縣域土地利用總體規劃實施的生態效應評價

宋利利 秦明周 范云峰 張鵬巖

摘要：土地是各種陸地生態系統的載體，土地利用的變化必然影響生態系統的結構和功能。從生態系統服務角度出發，運用Costanza等的研究方法，參考謝高地等修正的我國生態系統服務價值當量，構建不同土地利用類型的生態服務價值修正系數；以河南省葉縣為例，從生態系統服務價值視角定量評價縣域土地利用總體規劃實施的生態效應。結果表明：（1）葉縣生態系統服務總價值從2000年的15.83億元提升到2020年的26.30億元，年均變化率達到257%；（2）2005—2010年，與其他單項服務價值相比，葉縣生態系統供給服務價值和調節服務價值大幅度增加；（3）2005—2010年，各鄉鎮的生態系統服務價值均明顯上升。通過分析葉縣土地利用的變化及其產生的生態效應，進一步明確葉縣土地利用結構優化的調整方向，以期為土地利用規劃的科學決策和區域生態建設提供參考。

關鍵詞：縣域土地利用；生態系統服務價值；葉縣；土地利用變化；生態效應；總體規劃

中圖分類號：F323.211 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0460-04

土地利用是人類對土地自然屬性的利用方式和狀況，即人類根據土地的自然特點，按照一定的經濟與社會目的，采取生物、技術等手段對土地長期性和周期性的經營管理與治理活動。土地利用/覆被變化可引起各類生態系統類型、面積及空間分布格局的變化。景觀生態學認為，土地利用/覆被變化引發的景觀格局變化改變了景觀中物質循環和能量流動、土壤水分、土壤養分等生態過程的時空變化，從而對生態系統服務產生影響[1]。生態系統服務（ecosystem services）是人類從生態系統中獲得的各種惠益，包括有形的物質產品供給與無形的服務提供2個方面，主要分為供給服務、調節服務、文化服務，以及維持其他類型服務所必需的支持服務[2-3]。近年來，我國學者在不同尺度上對土地利用/覆被的生態系統服務響應進行了大量的研究，從目前已有研究來看，多數研究集中在區域尺度上，包括懷柔水庫流域[4]、三江源區[5]、黃土高原[6]等，也有學者關注城市尺度的研究，例如安徽省明光市[7]、浙江省杭州市[8]等。在縣域尺度上將生態系統服務價值納入到土地利用總體規劃的實施評價當中，目前這方面的研究尚不多見。因此，本研究在前人研究方法和成果的基礎上，在縣域尺度上從生態系統服務的角度出發，對土地利用總體規劃的實施評價進行研究，以期為科學制定土地利用總體規劃、實現區域可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

由圖1可見，葉縣位于河南省中部偏西南地區，地處黃淮平原西部邊緣與伏牛山東部邊緣的交接地帶，位于33°21′～33°46′N，113°01′～113°37′E之間，總面積1 388.69 km2。2012年底，葉縣總人口為89.50萬人，全縣共有18個鄉鎮、580個行政村；葉縣氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫14.9 ℃，年平均無霜期214 d，多年平均降水量794.6 mm，年降水季節分配不均，具有夏季多、冬季少、春秋兩季居中的特點；地勢西南高、東北低。葉縣縣境南及西南為淺山丘陵區，北中部為平原，葉縣屬淮河水系，水資源豐富，境內有湛河、沙河、灰河、澧河、甘江河；土壤以黃棕壤為主，占土地面積的82.3%。葉縣資源豐富，已發現的各種礦產共23種，其中以巖鹽為最高，總儲量3 300億t，以縣域為單位屬全國第一，品位居全國井礦鹽之首，被稱為“巖鹽之都”。作為全國商品糧生產基地，2012年葉縣榮獲“全國糧食生產先進縣”稱號。

1.2 研究方法

1.2.1 研究數據的收集與處理 本研究數據源包括研究區的土地利用總體規劃數據庫（2006—2020年）、葉縣2010年土地利用現狀數據庫、葉縣2000—2010年土地利用變更調查數據、葉縣1 ∶50 000行政區圖、自然地理基礎數據（包括地形地貌、土壤、水文、植被的基本資料）。結合研究區特點和研究目的，將土地利用類型劃分為水澆地、旱地、園地、有林地、灌木林、其他林地、草地、水域、建設用地、未利用地，這里水域包括河流水面、水庫水面、坑塘水面、灘涂，未利用地包括鹽堿地、沼澤地、沙地、裸地、荒草地。本研究只針對除建設用地之外的其他土地類型。

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 土地利用的動態度 （1）單一土地利用動態度。土地利用動態度是指區域一定時間范圍內某種土地利用類型數量的變化速度，它能較好地比較各區域間土地利用變化的差異，并且表示出未來土地利用變化的趨勢。土地利用動態度K的表達公式為：

K=Ub-UaUa×1T×100%。

式中：Ua、Ub分別表示研究區域某一時間段內初期、末期某種土地利用類型的面積；T為研究時段長。

（2）綜合土地利用動態度。綜合土地利用動態度表示區域土地利用變化的速度，計算公式為：

Ri=∑ni=1|Ubi-Uai|2∑ni=1Uai×1T×100%。

式中：Uai、Ubi分別為研究期初、研究期末某土地利用類型的面積；T為研究時段長；n為土地利用類型數。

1.2.2.2 生態系統服務價值測算 關于生態系統分類及其生態系統服務價值（ecosystem service value，ESV）的核算參考謝高地等的研究方法[9]，該方法是在借鑒Costanza等研究方法[2]的基礎上，結合國內的實際情況并對國內生態學者進行問卷調查，制定了中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表。謝高地等提出的生態系統生態服務價值當量對土地利用類型的劃分相對較粗，沒有涉及到土地利用類型的二級分類，而這些類型的生態系統服務價值差異較大[9]。本研究結合葉縣土地利用特點和我國土地利用現狀分類，參考Costanza等的ESV計算公式：

ESV=∑（Ak×VCk）[2]。

式中：Ak為研究區土地利用類型k的分布面積，hm2；VCk為該類型土地單位面積的生態系統服務價值系數。

在已有研究的基礎上對各種土地利用類型生態系統服務價值進行了細化，其中水澆地、草地、林地、水域參照謝高地等的研究成果[9]，旱地的生態系統服務當量參照水澆地進行修正[10]，園地的生態服務價值當量取林地和農田的平均值[11]，有林地、灌木林、其他林地的生態服務當量比值取 1.4 ∶1.0 ∶0.6[12]，未利用地的生態服務當量取荒漠與草地的平均值[11]。在此基礎上制定了葉縣生態系統單位面積生態服務價值當量表（表1），同時根據葉縣的實際情況對單位面積農田自然糧食產量的經濟價值進行修正：葉縣1個生態系統服務價值當量因子的經濟價值相當于葉縣平均糧食單產價值的1/7，2010年葉縣的平均糧食單產是5 266.96 kg/hm2，糧食單價按河南省2010年糧食的平均價格1.8 元/kg計算，農田生態系統自然糧食產量（不考慮勞動投入）的經濟價值相當于平均糧食單產市場價值的1/7，即1 354.36 元/（hm2·年）。

2 結果與分析

2.1 2000—2020年葉縣土地利用動態變化

2.1.1 單一土地利用動態度 由表2可知，2000—2005年葉縣耕地、園地、水域、未利用地都有所減少，林地略有增加，草地面積不變。2005—2010年，耕地、林地、水域面積大幅度增加，其中林地面積增加14 120.88 hm2，動態度為58.58%；耕地面積增加808.32 hm2，動態度為0.20%；水域面積增加985.50 hm2，動態度為2.63%。依據葉縣土地利用總體規劃（2006—2020年）中2020年土地利用預測情況，預計2010—2020年，耕地將減少808.32 hm2，動態度為-0.10%；草地、水域面積不會出現波動；園地動態度為10.50%；未利用地出現大幅減少，動態度為-4.64%。

2.1.2 綜合土地利用動態度 從對葉縣各鄉鎮2000—2020年的土地利用綜合動態度（圖2）的分析來看，2000—2005年期間，縣城所在的昆陽鎮綜合土地利用動態度相對較大；2005—2010年期間，各鎮的土地利用綜合動態度均有所提高，其中常村鄉、昆陽鎮、辛店鄉的綜合土地利用動態度相對較大；2010—2020年，多數鄉鎮的土地利用綜合動態度均有所變化，其中任店鎮、田莊鄉、龍泉鄉等鄉鎮的土地利用綜合動

2.2 葉縣生態系統服務價值的動態變化

由表3可見，葉縣生態系統服務價值總量由2000年的15.83億元上升為2010年的22.47億元，上升了41.95%。根據葉縣土地利用總體規劃（2006—2020年）提供的數據，計算出的2020年葉縣生態系統服務價值總量比2005年增加10.56億元，增加了67.07%。其中2005—2010年，葉縣生態系統服務價值總量增加了6.73億元，增加42.72%；2010—2020年，葉縣生態系統服務價值總量呈現上升的趨勢。從生態系統服務價值構成上來看，調節服務和支持服務的貢獻最大。2005年以后，葉縣作為國家商品糧生產基地，開展中低產田的治理，加快農田水利設施的改造，一部分旱地變成水澆地，至2010年，供給服務增加了0.88億元，增加50.60%。由于燕山水庫的修建，林地面積的增加，葉縣調節服務價值明顯增加，2005—2010年增加了3.73億元，增加了41.62%。

2.3 葉縣生態系統服務價值變化的區域差異

以鄉鎮為單元，計算葉縣土地利用總體規劃（2006—2020年）實施前后的生態系統服務價值變化量、變化率，從而分析葉縣生態系統服務變化的區域差異。由表4可見，2000—2005年，各鄉鎮的生態系統服務價值略有下降，僅葉縣縣城所在的昆陽鎮及其他少數幾個鄉鎮有所增加；2005—2010年，各鄉鎮的生態系統服務價值均明顯上升，其中保安鎮、辛店鄉增幅最大，年均變化率分別為14.10%、10.07%。主要原因是由于位于保安鎮的燕山水庫的修建和屬于丘陵地帶辛店鄉的林地大幅增加。根據葉縣土地利用總體規劃（2006—2020年）提供的數據統計出的結果，2010—2020年，各鄉鎮生態系統服務變化量放緩，大部分鄉鎮有小幅增加，年均變化率均未超過1.00%，其中城關鄉、遵化店鎮、保安鎮均略有下降。

3 結論與討論

3.1 結論

（1）2000—2005年，葉縣生態系統服務價值未有較大變化；在整個規劃期（2006—2020年），葉縣生態系統服務價值不斷提高，與2005年相比，2020年的生態系統服務價值總量增加10.56億元，增加了67.07%。該結果表明，葉縣土地總體規劃（2006—2020年）實施過程中，葉縣土地利用變化的生

（2）由于葉縣燕山水庫的修建和農田水利設施的改造，林地和水域大面積增加，部分旱地變成水澆地，土地利用結構的變化和調整對生態系統服務價值的影響較為明顯，這主要體現在供給服務、調節服務的價值變化上。2005—2010年，供給服務價值增加了0.88億元，增長50.60%；調節服務增加了3.73億元，增長41.62%。

（3）2000—2005年，各鄉鎮的生態系統服務價值略有下降，僅葉縣縣城所在的昆陽鎮有所增加；2005—2010年，各鄉鎮的生態系統服務價值均明顯上升，其中保安鎮、辛店鄉增幅最大，年均變化率分別為14.10%、10.07%。

3.2 討論

土地利用總體規劃實施的生態效應評價是土地利用總體規劃修訂的重點和難點?；谕恋乩玫亩喙δ苄裕狙芯繌纳鷳B系統服務的角度出發，在參照Costanza等和謝高地等關于生態系統服務價值的研究方法的基礎上，對不同土地利用類型生態系統服務價值系數進行細化和修正，定量分析葉縣土地利用總體規劃（2006—2020年）實施前后葉縣生態系統服務價值總量的時間變化和區域差異，進而評價縣域土地利用總體規劃的生態效應。在縣域尺度上，將各類土地利用類型進行細化是有必要的，但不同土地利用類型生態系統服務價值系數制定的科學性對生態系統服務價值的計算影響較大，在今后的研究中還須要進一步論證和完善。

參考文獻：

[1]蘇常紅，傅伯杰. 景觀格局與生態過程的關系及其對生態系統服務的影響[J]. 自然雜志，2012，34（5）：277-283.

[2]Costanza R，dArge R，de Groot R，et al.The value of the worlds ecosystem services and natural capital[J]. Nature，1997，387（6630）：253-260.

[3]傅伯杰，張立偉. 土地利用變化與生態系統服務：概念、方法與進展[J]. 地理科學進展，2014，33（4）：441-446.

[4]王友生，余新曉，賀康寧，等. 基于土地利用變化的懷柔水庫流域生態服務價值研究[J]. 農業工程學報，2012，28（5）：246-251.

[5]賴 敏，吳紹洪，戴爾阜，等. 三江源區生態系統服務間接使用價值評估[J]. 自然資源學報，2013，28（1）：38-50.

[6]劉 琳，劉雪華. 黃土高原1990-2000年間的景觀格局演變及生態系統服務功能分析[J]. 干旱區資源與環境，2011，25（5）：8-13.

[7]徐小燕. 土地利用變化對生態系統服務價值影響——以安徽省明光市為例[J]. 首都師范大學學報：自然科學版，2014，35（3）：67-73.

[8]方 明，吳次芳，沈孝強，等. 杭州市生態系統服務價值演變分析[J]. 地域研究與開發，2014，33（2）：153-158，164.

[9]謝高地，甄 霖，魯春霞，等. 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，2008，23（5）：911-919.

[10]唐秀美，陳百明，路慶斌，等. 生態系統服務價值的生態區位修正方法——以北京市為例[J]. 生態學報，2010，30（13）：3526-3535.

[11]許 旭，李曉兵，符 娜，等. 生態系統服務價值核算在土地利用規劃戰略環境評價上的應用——以北京市為例[J]. 資源科學，2008，30（9）：1382-1388.

[12]李晉昌，王文麗，胡光印，等. 瑪曲縣土地利用/覆蓋變化對區域生態系統服務價值的影響[J]. 中國環境科學，2010，30（11）：1579-1584.