土地覆蓋變化對鹽城海岸帶濕地生態系統服務價值的影響

邢 偉，王進欣，王今殊，仲崇慶，張維康，毛霞麗

（1.徐州師范大學 城市與環境學院，江蘇 徐州 221116；2.浙江農林大學 環境科技學院，杭州 311300）

生態系統服務功能是指自然生態系統及其物種維持和滿足人類生存，維持生物多樣性和生產生態系統產品的條件和過程［1］。土地利用／覆蓋變化（Land Use and Land Cover Change，LUCC）是人與自然交叉最為密切的環節，是全球環境變化研究的核心領域之一。由土地利用導致的土地覆蓋變化通過改變生態系統的結構和功能，對生態系統服務功能維持起著決定性的作用［2］。同時，土地利用／覆蓋變化驅動下的生態系統服務變化，也是LUCC環境效應的一個重要量化指標［3］。研究表明，以土地利用／覆蓋為測度指標來計算生態系統的服務功能價值是可行和可靠的［4］，研究土地利用／覆蓋變化情況下的生態系統服務價值的變化具有重要的現實意義。

1997年Costanza等［1］對全球生態系統服務價值進行估價之后，國內外學者也展開了對濕地生態系統服務價值的研究，并取得了較快進展［5－7］，但以往的研究多是對濕地生態系統服務價值進行估算，而從土地覆蓋變化引起濕地生態系統結構變化進而導致的生態系統服務功能變化的角度來探討濕地生態問題的研究并不多見。隨著3S技術的發展，衛星遙感影像逐漸成為評價和監測生態系統服務功能的一種重要的信息資源，而這項工作的前提則是以土地覆蓋變化作為生態系統服務功能評價的測度指標［8］。因此，本文選取1992年和2008年的遙感影像數據，以遙感影像提供的土地覆蓋分類數據為主要信息源，應用Costanza等的生態服務價值計算方法，參考中國陸地生態系統單位服務價值系數估算了1992年和2008年鹽城海岸帶濕地的生態系統服務價值，并對鹽城海岸帶濕地由于土地覆蓋變化所導致的生態系統服務價值變化做了探討，旨在為合理利用、保護鹽城海岸帶濕地提供重要的資料和科學依據。

1 研究區概況

鹽城海岸帶濕地地處江蘇中北部（32°34′－34°28′N，119°27′－121°16′E），東臨黃海，由江蘇省鹽城市轄5縣市（響水、濱海、射陽、大豐和東臺）的濱海灘涂組成。該區地跨暖溫帶和北亞熱帶2個氣候帶，年平均氣溫14℃，地貌類型主要為黃河三角洲和江蘇中部海積平原，海拔0～4m，主要入海河流有灌河、射陽河、黃沙港、新洋港、斗龍港、王港河、川東港和東臺河等。

2 數據資料與研究方法

2.1 土地覆蓋類型的劃分

根據鹽城海岸帶濕地實際情況和野外考察結果，參考鹽城海岸帶濕地土地覆蓋分類體系的研究結果［9－10］，本文將研究區內的土地覆蓋方式分為自然濕地和生產用地兩大類別，自然濕地包括河流濕地（包括自然河流和灌溉溝渠）、互花米草、鹽地堿蓬、蘆葦和潮間帶光灘；生產用地包括鹽田、水產養殖塘（包括海水養殖塘和淡水養殖塘）和棄耕地。

2.2 土地覆蓋動態數據獲取及分析

在野外調查的基礎上，以1992年和2008年兩期Land sat TM／ETM＋遙感影像作為主要數據源，利用ERDAS Imagine 8.7軟件對遙感影像進行波段合成、幾何糾正和圖像增強等處理；運用監督分類（最大似然法）結合專家分類的方法提取研究區土地覆蓋信息，并輔以土地利用現狀圖和野外調查資料以及GPS數據，建立研究區各種土地覆蓋類型的解譯標志，并在ArcGIS 9.2環境下利用目視解譯結合地面調查對分類結果進行修正，最終生成1992年和2008年研究區的土地覆蓋類型圖，并提取了1992年和2008年鹽城海岸帶濕地各種土地覆蓋類型的屬性數據。

2.3 生態系統服務價值評價方法

1997年Costanza等［1］的研究成果使生態系統服務價值評估的原理與方法從科學意義上得以明確，將生態系統服務研究推向生態經濟學研究的前沿。據此，謝高地等［11］根據中國的實際情況，參考Costanza的研究成果，在概括綜合的基礎上，制定了中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表，并成為許多學者研究中所采用的基礎數據。但考慮到促淤造陸、大氣組分調節、科教旅游及生物多樣性保護等在鹽城海岸帶濕地的重要性，本文根據謝高地等制定的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表（表1），依據當地市場的價格和研究區實地概況，參考海岸帶濕地生態服務價值已有文獻對研究區的促淤造陸、食物生產、原材料、大氣組分調節、科考旅游與生物多樣性保護等服務價值進行了重新計算，而水分調節及污染物降解的服務價值則借鑒謝高地等確定的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表，并依據研究區的實際情況進行修正，以此來確定研究區生態服務價值系數（表2），計算鹽城海岸帶濕地生態系統服務價值。

2.3.1 促淤造陸的價值 互花米草灘每1km2每年比光灘多淤積4.28萬 m3的泥沙［12］，以我國耕作土壤的平均厚度0.5m計，每1km2增加土壤總面積為0.0856 km2。采用機會成本法，根據射陽墾區年農業生產的平均效益對促淤造陸價值進行估算。

2.3.2 食物生產和原材料價值 以年產量與當地市場價格得出其總產值，進而得水產養殖塘食物生產價值進行估算；而棄耕地提供糧食作物的價值采用謝高地等人的研究結果。以干蘆葦單產與當地蘆葦市場價格得出蘆葦灘提供原材料的單位生態服務價值；鹽田產出則以原鹽年產量與市場價格的乘積得出鹽田提供原鹽的生態服務價值。

表1 中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值 ［11］ 元／（a·hm2）

表2 與土地覆蓋類型相對應的生態服務類型及生態服務價值系數 萬元／km2

2.3.3 大氣組分調節價值 鹽城海岸帶濕地的大氣組分調節功能分為3部分:植物固定CO2、釋放O2以及排放溫室氣體。大氣組分調節價值為植物固定CO2與釋放O2價值之和減去溫室氣體排放的價值。

2.3.4 科考旅游價值 我國單位面積濕地生態系統的平均科研價值38200 元／km2［11］，Costonza等［1］人對全球濕地生態系統科研文化功能價值為86100 ＄／km2。本研究采用二者的平均值來計算鹽城海岸帶濕地的科考旅游價值。

2.3.5 生物多樣性保護價值 鹽城海岸帶濕地的生物多樣性保護價值的估算，采用吳玲玲和陳國強等在長江口及廈門海岸帶研究的結果［6－7］；研究區棄耕地的生物多樣性保護價值仍采用謝高地等人的研究結果。

2.3.6 生態系統服務價值的計算公式為

式中:V——研究區生態系統服務價值；Pi——表2中不同生態系統服務的基準單價；Si——研究區第i種土地覆蓋類型的分布面積。

3 結果與分析

3.1 鹽城海岸帶濕地土地覆蓋的變化

在1992－2008年期間，整個鹽城海岸帶濕地的土地覆蓋發生了顯著的變化（表3）。除互花米草灘面積增長外，光灘、蘆葦灘、堿蓬灘、河流濕地的自然濕地的面積持續下降，由1992年的2383 .96km2下降到2008年的1696 .98km2，降幅達29%。而生產用地的面積則大幅上升，由1992年的600.54km2上升到2008年的1249 .04km2，增幅達到108%。

在各種自然濕地類型中，蘆葦群落在1992年面積為354km2，到2008年下降到87.53km2，降幅達到75.3%；鹽地堿蓬群落面積由1992年273.16km2下降到2008年的74.21km2，降幅達到72.8%；潮間帶光灘的面積由1692 .35km2下降到1313 .72km2，降幅為22.4%。河流濕地面積變化較小。作為入侵種的互花米草群落在1992年以前入侵面積較小，僅為33.45 km2，到2008年面積已達156.91km2（表3）。

表3 1992－2008年鹽城海岸帶濕地各種土地覆蓋類型面積及變化率

研究區內的水產養殖塘和棄耕地大部分是由人類對自然濕地的圍墾利用而來，其面積都呈現出逐漸增加的趨勢。在1992－2008年，水產養殖塘面積由199.97km2增長到658.82km2，增幅達到229.6%；棄耕地面積由34.92km2增長到266.71km2，增幅達到663.8%（表3）。

分析研究區主要土地覆蓋方式間的轉移過程發現（表4），1992－2008年期間土地覆蓋變化的主要特征表現為光灘向水產養殖塘和互花米草灘轉移；鹽地堿蓬灘向水產養殖塘、互花米草灘和蘆葦灘轉移；蘆葦灘向水產養殖塘和棄耕地轉移。到2008年，有高達127.00km2和155.26km2的光灘濕地轉變成水產養殖塘和互花米草灘景觀；鹽地堿蓬在此期間損失嚴重，僅有27.17%保留下來；而蘆葦濕地在此期間則有高達46.15%和40.90%的面積轉化為水產養殖塘和棄耕地景觀。

表4 鹽城海岸帶濕地1992－2008年各種土地覆蓋類型轉移矩陣 km2

總體上，鹽城海岸帶濕地的土地覆蓋變化特征表現為以蘆葦、堿蓬灘為代表的自然濕地的大幅減少和棄耕地、水產養殖塘等人為活動強度較高的土地覆蓋方式的顯著增加；鹽城海岸帶濕地的土地覆蓋的最主要變化過程為人類活動對自然濕地圍墾利用，占所有變化面積的76.33%，自然濕地演化占11.24%，米草生物的入侵占濕地整體變化面積的5.86%。

3.2 土地覆蓋變化對濕地生態系統服務價值的影響

3.2.1 對單項生態服務功能的影響 根據生態系統服務價值的估算方法，結合鹽城海岸帶濕地生態系統具體情況，定量計算出1992年和2008年鹽城海岸帶濕地主導生態服務功能的經濟價值（表5）。

表5 1992－2008年鹽城海岸帶濕地各項生態服務價值

由表5可以看出，1992－2008年間，鹽城海岸帶濕地的促淤造陸和物質生產功能價值呈增長趨勢，其中食物生產的價值增長幅度最大，達40.524億元，促淤造陸價值增長了0.197億元，這主要是由于水產養殖塘的擴建以及入侵種互花米草面積擴大引起的（表3）。而大氣組分調節、水分調節、污染物降解、科考旅游和生物多樣性保護的價值減少了，這主要是由于人類活動的加劇以及外來入侵種互花米草面積的擴大，使得研究區生產用地面積大大增加，而自然濕地的面積卻大幅度減少（表3），自然濕地的減少使得濕地進行大氣組分調節、生物多樣性保護等環境保護功能的價值減少（表5）。

3.2.2 土地覆蓋變化引起的海岸帶濕地生態系統服務功能價值的變化 由表6可以看出，1992年鹽城海岸帶濕地生態系統服務總價值為60.690億元，2008年為86.039億元，即在16a間生態系統服務價值增加了25.349億元。從不同土地覆蓋類型來看，1992－2008年間，水產養殖塘的生態服務價值增長最多，達到41.991億元，其次是互花米草灘的生態服務價值，增長了5.047億元；而蘆葦灘的生態服務價值損失最大，達11.097億元，其次是鹽地堿蓬灘的生態服務價值，損失達7.815億元。

表6 1992－2008年鹽城海岸帶不同土地覆蓋類型生態系統服務價值變化

土地覆蓋變化對鹽城海岸帶濕地生態系統服務價值造成了顯著影響。從表3和表6中可以看出，1992年水產養殖塘的面積所占比例僅為6.70%，生態系統服務價值卻占30.15%，占整個濕地生態系統的主導地位，為各種土地覆蓋類型價值之首；到2008年水產養殖塘的面積所占比例達到22.70%，生態系統服務價值所占比例更達到70.07%，在此期間生態系統服務價值增長了229.46%，這主要是由于受人類活動的影響，人類為獲取更大的經濟利益，加大了水產養殖塘的建設，大面積的自然濕地轉化為水產養殖塘（表4），從而擴大了水產養殖塘的面積（表3），使得水產養殖塘的物質生產價值顯著增加。

1992－2008年間，鹽城海岸帶互花米草灘的生態服務價值由1.367億元增長到6.414億元，增幅達369.20%。這是由于互花米草的面積擴大造成的，互花米草已由入侵時的分散斑塊狀分布演變為現在的連續帶狀分布，并呈現顯著的向海擴張的趨勢［12］，互花米草具有促淤造陸的功能，且互花米草根系發達，污染降解能力強，入侵面積的擴大使得互花米草灘的生態服務功能價值大大增加。

1992－2008年間，鹽城海岸帶濕地蘆葦和鹽地堿蓬灘的面積由1992年的627.16km2，占研究區面積的21.01%，到2008年面積減少為161.74km2，僅占研究區面積的5.57%，在此期間造成的生態系統服務價值的損失達18.912億元。蘆葦和鹽地堿蓬灘面積的減少主要是由于人類活動開發以及互花米草的入侵，使得蘆葦和鹽地堿蓬灘大面積轉化為水產養殖塘和互花米草灘（表4），這使得蘆葦和鹽地堿蓬灘的生態服務價值顯著減少。

4 討論與結論

4.1 討 論

（1）近20a間，鹽城海岸帶濕地土地覆蓋發生了顯著變化。土地覆蓋變化的主要原因來自自然因素和人為因素。人為因素中，圍墾使得大量灘涂濕地轉化為棄耕地和水產養殖塘；而在自然因素中起決定作用的是海域來沙和河流輸沙導致的灘面淤漲及互花米草鹽沼的形成。灘面的淤高及人類對土地的需求使得沿海灘涂濕地被改作其他生產用地成為可能，互花米草灘的形成則徹底改變了潮間帶（光灘）基本無覆被的格局，同時互花米草灘的形成和擴展對潮灘地貌演化產生很大的影響［12］，從而使得海岸帶土地覆蓋空間格局的進一步演變成為可能。

1992－2008年間研究區自然濕地面積大幅減少，而生產用地中水產養殖塘和棄耕地的面積卻顯著增加。自然濕地向生產用地轉移是鹽城海岸帶濕地土地覆蓋變化的主要形式，這與已有研究結果相似［9］。但翟可等［10］研究得出鹽城海岸帶鹽田的面積有所增長，而棄耕地面積要比文中研究結果大；伍藍［13］和李揚帆［14］的研究結果中不同土地覆蓋類型面積變化也有偏差，這可能是由于不同學者對鹽城海岸帶濕地的分類體系、土地覆蓋動態變化信息提取方法的不同以及遙感圖像解譯的精度差異造成的。但總體上，鹽城海岸帶濕地土地覆蓋變化趨勢與文中的研究結果是類似的，人類對濕地圍墾、開發利用及互花米草的入侵是最主要的生態過程，也是一系列變化的主導因子。

（2）濕地生態系統服務價值比其他生態系統類型的價值高［15］，但在其生態系統各項生態功能中，能被準確規范計量其價值的只占少數，在計算生態系統服務功能價值時，不同學者所采用的Pi值各不相同（表7）。目前許多學者在計算濕地生態系統服務價值時，多采用謝高地等制定的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表［2，16］，以此當量表計算出鹽城海岸帶濕地的總價值為69.450億元和45.491億元，但這沒有考慮每年Pi值都在隨著市場價格以及研究區的實際情況在變動，最終得出的結果也只是以2003年的價格系數得出的值，這與實際情況出入較大。而另有部分學者在計算時仍采用Costanza等的研究結果，但研究證明Costanza等提出的生態價值系數，對耕地的估計偏低，對濕地的估計偏高［2］，以其結果計算得出鹽城海岸帶濕地的總價值為95.720億元和53.972億元，而Costanza等人在生態服務功能評估中，濕地的水分調節占到了總價值的1／4以上，而研究區濕地水分調節功能并沒有這樣高，這難免會對研究結果的準確性產生影響。因此，本文在計算鹽城海岸帶濕地生態系統服務價值時，根據謝高地的研究結果，結合當地的實際情況，依據市場價格來確定各生態價值系數（表2），這在考慮陸地生態系統服務價值的一般情況下，兼顧鹽城海岸帶地區特有的濕地生態服務價值特點，確定的生態系統服務價值系數是比較合理的。當前，已經有許多學者在計算生態系統服務價值時也采用了這一方法［7，17－18］。

表7 不同學者計算的單位面積生態服務價值對比

（3）文中對鹽城海岸帶濕地生態系統服務功能價值核算的研究，有一定的局限性。對于生態系統服務功能的價值計算一直存在很大的爭議，采用不同的計算方法得出的結果差別可能很大［16］。但由于生態系統是一個復雜的系統，很多功能仍然沒有被人們認識到，其服務價值本身也不可能被精確地評估［19］。因此，由于技術上可行性、資料可獲得性、學科本身的限制以及認識尺度的局限等，文中僅對當前社會經濟和技術條件下海岸帶濕地生態系統的8項主導服務功能的經濟價值進行估算，一些其他生態服務功能如防風固堤等沒有列入核算的范疇，所以本文的估算只是一個研究的起點。此外，如果只計算生態系統靜態的價值，應用和參考意義則不強，因此，本文對鹽城海岸帶濕地生態服務價值的動態變化研究更具有意義，可為研究區的正確調控和管理提供有用信息。

4.2 結 論

1992年和2008年鹽城海岸帶濕地生態系統為人類提供了60.690億元和86.039億元的服務價值，其中僅食物生產價值就分別占到29.00%和67.56%，但這并不說明人類就可以任意利用鹽城海岸帶的生態價值。由表3可以看出，鹽城海岸帶濕地總的生態系統服務價值增加，主要是由于濕地物質生產價值的增加；而海岸帶濕地作為大氣組分調節、污染物降解、生物多樣性保護等方面的重要環境保護功能價值卻由于人類活動的強烈干擾而大幅度降低。這種現象說明鹽城海岸帶濕地在發展經濟的同時，忽略了生態環境的重要性。所以，不能只追求物質生產價值而忽視了其他價值。物質生產要以濕地生態系統各項服務功能價值平衡持續發揮為原則。否則，將會導致對生態系統無節制的利用，甚至造成毀滅性的災害。這種忽視生態系統健康的結果，也會導致其物質生產功能下降，直接影響到經濟效益的發揮。

因此，為了保持鹽城海岸帶濕地生態系統高水平的服務價值，實現海岸帶濕地生態系統服務功能的長期維持和持續利用，就要維護好濕地的生態環境，提高各級濕地相關部門對濕地功能和價值的認識，在海岸帶濕地資源開發過程中，應保持生態系統平衡，維持生態系統結構完整，使得海岸帶濕地生態系統各項服務功能能夠得到充分發揮。

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