津市市土地利用變化對生態系統服務價值的影響*

吳虹雨，毛德華，熊雅萍，伍 婷

津市市土地利用變化對生態系統服務價值的影響*

吳虹雨，毛德華，熊雅萍，伍 婷

（湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南長沙410081）

土地利用／覆蓋變化與生態系統服務價值是相互影響、相互制約的，對二者進行定量研究，可為生態社會經濟的可持續健康發展提供參考依據.根據津市市1996－2005年土地利用變更調查數據，采用Costanza等的生態系統服務價值計算方法以及謝高地等提出的符合中國實際的陸地生態系統單位面積生態服務價值表計算津市市生態系統服務價值并對其進行分析，結果表明生態系統服務價值總量增加了18.41×106元，年均變化率為0.19%，在生態系統單項服務功能中，除了食物生產功能外，其他單項服務價值都在增加.同時，生態系統服務價值空間差異明顯，總體而言東南部地區服務價值較高，中西部稍低，而北部地區尤其是涔澹農場服務價值的增長幅度大.

土地利用；生態系統服務價值；津市市

生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成的、維持人類生存的自然環境條件及其效用.謝高地等人運用Costanza等關于全球生態系統服務價值的估算成果，結合我國實際制定了陸地生態系統單位面積生態服務價值當量表，促使我國學術界對生態系統服務價值展開了定量研究［1－4］.

土地利用／覆蓋狀況的變化會導致生態系統的結構和功能的改變，對維持生態系統服務功能也起著決定性作用.本文以津市市為研究區域，利用1996－2005年土地利用變更的數據，研究土地利用數量、結構變化對于生態系統服務功能價值的影響，目的在于探求土地利用合理性和生態系統的可持續性，更好地促進津市市生態經濟社會的可持續健康發展.

1 研究區域概況與研究方法

1.1研究區概況

津市市位于澧水下游、湘北邊陲，四周與澧縣、臨澧、安鄉、鼎城毗鄰.地跨東經111°46′－112°40′，北緯29°11′30″－29°39′40″，總面積558平方公里，總人口26萬.全市轄7個鄉鎮、4個街道辦事處、涔澹農場.津市市自然地理條件優越，氣候溫和，日照充足，無霜期長，屬典型的亞熱帶季風濕潤氣候區.

1.2研究方法

1.2.1 單一土地利用類型動態度

單一土地利用類型動態度指的是某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，其表達式為［5］：

式中：K是一定時間范圍內某土地利用類型動態度；Ua、Ub分別表示研究初期和末期某一種土地利用類型的數量狀況；T為研究時間范圍.

1.2.2 多樣性指數（Hi）

多樣性指數是表示不同時期研究區土地利用類型的復雜程度，通常指數的大小與土地利用類型復雜程度呈正相關，其表達式為［6］：

式中：Pij指的是第i個時段第j種土地利用類型占土地總面積的比例.

1.2.3 土地利用優勢度指數（Di）

該指數用于測度不同時期某種土地利用類型占據支配地位的程度，它是多樣性指數的最大值和實際計算值之間的差值，其表達式為：

其中：Hmax是多樣性指數的最大值，m為研究區域土地利用類型數的最大值.

1.2.4 土地利用均勻度指數（Ei）

它用于描述各種土地利用類型在面積上的分配均勻程度，指數等于1時，土地類型分布的均勻程度達到最大，表達式為：

1.2.5 生態系統服務價值評價方法

2003年謝高地等結合中國實際，制定了中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值表（表1）.本文根據此服務價值表［7］，并結合津市市具體情況，把土地利用類型和與之最接近的生態系統類型對應起來，對應關系如下：耕地對應農田，林地對應森林，其他農用地對應水域，園地則取森林和草地的均值，未利用地取荒漠、濕地和水體的均值，建設用地取值為0，研究津市市生態系統服務價值的變化，估算公式為：

其中，ESV是指研究區域某一時段生態系統服務價值總量（元）；VCi是第i種土地利用類型單位面積的服務總價值系數（元／hm2），在這里是運用謝高地等人制定的中國陸地生態系統服務單位面積價值；n指該研究區域內土地利用類型的種類數，Ai指研究區域內第i種土地利用類型的面積（hm2）.

表1 津市市不同土地利用類型的價值系數（元／hm2·a）

2 結果與分析

2.1土地利用變化特征分析

2.1.1 土地利用變化數量分析

本文將津市市土地利用類型主要劃分為七大類，即①耕地，包括水田、旱地、菜地等；②園地，包括果園、桑園、茶園等；③林地，包括有林地、灌木林地和疏林地等；④牧草地，包括天然草地、改良草地和人工草地等；⑤其他農用地，包括設施農用地、農村道路、坑塘水面和養殖水面等；⑥建設用地，包括居民點及獨立工礦用地、交通用地以及水利設施用地等；⑦未利用地，包括未利用土地和其他土地（見表2）.

如表2所示，研究期間，各種土地利用類型都有一定變化，其中林地、牧草地、其他農用地和建設用地呈增加趨勢；耕地、園地和未利用地則有所減少.隨著經濟的發展和城市化進程的加快，建設用地規模在不斷擴大，但是由于國家實行建設用地管制，對新增指標有嚴格的規定，所以其年均變化率不大，為0.09%.林地，牧草地和建設用地等用地類型面積增加的來源主要是耕地、園地和未利用地.

表2 津市市土地利用與覆蓋變化（hm2）

2.1.2 土地利用變化結構指數分析

根據津市市土地利用變更調查數據，計算土地利用結構指數（表3）.從表可知，土地利用多樣性指數和均勻度指數均呈上升趨勢，而土地利用優勢度指數呈減少趨勢.

表3 1996－2005年津市市土地利用結構指數

2.2生態系統服務價值變化分析

2.2.1 生態系統服務價值的時間變化

2.2.1.1 土地利用數量與生態系統服務價值

土地利用類型的變化導致生態系統服務價值隨之改變.由表1和表2相關數據及公式（5）計算了1996－2005年津市市生態系統服務的總價值（表4）.結果表明，構成津市市生態系統服務總價值的主要利用類型是未利用地和其他農用地，其次是林地和耕地.研究期內，服務總價值有所增長，但增長率不高，主要原因在于各個土地類型的單位服務價值是有差異的，使得土地利用變化產生的生態系統服務價值相互抵消.

具體而言，研究期內由于耕地、園地和未利用地的面積減少，使得服務價值減少，而林地、牧草地和其他農用地的服務價值相應增加.

從表1和表5得知生態系統單項服務價值變化不大，1996年的排序依次為：水源涵養＞廢物處理＞氣候調節＞娛樂文化＞生物多樣性保護＞土壤形成與保護＞空氣調節＞原材料＞食物生產，到2005年排序沒有改變.但從數量上看，除了食物生產有所減少以外，其他各項服務功能有所增加.據表2可知，林地、牧草地和其他農用地的增加是導致其他各項功能服務價值上升的主要原因，這也說明津市市近年來加大力度進行人工草地和未成林造林地的培育等生態環境保護的措施起到了較好效果.而食物生產服務價值減少的主要原因在于耕地面積的減少，表1顯示，在食物生產功能總價值中耕地占了絕大部分，所以耕地的減少，不僅抵消了由于其他土地類型增加而引起的此項服務價值的增加量，還使食物生產價值減少了0.79×106元.

表4 津市市不同土地利用類型的生態系統服務價值（106元／年）

表5 各項服務功能產生的生態系統服務價值

2.2.1.2 土地利用結構與生態系統服務價值的分析

分析表3可知，津市市土地利用類型呈現多樣化、均勻化趨勢，同時服務價值也相應增加，這表明服務價值與土地利用結構存在相關性.初步判斷多樣性指數和均勻度指數的變化趨勢與服務價值的變化趨勢一致，而優勢度指數的變化趨勢與服務價值的變化相反，在這種假設下，又根據灰色序列關聯分析法求得Hi、Di和Ei和ESV的關聯度分別為61.73%、61.64%和62.14%，因此，假設成立，此相關性存在.

2.2.1.3 生態系統服務價值的空間異質性變化

本文的研究期是1996－2005年，期間津市市的行政區劃發生了變化，現以2005年12月31日津市市的行政區劃為標準，對其空間異質性變化特征進行分析，全市轄7個鄉鎮、4個街道辦事處和涔澹農場，由于街道辦事處具有相似性，所以把三洲驛街道、汪家橋街道、襄陽街街道、金魚嶺街道統歸為津市市區，最終把津市市分為津市市區、新洲鎮、渡口鎮、保河堤鎮、白衣鎮、靈泉鄉、棠華鄉、李家鋪鄉和涔澹農場.

津市市生態系統服務價值空間差異明顯.圖1所示是在排除了各區土地面積差異因素之后的單位面積服務價值空間分布狀況，該市的東南部地區服務價值較高，中西部稍低，北部的涔澹農場和津市市區在1996年單位服務價值最低，到2005年其平均水平超過了中西部地區，同時圖1中（b）圖顏色較（a）圖深，這說明津市市整體范圍內的服務價值水平呈上升趨勢.

圖1 津市市單位生態系統服務價值空間分布

從表6可知，1996年服務總價值的排序為：白衣鄉＞棠華鄉＞西湖＞李家鋪鄉＞渡口鎮＞保河堤鎮＞靈泉鄉＞津市市區＞新洲鎮＞涔澹農場；到2005年，除了津市市區和靈泉鄉的順序有所變化之外，其他保持不變.從變化趨勢上看（圖2），靈泉鄉和西湖區的服務價值略有減少，其余地區都有上升.總之，北部地區服務價值的增長幅度大于中西部和東南部地區.

表6 津市市1996－2005年各鄉鎮生態系統服務價值

圖2 津市市生態系統服務價值空間分布變化

3 結論

（1）1996－2005年津市市土地利用發生了巨大變化.從數量上看，林地、牧草地、其他農用地和建設用地增加，耕地、園地和未利用地減少.從結構上看，研究區內土地利用趨于多樣化和均勻化.

（2）構成津市市生態系統服務總價值的主要利用類型是未利用地和其他農用地，其次是林地和耕地.津市市的生態系統服務總價值在10年間增加了18.41×106元，年均變化率為0.19%.

（3）在生態系統單項服務功能中，除了食物生產外，其他生態系統服務價值都在增加，這是因為耕地面積減少.另外林地、牧草地和其他農用地的增加是導致其他各項功能服務價值的上升的主要原因.

（4）津市市生態系統服務價值空間差異明顯，總體而言東南部地區服務價值較高，中西部稍低，北部的涔澹農場和津市市區在1996年單位服務價值最低，到2005年其平均水平已經趕上和超過了中西部地區；而從變化趨勢上看，除靈泉鄉和西湖區的服務價值略有減少外，其余地區都有不同程度上升，總體上看，北部地區服務價值的增長幅度大于中西部和東南部地區.

［1］歐陽志云，王如松，趙景柱.生態系統服務功能及其生態經濟價值評估［J］.應用生態學報，1999，（5）：607－613.

［2］Daily G C.Nature’s Service：Societal Dependence on Natural Ecosystems［M］.Washington：Island Press，1997.

［3］Costanza R，d’Arge R，de Groot R，etal.The value of theworld’s ecosystem services and natural capital［J］.Ecological Economics，1998，（1）：3－15.

［4］謝高地，甄霖.一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法［J］.自然資源學報，2008，（5）：911－919.

［5］王科明，石惠春，周偉.干旱區土地利用結構變化與生態服務價值的關系研究［J］.中國人口·資源與環境，2011，（3）：124－128.

［6］吳云景，吳立潮.信宜市土地利用變化對生態服務價值的影響［J］.湖南農業科學，2011，（9）：56－60.

［7］謝高地.青藏高原生態資產的價值評估［J］.自然資源學報，2003，（2）：189－195.

Influences of Land－use Changes on Ecosystem Service Value in Jinshi City

WU Hongyu，MAO Dehua，XIONG Yaping，WU Ting
（School of Resources and Environment Science，Hunan Normal University，Changsha Hunan 410081，China）

The land－use changes and the ecosystem service value can influence and restrict each other，so the quantitative study on influences of land－use changes on ecosystem service valuewould provide references for the harmonious developmentof economic society and ecosystem.Based on the data of land－use changes survey from 1996 to 2005 in Jinshi City，using the calculation method put forward by Costanza and the table about the average unit price of ESV in China provided by XIEGaodiet al，this paper calculates and analyzes the changes of ESV in Jinshi city.The results show that the ESV had increased 18.4 million yuan，with an average annual rate of0.19 percent.The ESV of single service functions is increasing except the food production，and themain influencing factor of the food function is the decrease of the cultivated area.At the same time，there are significant differences of the ecosystem service value.In brief，the ESV of the southeastern part ismore than thatofmidwest，but the northern parthas the largestgrowth rate，especially the Cendan farm.

land use；ecosystem service value；Jinshi city

X196

A

1008－4681（2014）02－0090－04

（責任編校：晴川）

2013－11－16

吳虹雨（1989－），女，湖北恩施人，湖南師范大學資源與環境科學學院碩士生.研究方向：土地利用規劃與管理.