福州市生態系統服務價值對土地利用變化的響應研究＊

劉克玉,廖善剛

(福建師范大學地理科學學院,福建福州350007)

福州市生態系統服務價值對土地利用變化的響應研究＊

劉克玉,廖善剛

(福建師范大學地理科學學院,福建福州350007)

根據福州市3期(1988年、1999年和2008年)遙感影像解譯數據,采用Costanza生態系統服務價值計算公式,并參照謝高地等人的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表,分析了福州市土地利用變動及其對生態系統服務價值的影響.結果表明:1988～2008年福州市建設用地急劇擴展,耕地、林地和未利用地面積相應縮減,導致生態系統服務價值不斷下降.福州市1988年、1999年和2008年的的生態系統服務價值分別為16.60億元、16.69億元和15.60億元,從1988～2008年間減少了1.01億元.敏感性分析表明,福州市生態系統服務價值相對于生態價值系數來說是缺乏彈性的,說明研究可信.

福州市;土地利用;生態系統服務價值

引言

生態系統服務是指通過生態系統的結構、過程和功能直接或間接得到的生命支持產品和服務,這些產品和服務是人類生活的必需品和人類生活質量的保證[1].這種服務可以通過經濟價值估算.自1997年Costanza等在《Nature》上發表了“全球生態系統服務價值和自然資本”一文后,生態系統服務價值的定量評估成為國際生態學和生態經濟學的熱點和前沿領域.作為全球環境變化研究的核心領域之一,土地利用/土地覆被變化通過改變生態系統的結構和功能,對生態系統維持其服務功能起決定性作用.因此,研究土地利用/土地覆被情況下的生態系統服務價值的變化具有重要意義.

近年來,隨著福州市經濟不斷發展,城市化進程不斷加快,土地利用發生了較大變化,由此引致生態系統服務價值也隨之發生變化.本文通過分析福州市LUCC及其引起的生態服務價值的變化,為福州市土地資源可持續利用和生態環境保護提供決策支持.

1 研究區概況

福州位于福建省東部沿海,閩江下游,介于北緯25°15′～26°39′,東經118°08′～120°31′.東瀕東海,與臺灣省隔海相望,西鄰三明市和南平市,北接寧德市區,南連莆田市,陸域總面積12152.5km2.2008年末,全年全市常住總人口約683萬人,其中市區常住總人口290萬人.屬海洋性亞熱帶季風氣候.

2 研究方法

2.1 土地利用類型變化率

土地利用類型年變化率(K)指的是某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型數量的年變化情況.

式中,Ua和Ub分別為研究初期和研究末期某一種土地利用類型的數量,T為時間.

2.2 生態系統服務價值評價方法

2003年,謝高地等根據中國實際[2],參考Costanza等[3]的研究成果,制定了中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值表(見表1).本文基于Costanza的生態系統服務價值理論,結合謝高地等對我國平均狀態的生態系統服務價值表,研究了福州市生態系統服務價值的變化,其估算公式為:

式中,ESV為研究區生態系統服務總價值(元);VCk為第k類土地利用類型單位面積的生態功能總服務價值系數(元/hm2);Ak為研究區內第k類土地利用類型的面積(hm2),n為土地利用類型數目;ESVf是研究區生態系統服務功能f的總價值(元),VCfk是單位面積生態系統服務功能f的價值(元/hm2· a).

表1 中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值表元/hm2·a

2.3 生態價值敏感性指數計算方法

為驗證以上生態系統類型對于土地利用類型的代表性以及生態價值系數的準確性,引入生態系統價值敏感性指數(the coefficient of sensitivity, CS)[2～4],以反映生態系統服務價值對生態價值系數的依賴程度.本文將各土地利用類型的價值系數分別調整50%,來衡量總生態系統服務價值的變化情況.當CS<1,表明生態系統價值缺乏彈性,當CS> 1,表明生態系統價值是有彈性的.CS越大,表明生態系統服務價值相對于價值系數是有彈性的,同時也說明生態系統價值系數的準確性對生態系統服務價值評估越重要.

式中,ESV是估算的總生態系統服務價值,VC為生態價值系數,i和j代表初始總價值和生態價值系數調整以后的總價值,k代表各土地利用類型.

3 結果與分析

3.1 福州市土地利用變化分析

根據1988年、1999年和2008年的landsat T M/ ET M+遙感影像解譯判讀得到福州市的五大類土地利用類型:①耕地,包括水田和旱地;②林地,包括有林地、灌木林地、其他林地等;③水域,包括坑塘、河流、水庫以及湖泊等;④建設用地,包括城鎮用地、工礦用地、農村居民點等;⑤未利用地包括灘涂和荒地.

根據解譯分類數據統計及式(1)得到福州市各土地利用類型的面積及其變化率,見表2.由表2可知,隨著工業化和城市化的快速發展,1988～2008年20年時間建設用地增加,其余土地利用類型減少,其中耕地減少最多.

表2 福州市土地利用/覆被變化

耕地面積從1988年的21744.7hm2減少為2008年的11535hm2,20年間共減少了10209.7hm2,變化率為-46.95%;建設用地面積增加最多,20年間增加了11279.0hm2,土地利用變化率達到161.1%,前期(1988～1999年)年均變化率4.37%,后期(1999～2008年)年均變化率為8.5%,后期變化加快;林地20年間減少較少,總減少面積87.2 hm2,前期面積增加,年均變化率0.16%,后期面積減少,年均變化率-0.2%,變化率為-0.13%,變化較小;水域面積變化趨勢與林地一致,前期增加后期減少,前期的年均變化率0.42%,后期的為-2.1%,較前期變化快,總的變化率為-14.67%;未利用地變化率比較大,前期的年均變化率為-4.54%,后期的年均變化率5.9%,后期增加較快.

3.2 生態系統服務價值的變化

根據不同土地利用方式單位面積生態服務價值和土地利用類型面積利用公式計算得出福州市生態系統服務價值,見表3.

表3 1988～2008年福州市生態系統服務總價值及價值構成變化

從表3可以看出,福州市1988年的總生態服務價值為16.6億元,1999年為16.69億元,2008年為15.6億元,20年間共減少了1.01億元,變化趨勢是前期增加后期減少,前期增加了0.09億元,后期減少了1.09億元.說明在經濟較快發展的同時,福州市政府及有關部門并未十分重視生態環境的建設,對生態服務價值貢獻率較高的林地、水域和耕地減少較大.

對土地利用類型具體分析,耕地所提供的的生態服務價值減少最多,其損失的ESV為0.62億元,變化貢獻率61.33%,前期年均變化貢獻率為3.89%,后期為3.56%,后期有所減小;水域損失的ESV達到0.38億元,變化貢獻率為37.58%,僅次于耕地,前期年均變化貢獻率為1.73%,后期年均變化貢獻率為5.09%,后期明顯快于前期;林地在20年間變化貢獻率較小,僅為0.99%,前期年均變化率3.45%,后期為2.44%,逐漸減小.但是林地提供的生態服務價值在各地類中占的比例最多,1988年為76.50%,1999年為77.53%,2008年為81. 41%,比例逐漸增大.未利用地所提供的生態服務價值的變化貢獻率不顯著.

3.3 生態系統單項服務功能價值的變化

采用公式(3)計算得出福州市生態系統單項服務功能價值,見表4.

由表4可知,水源涵養、土壤形成和保護、生物多樣性、氣體調節、廢物處理是其主要的生態服務功能.20年間生態系統單項服務功能減少最多的是食物生產,變化率達到-34.62%,這主要是食物生產價值系數最高的耕地減少造成的;其次是廢物處理達到-13.88%,原材料變化不明顯.各生態系統單項服務功能在兩個時間段的變化率不同,其中前期處于增加趨勢的分別是氣體調節、水源涵養、生物多樣性、原材料和娛樂文化,其他單項服務功能處于減少趨勢,后期階段各單項服務功能均處于減少趨勢,其中變化率最大的食物生產,達到-22.73%.

表4 1988～2008年福州市生態系統單項服務功能價值變化

3.4 敏感性分析

根據敏感性指數(CS)的計算公式,本文將研究區各土地利用類型的生態價值系數VC分別上下調整50%[3,5],以此分析某一土地利用類型的變化對生態系統服務價值變化的重要程度(見表5).

表5 1988～2008年福州市生態系統服務價值敏感指數分析

從表5可以看出,研究區所有土地利用類型的ESV對VC的敏感性指數均小于1,由高到低依次為林地、水域、耕地、未利用地,表明研究區內ESV對VC是缺乏彈性的,研究結果是可信的.

4 結論與討論

1)福州市土地利用發生較大變化 本文依據福州市1988、1999和2008年3期土地利用數據,分析了福州市土地利用變化特征.研究結果表明,在1988～2008年20年期間,福州市土地利用結構發生了較大的變化:耕地面積減少最多,其減少率達到46.95%;建設用地面積變化量的絕對值在所有變化的土地利用類型中最大,增加率高達161.1%;此外,水域、未利用地、林地也有不同程度的減少,減少率分別為14.67%、23.4%和0.13%,說明在快速城市化過程中大量的耕地及其他用地被建設用地占用.

2)福州市生態系統服務價值不斷減少 福州市的生態系統服務總價值在1988～2008年間呈現較快的減少趨勢.20年共減少了1.01億元,其中耕地的變化貢獻率最大達到61.33%,其次是水域37. 58%.在各地類中林地提供的生態服務價值占的比例最大,均達到70%以上,說明林地是福州市生態系統服務功能價值貢獻率最大的地類.

需要說明的是,本文在計算生態系統服務功能價值時沒有對各生態系統單位服務價值修訂,而只是根據謝高地等指定的中國不同陸地生態系統單位面積服務價值標準進行計算,故計算得出的結果可能會與研究區實際情況存在誤差.由于本文研究只是屬于估算,因此,若要較準確的計算,則需對生態服務過程及其功能價值開展深入系統的研究,這也是今后要深入的一個方向.

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Responses of the Ecosystem Service Value to Land Use Change in Fuzhou City

L IU Ke-yu,L IAO Shan-gang

(School of Geographical Science,Fujian NormalUniversity,Fuzhou Fujian 350007,China)

According to the Interpretation data of Remote Sensing Images(1988s,1999s and 2008s)in Fuzhou City,using Costanza’s calculation formula of ecosystem service value and referring to Xie Gao-di’s table of every unit area’s ecosystem service value to China land,this paper analyses the land use change and appraises its effect on Ecosystem ServicesValue(ESV)in Fuzhou City.The results show that the area of construction land rapidly extended and the area of cultivated land,woodland and unused land decreased from 1988 to 2008.Therefore,the total value of ecosystem services in Fuzhou City declined.in 1988 the total value of ecosystem services 1. 660 billion,in 1999 for 1.669 billion,in 2008 for 1.560 billion,from 1988 to 2008 the total value of ecosystem services decrease by 0.101 billion.The sensitivity analysis suggested that these estimates are relatively robust.

Fuzhou city;Land use;Ecosystem Service Value

book=9,ebook=394

F 301.24

A

1673-2103(2010)05-0078-05

2010-05-14

劉克玉(1981-),女,山東淄博人,在讀碩士研究生,研究方向:區域開發與國土整治.

廖善剛(1963-),男,福建寧化人,副教授,博士,研究方向:區域開發與國土整治.