長江岸線南京段生態系統服務價值變化研究

王 萍， 殷京生， 呂玲玲

(1.江蘇省水文水資源勘測局， 江蘇 南京 210029； 2.南京市發展和改革委員會長江處， 江蘇 南京 210008；3.河海大學商學院， 江蘇 南京 210098)

長江沿線城市岸線作為港口、產業及城鎮布局的重要載體，在沿江生態安全方面具有舉足輕重的地位。南京是一座依江而建的城市，也是江蘇省唯一跨江布局的城市。長江南京段全長97 km，岸線總長280.82 km(含洲島岸線)，其中干流岸線186.55 km。2016年以來，南京深入推進150個長江干流岸線利用項目清理整治，全市共拆除干流岸線項目160個，拆除碼頭37個，整治“散亂污”企業1 811家，長江以南、繞城公路以內實現“零化工生產企業”，主城區35 km岸線生產功能基本退出。同時，南京推進還草還濕還林、濱江濕地保護修復、自然保護區建設等生態修復工程，落實長江“十年禁漁”決策，加強水生生物多樣性保護，更好涵養長江南京段生態。2016年以來，沿江干流兩岸生態綠化貫通率達到85%以上。

當前，南京城市發展布局的主軸是長江、生態環境保護的重心在長江，產業轉型升級的主戰場也是圍繞長江。如何深入踐行新發展理念，立足長江南京段實際，統籌生產、生活、生態三大布局，走好生態優先、綠色發展的高質量發展新路子，是南京“十四五”規劃的重要任務。本文針對長江岸線南京段，運用當量因子法分析2010年以來南京沿江岸線生態系統服務價值演變特征，旨在為進一步優化土地利用決策和統籌國土空間格局提供指導性建議。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

南京市地處我國東部、長江中下游，跨長江兩岸，是東部沿海經濟帶與長江經濟帶戰略交匯的重要節點城市。本文在南京市范圍內長江干流和江心洲基礎上向兩岸擴展3 km作為研究區域，即長江岸線南京段。研究區內產業發展迅速、工業布局密集，同時也有較多的濕地灘涂和臨江風光帶。

1.2 數據來源

本研究從中國科學院資源環境科學與數據中心獲取2010年、2015年、2018年及2020年共4期土地利用遙感監測數據。基于ArcGIS 軟件裁剪、重分類后得到研究區土地利用面積數據。根據《土地利用現狀分類》(GB/T21010—2017)及長江岸線南京段實際情況，將土地分為耕地、林地、草地、水域、建設用地5 類。研究區的社會、經濟數據來源于南京市統計年鑒及統計公報。

1.3 生態系統服務價值評價方法

1.3.1 生態系統服務價值評估的理論基礎

生態系統服務被定義為人類直接或間接從生態系統中獲得的利益[1]，是連接自然側和社會側的橋梁[2]，對人類健康、生存和發展至關重要。為生態系統評估開發分類框架，將生態服務指標分為供應服務、調節服務、文化服務和支持服務4類[3]。生態系統服務價值評估是個重要議題，因為其價值量是地區可持續性判斷的基礎[4]，同時也使環境問題納入發展決策成為了可能[5]。從生態系統服務價值的角度，可以模擬生態保護、經濟發展和耕地保護情景下快速城市化區域的生態安全格局變化，為協調區域可持續發展提供一定的思路[6]，流域生態系統服務價值變化評估可以為生態環境保護規劃提供政策建議[7]。

1.3.2 生態系統服務價值計算

本文從土地利用角度對耕地、林地、草地、水域和建設用地分別核算5類土地利用類型的單位面積生態價值，然后采用Costanza等[1]的生態系統服務價值原理和方法對研究區生態系統服務價值進行評估，計算方法為

(1)

式中：VES為研究區生態系統服務總價值，元；Ai為第i種生態系統對應的生態系統類型面積，hm2；VCi為單位面積生態系統服務價值，元/hm2；VCki為單項生態系統服務價值系數，元/hm2；VES,k為單項生態系統服務價值，元。

1.3.3 生態系統服務價值的分類修正

(1)非建設用地生態系統服務價值系數修正

基于謝高地等[8]2015年修訂的全國單位面積生態系統服務價值當量因子表，1個標準當量因子表示全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值。結合南京市的實際情況，對非建設用地的生態系統服務價值進行產量因素修正和經濟因素修正[9-10]，如公式(2)和公式(3)所示。參考公式(4)得出農田生態系統單位面積所提供食物生產服務的經濟價值。此處為消除價格變動因素，選2010年為價格基準年(全國單位面積生態系統服務價值當量因子表的數據來源年)計算其他年份的糧食可比價。

α=σt/σαt

(2)

式中：α為農田生態服務當量因子修正系數；σt與σαt分別為第t年研究區平均糧食產量和全國糧食產量。

(3)

式中：β為經濟因素修正因子；ρ為基于支付能力的修正因子；μ為基于支付意愿的修正因子；IPCD,i為研究區第i年的居民人均可支配收入；IPCD,iave為第i年全國居民人均可支配收入；t為社會發展階段；ω、ζ、λ為皮爾曲線模型的參數，此處取常數值，分別為2、1、1；e為自然對數；En為第t年恩格爾系數。

(4)

式中：Dt為研究區第t年1個標準當量因子的生態系統服務價值，元/hm2；i為研究區主要作物種類；Si為研究區第i種糧食作物的播種面積，hm2；Pi為研究區第i種糧食作物的單價，元/kg；Qi為研究區第i種糧食作物的單位面積產量；M為研究區糧食作物總面積，考慮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[11]。

(2)建設用地生態系統服務價值系數修正

城市長江岸線范圍內的建設用地對生態系統的開發利用強度一般都比較大，并產生了較強的負面效益，其影響主要體現在氣體調節、水文調節和土壤保持3項生態系統服務的損失上。長江岸線南京段擁有重要的文化遺址或景觀，城市用地中有豐富的公共服務用地，有必要對城市建設用地所提供的美學景觀價值進行評估。景觀美學價值量的估算相對困難，可以采用已有研究中的評估結果[12]。水文調節價值量采用替代成本法評估，氣體調節和土壤保持價值量采用防治成本法評估，計算公式為

(5)

式中：Pg為建設用地大氣調節的單位面積生態系統服務價值，Qg為廢氣排放量，Cg為廢氣排污費，Sc為建設用地總面積，Pw為建設用地水文調節的單位面積生態系統服務價值，Qw為廢水排放量，Cw為廢水排污費，Sc為建設用地總面積，Pl為建設用地土壤保持的單位面積生態系統服務價值，Ql為固體廢棄物的排放量，Cl為固體廢棄物的排污費，Sc為建設用地總面積。

2 結果與分析

2.1 土地利用變化時序分析

本研究區的生態系統類型結構變化(2010—2020年)見圖1， 2010—2020年研究區生態系統類型數量特征見表1。由圖1和表1可知，長江岸線南京段2010—2020年生態系統格局變化較為顯著，但各類土地利用面積的變化幅度有很大差異。研究區內耕地、建設用地和水域是主要的土地利用類型，這3類用地合計占比在90%以上。其中，研究期內耕地面積占比持續下降，由37.13%下降至31.02%，5 200 m2的面積轉化為其他利用類型土地。建設用地面積占比持續增加，由28.08%上升至35.96%，面積增加了6 700 m2。水域面積變化平穩，占比在25.23%～25.62%。

表1 2010—2020年研究區生態系統類型數量特征

圖1 研究區生態系統類型結構變化(2010—2020年)

研究區林地面積基數較小，面積變化呈現先下降后增加的趨勢。前期面積下降200 hm2,中期面積下降400 hm2，后期面積上升200 hm2。與2010年相比，2020年林地面積減少明顯，下降幅度達22.2%。草地面積前期保持穩定，在2015—2018年間有較大幅度減少，驟減了1 000 hm2，在研究后期基本處于穩定狀態。

2.2 生態系統服務總價值時序分析

2010—2020年研究區生態系統服務價值見表2，結合表2可知，在2010—2020年間長江岸線南京段生態系統服務價值變化有如下特征。

表2 2010—2020年研究區生態系統服務價值

(1)從研究區歷年生態系統服務價值構成來看，水域生態系統服務價值占比最高，其次是耕地。一方面是由于長江岸線特殊的地理位置，耕地和水域在研究區內的面積占比較大。另一方面因為水域的水資源供給、凈化環境和水文調節這3項服務的單位面積價值量非常高，導致了水域生態系統單位面積VES最大。上述因素共同決定了水域VES占比最高，耕地次之。林地和草地的單位面積VES均高于耕地，但是面積較小，因此對應VES占比也較小。建設用地的VES負值體現了其對生態系統的負向作用，且作用明顯，也是因為建設用地面積占比較大，且單位面積VES絕對值很大。

(2)從研究區生態系統服務價值總量的時序變化來看，2010—2020年間，長江岸線南京段生態系統服務價值呈現持續增長的趨勢，其總價值共增加了259 332.54萬元。初步認為是由于單位面積VES最大的水域面積基本保持穩定，單位面積VES較小的耕地面積持續下降，而且水域生態系統的單位面積VES逐年增長。建設用地的負面作用增長速度小于其他生態系統正向服務價值的增長速度，使得研究區生態系統服務總價值不斷上升。

2.3 單項生態系統服務價值時序分析

2010—2020年研究區單項生態系統服務價值見表3，由表3可知，2010—2020年研究區單項生態系統服務價值發生了如下的變化。

表3 2010—2020年研究區單項生態系統服務價值

(1)從研究區單項生態系統服務量來看，每年度的單項生態系統服務價值中，水文調節、生物多樣性、凈化環境和氣候調節價值量較高。主要是長江岸線這一特殊研究尺度，水域生態系統面積占總面積的25%左右。

(2)從研究區單項生態系統服務價值量的時序變化來看，2010—2020年單項生態系統服務價值呈現不同程度的增減變化，呈現“十增一波動”的態勢。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、維持養分循環、生物多樣性和美學景觀價值量每年均呈現增長趨勢。土壤保持的價值量在2015年負向作用達到最低點，這與2015年的工業固體廢物排放量是研究期的最小值有關，而且建設用地沒有到達增長高峰期。

3 結 論

(1)長江岸線南京段土地利用格局變化明顯。在研究期內，耕地、草地面積有不同程度減少，建設用地占比上升，水域和林地面積變化不大，長江岸線保護依然任重道遠。

(2)長江岸線南京段生態系統服務總價值呈現持續增長的趨勢。在研究期內，其總價值共增加了259 332.54萬元，南京城市發展水平推動了岸線生態價值水平的提升。

(3)長江岸線南京段單項生態系統服務價值呈現不同程度的增減變化，除土壤保持的價值量波動外，其余生態服務價值均保持增長態勢。每年度的單項生態系統服務價值中，水文調節、生物多樣性、凈化環境和氣候調節價值量占比較大。