西部地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以宝鸡市为例，本文主要内容关键词为：宝鸡市论文,为例论文,西部地区论文,生态系统论文,土地利用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：X820.2；F321 文献标识码：A DOI:10.3963/j.issn.1671-6477.2010.03.010
生态系统服务价值是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接提供的生命支持产品和服务，包括人类生活所必需的生态产品和保证人类生活质量的生态功能两部分[1]。土地是各种陆地生态系统的载体，土地利用结构的变化引起各类生态系统类型、面积以及空间分布格局的变化，进而影响生态系统所提供服务的种类和强度，引起生态系统服务价值的变化。因此，要实现土地资源的集约节约可持续利用，实现区域土地利用的“三效益”，定量化研究土地利用变化对生态系统的影响就显得十分重要[2]。
一、研究区概况、资料来源及研究方法
(一)研究区概况
宝鸡市，作为西部重镇，位于陕西省关中西部，东经106°18′21″～108°03′14″和北纬33°34′50″～35°06′16″之间，地处陕、甘、宁、川四省（区）结合部，位于西安、兰州、银川、成都四个省会城市的中心，陇海、宝成、宝中铁路在此交汇，是中国境内亚欧大陆桥上第三个大十字枢纽。全市东西长162公里，南北宽159公里，总面积18143.02平方公里，占陕西全省土地面积8.8%。下辖金台、渭滨、陈仓三区和扶风、眉县、岐山、凤翔、宝鸡、千阳、陇县、麟游、风县、太白九县，138个乡镇。截至2007年底，宝鸡市人口数达到375.7万人。
随着西部大开发和国家重点支持关中城市带建设的深入，宝鸡市国民经济强劲增长，发展速度连续五年位于关中各地市前列，综合实力跃入并蝉联“全国百强城市”，表现出巨大的发展潜力和后发优势。经济社会的快速发展对资源产生了巨大的需求，再加上境内水土流失较为严重，土地生态系统的压力将越来越大。
(二)资料来源及研究方法
本研究所用的土地利用资料均来自宝鸡市国土资源局2002-2007年土地利用详查及变更调查资料，其他统计资料来自宝鸡市统计局历年社会经济统计年鉴以及公开出版物。
本研究以西部地区关中平原宝鸡市为研究对象，采用2002-2007年土地利用详查及变更资料建立土地利用现状数据库，对宝鸡市历年土地利用数据进行分析，计算其土地利用变化幅度和土地利用动态度。在对区域土地利用变化特征进行分析的基础上，借鉴国内外学者对生态系统服务价值估算的方法与模式，对生态系统服务功能和价值进行核算，得出土地利用变化对生态环境影响的定量化表示，分析其变化的特点和成因，以期在此基础上协调区域土地利用、改善和提高生态服务功能。
二、宝鸡市土地利用变化分析
利用宝鸡市2002-2007年土地利用详查及更新资料建立土地利用现状数据库，并从土地利用现状结构、土地利用变化幅度与土地利用变化动态度三个方面对其进行具体分析。
(一)土地利用现状结构
根据土地变更调查资料，2007年末宝鸡市土地总面积1814301公顷，其中：农用地1545652公顷，占土地总面积的85.19%；建设用地91340公顷，占土地总面积的5.03%；未利用地177307公顷，占土地总面积的9.78%。农用地中耕地面积为361340公顷，占土地总面积的19.92%；园地为43809公顷，占土地总面积的2.41%；林地 1005564公顷，占土地总面积的55.42%；牧草地 101606公顷，占土地总面积的5.6%；水域对应其他农用地和水利设施用地有37 473公顷，占土地总面积的2.07%。建设用地中居民点与独立工矿用地面积为81465公顷，占土地总面积的 4.49%；交通用地为5735公顷，占土地总面积的 0.32%。未利用地包括荒草地、盐碱地、滩涂、裸岩石砾地和沙地等[1]。
(二)土地利用变化幅度
区域土地利用变化幅度是指土地利用类型变化面积方面的变化幅度，它反映了不同土地利用类型在总量上的变化。通过分析土地利用类型的总量变化，可以了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化，其数学模型为：
△U=
-
(1)
式中：、分别为研究初期和研究末期某种土地利用类型的面积。根据公式(1)计算出宝鸡市2002-2007年土地利用类型变化的幅度。见表1。
从表1可以发现，在2002-2007年5年间，宝鸡市各类型土地利用发生了较大的变化。从土地利用变化的幅度看，林地、耕地和未利用地面积变化幅度较大，其中林地面积变化幅度最大，增加了30547公顷，耕地和未利用地面积则分别减少 24810公顷和5503公顷；水域变化的幅度最小，增加了39公顷。从总体上看，这5年间土地利用类型变化幅度大小依次为林地、耕地、未利用地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、园地和水域。
(三)土地利用类型动态度
通过计算单一土地利用类型动态度，分析土地利用类型变化的速度，可以反映区域土地利用变化的剧烈程度，对于比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都有积极的作用。单一土地利用类型动态度计算公式为：
式中：V为研究时段内区域某一种土地利用类型变化率；、分别为研究初期与研究末期该土地利用类型的面积；T为研究时段，当设定为年时，模型结果表示该区此类土地利用类型的年变化率。根据式(2)计算宝鸡市土地利用类型动态度V见表1。
从土地利用变化的速度来看，宝鸡市2002-2007年的5年间土地利用变化速度较平稳，在八大类土地利用类型中，耕地的土地利用类型动态度最高，达1.07%，说明耕地面积在这5年间变化比较剧烈；交通用地次之，土地利用类型变化率为1.03%，所占土地主要来自未利用地和部分农用地；林地面积变化也比较剧烈，达0.52%，这主要是由于宝鸡市采取了积极的退耕还林措施，将大于25°坡耕地进行生态退耕。仅2007年全市生态退耕总量达到254.9公顷，占年内耕地减少量的42.03%。
三、宝鸡市土地利用变化对生态系统服务价值影响
(一)不同土地利用类型单位面积生态系统服务价值的确定
生态系统服务价值的研究最具代表性的工作是1997年Costanza等在Nature上发表的《全球生态系统服务价值和自然资本》一文，对全球生态系统服务功能进行了划分和评估，归纳为17种功能类型（包括大气调节；气候调节；干扰调节；水调节；水供给；侵蚀控制和沉积物保持；促进土壤发育；保持营养循环；废物处理；授粉；生物控制；庇护所；食物生产；原材料；基因资源；休闲娱乐功能；文化功能），并按16种生物群系以货币形式进行估算[4]。谢高地等[5]针对Costanza等提出的评价模型的不足，在对国内200多位生态学学者进行问卷调查的基础上，制定了“中国生态系统服务价值当量因子表”。该表定义1公顷全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值为1，其他生态系统生态服务价值当量因子是指生态系统产生该生态服务的相对于农田食物生产服务的贡献大小。冉圣宏等[5]根据相关专家的实际计算结果，适当调整了相关文献中的计算参数，得到了中国各种土地利用类型单元面积的生态价值。见表2。
这里，考虑到宝鸡市的实际情况，未利用地包括内容繁杂且面积较大，故应将未利用地的生态服务价值在总体中体现。借鉴谢高地等的研究，对应当量因子表中的难利用地，该价值当量为0.42，又宝鸡市平均粮食产量3466公斤／公顷，粮食单价按2007年宝鸡市的报价1.6元／公斤，再考虑在没有人力投入的自然生态系统提供的经济价值是现有单位面积农田提供的食物生产服务经济价值的1／7，得出宝鸡市单位面积农田每年自然粮食产量的经济价值为792.2元／（公顷·年），故未利用地的生态系统服务价值为332.7元／（公顷·年）。
(二)生态系统服务价值量及其变化量估算
生态系统服务价值的计算公式为：
根据上述计算方法，对2002-2007年间宝鸡市土地利用变化可能导致的生态服务功能变化进行了研究，并对不同类型的生态服务功能变化以及不同土地利用类型的生态服务功能变化进行了分析，结果分别见表3和表4。
按土地利用类型划分（表3）得出结果来看，林地的生态服务功能贡献率最大，其生态服务价值占全市总体比例从2002年的49.88%增加到2007年的50.82%，增加近一个百分点。而耕地面积的减少显著降低了其生态服务功能，对总体生态服务功能的增加具有负贡献。由此可见，一个地区的生态系统服务经济价值量是和当地的土地利用变化密切相关的，它随着不同土地利用类型相互转化而发生着变化。
按生态服务类型划分（表4）得出结果来看，大气调节、气候调节等十余种生态系统服务类型中，均有不同程度的增加。但是，仅有生物控制一项减少，且减少幅度较大，达到3.3%。生物控制指生态系统的变化通过种群的营养动态调节影响作物和家畜病虫害的传播，主要与耕地、牧草地面积的变化密切相关。此外，气候调节、栖息地、原材料、大气调节、扰动调节、土壤形成、娱乐、营养物循环、废物处理等生态服务功能的增加幅度也都超过了2%。
总体而言，在2002-2007年的五年间宝鸡市生态服务功能价值增加了1.23%。从土地利用类型来看，生态服务功能下降最快的是耕地，其生态服务功能下降了6.87%；其次是未利用地面积的变化导致了其生态服务功能下降了3.1%。同时，林地面积的增加使得其生态服务功能增加了3.04%。从生态服务类型看，增加最快的生态服务功能类型是气候调节功能，期间增加了3.07%。宝鸡市的气候调节功能主要与林地、水域等生态用地的面积增加与格局调整密切相关。
（三）人均生态系统服务价值变化
人口的增加是造成环境问题以及城市扩张的一个重要方面。近年来，宝鸡市经济保持快速发展，人口也在持续增长，从2002年365.21万人增加到了2007年的375.70万人，增加近10.49万人。随着人口的增加，土地利用会发生较大的变化，生态系统的负荷也随之增加。为了显示生态系统服务功能与人口的关系，引人人均生态系统服务价值占有量Ave(ESV)这一系数[7]，即：
式中：ESV为研究区生态系统服务总价值，元；N为研究区人口数。通过计算得到2002年宝鸡市Ave(ESV)为1829.41元／人，到2007年下降为1800.27元／人，降幅达到1.6%。人均生态系统服务价值的减少表明人口的增加在一定程度上抵消了生态系统服务总价值的增加，生态系统的人口负荷在不断加重。
四、结论与讨论
宝鸡市在2002-2007年的5年间，其土地利用结构发生了较大的变化：林地面积增加了30547公顷，耕地和未利用地面积则分别减少24810公顷和5503公顷。土地利用结构变化引起了生态服务价值的变化，区域生态系统服务价值从6681.19×10[6]元增加为6763.60×10[6]元。在17种生态系统服务类型中，气候调节价值增加最快，生物控制价值在减少。从总体上看，退耕还林政策在西部重镇宝鸡市收到了良好效果，区域生态环境质量得到极大改善。但是，我们也看到人均生态系统服务价值在减少，人口的增加在一定程度上抵消了生态系统服务总价值的增加，生态系统的人口负荷不断加重。
生态系统服务价值是一个可用来衡量区域生态环境质量的综合性指标，但是由于生态系统服务过程的复杂性以及功能价值的难于精确计算，本文的研究得到结果还属于估算，重点关注区域土地利用变化引起的生态系统服务功能价值的相对变化及其原因。若要较为准确计算生态系统服务价值，还需要用生态学、经济学有关知识进行更加深入的研究。
收稿日期：2009-09-02