王曉洋，楊展飛

（河南省新鄉(xiāng)水文水資源測報(bào)分中心，河南 新鄉(xiāng) 453000）

0 引言

鄧州市是南水北調(diào)中線工程首個(gè)生態(tài)補(bǔ)水受水城市，對鄧州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在時(shí)空尺度變化的評估與預(yù)測，將為保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、社會(huì)發(fā)展規(guī)劃等提供理論依據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評估是將生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能以貨幣形式展示，讓人們更直觀了解從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的服務(wù)。文章基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子法，利用GIS 和ENVI 分析鄧州市土地利用類型變化，根據(jù)實(shí)際情況建立生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評價(jià)體系，對2007-2020年鄧州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及演變特征進(jìn)行評估。

1 研究方法

1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指標(biāo)體系

根據(jù)鄧州市的詳細(xì)特征，結(jié)合南水北調(diào)的實(shí)際情況，參考Burkhard B等學(xué)者研究成果，可以將南水北調(diào)中線水源地鄧州市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為供給、支持、調(diào)節(jié)與文化四個(gè)方面。

1.2 遙感解譯

由于遙感數(shù)據(jù)值與實(shí)際地物輻射反射形成的數(shù)值存在差異，文章采用了美國蘭德薩特系列衛(wèi)星遙感影像資料，對蘭德薩特系列遙感影像進(jìn)行了預(yù)處理，消除了由于灰度值失真而造成的遙感影像。

1.3 研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子計(jì)算

根據(jù)鄧州市實(shí)際特征與收集得到的相關(guān)資料，結(jié)合國內(nèi)常用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，參考研究區(qū)域不同生態(tài)系統(tǒng)的不同二級分類比例，估算研究區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量。

參照南水北調(diào)水源地植被分布情況，林地主要是闊葉林與針葉林為主，其中闊葉林占85%、針葉林占10%，其他的針闊混交占4%、灌木林占1%；水域主要為河流水系；農(nóng)田中水田與旱地比為1.15∶5.10；草地種類主要為灌草叢65%，草甸35%。綜上所述，選取研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量值見表1所示。

表1 研究區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量表

1.3.2 單位面積的服務(wù)價(jià)值估算

當(dāng)量因子是計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主要手段之一，其物理意義是生態(tài)系統(tǒng)之間各服務(wù)價(jià)值對于總價(jià)值的相對貢獻(xiàn)。由于當(dāng)量表是基于大尺度制定的，對于不同區(qū)域會(huì)存在差異，因此必須進(jìn)行空間修正，修正系數(shù)計(jì)算公式為：

式中：Ea為單位農(nóng)田的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）；i為研究區(qū)主要農(nóng)作物種類；Pi為i種農(nóng)作物當(dāng)前的平均價(jià)格（元/kg）；qi為農(nóng)作物產(chǎn)量（kg/hm2），mi為i種農(nóng)作物的種植面積（hm2）；M為農(nóng)作物的種植總面積（hm2）。

1.3.3 總服務(wù)價(jià)值估算

依據(jù)Costanza提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估理論體系，針對鄧州市土地覆蓋及其對應(yīng)的單位面積當(dāng)量值，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值計(jì)算公式為：

式中：ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總價(jià)值（元）；Ai為第i種土地覆蓋的面積（hm2）；VCi為第i 種土地覆蓋的價(jià)值系數(shù)（元/hm2）；其中i=1，2…n；n=5。

2 鄧州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估

2.1 研究區(qū)概況

鄧州屬于河南省南陽市，位于河南省西南部。坐標(biāo)為北緯32°22′～32°59′，東經(jīng)111°37′～111°20′之間，國土面積為2 369 km2。鄧州所在區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，多年平均氣溫為15.10 ℃，多年平均降水量為723 mm。鄧州市作為南水北調(diào)中線第一個(gè)受水城市，選取鄧州整體市域范圍自然生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能作為研究對象。

2.2 服務(wù)價(jià)值評估

2.2.1 數(shù)據(jù)來源

文章選取鄧州市2007、2011、2014、2015、2020年作為研究的典型年，分析其土地覆蓋與利用的變化特征。研究所需的遙感數(shù)據(jù)主要為中國地理空間數(shù)據(jù)云Landsat 系列中的數(shù)據(jù)，其他自然、資源、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)年鑒、相關(guān)報(bào)表與發(fā)展規(guī)劃等。

2.2.2 土地覆蓋面積

基于Landsat影像，運(yùn)用ENVI5.3劃分鄧州市土地類型，包括人工建筑、林地、水域、耕地、草地共5 種類型。鄧州市不同土地類型面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

2.2.3 當(dāng)量系數(shù)確定

參考河南省2020年統(tǒng)計(jì)年鑒，鄧州市主要農(nóng)作物有小麥、玉米和花生，產(chǎn)量分別為82.85 萬、30.62 萬、25.57 萬t，均價(jià)分別為1.19、1.87、4.79 元。由式（3）計(jì)算可得鄧州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子經(jīng)濟(jì)價(jià)值為2 353元/（hm2·a）。綜合考慮到鄧州市域面積較小且依托刁河、湍河、南水北調(diào)中線工程等水系而形成的城市現(xiàn)狀，參照河南省生態(tài)系統(tǒng)生物量因子修正系數(shù)1.39對研究區(qū)當(dāng)量因子校核與修正。

2.2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

根據(jù)鄧州市單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量系數(shù)及土地類型面積，由式4得出鄧州市不同土地利用類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。從生態(tài)指標(biāo)類型看，調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值所占比例最高，占比60%左右；從土地利用類型看，耕地系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值所占比例最高，占比55.84%，面積占67.96%，其對整個(gè)市域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值影響較為顯著。

2.3 研究區(qū)演變特性研究

2.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)間變化

鄧州市2007年、2011年、2014年、2015年和2020年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為39.72 億美元、41.75 億、44.93 億、45.42億以及46.12 億美元，呈持續(xù)增長的趨勢，增長率16.10%。從土地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化來看，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化率最大。耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少了14.52%，減少4.38億美元；水域、林地、草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別增加了101.81%，34.30%，113.06%，共計(jì)增加11.58 億美元；人工建筑的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為負(fù)值，負(fù)向增長了13.44%，共計(jì)0.77億美元。草地和水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在研究期內(nèi)增長超過100%，從一定程度上體現(xiàn)了其對于整個(gè)研究區(qū)服務(wù)總價(jià)值的貢獻(xiàn)較大，對區(qū)域服務(wù)價(jià)值的演變會(huì)造成顯著的影響。

2.3.2 土地利用空間變化分析

研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)受生態(tài)系統(tǒng)的自然限制，區(qū)域林地和人工建筑面積較小，存在大面積的耕地、草地和水域?？芍?007-2020年研究區(qū)地類正向變化的有草地、林地、人工建筑、未利用地和水域；負(fù)向變化的有耕地。草地單一土地利用動(dòng)態(tài)度變化最大，為113.06%，其最大變化幅度發(fā)生在2015-2020年，達(dá)到25.12%，面積增加了122.98 km2。

3 結(jié)論

①運(yùn)用當(dāng)量因子法，對鄧州市2007-2020年進(jìn)行評估，結(jié)果表明，2007 年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為39.72 億美元，2011 年為41.75億美元，2014年為44.93億美元，2015年為45.42億美元，2020年為46.12億美元。近年來鄧州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)增長，在合理開發(fā)利用以及南水北調(diào)中線工程二期順利實(shí)施的前提下，預(yù)測未來生態(tài)服務(wù)價(jià)值會(huì)持續(xù)增長。②通過對研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變特征的分析，水域和草地2種類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在2007-2020年間增長了100%，變化最大；耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占比最高；土地覆蓋變化上草地面積變化最大，增長了113.06%；單個(gè)指標(biāo)而言，水文調(diào)節(jié)是最主要影響因素。③通過對鄧州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化分析，隨著耕地面積的減少以及草地、林地及水域面積的擴(kuò)大，研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加速率明顯變大，表明研究區(qū)土地覆蓋當(dāng)量系統(tǒng)越大，其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的演變與影響越大。