013年生態(tài)服務(wù)價值變化

年份

服務(wù)價值（億元）

林地 草地 耕地 園地 水域 其他土地 建設(shè)用地 ESV

2003 17.70 0.07 83.71 10.80 108.76 0.30 8.89 230.23

2004 18.53 0.09 83.70 10.36 147.05 0.29 9.26 269.30

2005 18.49 0.01 83.55 10.36 143.24 0.18 9.35 265.18

2006 18.41 0.01 83.08 10.41 143.72 0.18 9.33 265.14

2007 18.40 0.01 82.88 10.41 144.84 0.18 9.34 266.04

2008 18.37 0.01 82.29 10.39 159.48 0.16 9.30 270.01

2009 18.36 0.92 82.91 10.38 193.23 0.18 10.11 316.10

2010 11.15 0.90 85.10 7.95 192.69 0.18 9.96 307.94

2011 11.11 0.89 85.16 7.93 192.24 0.18 9.96 307.48

2012 11.08 0.95 84.92 7.89 191.17 0.19 9.96 306.18

2013 11.07 0.94 84.87 7.88 190.47 0.19 9.96 305.39

10年間變化量 -6.64 0.87 1.17 -2.92 81.71 -0.11 1.07 75.16

變化率 -37.51% 1 242.86% -27.02% -1.40% 75.13% -36.67% 12.04% 32.65%

如表2所示，徐州市10年間生態(tài)服務(wù)總價值大體呈上升趨勢，但起伏變化較大，其中在2009年變化最為劇烈。2004年，生態(tài)服務(wù)總價值與2003年相比，增加了39.07億元，2004—2008年生態(tài)服務(wù)總價值都在265億元附近上下浮動。2009年，生態(tài)服務(wù)總價值明顯上升，與2008年相比增加了46.09億元，且達(dá)到10年間生態(tài)服務(wù)總價值的最高值，主要是由生態(tài)價值系數(shù)相對較高的水域面積大量增加所引起的。在隨后4年中，生態(tài)服務(wù)總價值持續(xù)下降，平均每年下降速度為0.68%，原因是水域、林地面積持續(xù)下降減少的生態(tài)價值高于其他土地利用類型所增加的生態(tài)價值。從各土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值中可發(fā)現(xiàn)，10年間水域和耕地的生態(tài)服務(wù)價值所占比重之和達(dá)到了85%以上，因此耕地和水域是徐州市高生態(tài)價值用地，對于提高生態(tài)服務(wù)總價值的貢獻(xiàn)顯著。

從10年間的生態(tài)服務(wù)價值變化量和變化率中可發(fā)現(xiàn)，草地、水域、耕地以及建設(shè)用地的變化量呈正值，其中水域的生態(tài)服務(wù)價值增加量最大，占總增加量的98.21%，草地的變化率達(dá)到1 242.862%，與草地面積在研究時段持續(xù)增長相對應(yīng)。林地、園地、其他土地的變化量呈負(fù)值，林地的減小幅度最大，變化率達(dá)到37.48%，占總減少量的78.23%。

綜上所述，水域在很大程度上決定了生態(tài)服務(wù)總價值量，由圖1可看到，水域面積及其生態(tài)價值的變化趨勢與生態(tài)服務(wù)價值相似。因此，徐州市在優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)時應(yīng)重點(diǎn)對水域生態(tài)進(jìn)行。

2.3 敏感性分析

2003、2009、2013年的敏感性指數(shù)（CS）均小于1（表3），且各土地利用類型的敏感性指數(shù)最高值在0.000 3～0.623 7之間，說明生態(tài)服務(wù)總價值對于生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)（VC）缺乏彈性，研究結(jié)果可信，說明對于研究徐州生態(tài)服務(wù)價值變化所選取的價值系數(shù)比較適合。在敏感性指數(shù)中，水域、草地的敏感性指數(shù)在不斷增大，表明水域及草地的VC對生態(tài)服務(wù)總價值的變化影響在不斷增強(qiáng)。

表3 徐州各土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值敏感性分析

土地利用類型

敏感性指數(shù)

2003 2009 2013

林地 0.076 9 0.058 1 0.036 2

草地 0.000 3 0.002 9 0.003 1

耕地 0.307 6 0.231 9 0.244 0

園地 0.045 8 0.032 3 0.025 5

水域 0.472 4 0.611 3 0.623 7

其他土地 0.001 3 0.000 6 0.000 6

建設(shè)用地 0.038 6 0.032 0 0.032 6

注：不同土地利用類型生態(tài)價值系數(shù)均為VC±50%。

3 土地生態(tài)服務(wù)價值變化與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系分析

徐州市2003—2013年的GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重見表4，結(jié)合徐州市生態(tài)服務(wù)總價值（ESV），得出徐州市生態(tài)服務(wù)總價值散點(diǎn)圖，觀察散點(diǎn)的分布狀況，運(yùn)用SPSS軟件將各散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合。從擬合結(jié)果（圖2、圖3、圖4、圖5）可發(fā)現(xiàn)，它們之間可用三次多項(xiàng)式方程進(jìn)行較好的擬合。

表4 徐州市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)

年份 GDP

（億元） 人口

（萬人） 城市化率

（%） 第三產(chǎn)業(yè)比重

（%）

2003 852.26 908.66 38.75 34.94

2004 1031.12 916.85 41.95 34.71

2005 1226.65 925.31 43.41 35.20

2006 1464.74 934.31 44.82 35.38

2007 1747.86 940.95 45.81 36.11

2008 2118.84 946.86 47.22 36.88

2009 2390.16 957.61 49.10 37.21

2010 2942.14 972.89 53.21 39.70

2011 3551.65 976.66 55.42 40.50

2012 4016.58 990.53 56.69 41.51

2013 4435.82 1006.85 58.10 42.49

從圖2至圖5中可以看出，生態(tài)服務(wù)總價值隨著GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重的變化呈現(xiàn)出先增長后下降的趨勢，也就是說對于徐州生態(tài)環(huán)境具有先促進(jìn)后消減的作用。

2003年前后，徐州市已進(jìn)入城市轉(zhuǎn)型的階段，土地利用結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整，2003—2009年社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重年增長率分別達(dá)到3007%、0.90%、4.45%、1.08%，并與生態(tài)服務(wù)總價值呈正變動趨勢，說明在此階段，當(dāng)?shù)卣畬τ谌丝诳刂?、?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、城市規(guī)模擴(kuò)張以及對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視程度很高，并提出相應(yīng)政策措施來保證經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2009年后，徐州市GDP的年增長率相對于2009年前稍有下降，但人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重的年增長率均高于2009年前，且生態(tài)服務(wù)總價值開始持續(xù)減少，說明社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度已超過生態(tài)環(huán)境所能承載的能力。2013年，徐州市城市化率與2009年相比增加了將近9個百分點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)重心也由第一、第二產(chǎn)業(yè)逐漸向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，城市用地的大量增加導(dǎo)致部分園地、林地、水域等轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，建設(shè)用地的生態(tài)服務(wù)價值的增加量小于園地、林地、水域等生態(tài)服務(wù)價值的減少量，致使生態(tài)服務(wù)總價值減少。因此這一時期的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展在一定程度上是以損耗生態(tài)服務(wù)價值為代價的。

4 結(jié)論與討論

2003—2013年，徐州市土地利用格局發(fā)生明顯變化，建設(shè)用地持續(xù)增長。2003—2009年期間林地、水域面積不斷增長，2009年后反而下降，反映出城市發(fā)展對于建設(shè)用地的需要量在不斷的上升，林地、水域、園地等大量轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。

敏感性分析結(jié)果表明，徐州市各生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)對生態(tài)服務(wù)總價值均缺乏彈性，研究結(jié)果可信。研究期間徐州市生態(tài)服務(wù)總價值體呈波動上升趨勢。2003—2008年生態(tài)服務(wù)總價值出現(xiàn)增減波動，2009年由于水域面積急劇增加，當(dāng)年的生態(tài)服務(wù)總價值明顯得到提高，2009年以后建設(shè)用地、草地、耕地、其他土地的生態(tài)價值增加量低于園地、林地、水域的生態(tài)價值減少量，導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)總價值持續(xù)減少。

土地利用格局及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與徐州的生態(tài)服務(wù)價值變化關(guān)系密切。不同土地利用類型的生態(tài)價值對生態(tài)服務(wù)價值的貢獻(xiàn)不同，其中水域及耕地的貢獻(xiàn)作用最大，且具有較高生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)的水域是影響徐州市生態(tài)服務(wù)價值的主要因素。因此，在進(jìn)行合理優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)較高的土地利用類型進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。

GDP、人口、城市化率、第三產(chǎn)業(yè)比重在2003—2009年期間與徐州市生態(tài)服務(wù)總價值呈正相關(guān)，對生態(tài)環(huán)境具有促進(jìn)作用，2009年以后呈負(fù)相關(guān)，對生態(tài)環(huán)境具有壓力和負(fù)面作用。雖然此結(jié)果并不能說明徐州市的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展是導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價值變化的直接原因，但可以反映出社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境已經(jīng)產(chǎn)生了影響。因此，徐州市在今后的發(fā)展中應(yīng)控制城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)張的速度和規(guī)模，提高土地的利用效率，適當(dāng)對人口增長進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。同時，地方政府采取生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，提高徐州市的生態(tài)服務(wù)功能來降低社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)服務(wù)功能所帶來的負(fù)面影響，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

本研究只選取了2003—2013年連續(xù)11年的面板數(shù)據(jù)，研究時段較短，導(dǎo)致在分析數(shù)據(jù)的變化趨勢以及回歸擬合時，對于分析結(jié)果及擬合效果會產(chǎn)生一定的影響。在分析社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)服務(wù)價值之間關(guān)系時，選取的社會經(jīng)濟(jì)因子較少，然而社會經(jīng)濟(jì)對生態(tài)服務(wù)價值的影響過程是非常復(fù)雜的，如何更為詳細(xì)地分析社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)服務(wù)價值的內(nèi)在機(jī)理，并實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)測，將是今后繼續(xù)研究的內(nèi)容之一。

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