津市市土地利用变化对生态系统服务价值的影响*

吴虹雨，毛德华，熊雅萍，伍 婷

津市市土地利用变化对生态系统服务价值的影响*

吴虹雨，毛德华，熊雅萍，伍 婷

（湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南长沙410081）

土地利用／覆盖变化与生态系统服务价值是相互影响、相互制约的，对二者进行定量研究，可为生态社会经济的可持续健康发展提供参考依据.根据津市市1996－2005年土地利用变更调查数据，采用Costanza等的生态系统服务价值计算方法以及谢高地等提出的符合中国实际的陆地生态系统单位面积生态服务价值表计算津市市生态系统服务价值并对其进行分析，结果表明生态系统服务价值总量增加了18.41×106元，年均变化率为0.19%，在生态系统单项服务功能中，除了食物生产功能外，其他单项服务价值都在增加.同时，生态系统服务价值空间差异明显，总体而言东南部地区服务价值较高，中西部稍低，而北部地区尤其是涔澹农场服务价值的增长幅度大.

土地利用；生态系统服务价值；津市市

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成的、维持人类生存的自然环境条件及其效用.谢高地等人运用Costanza等关于全球生态系统服务价值的估算成果，结合我国实际制定了陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表，促使我国学术界对生态系统服务价值展开了定量研究［1－4］.

土地利用／覆盖状况的变化会导致生态系统的结构和功能的改变，对维持生态系统服务功能也起着决定性作用.本文以津市市为研究区域，利用1996－2005年土地利用变更的数据，研究土地利用数量、结构变化对于生态系统服务功能价值的影响，目的在于探求土地利用合理性和生态系统的可持续性，更好地促进津市市生态经济社会的可持续健康发展.

1 研究区域概况与研究方法

1.1研究区概况

津市市位于澧水下游、湘北边陲，四周与澧县、临澧、安乡、鼎城毗邻.地跨东经111°46′－112°40′，北纬29°11′30″－29°39′40″，总面积558平方公里，总人口26万.全市辖7个乡镇、4个街道办事处、涔澹农场.津市市自然地理条件优越，气候温和，日照充足，无霜期长，属典型的亚热带季风湿润气候区.

1.2研究方法

1.2.1 单一土地利用类型动态度

单一土地利用类型动态度指的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式为［5］：

式中：K是一定时间范围内某土地利用类型动态度；Ua、Ub分别表示研究初期和末期某一种土地利用类型的数量状况；T为研究时间范围.

1.2.2 多样性指数（Hi）

多样性指数是表示不同时期研究区土地利用类型的复杂程度，通常指数的大小与土地利用类型复杂程度呈正相关，其表达式为［6］：

式中：Pij指的是第i个时段第j种土地利用类型占土地总面积的比例.

1.2.3 土地利用优势度指数（Di）

该指数用于测度不同时期某种土地利用类型占据支配地位的程度，它是多样性指数的最大值和实际计算值之间的差值，其表达式为：

其中：Hmax是多样性指数的最大值，m为研究区域土地利用类型数的最大值.

1.2.4 土地利用均匀度指数（Ei）

它用于描述各种土地利用类型在面积上的分配均匀程度，指数等于1时，土地类型分布的均匀程度达到最大，表达式为：

1.2.5 生态系统服务价值评价方法

2003年谢高地等结合中国实际，制定了中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表（表1）.本文根据此服务价值表［7］，并结合津市市具体情况，把土地利用类型和与之最接近的生态系统类型对应起来，对应关系如下：耕地对应农田，林地对应森林，其他农用地对应水域，园地则取森林和草地的均值，未利用地取荒漠、湿地和水体的均值，建设用地取值为0，研究津市市生态系统服务价值的变化，估算公式为：

其中，ESV是指研究区域某一时段生态系统服务价值总量（元）；VCi是第i种土地利用类型单位面积的服务总价值系数（元／hm2），在这里是运用谢高地等人制定的中国陆地生态系统服务单位面积价值；n指该研究区域内土地利用类型的种类数，Ai指研究区域内第i种土地利用类型的面积（hm2）.

表1 津市市不同土地利用类型的价值系数（元／hm2·a）

2 结果与分析

2.1土地利用变化特征分析

2.1.1 土地利用变化数量分析

本文将津市市土地利用类型主要划分为七大类，即①耕地，包括水田、旱地、菜地等；②园地，包括果园、桑园、茶园等；③林地，包括有林地、灌木林地和疏林地等；④牧草地，包括天然草地、改良草地和人工草地等；⑤其他农用地，包括设施农用地、农村道路、坑塘水面和养殖水面等；⑥建设用地，包括居民点及独立工矿用地、交通用地以及水利设施用地等；⑦未利用地，包括未利用土地和其他土地（见表2）.

如表2所示，研究期间，各种土地利用类型都有一定变化，其中林地、牧草地、其他农用地和建设用地呈增加趋势；耕地、园地和未利用地则有所减少.随着经济的发展和城市化进程的加快，建设用地规模在不断扩大，但是由于国家实行建设用地管制，对新增指标有严格的规定，所以其年均变化率不大，为0.09%.林地，牧草地和建设用地等用地类型面积增加的来源主要是耕地、园地和未利用地.

表2 津市市土地利用与覆盖变化（hm2）

2.1.2 土地利用变化结构指数分析

根据津市市土地利用变更调查数据，计算土地利用结构指数（表3）.从表可知，土地利用多样性指数和均匀度指数均呈上升趋势，而土地利用优势度指数呈减少趋势.

表3 1996－2005年津市市土地利用结构指数

2.2生态系统服务价值变化分析

2.2.1 生态系统服务价值的时间变化

2.2.1.1 土地利用数量与生态系统服务价值

土地利用类型的变化导致生态系统服务价值随之改变.由表1和表2相关数据及公式（5）计算了1996－2005年津市市生态系统服务的总价值（表4）.结果表明，构成津市市生态系统服务总价值的主要利用类型是未利用地和其他农用地，其次是林地和耕地.研究期内，服务总价值有所增长，但增长率不高，主要原因在于各个土地类型的单位服务价值是有差异的，使得土地利用变化产生的生态系统服务价值相互抵消.

具体而言，研究期内由于耕地、园地和未利用地的面积减少，使得服务价值减少，而林地、牧草地和其他农用地的服务价值相应增加.

从表1和表5得知生态系统单项服务价值变化不大，1996年的排序依次为：水源涵养＞废物处理＞气候调节＞娱乐文化＞生物多样性保护＞土壤形成与保护＞空气调节＞原材料＞食物生产，到2005年排序没有改变.但从数量上看，除了食物生产有所减少以外，其他各项服务功能有所增加.据表2可知，林地、牧草地和其他农用地的增加是导致其他各项功能服务价值上升的主要原因，这也说明津市市近年来加大力度进行人工草地和未成林造林地的培育等生态环境保护的措施起到了较好效果.而食物生产服务价值减少的主要原因在于耕地面积的减少，表1显示，在食物生产功能总价值中耕地占了绝大部分，所以耕地的减少，不仅抵消了由于其他土地类型增加而引起的此项服务价值的增加量，还使食物生产价值减少了0.79×106元.

表4 津市市不同土地利用类型的生态系统服务价值（106元／年）

表5 各项服务功能产生的生态系统服务价值

2.2.1.2 土地利用结构与生态系统服务价值的分析

分析表3可知，津市市土地利用类型呈现多样化、均匀化趋势，同时服务价值也相应增加，这表明服务价值与土地利用结构存在相关性.初步判断多样性指数和均匀度指数的变化趋势与服务价值的变化趋势一致，而优势度指数的变化趋势与服务价值的变化相反，在这种假设下，又根据灰色序列关联分析法求得Hi、Di和Ei和ESV的关联度分别为61.73%、61.64%和62.14%，因此，假设成立，此相关性存在.

2.2.1.3 生态系统服务价值的空间异质性变化

本文的研究期是1996－2005年，期间津市市的行政区划发生了变化，现以2005年12月31日津市市的行政区划为标准，对其空间异质性变化特征进行分析，全市辖7个乡镇、4个街道办事处和涔澹农场，由于街道办事处具有相似性，所以把三洲驿街道、汪家桥街道、襄阳街街道、金鱼岭街道统归为津市市区，最终把津市市分为津市市区、新洲镇、渡口镇、保河堤镇、白衣镇、灵泉乡、棠华乡、李家铺乡和涔澹农场.

津市市生态系统服务价值空间差异明显.图1所示是在排除了各区土地面积差异因素之后的单位面积服务价值空间分布状况，该市的东南部地区服务价值较高，中西部稍低，北部的涔澹农场和津市市区在1996年单位服务价值最低，到2005年其平均水平超过了中西部地区，同时图1中（b）图颜色较（a）图深，这说明津市市整体范围内的服务价值水平呈上升趋势.

图1 津市市单位生态系统服务价值空间分布

从表6可知，1996年服务总价值的排序为：白衣乡＞棠华乡＞西湖＞李家铺乡＞渡口镇＞保河堤镇＞灵泉乡＞津市市区＞新洲镇＞涔澹农场；到2005年，除了津市市区和灵泉乡的顺序有所变化之外，其他保持不变.从变化趋势上看（图2），灵泉乡和西湖区的服务价值略有减少，其余地区都有上升.总之，北部地区服务价值的增长幅度大于中西部和东南部地区.

表6 津市市1996－2005年各乡镇生态系统服务价值

图2 津市市生态系统服务价值空间分布变化

3 结论

（1）1996－2005年津市市土地利用发生了巨大变化.从数量上看，林地、牧草地、其他农用地和建设用地增加，耕地、园地和未利用地减少.从结构上看，研究区内土地利用趋于多样化和均匀化.

（2）构成津市市生态系统服务总价值的主要利用类型是未利用地和其他农用地，其次是林地和耕地.津市市的生态系统服务总价值在10年间增加了18.41×106元，年均变化率为0.19%.

（3）在生态系统单项服务功能中，除了食物生产外，其他生态系统服务价值都在增加，这是因为耕地面积减少.另外林地、牧草地和其他农用地的增加是导致其他各项功能服务价值的上升的主要原因.

（4）津市市生态系统服务价值空间差异明显，总体而言东南部地区服务价值较高，中西部稍低，北部的涔澹农场和津市市区在1996年单位服务价值最低，到2005年其平均水平已经赶上和超过了中西部地区；而从变化趋势上看，除灵泉乡和西湖区的服务价值略有减少外，其余地区都有不同程度上升，总体上看，北部地区服务价值的增长幅度大于中西部和东南部地区.

［1］欧阳志云，王如松，赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评估［J］.应用生态学报，1999，（5）：607－613.

［2］Daily G C.Nature’s Service：Societal Dependence on Natural Ecosystems［M］.Washington：Island Press，1997.

［3］Costanza R，d’Arge R，de Groot R，etal.The value of theworld’s ecosystem services and natural capital［J］.Ecological Economics，1998，（1）：3－15.

［4］谢高地，甄霖.一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法［J］.自然资源学报，2008，（5）：911－919.

［5］王科明，石惠春，周伟.干旱区土地利用结构变化与生态服务价值的关系研究［J］.中国人口·资源与环境，2011，（3）：124－128.

［6］吴云景，吴立潮.信宜市土地利用变化对生态服务价值的影响［J］.湖南农业科学，2011，（9）：56－60.

［7］谢高地.青藏高原生态资产的价值评估［J］.自然资源学报，2003，（2）：189－195.

Influences of Land－use Changes on Ecosystem Service Value in Jinshi City

WU Hongyu，MAO Dehua，XIONG Yaping，WU Ting
（School of Resources and Environment Science，Hunan Normal University，Changsha Hunan 410081，China）

The land－use changes and the ecosystem service value can influence and restrict each other，so the quantitative study on influences of land－use changes on ecosystem service valuewould provide references for the harmonious developmentof economic society and ecosystem.Based on the data of land－use changes survey from 1996 to 2005 in Jinshi City，using the calculation method put forward by Costanza and the table about the average unit price of ESV in China provided by XIEGaodiet al，this paper calculates and analyzes the changes of ESV in Jinshi city.The results show that the ESV had increased 18.4 million yuan，with an average annual rate of0.19 percent.The ESV of single service functions is increasing except the food production，and themain influencing factor of the food function is the decrease of the cultivated area.At the same time，there are significant differences of the ecosystem service value.In brief，the ESV of the southeastern part ismore than thatofmidwest，but the northern parthas the largestgrowth rate，especially the Cendan farm.

land use；ecosystem service value；Jinshi city

X196

A

1008－4681（2014）02－0090－04

（责任编校：晴川）

2013－11－16

吴虹雨（1989－），女，湖北恩施人，湖南师范大学资源与环境科学学院硕士生.研究方向：土地利用规划与管理.