西寧市土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響

摘要：分析了2003—2008年西寧市城市化背景下區(qū)域土地利用的變化情況，并計(jì)算由此導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）變化。結(jié)果表明：研究期內(nèi)，西寧市耕地、園地、牧草地和未利用地面積減少，耕地面積減少最多，林地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地和水利設(shè)施用地面積增加，林地增加最多；研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了51.43×106元，年變化率為0.21%，價(jià)值系數(shù)較高的林地面積大幅增加是造成這一結(jié)果的主要原因；在各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，土壤形成與保護(hù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大；敏感性指數(shù)分析表明，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)所指定的價(jià)值系數(shù)缺乏彈性，研究結(jié)果可信。西寧市生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)安全，但是在增加林地和建設(shè)用地的同時(shí)，也應(yīng)該充分考慮價(jià)值系數(shù)較高的草地保護(hù)。

關(guān)鍵詞：土地利用變化 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 西寧市

中圖分類號(hào)：X171.1

Effects of land use change on ecosystem services value in Xining City

ZHAO Jin-cheng

Jiangsu Tianying Environmental Protection and Energy Resource Company Ltd.Hai’an Jiangsu Province， 226600

Abstract:The objective of this paper is to analyze the land use change and to examine their effects on ecosystem services value (ESV) in the rapid urbanization area of Xining City from 2003 to 2008. The results showed that from 2003 to 2008， the area of cropland， garden plot， grassland and unused land decreased， while forest， rural and the industrial mines， transportation and the water resources facilities land increased. Cropland decreased the most and forest increased the most. The total ESV of the study area increased 51.43×106 RMB， at an annual rate of 0.21%.The increase was attributed to the rapid increase of forest which has a relatively high value coefficient. Among the various ecosystem services， soil formation and protection of ecosystem services contributed to the value is the maximum. The sensitivity analysis indicated that the ESV lacked elasticity on value coefficients， and the results are credible. The ecosystem in Xining City is relatively safe， but it is necessary to pay more attention to protect grassland with higher value coefficient while increasing the area of forest and build up.

Keywords: land use change ecosystem service value Xining City

1．引言

土地是人類賴以生存和發(fā)展的最基本的自然資源，土地利用是人與自然生態(tài)系統(tǒng)交叉最為密切的環(huán)節(jié)，它在帶給人類巨大直接利用價(jià)值的同時(shí)，還兼具改變陸地表層生物地球化學(xué)循環(huán)過程的間接生態(tài)價(jià)值[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，近年來得到了快速的發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成與維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[2]。土地利用的變化能夠引起生態(tài)過程的變化，研究土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)維持其服務(wù)功能具有重要意義。目前，國內(nèi)許多學(xué)者從不同角度開展了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面的研究，歐陽志云[3，4]首先采用了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念，并對(duì)中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的6種服務(wù)功能進(jìn)行了初步評(píng)估。陳仲新等[5]對(duì)中國生態(tài)系統(tǒng)功能與效益進(jìn)行了價(jià)值核算。謝高地、魯春霞等[6~8]分別評(píng)價(jià)了中國自然草地、青藏高原、青海草地等區(qū)域和群落生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)，土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響研究還應(yīng)用到了湘中紅壤丘陵區(qū)[9]、松嫩平原[10]、伊犁新墾區(qū)[11]以及北京市[12]、武漢市[13]等。本文在研究陜西省土地利用變化的基礎(chǔ)上，通過評(píng)價(jià)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來反映其環(huán)境效應(yīng)，為陜西省土地資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持。

2．研究方法

2.1研究區(qū)域

西寧市地處青藏高原東部邊緣，黃河支流湟水上游，市區(qū)平均海拔2295m，屬大陸高原半干旱氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑。西寧市總面積7，649km2，其中市區(qū)面積350km2，年平均氣溫為7.6℃，年平均降水量380mm.區(qū)內(nèi)地勢(shì)西北高，東南低，呈現(xiàn)“四山夾三河”的形勢(shì)分布，黃河支流湟水河自西向東貫穿市區(qū)。

2.2土地利用數(shù)據(jù)來源

西寧市土地利用數(shù)據(jù)均來自青海省統(tǒng)計(jì)年鑒提供的2003-2008年的西寧市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集。通過土地利用數(shù)據(jù)收集，同時(shí)考慮青海省統(tǒng)計(jì)資料的詳細(xì)程度，本文主要從宏觀上研究土地利用變化情況。

2.3土地利用變化分析

土地利用變化引起了土地覆蓋格局的變化，進(jìn)而改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及生態(tài)系統(tǒng)功能。本文通過單一土地利用動(dòng)態(tài)度研究陜西省土地利用的動(dòng)態(tài)變化，它對(duì)比較土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢(shì)都具有重要的作用[14]。其表達(dá)式為：

（1）

式中，K為研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型的動(dòng)態(tài)度； 和 分別為研究初期和研究末期某一種土地利用類型的面積；t為研究時(shí)段長。當(dāng)t的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K就是該研究區(qū)域某種土地利用類型的年變化率。

2.4生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分配

本文參考謝高地等的“中國生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”（表1），確定1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等于當(dāng)年全國平均糧食單產(chǎn)市場的1/7。

本文中，2003—2008年研究區(qū)平均糧食產(chǎn)量為3，204.1kg/ha，2008年青海省糧食單價(jià)為1.82元/kg，考慮到在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7[15]，得出西寧市農(nóng)田自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為833.1元/ha。因此，可計(jì)算各土地利用類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù) ，即單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單位面積年度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值量（表2）。

2.5生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)確定后，運(yùn)用Costanza等的計(jì)算方法來分析各種土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和單項(xiàng)功能的服務(wù)價(jià)值，其算式（2）和（3）如下：

（2）

（3）

式中， 為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

（元）； 為研究區(qū)第 K種土地利用類

型的面積（ha）； 為第 種土地利用類

型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(Yuan.

ha-1.a-1)； 為生態(tài)系統(tǒng)第 項(xiàng)功能

的服務(wù)價(jià)值（元）； 為第 種土

地利用類型所對(duì)應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)第 項(xiàng)功能

的服務(wù)價(jià)值系數(shù) (Yuan.ha-1·a-1)。

本文用敏感性指數(shù)來驗(yàn)證以上各項(xiàng)生態(tài)價(jià)值系數(shù)的準(zhǔn)確性。將各土地利用類型的價(jià)值系數(shù)（VC）分別調(diào)整50%來表征總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化情況。如果CS>1，表明ESV對(duì)VC是富有彈性的；如果CS<1，表明ESV對(duì)VC缺乏彈性。敏感性指數(shù)（CS）的計(jì)算公式如下：

（4）

式中， 為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元）， 為生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值系數(shù)， 為各種土地利用類型， 和 代表初始價(jià)值和生態(tài)系數(shù)調(diào)整以后的價(jià)值。

3．結(jié)果

3.1土地利用變化

表3為2003—2008年期間西寧市土地利用的變化情況。從表3可以看出，研究區(qū)5年來土地利用發(fā)生了較大的變化。耕地、園地、牧草地和未利用土地減少，其中耕地減少最多，達(dá)2，373.4ha，所占比例由2003年的21.36%下降到2008年的21.00%；林地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地和水利設(shè)施用地增加，其中林地增加最多，所占比例由2003年的15.64%上升到2008年的16.20%，居民點(diǎn)及工礦用地所占比例則由2003年的3.80%上升到2008年的4.10%。從土地利用動(dòng)態(tài)度來看，園地減少最快，動(dòng)態(tài)度為 -2.05%，耕地次之，接著是牧草地；交通運(yùn)輸用地增加最快，動(dòng)態(tài)度達(dá)6.71%，水利設(shè)施用地次之，動(dòng)態(tài)度為2.01%。

城市化進(jìn)程加快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是造成研究區(qū)居民點(diǎn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地和水利設(shè)施用地增加的主要原因。通過分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)增加的交通用地和居民點(diǎn)及工礦用地主要是占用了耕地和草地。同時(shí)由于退耕還林的實(shí)施，一部分耕地轉(zhuǎn)向林地以保證森林覆蓋率。少量水利設(shè)施用地面積的增加主要來自耕地和草地，大多數(shù)未利用地轉(zhuǎn)向了其他7種類型用地，但同時(shí)由于水土流失嚴(yán)重，造成小部分林地和草地退化為未利用地。西寧市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，通過退耕還林加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，但是也應(yīng)該重視建設(shè)用地的擴(kuò)張規(guī)模，不能以無底線地犧牲耕地和草地面積為代價(jià)。

3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

根據(jù)土地利用變化數(shù)據(jù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，計(jì)算得出西寧市2003-2008年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化情況（表4）。

從表4可知，西寧市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值由2003年的4，860.73×106元增加到4，912.16×106元，5年間共增加了51.43×106元，年變化率為0.21%。林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有所增加，而耕地、園地、草地和未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均在減少，其中耕地減少最多，達(dá)13.66×106元。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的構(gòu)成中，林地和草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值最大。林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值2003年和2008年分別為1，974.20×106元和2，047.92×106元，占總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的比例分別是40.62%和41.69%，這主要是因?yàn)榱值氐拿娣e和服務(wù)價(jià)值系數(shù)都較大；草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的41.17%和40.60%，這是因?yàn)椴莸孛娣e在所有土地利用類型中最大。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的差異造成土地利用類型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響不同，如2008年居民點(diǎn)及工況用地面積占總面積的4.10%，但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值很小，可以忽略不計(jì)；而園地面積雖然只有0.04%，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻占到了0.11%。另外，2003—2005年的生態(tài)服務(wù)價(jià)值年變化率為0.55%，這是因?yàn)榫哂休^高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的林地和草地面積最多；2005年—2008年的生態(tài)服務(wù)價(jià)值年變化率為-0.02%，其原因是在這段時(shí)間內(nèi)，服務(wù)價(jià)值系數(shù)相對(duì)較小的草地面積減少更多，林地所增加的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不能彌補(bǔ)草地面積減少所帶來的損失。

3.3生態(tài)系統(tǒng)功能價(jià)值的變化

根據(jù)土地利用變化數(shù)據(jù)和各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值系數(shù)，計(jì)算得出西寧市2003-2008年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值及其所占比例（表5）。

由表5所示，2003年和2005年研究區(qū)每種生態(tài)系統(tǒng)功能的服務(wù)價(jià)值對(duì)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)大小的等級(jí)排序相同。從高到低依次為土壤形成與保護(hù)、生物多樣性保護(hù)、廢物處理、氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、原材料、食物生產(chǎn)和娛樂文化。其中，水源涵養(yǎng)、原材料和娛樂文化的貢獻(xiàn)有所增加，其他功能的貢獻(xiàn)則處于減少或者穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。到2008年，氣體調(diào)節(jié)功能的排序上升到第四位，而氣候調(diào)節(jié)功能下降到第五位，但是它們?cè)诳偵鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中所占比例相差甚小。

3.4敏感性分析

由表6可見，研究中所有的CS均小于1，CS最大值為林地，在0.4062—0.4169之間；CS最小值為園地，在0.0010—0.0012之間。這表明本次研究中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)價(jià)值系數(shù)是缺乏彈性的，研究結(jié)果可信。

4．結(jié)論

（1）本文根據(jù)2003—2008年西寧市土地利用數(shù)據(jù)，分析了西寧市土地利用變化情況。根據(jù)謝高地等人總結(jié)的中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，得出了西寧市各類土地單位面積年度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表，估算了土地利用變化所引起的西寧市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，并分析了各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)功能的價(jià)值及所占比例。

（2）2003—2008年西寧市土地利用發(fā)生了較大變化，引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了51.43×106元，年變化率為0.21%。其根本原因是西寧市價(jià)值系數(shù)較高的林地面積的大幅增加。同時(shí)，由于草地的大面積減少，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也有所減少。因此，在增加林地的同時(shí)，也應(yīng)該保護(hù)草地。

（3）本文制定的西寧市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表通過敏感性指數(shù)分析表明，研究結(jié)果可信，這可以為西寧市制定土地利用規(guī)劃、調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)提供借鑒和參考。

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