都市邊緣區土地利用變化及生態服務價值損益分析*——以北京市昌平區為例

唐秀美，潘瑜春，陳百明，張蕾娜

(1.國家農業信息化工程技術研究中心，北京100097;2.中國科學院地理科學與資源研究所，北京100101;3.國土資源部土地整理中心，北京100035)

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，自然資產含有多種與其生態服務功能相應的價值［1-2］。長期以來，由于對生態系統服務價值缺乏充分的認識，人們較多地考慮環境與資源可實現的直觀經濟價值，較少顧及其潛在的社會與環境價值，對生態系統服務造成了較大的損害，大大減少了人類的應得福利，進而影響人類在整個生物圈中的可持續性［1］，分析與評價生態系統服務功能的間接價值已成為當前生態學與生態經濟學研究的前沿課題［3］。國際和國內基于各種時空尺度的自然資源價值評估工作已從生態系統服務、自然資本、生態資產、生物多樣性等角度大量展開，在相關理論、方法和應用的廣度和深度上取得了前所未有的進展［4］。眾多學者已重視并開展了對全球尺度、國家尺度、區域尺度以及單個生態系統和生態系統單項服務的價值評估研究［5-13］。土地是各種生態系統的載體，土地利用/覆蓋變化是人類活動與自然環境相互作用的集中體現，在全球環境變化和可持續發展研究中占有重要的地位［14］。土地利用/覆蓋變化在改變地表自然景觀面貌的同時引起了生態系統功能和結構的改變，其變化過程對生態系統服務功能的維持起到決定性的作用［15］。北京市昌平區處于北京市的邊緣，在北京市主體功能區劃中定位為城市發展新區，近年來隨著城市擴張，各種土地利用類型變化較大，特別是建設用地面積急劇增加，侵占了大量的耕地，對區域的生態環境產生了一定影響，該研究的目的旨在定量研究土地利用變化造成的生態服務價值的損益程度，量化土地利用結構對區域生態系統服務價值的影響，將生態系統服務價值核算引入到土地利用決策當中，以期促進區域土地資源的合理開發和可持續利用，保護區域生環境，推動區域自然社會經濟系統長期協調發展。

1 研究區概況與數據來源

昌平區位于北京市西北部太行山脈與燕山山脈交匯處，是首都的中郊區，最南端距市中心10km。區域面積1 343.5km2，轄15個鎮、2個街道辦事處和北企公司，常住人口82.9萬。昌平地處平原與山區連接地帶，西北部的山區、半山區占全區總面積的59.2%。在北京市各區縣的功能定位劃分中，昌平屬于城市發展新區。根據2005年國務院批準的《北京城市發展總體規劃》，昌平新城被確定為首都規劃建設的11個新城之一，功能定位是“重要的高新技術研發產業基地，引導發展高新技術研發與生產、旅游服務、教育等功能”。區域協調快速發展對北京市有重要的作用。

該研究數據來源為昌平區1993年、2001年、2007年三期土地利用現狀圖。3期圖件在ArcGIS中進行了標準化校正處理，之后在ArcGIS中統計進行了各用地類型面積的統計和轉移矩陣的計算。

2 昌平區土地利用變化

3.1 各土地利用類型面積變化

結合2007年的國標分類體系，對昌平區主要的土地利用類型進行綜合，共有9個一級類，14個二級類。其中濕地和城市綠地是通過對遙感影像進行解譯的方法計算得到的，單獨解譯出來的目的是因為這兩種土地利用類型雖然面積不大，但是其生態服務價值較高，有必要單獨進行計算，城市綠地主要包含的地類主要是指公園綠地。對三期的土地利用圖件進行統計，得到三期土地利用類型的面積分布情況，如表所示。

表1 昌平區1993年、2001年、2007年各土地利用類型面積及比例

從表1中我們可以看出，昌平區的主要用地類型面積為灌木林地、建設用地和水澆地，特別是灌木林地的面積一直占到30%以上;1993～2007年間，各種用地類型的面積發生了較大的改變，其中，耕地、園地、草地面積不斷減少，各種林地、建設用地的面積不斷增加，水域、荒土地、城市綠地的面積先增加后減少，建設用地面積增加的幅度較大，特別是1993～2001年，增加的幅度較大。

2.2 土地利用類型轉換

土地利用類型的相互轉換情況，可以利用土地利用轉移矩陣來進行分析。它可以反映出各土地利用類型由T時刻向T+l時刻的轉換過程。對三期土地利用現狀圖導入到ArcGIS中進行疊加分析，并利用Arc-GIS的空間分析功能，提取土地利用轉移矩陣，從而分析研究區土地利用時空格局變化狀況。

表2 1993～2001年各用地類型轉移量矩陣 %

表3 2001～2007年各用地類型轉移量矩陣 %

通過轉移矩陣的分析，可以得知各種土地利用類型變動的來源和去向，從而為土地利用類型決策提供依據。從表2和表3中我們可以看出，1993～2001年，各種用地類型之間的轉換較為頻繁，其中，耕地面積減少，主要原因是建設用地的占用;園地面積減少，主要原因是建設用地和林地、草地的占用;各種林地面積增加，主要是由耕地和林地轉換而來;天然草地面積變動較少，其他草地面積減少主要是轉換為林地和建設用地;水域面積增加，主要是耕地的轉換;荒土地和公園綠地變動幅度較小，建設用地面積增加，主要是由于其他各種用地類型都向建設用地進行了較大的轉換，特別是耕地。而從2001年到2007年，各種用地類型之間的轉換相對比較少，用地類型的面積變化也比較少，除了各種用地類型特別是耕地大量的轉換到建設用地之外，其他用地類型之間的相互轉換程度比較微弱，相對比較穩定。

3 昌平區生態服務價值損益分析

3.1 土地利用類型及其生態服務價值

當前有關生態服務價值 (ESV)的研究很多，研究方法多樣。國際上引用率比較高的是Costanza在1997年《Nature》雜志上發表的關于全球生態系統服務價值和生態資本的文章［1］，但是該研究成果對中國的實際情況并不完全適用。國內比較權威的研究結論是謝高地的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表［7］。由于該表是以全國平均水平狀況下的農田每年自然糧食產量的經濟價值為基準的，直接用來作為北京市使用并不合理，因此該研究對中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表進行了空間尺度和時間尺度上的修正，使之適合于北京的實際情況。時間尺度上，采用2008年的全國平均糧食單產市場價值，將其修正到2008年的價值水平上，空間尺度上，采用的方法是采用生物量 (NPP)進行修正，將生態服務價值由全國校正到北京市［16］。針對中國陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表對土地利用類型分類較少的缺陷，該研究通過專家咨詢法，結合已有的研究，對北京市的土地利用類型的生態服務價值進行了細分處理［17］，最終得到了北京市昌平區各土地利用類型單位面積生態服務價值。

表4 昌平區各土地利用類型的單位面積生態服務價值表 hm2

3.2 土地利用類型生態服務價值損益分析

根據表4的單位面積價值，將其與土地利用類型的面積進行計算，得到昌平區3期土地利用類型生態服務價值的總值。從表5中可以看出，1993～2007年，昌平區生態服務價值總體是不斷減少的趨勢，從1993年的2.39×109元減少到2001年的2.27×109元，到2007年又減少到2.16×109元。昌平區的生態服務價值組成中，最重要的是灌木林地，占到40%左右，而且比例是不斷增加的，其次是水域和水澆地，說明灌木林地、水域、水澆地是昌平起到重要生態作用的用地類型。另外，園地、有林地、其他林地也占到了較高的比重。分析各種土地利用類型生態服務價值總量的變化情況，其與對應的土地利用類型面積的變化情況是一致的，但是比例變化有所不同，耕地生態服務價值總量與比例同時降低;園地生態服務價值總量不斷減少，但所占比例是先減少后增加的，各類林地的生態服務價值總量和比例是同時增加的;天然草地變化較小，其他草地的生態服務價值總量和比例同時減少;水域的生態服務價值總量和比例都是先增加后減少的;濕地生態服務價值總量不變，但是占的比例不斷增加;荒土地生態服務價值和比例都是先增加后減少;城市綠地生態服務價值和比例都是先增加后減少;建設用地的價值是減少的。

表5 昌平區1993年、2001年、2007年各土地利用類型生態服務價值

4 結論與討論

(1)1993～2007年，北京市昌平區的土地利用類型面積發生了較大的變化，耕地、園地、草地面積持續減少，林地、建設用地面積不斷增加，建設用地的面積不斷增加，而且增加的幅度較大，其他用地類型的面積變化幅度較小。相對來說，1993～2001年的變化較為劇烈，土地利用類型之間的相互轉換較為頻繁，特別是大量的土地利用類型轉換為建設用地面積。2001～2007年，各個土地利用類型之間的轉換相對較為平穩，其中有較大面積的土地利用類型轉換為建設用地。

(2)1993～2007年，昌平區的生態服務價值總值是不斷減少的，占主要比例的用地類型為灌木林地，而且灌木林地的生態服務價值總值和比例是不斷增加的。其他用地類型的生態服務價值總量變化與其面積有直接關系，但占生態服務價值的總量的比例變化有所不同。

(3)總體來說，昌平區的土地利用類型變化趨于平穩，這說明政府規劃和土地用途管制制度落實到位。生態服務價值總體降低，幅度不大，重要生態用地類型受到了應有的保障，生態服務價值的降低主要原因是由于耕地面積的不斷減少，而耕地面積減少的主要原因是由于建設用地的占用，因此，應該在當前保護重要生態用地類型面積不減少的情況下，嚴格控制耕地的不合理占用，保障區域的生態安全。

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