■ 洪 娟/李 正
(1.中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院,北京 101149;2.北京巖土工程勘察院,北京 100083)
土地整治生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化研究
——以霍城縣北山溝灌區(qū)薩爾布拉克鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目為例
■ 洪 娟1/李 正2
(1.中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院,北京 101149;2.北京巖土工程勘察院,北京 100083)
文章以伊犁河谷區(qū)霍城縣北山溝灌區(qū)薩爾布拉克鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目為例,從土地整治活動引起的土地利用變化入手,采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值法和敏感性分析法將土地整治引起的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值變化進(jìn)行定量化分析。研究結(jié)果顯示:案例研究區(qū)域土地整治后由耕地和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地增加引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增加量為528.84萬元/年,而由其他草地和裸地面積減少帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的減少量為380.23萬元/年,二者相抵后,案例區(qū)由土地整治引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了148.62萬元/年。土地整治前后土地利用類型的變化,導(dǎo)致研究區(qū)各土地類型的ESV和各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值均有發(fā)生變化。
土地利用;土地整治;土地利用類型;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;霍城;伊犁河谷
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù),是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和基本條件[1,2]。目前,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評估方法主要是價(jià)值量評價(jià)法和物質(zhì)量評價(jià)法,其中以Costanza等提出的以生態(tài)價(jià)值量評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的理論方法應(yīng)用最為廣泛[3,4]。
土地整治是對土地利用空間與布局的再組織和再優(yōu)化過程,通過工程技術(shù)及生物措施改變了土地利用空間與布局以及地表植被狀況,促使土地整治區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,從而對土地整治區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)功能的類型和強(qiáng)度產(chǎn)生影響[5]。土地整治的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究是土地整治理論與實(shí)踐研究的重要組成部分,如何借鑒、運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的理論方法來科學(xué)、客觀地評估土地整治活動引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化是一個(gè)迫切需要解決的科學(xué)問題[3]。近年來,國內(nèi)外專家學(xué)者對土地整治活動引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行了有益的探索研究[3,6-8],研究區(qū)主要集中于中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平較高的東中部地區(qū),但在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平相對較低的西北區(qū)域研究較少。
由于地區(qū)自然地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和社會狀況不同,土地整治的主導(dǎo)方向、基本內(nèi)容和實(shí)施模式存在差異。本研究選擇伊犁河谷區(qū)霍城縣北山溝灌區(qū)薩爾布拉克鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目為例,從土地整治活動引起的土地利用變化入手,采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)方法將土地整治引起的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值變化進(jìn)行定量化分析,以期豐富土地整治生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究的類型,為土地整治效益評估與決策提供依據(jù)。
伊犁河谷區(qū)水資源豐富、土壤肥沃、地勢平坦,是新疆自然經(jīng)濟(jì)條件最好的地區(qū),同時(shí)也是國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重點(diǎn)區(qū)域?;舫强h北山溝灌區(qū)位于伊犁河北岸霍城縣境內(nèi),是《伊犁河流域綜合規(guī)劃》中規(guī)劃的25處灌區(qū)之一,是《伊犁河谷地土地開發(fā)整理重大工程實(shí)施方案》中劃分的13個(gè)土地整治工程區(qū)之一?;舫强h北山溝灌區(qū)薩爾布拉克鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目是伊犁河谷地土地開發(fā)整理重大工程的一個(gè)子項(xiàng)目,位于霍城縣城以北30km處的薩爾布拉克河谷地,北緯44°13'01″~44°16'57″、東經(jīng)81°00'33″~81°05'58″之間。研究區(qū)地勢總體上呈北高南低,屬丘陵谷地地貌,高程在1185~870m之間;研究區(qū)屬中溫帶大陸性氣候,年均降水量約為145mm,年均蒸發(fā)量約為1411mm;土壤類型以灰鈣土為主,局部分布有潮土,灰鈣土、草甸土;土壤質(zhì)地以輕壤土和中壤土為主,宜種性廣。
霍城縣北山溝灌區(qū)薩爾布拉克鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目于2012年8月開工建設(shè),2013年10月全面建設(shè)完成,項(xiàng)目區(qū)總面積2871.3hm2,實(shí)施土地整治規(guī)模2388.86hm2,新增耕地533.62hm2。主要由灌溉與排水、田間道路和農(nóng)田防護(hù)林等工程組成,實(shí)際修建支渠11.49km、斗渠36.66km、水閘248座、農(nóng)用橋24座、圓管涵298座、沉砂池2座、滴灌管道布置面積104.27hm2;修建田間道76.94km;防護(hù)林2.94萬株。
2.1 數(shù)據(jù)來源
本文案例項(xiàng)目土地利用數(shù)據(jù)來源于規(guī)劃設(shè)計(jì)報(bào)告及圖件、竣工驗(yàn)收報(bào)告及圖件。同時(shí),根據(jù)我國土地利用分類系統(tǒng)及研究區(qū)實(shí)際,將研究區(qū)劃分為耕地、園地、草地、林地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、住宅用地和其它土地等8種土地利用類型。
2.2 研究方法
2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值法
表1 研究區(qū)不同地類的單位面積生態(tài)價(jià)值系數(shù)
本文在Costanza等[1]、謝高地等[9,10]學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上,通過對研究類似區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究的文獻(xiàn)[11-15],結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況,選擇確定不同土地類型對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)類型及生態(tài)價(jià)值系數(shù)(表1)。套用Costanza提出的ESV公式來計(jì)算土地整治區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值:
式(1)中ESV指研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元);Ai指研究區(qū)內(nèi)第i類的土地面積(hm2);VCi指i類土地的生態(tài)價(jià)值(元/hm2·a);i指研究區(qū)土地類型。
2.2.2 敏感性分析法
國內(nèi)相關(guān)學(xué)者為驗(yàn)證研究采用的VC是否恰當(dāng)適合,通常采用敏感性指數(shù)(Coefficient of Sensitivity,CS)來確定ESV隨時(shí)間推移各土地類型變化情況對VC的依賴程度[2]。CS是指VC每變動1%引起ESV的變化情況,如果CS>1,表明ESV對VC是富有彈性的,CS值越大,表明VC的準(zhǔn)確性越關(guān)鍵;如果CS<1,則表明ESV 對VC是缺乏彈性的。本研究擬將各土地類型的VC通過上下調(diào)整50%來衡量ESV的變化情況。CS計(jì)算公式為:
式(2)中q和h分別表示VC調(diào)整前和調(diào)整后;i表示土地類型。
3.1 土地整治前后利用結(jié)構(gòu)變化
根據(jù)案例土地整治前后利用類型的對比(表2),總結(jié)出整治前后土地利用類型的變化情況,同時(shí)根據(jù)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵模型和均衡度模型[16]計(jì)算研究區(qū)土地整治前后利用結(jié)構(gòu)信息熵情況。
(1)整治前后研究區(qū)耕地面積比例均為最大,超過58%。整治后研究區(qū)耕地?cái)?shù)量明顯增加,耕地占整治區(qū)域中土地總面積的比例明顯上升,變化率達(dá)到31.7%。這種變化情況與我國確定土地整治為補(bǔ)充耕地的有效途徑是密切相關(guān)的。土地整治后增加的耕地面積主要來源于整治區(qū)未利用地中的其他草地和裸地。
(2)整治后研究區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地增加。由于案例研究區(qū)現(xiàn)狀道路、溝渠、農(nóng)田防護(hù)林等基礎(chǔ)設(shè)施狀況較差,甚至部分已處于荒廢狀態(tài),而該土地整治項(xiàng)目的實(shí)施,主要目的就是要加強(qiáng)農(nóng)田灌排基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、完善田間道路和農(nóng)田林網(wǎng)系統(tǒng),修建和新建路、渠、林等農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施,所以農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地會有所增加。
(3)整治后研究區(qū)土地利用類型種類減少,由整治前的8種用地類型減少為整治后的6種,這主要是為實(shí)現(xiàn)整治后增加有效耕地面積的目標(biāo),而在土地整治過程中,將未利用地(其他草地和裸地)全部整治成耕地,從而耕地面積明顯增加,整治區(qū)域中的用地類型減少。
(4)整治后研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵由1.23減少到0.83,均衡度從0.59減少到0.46,表明研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)走向失衡或不穩(wěn)定,異質(zhì)性減弱。
圖1 土地整治項(xiàng)目實(shí)施前后各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其變化率
表2 研究區(qū)土地整治前后利用結(jié)構(gòu)變化
3.2 土地整治前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化
3.2.1 各土地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化
從圖1可以看出案例土地整治項(xiàng)目實(shí)施后各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的變化情況。其中,草地和其它土地的ESV在整治前后變化劇烈,逆向變化率達(dá)100%;園地和住宅用地的ESV無變化;耕地的ESV在整治前和整治后的比重都是最大的,達(dá)到51.6%以上,而且增幅也是最大的,達(dá)到326.27萬元;草地的E S V在整治后減為0。主要是因?yàn)檠芯繀^(qū)其他草地和裸地整治成為耕地、防護(hù)林帶、溝渠和田間道路,整治后耕地和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地等均有所增加,而草地、其它土地全部消失,園地和住宅用地屬于不動工范圍,整治前后范圍面積無變化。從整個(gè)研究區(qū)來看,耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在整治前后都占居主體地位,各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的變化與整治前后土地利用類型數(shù)量的變化具有一致性。
3.2.2 單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化
研究區(qū)土地整治前后各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的變化取決于整治前后土地利用類型變化的數(shù)量和單項(xiàng)生態(tài)價(jià)值系數(shù)。由圖2可知,無論整治前后,研究區(qū)所提供的生態(tài)服務(wù)仍然以廢物處理、土壤保持、水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)和生物多樣性保護(hù)等功能為主,這與伊犁地區(qū)“水源涵養(yǎng)和生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)”的功能定位也是吻合的。土地整治后,研究區(qū)所提供的生態(tài)服務(wù)除氣候調(diào)節(jié)、土壤形成與保護(hù)、生物多樣性保護(hù)有所損失之外,其余各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能均有所提高:土壤形成與保護(hù)下降幅度明顯,達(dá)到20.15萬元;水源涵養(yǎng)、廢物處理、食品生產(chǎn)3項(xiàng)增加幅度明顯,都在32.29萬元以上;娛樂文化、原材料、水源涵養(yǎng)、食品生產(chǎn)4項(xiàng)變化率明顯,變化率均在19.06%以上。這表明,土地整治通過完善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施、增加有效耕地面積等減少了水土流失,提高農(nóng)作物種植面積和糧食產(chǎn)量,但這些功能方面的提高是以其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的退化為代價(jià)的。
圖2 土地整治項(xiàng)目實(shí)施前后各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其變化率
表3 研究區(qū)土地整治前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值變化情況
3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值變化
根據(jù)圖1和表3,可以得出研究區(qū)整治前后的生態(tài)服務(wù)總價(jià)值變化情況。研究區(qū)整治以后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值有所增加,由整治前的1831.86萬元增加到1980.47萬元,增加量為148.62萬元,變化率為8.11%。主要是由于案例研究區(qū)通過將其他草地和裸地整治成為耕地、林地等用地類型后,林地生態(tài)價(jià)值系數(shù)約為草地生態(tài)價(jià)值系數(shù)的3倍,而草地與耕地的生態(tài)價(jià)值系數(shù)相差不大,故研究區(qū)林地和耕地面積增加引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增加量超過了草地面積減少引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的損失量??梢娧芯繀^(qū)經(jīng)過土地整治后,對區(qū)域生態(tài)安全相對是有利的。
表4 生態(tài)價(jià)值系數(shù)調(diào)整后土地整治前后ESV的變化情況及敏感性指數(shù)
3.2.4 敏感性分析
按照上述CS計(jì)算分析方法,將本文采用的VC上下分別調(diào)整50%,計(jì)算得出案例土地整治前后各土地類型的ESV和CS(表4)。結(jié)果表明:在研究區(qū)VC上下各調(diào)整50%的情況下,ESV對VC的敏感性都小于1;CS最高值為0.90,即當(dāng)耕地的VC增加1%時(shí),對應(yīng)的ESV增加0.90%,對ESV影響程度最大;CS最低值為0,即當(dāng)交通運(yùn)輸用地或者其它土地的VC增加1%時(shí),對應(yīng)的ESV增加0~0.16%,對ESV影響程度最小。CS分析結(jié)果說明本文研究區(qū)的ESV對于VC是缺乏彈性的,即本文采用的生態(tài)價(jià)值系數(shù)得出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評估結(jié)果在本研究區(qū)是可信的,只是整治前后各土地類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)的敏感性程度在排序上稍微有變化。
(1)根據(jù)研究區(qū)土地整治前后土地利用類型的對比,總結(jié)整治前后研究區(qū)土地利用類型的變化趨勢為:整治后耕地面積明顯增加,耕地占整治區(qū)域中土地總面積的比例明顯上升,并且在整治前后都是土地利用結(jié)構(gòu)的主體;整治后農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地增加;整治后項(xiàng)目區(qū)土地利用類型種類減少,土地利用結(jié)構(gòu)趨于失衡,異質(zhì)性減弱。
(2)由于土地整治前后土地利用類型的變化,導(dǎo)致研究區(qū)各土地類型的ESV和各單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值均有發(fā)生變化。在研究區(qū),土地整治前后耕地的ESV都是最大并增量最高,草地由于全部整治為耕地及農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施用地后其ESV減為零,其他土地類型的ESV略有增加。土地整治后除氣候調(diào)節(jié)、土壤形成與保護(hù)、生物多樣性保護(hù)有所損失之外,其余各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能均有所提高。
(3)案例項(xiàng)目在整治后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值有所增加,每年增加148.62萬元,變化率為8.11%,表明研究區(qū)經(jīng)過土地整治后,對區(qū)域生態(tài)安全是相對有利的,耕地和林地面積的增加彌補(bǔ)了草地面積減少引起的ESV損失。敏感性分析表明,研究區(qū)ESV對于VC的CS均小于1,說明本文選擇的生態(tài)價(jià)值系數(shù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評估結(jié)果在本研究區(qū)內(nèi)有較高的可信度。
(4)量化土地整治活動引起的土地類型轉(zhuǎn)換對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,要綜合考慮土地整治區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和布局,通過對土地整治活動引起的土地利用空間布局變化對生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步分析研究,才能夠提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,為土地整治決策及其生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。因此,在本文研究基礎(chǔ)上,還有必要進(jìn)一步研究與探討各生態(tài)系統(tǒng)的不同空間分布與不同質(zhì)量因素等引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值差異,這也是本研究未來拓展的方向。
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Research on the Change with Regard to the Service Value of Land Reclamation and Consolidation Ecological System—A Case Study of Land Management Project in Sarbulak, Beishangou Irrigation District of Huocheng County
HONG Juan1, LI Zheng2
(1.Chinese Academy of Land and Resource Economics, Beijing 101149; 2. Beijing Geotechnical Investigations Institute, Beijing 100083, China)
This paper has quantitatively analyzed the ecosystem value changes based on the land use changes which caused by the initiatives of land reclamation and consolidation in Sarbulak, Beishangou Irrigation District of Huocheng County of Yili Valley by using ecosystem service value method and sensitivity analysis. The results of the study shows that in the study area, after land management, the amount of ecosystem service values increased with the increase of cultivated land and farm infrastructure is 5.2884 million yuan/ year, while the decrease of ecosystem service values due to the reduction of other grass and the bare area is 3.8023 million yuan/year. On balance, in the study area, the initiatives of land management have made the ecosystem value increase 1.4862 million yuan / year. In view of the change of land use types before and after the land reclamation, both the ESV of land types and each single ecosystem services value have changed in this area.
land use; land reclamation and consolidation; land use type; ecosystem service values; Huocheng; Yili Valley
F062.1;F301.0
A
1672-6995(2016)08-0048-06
2016-06-01;
2016-08-10
洪娟(1979-),女,安徽省合肥市人,中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院研究實(shí)習(xí)員,大學(xué)本科,主要從事國土資源經(jīng)濟(jì)與管理研究。