基于多邊界改進的京津冀城市群生態系統服務價值估算

劉金雅,汪東川,2,*,張利輝,汪翡翠,胡炳旭,陳俊合,孫志超

1 天津城建大學,地質與測繪學院,天津 300384 2 天津城建大學,天津市土木建筑結構防護與加固重點實驗室,天津 300384

生態系統作為生物與環境的統一,是人類生存和發展的基礎[1]。生態系統服務是指生態系統所形成、維持的人類賴以生存和發展的自然環境條件與效用[2- 3],不僅為人類生產生活提供直接的生態產品,還通過調節、支持等功能提供間接服務[4- 5],對其價值進行定量評估是生態資源合理配置和生態環境有效保護的基礎和前提[6- 7],在實現人與自然可持續性發展和全球生態安全等方面至關重要。

自1997年Costanza等最早對全球生態系統服務價值進行估算以來[8],國內外眾多學者在此基礎上,紛紛針對不同區域[9- 10]、不同尺度[11- 12]、不同類型[13- 14]的生態系統服務價值進行評估,評估結果廣泛應用在生態環境保護[15- 16]、生態功能分區[17- 18]、土地利用優化配置[19- 20]和生態補償決策[21- 22]等多個方面。特別的,隨著近年來全球生態環境問題的不斷加劇,生態系統服務價值作為衡量生態環境質量的重要指標,其評估研究也已成為生態系統可持續性研究的熱點問題[23- 24]。在我國的生態系統服務價值研究中,被大多數學者接納和采用的是謝高地等在對我國200多位生態學者進行問卷調查的基礎上,提出的適合我國生態環境的單位面積生態系統服務價值當量表,該表依據千年生態系統評估的方法,將生態系統服務功能分為供給服務、調節服務、支持服務和文化服務四大類[25- 27],然后結合不同類型生態系統的面積來對其生態服務價值進行定量評估。但是現有的針對不同區域的生態系統服務價值評估研究,大都以省市、區縣的行政邊界[28- 31]作為生態系統劃分和生態系統服務價值評估的界限。然而生態系統服務功能是生態系統所固有的,用以生態系統維持和發展的基礎,其部分服務功能的影響已經超越了行政邊界的限制,具有全局性、一體化的特點[32]。因此,由行政邊界確定的一個城市、區域的生態系統服務價值已經存在不足。

京津冀地區幾十年的經濟快速發展導致了該地區生態環境嚴重惡化,人與自然之間的矛盾日益突出,嚴重威脅著該地區的生態安全[33]。2015年《京津冀協同發展規劃綱要》的發布,不僅將生態環境保護作為率先突破的重點領域之一,還將京津冀協同發展、打造京津冀世界級城市群上升為重大國家戰略[34]。因此,作為生態環境保護的基礎與前提,京津冀城市群的生態系統服務價值評估應該突破傳統行政邊界的界限,從生態環境一體化角度出發,對該地區13個地市的不同生態系統服務功能進行有效劃分,以評估13個地市實際獲得的生態系統服務價值、實現京津冀城市群生態資源的合理配置和人與自然的可持續發展。

本研究從京津冀城市群生態環境一體化角度出發,結合13個地市的行政邊界、泰森多邊形邊界和基于最小累計阻力模型構建最小累計阻力邊界3種不同類型的界限,對13個地市實際獲得的生態系統服務價值進行有效、合理的評估,并將其與傳統方法的估算結果進行對比分析,并利用敏感性分析方法探討京津冀生態系統服務價值對生態系統的響應。以期為京津冀城市群生態環境的建設與保護、自然資源核算和生態補償等決策提供有力依據。

1 研究區概況與研究數據

1.1 研究區概況

京津冀城市群地處中國華北地區,位于113°34′—120°05′E,36°00′—42°40′N之間,包括北京市、天津市以及河北省內的石家莊市、保定市、滄州市、承德市、邯鄲市、衡水市、廊坊市、秦皇島市、唐山市、邢臺市和張家口市,共13個地市,總面積近22萬km2,常住人口超過1億,不僅是我國重要的政治中心、文化中心,也是我國北方經濟規模最大、發展程度最高的經濟核心區。京津冀城市群東臨渤海灣,西倚太行山,南面華北平原,北接燕山山脈[33],區域地形呈現由西北向東南的半環狀逐級下降分布特點,是華北平原和環渤海重要的生態屏障區,具有重要的防風固沙、水源涵養和水土保持功能[34]。

1.2 研究數據

本文以下載于地理空間數據云網站(http://www.gscloud.cn/)京津冀城市群2015年的Langsat8 OLI影像(空間分辨率30 m×30 m)作為主要數據源,結合野外調查及相關歷史數據,在軟件ArcGIS 10.2的支持下,對研究區進行人工目視解譯得到京津冀城市群2015年的土地利用數據。解譯的土地利用類型包括林地、草地、水域、耕地、人工表面和未利用地6種。由于下文對京津冀城市群生態系統服務價值的估算是基于柵格數據,所以先將解譯出的土地利用數據進行柵格化處理,柵格大小確定為100 m×100 m。另外,進行京津冀城市群2015年生態系統服務價值估算時用到的糧食統計數據來自《2016中國糧食年鑒》。

2 研究方法

2.1 京津冀城市群單位面積生態系統服務價值當量因子表的確定

謝高地等在2015年提出的單位面積生態系統服務價值當量表中,將生態系統進行二級分類,分為旱地、水田、針葉、針闊混交、闊葉、灌木、草原、灌草叢、草甸、濕地、荒漠、裸地、水系和冰川積雪14種類型[27]。據此,確定本文的生態系統服務價值當量因子表時,就需要將生態系統二級分類的14種類型與本文的6種土地利用類型進行對應,根據郭亞鴿、劉玉等研究成果中的京津冀城市群土地利用一級分類與對應二級分類的面積和比例[35- 36],在此不考慮人工表面的生態系統服務價值[18,24,37- 38],生成京津冀城市群單位面積生態系統服務價值當量因子表(表1)。該表中將1 hm2全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值定義為1,其他生態系統服務價值當量因子是指該生態系統產生的生態服務相對于農田食物生產服務的貢獻大小[25]。

表1 京津冀城市群單位面積生態系統服務價值當量因子表

2.2 不同生態系統服務功能有效界限的確定

2.2.1 行政邊界

生態系統服務功能中的供給服務,由于其通過糧食生產(將太陽能轉為可食用的動、植物產品)、原料生產(將太陽能轉為生物能,提供人類生產、生活原材料)等方式[26]直接影響著區域的經濟發展,因而具有行政區域的特點,所以對于京津冀城市群供給服務的評估應該以13個地市的行政邊界為界限。

2.2.2 泰森多邊形

泰森多邊形作為一種常用的平面剖分方法,是由一組相鄰點間的垂直平分線組成的連續多邊形,常被用于解決空間選址、連接度和可達性等多種空間分析問題。其特點就是在多邊形內任意位置的點距離該多邊形內樣點的距離最近,距離相鄰多邊形內樣點距離遠,并且每個多邊形內有且僅有一個樣點。換句話說,泰森多邊形是根據空間距離的遠近,將樣點進行空間平面分配,而生態系統服務中的部分服務功能,如氣候調節功能(植被通過其根系吸收土壤中的水分,然后經過葉片蒸騰將水分釋放到大氣中,從而減少水分流失,對區域氣候具有調節作用),并不會因為行政邊界而限制或阻斷該生態服務功能的發揮,而是距離一個城市的中心點越近,那么提供給該城市的生態系統服務價值也就越高,該城市實際獲得的該項生態系統服務也就越多,因此表現出的是一種空間實際距離的可達,與泰森多邊形的構建原理相似。

通過專家咨詢與對各項生態系統服務的考量,在此將調節服務中的氣體調節(生態系統對不同空間尺度上大氣化學組分的平衡效用,如吸收SO2、氯化物等)、氣候調節(生態系統對區域氣候的調節作用,如改變降水、氣溫等)、凈化環境(生態系統在物理、化學和生物等作用下的環境凈化作用)、水文調節(生態系統的淡水過濾、保持、存儲和供給等功能),以及支持服務中的土壤保持(土壤為生物生長、發育提供場所的支撐功能等)、維持養分循環(土壤中有機質的存儲、還原,以及N、C、S等營養元素在循環中的關鍵作用等)共計6項生態系統服務功能[2,26]的估算界限確定為以13個地市為樣點構建的泰森多邊形。在此,基于ArcGIS 10.2軟件完成13個地市間泰森多邊形的構建。

2.2.3 基于最小累計阻力模型確定的最小累計阻力邊界

對于生態系統服務功能中的生物多樣性功能,不僅指生態系統提供給各類生物繁衍的場所,還包括提供給生物進化以及生物多樣性維持等生命過程的條件[2]。由于不同的生態系統類型直接決定著生態系統服務價值的差異[39- 40],那么在確定京津冀城市群13個地市實際獲得的該項生態系統服務價值時,就要考慮在生物進行空間擴散越過不同生態系統類型的過程中,生物的空間運動、棲息地的維護等均需要克服一定的阻力來完成,而13個地市之間累計阻力最小的范圍就構成了各地市該項生物多樣性功能的有效影響范圍,最小累計阻力的邊界就是該項生態系統服務功能的有效界限,它反映的是一種潛在的可達性[41],在此,將13個地市的行政中心視作代表13個地市的“源地”。同樣,對于生態系統提供的文化服務,主要指生態系統提供給人類的文化、娛樂、游憩、休閑等生態系統服務。一般認為距離13個地市的行政中心越近,所獲得的文化服務價值就越大,那么限制13個地市該項生態系統服務價值大小的阻力,就應該是城市群內任土地單元距離最近的行政中心的距離,同時考慮該土地單元的空間可達性,基于這兩方面影響確定的最小累計阻力邊界就是該項生態系統服務功能有效影響范圍的界限。

基于最小累計阻力模型,確定京津冀城市群13個地市生物多樣性和文化服務兩項生態系統服務的累計阻力表面,計算公式為[41- 42]:

(1)

式中,MCR為從13個地市行政中心擴散到空間任一點的最小生態系統服務累計阻力;fmin為空間任一點對13個地市取生態系統服務累計阻力的最小值;m為土地單元數量;k為京津冀城市群13個地市;Dik為生態系統服務由地級市k擴散到空間任一點越過土地單元i的距離;Ri為土地單元i對生態系統服務向某個方向擴散過程中產生的阻力,兩種類型的生態系統服務對應的土地單元阻力賦值及依據見表2。

借助ArcGIS 10.2軟件,基于上述阻力構建生物多樣性和文化服務的阻力面;以京津冀地區13個地市的行政中心為源點,利用ArcGIS 10.2中的Cost Distance工具生成13個地市生態系統服務累計阻力表面;再利用水文分析中的Basin工具對京津冀的空間范圍進行剖分,確定13個地市各自的生物多樣性和文化服務的有效界限。

表2 京津冀城市群生態系統服務阻力賦值

2.3 京津冀13個地市生態系統服務價值的確定

參考《2016中國糧食年鑒》中的北京市、天津市和河北省2015年各糧食作物的播種面積、糧食單產以及對應的全國平均價格,確定京津冀城市群單位面積農田食物生產服務經濟價值[48]:

(2)

式中,Ea為單位面積農田生態系統提供的食物生產服務功能的經濟價值(元/hm2);i為研究區糧食作物的種類,京津冀城市群的主要作物有稻谷、小麥、玉米和大豆;n為研究區共有的糧食作物種類,在此n=4;si為第i種糧食作物在研究區的種植面積(hm2);S為n種糧食作物總的種植面積(hm2);pi為第i種糧食作物的全國平均價格(元/kg);qi為第i種糧食作物的單產(kg/hm2)。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[25,48]。

根據表2與京津冀城市群單位面積農田食物生產服務經濟價值,確定京津冀城市群的其他生態系統單位面積生態服務價值,并結合各種生態系統的面積估算出京津冀城市群的生態系統服務總價值,計算公式如下:

Eij=fijEai=1,2,…,6;j=1,2,…,11

(3)

(4)

式中,Eij為單位面積第i種生態系統對應的第j種生態系統服務價值(元/hm2);fij為第i種生態系統對應的第j種生態系統服務價值當量因子;i為6種生態系統類型;j為表2中生態系統服務功能類型,包括食物生產、原料生產、水資源供給、氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節、土壤保持、維持養分循環、生物多樣性和美學景觀共11種;ESV為京津冀城市群生態系統服務總價值(元);Ai為第i種生態系統的面積(hm2)。

2.4 敏感性分析

為了驗證本文確定的當量因子是否適合京津冀地區每一類生態系統的生態服務功能,在此利用經濟學中的彈性系數概念來驗證生態系統服務總價值ESV對6種生態系統價值系數Ei的敏感度CS[49]。通過對6種生態系統類型林地、草地、水域、耕地、人工表面和未利用地的生態服務價值系數上下調整50%,來確定生態系統服務總價值對生態服務價值系數的依賴程度[3,38,50]:

(5)

式中,CS為敏感度系數;ESV和ESV′分別為調整前、后的生態系統服務總價值;Ei和Ei′分別為調整前、后的6種生態系統服務價值系數;i為6種生態系統類型。

3 結果與分析

3.1 不同生態系統服務功能的有效界限

對于生物多樣性和文化服務兩項生態系統服務有效界限的確定,首先利用Cost Distance工具生成13個地市該兩項生態系統服務的累計阻力表面(圖1),其中累計阻力隨著距13個地市行政中心距離的增加而呈現出不斷增大的趨勢,而13個地市間累計阻力最大的邊界就構成了13個地市各自的生物多樣性有效界限和文化服務有效界限。

圖1 生物多樣性和文化服務的累計阻力表面Fig.1 The cumulative resistance surfaces for biodiversity conservation and cultural service

京津冀城市群13個地市的行政邊界、泰森多邊形邊界、基于生態系統服務阻力生成的生物多樣性和文化服務的最小累計阻力邊界如圖2所示。

圖2 京津冀城市群不同生態系統服務的有效界限Fig.2 Effective boundaries of different ecosystem services in Beijing-Tianjin-Heibei urban agglomeration

相比13個地市的行政邊界,基于13個地市行政中心構建的泰森多邊形邊界、生物多樣性和文化服務的最小累計阻力邊界分別是按照不同規則進行空間的等分,與13個地市的行政邊界相差較大。其中,泰森多邊形是根據13個地市的空間距離進行平面的等分,其表示的是空間資源有效配置效率最高的范圍;而生物多樣性和文化服務的最小累計阻力邊界是根據阻力范圍進行平面的等分,其代表的是該兩項生態系統服務在空間的有效影響范圍。由于文化服務考慮的主要阻力是距離13個地市行政中心的距離,所以計算出的最小累計阻力邊界比較接近泰森多邊形的邊界,而生物多樣性主要受土地利用類型的影響,所以其最小累計阻力邊界與泰森多邊形邊界相差較大。

基于上述京津冀城市群不同生態系統服務功能的有效界限,分別統計各個邊界下京津冀城市群各生態系統類型的面積,以對京津冀城市群13個地市的生態系統服務價值進行估算。

3.2 京津冀13個地市2015年生態系統服務價值估算

3.2.1 生態系統服務價值系數的確定

基于2015年京津冀地區的糧食統計資料,由公式(1)確定1個生態系統服務價值當量因子的經濟價值量為1766.10元/hm2,根據公式(2)可以確定單位面積各生態系統服務類型的價值系數(表3),再結合不同生態系統類型的面積就可以對京津冀地區的生態系統服務價值進行估算。

表3 京津冀城市群生態系統服務價值系數/(元/hm2)

3.2.2 改進方法估算的生態系統服務價值

對于京津冀城市群的供給服務采用行政邊界進行估算;調節服務中的氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節,以及支持服務中的土壤保持、維持養分循環共計6項生態系統服務采用泰森多邊形進行估算;生物多樣性和文化服務分別采用各自的最小累計阻力邊界進行估算,估算結果如表4所示。

估算結果表明,針對京津冀城市群區域整體,各生態系統服務的總價值為4544.81億元。從生態系統服務功能類型來看,服務價值最高的是各生態系統提供的調節服務,為3058.64億元,占總價值的67.30%,其中的水文調節服務價值>氣候調節服務價值>凈化環境服務價值>氣體調節服務價值;其次是占總價值為19.43%的支持服務,表現在土壤保持、維持養分循環以及生物多樣性保護3個方面;供給服務占總價值的比例較低,為9.72%,主要以水資源供給服務為主;生態系統服務價值最低的是文化服務,為161.46億元,占京津冀地區各生態系統服務總價值的3.55%。在生態系統類型方面,提供的生態系統服務價值由高到低依次為林地>水域>耕地>草地>未利用地>人工表面。其中以林地、水域、耕地3種生態系統提供的生態系統服務價值為主,占總價值的比例分別為50.62%、26.02%、14.50%;另外3種生態系統類型提供的生態系統服務價值較少,均不超過總價值的10.00%。

對于京津冀城市群的13個地市而言,各地市生態系統服務總價值差別較大。其中,實際獲得的生態系統服務總價值較高的地市包括承德市和張家口市,分別為1092.13億元和656.01億元,占13個地市生態系統服務總價值的比例分別為24.03%和14.43%,這不僅與這兩個地市的占地面積較大有關,還與兩個地市及周邊的土地利用狀況有關。對于承德市,由于市內和周邊地區存在大面積的林地,所以僅林地單一生態系統服務提供的生態系統服務總價值就達到了943.58億元,遠遠大于其他地市;而對于張家口市,市內的大面積草原和周邊良好的土地利用狀況,同樣保證了該地區生態系統服務的有效性。其次,作為直轄市的北京市與天津市,由于其獨特的地理位置,使其能與周邊地市共享生態系統服務,所以在經濟快速發展的同時,其實際享受的生態系統服務總價值也較高,分別達到453.18億元和378.71億元,其中北京市的生態系統服務價值主要來源于林地,達到332.86億元,而天津由于靠近渤海灣,包含大面積的濕地,所以由水域提供的生態系統服務價值為338.30億元。其余地市中,與北京市、天津市實際獲得的生態系統服務總價值相似的是唐山市和保定市,分別為418.04億元和382.95億元,而其余幾個地市實際獲得的生態系統服務總價值較小,占13個地市的比例均不超過7.00%。

結合13個地市在京津冀城市群的地理位置可知,13個地市實際獲得的生態系統服務總價值在空間上的分布差異較大,總體呈現出由北向南的下降趨勢。生態系統服務價值較大的地市為承德市、張家口市和北京市,主要分布于京津冀北部的燕山地區和西部的太行山地區處,相比較京津冀南部地區,這些地區的自然資源豐厚,存在大面積的林地和草地資源,如承德市、張家口市內的林地和草地面積總和分別超過3萬km2、2萬km2,遠遠大于其他地市的林地和草地資源面積,因此大量的林地和草地資源不僅為地區的農牧業提供豐富的原材料,還在區域的氣候調節、環境凈化、水文調節、土壤保持和生物多樣性的保護方面起到了顯著作用,同時也給人類提供了大量的旅游、休閑、娛樂等文化服務功能[51]。而對于京津冀南部的衡水市、邢臺市和邯鄲市等,市內平緩的地形條件為耕作提供了良好的地形條件,這些地區存在的大面積耕地,除了提供食物生產、原料生產等供給服務外,也在土壤保持、氣體調節等方面發揮著積極的服務作用,因此土地利用類型的限制使得這部分地區實際所享受到的生態系統服務價值明顯小于位于京津冀北部地區的地市。位于京津冀中部地區的滄州市、保定市和石家莊市等,市內的土地利用類型既包括部分陡峭的山地,也包含部分較為平坦的耕地,因此這些地市實際所享受到的供給服務、調節服務、支持服務和文化服務價值適中,介于京津冀北部地市和南部地市之間。所以從京津冀區域生態環境一體化角度考慮,為了避免生態系統服務空間分布的不均衡,應該在京津冀城市群范圍內合理規劃產業結構、產業管理與人力資源配備,優化自然資源的空間配置,統籌環境保護工作,通過政府部門、企業和公民等不同層次的行動主體的通力合作、共同管理,以保證各個地市實際所享受的生態系統服務價值均衡[52]。如對于生態系統服務價值較小的京津冀南部地市衡水市、邢臺市和邯鄲市等,在發展農業以保證地區食物、原料等供給服務外,還應注重地區林草資源和水資源等的保護與規劃發展,以保證地區氣體、氣候和水文調節等調節服務和生物多樣性保護,同時大力發展文化服務功能,以使得區域實際享受到的生態服務價值均衡高效。

3.2.3 改進、傳統兩種方法的生態系統服務價值估算結果比較

對利用改進、傳統兩種方法估算的京津冀城市群13個地市的生態系統服務價值結果進行比較(表4),發現由于兩種方法統計的該地區總面積以及各生態系統類型的總面積都相同,所以在京津冀城市群尺度上,兩種估算的各生態系統服務功能、各生態系統類型和對應的生態系統服務總價值都相同,而在13個地市尺度上,兩種方法的估算結果相差較大。

對于北京市、石家莊市、承德市、衡水市、廊坊市、秦皇島市、唐山市和邢臺市,通過改進方法估算出的生態系統服務總價值比傳統方法估算的結果高,說明這幾個地市實際獲得的生態系統服務總價值要大于傳統方法的估算結果,其中增加量最大的是唐山市,超過56.50億元;而其他地市實際獲得的生態系統服務總價值要小于傳統方法的估算結果,減少量最大的是天津市,超過98億元。以唐山市為例,供給服務的行政區域性使得兩種方法估算的供給服務價值同為37.43億元;由于唐山市對應的泰森多邊形范圍大于其行政范圍,除草地外,其統計的各生態系統類型的面積都大于利用行政邊界統計出的面積,由此計算出的調節服務價值大于傳統方法計算結果;雖然生物多樣性的最小累計阻力邊界范圍小于行政邊界范圍,使得計算出的生物多樣性服務價值減少,但是減少量小于利用泰森多邊形邊界計算出的土壤保持、維持養分循環的增加量,所以改進方法計算出的唐山市實際獲得的支持服務功能價值大于傳統方法計算結果;由于文化服務的最小累計阻力邊界與泰森多邊形邊界比較接近,所以計算出的文化服務價值也高于傳統方法,綜上,唐山市實際獲得生態系統服務功能價值高于傳統方法計算結果。而對于天津市,改進方法估算出的生態系統服務總價值低于傳統方法估算值的主要原因就在于調節服務價值的減少,根本原因是利用13個地市的行政中心構建的泰森多邊形是根據13個地市之間的平面距離進行空間范圍的等分,而忽略了13個地市行政邊界的不規律性,所以天津市對應的泰森多邊形邊界遠小于天津市的行政邊界,由此估算出的生態系統服務價值小于傳統方法估算結果。由此,比較唐山市和天津市實際獲得的生態系統服務總價值可知,部分生態系統服務功能的服務范圍早已打破了行政邊界的限制,呈現脫域化[53]、全局性、一體化的特點,所以各個地市不僅要努力提高自身生態環境的質量,還需要注重有效的區域生態環境保護協同和共治,在現有國家治理體系的框架之下,最大限度地統一各地市的步調與行動,以使共同利益最大化[52]。

3.3 敏感性分析結果

由生態系統服務價值的敏感性分析結果(表5),可知ESV對Ei的敏感性指數都小于1,由高到低依次為林地、水域、耕地、草地、未利用地和人工表面。敏感性指數最高值為林地的0.51,當林地的生態系服務價值系數增加1%時,京津冀的生態系統服務總價值增加0.51%。因此,京津冀總生態系統服務價值量的變化相對于生態系統服務價值系數是穩定、缺乏彈性的,由此可以肯定估算方法有效,滿足京津冀城市群生態系統服務價值的估算。

表5 京津冀城市群生態系統服務價值敏感性分析

4 結論

生態系統服務價值的合理評估是生態資源合理配置和生態環境有效保護的基礎和前提。本文從京津冀城市群生態環境一體化角度出發,結合13個地市的行政邊界、泰森多邊形邊界和基于最小累計阻力模型構建的最小累計阻力邊界3種不同類型的界限,對傳統基于行政邊界的生態系統服務價值評估方法進行改進,以估算出京津冀城市群13個地市實際獲得的生態系統服務價值,并將其與傳統方法的估算結果進行對比分析,最后結合敏感性分析,探討京津冀地區生態系統服務價值對土地利用變化的響應,得出以下結論:

(1)13個地市對應的泰森多邊形邊界表示的是空間資源有效配置效率最高的范圍,生物多樣性最小累計阻力邊界和文化服務的最小累計阻力邊界代表的是該兩項生態系統服務在空間的有效影響范圍,與13個地市的行政邊界相差較大。

(2)京津冀城市群各生態系統服務總價值為4544.81億元,各生態功能類型的價值量由高到低依次為調節服務>支持服務>供給服務>文化服務,不同生態系統類型提供的生態服務價值由高到低依次為林地>水域>耕地>草地>未利用地>人工表面。13個地市實際獲得的生態系統服務價值差別較大,空間上呈現出由北向南的下降趨勢。為了避免生態系統服務空間分布的不均衡,從京津冀區域生態環境一體化角度考慮,應該優化京津冀城市群范圍內自然資源的空間配置,統籌環境保護工作,以保證各個地市實際所享受的生態系統服務價值更加均衡高效。

(3)北京市、石家莊市、承德市、衡水市、廊坊市、秦皇島市、唐山市和邢臺市實際獲得的生態系統服務總價值要大于傳統方法的估算結果,其中增加量最大的是唐山市,超過56.50億元;而其他地市實際獲得的生態系統服務總價值要小于傳統方法的估算結果,減少量最大的是天津市,超過98億元。

(4)通過對京津冀城市群進行生態系統服務價值的敏感性分析發現,各生態系統對應的生態服務價值的敏感度均小于1,說明京津冀總生態系統服務價值量的變化相對于生態系統服務價值系數是穩定的,因此本文估算方法有效,研究結果可信。

5 討論

(1)本文結合京津冀13個地市的行政邊界、泰森多邊形邊界和最小累計阻力邊界,估算出各地市實際獲得的生態系統服務價值。在此,13個地市對應的泰森多邊形邊界和最小累計阻力邊界是根據13個地市的行政中心進行的確定,該方法同樣適用于縣城、鄉鎮等不同尺度,同時結合人口數據可以估算出不同尺度下人均實際獲得的生態系統服務價值。鑒于本文的重點是從京津冀城市群一體化角度,確定各地市的生態系統服務價值,同時考慮到數據短期內難以獲取的問題,本文只在京津冀13個地市的尺度上進行了討論和分析,不同尺度的研究可以作為后續的研究重點。

(2)本文基于謝高地等構建的單位面積生態系統服務價值當量表來制定京津冀地區的當量因子表,表中沒有考慮人工表面的生態系統服務價值。然而城鎮、村莊、工礦等人工表面的建設會因為改變土地利用方式,降低水源涵養、生物多樣性保護等多種生態系統服務功能,同時增加娛樂等文化服務,因此人工表面會提供正負價值。鑒于此,在以后的研究中可以嘗試對其進行定量描述[1,54-55],以更確切的對生態系統服務價值進行估算。

(3)在基于最小阻力模型確定生物多樣性最小累計阻力邊界和文化服務最小累計阻力邊界的過程中,阻力類型的選取和賦值是參考現有研究成果進行確定的,而針對不同的研究區域,其生態系統服務的影響因子及對應的權重也不盡相同。對此,今后仍需具體的定量方法進行確定。