永川區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值初步評估

馮義龍，鄒 敏，艾麗皎

(1.重慶市風(fēng)景園林科學(xué)研究院，重慶 401329；2.重慶市城市園林綠化工程技術(shù)研究中心，重慶 401329)

1 引言

生態(tài)服務(wù)功能是人類生存與現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)，而維持與保護生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。面對目前日益加劇的人口、資源與環(huán)境之間的矛盾，人們開始意識到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對于人類生存和發(fā)展的作用及保護生態(tài)系統(tǒng)的重要意義。近年來，學(xué)者們先后運用經(jīng)濟定量評價方法評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值[1，2]，特別是Costanza等[3]發(fā)表了全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究結(jié)果后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價的相關(guān)研究得到了廣泛關(guān)注。歐陽志云[4]確定了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧、水土保持、涵養(yǎng)水源等生態(tài)服務(wù)功能，并估算其經(jīng)濟價值，隨后陳仲新等[5]參考了Costanza等的參數(shù)，利用遙感技術(shù)對中國陸地、海洋的生態(tài)資產(chǎn)做了估算，余新曉等[6]對我國森林生態(tài)系統(tǒng)的價值進行了測算，劉軍會等[7]對青藏高原的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了遙感測算并對其動態(tài)變化作了分析。

本研究選取重慶市永川區(qū)為研究區(qū)，以實地調(diào)研和MODIS數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以遙感技術(shù)為分析手段，結(jié)合永川區(qū)生態(tài)環(huán)境特點，選擇涵養(yǎng)水源、廢物處理、調(diào)節(jié)氣候和保持水土等8項適用于遙感的生態(tài)服務(wù)功能價值指標，對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行初步評估，為永川區(qū)保護現(xiàn)有自然生態(tài)資源、產(chǎn)業(yè)科學(xué)布局、園林綠化建設(shè)及城市可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

2 永川區(qū)概況

永川區(qū)位于重慶市西南部，地理位置東經(jīng)105°38′～106°05′，北緯28°56′～29°34′之間。東與璧山、江津為鄰，南與四川瀘州、合江相連，西與榮昌、大足為界，北與銅梁縣接壤，全區(qū)南北長約70.75 km，東西寬約44.45 km，行政轄區(qū)面積1576 km2。

永川區(qū)地貌形態(tài)類型多樣，以低山和丘陵為主，屬四川東南平行嶺谷褶皺區(qū)，華鎣山向西南延伸地低山丘陵體系。區(qū)內(nèi)有東面花果山，西面巴岳山、英山、箕山、黃瓜山五條山脈，海拔193～1016 m，多呈北東至西南走向分布。境內(nèi)江河縱橫，水系發(fā)達。除長江干流外，較大的河流有小安溪、臨江河、大陸溪、九龍河、圣水河和龍溪河等11條河域橫貫?zāi)媳薄僦衼啛釒珴裥猿＞G針闊葉混交林亞帶，物種資源豐富。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源及處理

研究區(qū)MODIS遙感影像由重慶市地理信息中心提供，地表覆蓋分辨率為25 m。以在美國國家航天航航空局(NASA)網(wǎng)站MOD13Q1獲取植被覆蓋指數(shù)(NDVI)、MOD17A3H獲取植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)作為主要數(shù)據(jù)源進行研究計算，重采樣成25 m×25 m。

根據(jù)土地利用分類體系，應(yīng)用監(jiān)督分類方法對研究區(qū)土地利用類型進行遙感解譯與分類，確定為耕地、林地、園地、水域、建設(shè)用地等7大類；并生成研究區(qū)2019年土地利用分類圖，與同年谷歌歷史影像數(shù)據(jù)進行精度驗證，總體精度達到80%以上，Kappa系數(shù)均大于70%。

3.2 評價方法

3.2.1 生態(tài)服務(wù)價值當量

標準單位生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值當量因子取2000～2015年1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟價值的平均值；其他生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值采用生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生該生態(tài)服務(wù)相對于農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)貢獻的大小，系數(shù)為1/7，具體計算方式為：

(1)

式(1)中，Hn為某種土地利用類型的某種服務(wù)功能提供的經(jīng)濟價值(元/hm2)；Ti為標準生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子經(jīng)濟價值2841.16元/hm2；m_G為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的當量因子。

3.2.2 生態(tài)服務(wù)價值模型

利用遙感信息及單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子，計算各柵格單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值[8]。

(1)總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值評估模型：

Vi=Vig+Vit

(2)

(2)食物生產(chǎn)及提供原材料生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型：

(2)

(3)保持水土、生物多樣性保護、氣體調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、廢物處理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型：

(3)

式中，Vig：第i個柵格食物生產(chǎn)、提供原材料生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Vit：第i個柵格保持水土、生物多樣性保護、氣體調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、廢物處理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Si：第i個柵格的面積；m_G：單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量因子；Hn：標準生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值當量因子經(jīng)濟價值量；m_NPPi、m_NDVIi分別為第i個柵格內(nèi)特定地表覆蓋類型的NPP、NDVI；m_NPP' 、m_NDVI'分別為重慶市永川區(qū)特定地表覆蓋類型的生態(tài)系統(tǒng)的平均NPP、NDVI。

4 研究結(jié)果

4.1 永川區(qū)生態(tài)服務(wù)價值當量

結(jié)合永川區(qū)生態(tài)環(huán)境特點，確定適用于遙感的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標體系，包括氣體調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)氣候、廢物處理、生物多樣性保護、涵養(yǎng)水源、保持水土、食物生產(chǎn)和提供原材料等8項服務(wù)功能。借鑒李燦等人研究成果[8]，確定永川區(qū)內(nèi)耕地、林地、園地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等生態(tài)服務(wù)價值的當量因子，計算永川區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)每個柵格生態(tài)服務(wù)功能價值見表1。

表1 永川區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)每個柵格生態(tài)服務(wù)功能價值 元

4.2 永川區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價值

2019年永川區(qū)生態(tài)功能服務(wù)價值總計78829.70萬元。其中，水源涵養(yǎng)、廢物處理、調(diào)節(jié)氣候三項生態(tài)功能服務(wù)價值較大，分別為15970.90萬元、13617.37萬元和13053.61萬元，提供原材料、食物生產(chǎn)服務(wù)功能相對較弱，分別為4494.28萬元和2589.93萬元。土地利用類型中耕地生產(chǎn)服務(wù)功能價值最大為31722.50元，水域生產(chǎn)服務(wù)功能價值最小為168.98元(表2)。

表2 永川區(qū)各類生態(tài)服務(wù)價值統(tǒng)計 萬元

4.3 永川區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價值空間分布圖

借助Arc GIS空間分析模塊，獲取永川區(qū)2019年生態(tài)服務(wù)價值空間分布圖(圖1)。從空間格局看，永川區(qū)城鎮(zhèn)區(qū)域總體服務(wù)價值較低，而地勢較高，植被分布較好的黃瓜山、箕山、陰山、巴岳山等區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值總體較高。

圖1 永川區(qū)2019年生態(tài)服務(wù)價值空間分布

5 結(jié)語

遙感信息是生態(tài)服務(wù)功能價值計算過程中重要的數(shù)據(jù)源。MODIS數(shù)據(jù)具有高時間分辨率、高光譜分辨率等特點，在資源、環(huán)境、生態(tài)等研究中被廣泛應(yīng)用。本研究選用關(guān)鍵參數(shù)NPP、NDVI相對值來反應(yīng)區(qū)域內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)價值的差異性，對永川區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行初步評估，以期為永川區(qū)生態(tài)資源保護、生態(tài)修復(fù)及城市可持續(xù)發(fā)展等工作決策提供科技支撐。