淺談土地整理對生態系統服務價值的影響

羅慧麗

(華北水利水電大學測繪與地理信息學院，河南 鄭州 450046)

引言

人均耕地占有量少，優質耕地消耗快，耕地等級不高，是我國土地的國情。國務院印發第3版《全國土地利用總體規劃綱要(2006—2020年)》，其核心是確保1.2億hm2耕地紅線，確保1.04億hm2基本農田數量不減少，質量有提高。人口總量逐年增長，居民生活質量日漸提升，對高等級土地需求愈多，但國土面積是有限的，而土地整理項目為人們帶來了新的希望。但如何運用科學的辦法評價土地整理所帶來的生態效益，是目前學者存在爭議的問題。本文通過分析土地整理對生態環境所帶來的影響，比較已被大家公認的評價生態服務價值的方法，構建適合土地整理活動對生態環境影響研究的科學方法和技術。

1 土地整理

1.1 概念

土地整理是指在項目區內，以土地利用規劃、城市規劃、土地開發整理專項規劃等為依據，從而確定其項目實施的目的及土地用途，利用法律法規、行政干預、工程措施等手段，對現有土地利用情況進行全方面、多角度的調查、改良、整治，增加土地利用率和糧食產出率，改善當地現有的生產生活環境和生態系統的過程[1]。

1.2 國內外研究進展

西歐國家的土地整理歷史非常悠久,可以上溯至19世紀(1886年，德國)，甚至更早(1250年，德國)。西方發達國家由于對農業的集約節約利用，出現了水資源污染、土壤污染等一系列環境問題，已高度重視土地整理中涉及到的生態環境保護、物種保護、村莊保護、土地文化保護等。20世紀末，土地景觀格局的再恢復已成為荷蘭進行土地整理的重要內容之一。

國內現代意義上的土地整理開始于20世紀90年代后期，中國將土地整理的目標定位為實現土地資源的可持續利用,其最初出發點是實現耕地總量動態平衡。但是土地整理本身作為一種短時高效的人為干擾自然行為，對景觀環境和動植物均會產生巨大的影響。生態質量的建設問題在土地整理項目中最容易被忽略，人們對由其導致的生態效應認識還不夠深刻，這導致了一系列生態問題的出現。如在土地整理項目進行的過程中，施工難免對工作區及附近區域的水文、土壤、動物、植物、微生物等自然要素產生或多或少、或直接或間接的影響。

2 生態系統服務價值

2.1 概念

被用來度量生態系統服務功能大小的能力值稱為生態系統服務價值。生態系統服務(Ecosystem Service)的概念則是在一個生態系統演化過程中的，被用來維持人類生存發展的自然環境與效能，即通過來自經濟社會系統中的廢棄物質轉化為有利于經濟社會系統可持續發展的有益物質或能量。

2.2 國內外研究進展

自1997年“生態系統服務”[2]的概念被首次提出以來，學者們將土地整理涉及的理論與實踐相結合，開展了多角度的生態環境評價。如，通過比較項目區土地整理前后的景觀格局、結構與功能來剖析生態環境的變化。王軍等[3]、劉勇等[4]、田勁松等[5]利用Arc GIS軟件，采用景觀生態學的方法，對土地整理前后的土地利用結構及景觀格局的變化進行分析，結果表明，土地整理在減輕景觀破碎化的同時也降低了景觀多樣性。劉世梁等運用基于結構與功能相結合景觀連接度模型(綜合連接度(IIC)和連接度概率(PC)，從功能視角出發評價土地整理后的生態效應，研究表明，大面積生境斑塊和“踏腳石”斑塊對維持土地整理生態效益具有重要作用。

也有不少學者采用一系列數學模型去定量化探究土地整理帶來的影響。趙小汎[6]、于漳佩等[7]、羅海平等[8]利用Costanza等提出的生態系統服務價值計算公式，謝高地等[9]提出的中國生態系統服務價值評價方法，對土地整理前后進行評價，結果顯示土地整理導致土地利用結構發生改變，同時引起項目區土地生態服務價值的轉變(正向或負向)。張貞等[10]、張正峰等[11]利用市場價值法、水量平衡法、影子價格法、影子工程法對生態系統功能的變化進行量化描述，結果表明土地整治中土地利用類型的轉換造成了各單項生態系統功能的價值及總價值的變化。

3 土地整理對生態環境的影響

從發展的角度看，土地整理絕不是一項短期、簡單的工作，其涉及的范圍也隨人類對自然界的認識而與時俱進。現階段，中國土地整理涉及的方面有土地平整工程、水土保持及生態防護林工程、農村居民點合并等其他工程。一般來說，一個區域的土地整理工作不是只有一種工程，往往是幾種工程共同作用的效果，所以土地平整所引起的生態服務效應也是多種多樣的。

3.1 土地整理對土壤的影響

3.1.1 改變土壤結構

土地平整項目將區域土地進行平整處理，會導致土地坡度的變化，從而引起或加劇水土流失和荒漠化。同時，還會改變土壤原有的土質結構，影響土壤中氧氣的含量。

3.1.2 影響土壤肥力

人們往往為了增加糧食產量而對土壤增加肥力，增加肥力的過程，實際上是增加了土壤中的N、P等元素的含量，適當增加會增加土壤肥力，但增加過度會適得其反降低土壤的肥力。

3.1.3 造成土壤污染和加劇土壤退化

大量化肥的使用、含有重金屬的工業污水的排放灌溉農用地都會對農用地造成污染，嚴重的還會影響土壤中微生物的存活，若在土地平整項目中不慎移動了這樣的土地，對土壤所帶來的影響是不可忽視的。

3.2 土地整理對水環境的影響

土地平整項目中若不慎填挖了被污染的土壤，會引起其附近的水域污染，進而影響水生動植物的生存。除改良田間道路系統外，土地整理項目還能改善項目區水系統和自然景觀[12]。

3.3 土地整理對生物資源的影響

無論是土地平整項目，還是農田水利工程項目、水土保持及生態防護林項目，都會破壞原有生物所存在的生態系統。進行不科學的土地整理必然會破壞自然生態系統，進而對當地的生物造成不可扭轉的傷害，甚至是死亡。土地進行整理后，無論是動植物，還是微生物，其生存、繁殖環境都會產生較大影響，且這種影響是潛移默化的。

3.4 土地整理對植被的影響

土地平整項目中挖填的土壤不可能全是裸露的土壤，可能存在土壤上有植物生長的情況，而對其進行移動，則是改變了植物的生長環境，植物是依靠根系吸收土壤中的養分存活的，不能保證植物在移動之后能適應其新的土壤環境。有可能該植物恰好因新環境而瘋狂生長，也有可能不適應而死亡。

3.5 土地整理對景觀格局的影響

土地整理不僅影響整理區的斑塊和廊道等的景觀要素特征，而且影響區域景觀結構，特別是景觀多樣性。土地平整項目對土地進行平整處理，使得原本高低起伏的土地變得規整，降低了景觀多樣性。大多數情況下，土地整理采用減少小斑塊，增大中、大斑塊面積的方法，使得斑塊的形狀趨于完整。

3.6 土地整理對社會經濟環境的影響

土地類型的改變會影響人們的生活質量。隨著人們生活水平的日益提高，人們越來越重視對美的感受。人們已經不再是簡單地追求環境安全，反而是更多地去追求環境舒適。一些房地產開發商或者是有關政府部門對土地也有一定的要求，土地類型的改變會吸引投資者的投資從而帶來新的經濟效益。

4 生態系統服務評價方法

目前，被大家所認可的生態系統服務的評價方法可劃分為3大類:能值分析法、物質量評價法、價值量評價法，見表1。

表1 3種生態服務價值評價方法的比較

4.1 能值分析法

能值分析法旨在把各式各樣的能量(如風能、生物能、化學能等)統統轉換為一個單位：太陽能焦耳。以同一能值標準作為單位,把生態系統中多類別、無法相比的能量轉變為可比較的統一標準的能值進行評價，進而揭示其在系統中的地位。但該方法需要長時間監測全面的數據作為依據，耗時耗錢耗力，不適用于大范圍推廣計算，認可該方法的學者較少。

4.2 物質量評價法

把系統所提供的各種各樣生態服務，用生態過程中的物質量進行計算的方法被稱為物質量評價法。本質上來說，物質量指的是在各式的生態系統，或是在其中生存的物種所提供產品和服務中含有的凈光合作用生產量或經濟產量。

4.3 價值量評價法

從貨幣的價值量視角出發，對系統提供的各類生態服務進行定量評價的方法被稱為價值量評價法。因為利用此方法計算生態系統服務價值得到的結果均為貨幣值,所以更有助于人們的直觀感受。價值量評價方法有很多，其中主要包括市場價值法、影子價格(工程)法、費用分析法、資產價值法等。

4.4 適用于土地整理中的生態系統服務計算方法

針對到底應怎樣計算土地整理中的生態系統服務價值，不同的學者有不同的見解。有的學者[6-8]利用Costanza等提出的生態系統服務價值計算公式，也有學者[10,11]利用價值量評價法進行計算，更有學者將物質量法與價值量評價法結合起來進行計算，如郝仕龍等[12]。

本文更加傾向于將物質量評級法與價值評價法結合在一起同時分析土地整理對生態服務價值所帶來的影響。

物質量公式：

Q(t)=[Q1(t),Q2(t),…,Qn(t)]

(1)

Q(t+Δt)=[Q1(t+Δt),Q2(t+Δt),…,Qn(t

+Δt)]

(2)

式中，Q(t)為t時間生態系統提供的總服務；Qn(t)為生態系統在t時刻提供的第n種服務；n為服務種類；t為某一時間；Δt為時間增量；Q(t+Δt)為生態系統在(t+Δt)提供的總服務；Qn(t+Δt)為生態系統在(t+Δt)時刻提供的第n種服務。如果Qn(t+Δt)≥Qn(t)(Δt≥0)，那么認為該生態系統是處于比較理想的狀態。

價值量公式：

P(t)=[P1(t),P2(t),…,Pi(t)]

(3)

v(t)=Q(t)×P'(t)

(4)

式中，P(t)為生態系統服務在t時間的價格向量；Pi(t)為第i種服務在t時間的價格(i=1,2,…，n);v(t)為生態系統在t時間服務的價值量，如果v(t+Δt)>v(t),說明該生態系統處于比較理想的狀態。

5 結論與展望

土地整理在增加耕地面積、提高耕地質量和增加土地收益方面發揮了重要作用。但由于不規范的土地整治引起了土壤污染、水環境破壞、生物生存環境改變等一系列自然問題，如何科學評價土地整理前、后生態系統服務價值的變化就顯得尤為重要。本文從土地整理、生態系統服務價值的概念和國內外研究進展入手，分析了土地整治對土壤、水環境、生物資源、植被、景觀格局、社會經濟環境的影響，通過比較現有的3種生態系統服務評價方法的優缺點，提出了一種適用于土地整理項目的生態系統服務計算方法。目前有關土地整治的生態服務價值計算方法的研究越來越多，針對性也越來越強，每種評價方式都有其獨特性。未來的土地整治生態服務價值評估應多與當地實際情況相結合，因地制宜地評估土地整治的效果及對生態系統的影響。