榆社縣土地利用和生態服務價值變化分析

張琬淑，徐占軍

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

榆社縣土地利用和生態服務價值變化分析

張琬淑，徐占軍

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

關于土地利用和生態服務價值的研究一直是土地和生態方面研究的熱點。在對榆社縣2010—2015年的土地利用動態變化分析的基礎上，應用COSTANZA等生態服務價值公式和謝高地等的生態服務價值表，計算了榆社縣2010—2015年的生態服務價值變化。結果表明，2010—2015年榆社縣耕地和其他用地在減少，而林地、草地、水域、建制村工礦用地、交通用地和園地都在增加；林地、草地、耕地、水域和未利用地5種土地利用類型的總生態服務價值增加了0.69億元，但是食物生產的生態服務價值在下降；榆社縣箕城鎮和社城鎮的生態服務價值呈下降趨勢，其他鄉鎮的生態服務價值都呈上升趨勢，其中，土地利用動態度較大的4個鄉鎮（講堂鄉、蘭峪鄉、西馬鄉和河峪鄉）的生態服務價值增長也較大。

土地利用動態度；生態服務價值；榆社縣

土地是人類社會生存與發展的基礎。隨著經濟的快速發展，人地矛盾日益突出。為緩解土地供需矛盾、實現土地資源的可持續利用，研究土地利用和生態服務價值變化，尋求優化土地利用格局、提升生態系統服務價值的方法成為土地資源利用領域的熱點。

1997年，COSTANZA等[1]在《Nature》上發表了“全球生態系統服務價值和自然資本”一文，在文中對生態系統服務價值估算的原理和方法進行了研究和論述，也引發了國內外眾多學者對生態系統服務價值的理論、評價、核算方法和應用的研究。而土地利用的變化，作為環境變化研究的重要方面之一，對生態系統服務價值的變化有重要影響[2]。目前，關于土地利用和生態服務價值變化的研究眾多[3-13]，但這些研究大多集中于國家和省市尺度，對小尺度的土地利用和生態服務價值變化的研究還較少。

本研究在對榆社縣2010—2015年土地利用動態變化分析的基礎上，應用COSTANZA等[1]生態服務價值公式和謝高地等[9]的生態服務價值表，計算了榆社縣2010—2015年的生態服務價值，分析了榆社縣生態服務價值的變化情況，旨在為區域土地資源可持續利用和生態環境保護提供決策依據。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區概況

榆社縣位于山西省中部偏東，太行山西麓，濁漳北源兩岸，東與左權、和順為鄰，北與太谷、榆次接壤，西與祁縣相鄰，南與武鄉毗鄰。其面積為1 699 km2，現轄4鎮5鄉（箕城鎮、云竹鎮、郝北鎮、社城鎮、河峪鄉、講堂鄉、北寨鄉、西馬鄉、蘭峪鄉）。

1.2 數據來源

所用數據為榆社縣2010—2015年土地利用現狀圖、地形圖和行政區劃圖，由榆社縣政府提供。

1.3 研究方法

本研究參照2007年的《土地利用現狀分類》，結合榆社縣的實際情況，將土地利用類型劃分為耕地（水澆地和旱地）、林地（有林地、灌木林地和其他林地）、草地、園地（果園和其他園地）、水域（河流水面、水庫水面、坑塘水面、內陸灘涂、溝渠和水工建筑用地）、交通用地（鐵路、公路）、城鎮村及工礦用地（建制鎮、村莊、采礦用地、風景名勝及特殊用地）、其他用地（設施農用地、田坎、沙地和裸地）。

1.3.1 土地利用動態度土地利用動態度是指區域內土地利用類型的變化情況，分為單一土地利用動態度和綜合土地利用動態度。

1.3.1.1 單一土地利用動態度[14]單一土地利用動態度是指某研究區某時段內的某種土地利用類型的變化情況，其計算公式如下。

式中，K為單一土地利用動態度；Aa，Ab分別為研究期初和研究期末的某一土地利用類型的數量；T為研究時段。

1.3.1.2 綜合土地利用動態度[14]綜合土地利用動態度的計算公式如下。

式中，LC為綜合土地利用動態度；LUi為研究期初i類土地利用類型的面積；ΔLUi－j為研究時期內i類土地利用類型轉化成其他土地利用類型的面積的絕對值；T為研究時段。

1.3.2 生態系統服務價值評估方法生態系統服務價值一般包括氣體調節、氣候調節、水源涵養、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性保護、食物生產、原材料、娛樂文化。

謝高地等[15]依據COSTANZA等[1]的生態服務價值估算方法，經過全面科學的問卷調查，形成中國生態系統服務價值表。本研究參考2015年的貨幣價值量，并考慮不同省份的區域修正系數，得出山西省不同土地利用類型所對應的價值表（表1）（建制村和工礦用地、交通用地不包含在內）。

表1 山西省生態系統單位面積服務價值億元/（a·hm2）

在表1基礎上，計算出榆社縣不同土地利用類型的生態服務價值，其計算公式如下。

式中，ESV為總生態服務價值；ESVk為k類土地類型的生態服務價值；ESVf為第f項生態服務功能的價值；Ak為k類土地利用類型的面積；VCkf為k類土地利用類型的f項的生態服務功能單位面積的服務價值。

1.4 數據處理

利用Excel，ArcGIS軟件對數據進行處理。

2 土地利用動態變化分析

從表2可以看出，2010—2015年，榆社縣土地利用變化的總體趨勢為：耕地和其他用地在減少，其中，其他用地減少速率更大；林地、草地、水域、建制村工礦用地、交通用地和園地都在增加，其中，建制村工礦用地增加速率最大，交通用地增加也較為顯著。建制村工礦用地、交通用地顯著增加和其他用地的顯著減少，表明2010—2015年這5 a榆社縣的土地利用率提高，建設用地顯著增加；林地面積的增加和耕地面積的減少，與“退耕還林”政策的落實密不可分；園地的增長幅度也較大。總的來看，榆社縣土地利用變化方向與全國土地利用變化方向一致，大背景為經濟快速發展，建設用地迅速增加，同時積極響應“退耕還林”政策。

表2 榆社縣2010—2015年土地利用動態度

根據榆社縣綜合土地利用動態度發現，各鄉鎮的綜合土地利用動態度由大到小的順序依次為講堂鄉、蘭峪鄉、西馬鄉、河峪鄉、北寨鄉、箕城鎮、郝北鎮、云竹鎮、社城鎮。其中，箕城鎮、云竹鎮、郝北鎮和社城鎮4個鎮均低于全縣總體水平，尤其是社城鎮，綜合土地利用動態度僅為0.575，變化動態最小，原因歸結于其林地占所有土地的1/2以上，具有絕對主導優勢，且林地的變化率較低。社城鎮作為面積最大的鄉鎮，既非中心城鎮，也不比鄰中心城鎮，同時又在國道上，前期開發已完成，故2010—2015年這5 a該鎮土地利用格局變化小、土地利用動態變化幅度小。而講堂鄉的綜合土地利用動態度最大，其中，耕地的貢獻率最大，林地和其他用地的貢獻率也較大。北寨鄉變化程度最為接近全縣水平，為1.369；箕城鎮為1.076，箕城鎮作為中心鄉鎮，其變化態勢在一定程度上代表榆社縣的土地利用程度。

3 生態服務價值評估結果

以榆社縣的土地利用數據為基礎，利用生態服務價值表（表1）及其計算公式，估算了榆社縣2010，2015年的各鄉鎮生態服務價值及變化率，據此對榆社縣生態服務價值進行分析研究。

3.1 榆社縣2010—2015年總的生態服務價值變化

本試驗主要對林地、草地、耕地、水域和未利用地5種土地利用類型的生態服務價值變化進行研究，結果表明，榆社縣2010—2015年林地、草地、耕地、水域和未利用地5種土地利用類型的生態服務價值從24.91億元增加到了25.6億元，平均每年增長0.14億元。除了耕地和未利用土地的生態系統服務價值減少外，其余3種土地利用類型的生態服務價值都有所增長（表3）。具體來看，耕地的生態服務價值下降，與耕地面積的減少息息相關，這是“退耕還林”政策實施的結果；未利用土地生態服務價值也在減少，這與榆社縣近幾年加強對未利用土地的開發建設有著很大關系；在3種生態服務價值增加的土地利用類型中，林地的生態服務價值增加最顯著，其生態服務價值最大，這與林地面積的增加有顯著關系，榆社縣林地面積約占總面積的69%，且“退耕還林”政策的實施又進一步增加了林地面積；草地的生態服務價值量位居第2；水域用地的生態服務價值量則位居第3，而2010年，榆社縣水域面積占總面積的2.6%，僅為耕地面積的1/5，但其價值量卻高于耕地的價值量，這可能是由于水域的服務價值系數更大的緣故。

表3 榆社縣2010—2015年生態服務價值

3.2 榆社縣2010—2015年各項服務功能價值變化

由表4可知，2010，2015年各項生態服務價值中，只有食物生產的生態服務價值下降，其他的生態服務價值均有所增加。食物生產的生態服務價值減少的速率達2.25%，這可能是因為對食物生產影響最大的耕地在退耕還林還草的大背景下大幅度減少，從而導致食物的生產也大幅度減少。而在所有呈增加趨勢的生態服務價值中，娛樂文化的增加速率最大，為4.18%，這可能是由于隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們越來越追求精神世界的豐富，自然資源的娛樂文化價值得到重視，所以，榆社縣的娛樂文化價值的增速才最快。土壤形成與保護是生態服務價值增長功能中價值量最大且增速最慢的功能，這是因為土壤的形成是一個漫長而復雜的過程，因此，其生態服務價值變化也最慢；氣體調節和氣候調節2項功能關系密切，在榆社縣氣候調節的功能價值明顯低于氣體調節，可見，小區域的土地利用格局對氣候的作用有限。另一方面，結合各項功能的生態服務價值和變化率發現，越是容易在短時間內以經濟利益衡量的生態服務功能，其變化程度越大。這里的娛樂文化（4.18）、水源涵養（3.79）、原材料（3.3）和廢物處理（2.68）等功能相對于氣體調節（2.87）、生物多樣性（2.43）、氣候調節（2.37）、土壤形成與保護（2.24）等功能更容易在短時間內以經濟量化。

表4 榆社縣2010—2015年各項功能生態服務價值

3.3 榆社縣2010—2015年各鄉鎮生態服務功能價值變化

由表5可知，各鄉鎮中，只有箕城鎮和社城鎮的生態服務價值是下降的，其他鄉鎮的生態服務價值都呈上升趨勢。箕城鎮是榆社縣的政治、經濟、文化中心，城市化進程中其生態功能服務價值逐漸降低，可見，在城市建設發展過程中應注意城市的生態服務價值。社城鎮土地利用動態度最小，林地、耕地與其他用地的土地利用動態度都是負值，表明社城鎮的林地和耕地面積越來越少；其他用地的減少表明，社城鎮在不斷開發未利用地，同時社城鎮處于北部山區，原本生態環境相對南部平緩地區就較脆弱，林地、耕地和其他用地的減少是社城縣生態服務價值下降的主要原因。同樣位于東北山區的北寨鄉則呈現生態服務價值增加態勢，相比社城鎮，北寨鄉的土地利用動態度大，區域的生態服務價值遠大于社城鎮，可見，生態服務價值的變化與土地利用動態度的變化息息相關，土地利用方向上的頻繁變動或變化量大，影響著該區域的土地生態服務價值。

表5 榆社縣2010—2015年生態服務價值變化

因此，為提高生態服務價值，應因地制宜合理利用土地，需提高區域土地的合理利用率，合理規劃土地利用布局，如增加區域水域用地和林地草地的面積，合理布局耕地、林地、草地、水域、建設用地，以期達到最大的生態服務價值。此外，均衡發展研究區內的各子區域的生態服務價值，從而達到整體水平的更大價值。

4 結論

本研究對榆社縣2010—2015年的土地利用和生態服務價值變化進行了探討，分析了榆社縣生態系統服務價值的變化情況，發現榆社縣總的生態服務價值在增加，但是某些單項的功能和個別鄉鎮的生態服務價值在下降。

榆社縣2010—2015年，耕地和其他用地在減少，其中，其他用地減少速率較大；林地、草地、水域、建制村工礦用地、交通用地和園地都在增加，其中，建制村工礦用地增加速率最大，交通用地增加也較為顯著。榆社縣2010—2015年，林地、草地、耕地、水域和未利用地5種土地利用類型的生態服務價值增加了0.69億元，變化率為2.75%。

榆社縣2010—2015年，生態系統服務價值的結構有所變化，其中，食物生產的生態服務價值在下降，其他的生態服務價值都在增加。食物生產的生態服務價值下降了2.25%；在所有呈現增加趨勢的生態服務價值中，娛樂文化的增加速率最大，為4.18%。榆社縣2010—2015年各鄉鎮的生態服務價值中，只有箕城鎮和社城鎮的生態服務價值在下降，其他鄉鎮的生態服務價值都呈上升趨勢。其中，土地利用動態度較大的4個鄉鎮（講堂鄉、蘭峪鄉、西馬鄉和河峪鄉），其生態服務價值增長也較大。

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Analysis on the Change of Land Use and Ecosystem Service Value in Yushe County

ZHANGWanshu，XUZhanjun
（College ofResources and Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The research on land use and the value of ecological service has been a hot research topic in the field of land and ecology.Based on the analysis of the dynamic changes on land in Yushe county from 2010 to 2015,this paper used ecological service value computing formula to calculate the change ofecological service value in Yushe county in 2010-2015.The results showed that from 2010 to 2015,farmland and other land use reduced,while forest land,grassland,water area,industrial and mining land,transportation land and garden increased.From 2010 to 2015,the total ecological service value of forest land,grassland,farmland,water area and unused land increased by 69 million yuan in Yushe county,but the value ofecological service of food production declined.From 2010 to 2015,the ecological service value of Jicheng town and Shecheng town declined,and the value of ecosystem services in other towns increased.Amongthem,four towns（Jiangtangtownship,Lanyu township,Xima township,Heyu township）with the larger dynamic degree ofland use were the four larger towns ofthe ecological service value.

land usingdynamic degree;the ecological service value;Yushe county

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.42

F301.24

：A

：1002-2481（2017）05-0843-05

2016-12-15

國家青年基金項目（51304130）；山西省青年科技研究基金項目（2015021125）；國家自然科學基金項目（51074154/E042203）；山西農業大學基金項目（20132-13）

張琬淑（1991-），女，山西高平人，在讀碩士，研究方向：土地生態、資源環境評價。徐占軍為通信作者。