王彥芳, 劉 敏, 郭 英, 董鴻振

(1.河北地質(zhì)大學(xué) 土地資源與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院 自然資源與環(huán)境遙感研究中心，河北 石家莊 050031; 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北 石家莊 050061;3.中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心 中國(guó)科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室河北省節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河北 石家莊 050021; 4.衡水市職業(yè)技術(shù)教育中心, 河北 衡水 053000)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]。不僅包括向經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)輸入有用物質(zhì)和能量(如食物、其他生產(chǎn)生活原料等)，還包括創(chuàng)造與維持地球生命支持系統(tǒng)所必需的環(huán)境條件(如潔凈空氣、水、自然景觀等)，以及生態(tài)系統(tǒng)接受和轉(zhuǎn)化來(lái)自經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的廢棄物(污染物的吸收與降解、有害氣體吸收等)[2-3]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的定量評(píng)價(jià)，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估是區(qū)域生態(tài)建設(shè)、生態(tài)保護(hù)、生態(tài)功能區(qū)劃、自然資產(chǎn)核算和生態(tài)補(bǔ)償決策的前提和依據(jù)，成為生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)[3-5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者就生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的框架體系[5-7]、不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值化評(píng)估方法[4,6,8]、區(qū)域生態(tài)服務(wù)的空間格局和動(dòng)態(tài)變化[9-10]、生態(tài)安全和生態(tài)環(huán)境管理[11-13]、生態(tài)服務(wù)與區(qū)域福祉的耦合[14-15]等方面展開(kāi)研究。打造京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)是河北省在京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略中“三區(qū)一基地”定位的重要一環(huán)。為此，本研究以1980，2000和2015年Landsat TM/ETM遙感影像解譯生成的土地利用數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用單位面積價(jià)值當(dāng)量因子法，基于謝高地等改進(jìn)的當(dāng)量表[3]，構(gòu)建細(xì)化的土地利用二級(jí)分類當(dāng)量表，計(jì)算并分析不同時(shí)段河北省各生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化。旨在通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有效發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)特征、變化及存在的問(wèn)題，有助于推進(jìn)地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，不斷提高各支撐區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，是建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省和美麗河北的必然要求，也是實(shí)現(xiàn)京津冀地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

1 研究區(qū)概況

河北省地處華北平原，位于北緯36°03′—42°40′，東經(jīng)113°27′—119°50′，居環(huán)渤海地區(qū)的中心地帶，內(nèi)環(huán)京、津，北與遼寧、內(nèi)蒙古為鄰，西與山西為鄰，南與河南、山東接壤，具有獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。河北省地貌類型復(fù)雜多樣，是全國(guó)唯一具有壩上高原、山地丘陵、盆地平原、湖泊海洋的省份。河北省屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季晝暖夜涼，冬季寒冷少雪。全省年日照時(shí)數(shù)為2 450～3 100 h，年平均氣溫0～13 ℃，多年平均降水量531.7 mm，主要集中在7—8月份。土壤類型多樣，共有21個(gè)土類，55個(gè)亞類，164個(gè)土屬，357個(gè)土種，主要以褐土、潮土、棕壤等為主。多數(shù)土壤質(zhì)地為壤質(zhì)，適宜農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)。河北省境內(nèi)主要由灤河水系、海河水系、遼河水系、內(nèi)陸水系4大水系組成。多年平均地表水資源量1.20×1010m3，人均地表水量?jī)H為全國(guó)平均水平的10%。受地形影響，河北省植被分布有明顯的垂直差異，植物數(shù)量繁多?！逗颖笔〗ㄔO(shè)京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)規(guī)劃(2016—2020年)》將全省的生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)分區(qū)劃分為5個(gè)生態(tài)功能區(qū)，包括京津保中心區(qū)生態(tài)過(guò)渡帶、壩上高原生態(tài)防護(hù)區(qū)、燕山—太行山生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)、低平原生態(tài)修復(fù)區(qū)、海岸海域生態(tài)防護(hù)區(qū)(圖1)。各生態(tài)支撐區(qū)基本特征如表1所示。

圖1 河北省建設(shè)京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的5個(gè)生態(tài)功能區(qū)

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)及來(lái)源

所采用的土地利用/覆被數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn)。土地利用數(shù)據(jù)以Landsat TM/ETM遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，通過(guò)人工目視解譯生成。土地利用類型包括農(nóng)田、森林、草地、水域、居民地和未利用土地6個(gè)一級(jí)類型以及25個(gè)二級(jí)類型。該數(shù)據(jù)庫(kù)是目前我國(guó)精度最高的土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，已經(jīng)在國(guó)家土地資源調(diào)查、水文、生態(tài)研究中發(fā)揮著重要作用[16-17]。

表1 河北省各生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的基本特征

2.2 基于當(dāng)量因子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

2.2.1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量 采用千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(the millennium ecosystem assessment, MA)的方法，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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)4大類，并進(jìn)一步細(xì)分為食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性和美學(xué)景觀等11種服務(wù)功能(表2)。單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的基礎(chǔ)當(dāng)量是指不同類型生態(tài)系統(tǒng)單位面積上各類服務(wù)功能年均價(jià)值當(dāng)量(以下簡(jiǎn)稱基礎(chǔ)當(dāng)量)?；A(chǔ)當(dāng)量體現(xiàn)了不同生態(tài)系統(tǒng)及其各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在全國(guó)范圍內(nèi)的年均價(jià)值量，也是合理構(gòu)建表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值區(qū)域空間差異和時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的動(dòng)態(tài)當(dāng)量表的前提和基礎(chǔ)。本研究以謝高地等[3]對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)研究為基礎(chǔ)，考慮到計(jì)算精度，本文采用生態(tài)系統(tǒng)二級(jí)分類，細(xì)化土地類型，使結(jié)果更加精確。由于缺乏對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值的系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)，在本研究中尚未包括海洋生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，在改進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，充分考慮了水資源的供給服務(wù)，并提高了水域的水文調(diào)節(jié)服務(wù)的價(jià)值當(dāng)量，這在缺水的京津冀地區(qū)是非常必要的。

表2 不同生態(tài)系統(tǒng)類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量

2.2.2 單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值量 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值量是指1 hm2全國(guó)平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。直接量化不同類型生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)服務(wù)功能的潛在貢獻(xiàn)能力。由于受人類活動(dòng)影響，農(nóng)田在自然條件下的糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很難確定。根據(jù)謝高地等的研究，單位面積農(nóng)田食物生產(chǎn)生態(tài)服務(wù)價(jià)值D(即1個(gè)當(dāng)量因子的價(jià)值)相當(dāng)于當(dāng)年研究區(qū)域平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的1/7，即：

D=1/7S/A

(1)

式中：S——年農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)總價(jià)值；A——年農(nóng)作物播種面積。

由于單位面積價(jià)值是引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的重要因子，以評(píng)估年份的價(jià)格為表征的價(jià)值量會(huì)出現(xiàn)由于價(jià)格因素引起的生態(tài)系統(tǒng)退化但生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值增加的悖論。因此為了縱向?qū)Ρ冉Y(jié)果的準(zhǔn)確性，本文統(tǒng)一采用2015年河北省的單位面積的價(jià)值量。根據(jù)2016年《河北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》的農(nóng)作物播種面積和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，計(jì)算可得河北省2015年單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值量為1 731.5元/hm2。

2.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值估算 針對(duì)每個(gè)柵格對(duì)應(yīng)的土地單元，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算：

ESVij=Yij·D·Aij

(2)

式中：ESVij——計(jì)算柵格的生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值(元/km-2·a-1)；Yij——柵格對(duì)應(yīng)土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子(表2)；D——1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值量；Aij——柵格對(duì)應(yīng)土地面積與單位面積(1 hm2)的比值，本研究柵格分辨率為1 km，因此Aij的值為100。

3 結(jié)果分析

3.1 河北省生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)土地利用方式變化

3.1.1 河北省土地利用方式變化的總體特征 表3為1980，2000和2015年河北省土地利用類型面積變化的總體情況，除城鄉(xiāng)、工礦、居民等建設(shè)用地增加之外，其他生態(tài)用地都為呈現(xiàn)面積縮小的趨勢(shì)。1980—2015年河北省城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加了33.2%，新增加面積中86.2%是由農(nóng)田轉(zhuǎn)換而來(lái)的，其次是草地占5.5%。1980—2015年河北省面積減少最多的土地利用類型為農(nóng)田，轉(zhuǎn)出3 610 km2，轉(zhuǎn)進(jìn)1 055 km2，減少面積2 555 km2。轉(zhuǎn)出面積中90.8%轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，轉(zhuǎn)入類型中主要包括水域、草地、未利用地和森林。35 a間森林轉(zhuǎn)出573 km2，78.2%和18.3%轉(zhuǎn)為草地和農(nóng)田，且主要在2000年之前。2000年后，森林轉(zhuǎn)出面積為89 km2，而且60%以上轉(zhuǎn)為工礦用地。同時(shí)，1980—2015年森林轉(zhuǎn)入的面積為257 km2，山區(qū)植樹(shù)造林、退耕還林、太行山綠化等工程的生態(tài)效應(yīng)顯現(xiàn)。659 km2水域面積消失，66.2%轉(zhuǎn)為農(nóng)田，圍水造田現(xiàn)象嚴(yán)重。轉(zhuǎn)出的300 km2的未利用地中1/2以上轉(zhuǎn)為農(nóng)田，27%轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，尤其是轉(zhuǎn)為廠礦、大型工業(yè)區(qū)、油田、鹽場(chǎng)、采石場(chǎng)等其他建設(shè)用地。697 km2草地轉(zhuǎn)出，46.1%轉(zhuǎn)為農(nóng)田，30.0%轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地。雖然草地生態(tài)系統(tǒng)也有轉(zhuǎn)進(jìn)，但是分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)進(jìn)的507 km2中，87.6%是由森林退化轉(zhuǎn)為草地，這一過(guò)程主要發(fā)生在2000年之前。

表3 河北省及各生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)1980,2000,2015年土地利用類型面積 km2

3.1.2 不同生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)土地利用方式變化的特點(diǎn) 由于不同生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的主要土地利用類型、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度等不同，導(dǎo)致其土地利用變化的規(guī)律又有自身的特點(diǎn)。平原區(qū)是城鎮(zhèn)化速度較快的地區(qū)，1980—2015年土地利用方式整體變化是農(nóng)田轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)田的逆生態(tài)化趨勢(shì)。京津保生態(tài)區(qū)的農(nóng)田用地轉(zhuǎn)出758 km2，93.3%轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，其中，46.0%為城鎮(zhèn)用地，37.7%為農(nóng)村居民點(diǎn)，9.1%為廠礦等建設(shè)用地。與此同時(shí)，263 km2的其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)田，82.1%的面積曾經(jīng)是湖泊、灘地等水域生態(tài)系統(tǒng)，以白洋淀的減小最為明顯。1980—2015年低平原生態(tài)修復(fù)區(qū)有1 542 km2(占平原區(qū)農(nóng)田的4.3%)的農(nóng)田轉(zhuǎn)出，其中轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地的面積占97.9%，轉(zhuǎn)出的農(nóng)村居民點(diǎn)占1/2以上。而轉(zhuǎn)進(jìn)的只有89 km2，主要是植被覆蓋度高的草地和河灘等生態(tài)用地。類似的，海岸海域生態(tài)防護(hù)區(qū)同樣農(nóng)田減少，城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加，但轉(zhuǎn)為廠礦、大型工業(yè)區(qū)、油田、鹽場(chǎng)等其他建設(shè)用地面積比例較高。且水庫(kù)面積在過(guò)去的35 a內(nèi)增加了114 km2，沙河水庫(kù)、陡河水庫(kù)等水域面積增加。與平原地區(qū)農(nóng)田大面積轉(zhuǎn)出的狀況不同的是，1980—2015年壩上高原生態(tài)區(qū)卻新增農(nóng)田186 km2，其中60.2%是由草地轉(zhuǎn)換的，29%是由荒漠開(kāi)辟而來(lái)。燕山—太行山山地是河北省森林分布的主要區(qū)域，同時(shí)也是森林面積變化最大的區(qū)域，森林覆蓋減少400 km2，其中太行山森林的減少最多，燕山太行山消失的森林里79.9%轉(zhuǎn)為植被覆蓋更低的草地，9.5%轉(zhuǎn)為工礦用地，其余轉(zhuǎn)為農(nóng)田和居民用地。燕山—太行山森林減少主要是在2000年以前，2000年以后由于三北防護(hù)林，太行山工程等的實(shí)施，森林呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

3.2 河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化

3.2.1 河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總體特征 1980—2015年河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的年平均值為3.56×1011元。從生態(tài)系統(tǒng)類型分析，各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值從大到小依次為：森林>草地>水域>農(nóng)田>濕地>荒漠，分別占總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的34.2%，26.6%，19.1%，17.2%，2.9%，0.04%。從提供的生態(tài)服務(wù)功能來(lái)看，以調(diào)節(jié)服務(wù)為主，占總服務(wù)價(jià)值的62.8%，主要是水文調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)功能。其次是支持服務(wù)，包括土壤保持和保持生物多樣性方面的價(jià)值。而食物生產(chǎn)和原料生產(chǎn)的價(jià)值量?jī)H占生態(tài)系統(tǒng)總價(jià)值量的5.3%和3.7%，每年提供的美學(xué)景觀價(jià)值占4.1%?？臻g上，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分布呈現(xiàn)西北高，東南低的總體格局。水域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高，其次是燕山—太行山森林、高覆蓋草地，東南部農(nóng)田和壩上東部的覆蓋草地，荒漠等地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值較低(圖2)。

圖2 河北省1980，2000，2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值ESV的空間分布

3.2.2 河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化 以2015年現(xiàn)價(jià)計(jì)算，1980，2000，2015年河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別為3.60×1011元、3.54×1011元、3.53×1011元。35 a間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少70億元，且主要發(fā)生在2000年以前。

各生態(tài)系統(tǒng)和各種生態(tài)服務(wù)類型的服務(wù)價(jià)值均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)(表4)。各生態(tài)系統(tǒng)類型中，水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的最多，其次是農(nóng)田和濕地。其中，森林和水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的減少主要發(fā)生在1980—2000年的第一階段，2000年后的第二階段有所增加；農(nóng)田和濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)減少，第一階段速率大于第二階段；由于有大量森林在第一階段轉(zhuǎn)為草地，所以草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表現(xiàn)為先增加后減少。

各種生態(tài)服務(wù)類型的服務(wù)價(jià)值均為下降，下降主要發(fā)生在2000年前，調(diào)節(jié)服務(wù)減少的最多，其次是支持服務(wù)、供給服務(wù)和文化服務(wù)?？臻g上，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的區(qū)域主要分布在城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民點(diǎn)周圍，河流、濕地周邊，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加的區(qū)域主要分布在燕山—太行山草地、森林恢復(fù)區(qū)。

表4 河北省1980，2000，2015年各生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 108元

3.3 河北省生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其變化

3.3.1 河北省生態(tài)支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總體特征 1980—2015年京津保、壩上、燕山—太行山、低平原區(qū)和海岸海域地區(qū)5個(gè)生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的年平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為1.74×1010，4.45×1010，2.36×1011，3.75×1010，2.03×1010元。單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值分別為1.02×1010，2.31×1010，2.44×1010，8.76×109，1.76×1010元/km2。單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最大的生態(tài)區(qū)為燕山—太行山、其次是壩上高原、海域海岸、京津保，最低的為低平原區(qū)，僅為燕山—太行山區(qū)的1/3。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的構(gòu)成上看(圖3)，京津保和低平原區(qū)以農(nóng)田提供的服務(wù)為主，占低平原區(qū)的67.0%，燕山—太行山以森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為最大，占總價(jià)值的43.6%，其次是草地和農(nóng)田。壩上高原生態(tài)區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比例較為均勻，草地比例最高為34.4%。海域海岸生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以水域和濕地為主，二者占總服務(wù)價(jià)值的59.8%。從各生態(tài)支撐區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值構(gòu)成可以看出，低平原區(qū)和海域海岸區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來(lái)源比較單一，壩上高原和燕山—太行山的類型較為豐富。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型看，都以調(diào)節(jié)服務(wù)為主，尤其是水文調(diào)節(jié)的服務(wù)功能價(jià)值最大。其次是以土壤保持功能為主的支持服務(wù)，而食物、原料和水的供給價(jià)值在8%～24%之間，以美學(xué)景觀為主的文化服務(wù)的價(jià)值量占總價(jià)值的5%以下。

圖3 河北省不同生態(tài)支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的構(gòu)成

3.3.2 河北省各生態(tài)支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化特征 1980年以來(lái)河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的量中，京津保生態(tài)區(qū)所占比例最高占41.5%，約28.1億元，其次是燕山—太行山生態(tài)區(qū)生態(tài)價(jià)值總量減少2.63×109元所占比例為38.7%，低平原生態(tài)修復(fù)區(qū)占12.8%，海岸海域生態(tài)區(qū)占8.7%，壩上地區(qū)基本保持不變?？v向分析，京津保生態(tài)區(qū)1980—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低15.0%，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能降低最嚴(yán)重的生態(tài)區(qū)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海岸海域生態(tài)區(qū)的2.75%和低平原區(qū)的2.28%。燕山—太行山生態(tài)區(qū)盡管生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量減少較大，但是由于生態(tài)區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量高，所以減少比例僅為1.11%，壩上高原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化最小。圖4為1980—2015年不同生態(tài)支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的變化。從圖4可以看出，京津保地區(qū)所有生態(tài)系統(tǒng)和所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都有所下降，尤其是水域和濕地面積的縮小讓京津保地區(qū)生態(tài)調(diào)價(jià)服務(wù)功能價(jià)值大幅下降。相反，壩上高原的調(diào)節(jié)服務(wù)有所增加，但是由于壩上湖泊多屬于季節(jié)性湖泊，不排除由于數(shù)據(jù)來(lái)源的季節(jié)性差異導(dǎo)致的湖泊面積提取帶來(lái)的較大不確定性。燕山—太行山地除了草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有所上漲外，其他生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值均有不同程度下降，尤其是森林和水域，導(dǎo)致生態(tài)區(qū)生態(tài)調(diào)節(jié)服務(wù)大幅減小。海岸海域生態(tài)區(qū)水域生態(tài)系統(tǒng)稍有增加，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不抵農(nóng)田、濕地等的減少，導(dǎo)致整體生態(tài)服務(wù)功能退化。

圖4 河北省1980-2015年不同生態(tài)支撐區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值ESV的變化

4 討論與結(jié)論

4.1 河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及原因

目前關(guān)于河北省建設(shè)京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算研究主要集中在不同地區(qū)和不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算，如京津冀區(qū)域、環(huán)京津冀、張承地區(qū)、森林生態(tài)系統(tǒng)等[18-20]。本研究的生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布與變化趨勢(shì)與相關(guān)研究結(jié)果較為一致，從空間上看，壩上高原、燕山—太行山丘陵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需呈盈余狀態(tài)，生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高[18]。張承地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為1.895×1011元/a，與本文的1.917×1011元/a較為接近[20]。從多年的變化情況看，無(wú)論是環(huán)京津地區(qū)還是整個(gè)京津冀地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[18-19]，但由于研究時(shí)段的差異導(dǎo)致下降幅度有所不同。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間上受土地利用方式變化的直接影響。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)1980—2015年河北省土地利用方式變化的總體特征為：農(nóng)田轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，水域和草地等生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)田的逆生態(tài)化過(guò)程，2015年城鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)用地均為1980年的2.5倍。土地利用方式的逆生態(tài)化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值流由高到低，進(jìn)而導(dǎo)致河北省整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低。土地利用方式轉(zhuǎn)變的深層原因主要有： (1) 由于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化發(fā)展對(duì)的建設(shè)用地需求的增加，導(dǎo)致建設(shè)用地的擴(kuò)張占用周邊農(nóng)田； (2) 農(nóng)村廣大地區(qū)受人口和經(jīng)濟(jì)因素的驅(qū)動(dòng)增加了對(duì)農(nóng)田需求，導(dǎo)致濕地、草地等生態(tài)用地的公地悲劇發(fā)生。河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低的過(guò)程主要發(fā)生在2000年以前，之后有逐步恢復(fù)的趨勢(shì)。

2000年，是河北省生態(tài)建設(shè)的一個(gè)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)。1999年河北省人民政府印發(fā)《河北省生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》后，2000年退耕還林工程在張家口市、承德市壩上地區(qū)開(kāi)始試點(diǎn)，隨后在河北全面展開(kāi)，河北省生態(tài)環(huán)境建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。2001年京津風(fēng)沙源治理工程建設(shè)工程正式啟動(dòng)，河北省三北防護(hù)林體系建設(shè)、太行山綠化工程等生態(tài)環(huán)境建設(shè)范圍越來(lái)越大。這些生態(tài)建設(shè)工程不斷提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，基本扭轉(zhuǎn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能惡化的趨勢(shì)。但是，由于河北省生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)較差，同時(shí)正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，城鎮(zhèn)化加快階段，生態(tài)環(huán)境壓力仍然較大。面臨京津冀協(xié)同發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略、規(guī)劃建設(shè)河北雄安新區(qū)等重大機(jī)遇，河北省應(yīng)以建設(shè)京津冀生態(tài)支撐區(qū)為指引，優(yōu)化生產(chǎn)—生活—生態(tài)的“三生空間”布局。制定嚴(yán)格的土地利用制度，不斷增加人們的生態(tài)環(huán)境服務(wù)的需求，提高城鎮(zhèn)的建設(shè)、管理現(xiàn)代化，并進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

4.2 當(dāng)量因子法估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

當(dāng)量因子法是目前計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的常用方法，有較為簡(jiǎn)單、易于操作和結(jié)果便于比較等優(yōu)點(diǎn)，但短板也十分突出[3]。首先，表現(xiàn)在不同時(shí)間段和空間尺度上，由于表示價(jià)值的價(jià)格基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致同一地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在不同尺度上的計(jì)算結(jié)果存在較大差異。例如估算一個(gè)縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)，將其放在縣、市、省、生態(tài)區(qū)、全國(guó)等不同尺度中計(jì)算的結(jié)果可能會(huì)存在很大差異，利用不同階段的價(jià)格計(jì)算出的結(jié)果也不同。其次，目前的計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間上受土地利用方式變化的直接影響，基本上只考慮了土地利用類型的質(zhì)變影響，對(duì)同一種土地利用類型中不同程度的量變差異考慮較少。植被覆蓋程度、水體質(zhì)量等的差異，雖然有少數(shù)研究[3,10]以NDVI，NPP，降水等作為考慮因子，但仍然不能細(xì)致地刻畫(huà)生態(tài)服務(wù)的差異。下一步研究應(yīng)深入考慮不同生態(tài)系統(tǒng)生境質(zhì)量的影響，更加科學(xué)和精細(xì)地計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，以期為生態(tài)評(píng)價(jià)、生態(tài)補(bǔ)償和生態(tài)保護(hù)等提供可靠參考。

4.3 結(jié) 論

(1) 1980—2015年河北省土地利用類型中除城鄉(xiāng)、工礦、居民等建設(shè)用地增加之外，其他生態(tài)用地都呈現(xiàn)面積縮小的趨勢(shì)。各生態(tài)支撐區(qū)土地利用方式整體變化是農(nóng)田轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)田的逆生態(tài)化趨勢(shì)。

(2) 以2015年現(xiàn)價(jià)計(jì)算，1980—2015年河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的年平均值為3.56×1011元，各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值從大到小依次為：森林>草地>水域>農(nóng)田>濕地>荒漠。1980—2015年河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少約7.00×109元，且主要發(fā)生在2000年以前。

(3) 1980—2015年京津保、壩上、燕山—太行山、低平原區(qū)和海岸海域地區(qū)5個(gè)生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為1.74×1010，4.45×1010，2.36×1011，3.75×1010，2.03×1010元。單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最大的生態(tài)區(qū)為燕山—太行山，其次是壩上高原、海域海岸、京津保，最低的為低平原區(qū)。

(4) 1980年以來(lái)河北省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能減少的價(jià)值中，京津保生態(tài)區(qū)占41.5%，其次是燕山—太行山為38.7%，低平原生態(tài)修復(fù)區(qū)占12.8%，海岸海域生態(tài)區(qū)占8.7%，壩上地區(qū)基本保持不變。35 a間京津保生態(tài)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少最多，降低了15.0%。