孫 姝 博

(陜西地建土地勘測規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ecosystem service values， ESV)是生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的定量化的效用價值量，主要依憑生態(tài)系統(tǒng)本身的稀缺性和功能性[1-2]?，F(xiàn)今社會經(jīng)濟高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，與此同時也產(chǎn)生了氣候突變、資源枯竭、環(huán)境破壞、生態(tài)失衡等威脅人類生存與發(fā)展的問題，可持續(xù)發(fā)展思想應(yīng)運而生。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與人類發(fā)展關(guān)系密切，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價是評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要研究方法[3]。20世紀(jì)末，Daily等首次提出“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值”概念[4]；同年，Costanza等[5]將全球分為17個功能的16個生態(tài)系統(tǒng)，提出針對全球ESV單位面積評估標(biāo)準(zhǔn)。21世紀(jì)初，千年生態(tài)環(huán)境評估項目啟動，開始了對生態(tài)系統(tǒng)的首次整體性評價[6]。中國謝高地等[7][8]根據(jù)Costanza的評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者觀點和本國實際，建立中國生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子表。中國關(guān)于ESV的定量化研究主要采用Costanza和謝高地的單位估算值，并輔以成本法和具體研究對象，綜合估算研究區(qū)的生態(tài)價值。王潔等[9]運用謝高地等的生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)，對淮北市17個生態(tài)節(jié)點的ESV進(jìn)行評估。劉英英等[10]使用修訂后的謝高地價值因子與土地利用系數(shù)、集中性分析模型相結(jié)合，具體分析長江上游生態(tài)脆弱區(qū)的ESV變化與響應(yīng)。胡應(yīng)龍等[11]利用謝高地[12]2015年改進(jìn)型生態(tài)服務(wù)價值評估法，結(jié)合CA-Markov模型，探究廣州市土地利用變化對ESV的影響。唐承佳[13]則將Costanza與謝高地的價值評估因子，與佟德龍[14]市場價值法和成本法得到的建設(shè)用地ESV相結(jié)合，對棗莊市總體生態(tài)進(jìn)行評估。丁麗蓮等[15]修正ESV當(dāng)量因子，研究近30 a淀山湖地區(qū)ESV與土地利用變化的響應(yīng)關(guān)系。然而，城市所處區(qū)位、評估時間甚至研究方法的不同，都會造成最終評估結(jié)果的不同；若僅采用同一套評估體系，即使結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟要素，也仍會存在較大的誤差[16]。而價值轉(zhuǎn)移法最早在1975年就應(yīng)用于評價美國赫爾斯峽谷自然環(huán)境價值[17]，此后逐漸用于自然生態(tài)環(huán)境評估，可以通過將已有研究區(qū)域(研究地)ESV成果轉(zhuǎn)移到待研究區(qū)域(政策地)[18]，建立價值轉(zhuǎn)移模型，以此估算待研究區(qū)ESV的值[19]。其中，Meta分析價值轉(zhuǎn)移法通過建立價值轉(zhuǎn)移函數(shù)關(guān)系，減少潛在因素的負(fù)作用，校正函數(shù)方程中的誤差[20-21]，是目前價值轉(zhuǎn)移法中最為客觀準(zhǔn)確的方法，目前主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在地理學(xué)、景觀學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用相對較少。運城市位于晉陜豫三省交界處，是國家建設(shè)“黃河金三角國家區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展綜合試驗區(qū)”的核心城市[22-23]，也是中部地區(qū)實現(xiàn)區(qū)域一體化跨越合作發(fā)展的重點示范區(qū)。運城市迎來發(fā)展機遇的同時，也面臨著經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和城市化帶來的環(huán)境與資源上的壓力，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與優(yōu)化對城市可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本文基于2007，2010，2013和2017年運城市景觀格局變化情況，以全國地級市為價值轉(zhuǎn)移基礎(chǔ)庫，建立Meta分析價值轉(zhuǎn)移模型，對運城市ESV進(jìn)行評估并分析其原因，希望為該區(qū)域探索可持續(xù)的城市發(fā)展模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

運城市位于東經(jīng)110°15′—112°04′，北緯34°35′—35°49′間，總面積近1.42×106hm2，是山西省西南部重要的地級市，晉陜豫三省交界、黃河“幾”字形轉(zhuǎn)彎處；北部與臨汾市相鄰，東部與晉城市相連，西邊和南邊隔黃河分別于陜西省渭南市、河南省三門峽市相望。運城市轄區(qū)包括1區(qū)2市10縣，分別是鹽湖區(qū)、永濟市、河津市、稷山縣、新絳縣、萬榮縣、聞喜縣、垣曲縣、臨猗縣、絳縣、芮城縣、夏縣、平陸縣。運城市屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受到季風(fēng)作用，夏季高溫多雨，且以暴雨、陣雨為主；冬季嚴(yán)寒干燥。年平均降水近564 mm；氣溫年較差大，1月平均氣溫-2.2 ℃，7月平均氣溫27.4 ℃。

運城市2018年地區(qū)生產(chǎn)總值1 509.6億元，相較2017年增長了7.0%；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從2017年的16.0∶36.4∶47.6逐漸優(yōu)化調(diào)整為2018年的15.0∶36.8∶48.2；居民可支配收入18 707元，其中城市軍民人均可支配收入達(dá)到29 104元，農(nóng)村為10 916元。截止2018年，運城市人口共有常住人口535.97萬人，在全省位居首位。全年新出生人口5.19萬人，人口自然增長率為4.42%；常住人口中城鎮(zhèn)人口達(dá)到50.20%，相較2017年增長1.26%。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本文選取的遙感數(shù)據(jù)均來自地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)，分別是2007和2010年的Landsat 4—5TM遙感影像和2013，2017年的Landsat 8OLI-TIRS遙感影像數(shù)據(jù)(表1)；用于價值轉(zhuǎn)移的文獻(xiàn)均來自中國知網(wǎng)(CNKI)；社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自各市統(tǒng)計年鑒及國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。遙感影像涉及預(yù)處理主要包括大氣校正、以Landsat 8OLI-TIRS影像為基準(zhǔn)的幾何校正、影像拼接和以運城市行政區(qū)范圍為邊界的影像裁剪，最終得到2007—2017年共4期研究區(qū)影像。

表1 研究使用的遙感影像屬性

1.3 景觀分類標(biāo)準(zhǔn)

本文分別采用453波段組合、564波段組合，提取感興趣區(qū)域(region of interest， ROI)，對TM影像和OLI-TIRS影像進(jìn)行景觀格局分類[24]。結(jié)合研究區(qū)實際和相關(guān)文獻(xiàn)，在“國家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)研究”制定的土地分類基礎(chǔ)上[25-26]，將運城市景觀分為耕地景觀、林地景觀、草地景觀、水域景觀和建設(shè)用地景觀5類(圖1)其中，耕地景觀包括種植農(nóng)作物和蔬菜的土地，主要有新開地、復(fù)墾地、整理地、輪作地、休耕地等；林地景觀包括喬木林、灌木林、宜林地、疏林地等，郁閉度>0.2；草地景觀主要指覆蓋度>0.02的草甸、草原等；水域景觀包括河流、天然及人工湖泊、水庫坑塘、沼澤、灘涂等水體及水利設(shè)施；建設(shè)用地景觀主要包括指城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民點、交通用地、工礦用地等。

圖1 運城市2007-2017年景觀類型分布

1.4 Meta分析價值轉(zhuǎn)移模型的建立與檢驗

1.4.1 建立價值轉(zhuǎn)移模型 運城市是晉陜豫交界處的重要地級市，因此，根據(jù)中國地級市全名單[27]，將地級市全稱和關(guān)鍵詞“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值”共同輸入中國知網(wǎng)進(jìn)行檢索，選取研究地級市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的文獻(xiàn)進(jìn)入價值轉(zhuǎn)移文獻(xiàn)庫，共得到文獻(xiàn)194篇；選擇其中同時具有“單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量”和具體研究時間的文獻(xiàn)，最終篩選得到可用文獻(xiàn)29篇。綜合考慮文獻(xiàn)中的具體信息和研究區(qū)現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的研究經(jīng)驗[28-35]，設(shè)定研究時間、研究方法、研究區(qū)位置、研究區(qū)面積、研究區(qū)經(jīng)濟、研究區(qū)人口等6個自變量，并進(jìn)行編碼賦值(表2)。

表2 生態(tài)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移模型自變量編碼賦值

Meta分析價值轉(zhuǎn)移模型的基本形式為：

Wi=m1TIME+m2WAYi+m3LOCi+

m4AREA+m5ECO+m6PEO+n

(1)

式中：m,n分別為系數(shù)和常量;i為正整數(shù);W為研究區(qū)各景觀單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；i=1～5時；W分別為單位面積上耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地景觀的ESV值;TIME為研究時間; WAY為研究方法；i=1～3時； WAY分別為直接法、修正法和融合法; LOC為研究區(qū)位置；i=1～4時； LOC分別為東部、東北、中部、西部地區(qū); AREA為研究區(qū)面積; ECO為研究當(dāng)年地區(qū)生產(chǎn)總值; PEO為研究當(dāng)年研究區(qū)常住人口。

1.4.2 Meta分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移模型 從已篩選文獻(xiàn)中按已設(shè)定自變量提取數(shù)據(jù)，建立價值轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)庫；利用SPSS 23，選擇“向后法”進(jìn)行回歸分析，結(jié)果詳見表3。向后法會逐步剔除對模型貢獻(xiàn)相對較小的因子，直到全部因子達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[36]。本文對最終未進(jìn)入回歸模型的因子不予分析。

根據(jù)表3，得到單位面積景觀基于Meta分析的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移模型。

(1) 單位面積耕地景觀價值轉(zhuǎn)移模型：

W1=10 302.170WAY3-19 872.161LOC1-

18 135.095LOC3+27.742PEO

(2) 單位面積林地景觀價值轉(zhuǎn)移模型：

W2=20 325.641WAY2+34 482.722WAY3+

88.475PEO+28 149.366

(3) 單位面積草地景觀價值轉(zhuǎn)移模型：

W3=300.261TIME+13 631.852WAY3+

(-9.578E-9)ECO+21.300PEO

(4) 單位面積水域景觀價值轉(zhuǎn)移模型：

W4=8 436.268TIME+82 840.768WAY3+

81 912.199LOC2+(-4.203E-7)ECO+

92.197PEO-82 036.525

1.4.3 有效性檢驗 本文選用可決系數(shù)R2，F(xiàn)值和t值進(jìn)行模型有效性檢驗[37]。R2的計算公式為：

(2)

F值的計算公式為：

(3)

表3 基于Meta分析的運城市生態(tài)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移結(jié)果

t值的計算公式為：

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 運城市景觀格局變化

運城市景觀格局始終以耕地景觀為主(表4)，面積基本在8.00×105hm2上下，占比一直穩(wěn)定在50%以上，是運城市的優(yōu)勢景觀類型，結(jié)合圖2可以看出耕地景觀集中連片，景觀通達(dá)度很高，在2007—2017年小幅增加了1.861 8×104hm2。林地景觀面積呈現(xiàn)出“先減少再增加”變化，2010年降至低值2.734 4×105hm2，到2017年回升了6.448 5×104hm2；結(jié)合圖2可發(fā)現(xiàn)，林地景觀基本集中在運城市南部、東南部的中條山、呂梁山北麓及孤山山區(qū)，在此范圍內(nèi)景觀優(yōu)勢度明顯，其余部分景觀零碎分布。草地景觀先擴張至2010年的2.361 14×105hm2，此后不斷減少；在格局上基本與林地景觀伴隨分布在山區(qū)、溝壑，在地形平坦的地區(qū)分布較少，且景觀破碎度大。水域景觀面積占比最少，以黃河及汾河、涑水河、亳清河、允西河等黃河支流為主，呈條帶狀分布；景觀變化呈“增加—減少—再增加”趨勢，在2007—2017年總體增加了6.820×103hm2，在2010年出現(xiàn)峰值4.210 9×104hm2。由圖2可知，建設(shè)用地景觀呈現(xiàn)持續(xù)擴張趨勢，城市擴張，零散景觀不斷積聚，從2007年面積6.751 0×104hm2，10 a間擴張了2.893 4×104hm2。

表4 運城市2007-2017年景觀面積變化

2.2 運城市景觀生態(tài)服務(wù)價值評估

以2017年作為景觀分析的統(tǒng)一研究時間，對應(yīng)自變量TIME的輸入值為18；綜合多人研究成果建立Meta分析價值轉(zhuǎn)移模型評估運城市景觀ESV值，屬于融合法WAY3；運城市位于山西省西南部，因此屬于中部地區(qū)LOC3；自變量AREA值輸入運城市總面積1.423 3×106hm2；運城市2017年地區(qū)生產(chǎn)總值為1.34×1011元；運城市2017年常住人口為533.6萬人。據(jù)此代入價值轉(zhuǎn)移模型可得運城市景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移結(jié)果(表5)。由表5可知，總體而言，運城市ESV總量在2007—2017年期間呈現(xiàn)“降低—增加—再降低”變化，2010年ESV降至最小值4.874 61×1010元，2013年上升至峰值后在2017年又小幅降低；但在研究時段內(nèi)，運城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈增長趨勢，總量整體提升了1.429 82×109元。水域景觀的單位面積ESV最大，耕地景觀最小，從大到小排列依次是水域景觀1.456 97×105元/(hm2·a)，林地景觀1.098 42×105元/(hm2·a)，草地景觀2.966×104元/(hm2·a)，耕地景觀6.970×104元/(hm2·a)，且前3種景觀的單位面積ESV遠(yuǎn)高于耕地景觀的單位面積ESV值，甚至是其4到20倍。因此可以從理論上解釋毀林開荒、填湖造田等不合理的發(fā)展方式不僅會破壞生態(tài)環(huán)境，造成生態(tài)失衡，還會造成區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值的大幅降低；而“退耕還林還草”等政策，對于區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值的增加有直接有效的正向作用。2007—2017年，運城市耕地景觀ESV總體呈現(xiàn)減少再增加變化，2013年最低值與2017年最高值間相差5.526 30×108元；而林地景觀ESV總量一直是所有景觀類型中的值，2007—2010年ESV減少4.454 04×109元，此后ESV一直增加至2017年最大值3.711 83×1010元；草地景觀生態(tài)價值顯示出增加再減少變化，且減少幅度最大，2007—2017年前后減少了37.40%；水域景觀價值量表現(xiàn)為“增加—減少—再增加”變化，2010年ESV增至最大值6.135 10×109元，2013年降低后，2017年又有所提升，整體來說在研究時段內(nèi)ESV為曲折上升趨勢。各景觀類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化與景觀面積變化趨勢一致。因此認(rèn)為針對景觀類型面積的保護(hù)措施，如“嚴(yán)守耕地紅線”，“嚴(yán)守濕地紅線”等政策，對于區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值的提升與保護(hù)是非常有效的。

表5 運城市2007-2017年景觀價值轉(zhuǎn)移

3 討論與結(jié)論

3.1 結(jié) 論

(1) 本文通過文獻(xiàn)篩選、選取自變量、提取數(shù)據(jù)、有效性檢驗建立了Meta分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移模型。據(jù)此模型可以發(fā)現(xiàn)：變量研究時間、研究方法、研究區(qū)人口與景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值轉(zhuǎn)移模型正相關(guān)，研究區(qū)經(jīng)濟變量與景觀價值轉(zhuǎn)移模型負(fù)相關(guān)；而在變量研究區(qū)位置中，東部地區(qū)、中部地區(qū)對ESV有負(fù)向作用，東北地區(qū)則產(chǎn)生正向作用。

(2) 運城市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中，水域景觀ESV值最大，其后依次是林地景觀、草地景觀、耕地景觀。運城市生態(tài)服務(wù)價值總量呈現(xiàn)“減少—增加—再減少”的變化，可以看出林地景觀、草地景觀的變化對運城市ESV總量影響較大。其中，耕地景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低后復(fù)又增加，這與城市化發(fā)展占用耕地以及后期運城市采用強有力耕地保護(hù)政策息息相關(guān)。林地景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值在2010年前降低，而后不斷增加。這是由于運城市采取退耕還林措施，加大監(jiān)管保護(hù)森林資源。而草地景觀呈現(xiàn)降低趨勢，說明草地資源仍受到農(nóng)田和城鎮(zhèn)擴張的影響。水域景觀2007—2010年ESV大幅度上升，這或與小浪底水庫投入使用，黃河及支流水位上升有關(guān)；此后ESV減少后又增加，總體曲折上升，這與運城市推動水域濕地生態(tài)區(qū)保護(hù)及退耕還湖還濕政策相關(guān)。景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化與景觀面積變化基本一致。

3.2 討 論

本文以全國地級市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為價值轉(zhuǎn)移庫，建立基于Meta分析的價值轉(zhuǎn)移模型，分析運城市景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，是一種方法在黃河流域重要城市的合理應(yīng)用。運城市是國家建設(shè)“黃河金三角”綜合發(fā)展區(qū)域的核心城市，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的準(zhǔn)確評估對經(jīng)濟、社會和環(huán)境和協(xié)調(diào)發(fā)展有重要意義。Meta分析法相對于當(dāng)量因子法，在評估ESV的準(zhǔn)確度上有很大提升，可以兼顧到更多的影響因子對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響，在方法上更加合理，但對于基礎(chǔ)樣本的數(shù)量和均勻度也有一定要求。

根據(jù)必須有“單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量”和“具體研究時間”對來自中國知網(wǎng)的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，最終僅有29篇文獻(xiàn)通過篩選進(jìn)入文獻(xiàn)庫，樣本量相對較少。另外，本文未討論建設(shè)用地景觀生態(tài)價值轉(zhuǎn)移，是因為建設(shè)用地未通過F檢驗，這可能與樣本中建設(shè)用地景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究數(shù)據(jù)量較少有關(guān)，本文最終通過篩選的29篇文獻(xiàn)中，僅有11篇具有建設(shè)用地單位面積價值量數(shù)據(jù)，因此會影響回歸結(jié)果。今后研究中希望能夠采用更好的篩選標(biāo)準(zhǔn)，允許更多的樣本進(jìn)入研究范圍，同時保證樣本文獻(xiàn)的數(shù)量與質(zhì)量。

從文獻(xiàn)創(chuàng)作和研究區(qū)本身屬性兩個角度共選取了6個自變量，雖然部分自變量仍有細(xì)分，但在回歸后一部分自變量被剔除后，剩余變量依舊較少。今后需要綜合考慮更多可能的影響因素加入變量中，如自然條件方面的氣候、生物以及通過問卷等調(diào)查方式獲得人文方面比較難以量化的政策、民眾生態(tài)環(huán)保意識等變量，進(jìn)一步完善模型質(zhì)量。