怒江州土地利用模擬及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估*
——基于PLUS模型的多情景分析

李安林，周 艷，唐麗毅，牛樂德※，潘 媚

（1.云南師范大學(xué)地理學(xué)部，昆明 650500；2.云南同元空間規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，昆明 650041；3.昆明文理學(xué)院外國語學(xué)院，云南昆明 650221）

0 引言

當(dāng)前，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境受到不同程度的破壞并面臨嚴(yán)峻的生態(tài)安全問題[1]。因此，如何協(xié)調(diào)好社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)間的關(guān)系，成為當(dāng)前亟需探討的問題。2018年習(xí)總書記提到“綠水青山和金山銀山”理念，闡述經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，揭示了保護(hù)生態(tài)環(huán)境就是保護(hù)生產(chǎn)力，改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力，指明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)共同發(fā)展的路徑[2]。同時(shí)，國家“十四五”規(guī)劃中提出經(jīng)濟(jì)發(fā)展既要取得新成效，又要做到生態(tài)文明建設(shè)取得新進(jìn)步。怒江州作為我國西南地區(qū)的生態(tài)屏障，具有得天獨(dú)厚的生態(tài)資源且生態(tài)價(jià)值突出。近年來，怒江州經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)加速發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平不斷提高及人口持續(xù)增加催生大多區(qū)域?yàn)闈M足日益增長的需求而加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞，嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的矛盾越發(fā)凸顯。在此背景下，以生態(tài)資源豐富和生態(tài)價(jià)格顯著的怒江州為例，基于多情景模擬怒江州未來土地利用變化情況，探索不同情景下土地利用變化及其ESV，對(duì)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全具有重要的意義。

目前，關(guān)于土地利用模擬和ESV的研究成果相對(duì)頗豐。其中，土地利用變化模擬作為當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)之一，學(xué)者們利用CLUE-S模型[3-5]、SLEUTH模型[6]、SD模型[7,8]、FLUS模型[9,10]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[11]、CA-Markov模型[12,13]以及PLUS模型[14]等開展大量研究。而PLUS作為新型土地利用模擬模型，相較于以往常用的CLUE-S、SLEUTH、SD及FLUS模型模擬精度更為準(zhǔn)確，其結(jié)果可以更好地支持規(guī)劃政策以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。ESV評(píng)估作為反映區(qū)域生態(tài)發(fā)展態(tài)勢(shì)及生態(tài)價(jià)值的重要指標(biāo)，早在20世紀(jì)90年代，國內(nèi)外學(xué)者就對(duì)其展開大量的研究。其評(píng)估方法主要涉及單位面積價(jià)值當(dāng)量因子法[14-18]（價(jià)值當(dāng)量因子法）和單位服務(wù)功能價(jià)格法[19,20]（功能價(jià)格法）兩種。其中，價(jià)值當(dāng)量因子法基于不同生態(tài)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，通過每一類生態(tài)服務(wù)功能的標(biāo)準(zhǔn)量化，從而構(gòu)建不同類型的服務(wù)功能價(jià)值當(dāng)量系數(shù)，并對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)分布進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方法，通常用于較大區(qū)域尺度的生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)[21,22]，而功能價(jià)格法則常見于小尺度區(qū)域的ESV評(píng)估[23,24]。從研究成果中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)者基于一般情景對(duì)ESV進(jìn)行評(píng)估，對(duì)生態(tài)保護(hù)及耕地保護(hù)情景評(píng)估及多種情景ESV的比較相對(duì)薄弱，如湯普森以美國馬薩諸塞州為例探測一般情景下土地利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[25]；王波評(píng)估了1980—2018年銀川市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析[26]。然而，單一情景下的ESV無法揭示自然發(fā)展與政策約束下ESV的差別，并且對(duì)政府優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和衡量經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間的權(quán)衡產(chǎn)生一定的阻礙作用。因此，文章以優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)為目標(biāo)，采用通過遙感影像解譯出2013年和2019年怒江州土地利用數(shù)據(jù)，借助PLUS模型模擬2025年自然發(fā)展、生態(tài)保護(hù)及耕地保護(hù)多情景下怒江州土地利用變化情況，通過價(jià)值當(dāng)量因子法評(píng)估3種情景下怒江州的ESV并進(jìn)行對(duì)比分析，以期為怒江州優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考和依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)的概況

怒江州地處98°39'E～99°39'E、25°33'N～28°33'N，位于云南省西北部地區(qū)，總面積為1.45萬km2（圖1）。怒江州處于中國西南邊境，國境線總長449.47 km，占中緬邊境線的20%，境內(nèi)林地范圍廣泛，有“中國西南生態(tài)屏障”之稱。其地勢(shì)復(fù)雜多樣，大部分地區(qū)主要是高山陡坡，少量為相對(duì)平坦的山間槽地和江河沖積灘地，可用耕地面積少。區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，且生態(tài)環(huán)境極度脆弱，該區(qū)域在云南省生態(tài)空間布局中屬于青藏高原南緣滇西北高山峽谷生態(tài)屏障以及怒江生物多樣性保護(hù)廊道。怒江州下轄1市3縣，2019年末人口約為56.11萬，國內(nèi)生產(chǎn)總值192.51億元，區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長速度位居全省前列，但總體情況為總量小、增速快。

圖1 研究區(qū)位置

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文所采用的2013年和2019年怒江州兩期遙感影像及DEM數(shù)據(jù)均來自于地理空間數(shù)據(jù)云。其中兩期遙感數(shù)據(jù)通過ENVI處理及目視解譯，隨機(jī)抽樣檢查精度為96%以上，根據(jù)國家土地利用劃分標(biāo)準(zhǔn)，將怒江州土地利用類型劃分為耕地、園地、林地、草地、水體、建設(shè)用地及其他土地七大類，并且對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換坐標(biāo)以及重采樣等處理；生態(tài)紅線根據(jù)云南省發(fā)布的生態(tài)紅線數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化提取，永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù)來自自然資源管理部門，將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為精度30 m×30 m柵格數(shù)據(jù)，并借助空間分析中的歐氏距離計(jì)算不同地類到河流、省道、縣道、普通道路、鄉(xiāng)村以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離；植被凈初級(jí)生產(chǎn)力指數(shù)（Net Primary Production，NPP）采用 MODIS 傳感器MOD173AH獲取，NPP數(shù)據(jù)通過ArcGIS10.3裁剪、提取以及分析計(jì)算出全國2013—2019年怒江州的平均值；糧食產(chǎn)量、播種面積以及糧食價(jià)格主要來源于《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒》。

2 研究方法

2.1 PLUS模型

（1）模型簡介：PLUS模型是由一種新的斑塊生成的土地利用模型。該模型能挖掘土地利用變化誘因并準(zhǔn)確模擬土地利用變化，利于優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)。

（2）驅(qū)動(dòng)因子選取：根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況、數(shù)據(jù)可獲取性及借鑒相關(guān)研究成果，最終選取坡度、坡向、高程、河流距離、省道距離、縣道距離、普通道路距離、鄉(xiāng)村距離、鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離等9個(gè)影響因子。

（3）限制性區(qū)域設(shè)置：怒江州生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)范圍如圖2所示。其中，生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)面積占區(qū)域61.81%，主要分布在貢山縣以及怒江兩岸地區(qū)，永久基本農(nóng)田主要分布在蘭坪縣以及怒江河谷地區(qū)。該文通過ArcGIS10.3將生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田設(shè)置作為限制性區(qū)域，0表示限制性區(qū)域，1表示可轉(zhuǎn)換區(qū)域。

圖2 怒江州限制性保護(hù)區(qū)

（4）模擬過程：首先，選取2013年和2019年兩期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并且提取土地利用變化擴(kuò)張部分；其次，挖掘土地利用變化的誘因；再者，基于多類隨機(jī)斑塊種子的CA模型模擬出2019年土地利用圖；最后，通過Validation模塊進(jìn)行精度驗(yàn)證。

（5）鄰域權(quán)重參數(shù)設(shè)定：鄰域權(quán)重的取值范圍為0～1，其值越大，代表該地類擴(kuò)張能力越強(qiáng)。該文通過2013年和2019年兩期怒江州的土地利用為基礎(chǔ)，計(jì)算其擴(kuò)張強(qiáng)度。

利用式（1）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其符合PLUS模型對(duì)于鄰域權(quán)重參數(shù)的要求（表1）。

表1 鄰域權(quán)重參數(shù)

（6）精度驗(yàn)證：通過2019年模擬圖與2019年真實(shí)圖進(jìn)行精度驗(yàn)證得到其總體精度為82.3%，F(xiàn)OM值為0.26，說明其模擬的精度較高，可用于2025年土地利用模擬。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法

該文參考謝高地的價(jià)值當(dāng)量法對(duì)怒江州ESV進(jìn)行估算，計(jì)算式為：

式（2）中，ESV表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量；h為生態(tài)系統(tǒng)的類型，Ah為第h類生態(tài)系統(tǒng)的面積（hm2）；E為單位面積糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）；Ehj為第h種生態(tài)系統(tǒng)類型的第j類ESV的系數(shù)。

該文以地區(qū)糧食產(chǎn)量以及播種面積矯正地區(qū)單位面積ESV及通過NPP代替生物量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)系數(shù)進(jìn)行修正[27]。其中，耕地對(duì)應(yīng)農(nóng)田，園地取森林和草地的平均值，林地對(duì)應(yīng)森林，草地水體地類不變，其他用地對(duì)應(yīng)荒漠，由于建設(shè)用地的ESV指標(biāo)為0，該文暫且不討論建設(shè)用地的ESV[28]。該研究首先采用1 hm2的糧食的平均值來算一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量的價(jià)值，公式為：

式（3）中，E為單位面積糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，元/hm2；C為研究區(qū)糧食總產(chǎn)量；F為研究區(qū)糧食播種面積（hm2）。

式（4）（5）中，ρ為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量的區(qū)域修正系數(shù)；D為怒江州的NPP平均值；Do為全國的NPP平均值。式（5）中，Ei為第i類生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過修正后的ESV當(dāng)量；Eoi為地2007年謝高地計(jì)算的全國ESV當(dāng)量平均值。根據(jù)2013—2019年怒江州糧食總產(chǎn)量平均為8 709萬 kg，播種面積為34 599.20 hm2。因此，可計(jì)算得怒江州糧食多年平均產(chǎn)量為2 517.11 kg/hm2，依據(jù)怒江州糧食價(jià)格，根據(jù)式（3）求出單位當(dāng)量因子的價(jià)值為1 039.48（元/hm2）。通過ArcGIS10.3計(jì)算2013—2019年全國NPP的平均值為4 589.96 kg/m2，怒江州同時(shí)段的NPP平均值為8 892.55 kg/m2，因此根據(jù)式（4）求得修正系數(shù)為1.94。綜上，得出怒江州ESV系數(shù)（表2）。

表2 怒江州單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)元/（hm2·年）

2.3 生態(tài)價(jià)值敏感度

生態(tài)價(jià)值敏感度是衡量ESV對(duì)價(jià)值系數(shù)依賴程度的重要指標(biāo)[29]。該值CS＞1，那么ESV富有彈性，CS＜1，那么ESV缺乏彈性。其公式為：

式（6）中，CS為生態(tài)價(jià)值敏感度；V表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量；Cv為生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)；f和g分別代表價(jià)值系數(shù)調(diào)整情況前后的ESV情況。

2.4 生態(tài)價(jià)值變化度

生態(tài)價(jià)值變化度反映某一類土地利用類型對(duì)ESV的影響程度[30]。當(dāng)Rc＞1，表明該地類土地利用面積對(duì)ESV的影響明顯，反之當(dāng)Rc＜1，表明該類土地利用面積對(duì)ESV的影響不明顯。

式（7）中，Rc表示為生態(tài)價(jià)值變化度；V同上，表示ESV總量；M為某類土地利用面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用結(jié)構(gòu)變化分析

基于ArcGIS10.3分析怒江州2013年和2019年兩期土地利用數(shù)據(jù)，得到各類土地利用情況（表3）。

從表3中可以得知，怒江州主要的土地利用類型為林地，2013年和2019年兩期土地利用現(xiàn)狀面積為1 084 717.35hm2和1 149 610.50hm2，分別占74.7%、79.1%，由于怒江州作為我國西南地區(qū)重要的生態(tài)屏障，政府注重發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)重視生態(tài)的建設(shè)，積極實(shí)施封山育林政策，故林地面積呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢(shì)；在此期間，耕地面積減少21 133.98 hm2，園地增加7 795.35 hm2，草地減少27 805.68 hm2，建設(shè)用地增加8 387.37 hm2，水體面積減少35 351.55 hm2，其他用地面積增加3 215.34 hm2，其中耕地、草地、水體地類處于減少的趨勢(shì)，而園地、建設(shè)用地及其他用地呈現(xiàn)上升發(fā)展?fàn)顟B(tài)；耕地面積的減少且建設(shè)用地面積增加表明怒江州社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、人口不斷增加及城鎮(zhèn)化水平不斷提高，特別是怒江州作為貧困地區(qū)，“十三五”期間國家提出脫貧攻堅(jiān)規(guī)劃，為實(shí)現(xiàn)脫貧任務(wù)，政府發(fā)揮主導(dǎo)作用，根據(jù)實(shí)際情況合理利用耕地加速發(fā)展社會(huì)現(xiàn)代化。園地面積的增加說明目前園林經(jīng)濟(jì)同樣作為怒江州經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一部分，而水體和草地面積減少表明社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展占用了一定生態(tài)用地，使其生態(tài)環(huán)境處于退化狀態(tài)。為此，如何衡量與協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系成為怒江州未來發(fā)展的重要關(guān)注點(diǎn)。

表3 2013年和2019年怒江州土地利用 hm2，%

3.2 PLUS模型的情景模擬分析

通過土地利用數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，總體精度達(dá)到82.3%，F(xiàn)OM值達(dá)0.26，結(jié)果達(dá)到模擬要求。根據(jù)怒江州土地利用發(fā)展情況，以2019年土地利用數(shù)據(jù)作為基期模擬怒江州2025年3種情景下的土地利用情況，其結(jié)果如表4所示。

表4 模擬2025年怒江州3種情景土地利用面積 hm2

自然發(fā)展情景是基于2013—2019年怒江州土地利用變化基礎(chǔ)上，按照目前怒江州土地發(fā)展規(guī)律，不設(shè)定轉(zhuǎn)換限制條件干擾未來土地發(fā)展。結(jié)果顯示，在該情景下，林地和建設(shè)用地以及其他土地面積為增加狀態(tài)，而耕地、園地、草地及水體面積為減少狀態(tài)。其中，林地的增加面積最大，為25 976.04 hm2，增加2.3%；建設(shè)用地面積增加5 029.04 hm2，增加率為31.29%；其他土地面積增加396.54 hm2，增加率為1.6%；水體減少的幅度最大，減少17 716.77 hm2，減少率為22.4%；草地減少8 645.32 hm2，減少率為9.8%；耕地面積減少為4 065.12 hm2，減少率為4.7%；另外，2013—2019年園地面積大幅度上升之后，2025年其面積稍有下降，減少面積為974.61 hm2，減少率為10.2%。該發(fā)展情況是基于在自然發(fā)展情景下怒江州社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展要求加大建設(shè)用地的擴(kuò)張勢(shì)必會(huì)占用部分耕地、園地、林地、草地及水體等地類，擴(kuò)張區(qū)域主要呈現(xiàn)在壩區(qū)、河谷及流域地勢(shì)低平區(qū)域擴(kuò)展，雖其面積增加總量較小擴(kuò)張范圍小，但擴(kuò)張率較大。而林地面積持續(xù)增加是由于怒江州地形主要為高原山地，林地作為其主要土地利用類型，政府落實(shí)封山育林政策，其分布范圍廣且擴(kuò)張能力強(qiáng)，故擴(kuò)張面積最大。生態(tài)保護(hù)情景是基于在自然發(fā)展基礎(chǔ)上限制生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)生態(tài)功能為主的地類轉(zhuǎn)換為其他土地利用類型。在生態(tài)保護(hù)情景下，以生產(chǎn)功能為主的耕地和園地面積均處于減少的狀態(tài)。其中，耕地面積從2019年85 725.27 hm2減少至81 660.15 hm2，減少率為4.7%；園地面積2025年為8 145.27 hm2，較2019年減少率為14.9%。林地、草地以及水域作為生態(tài)功能為主的地類，其林地面積較2019年增加28 971.68hm2，增加率為2.5%；草地面積2025年模擬結(jié)果為83 233.40hm2，減少率為5.7%；水域地類2025年面積為64 097.31hm2。在生態(tài)保護(hù)的前提下，草地和水域面積相比于自然發(fā)展情景處于增加狀態(tài)。這說明以生態(tài)功能為主的地類得到相對(duì)較好的保護(hù)，符合以生態(tài)保護(hù)為前提的發(fā)展模式。以生活功能為主的建設(shè)用地面積相較于自然發(fā)展情景，受限于生態(tài)紅線的約束，限制其生態(tài)保護(hù)用地轉(zhuǎn)換為其他用地，加之怒江州位于云貴高原地區(qū)西北側(cè)，其高山多平地少，導(dǎo)致建設(shè)用地增長較小，面積增長率為12.7%，故其建設(shè)用地面積相對(duì)較少。耕地保護(hù)情況是在自然發(fā)展情景下設(shè)置永久基本農(nóng)田作為限制性轉(zhuǎn)換因子。根據(jù)模擬結(jié)果可以得知2025年耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、水體以及其他用地分別為86 008.68、8 041.77、1 178 360.01、78 982.12、18 132.14、63 380.54和20 200.27 hm2。其中，耕地面積從2013—2019年減少21 133.98 hm2，減少率為19.78%。而2025年耕地保護(hù)情景得益于永久基本農(nóng)田的保護(hù)，2025年土地利用面積基于2019年基礎(chǔ)上增加283.41hm2，表明耕地地類基于耕地保護(hù)情景下能有效保護(hù)其面積、提高耕地質(zhì)量并且保障糧食安全；其次根據(jù)怒江州實(shí)際情況得知，建設(shè)用地主要位于河谷以及壩區(qū)，并且怒江州建設(shè)用地面積的擴(kuò)展基于對(duì)耕地的侵占。因此，在基于耕地保護(hù)情景下，限制耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，其面積增長率相較于自然發(fā)展情景有所減少，增長率只有12.8%；林地作為怒江州占地面積最大的地類，其擴(kuò)張能力相對(duì)較強(qiáng)，這與怒江州作為國家西南地區(qū)重要的生態(tài)屏障以及地理環(huán)境相對(duì)應(yīng)，符合實(shí)際情況，模擬出2025年面積為1 178 360.01 hm2，面積增加率為2.50% ；此外，園地和草地減少率分別為16.0%和11.6%，這兩種地類處于沒有保護(hù)狀態(tài)，其面積處于減少狀態(tài)；再者，由于耕地主要位于河谷以及壩區(qū)，并且其耕地保護(hù)情景下，使水體地類部分面積轉(zhuǎn)換為耕地以及林地。因此，水體地類面積較2019年減少率為19.9%。總體上講，3種情景下未來土地利用發(fā)展符合研究區(qū)發(fā)展趨勢(shì)，有利于怒江州優(yōu)化土地利用發(fā)展現(xiàn)狀及國土空間開發(fā)。

3.3 不同情景生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

根據(jù)表5可以得知，2019年怒江州ESV為764.18億元。而2025年設(shè)定的3種情景ESV均有所減少，其主要是由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平的提高需要開發(fā)耕地及生態(tài)類用地來增加建設(shè)用地面積，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張會(huì)對(duì)ESV起到縮減的作用，故其值分別為759.42億元、764.16億元和72.80億元。相比于2019年，2025年自然發(fā)展情景ESV減少4.76億元，生態(tài)保護(hù)情景ESV減少0.02億元，耕地保護(hù)情景下的ESV減少1.38億元。從各地類的ESV來看，耕地在耕地保護(hù)情景中的ESV最高，為13.70億元，比2019年自然發(fā)展情景高0.06億元，而2025年自然發(fā)展和生態(tài)保護(hù)情景耕地ESV為13.01億元，說明永久基本農(nóng)田的劃定能夠有效限制區(qū)域建設(shè)開發(fā)濫占用耕地。林地地類的ESV較2019年自然發(fā)展情景的ESV有所增加，在生態(tài)保護(hù)情景下林地ESV總價(jià)值比自然發(fā)展情景和耕地保護(hù)情景分別多1.70億元、0.12億元，說明林地在作為怒江州面積最大的用地類型，對(duì)生態(tài)保護(hù)發(fā)展中起著更重要的作用；由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，區(qū)域被進(jìn)一步的開發(fā)，草地和水體作為生態(tài)類用地較容易受到侵占，故其ESV較2019年處于減少狀態(tài)，說明社會(huì)的發(fā)展會(huì)對(duì)ESV起到抑制的作用，但草地與水體對(duì)于生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)中也有重要的生態(tài)價(jià)值；園地和其他用地作為生產(chǎn)類用地，在2025年3種情景中其自然情景ESV最高，生態(tài)保護(hù)和耕地保護(hù)情景相對(duì)較小，這是由于自然發(fā)展情景不設(shè)定生態(tài)保護(hù)紅線及永久基本農(nóng)田的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致其自然發(fā)展情景ESV比生態(tài)保護(hù)和耕地保護(hù)情景ESV高，說明不劃定限制性區(qū)域?qū)τ谏a(chǎn)類用地ESV的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

表5 怒江州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 億元

總體上，2025年3種情景的比較中發(fā)現(xiàn)，生態(tài)保護(hù)情景比自然發(fā)展情景及耕地保護(hù)情景的ESV分別多4.732億元和1.352億元。說明不同發(fā)展情景對(duì)于區(qū)域ESV產(chǎn)生重要影響，生態(tài)保護(hù)情景比自然發(fā)展情景及耕地保護(hù)情景對(duì)區(qū)域生態(tài)保護(hù)及區(qū)域發(fā)展可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)具有更重要的作用。目前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)加速發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平不斷提高及人口持續(xù)增加催生大多區(qū)域?yàn)闈M足日益增長的需求而加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞，導(dǎo)致地區(qū)生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的博弈與權(quán)衡成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。而從3種情景中所評(píng)估的ESV結(jié)果來看，生態(tài)保護(hù)和耕地保護(hù)情景相對(duì)于自然發(fā)展情景能更有效解決區(qū)域發(fā)展所帶來的環(huán)境破壞問題。為此，運(yùn)用生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田到土地利用規(guī)劃中以限制建設(shè)用地在該保護(hù)區(qū)的無序擴(kuò)張成為維持生態(tài)環(huán)境的重要保障。與此同時(shí)，基于生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田設(shè)定的生態(tài)保護(hù)和耕地保護(hù)情景能產(chǎn)生較大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，對(duì)于區(qū)域生態(tài)保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。這不僅與習(xí)總書記所提到的“綠水青山金山銀山”和“國家糧食安全”相對(duì)應(yīng)，且符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展、耕地保護(hù)、生態(tài)保障共同發(fā)展的要求。

3.4 生態(tài)價(jià)值敏感度分析

通過50%變化度調(diào)整生態(tài)價(jià)值服務(wù)系數(shù)為基礎(chǔ)，分析其生態(tài)價(jià)值敏感度。

從表6可知，所有生態(tài)價(jià)值敏感度均小于1。其中，林地作為怒江州主要的用地類型，其敏感度最高，2019年實(shí)際情景、2025年自然發(fā)展情景、2025年生態(tài)保護(hù)情景及2025年耕地保護(hù)情景分別為0.853 1、0.877 8、0.874 6和0.876 0。說明林地的價(jià)值系數(shù)每增加1%，對(duì)應(yīng)的ESV系數(shù)就增加85.31%、87.78%、87.46%和87.60%。耕地、園地、草地、水體以及其他地類的生態(tài)服務(wù)價(jià)值敏感度均小于0.1，表明這5種地類的生態(tài)價(jià)值系數(shù)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響較小。根據(jù)相關(guān)研究可得知[31,32]，大部分研究區(qū)域的ESV對(duì)生態(tài)價(jià)值系數(shù)的變化缺乏彈性，即系數(shù)對(duì)ESV的影響較小。因此，怒江州地區(qū)的ESV缺乏彈性，結(jié)果可信。

表6 怒江州生態(tài)價(jià)值敏感度

3.5 生態(tài)價(jià)值變化度分析

同理，通過50%的變化幅度調(diào)整各土地利用類型的面積分析ESV對(duì)土地利用類型面積的敏感性（表7）。

表7 怒江州生態(tài)價(jià)值變化度

計(jì)算結(jié)果顯示，自然發(fā)展情景、生態(tài)保護(hù)情景以及耕地保護(hù)情景的林地和水域的變化度均大于1，林地分別為1.085 0、1.078 3和1.080 2。水域變化度分別為1.773 6、1.762 6和1.765 8。說明水域及林地的面積變化對(duì)ESV產(chǎn)生顯著的影響，其中林地對(duì)怒江州ESV最為顯著。其次，園地生態(tài)價(jià)值變化度大于0.5，這表明園地面積的變化對(duì)ESV具有一定的影響。最后，耕地、草地以及其他用地的生態(tài)價(jià)值變化度均低于0.5，說明其面積的變化對(duì)ESV的影響力較小。因此，政府部門制定相關(guān)政策時(shí)，可以考慮通過提高或者保護(hù)林地及水體這兩種地類來提高怒江州區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，以維持該地區(qū)生態(tài)狀況。怒江州作為我國西南地區(qū)的重要生態(tài)屏障且該地區(qū)也是生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，林地面積占比大，生態(tài)保護(hù)紅線的劃定相較于自然發(fā)展情景及耕地保護(hù)情景來說，更能夠保護(hù)生態(tài)脆弱區(qū)域及維持生態(tài)功能。

而耕地保護(hù)情景ESV雖較生態(tài)保護(hù)情景低，但比自然發(fā)展情景下ESV要高，其價(jià)值意義在于既能夠保障國家糧食安全，又能一定程度維持生態(tài)系統(tǒng)。因此劃定生態(tài)紅線以及永久基本農(nóng)田對(duì)保護(hù)區(qū)域生態(tài)以及生態(tài)敏感區(qū)具有重要的意義，政府在決策時(shí)應(yīng)該權(quán)衡生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的權(quán)重，既能不破壞生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，合理發(fā)展經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建協(xié)調(diào)與均衡的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

該文基于2013年和2019年怒江州兩期土地利用數(shù)據(jù)，利用PLUS模型模擬2025年怒江州不同情景下土地利用變化情況，采用單位面積當(dāng)量法計(jì)算不同情景下怒江州的ESV，并通過生態(tài)敏感性以及變化度驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，定量分析3種情景下土地利用變化對(duì)ESV的影響，主要結(jié)論如下。

（1）利用PLUS模型驗(yàn)證2019年土地利用情況，并對(duì)2025年用地類型進(jìn)行模擬。其總體精度為82.3%，F(xiàn)OM值為0.26，模擬精度較高。表明PLUS模型能夠有效模擬土地利用變化，對(duì)于未來國土空間規(guī)劃和開發(fā)具有重要的參考價(jià)值。

（2）通過對(duì)未來3種土地利用情景模擬，結(jié)果表明，生態(tài)保護(hù)、耕地保護(hù)情景在生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田的限制下，一定程度上約束區(qū)域建設(shè)用地的無序擴(kuò)張，同時(shí)也限制了建設(shè)用地在生態(tài)紅線和永久基本農(nóng)田內(nèi)發(fā)展，對(duì)于維護(hù)區(qū)域生態(tài)功能和糧食安全起到了重要的作用。

（3）采用價(jià)值當(dāng)量因子法評(píng)估怒江州2019年自然發(fā)展、2025年自然發(fā)展、2025年生態(tài)保護(hù)及2025年耕地保護(hù)情景的ESV，其值分別為764.18億元、759.42億元、764.16億元和762.80億元。

對(duì)比2019年和2025年3種情景發(fā)現(xiàn)，2025年3種情景的ESV均小于2019年的ESV，但在2025年3種情景中，生態(tài)保護(hù)情景ESV高于耕地保護(hù)情景和自然發(fā)展情景。說明社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市不斷擴(kuò)張導(dǎo)致城市對(duì)于林地、草地及水域等生態(tài)用地進(jìn)行大量侵占，人與自然環(huán)境之間的平衡遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不斷下降。然而，得益于生態(tài)紅線和永久基本永田的保護(hù)，一定程度上維護(hù)了區(qū)域生態(tài)安全穩(wěn)定和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，對(duì)保障怒江州可持續(xù)發(fā)展做出顯著貢獻(xiàn)。

（4）借助生態(tài)價(jià)值敏感度和變化度檢驗(yàn)不同土地的價(jià)值系數(shù)和面積變化程度，發(fā)現(xiàn)其檢測效果較好。其中，生態(tài)價(jià)值敏感度指數(shù)最強(qiáng)烈的地類為林地，生態(tài)價(jià)值變化度最顯著的地類為水體和林地。表明林地和水體作為影響怒江州生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的主要地類，在合理發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，嚴(yán)格控制林地和水體地類的開發(fā)與侵占成為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的最有效手段。

4.2 討論

該文將生態(tài)保護(hù)紅線和永久基本農(nóng)田應(yīng)用于土地利用模擬和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中，通過設(shè)立自然發(fā)展、生態(tài)保護(hù)以及耕地保護(hù)3種情景，利用PLUS模型模擬2025年怒江州土地利用變化，并采用價(jià)值當(dāng)量法對(duì)2025年怒江州ESV進(jìn)行評(píng)估。研究結(jié)果可為怒江州政府協(xié)調(diào)國土空間開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)間的關(guān)系提供一定參考，對(duì)怒江州未來區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、耕地保護(hù)、生態(tài)保障協(xié)調(diào)發(fā)展提供借鑒。但研究仍存在以下不足：在怒江州土地利用模擬中尚未將經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面的影響因素納入模型，對(duì)于怒江州未來土地模擬精度產(chǎn)生一定的影響；雖然怒江州建設(shè)用地面積相對(duì)較小，但由于建設(shè)用地的ESV系數(shù)難以確定，故ESV評(píng)估中并沒有涉及對(duì)建設(shè)用地的評(píng)估；該文對(duì)2025年土地利用變化進(jìn)行模擬，時(shí)間與2019年間隔相對(duì)較短，且怒江州大部分地區(qū)為生態(tài)保護(hù)和永久基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，其他土地斑塊變化相對(duì)較小，故模擬的部分土地利用地類變化相對(duì)不顯著。為此，未來可不斷提升土地利用變化模擬精度，從長時(shí)段、全面準(zhǔn)確評(píng)估區(qū)域ESV，為區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。