宋利利 秦明周 范云峰 張鵬巖
摘要:土地是各種陸地生態(tài)系統(tǒng)的載體,土地利用的變化必然影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)角度出發(fā),運用Costanza等的研究方法,參考謝高地等修正的我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量,構(gòu)建不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值修正系數(shù);以河南省葉縣為例,從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值視角定量評價縣域土地利用總體規(guī)劃實施的生態(tài)效應(yīng)。結(jié)果表明:(1)葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值從2000年的15.83億元提升到2020年的26.30億元,年均變化率達到257%;(2)2005—2010年,與其他單項服務(wù)價值相比,葉縣生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)價值和調(diào)節(jié)服務(wù)價值大幅度增加;(3)2005—2010年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均明顯上升。通過分析葉縣土地利用的變化及其產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng),進一步明確葉縣土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的調(diào)整方向,以期為土地利用規(guī)劃的科學(xué)決策和區(qū)域生態(tài)建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞:縣域土地利用;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值;葉縣;土地利用變化;生態(tài)效應(yīng);總體規(guī)劃
中圖分類號:F323.211 文獻標志碼: A 文章編號:1002-1302(2015)07-0460-04
土地利用是人類對土地自然屬性的利用方式和狀況,即人類根據(jù)土地的自然特點,按照一定的經(jīng)濟與社會目的,采取生物、技術(shù)等手段對土地長期性和周期性的經(jīng)營管理與治理活動。土地利用/覆被變化可引起各類生態(tài)系統(tǒng)類型、面積及空間分布格局的變化。景觀生態(tài)學(xué)認為,土地利用/覆被變化引發(fā)的景觀格局變化改變了景觀中物質(zhì)循環(huán)和能量流動、土壤水分、土壤養(yǎng)分等生態(tài)過程的時空變化,從而對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ecosystem services)是人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的各種惠益,包括有形的物質(zhì)產(chǎn)品供給與無形的服務(wù)提供2個方面,主要分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù),以及維持其他類型服務(wù)所必需的支持服務(wù)[2-3]。近年來,我國學(xué)者在不同尺度上對土地利用/覆被的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)進行了大量的研究,從目前已有研究來看,多數(shù)研究集中在區(qū)域尺度上,包括懷柔水庫流域[4]、三江源區(qū)[5]、黃土高原[6]等,也有學(xué)者關(guān)注城市尺度的研究,例如安徽省明光市[7]、浙江省杭州市[8]等。在縣域尺度上將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值納入到土地利用總體規(guī)劃的實施評價當中,目前這方面的研究尚不多見。因此,本研究在前人研究方法和成果的基礎(chǔ)上,在縣域尺度上從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的角度出發(fā),對土地利用總體規(guī)劃的實施評價進行研究,以期為科學(xué)制定土地利用總體規(guī)劃、實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供參考。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
由圖1可見,葉縣位于河南省中部偏西南地區(qū),地處黃淮平原西部邊緣與伏牛山東部邊緣的交接地帶,位于33°21′~33°46′N,113°01′~113°37′E之間,總面積1 388.69 km2。2012年底,葉縣總?cè)丝跒?9.50萬人,全縣共有18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、580個行政村;葉縣氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L氣候,年平均氣溫14.9 ℃,年平均無霜期214 d,多年平均降水量794.6 mm,年降水季節(jié)分配不均,具有夏季多、冬季少、春秋兩季居中的特點;地勢西南高、東北低。葉縣縣境南及西南為淺山丘陵區(qū),北中部為平原,葉縣屬淮河水系,水資源豐富,境內(nèi)有湛河、沙河、灰河、澧河、甘江河;土壤以黃棕壤為主,占土地面積的82.3%。葉縣資源豐富,已發(fā)現(xiàn)的各種礦產(chǎn)共23種,其中以巖鹽為最高,總儲量3 300億t,以縣域為單位屬全國第一,品位居全國井礦鹽之首,被稱為“巖鹽之都”。作為全國商品糧生產(chǎn)基地,2012年葉縣榮獲“全國糧食生產(chǎn)先進縣”稱號。
1.2 研究方法
1.2.1 研究數(shù)據(jù)的收集與處理 本研究數(shù)據(jù)源包括研究區(qū)的土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(2006—2020年)、葉縣2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫、葉縣2000—2010年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)、葉縣1 ∶50 000行政區(qū)圖、自然地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(包括地形地貌、土壤、水文、植被的基本資料)。結(jié)合研究區(qū)特點和研究目的,將土地利用類型劃分為水澆地、旱地、園地、有林地、灌木林、其他林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地,這里水域包括河流水面、水庫水面、坑塘水面、灘涂,未利用地包括鹽堿地、沼澤地、沙地、裸地、荒草地。本研究只針對除建設(shè)用地之外的其他土地類型。
1.2.2 研究方法
1.2.2.1 土地利用的動態(tài)度 (1)單一土地利用動態(tài)度。土地利用動態(tài)度是指區(qū)域一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型數(shù)量的變化速度,它能較好地比較各區(qū)域間土地利用變化的差異,并且表示出未來土地利用變化的趨勢。土地利用動態(tài)度K的表達公式為:
K=Ub-UaUa×1T×100%。
式中:Ua、Ub分別表示研究區(qū)域某一時間段內(nèi)初期、末期某種土地利用類型的面積;T為研究時段長。
(2)綜合土地利用動態(tài)度。綜合土地利用動態(tài)度表示區(qū)域土地利用變化的速度,計算公式為:
Ri=∑ni=1|Ubi-Uai|2∑ni=1Uai×1T×100%。
式中:Uai、Ubi分別為研究期初、研究期末某土地利用類型的面積;T為研究時段長;n為土地利用類型數(shù)。
1.2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值測算 關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)分類及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ecosystem service value,ESV)的核算參考謝高地等的研究方法[9],該方法是在借鑒Costanza等研究方法[2]的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)的實際情況并對國內(nèi)生態(tài)學(xué)者進行問卷調(diào)查,制定了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表。謝高地等提出的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值當量對土地利用類型的劃分相對較粗,沒有涉及到土地利用類型的二級分類,而這些類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值差異較大[9]。本研究結(jié)合葉縣土地利用特點和我國土地利用現(xiàn)狀分類,參考Costanza等的ESV計算公式:
ESV=∑(Ak×VCk)[2]。
式中:Ak為研究區(qū)土地利用類型k的分布面積,hm2;VCk為該類型土地單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)。
在已有研究的基礎(chǔ)上對各種土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了細化,其中水澆地、草地、林地、水域參照謝高地等的研究成果[9],旱地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當量參照水澆地進行修正[10],園地的生態(tài)服務(wù)價值當量取林地和農(nóng)田的平均值[11],有林地、灌木林、其他林地的生態(tài)服務(wù)當量比值取 1.4 ∶1.0 ∶0.6[12],未利用地的生態(tài)服務(wù)當量取荒漠與草地的平均值[11]。在此基礎(chǔ)上制定了葉縣生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當量表(表1),同時根據(jù)葉縣的實際情況對單位面積農(nóng)田自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟價值進行修正:葉縣1個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子的經(jīng)濟價值相當于葉縣平均糧食單產(chǎn)價值的1/7,2010年葉縣的平均糧食單產(chǎn)是5 266.96 kg/hm2,糧食單價按河南省2010年糧食的平均價格1.8 元/kg計算,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自然糧食產(chǎn)量(不考慮勞動投入)的經(jīng)濟價值相當于平均糧食單產(chǎn)市場價值的1/7,即1 354.36 元/(hm2·年)。
2 結(jié)果與分析
2.1 2000—2020年葉縣土地利用動態(tài)變化
2.1.1 單一土地利用動態(tài)度 由表2可知,2000—2005年葉縣耕地、園地、水域、未利用地都有所減少,林地略有增加,草地面積不變。2005—2010年,耕地、林地、水域面積大幅度增加,其中林地面積增加14 120.88 hm2,動態(tài)度為58.58%;耕地面積增加808.32 hm2,動態(tài)度為0.20%;水域面積增加985.50 hm2,動態(tài)度為2.63%。依據(jù)葉縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)中2020年土地利用預(yù)測情況,預(yù)計2010—2020年,耕地將減少808.32 hm2,動態(tài)度為-0.10%;草地、水域面積不會出現(xiàn)波動;園地動態(tài)度為10.50%;未利用地出現(xiàn)大幅減少,動態(tài)度為-4.64%。
2.1.2 綜合土地利用動態(tài)度 從對葉縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)2000—2020年的土地利用綜合動態(tài)度(圖2)的分析來看,2000—2005年期間,縣城所在的昆陽鎮(zhèn)綜合土地利用動態(tài)度相對較大;2005—2010年期間,各鎮(zhèn)的土地利用綜合動態(tài)度均有所提高,其中常村鄉(xiāng)、昆陽鎮(zhèn)、辛店鄉(xiāng)的綜合土地利用動態(tài)度相對較大;2010—2020年,多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用綜合動態(tài)度均有所變化,其中任店鎮(zhèn)、田莊鄉(xiāng)、龍泉鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用綜合動
2.2 葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的動態(tài)變化
由表3可見,葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量由2000年的15.83億元上升為2010年的22.47億元,上升了41.95%。根據(jù)葉縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)提供的數(shù)據(jù),計算出的2020年葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量比2005年增加10.56億元,增加了67.07%。其中2005—2010年,葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量增加了6.73億元,增加42.72%;2010—2020年,葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量呈現(xiàn)上升的趨勢。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成上來看,調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的貢獻最大。2005年以后,葉縣作為國家商品糧生產(chǎn)基地,開展中低產(chǎn)田的治理,加快農(nóng)田水利設(shè)施的改造,一部分旱地變成水澆地,至2010年,供給服務(wù)增加了0.88億元,增加50.60%。由于燕山水庫的修建,林地面積的增加,葉縣調(diào)節(jié)服務(wù)價值明顯增加,2005—2010年增加了3.73億元,增加了41.62%。
2.3 葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化的區(qū)域差異
以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元,計算葉縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)實施前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化量、變化率,從而分析葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的區(qū)域差異。由表4可見,2000—2005年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值略有下降,僅葉縣縣城所在的昆陽鎮(zhèn)及其他少數(shù)幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)有所增加;2005—2010年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均明顯上升,其中保安鎮(zhèn)、辛店鄉(xiāng)增幅最大,年均變化率分別為14.10%、10.07%。主要原因是由于位于保安鎮(zhèn)的燕山水庫的修建和屬于丘陵地帶辛店鄉(xiāng)的林地大幅增加。根據(jù)葉縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計出的結(jié)果,2010—2020年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化量放緩,大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)有小幅增加,年均變化率均未超過1.00%,其中城關(guān)鄉(xiāng)、遵化店鎮(zhèn)、保安鎮(zhèn)均略有下降。
3 結(jié)論與討論
3.1 結(jié)論
(1)2000—2005年,葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值未有較大變化;在整個規(guī)劃期(2006—2020年),葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷提高,與2005年相比,2020年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量增加10.56億元,增加了67.07%。該結(jié)果表明,葉縣土地總體規(guī)劃(2006—2020年)實施過程中,葉縣土地利用變化的生
(2)由于葉縣燕山水庫的修建和農(nóng)田水利設(shè)施的改造,林地和水域大面積增加,部分旱地變成水澆地,土地利用結(jié)構(gòu)的變化和調(diào)整對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響較為明顯,這主要體現(xiàn)在供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)的價值變化上。2005—2010年,供給服務(wù)價值增加了0.88億元,增長50.60%;調(diào)節(jié)服務(wù)增加了3.73億元,增長41.62%。
(3)2000—2005年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值略有下降,僅葉縣縣城所在的昆陽鎮(zhèn)有所增加;2005—2010年,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均明顯上升,其中保安鎮(zhèn)、辛店鄉(xiāng)增幅最大,年均變化率分別為14.10%、10.07%。
3.2 討論
土地利用總體規(guī)劃實施的生態(tài)效應(yīng)評價是土地利用總體規(guī)劃修訂的重點和難點?;谕恋乩玫亩喙δ苄?,本研究從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的角度出發(fā),在參照Costanza等和謝高地等關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究方法的基礎(chǔ)上,對不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)進行細化和修正,定量分析葉縣土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)實施前后葉縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量的時間變化和區(qū)域差異,進而評價縣域土地利用總體規(guī)劃的生態(tài)效應(yīng)。在縣域尺度上,將各類土地利用類型進行細化是有必要的,但不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)制定的科學(xué)性對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算影響較大,在今后的研究中還須要進一步論證和完善。
參考文獻:
[1]蘇常紅,傅伯杰. 景觀格局與生態(tài)過程的關(guān)系及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[J]. 自然雜志,2012,34(5):277-283.
[2]Costanza R,dArge R,de Groot R,et al.The value of the worlds ecosystem services and natural capital[J]. Nature,1997,387(6630):253-260.
[3]傅伯杰,張立偉. 土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù):概念、方法與進展[J]. 地理科學(xué)進展,2014,33(4):441-446.
[4]王友生,余新曉,賀康寧,等. 基于土地利用變化的懷柔水庫流域生態(tài)服務(wù)價值研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(5):246-251.
[5]賴 敏,吳紹洪,戴爾阜,等. 三江源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間接使用價值評估[J]. 自然資源學(xué)報,2013,28(1):38-50.
[6]劉 琳,劉雪華. 黃土高原1990-2000年間的景觀格局演變及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分析[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(5):8-13.
[7]徐小燕. 土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響——以安徽省明光市為例[J]. 首都師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,35(3):67-73.
[8]方 明,吳次芳,沈孝強,等. 杭州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變分析[J]. 地域研究與開發(fā),2014,33(2):153-158,164.
[9]謝高地,甄 霖,魯春霞,等. 一個基于專家知識的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值化方法[J]. 自然資源學(xué)報,2008,23(5):911-919.
[10]唐秀美,陳百明,路慶斌,等. 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的生態(tài)區(qū)位修正方法——以北京市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報,2010,30(13):3526-3535.
[11]許 旭,李曉兵,符 娜,等. 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算在土地利用規(guī)劃戰(zhàn)略環(huán)境評價上的應(yīng)用——以北京市為例[J]. 資源科學(xué),2008,30(9):1382-1388.
[12]李晉昌,王文麗,胡光印,等. 瑪曲縣土地利用/覆蓋變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響[J]. 中國環(huán)境科學(xué),2010,30(11):1579-1584.