“三江”流域(云南部分)土地利用變化的生態環境效應研究

趙 成, 顧小華, 姜宏雷, 李 增, 朱艷艷, 連振龍

(1.云南秀川環境工程技術有限公司, 昆明 650021; 2.云南省水利水電勘測設計研究院, 昆明 650021)

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“三江”流域(云南部分)土地利用變化的生態環境效應研究

趙 成1,2, 顧小華1,2, 姜宏雷1,2, 李 增1,2, 朱艷艷1,2, 連振龍1,2

(1.云南秀川環境工程技術有限公司, 昆明 650021; 2.云南省水利水電勘測設計研究院, 昆明 650021)

以云南省三江流域為例，通過對區域土地利用變化的生態系統服務價值的研究，分析土地利用變化對生態系統服務功能的影響及效應。土地利用的變化，最終導致了區域生態系統服務功能的整體變化。結果表明，單位面積生態系統服務功能價值中，濕地生態系統服務功能單價最高，其次為水域及森林。建設用地最低，均為負值。從地區分布看，三江流域中昆明市、大理州等單價較高，但建設用地的生態功能負效應最大值也出現在該州市。2000—2008年三江流域生態系統服務功能總價值增加1 032.13億元，增幅為13.75%。

三江流域; 土地利用; 生態系統服務價值; 生態環境效應

所謂生態系統服務價值是指從生態系統功能中直接或間接獲得利益的貨幣價值[1]。土地利用的變化影響著生態系統的結構和功能，對維持生態系統服務功能起著決定性作用。由于土地利用與生態系統服務關系密切，相關研究把土地利用驅動下的生態系統服務價值變化作為環境效應的一個重要量化指標。土地利用及由此導致的土地覆蓋變化影響著生態系統的結構和功能，對維持生態系統服務功能起著決定性作用[2]。通過計算特定研究區域的生態系統服務價值，可定量分析生態環境質量對土地利用演變的響應，進而對土地資源的可持續利用提出有益建議。

根據三江流域具體情況，在土地利用現狀數據的基礎上核算2000年、2008年三江流域(云南部分)土地利用生態系統服務價值的變化，以求對三江流域土地利用下的生態環境效應進行定量表述，進而對土地資源的可持續利用提出建議。

1　研究區概況

“三江”指金沙江、瀾滄江、怒江，是云南省主要的過境河流，其中金沙江是中國第一大河，是長江上游河段的重要組成部分，瀾滄江和怒江則為我國西南重要的跨國界河流。“三江”流域(云南部分)指金沙江、瀾滄江及怒江流域位于云南省境內部分(以下簡稱“三江流域”)，地理坐標98°11′—108°8′E，21°33′—29°15′N，面積22.52萬km2，占全省國土面積的57.16%，涉及云南省的12個州(市)、78個縣(市、區)，涵蓋了云南省西部、北部及東北部的廣大區域。2008年“三江”流域人口2 607.83萬人，其中農業人口為1 998.90萬人，農業人口所占的比例為76.65%。流域內平均人口密度為115.79人/km2，農村人口密度88.75人/km2。流域GDP總量為3 019.57億元，其中農業生產總值562.49億元，工業生產總值1 195.66億元，第三產業生產總值1 261.42億元，流域主要經濟支柱為工業和第三產業，人均GDP達到11 579元。流域總面積為22.52萬km2，農用地比重較大，草地面積明顯偏小，林業發展較為迅速，陡坡耕作現象較為突出。

2　研究方法

2.1數據來源

三江流域土地利用數據來源于云南省土地利用現狀調查數據；各州市主要糧食作物的播種面積、復種指數等數據來源于2000年和2008年《云南統計年鑒》，主要糧食作物全國平均價格來源于2008年《全國農產品成本收益資料匯編》。

2.2生態系統服務價值評價方法

謝高地等[3]在全球生態系統服務研究的基礎上，根據中國的具體情況，總結了氣體調節、水源涵養、廢物處理等9項生態系統服務功能，制定出我國生態系統生態服務價值當量因子表，為在宏觀層面上開展廣域生態系統的生態服務功能提供了重要的標準。但由于該表最初是以青藏高原這一特定的生態系統為基準調查所得，類型體系也采取自然資源類型體系的分類方法，李邊疆[4]在應用于全國層面上區域差異明顯的土地利用現狀分類數據時加以校正，并構建土地生態資產類型體系與土地利用現狀類型體系接合表。

2.3各州(市)單位面積農田自然生態系統服務功能價值的確定

在2000年與2008年三江流域各州(市)糧食作物種植結構中，選擇稻谷、小麥、玉米3種主要作物作為校正因子，然后依據以下公式計算：

(1)

式中：Eαj——j州(市)單位面積農田自然生態系統服務功能價值(元/hm2)；i——j州(市)主要糧食作物種類；mij——j州(市)第i種糧食作物播種面積(hm2)；qij——j州(市)第i糧食作物播面單產(kg/hm2)；pi——當年i作物全國平均價格(元/kg)；Mj——j州(市)i種作物播種總面積(hm2)；Ij——j州(市)糧食作物復種指數(%)。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。

2.4各州(市)區域土地利用生態系統生態服務功能單價的確定

根據修正后的“中國生態系統服務價值當量因子表”和各州(市)農田生態系統單位面積食物生產服務的經濟價值，相乘可得到各州(市)其他生態系統或其他服務功能的單價：

Eαβj=eαβjEαj

(2)

式中：Eαβj——j州(市)第α種生態系統類型的第β種生態系統服務功能單價；α——生態系統類型；β——生態系統服務功能類型；eαβj——j州(市)第α種生態系統類型的第β種生態系統服務當量因子。

2.5各州(市)區域生態系統服務功能價值總量的確定與年際變化

根據各類土地生態系統面積與各類生態系統服務功能的單價，可以計算出t年份各州(市)各類型生態系統服務功能的經濟價值量為：

(3)

各州(市)各類型系統生態系統服務功能價值總量為：

(4)

式中：Vαjt——t年份第j州(市)第α種生態系統類型生態服務功能的總價值；Vjt——t年份第j州(市)各種生態系統類型生態服務功能的總價值；Aαjt——t年份第j州(市)第α種生態系統類型的面積。

由各類型生態系統服務功能價值與區域總價值，根據公式ΔV=Vjt2-Vjt1計算t2，t1年份第j州(市)生態系統生態服務功能增量，并據此分析其區域分異。

3　結果與分析

3.1三江流域各州(市)單位面積生產服務功能單價

在各州(市)選擇3種糧食作物稻谷、玉米、小麥作為主要農作物，統計其在2000年與2008年的單產、播種面積、復種指數及全國平均價格等，并據此計算各州(市)單位面積農田自然糧食生產功能的價值，如表1所示。為了增強數據的可比性與現勢性，將2000年價格與價值統一換算成2008年價值。

由表1可知，2000年、2008年三江流域各州(市)因農業投入的加大、農業基礎設施與農業生產條件的改善，單位面積農田糧食生產能力出現了不同程度的上升，也體現出了較明顯的區域差異。滇中、滇西南區域各州市均出現較大幅度的增長，大理增量最大，為889.62元/hm2。昆明、昭通、迪慶等州市增長較緩。

3.2三江流域各州(市)各類型生態系統服務功能單價

根據各州(市)單位面積農田食物生產服務功能價值與修正的中國區域生態系統單位面積生態服務價值當量表，計算出2000年與2008年三江流域各州(市)各類用地生態系統服務功能單價(表2)。

從表2可以看出，濕地生態系統服務功能單價最高，昆明市、曲靖市、麗江市、楚雄州、大理州、保山市、西雙版納州均超過10萬元/hm2，其次為水域及森林。建設用地最低，單價均為負值。濕地生態系統服務功能單價為農田生態系統服務功能單價的9.08倍，為荒漠的160.24倍。

表12000年、2008年各州(市)單位面積農田食物生產服務功能價值元/hm2

州(市)2000年2008年增量昆明市2515.652531.2115.56曲靖市1988.372188.61200.24昭通市1281.421307.5826.16麗江市1373.561699.39325.83楚雄州2455.642613.35157.71大理州1958.722848.34889.62迪慶州1163.271216.8753.60怒江州1111.491202.3290.83保山市2177.672683.98506.31普洱市756.03849.5993.56臨滄市974.121134.39160.27西雙版納州2994.933484.80489.87

表22000年、2008年三江流域各州(市)各類用地生態系統服務功能價值萬元/hm2

州(市)森林2000年2008年園地2000年2008年草地2000年2008年農田2000年2008年建設用地2000年2008年濕地2000年2008年水域2000年2008年荒漠2000年2008年昆明市5.505.543.023.041.821.831.741.76-4.89-4.9215.7815.8711.5711.640.110.11曲靖市4.364.782.392.621.451.611.381.51-3.86-4.2512.4613.729.1310.050.080.08昭通市2.802.861.551.580.940.940.880.90-2.49-2.548.048.225.896.010.040.04麗江市3.013.701.662.031.001.240.951.17-2.66-3.308.6110.656.317.810.050.07楚雄州5.365.712.973.131.781.891.691.81-4.77-5.0715.3916.3911.2712.010.090.11大理州4.296.222.353.421.432.071.361.96-3.81-5.5312.2817.869.0013.090.080.12迪慶州2.532.671.401.460.830.890.800.84-2.26-2.367.297.645.335.590.040.04怒江州2.432.611.341.430.810.880.770.84-2.16-2.336.977.565.115.530.040.04保山市4.775.862.623.221.581.921.501.85-4.23-5.2113.6616.8310.0112.330.080.11普洱市1.651.860.911.030.540.620.530.58-1.47-1.654.745.333.473.900.030.03臨滄市2.122.481.181.350.710.810.680.79-1.89-2.206.127.104.475.200.030.04西雙版納州6.557.633.614.172.162.522.072.40-5.82-6.7718.7721.8513.7616.010.120.14合計54.3751.9225.0028.4815.0517.2214.3516.41-40.31-46.13130.11149.0295.32109.170.790.93

從地區分布看，昆明市、楚雄州、西雙版納州、大理州等單價較高，但建設用地的生態功能負效應最大值也出現在該州市。這在一定意義上反映了三江流域以至全國目前社會經濟發展中存在的現象，經濟的快速發展在一定程度上以犧牲環境質量為代價。

3.3三江流域各州(市)生態系統服務功能價值變化分析

根據2000年、2008年三江流域各州(市)生態系統服務功能價值變化，可分別計算出2000年、2008年三江流域各州(市)生態系統服務功能價值總量及變化情況(表3)。2000—2008年三江流域生態系統服務功能總價值增加1 032.13億元，增幅為13.75%，其中森林生態系統增加855.71億元，占總增幅的82.91%，農田生態系統增加182.09億元，建設用地減少29.07億元。

在2008年生態系統服務價值構成中，森林的生態服務價值最大，達到了7 343.99億元；其次是農田，達到了723.93億元；居第3位的是水域，達到了366.90億元。但是，將生態服務價值比例與面積比例進行比較，森林面積的絕對數量最大，約占總面積的59.39%，森林的生態服務價值約為總價值的86.01%；農田面積占總面積的19.51%，而生態服務價值的比例約為8.48%；水域面積占總面積的1.33%，而生態服務價值的比例約為4.3%。這是由于生態系統服務價值系數存在差異造成的，如水域生態價值系數相當于耕地的6.7倍。

根據增長率，將三江流域各州(市)生態系統服務功能劃分為快速增長型(R≥10%)、增長型(10%>R≥2.5%)、穩定型(2.5%>R≥-2.5%)，見表4。麗江、大理、保山、普洱、臨滄等州(市)2000—2008年生態系統服務功能價值增長明顯，曲靖、昭通、楚雄、迪慶、怒江、西雙版納屬增長型，昆明出現了一定幅度的變動，但總體基本保持穩定，屬穩定型。

表32000-2008年三江流域各州(市)生態系統服務功能價值變化億元

表4　三江流域各州(市)生態系統服務功能變化類型劃分

究其原因，主要與三江流域各州(市)2000—2008年土地利用結構變化的區域差異及較高的森林生態系統服務價值系數密切相關。1997—2008年三江流域各州(市)實施了“長治”、天然林保護、退耕還林等重點工程，加大巖溶地區石漠化治理等生態建設項目的投資力度，加強自然保護區建設、中幼林撫育管理及低效林改造的資金投入力度，大力發展農村能源建設工程，降低森林資源的低價值消耗，有效促進生態保護工程建設。森林生態系統土地面積的快速增長，支撐了三江流域生態系統服務功能總價值的迅速攀升。

4　結 論

土地利用作為人類生存的主要方式，日益成為生態環境的主要驅動因素。本文通過對三江流域(云南部分)土地利用變化的生態系統服務價值的研究，分析土地利用變化對生態系統服務功能的影響及效應。在時間序列上，土地利用的變化，最終導致了區域生態系統服務功能的整體變化。這些變化不僅是區域生態系統質量演變的直接反映，也是區域土地利用變化生態環境效應的最終結果。

根據研究結果，單位面積生態系統服務功能價值中，濕地生態系統服務功能單價最高，其次為水域及森林。建設用地最低，均為負值。從地區分布看，三江流域中,昆明市、大理州等單價較高，但建設用地的生態功能負效應最大值也出現在該州市。經濟快速發展要建立環境友好型土地利用模式，要注重濕地、水域的保護，增加森林覆蓋度，不以犧牲環境質量為代價。

2000—2008年三江流域生態系統服務功能總價值增加1 032.13億元，增幅為13.75%，其中森林生態系統增加855.71億元，占總增幅的82.91%，農田生態系統增加182.09億元，建設用地減少29.07億元。“長治”、退耕還林等宏觀政策的實施與經濟發展對土地的占用而導致的土地利用結構轉變，是2000—2008年三江流域生態系統服務功能變化的主導因素。

[1]陳仲新,張新時.中國生態系統服務功能的價值[J].科學通報,2000,1(1):17-22.

[2]Daily GC. Nature′s Services: Social Dependence on Natural ecosystem[M]. Washington， D. C.: Island Press,1997.

[3]謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態資產的價值評估[J].自然資源學報,2003,18(2):189-196.

[4]李邊疆.土地利用與生態環境關系研究[D].南京:南京農業大學,2007.

Study on Ecoenvironmental Effects of Land Use Change of Three River Basin in Yunnan Province

ZHAO Cheng2, GU Xiaohua1,2, JIANG Honglei1,2, LI Zeng1,2, ZHU Yanyan1,2, LIAN Zhenlong1,2

(1.YunnanXiuchuanEnvironmentalEngineeringTechniqueCo.,Ltd.,Kunming650021,China;2.YunnanWaterConservancyandHydroelectricSurvey,DesignandResearchInstitute,Kunming650021,China)

Based on the research for the ecosystem service value of land use change, taking Three River Basin in Yunnan Province as an example, we analyze the impacts and effects of land use on ecosystem service functions. The land utilization change has finally caused whole change of the region ecosystem service function. The results show that in the unit area ecosystem service function value, the wetland ecosystem service function unit price is the highest, followed by waters and forest. The construction uses are the least, their ecosystem service function unit prices are the negative values. With respect to the local distribution, three river basin unit prices of Kunming City, Dali states and so on are high, but constructs with the place ecology function negative effect maximum value also were found in these states or cities. The total ecosystem service value of Three River Basin increased by 103.213 billion Yuan with the rate of 13.75%.

Three River Basin; land use; ecosystem service value; environmental effect

2014-12-12

2015-03-14

趙成(1963—),男,云南昆明人,高級工程師,主要從事水土保持技術研究。E-mail:519367210@qq.com

顧小華(1981—),女,寧夏固原人,高級工程師,主要從事水土保持技術研究。E-mail:50999673@qq.com

F301.24；X171.1

A

1005-3409(2016)01-0240-04