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。

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