城鎮化進程中耕地資源生態服務價值變化研究

王金明等

摘 要：為了研究城鎮化進程中的耕地資源生態服務價值變化，本文以安徽省合肥市為例，利用1995、2000、2005、2010和2014年的遙感影像，對快速城鎮化過程中耕地及其他地類進行了綜合分析，闡明了市域土地生態服務價值的變化情況。結果表明：1）隨著城鎮化的進程，合肥市的土地利用類型發生了較大變化，耕地、建設用地、林地、草地、水域及未利用地均呈現持續減少的趨勢，建設用地面積則呈現持續上升的趨勢。2）耕地、林地、水域和建設用地作為對研究區生態價值影響較大的土地生態類型不僅具有較高的生態價值系數，也在市域土地利用地結構中占有重要比例。3）城鎮化水平提升與生態服務價值損益具有較強的相關性，隨著市域城鎮化水平不斷提升，城鎮化進程中的生態服務價值變化顯著。隨著社會經濟與科學技術水平的快速提升，不以犧牲區域耕地資源與破壞地區生態安全的城鎮化發展方式是完全存在的，堅持“資源節約”與“生態友好”的發展方式具有較強的可能性和可行性。

關鍵詞：城鎮化；耕地；土地利用；生態服務價值

隨著城鎮化水平不斷提升，大量農業用地不斷向非農化用地方向轉變，尤其是耕地資源數量呈現持續減少的趨勢，然而，土地利用/覆被變化的不斷加強勢必對區域生態服務功能產生顯著影響，所以，通過對快速城鎮化過程中耕地及其他地類的數量結構進行綜合分析，深入闡述市域土地生態服務價值變化情況，合理闡釋城鎮化進程中耕地資源數量減少引發的土地利用結構變化及相應的生態功能演變規律，以期為快速城鎮化過程中的耕地資源合理利用提供必要的參考依據。

1 研究方法

本研究采用Costanza的生態系統服務價值的估算公式和謝高地等在對我國200多位生態學家進行問卷調查的基礎上制定的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表，如表1所示。

生態系統服務價值估算的方法主要包括能值分析法（energy assessment method）、物質量評價法（physical assessment method）和價值量評價法（value assessment method）與前兩種方法相比，價值量評價法更能反映生態系統服務的稀缺性，可以對單項生態系統服務進行加總。因此，本研究選擇價值量評價法對研究區土地利用變化的生態系統服務價值進行評估。1997年Costanza等學者對全球生物圈16個生態系統類型的服務價值進行了估算。2003年我國學者謝髙地等在Costanza評價模型的基礎上，總結了9項生態系統服務功能，得到“中國生態系統服務價值當量因子表”。2008年謝高地等學者通過對600多為具有生態學知識背景的專家調查形成了一個生態系統服務價值單價體系，可以作為適合中國生態系統狀況和經濟發展水平的生態系統服務價值的評估工具。

（1）對進行研究區單位面積耕地生態系統提供生產服務功能的經濟價值系數Ea的計算，采用如下公式1進行修正：

式中， 是單位面積生態服務價值當量因子的經濟價值（元/hm2）； 是作物種類，安徽省主要作物有水稻、玉米、小麥、薯類；Pi是i種糧食作物全國平均價格（元A）；qi是 種糧食作物單產（t/ha）； 是 種糧食作物面積（103ha）；M是n種糧食作物總面積（103ha），1/7是指在沒有人力投入的自然生態系統提供的經濟價值是現有單位面積農田提供的食物生產服務經濟價值的 1/7。參照Costanza生態系統服務價值計算公式（2、3、4）和謝高地的我國生態系統服務價值單價體系，算出研究區域不同土地利用類型的單位面積生態系統服務價值系數，如6.1所示。

式中， ， 和 分別指總服務價值、土地利用類型k的服務價值和該種類型相應服務功能的生態價值 是研究區第k類土地利用類型面積（ha） 為第k類土地利用類型單位面積的生態功能總服務價值系數（元/ha）； 是第k類土地利用類型的第辦生態服務功能的價值系數。

（2）建設用地生態系統服務價值估算方法

本章所指建設用地包括城鎮居民點及工礦、交通運輸用地，其服務價值采用替代成本法、防治成本法等間接市場法來估算，從而為城市生態服務價值的修正提供依據。其中，氣體調節的影響價值采用防治成本法測算（公式5）；水源涵養的影響價值采用替代成本法測算（公式6）；廢物處理的影響價值采用防治成本法測算（公式7）。

（4）食物供給功能通過耕地、園地、林地和草地的對應功能的平均值進行測算；文化娛樂功能以園地、林地和草地的相應功能平均值進行測算；氣候調節、土壤形成與保護、生物多樣性保護、原材料的影響取值為0。通過以上的公式和計算，合肥市土地生態系統服務價值如表1所示：

2 實證研究

2.1.1市域耕地生態功能價值變化分析

根據現有研究所得出的生態系統服務價值的估算公式和中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表以及合肥市土地利用變化的相關數據對1990-2014年市域土地利用生態服務價值變化進行統計，從而計算得出不同研究時間段的土地利用生態服務價值的變化量，如表2。

基于合肥市生態系統服務價值變化（表2所示），1990-2020年，合肥市耕地、林地、草地、水域、未利用地以及建設用地的生態服務價值分別從3610.60×106元、147.73×106元、0.00×106元、1638.80×106元、3.40×106元、-454.08×106元變為3043.97×106元、346.07×106元、0.23×106元、1646.73×106元、2.94×106元、-917.48×106元。期間，各地類生態服務價值變化量分別為-566.63×106元、198.34×106元、0.23×106元、7.93×106元、-0.46×106元以及-463.41×106元。同時，1990-2020年，市域生態服務價值變化量為-824.00×106元，其中，1990-1995年、1995-2000年、2000-2005年、2005-2010年、2010-2014年等各階段的市域生態服務價值變化量分別為-418.10×106元、-51.19×106元、60.92×106元、-264.53×106元、-11.70×106元、-17.55×106元。研究發現：1990-2020年，合肥市耕地生態系統服務價值呈現持續下降的趨勢，其中，1990-1995年與2005-2010年2期生態服務價值變化較為顯著。

2.1.2市域城鎮化進程中的生態成本分析

根據土地利用生態服務價值的研究方法以及合肥市土地利用變化的相關數據對1990-2014年市域土地利用生態服務價值變化進行統計，從而計算得出不同研究時間段的土地生態系統服務價值年均變化以及市域城鎮化進程中的生態成本分析，如表3

基于市域土地生態系統服務價值年均變化（表3所示），1990-2020年，合肥市土地生態系統服務價值年均變化量為-27.47×106元。期間，城鎮化進程與城鎮化進程中的生態成本分別為24.24%與-1.13×106元。1990-1995年、1995-2000年、2000-2005年、2005-2010年、2010-2014年各個研究時期的年均變化量分別為-83.62×106元、-10.24×106元、-12.18×106元、-52.91×106元、-2.34×106元、-3.51×106元；期間，城鎮化進程分別為4.92%、3.84%、7.43%、2.63%、2.33%以及3.09%，由此分別計算出所對應研究時期的城鎮化進程中的生態成本分別為-17.00×106元、-2.67×106元、-1.64×106元、-20.12×106元、-1.00×106元、-1.14×106元。

研究表明：通過對研究期內城鎮化進程中的生態成本指城鎮化進程中生態服務價值的損失率進行綜合計算得出各個時期的城鎮化進程中的生態成本與市域土地生態系統服務價值年均變化量具有較強的相關性，二者均呈現出曲折上升的趨勢。

2.1.3單項生態系統服務價值變化

根據土地利用生態服務價值的研究方法以及合肥市土地利用變化的相關數據對1990-2014年市域土地利用生態服務價值變化進行統計，從而計算得出不同研究時間段的土地利用單項生態系統服務價值變化，如表4。

基于市域土地生態系統服務價值年均變化（表4所示），1990-2020年，合肥市土地利用生態服務價值從4946.46×106元降低為4122.46×106元，其中，研究期內“食物生產”、“氣體調節”、氣候調節”、“水源涵養”、“廢物處理”、“土壤形成與保護”、“生物多樣性保護”功能呈現減少趨勢，分別從518.71×106元、74.34×106元、254.84×106元、559.87×106元、611.54×106元、1400.77×106元、807.31×106元變為414.44×106元、78.71×106元、194.85×106元、514.19×106元、183.58×106元、1280.88×106元、726.85×106元、492.21×106元、136.74×106元、236.74×106元。僅有“原材料供給”與“美學和文化功能”功能項呈現增長，其他功能項生態服務價值均呈現下降趨勢。

研究表明：1990-2020年，合肥市市域土地利用結構的不斷變化，引發區域土地利用單項生態系統服務價值變化劇烈變化，其中，除了“原材料供給”與“美學和文化功能”功能項為增長之外，“食物生產”、“氣體調節”、氣候調節”、“水源涵養”、“廢物處理”、“土壤形成與保護”、“生物多樣性保護”等土地利用單項生態系統服務價值均呈現不同程度的減少。

3 結論

（1）1990-2014年，合肥市土地利用/覆被發生了較大變化，耕地、建設用地、林地、草地、水域及未利用地均呈現持續減少的趨勢，建設用地面積則呈現持續上升的趨勢。研究發現：數量變化方面，耕地（-79.267×103ha）與建筑用地（62.557×103ha）面積數量變化極其顯著；單一土地利用動態度方面，合肥市市域林地（26.24%）與建設用地（18.35%）動態度遠遠高于同期其他土地利用類型，表明林地與建設用地的變化速度遠高于其他土地利用類型；在綜合土地利用動態度方面，1990-2014年，綜合土地利用動態度總體呈現“M”趨勢，說明合肥市土地利用類型隨著時間的推移發生了劇烈的變化，并且合肥市土地利用變化不均勻，空間城鎮化導致各土地利用類型面積發生巨大變化。

（2）市域土地利用/覆被變化，特別是土地利用結構變化勢必對區域生態系統服務價值產生影響。在快速城鎮化過程中，合肥市生態系統價值的損失主要源于耕地減少及建設用地增加，特別是人類在生產過程中所引發用地方式的劇烈變化，嚴重破壞了生態系統對環境的調節作用；1990-2020年，合肥市生態系統服務價值呈現持續下降的趨勢，其中，1990-1995年與2005-2010年2期生態服務價值變化較為顯著。