楊赟+劉慧靈+林蕙靈+伍世代

摘要：采用福州市倉山區(qū)2000年、2010年土地利用數(shù)據(jù)，運用GIS方法提取了10年間的倉山區(qū)土地利用動態(tài)變化數(shù)據(jù)。采用中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值測算方法對倉山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進行了分析處理，測算了倉山區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化。結果表明：2000～2010年，倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈明顯的下降趨勢，這與土地利用變化密切相關。提出了控制建設用地的擴張，保護水域、林地、耕地和園地等生態(tài)價值系數(shù)高的土地利用類型的建議，以提升倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能。

關鍵詞：地理學；生態(tài)服務價值；土地利用變化；敏感性分析；倉山區(qū)

中圖分類號：K903

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0220-04

1 引言

生態(tài)系統(tǒng)服務指生態(tài)系統(tǒng)形成和所維持的人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境條件與效用[1]，對人類健康與生存以及區(qū)域和全球生態(tài)安全至關重要。土地利用變化是影響全球生態(tài)系統(tǒng)的決定性因素之一[2]，利用土地利用變化情況下的生態(tài)系統(tǒng)服務價值（ecosystem service values，ESV）評估結果，合理制訂生態(tài)補償方案[3，4]以及環(huán)境保護政策[5，6]，可為區(qū)域生態(tài)規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供科學決策依據(jù)[7，8]。 Costanza等[9]最先對全球ESV進行了估算，其方法己成為后來ESV研究的基礎。歐陽志云等[10，11]、傅伯杰等[12]對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的概念進行了較詳細的論述，謝高地等[13，14]多次對Costanza等的研究方法進行改進，得出了適合我國國情的ESV當量系數(shù)。其他學者對不同時間、空間尺度上的土地利用轉變引起的ESV變化進行了探討[15，16]，結果表明，以土地利用變化為測度指標來評估ESV是可行和可靠的。

本研究以倉山區(qū)為例，基于倉山區(qū)多年土地利用數(shù)據(jù)，在RS和GIS技術支持下，采用中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值測算方法對倉山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進行分析處理，測算了倉山區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化，研究結果對倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護和修復的政策制定、協(xié)調區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護之間的關系具有重要意義。

2 研究區(qū)概況

倉山區(qū)位于福建省會福州市城區(qū)南部，閩江下游南岸，東經(jīng)119°32′，北緯26°05′。轄閩江入?？谔幷麄€南臺島，分別與鼓樓、臺江、晉安、馬尾和閩侯、長樂隔江相望。面積142 km²，下轄5鎮(zhèn)8街、64個社區(qū)和102個行政村，2015年戶籍人口520214人。倉山區(qū)是歷史悠久的文教區(qū)，區(qū)內名勝古跡眾多，旅游資源豐富，閩江、烏龍江四周環(huán)繞，水路運輸十分便利。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究所采用的倉山區(qū)土地利用基礎數(shù)據(jù)是以2000年和2010年倉山區(qū)Landsat TM遙感影像為基礎，提取了兩個時期的土地利用覆被信息，并結合2009年國土資源部提出的土地利用分類體系及遙感影像特點，將土地利用類型分為耕地、林地、園地、水域、建設用地、未利用地等6種類型。

3.2 生態(tài)服務價值評估

根據(jù)倉山區(qū)實際情況，引用胡喜生等[17]人計算出的福州市生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務價值（表1）[6]，運用Costanza[7]等的計算公式計算倉山區(qū)各土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值，其公式為：

式中：ESV 為生態(tài)系統(tǒng)服務價值（元）；Ak為土地利用類型k的面積（hm²）；VCk為土地利用類型k的生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務價值系數(shù)[元/（hm²·年）]；ESVf為生態(tài)系統(tǒng)第f項服務功能價值，VCfk為土地利用類型 k 的第 f 項服務功能價值系數(shù)[元/（hm²·年）][8，9]。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)敏感度分析

為驗證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型對土地利用變化的代表性及生態(tài)價值系數(shù)的準確性，利用敏感性指數(shù)（CS）來反映生態(tài)系統(tǒng)服務價值對生態(tài)價值系數(shù)的依賴程度[10，11]，其計算公式：

式中，ESV，VC分別為生態(tài)服務價值和價值系數(shù)；i和j 分別代表最初的和調整后的價值；k 為某種土地利用類型。CS的含義是指VC變動1%引起ESV的變化情況，如果CS >1，說明ESV對VC是富有彈性的，其結果準確度差，可信度低；如果CS<1，則說明ESV對VC是缺乏彈性的，結果可信。

4 結果與分析

4.1 土地利用變化分析

基于2000年和2010年倉山區(qū)Landsat TM遙感影像數(shù)據(jù)，在RS和GIS技術支持下，提取了兩個時期的土地利用覆被信息，運用轉移矩陣法計算2000～2010年倉山區(qū)土地利用變化情況，結果如表2所示。由表2可知，倉山區(qū)各類農用地、其他用地10年內呈減少趨勢，其中以水田、園地、未利用地10年內減少趨勢最為明顯，園地減少幅度最大，比重高達78.33%；只有建設用地面積呈增加的趨勢，其中以城鄉(xiāng)建設用地幅度最大比重高達140.58%，其次是交通水利用地，交通用地增加了261.96 hm²，變化幅度為58.82%，其中占用最多的土地類型是耕地和園地。

4.2 土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響

4.2.1 對單項生態(tài)服務價值影響

由公式（2）可計算出2000年和2010年生態(tài)系統(tǒng)單項服務功能價值。由表3可知，2000～2010年間，倉山區(qū)土地利用變化對各生態(tài)服務功能的影響程度各不相同。倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主要服務功能是水源涵養(yǎng)和廢物處理，兩者價值之和超過全區(qū)總價值的一半；對二者價值貢獻最大的土地利用類型均是水域。食物生產功能價值最低，只在1%左右。

綜合來看從2000～2010年，九項生態(tài)系統(tǒng)服務功能的生態(tài)服務價值都有所下降，除了廢物處理、生物多樣性保護和娛樂文化功能的生態(tài)服務價值占全區(qū)總生態(tài)服務價值中的比重有所上升，其余功能的生態(tài)服務價值占比都呈現(xiàn)下降趨勢。其中，廢物處理對倉山區(qū)生態(tài)服務價值的貢獻率最大，2000年達29.70%，2010年升至38.95%，這是因為在各生態(tài)系統(tǒng)中，水域的廢物處理功能有非常高的生態(tài)服務價值，水源涵養(yǎng)的生態(tài)服務價值也很高，且對區(qū)域總生態(tài)服務價值的貢獻率變化不大，2000年為 28.23%，2010年為23.47%，可能的原因是水源涵養(yǎng)和廢物處理生態(tài)功能系數(shù)較大的水域面積減少不多。而土壤形成與保護、生物多樣性保護、氣體調節(jié)、氣候調節(jié)等服務價值變化幅度不大。

4.2.2 對生態(tài)服務總價值影響

結合福州市土地生態(tài)系統(tǒng)服務單位面積價值（表1）與2000年和2010年的倉山區(qū)土地利用變化數(shù)據(jù)，通過式（1）計算得到福州市2000～2010年的土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值。從總體上看，2000年到2010年，倉山區(qū)生態(tài)服務價值呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，從36157.70萬元下降到22342.18萬元，降幅達38.21%；從各類用地的生態(tài)服務價值來看，相較于2000年，2010年各類用地生態(tài)服務價值都呈現(xiàn)不同程度的下降，其中未利用地、園地、耕地、林地、水域分別較2000年降低了66.44%、78.38%、39.92%、19.41%和13.58%。而建設用地的生態(tài)價值始終是負值，其絕對值顯著增加，造成這種現(xiàn)象的原因是十年來倉山區(qū)城市化進程加快而造成的建設用地不斷擴張，耕地、園地、林地等農用地被占用，未利用地也被開發(fā)成建設用地。

從各土地利用類型貢獻率來看，2000～2010年間，園地的生態(tài)服務價值貢獻率出現(xiàn)了明顯下降，由19.04%降至6.73 %。水域的生態(tài)服務價值有所減少，但是占全區(qū)總生態(tài)服務價值的比重增大，故其對生態(tài)服務價值的貢獻率始終最大，約占總價值的60%～90%，對生態(tài)服務價值的貢獻率由65.53%增至91.56%，比例呈明顯增加的趨勢。林地的貢獻率有所上升， 2000年為13.97%，而2010年升至18.42%，而耕地和未利用地的服務價值的比例變化幅度不大，其中未利用地的貢獻最小，僅占總價值的0.4%左右。建設用地的貢獻率是負的，其面積的大幅增加對倉山區(qū)生態(tài)服務價值下降的貢獻率越來越高，從2000年的6.81%升至2010年的24.4%，建設用地的擴張是導致區(qū)域生態(tài)服務價值降低的直接原因（表4）。

4.2.3 生態(tài)服務價值敏感度分析

根據(jù)敏感度（CS）的計算公式（3），將倉山區(qū)的6種土地利用類型的生態(tài)服務價值系數(shù)分別調整50%[18]，得到表5。由表5可知，敏感性指數(shù)CS都小于1，其中耕地的指數(shù)值最低（不包括建設用地），且10年指數(shù)沒有變化，說明耕地的VC增加時，ESV不變，結果表明ESV對VC是缺乏彈性的，研究結果是可信的。同種土地利用類型不同年份之間敏感性差異很小，指數(shù)值最高且變化幅度最大的土地利用類型為水域，其敏感性指數(shù)2000年到2010年間由0.66變化到0.92，即當水域的生態(tài)價值系數(shù)增加1%時，總生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加0.66%～0.92%，遠遠大于其他生態(tài)系統(tǒng)的敏感度值，這與水域的占地面積大、單位面積服務價值系數(shù)高有關。敏感度分析也從另一個角度反映了各個生態(tài)系統(tǒng)對服務總價值的影響程度。

5 結論與討論

5.1 福州市土地利用發(fā)生較大變化

分析了福州市倉山區(qū)土地利用變化特征，研究結果表明，在2000～2010年的10年期間，福州市土地利用結構發(fā)生了較大的變化：各類農用地、其他用地10年內呈減少趨勢，其中園地減少幅度最大；建設用地面積呈增加的趨勢，其中以城鄉(xiāng)建設用地幅度最大，其次是交通水利用地，其中占用最多的地類是耕地和園地。

5.2 福州市生態(tài)系統(tǒng)服務價值不斷減小

倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)9類單項服務價值均呈現(xiàn)下降趨勢，除了廢物處理、生物多樣性和娛樂文化功能的生態(tài)服務價值占全區(qū)總生態(tài)服務價值中的比重有所上升，其余功能的生態(tài)服務價值占比都呈現(xiàn)下降趨勢。從生態(tài)服務總價值來看，2000～2010年，倉山區(qū)生態(tài)服務價值呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，從36157.70萬元下降到22342.18萬元，降幅達38.21%；從各類用地的生態(tài)服務價值來看，相較于2000年，2010年各類用地生態(tài)服務價值都呈現(xiàn)不同程度的下降，水域的面積有所減少，但因占全區(qū)總面積的比重增高，故其對生態(tài)服務價值的貢獻率始終最大，未利用地的貢獻最小。建設用地的貢獻率為負，其面積的大幅增加對倉山區(qū)生態(tài)服務價值下降的貢獻率越來越高，從2000年的6.81%升至2010年的24.4%，是導致區(qū)域生態(tài)服務價值降低的直接原因。

通過對倉山區(qū)各土地利用類型生態(tài)服務價值敏感度計算可知，ESV對VC是缺乏彈性的，研究結果是可信的。其中水域的敏感度系數(shù)最大，2000～2010年敏感度值介于0.66～0.92之間，遠遠大于其他生態(tài)系統(tǒng)的敏感度值。

5.3 對策建議

2000～2010年倉山區(qū)生態(tài)服務價值呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，這主要歸因于建設用地的擴張，建設用地對區(qū)域生態(tài)服務價值的貢獻是負向的，將生態(tài)價值系數(shù)高的耕地、林地、水域及園地占用轉變?yōu)榻ㄔO用地，無疑是加快了區(qū)域生態(tài)服務價值的下降，這無異于涸澤而漁。

因此需合理地實施退耕，有效控制城鎮(zhèn)建設用地的擴展，多保護水域、耕地、林地等生態(tài)服務價值系數(shù)高的土地利用類型。另外，加強濕地保護也是保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境，恢復和提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的有效途徑，也是該區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設的重要任務。

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