古璠，黃義雄

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

基于土地利用變化的福建省自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究

古璠，黃義雄

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

以福建省自然保護(hù)區(qū)為例，依據(jù)2000年、2005年和2010年福建省土地利用數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件分析各類(lèi)型土地利用的面積及其變化特點(diǎn)，并參照謝高地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法，分析了福建省自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之間的關(guān)系。結(jié)果表明：(1)2000—2010年，土地利用發(fā)生了較大的變化，各類(lèi)型之間轉(zhuǎn)換比較頻繁，且林地面積逐漸在減少，園地和建設(shè)用地面積逐漸在增加，其他土地類(lèi)型面積先增加后減少；(2)2000—2010年，林地主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和耕地，園地主要由林地和草地轉(zhuǎn)換而來(lái)，林地為自然保護(hù)區(qū)最主要的土地利用類(lèi)型；(3)2000—2010年，自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值逐漸減少，且土地利用變化與各類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化相對(duì)一致。

土地利用；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；變化；自然保護(hù)區(qū)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)過(guò)程所形成及所維持的人類(lèi)生存所必需的環(huán)境條件和效用[1]。1997年，Costanza將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、干擾調(diào)節(jié)等17類(lèi)[2]。傅伯杰等人在《景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用》書(shū)中將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能劃分為4個(gè)層次：生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)功能、基本功能、環(huán)境效益和娛樂(lè)功能等[3]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估意義重大，各國(guó)學(xué)者一直致力于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估。Costanza提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子，對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算[2]。Brander等在研究濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)，建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值回歸方程，并對(duì)該方程的可行性進(jìn)行了探討[4]。我國(guó)學(xué)者在生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值研究方面也取得了很大的進(jìn)展，歐陽(yáng)志云等利用市場(chǎng)價(jià)值法、市場(chǎng)替代法等方法對(duì)中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估[5]。謝高地和魯春霞等對(duì)Costanza的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子進(jìn)行修訂，提出中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子，基于此評(píng)估出青藏高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[6]。謝高地與肖玉等對(duì)我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了估算，并提出我國(guó)不同省份的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子[7]。趙景柱等從物質(zhì)量和價(jià)值量?jī)蓚€(gè)角度評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，對(duì)兩種不同結(jié)果進(jìn)行分析，兩種方法區(qū)別很大，但也能相互補(bǔ)充使用[8]。

由于土地利用類(lèi)型狀況會(huì)直接影響到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，社會(huì)的快速發(fā)展使得土地利用類(lèi)型發(fā)生了很大的變化，各地區(qū)各土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也隨之發(fā)生變化。目前我國(guó)學(xué)者在土地利用類(lèi)型變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響方面的研究比較廣泛[9-13]。

自然保護(hù)區(qū)擁有豐富的生物資源，是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是人類(lèi)研究生態(tài)的天然平臺(tái)，并且在涵養(yǎng)水源、保持水土、改善生態(tài)環(huán)境及保持生態(tài)穩(wěn)定和生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著積極作用，提供著比較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。然而社會(huì)的高速發(fā)展，人口的不斷增加，城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)，自然保護(hù)區(qū)遭到越來(lái)越嚴(yán)重的破壞，生物多樣性逐漸減少，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值逐漸降低。

本文以福建省自然保護(hù)區(qū)為研究對(duì)象，分析其土地利用變化狀況，并對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在研究隨著土地利用的變化，自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能和價(jià)值變化規(guī)律，以期為自然保護(hù)區(qū)管理提供支持。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)范圍

根據(jù)《中華人民共和國(guó)自然保護(hù)區(qū)條例》(1994)，自然保護(hù)區(qū)是指“對(duì)有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布區(qū)、有特殊意義的自然遺跡等保護(hù)對(duì)象所在的陸地、陸地水體或者海域，依法劃出一定面積予以特殊保護(hù)和管理的區(qū)域”[14]。截至2014年底，福建省各級(jí)自然保護(hù)區(qū)共有90處，其中國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)16個(gè)，省級(jí)自然保護(hù)區(qū)21個(gè)。研究?jī)?nèi)容為2010年的情況。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于2000年、2005年福建省土地利用類(lèi)型圖，“福建省生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評(píng)估”項(xiàng)目中的2010年福建省土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)。自然保護(hù)區(qū)信息來(lái)源于中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部和福建省林業(yè)廳。

圖1 自然保護(hù)區(qū)分布圖

2 土地利用變化分析

2.1 各時(shí)期土地利用變化分析

首先對(duì)三期土地利用類(lèi)型圖分析整理，利用ArcGIS軟件與自然保護(hù)區(qū)結(jié)合，得到福建省自然保護(hù)區(qū)三期土地利用現(xiàn)狀圖(圖2)，并對(duì)各期的土地利用面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表1。

由表1可知，2000—2010年福建省自然保護(hù)區(qū)土地利用類(lèi)型以林地為最主要類(lèi)型,所占比例在84%以上。在其他的土地利用類(lèi)型中，耕地面積最多，所占比例最大；其次為園地?？傮w上來(lái)看，福建省自然保護(hù)區(qū)土地利用中林地、草地面積持續(xù)減少，林地面積減少最多，達(dá)2 840.741 8 hm2；耕地和濕地面積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，最終2010年比2000年耕地面積減少606.805 3 hm2，濕地面積減少60.276 2 hm2；園地和建設(shè)用地面積持續(xù)增加，分別增加2 702.368 4 hm2和2 447.206 3 hm2；裸地面積先增加后減少，但整體上增加38.639 3 hm2；其中園地增加面積最多。因此可以得出，2000—2010年，林地面積減少幅度最大，園地面積增加幅度最大。

2.2 各時(shí)期土地利用轉(zhuǎn)移分析

使用ArcGIS分析工具，計(jì)算提取土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，分析自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地利用變化狀況(見(jiàn)表2和表3)。

由表2可見(jiàn)，2000—2005年，自然保護(hù)區(qū)內(nèi)林地面積減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸亍@地和耕地；草地面積減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾蛨@地。耕地面積增加，主要來(lái)源于林地、草地和濕地；園地面積增加，主要來(lái)源于林地、耕地和草地；建設(shè)用地面積增加，主要來(lái)源于耕地和林地；裸地面積增加，主要來(lái)源于林地。

表2 2000—2005年各土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

注：行表示2000年某一減少的土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)?005年的各類(lèi)型的面積；列表示2005年某一增加的土地利用類(lèi)型來(lái)源于2000年的各類(lèi)型的面積。

由表3可知，2005—2010年，林地面積持續(xù)減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和耕地；草地面積減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和建設(shè)用地；耕地面積減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和建設(shè)用地；濕地面積減少，主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾徒ㄔO(shè)用地。園地面積增加，主要來(lái)源于林地和草地；建設(shè)用地面積增加，主要來(lái)源于耕地、林地和草地。

表3 2005—2010年各土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

注：行表示2005年某一減少的土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)?010年的各類(lèi)型的面積；列表示2010年某一增加的土地利用類(lèi)型來(lái)源于2005年的各類(lèi)型的面積。

綜合分析表2和表3，2000—2010年耕地和草地面積持續(xù)減少，建設(shè)用地和園地面積持續(xù)增加。2000—2005年和2005—2010年各土地類(lèi)型轉(zhuǎn)換比較頻繁，變化規(guī)律相對(duì)一致。

3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子

參考謝高地提出的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表[6,15]，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)等4個(gè)一級(jí)類(lèi)型和食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理、保持土壤、維持生物多樣性和提供美學(xué)景觀等9個(gè)二級(jí)類(lèi)型。謝高地將一個(gè)當(dāng)量因子的價(jià)值定義為當(dāng)年全國(guó)平均糧食產(chǎn)量的1/7。取林地和耕地的平均值作為園地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子；由于將水域劃為濕地類(lèi)型，取原表中濕地與河流(湖泊)的均值作為本文中濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子(見(jiàn)表4)。

表4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表

3.2 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量

根據(jù)謝高地[16]計(jì)算的全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為884.9元hm-2，與中國(guó)不同省份農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子，得到福建省不同土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1 380.44元hm-2，最后計(jì)算出單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量(見(jiàn)表5)。

表5 福建省自然保護(hù)區(qū)內(nèi)各土地利用類(lèi)型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量(元)

3.3 自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

根據(jù)各土地利用類(lèi)型的面積和單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量，計(jì)算自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值為：

式中：ET為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元a-1)；Si為i類(lèi)土地利用類(lèi)型面積(hm2)；Cij為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[元(hm2a)-1]。[17]

表6 2000—2005年自然保護(hù)區(qū)各土地利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值變化

表7 2005—2010年自然保護(hù)區(qū)各土地利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值變化

由表6和表7可以看出，2000—2005年，林地和草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都在降低，其他土地類(lèi)型的服務(wù)價(jià)值都呈小幅度的提高，其中園地服務(wù)價(jià)值增加最大，2005年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值比2000年降低了3.900 5×108元。2005—2010年，林地、草地、濕地、耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都在降低，林地降低值最大；只有園地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在增加；2010年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值比2005年減少了0.139 3×108元。從2000—2010年，福建省自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值在持續(xù)降低，從2000年的140.272 3×108元降低到2010年的135.624 1×108元；總體上林地、草地、濕地、耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在降低，園地和裸地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在增加；林地、濕地、耕地、園地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值所占比例在提高，而草地服務(wù)價(jià)值比例在降低；三期中林地所占比例都為最高，其次為濕地、園地、耕地。因此得出，林地為自然保護(hù)區(qū)最重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值構(gòu)成部分。并且，各土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化與各面積的變化情況相對(duì)一致。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)2000—2010年，福建省自然保護(hù)區(qū)內(nèi)各土地利用類(lèi)型中，林地、草地、濕地和耕地面積減少，園地、建設(shè)用地和裸地面積在增加。其中，林地減少面積最大，園地增加面積最大。林地主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和耕地，草地主要轉(zhuǎn)換為園地、建設(shè)用地和耕地。園地面積主要由林地和草地轉(zhuǎn)換而來(lái)，建設(shè)用地主要由耕地和林地轉(zhuǎn)換而來(lái)。

(2)2000—2010年，福建省自然保護(hù)區(qū)各土地利用類(lèi)型中，林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高，其次為濕地和園地。說(shuō)明林地、濕地和園地作為自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的重要構(gòu)成，其中林地最為重要。但是林地和濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在降低，園地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在增加。且各土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的變化與其面積變化相對(duì)一致。

4.2 討論

本文采用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是根據(jù)當(dāng)年全國(guó)平均產(chǎn)量的1 hm2農(nóng)田每年產(chǎn)生的糧食的經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為當(dāng)量因子的價(jià)值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而由于各地區(qū)土地利用類(lèi)型差異很大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況不同，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值還會(huì)受到土地利用類(lèi)型、地域和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響[4,18，19]。這在本文中并沒(méi)有考慮到，得到的自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)果會(huì)有偏頗。

[1] Daily G. Nature's services: societal dependence on natural ecosystems[M].Washington:Island Press, 1997.

[2] Costanza R, d'Arge R, De Groot R, et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital[J].Nature, 1997,387:253-255

[3] 傅伯杰,陳利頂,馬克明，等.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社,2001

[4] Brander L M, Florax R J G M, Vermaat J E. The empirics of wetland valuation: a comprehensive summary and a meta-analysis of the literature[J]. Environmental and Resource Economics, 2006,33(2):223-250

[5] 歐陽(yáng)志云,王效科,苗鴻.中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的初步研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1999(5):607-613

[6] 謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值評(píng)估[J].自然資源學(xué)報(bào),2003,18(2):189-196

[7] 謝高地,肖玉,甄霖,等.我國(guó)糧食生產(chǎn)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,13(3):10-13

[8] 趙景柱,肖寒,吳剛.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的物質(zhì)量與價(jià)值量評(píng)價(jià)方法的比較分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(2):290-292

[9] 楊越,哈斯,杜會(huì)石,等.基于RS和GIS的寧夏鹽池縣土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[J].水土保持研究,2014,21(5):100-105

[10] 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(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2014,33(4):441-446

[11] 楊越, 孫保平, 哈斯,等. 寧夏鹽池縣土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[J]. Agricultural Science & Technology, 2013(11):1687-1692

[12] 葉鵬,顏慧慧,王鳳霞.基于土地利用變化的三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2016,34(1):51-58

[13] 劉偉,劉祥宏,但新球,等.生態(tài)脆弱區(qū)土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響——以貴州北盤(pán)江大峽谷國(guó)家濕地公園為例[J].草地學(xué)報(bào),2015,23(4):689-696

[14] 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院.中華人民共和國(guó)自然保護(hù)區(qū)條例[Z]．2011-04-28

[15] 謝高地,甄霖,魯春霞,等.一個(gè)基于專(zhuān)家知識(shí)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法[J].自然資源學(xué)報(bào),2008,23(5):911-919

[16] 謝高地,肖玉,甄霖,等.我國(guó)糧食生產(chǎn)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,13(3):10-13

[17] 熊善高,萬(wàn)軍,龍花樓,等.重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化特征及啟示——以湖北省宜昌市為例[J].水土保持研究,2016,23(1):296-302

[18] 李雙成.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)地理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社,2014

[19] 張雅昕,劉婭,朱文博,等.基于Meta回歸模型的土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算與轉(zhuǎn)移[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2016,52(3):493-504

Ecosystem Service Value of Nature Reserves in Fujian Province Based on Land Use Change

Gu Fan, Huang Yixiong

(School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

Based on land use data in 2000, 2005 and 2010, land use area and its variation characteristics of nature reserves in ArcGIS were investigated in Fujian Province.The relationship between land use change and ecosystem service value in Fujian nature reserve was analyzed with Xie Gaodi’s method.Result shows that:(1)The land use change a lot,the conversion of land use types is frequent from 2000 to 2010. And the area of forest land decrease gradually, the garden land and construction land increase.(2)From 2000 to 2010, the forest land was transformed into garden and cultivated land, and the land was mainly converted from forest land and grassland. Forest land is the main land use type in nature reserve.(3)The value of ecosystem services in nature reserve gradually reduce, and the change of land use and ecosystem services value of various types of ecosystem service value change is relatively consistent from 2000 to 2010.

land use; ecosystem service value; change; nature reserve

1005-5215(2017)01-0014-05

2016-11-30

古璠(1992-)，女，河南駐馬店人，碩士研究生，從事生態(tài)與環(huán)境研究，Email:872584123@qq.com

黃義雄(1960-),男，福建福州人，博士，主要從事景觀生態(tài)方面研究，Email:yxhuang@fjnu.edu.cn

S759.9

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.004