蘭州市耕地生態系統服務價值估算

彭麗云　許艷　黃背英　陳佳麗　赫麗娟

摘要生態系統服務功能原則上可被量化估算。由于人們在生態系統服務價值上的辨識度逐漸增加，人們開始關注與重視生態服務系統提供的各類服務價值，這給生態系統服務價值的提升提供了潛在空間。本文在修正蘭州市耕地生態系統服務價值當量因子的同時，計算出蘭州市2007-2016年耕地生態系統服務價值。結果表明，2007-2016年蘭州市生態系統服務價值共減少了2951萬元，說明生態環境受人類社會的經濟發展影響較大，并且生態環境一旦受到破壞就難以復原。

關鍵詞 生態系統服務;生態系統價值評估;當量因子;甘肅蘭州

中圖分類號 F205

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）05-0258-03

耕地是一種農業生產資料，具有重要的生態服務價值"，也是一種自然生態環境要素，發揮著氣體調節、養分循環等多種生態環境功能。另外，耕地作為陸地生態系統的必要組成部分，具有重要的生態服務價值。隨著全球氣候變暖、生態脆弱性及陸地生態系統服務價值比重偏低等問題日益突出，國內外學者研究了耕地生態系統中相應的一些生態服務價值，并取得了杰出成果。

蘭州位于典型的西北千旱區，氣候干燥，對植物生長不利;脆弱的生態環境會因為不合理的耕地生態系統利用而受到毀壞3。針對耕地生態服務系統來講，目前對蘭州市耕地生態價值的研究甚少，完整、統一的評價生態系統服務功能的模型尚未形成，對耕地生態系統服務價值的研究存在著諸多問題4，不利于研究成果的分析比較。本課題以耕地生態服務價值為依據，與蘭州地域社會經濟的開展相結合，對蘭州地區之間的生態價值進行量化模型的構建S），以此測算蘭州市耕地生態服務價值量的比重，以期為蘭州市耕地生態系統服務價值的評估提供理論依據和支持，并能為我國生態系統服務價值提供全面和客觀的動態評價方法間。

1研究區概況

蘭州市位于東經102°36'～103*59'、北緯35*50'～36°28'之間，是一個狹長地域，年均降雨量小，正常情況下年平均降雨量在310mm左右。光照較充足，年均日照時數約2600h，晝夜溫差和年溫差較大，為北溫帶大陸性干旱氣候。海拔1520m，年平均氣溫約10C，群山環繞，是一個呈東西長南北窄的帶狀城市，黃河由西向東縱貫市區。隨著改革開放的逐漸深人和內陸城市的發展，耕地面積減少問題也日漸突出。蘭州市現轄三縣五區，擁有第五個國家級新區蘭州新區和2個國家級開發區蘭州高新區、蘭州經濟區，總面積1.31萬km2，市區面積1631.6km2，戶籍人口321.89萬人，常住人口369.31萬人。蘭州市是在建的西北商貿中心，在全國眾多物流中心中具有舉足輕重的地位，商品交易范圍極廣，有400萬km2左右的輻射區域。同時，蘭州市是位于黃河上游的大型工業城市，是我國重要的化工業基地。典型的自然條件、社會經濟發展條件與城市建設的飛速發展促使了蘭州市土地利用分布格局的形成和耕地生態服務價值的比重變化。

2調查研究

2.1數據來源

選取蘭州市統計年鑒、蘭州市土地利用總體規劃（2007-2016年）、部分地區的土地利用現狀資料、甘肅省2007-2016年的統計年鑒數據作為主要資料來源，其他部分資料來源于中國知網、百度文庫、校圖書館等。

2.2研究方法

分類提取信息時，參考全國土地利用分類方法，計算并獲得了每公頃生態系統服務功能量和每公頃耕地功能量的價值因子。生態系統服務價值可分為供給服務、調節服務、文化服務、支持服務4個一級類型，并在一級土地利用類型的基礎之上又進行了二級類型劃分，分為9個子類（表1）。

謝高地在研究中參考了Costanza等9的研究成果，并與;我國農田、濕地.草地、水體、森林與荒漠6類生態系統中的9類生態系統價值對農田生產價值的相對重要性（當量因子）相結合，得出了我國生態系統單位面積生態服務價值量表。本課題在研究區概況、原有的生態系統服務價值理論的基礎上，結合謝高地的生態系統服務價值當量因子表！0，考慮現有單位面積農田提供的食物生產服務經濟價值是自然生態系統提供的經濟價值的7倍，并在謝高地的生態系統服務價值當量因子法的基礎上”，根據生物量的時空分布數等，對生態系統服務價值當量因子表實施了修正和增補，建立了耕地服務價值的時間動態評價準則2，為蘭州市生態系統服務價值的動態評估提供更全面、準確、客觀的評價方法，為我國耕地生態系統服務價值提供更加科學的理論依據。

對生態系統服務價值當量因子依據蘭州市實際情況做具體修正。將現有每公頃農田提供的食物生產服務所產生的經濟價值作為沒有人力投人的自然生態系統所產生的經濟價值量的7倍進行計算，以蘭州市2007-2016年每年的平均糧食產量3609.63kg/hm2作為該研究區域的基準單產，由此可得出每年蘭州市耕地自然糧食產量的經濟價值是515.66元/hm2。

式（1）中，Fm;是指在第i區域第j年的第n種生態服務功能分量每公頃耕地生態系統服務價值的當量因子;F是指耕地生態服務系統的第n種生態系統服務價值分量的當量因子;P;是指在第i區域第j年的耕地生態服務系統NPP時空調節因子;R;指第i地區第j年的耕地生態服務系統降水時空調節因子;S指第i地區第j年的耕地生態服務系統土壤保持時空調節因子;nl是指氣體調節、原材料生產、食物生產、氣候調節提供美學景觀、維持生物多樣性和廢物處理等服務功能;n2是指水文調節或水資源供給的服務功能;n3指土壤保持服務功能。

NPP時空調節因子（P;）、降水時空調節因子（R;）、土壤保持時空調節因子（S;）的計算公式如下：

式（2）中，B;是指此類生態服務系統第i地區第j年的NPP值（t+hm-）;B表示我國范圍內此類生態服務系統的每年平均NPP值（t.hm-）。式（3）中，W;是指第i地區第j年的平均單位面積降水量（mm.hm-2）;W是指全國年均單位面積降雨量（mm.hm-2）。式（4）中，E;是指第i地區第j年的耕地生態服務系統土壤保持模擬量;E是指全國每公頃的平均土壤保持模擬量.根據以上公式計算可得蘭州市單位面積耕地生態系統服務價值當量因子（表2）。

由年鑒查得2007-2016年蘭州市各年的耕地面積分別為21.020萬、20.986萬、20.970萬、20.948萬、20.934萬、28.970萬、20.9193萬、20.690萬、21.001萬、20.323萬hm2。原則歸類操作按Cosatnza等學者的耕地對應農田方法，對耕地生態系統服務功能的經濟價值不進行估算，根據下列公式對蘭州市每公頃的耕地年度生態服務價值量進行計算。

式（5）中，ESV為研究區耕地生態系統服務價值（元）;VC;為單位面積的生態系統服務功能分量的服務價值系數（元.hm2）;A;為研究區內的耕地面積（hm？）;n為生態功能類型的數目。

3結果與分析

3.1生態系統服務價值

由修正后的蘭州市單位面積耕地生態系統服務價值當量因子和2007-2016年耕地面積套用謝高地的算法計算2007-2016年生態系統服務價值，結果見表3。

綜合評估表明，2007-2016年蘭州市耕地生態系統服務的價值量以2012年最高。變化趨勢為先減少后增加，2007-2009年生態系統服務價值有一定幅度縮小，2010-2014年是總體增加的（2012年例外），2014-2016年又逐漸下降。總體呈減少趨勢，從2007年的5.4084億元減少到2016年的5.1133億元，在10年內減少2951萬元。其發生變化的具體原因如下：一是2012年田坎系數計算更為合理，二次調查與第一次調查相比扣除了更少的田坎系數;二次調查時改進了調查標準與技術方法，使很多小面積耕地也可以。上圖入庫，這使耕地面積大量增加;并且，二次調查時耕地不僅不需要上稅，而且政府還給予一定補貼，所以第一次調查時出現的少報耕地面積的情況不會發生;另外，土地開發與整理工程項目也會使耕地面積有所增加。二是2009年蘭州市耕地生態系統服務價值當量因子比較小，受人類社會活動影響較大，因而耕地生態系統的服務量減小。三是蘭州市雖然加大了耕地保護投資，但社會經濟的發展始終和生態系統的建設呈對立態勢，所以蘭州市區生態服務的生產價值隨社會經濟的發展有減少趨勢。以上分析表明，蘭州市的生態環境和社會經濟的持續發展對耕地生態服務系統有強有力的作用力。

蘭州市耕地生態系統服務價值的總體水平不高，占經濟總量比重較小。原因如下：一是蘭州市屬于典型的河谷地形，受自然條件制約，城鎮所需土地數量與飛速的城市發展矛盾突出;二是經濟（主要包括經濟總量與經濟結構）、人口（主要包括人口規模）和農業技術都嚴重影響著耕地生態系統價值的增長。蘭州市的生態環境不是很樂觀，維護耕地生態服務系統環境良性發展的任務很難。

3.2分項生態服務價值比較

分項生態服務價值占總價值比重分析是利用各生態系統服務價值量分量來展現各生態系統服務價值的比重，分析研究區各類生態系統服務價值對耕地生態系統的貢獻率。2007-2016年生態系統服務價值數據分析得分項生態服務價值占總價值比重，見圖1。結果表明，土壤保持價值、廢物處理價值和生物多樣性價值是耕地生態系統服務價值的重要部分，土壤保持價值占總體服務價值的19%，廢物處理價值占總服務價值的18%。其中，土壤保持貢獻率高達10.6865億元，廢物處理價值為10.1026億元，從蘭州市生態系統服務價值看主要體現在土壤保持和廢物處理等間接經濟價值上。提供美學價值、原料生產價值和水文調節價值所占比重較小。其中，提供美學價值僅1.2272億元，占總服務價值的2%，雖然其經濟產出價值所占比重最小，但實際經濟產值巨大，所占耕地產值比重也不容小覷。

分析可知，蘭州市一直在不斷優化生態系統服務功能，生態系統服務功能在維持與促進蘭州市生態環境和社會經濟的持續發展方面越來越有力，，但由于人們的主觀認識不足和耕地生態系統服務價值市場的客觀缺陷，當前仍有大量耕地生態系統服務價值流失。

3.3單項價值變化

單項價值變化分析是利用單項價值變化來表現各服務價值在2007-2016年的比重。由2007-2016年生態系統服務價值變化數據得到單項價值變化，見圖2。結果表明，各分量價值在10年間雖有波動，但總體趨于穩定（2012年除外）。耕地生態系統的7項功能與生物量在總體上成正相關。水文調節與降水變化關系緊密，隨著蘭州市年降水變化而變化。由于2007-2009年蘭州市年降水量減少，水文調節價值隨之降低;自2010年開始，降雨量增加，水文調節價值上升。土壤保持和植被蓋度、降水、土壤性質和地形坡度之間有很大的相關度。在耕地生態系統服務功能中土壤保持價值最大，約占總價值的19%;廢物處理價值次之，約占總價值的18%;生物多樣性、食品生產、氣體調節和氣候調節價值之和，大約占總價值的50%;其余各項生態服務價值之和，僅為生態系統服務總價值的13%左右。

4結論與討論

本文在謝高地等人研究基礎上確定了該研究所需的當量因子。2007-2016年蘭州時間動態當量因子表是在構建生物量調節因子降水調節因子與土壤調節因子等的基礎上完成的，對2007-2016年蘭州市生態系統服務功能價值的時間格局做出了系統評價結果表明，修改以后的價值當量因子表更加明確、具體地體現了蘭州市的生態系統服務功能類型。同時，做了近幾年的時間動態評價，大大提升了評價結果的可信度和時間分辨度。通過評估蘭州市耕地生態系統服務價值量，得出蘭州市耕地生態系統服務價值總體雖然占一定比重但占經濟總量的比重偏低。蘭州市生態環境質量不是很樂觀，保護耕地生態服務系統環境將是每個人不可推卸的責任。

為了更加精確地測評耕地生態系統服務價值，本文在模型指標選取上主要考慮農田生態系統。對比謝高地等學者對我國陸地生態系統每公頃生態服務價值的貢獻研究，本文更準確地反映了在不同年份，由于降水、土壤、生物量等因素的變化生態系統服務價值的變化趨勢，測算價值量的方法也更加合理。但本文在耕地生態系統服務價值的空否則將按《會計法》的相關條款規定進行處罰，對嚴重違法違紀行為，將移交紀檢監察和司法機關依法處理。

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