基于土地利用變化的臺州市生態系統服務價值研究

［關鍵詞］ 土地利用；生態系統；服務價值；臺州市

［摘 要］ 土地利用變化對生態系統服務價值影響的研究對土地合理利用與可持續發展具有重大意義，定量評估生態系統服務價值是人類合理利用生態系統的重要依據。臺州市居山面海，平原丘陵相間，是浙江“七山一水兩分田”的縮影。以臺州市2010年、2015年、2018年三期土地利用數據為基礎，構建生態系統服務價值當量因子表，分析臺州市土地利用變化與生態系統服務價值的響應關系。結果表明：研究時段內林地是臺州市的主要用地類型，土地利用變化表現為園地、林地、水域轉為其他用地，草地、耕地相對穩定；生態系統服務價值總體呈下降趨勢，林地是生態系統服務價值貢獻率最高的土地類型，其次為水域；生態經濟協調度分析表明，研究區經濟快速發展已影響生態系統穩定，進一步加強生態文明建設是區域可持續發展的保障。

［中圖分類號］ X171.1；F301.24" [文獻標識碼] A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.12.014

［引用格式］ 張陽，陳星，陳小民，等.基于土地利用變化的臺州市生態系統服務價值研究[J].中國水土保持，2024（12）：48-52.

土地利用變化對生態系統服務價值有重要影響^[1]。20世紀以來，隨著人口增多和城市化快速發展，人類活動引發了土地覆被變化，而土地覆被變化對地表景觀格局、土地功能以及未來人類活動等造成影響^[2-3]。土地利用類型變更導致的全球生態系統服務價值下降已成為影響人類生存和可持續發展的重大問題^[4-6]。1997年，COSTANZA et al.^[7]首先提出了全球生態服務價值評價方法，吸引了眾多學者開展相關研究。其中，謝高地等^[8]通過調查研究提出了被中國學者普遍接受的中國陸地系統生態服務價值當量表。生態系統服務價值的研究已逐漸成為國內研究熱點^[9-11]。臺州市居山面海，平原丘陵相間，是浙江省“七山一水兩分田”的縮影，近年來經濟建設造成的土地利用類型變化，進而引起生態系統服務價值變化，然而目前相關研究成果匱乏。因此，本研究基于2010年、2015年、2018年三期臺州市土地利用數據，運用當量因子評估法評估臺州市生態系統服務價值變化，以期為臺州市可持續發展提供科學依據。

1 研究區概況

臺州市位于浙江省東部溫黃平原北部，三面環山、一面臨海，全市陸地總面積約100.50萬hm²，其中山地、丘陵面積占全市陸地總面積的70.4%；海岸線長約941 km，島陸域面積約2.74萬hm²。屬亞熱帶季風氣候區，四季分明，雨水充沛，不同地點年降水量1 002～2 135 mm，年均氣溫18.2 ℃，在中國植被區劃和浙江省植被區劃中屬中亞熱帶常綠闊葉林帶，浙閩山丘甜櫧、木荷林區，地帶性植被為常綠闊葉林。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本研究采用的臺州市2010年、2015年、2018年的土地利用數據，來源于地理空間數據云；GDP、糧食產量、糧食單價等數據來源于臺州市統計年鑒和政府年度工作報告。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用變化

本研究采用單一土地利用動態度表示研究區一定時間范圍內某種土地利用類型向另一種土地利用類型的變化情況^[12]；采用綜合土地利用動態度表示研究區一定時間范圍內某種土地利用類型向其他土地利用類型的變化情況^[13]，值越低，代表該土地利用類型越穩定，值越高則相反。

2.2.2 生態系統服務價值評估方法

以謝高地等^[14]改進的中國陸地生態系統單位面積生態系統服務價值當量表為基礎，基于臺州市實際情況，優化提出臺州市不同土地利用類型單位面積生態系統服務價值當量（見表1）。

一個標準單位生態系統服務價值當量因子的價值量可看作單位面積農田食物生產服務的價值量，此時價值當量為1.0。單位面積農田食物生產服務的價值量相當于1 hm²研究區平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值，計算公式為^[15]

E a=17（∑nⁱ⁼¹m ip iq i）1S（1）

式中：E ^a為研究區單位面積農田生態系統食物生產服務的價值量，單位元/hm²；n為研究區主要糧食作物（稻谷、小麥、玉米等）種類數量；m ⁱ為農作物i的播種面積，單位hm²；p ⁱ為單位面積農田的農作物i的產量，單位kg/hm²；q ⁱ為農作物i的價格，單位元/kg；S為n種糧食作物總播種面積，單位hm²；1/7指沒有人力投入的自然生態系統提供的經濟價值占現有單位面積農田生態系統食物生產服務經濟價值的比例。

本研究以2020年臺州市糧食產量和單價為準，計算得到2020年臺州市標準當量價值量為4 351.44元/hm²。然后利用價值當量換算公式^[16]，計算得到臺州市生態系統服務價值和具體每項生態系統服務功能價值。

2.2.3 生態經濟協調度

在研究區域生態系統與經濟發展的協調程度時通常采用生態經濟協調度為評價指標，目前生態經濟協調度評價方法暫無統一標準。顧劍紅等^[17]在進行廣西縣級生態服務價值研究時通過對多種方法的篩選，確定了一種能全面反映地區生態與經濟發展關系的計算方法，并結合魏曉旭等^[18]提出的生態經濟協調度等級劃分標準，計算公式為

E=F r/G r（2）

式中：E為生態經濟協調度；F r為研究時段內單位面積生態系統服務價值變化率，%；G r為研究時段內單位面積GDP變化率，%。

由于目前GDP處于增長階段，因此生態經濟協調度分為3種情況：①E≥1時，表征生態系統服務價值增長速度大于或等于經濟增長速度；②0≤E＜1時，表征生態系統服務價值增長速度小于經濟增長速度；③E＜0時，表征經濟發展阻礙了生態系統的可持續發展。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型變化

臺州市2010年、2015年、2018年各土地利用類型面積見表2。在所有的土地利用類型中，林地所占的比例最大，最高為2010年的50.45％，最低為2018年的的49.96％，其次是耕地、其他用地、水域和園地，草地所占比例最小，各年度均低于1％。由于灘涂淤漲，因此2010—2018年臺州市土地總面積呈上升趨勢，從2010年的1 003 791.44 hm²上升到2018年的^{1 005 042.60} hm²；園地、林地、草地、水域總體呈下降趨勢，林地由506 291.46 hm²下降到502 042.30 hm²，園地由61 866.48 hm²下降到56 144.45 hm²，草地由^{8 119.25} hm2下降到7 845.12 hm2，水域由108 648.19 hm2下降到102 749.00 hm2；其他用地持續增加，從2010年的126 697.30 hm²上升到2018年的^{143 356.76} hm²，而耕地相對穩定，變化較小。

3.2 土地利用動態度分析

2010—2015年、2015—2018年臺州市單一土地利用動態度和綜合土地利用動態度計算結果見表3。其他用地是研究期內轉變最活躍的土地類型，在2010—2015年、2015—2018年其單一動態度分別為1.51%、^1.73%；其次是園地，在2010—2015年、2015—2018年單一動態度分別為-0.91%、-1.64%，說明隨著時間的推移，其他用地、園地的穩定狀況越來越差；耕地是所有用地類型中轉移最為穩定的一類，在2010—2015年、2015—2018年其單一動態度分別為0.07%、^0.01%，說明耕地面積只有小幅上升；其余用地類型的單一動態度絕對值從高到低依次為水域、草地、林地。綜合土地利用動態度反映了研究時段內區域土地利用變化的強度，從表3可以看出臺州市土地利用在2015—2018年的變化強度略高于2010—2015年。

3.3 生態服務價值動態演變

根據臺州市土地利用類型面積和生態系統服務價值當量因子表，得到臺州市2010—2018年各土地利用類型生態系統服務價值（見表4）。生態服務價值總體呈下降趨勢，2010—2015年下降了152 531.30萬元，2015—2018年下降了88 036.05萬元。園地和水域的生態系統服務價值所占比例穩定減小，園地在2010年、2015年、2018年所占比例分別為3.86%、3.75%、3.61%，水域分別為38.96%、38.27%、37.95%；耕地和林地的生態系統服務價值所占比例呈穩步增加趨勢，耕地從2010年的4.03%上升到2018年的4.17%，林地從2010年的52.63%上升到2018年的53.76%；草地的生態系統服務價值所占比例較小，在整個時段內變化不明顯。

為深入分析，根據臺州市單項服務生態價值當量因子表與土地利用情況計算得到臺州市單項生態系統服務價值（見表5）。在一級類型中，調節服務所占比例最高，其次是支持服務和供給服務，文化服務比例最低。一級服務類型中，供給服務和調節服務所占比例穩定減小，其中調節服務2010年、2015年、2018年所占比例分別為74.84%、74.72%、74.64%，支持服務和文化服務所占比例呈穩步增加趨勢，其中支持服務從2010年的^15.25%上升到2018年的15.45%。調節服務包括氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節4類二級類型，它們的價值比例約為1∶3∶1∶7；支持服務包括土壤保持、維持養分循環和生物多樣性，比例約為10∶1∶10。二級服務在地區生態系統服務總價值中所占比例從高到低依次為水文調節、氣候調節、土壤保持、生物多樣性、氣體調節、凈化環境、美學景觀、水資源供給、食物生產、原料生產、維持養分循環，其中水資源供給、水文調節所占比例總體呈下降趨勢，其余各項均呈增加趨勢。

3.4 生態經濟協調度分析

基于區域生態系統服務價值和GDP數據，計算得到2010—2015年、2015—2018年臺州市生態經濟協調度。2010—2018年臺州市GDP一直處于快速增長階段，然而生態系統服務價值呈下降趨勢，計算得到生態經濟協調度在2010—2015年為-0.15，在2015—2018年為-0.16，說明經濟的快速發展已阻礙了生態系統的可持續發展。結合土地利用數據和不同土地利用類型的生態服務價值數據，2010—2018年經濟的快速發展導致林地、園地、草地、水域被侵占，其他土地面積快速增長，生態系統服務價值下降，經濟發展已對生態系統穩定性產生了不利影響。

4 結論與討論

基于臺州市2010年、2015年、2018年三期土地利用數據分析了生態系統服務價值動態演變規律，結果表明，2010—2018年臺州市土地總面積增加1 251.16 hm²（主要為沿海各縣灘涂圍墾新增），其中園地、林地、水域、草地面積總體呈下降趨勢，其他用地面積持續增加，耕地面積相對穩定。林地作為面積最大的用地類型，同時也是單位面積生態系統服務價值最高的地類，因社會經濟發展，多年來大量林地被占用，林地占補平衡未得到有效實施，林地面積日趨減少，相較而言耕地因“18億畝（1 hm2=15畝）紅線”政策，總量保持穩定；此外林業產業發展慢，收益低，林農毀林改種的情況也時有發生。隨著社會發展邁入新階段，林地在生態文明建設中的地位日益突顯，為有效保障林地體量，一方面需要政府嚴格林地用地制度，推行占補平衡，另一方面要改革創新林業產業，提高林農收益，調動全社會保護林地的積極性。

土地利用動態度分析表明，其他用地是研究區內轉化最活躍的土地利用類型，這主要是因為經濟發展帶來人口增加和城區擴張。其他用地主要為城鄉居民建設用地等地表硬化的用地類型，生態系統服務價值較低，為提升生態效益的同時保障社會經濟發展客觀需求，相關部門應提升城鄉建設規劃能力，實現用地的集約化、高效化，同時嚴格控制違規、違章建設，對生態紅線、自然保護地等高生態價值區域加強用地審批，實現經濟社會可持續發展。

一級生態系統服務價值排序為調節服務＞支持服務＞供給服務＞文化服務，其中調節服務約占總生態系統服務價值的75％。2010—2018年，供給服務和調節服務占比呈下降趨勢，支持服務和文化服務占比呈上升趨勢，其原因一方面是生態系統單項服務價值與用地類型密切相關，林地、水域的單位面積供給服務和調節服務價值相對其他地類較高，兩者面積的減小必然導致供給服務和調節服務價值整體下降；另一方面相較于支持服務包含的生物多樣性和文化服務包含的美學景觀，供給服務包含的食物生產、原料生產和調節服務包含的氣體調節、氣候調節、水文調節等，因總量大，大眾直觀感受弱、敏感度低，更容易被忽視，需要政府加強數據監測與社會宣傳，通過引導生態服務價值貨幣化等形式促進全社會的關注和參與。

生態經濟協調度分析表明，2010—2018年臺州市GDP快速增長，與之相對的是生態系統服務價值呈下降趨勢，生態經濟協調度值始終小于0，說明經濟發展已阻礙了生態系統的可持續發展。經濟快速發展一方面提高了人民物質生活水平，另一方面也對生態環境造成了巨大的負擔。近年來，加強生態文明建設已成為社會共識，為保證生態系統與經濟的協調發展，需要進一步壓緊生態紅線，統籌生態與經濟的均衡發展，使生態系統能夠滿足快速發展的社會的需求。

本研究未考慮其他用地（主要為城鄉居民建設用地）的生態系統服務價值，對其價值標準的確定也有待探索。同時社會經濟的發展將不可避免地占用生態用地，提高單位面積生態用地的生態服務價值至關重要，本研究中對相同用地類型的生態服務價值采用了統一的評價標準，未考慮各林分、各耕地類型之間的差異等，有待于在下一步的研究中予以完善。

［參考文獻]

［1] 王友生，余新曉，賀康寧，等.基于土地利用變化的懷柔水庫流域生態服務價值研究[J].農業工程學報，2012，28（5）：246-251.

［2] 吳莉，侯西勇，徐新良，等.山東沿海地區土地利用和景觀格局變化[J].農業工程學報，201 29（5）：207-216.

［3] 趙興國，潘玉君，丁生，等.中國省域土地利用可持續性評價及時空格局特征[J].農業工程學報，2014，30（3）：^196-204.

［4] 鄭江坤，余新曉，賈國棟，等.密云水庫集水區基于LUCC的生態服務價值動態演變[J].農業工程學報，2010，26（9）：315-320.

［5] 王友生，余新曉，賀康寧，等.基于CA-Markov模型的藉河流域土地利用變化動態模擬[J].農業工程學報，201 7（12）：330-336.

［6] 趙陽，余新曉，賈劍波，等.紅門川流域土地利用景觀動態演變及驅動力分析[J].農業工程學報，201 29（9）：^239-248.

［7] COSTANZA R， D′ARGE R， GROOT R D， et al. The value of the world′s ecosystem services and natural capital[J].World Environment，1997，25（1）：3-15.

［8] 謝高地，魯春霞，成升魁.全球生態系統服務價值評估研究進展[J].資源科學，200 3（6）：5-9.

［9] 卓靜，朱延年，李韜，等.陜北黃土高原區生態服務價值對土地利用變化的響應[J].水土保持研究，2022，29（5）：^336-342.

［10] 韓偉，徐珊.松嫩平原土地利用變化特征及生態系統服務價值研究：以哈爾濱市為例[J].中國農學通報，2022，38（26）：82-90.

［11] 張莉金，白羽萍，胡業翠，等.不同SSP-RCP情景下中國生態系統服務價值評估[J].生態學報，202 43（2）：^510-521.

［12] 劉紀遠，劉明亮，莊大方，等.中國近期土地利用變化的空間格局分析[J].中國科學（D輯：地球科學），2002，32（12）：1031-1040.

［13] 王秀蘭，包玉海.土地利用動態變化研究方法探討[J].地理科學進展，1999，18（1）：81-87.

［14] 謝高地，張彩霞，張雷明，等.基于單位面積價值當量因子的生態系統服務價值化方法改進[J].自然資源學報，2015，30（8）：1243-1254.

［15] 王永琪，馬姜明.基于縣域尺度珠江-西江經濟帶廣西段土地利用變化對生態系統服務價值的影響研究[J].生態學報，2020，40（21）：7826-7839.

［16] 謝高地，甄霖，魯春霞，等.一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法[J].自然資源學報，2008，23（5）：^911-919.

［17] 顧劍紅，王玉杰，王云琦，等.土地利用變化對生態服務價值的影響：以廣西隆林縣和西林縣為例[J].中國水土保持科學，2016，14（5）：100-109.

［18] 魏曉旭，趙軍，魏偉，等.基于縣域單元的中國生態經濟系統協調度及空間演化[J].地理科學進展，2014，33（11）：1535-1545.

收稿日期： 2023-08-15