天津市土地利用變化及生態系統服務價值評價

楊柳　王元明

摘 要：為直觀反映天津市生態系統服務價值，促進天津市生態文明建設，本文運用土地動態度指標對天津市2000—2015年土地利用變化進行分析，計算不同土地利用類型生態系統服務價值以及單項生態服務功能的生態價值。結果表明，在2000—2015年這15年期間，建設用地和林地面積大幅度增加，未利用土地、園地、耕地和牧草地面積減少，說明天津市城市化的快速發展和積極響應退耕還林政策；2000—2015年天津市生態系統服務總價值增加了1.7×107元，引起該值變化的主要原因有兩個，一是林地面積增加，土地利用結構得到優化；二是天津市加大了環境保護的力度。

關鍵詞：天津市；土地利用；生態系統：生態系統服務

中圖分類號：X171 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.017

Evaluation of Land Use Change and Land Ecosystem Service Value in Tianjin

YANG Liu， WANG Yuanjing

（College of Public Administration， Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China）

Abstract： In order to reflect the ecosystem service value directly and promote the construction of ecological civilization of Tianjin， the paper analyzed the land use change in Tianjin from 2000 to 2015 using the land dynamic index， the ecosystem service value of different land use types and the ecological value of single ecological service function were calculated. The results showed that from 2000 to 2015， the area of construction land and forest land increased， while the area of unused land， garden land， cultivated land and pasture land decreased， indicating that the rapid development of urbanization and the positive response to the policy of returning cropland to forest. The total value of ecosystem services in Tianjin increased by 1.7×107 RMB from 2000 to 2015. There were two main reasons for this change， one reason was that woodland area increased and the land use structure was optimized， the other reason was that the environmental protection was strengthened in Tianjin.

Key words：Tianjin； land use； ecosystem； ecosystem service

生態系統服務是生態系統在提供調節功能、生產功能等以及維持人類生存與發展過程中產生的效用[1]。可持續發展離不開生態系統的功能，生態系統功能是持續發展的關鍵性因素，起著不可忽視的作用[2]。習近平總書記在十九大提出，要想建設美麗中國就需要人人保護愛護環境，加快我們中國的綠色發展，加快生態文明體制改革。所以，生態系統服務價值研究對生態文明建設具有重大意義。天津市的城市發展給環境帶來了巨大的壓力，污染加劇，環境保護迫在眉睫；由于濕地保護工作不到位，天津古海岸和七里海濕地核心區違規開發，破壞了生態系統[3]；水污染問題也較為突出，調查發現，2016年地表水水質優良比例僅為15%，市內二級河道、干渠人為設置閥壩，造成下游污染嚴重，生物量減少，生態系統遭到破壞[4]。因此，對天津市生態系統服務價值進行研究具有重要的現實意義。

美國學者COSTANZA等[5]在1997年首次對生態系統服務價值進行研究，將世界各國的生態系統劃分為17個類型，同時對它們的功能價值也進行估算。之后，世界各國的學者都開始對這方面的研究產生了濃厚的興趣。BOLUND[6]對城市生態系統各個功能進行研究，結果發現，生態系統服務功能和多樣性的人類活動存在緊密聯系，認為人類要合理使用土地資源。CHEE[7]從生態學的角度評析了用來測估生態系統服務價值的新古典經濟分析框架。CHARLES GOWAN等[8]對美國艾爾瓦河水利工程大壩的壩址遷移過程進行研究，其主張要建立一套科學完整的環境決策體系，才能促進大壩遷移的順利完成，也進一步說明生態系統服務價值對環境決策有著重要作用。Wallace[9]提出用“生態系統利益”來代替“生態系統服務”的觀點，其認為生態系統利益可以使生態系統分類更加科學化并且能夠避免重復計算。在20世紀90年代，國內的學者也開始關注此方面，認為土地生態系統的價值要放在第一位來研究分析，2008年，謝高地等[10]學者認為由于中國的實際情況，直接采用國外計算生態服務價值的方法存在一些缺陷，會低估甚至忽略某些生態系統服務的價值。因此，在對全國700多位研究生態學的專家進行問卷調查之后，其提出了符合中國實際的新的生態系統服務評價體系，這是時代的進步，具有劃時代的意義。此后，謝高地等考慮到全國各省市生物量的不同會影響不同地區生態系統服務價值的大小，總結出新的生態系統生物量因子表，而這個表的研究范圍是不同省份的一個農業用地的情況，并在前人研究的基礎上進一步擴大研究的范圍和速度，使研究更加深入和透徹。

隨著城市化不斷的發展，人類的活動也在城市的土地利用上產生了一系列的影響，這類影響也慢慢擴散到了城市的環境和生態系統中去。現階段，對天津市生態系統服務價值的研究相對較少，并且都沒有在考慮不同地區生物量對生態服務價值會產生影響的情況下對天津市生態系統服務當量因子進行修正，這會很大程度上影響天津市生態系統服務價值評估結果的準確性。

對天津市進行生態系統功能價值的評估，能考核其土地利用變化的成果和質量好壞，有利于提出合理的生態環境改善策略，對于貫徹落實生態文明建設，建設美好天津具有重大意義。本文采用謝高地等[11]估算生態系統服務價值的方法（不考慮建設用地），計算天津市土地生態系統服務價值并對其生態系統服務價值進行評價，旨在為天津市進一步加強生態用地保護和加快生態文明建設提供參考依據。

1 數據來源和研究方法

1.1 數據來源

本文依據《2001—2016年天津統計年鑒》和《2001—2016年天津年鑒》等土地利用數據，選取2000、2005、2010和2015四期數據進行分析，主要目的是研究天津市的土地使用情況，并從具體的實際出發，把天津土地類型分為6類：耕地、園地、林地、牧草地、未利用土地和建設用地。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用動態度 土地利用動態度指的就是某個地區內一定時期內各種類型的土地數量變化，是土地利用動態分析的重要指標[12]。其表達公式為：

K=■×■×100% （1）

式中，K表示研究時間段內的土地利用動態度；Ua表示研究期開始時間的土地利用類型數量；Ub與Ua相對，表示末期的土地利用類型的數量；T表示研究時間段。本文研究時段以年為單位。

1.2.2 生態系統服務價值評價方法 生態系統服務就是生態系統中的某些功能發揮的作用對于人類發展的益處，如土壤的保護、氣候的變化調節、水資源的循環和平衡，還有生物的多樣性等等。國外很早就對生態系統服務價值進行研究，大多數以統計的方法具體計算生態系統服務價值，其中，最具有代表性的為COSTANTZA等綜合各種方法對各種生物群單位面積進行估價并與各生物群的總面積相乘，最終通過加總得到全球所有生態系統服務的總和[13]。COSTANZA把生態系統服務類型分為氣體調節、氣候調節、維持生物多樣性、土壤保持等17類[14]。但是這17類土壤并不能代表全球各地的土壤性質，所以這種計算方法在我國土壤方面上的研究存在不足。對于這種問題的存在，國內學者對其進行了中國化的修正，得出了表1。

本文研究采用生態系統服務價值公式為[15]：

Z=∑（Ai×Vi）（2）

D=∑（Ai×Vfi）（3）

式中，Z代表生態系統服務的總價值，單位是元；Ai 表示i這種類別的土地面積，單位是hm2；Vi代表i類型的土地單位生態系統服務價值系數，單位用（元·hm-2·a-1）表示；D代表研究區域中單項生態服務功能服務價值，單位是元；Vfi表示第i種類型土地f項生態服務功能服務價值系數，單位用（元·hm-2·a-1）表示。

謝高地等學者的研究成果將生態系統服務體系中的服務功能分為9個方面來說明，即食物、原材料、氣體、氣候、水文、廢物、土壤、生物多樣性及美學景觀。根據這9個方面就能夠清楚地了解到生態系統在各個領域的發展情況，并針對實際情況總結出具體的價值當量表。同時，肖玉等提出，生態服務價值的大小其實是和研究區域中生物量的多少有著一種內在的關聯。針對這樣復雜的狀況，就需要新的生物量因子表來詮釋，表2就是針對不同地區生物量的大小做出來的數據，在研究不同地區生態系統服務價值的時候，利用表2選取不同省份的生物量因子進行生態系統服務價值系數的修正，得出了新的生態系統服務價值當量（表3）。

當量因子是對于生態系統服務價值而言的，主要是對其潛在能力大小的一個劃分[16]。本文采用表3的當量因子，并根據天津市實際情況對其進行修正，估算天津市不同土地類型單位面積生態系統服務價值。本文計算得出2000—2015年平均糧食產量為3 113.67 kg·hm-2，選取2015年天津糧食單價3.13元·kg-1，最終能得出天津市單個生態服務價值當量因子的經濟價值量為1 392.25元·hm-2，與單位面積生態系統服務價值當量相乘，即得到天津市單項生態系統服務價值量（表4）。

2 結果與分析

2.1 天津市土地利用動態變化分析

由表5可知，從土地數量來看，2000—2015年期間，天津市耕地、園地、牧草地和未利用土地面積都出現不同程度的減少，其中，耕地和未利用土地面積減少最多，分別減少了46 246 hm2 和 46 492 hm2，其次為園地，面積減少了6 914 hm2，最后為牧草地，面積減少了606 hm2。但建設用地和林地面積呈現增加的趨勢，面積分別增加了149 150 hm2和21 182 hm2。之所以未利用土地和耕地數量減少，主要原因是天津市城鎮化建設快速發展，為滿足工業和人們居住用地的需求，必須開發未利用土地和加快農村土地的流轉。從動態度來看，2000—2015年期間，牧草地、未利用土地、園地和耕地均為負值，依次為-20%，-14.83%，-3.72%，-1.91%，說明天津市這幾類用地在這15年里均出現不同程度的減少；林地和建設用地為正值，依次為12.49%和11.47%，說明天津市這兩類土地在15年里均有所增加。

通過對表5各個階段各土地利用面積變化度的具體數值分析可知，2000—2005年期間耕地和未利用土地面積大幅度減少，建設用地和林地面積大幅度增加，這表明這5年天津市城市化規模處于快速擴張的階段，更多的耕地轉化為工業和居住用地；2005—2010年期間，耕地面積減少幅度較之前相比大大降低，減少了1 810 hm2，林地面積依然增加，且增加幅度較大，增加了19 549 hm2，說明天津市退耕還林工作開展較好，成效顯著；2010—2015年期間，耕地、園地和林地面積小幅度減少，未利用土地面積大幅減少，說明天津地區開始對減少的園地和牧草地進行恢復和保護，尤其是大力開展恢復和保護濕地的工作。由于天津市牧草地在2010—2015年期間消失，所以其面積計為0 hm2，且動態度也計為0。

2.2 天津市生態系統服務價值變化分析

由表6可知，天津市的土地利用服務價值從大到小依次可以分為耕地、林地、園地、未利用土地、牧草地和建設用地。2000—2015年期間，天津市耕地生態服務價值呈現出減少的態勢，減少了28.69×107元；園地生態服務價值也呈現減少態勢，減少了9.03×107元；林地生態服務價值呈現波動式增加的趨勢，增加了41.55×107元，是因為退耕還林政策的實施，部分耕地轉化為林地，使得林地生態服務價值增加；由于牧草地面積較小，其生態服務價值亦較小，近15年由2000年的0.4×107元降至0；未利用土地生態服務價值呈現波動式減少，且減少的幅度較小，減少了1.73×107元。

根據公式（3）以及表4計算得出2000—2015年期間天津市單項生態系統服務價值量，結果表明（表7和圖2），2000—2015年期間，整體來看，天津市各單項生態服務功能所提供的生態服務價值變化幅度都不是很大，但均出現階段性波動增加和減少，具體表現在2000—2005年所有單項生態服務功能所提供的生態服務價值均出現減少。2005—2010年所有單項生態服務功能所提供的生態服務價值均出現增加，而2010—2015年所有單項生態服務功能所提供的生態服務價值又均出現減少。除此之外，從天津市各單項生態系統功能服務價值大小可以看出，保持土壤、維持生物多樣性、廢物處理、氣候氣體調節、水文調節等間接生態服務功能所產生價值和占總服務價值比重很大，約為80%，而食物生產和原材料生產所產生價值和只占總服務價值的15%左右，提供美學景觀占總價值的5%左右。由此來看，林地和園地對天津市生態系統服務價值的貢獻最大，因為天津市林地和園地在氣體調節、氣候調節、維持生物多樣性等生態服務功能所提供的生態服務價值較為顯著；牧草地和未利用土地由于面積較小，各方面生態服務功能所提供的生態服務價值均較小；耕地僅僅對食物生產、原材料生產等生態服務功能價值起突出作用，但對于氣候調節、維持生物多樣性、氣體調節等生態服務功能所提供的生態服務價值均低于林地和園地所提供的生態服務價值。

3 結論與討論

根據2000—2015年期間天津市土地利用數據，耕地和建設用地面積分別位居第一和第二位，其中耕地面積呈現逐年減少態勢，而建設用地呈現逐年增加態勢，其原因在于天津人口快速增長以及工業的快速發展，使大量耕地和未利用土地轉化為建設用地，以滿足人口基本的住房和生活需求。園地和未利用土地也出現不同程度的減少，原因在于隨著京津冀一體化的快速發展和天津濱海等新區的建設，使建設用地面積快速增加，導致未利用土地和園地面積不同程度減少。基于此，天津市在大力發展經濟，提高城市化發展水平的同時要進一步優化產業結構，調整產業布局，也要注重未利用土地的可持續利用，保護耕地，努力將土地利用和生態環境保護有效結合。

通過對天津市不同類型土地的生態系統服務價值和單項生態功能服務價值分別進行計算，結果表明：生態系統服務價值最高的是耕地，最低的是建設用地，而較為適中的是園地和林地；2000—2015年天津市林地生態服務價值波動增加，耕地生態服務價值減少，說明天津市15年間部分耕地轉化為林地，退耕還林和退耕還草等生態工程建設工作落實較好。未利用土地生態服務價值出現波動降低，說明天津市還需要進一步加強對未利用土地的治理和可持續利用。從各單項生態服務功能生態價值來看，天津市各項生態功能服務價值15年間波動幅度均相對平緩，說明天津市生態文明建設工作也取得良好效果。

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