退耕還林對河北順平縣土地利用變化及生態系統服務價值的影響

趙麗,張蓬濤,朱永明

(河北農業大學城鄉建設學院,河北保定071001)

生態系統服務價值(ecosystem services values)的概念由Daliy等人[1-2]較為完整地提出,它是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用。生態系統服務是人類生存和發展的基本條件,是人類所擁有的關鍵自然資本,并且這種服務可以通過經濟價值進行估算[3]。土地利用/覆蓋變化影響著生態系統服務價值,對其進行系統的核算,可以量化土地利用結構對生態系統服務價值的影響,對生態系統服務和社會經濟系統長期協調發展具有重要意義[4]。退耕還林(還草)工程作為重要的生態工程之一,引發的直接變化就是土地利用結構的變化,進而也使得該區域的自然生態系統產生了相應的變化。本研究以河北省順平縣為研究對象,對順平縣2001-2008年退耕前后的土地利用變化對生態服務價值的影響進行定量研究,為退耕還林工程的實施效果分析和土地資源的可持續利用提供決策支撐。

1 研究區概況和退耕還林情況

順平縣位于北緯 38°45′-39°09′,東經 114°50′-115°20′,隸屬于河北省保定市,位于河北省中部偏西,太行山東麓,全縣海拔高度在50～1 006.7 m,屬低山丘陵區,地勢由西北向東南傾斜,自然分為低山、丘陵、平原三大地貌類型。全縣總面積708 km2,耕地面積26 666.67 hm2,人口 30萬,轄 10個鄉(鎮),237個行政村。該縣地理位置優越,為保定西部重要的交通樞紐;其林果業發展迅速,被國家農業部、林業總局命名為“中國蘋果之鄉”、“中國桃之鄉”。

退耕還林的根本目的是防治水土流失和土地沙化,重點要退的耕地是糧食產量較低、水土流失嚴重的坡耕地,以及易造成土地沙化的耕地。這些耕地保水保肥能力較差,土壤干旱、瘠薄,種糧效益低下,比較適合于種草或種樹[5]。順平縣于2002年開始實施退耕還林,截至 2008年底,已累計實施退耕還林11 133.33 hm2,林木成活率達90%以上。農戶在退耕前收入主要以種植糧食、經濟作物、飼養畜禽和外出務工為主,退耕后的補助一般在其收入中所占比重占30%左右,并且補助到期后,其所種植的經濟林已經有了一定的收益,大部分退耕戶的收入可維持原水平或有些提高,但個別農戶由于缺乏勞動力或是對經濟林經營管理不到位,收入有所下降。隨著項目的推進,項目的生態效益也逐漸顯現。通過2002年以來的退耕還林工程建設,林木覆被率提高了2%,水土流失現象得到有效緩解,水土流失面積減少了 15 km2,土壤侵蝕由過去的320 t/(km2?a)下降到現在的120 t/(km2?a),項目區內植被覆蓋率提高了4%,有效改善山前和下游的生產條件,減輕了自然災害的發生。

2 資料來源與研究方法

2.1 資料來源

土地利用數據主要來源于順平縣國土資源局2001-2008年土地利用現狀變更數據;社會經濟資料來源于《順平縣社會經濟統計年鑒(2001-2008年)》。

2.2 土地利用變化分析

土地利用類型動態度是指某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況。應用土地利用動態度分析土地利用類型的動態變化,可以真實反映區域土地利用/覆蓋中土地利用類型的變化劇烈程度[5],其表達式如式(1)。

式中:Ua、Ub——研究期初及研究期末某一種土地利用類型的數量;T——研究時段長。

2.3 土地利用的生態系統服務價值測算

Costanza等人[7]通過研究具體地提出了生態系統服務評估的框架,探索分析了生態系統服務價值評估的原理與方法,引起了眾多學者的廣泛關注。但該方法由于某些數據偏差較大,對不同地區的適用程度較差。謝高地等人[8]在Costanza等提出的評價模型基礎上,對國內200多位生態學學者進行問卷調查,得出了中國生態系統服務價值當量因子表。生態系統服務價值當量因子是指生態系統產生的生態服務的相對貢獻大小的潛在能力,定義為1 hm2全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值。以此可將權重因子表轉換成當年生態系統服務單價表,經過綜合比較分析,確定1個生態服務價值當量因子的經濟價值量等于當年全國平均糧食單產市場價值的1/7。其計算公式如式(2)。

式中:Ea——單位面積農田生態系統提供生產服務功能的經濟價值;i——作物種類;pi——i種作物全國平均價格(元/kg);qi——i種糧食作物單產(kg/hm2);mi——i種糧食作物面積(hm2);M——n種糧食作物總面積(hm2)。

然后應用Costanza等人的估算方法[7],分析研究區的生態系統服務價值變化。計算公式如式(3)。

式中:VES——生態系統服務價值(元);Ak——研究區域k種土地利用類型的面積(hm2);VCk——k種土地的生態價值系數,即單位面積生態系統服務價值[元/(hm2?a)]。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型變化分析

根據順平縣土地利用現狀數據,利用公式(1)計算,可以得出退耕前后各種土地利用類型變化的動態度(表1)。

從表1來看,在整個研究期內,耕地、其他農用地和未利用地面積有不同程度的減少,與此同時,園地、林地、建設用地、水域面積則相應的有所增加。其中:耕地面積減少最大,達5 787.19 hm2,其次是未利用地,減少面積達1 976.36 hm2;面積增加的地類中,園地面積增加最大,達4 326.99 hm2,其次為建設用地,面積增加1 881.33 hm2,林地面積增加了1 041.41 hm2。從土地利用動態度上看,除水域面積(通過實際情況調查,主要是由于2006年順平縣人民政府大力發展水工建筑,僅一年水工建筑用地面積就增加了266.7 hm2所致,其余年份水域面積變化不大)外,園地、林地面積的變化速度較快,2001-2008年平均年增長速度為11.15%,10.43%,其2001-2005年的動態度明顯高于2005-2008年的動態度。其次為建設用地,平均每年以4.53%的速度增長,其2001-2005年的動態度高于2005-2008年的動態度。耕地面積則每年以3.05%的速度減少,其2001-2005年的動態度也高于2005-2008年的動態度。耕地面積的減少,園地、林地面積的大幅增加與這段時期國家推行的“退耕還林”政策有著直接的關系,另外,土地利用動態度的階段性變化較大,主要是與該區域2002年開始實施退耕還林,至2005年已基本形成氣候,之后進程逐漸減緩,主要以鞏固為主有關。同時,建設用地在2005年之后增長速度也明顯減緩,這與當地的內涵挖潛與集約利用相結合所起到的成效有關。另外,荒山匹配造林使得未利用地的面積逐年下降。同時,隨著社會經濟的發展,建設用地的需求也不斷增加,從而導致了其他利用類型面積的減少。

表1 順平縣2001-2008年土地利用類型面積和動態度

3.2 土地利用生態系統服務價值分析

根據《順平縣社會經濟統計年鑒》,以順平縣2001-2008年平均糧食產量4 804 kg/hm2為該區基準單產,糧食單價按2008年我國糧食主產區糧食均價1.50元/kg,根據公式(2)得出順平縣農田自然糧食產量的經濟價值為1 029.43元/(hm2?a),據此可測算出各土地利用類型的生態價值系數VC(表2),結合文獻[8]和公式(3),得出順平縣退耕前后(2001-2008年)土地利用生態系統服務價值量(表3)。

表2 順平縣生態系統服務價值表

表3 順平縣2001-2008年生態系統服務價值

結合表1、表3可以看出退耕前后隨著土地利用結構的變化,順平縣的土地利用生態服務價值也相應的發生變化,價值量總體增加。生態系統服務價值從2001年的32 238.51萬元增加到2008年的37 727.04萬元,7 a間增加了 5 488.53萬元,年增長率為2.27%,說明順平縣境內的整體生態環境是向著健康方向發展的。

從總體上看,耕地、園地和林地的生態服務居前3位,它們對土地利用系統的生態服務價值貢獻率達到92%以上。其中,2001-2008年耕地的生態服務價值從59.80%降到40.19%,園地、林地的生態服務價值分別從 25.77%、8.72%提高到 39.20%、12.90%。另外,水域的生態服務價值也有一定提高,未利用地的生態服務價值稍有降低。園地、林地面積增加對生態系統服務價值增加的貢獻較大,主要與園地、林地的生態系統服務價值系數明顯高于耕地的生態系統服務價值系數有關。

3.3 生態服務價值與主要社會經濟因子的相關分析

社會經濟的發展必然會對土地利用結構產生一定的影響,本研究選取總人口、GDP和農民人均純收入作為主要社會經濟因子,探討其與生態服務價值之間的關系。通過SPSS 13.0統計軟件對其2001-2008年數據做相關性分析,其結果顯示,順平縣生態系統服務價值與總人口、GDP和農民人均純收入均表現為0.01水平下顯著正相關,相關性系數分別為0.878,0.874和0.882。其中,總人口的增加,必然會增加對土地的需求,從而引發土地利用結構的變化;GDP、農民人均純收入與生態系統服務價值朝著同方向發展,說明經濟的發展未對當地的生態系統產生負向影響?？梢?順平縣在發展社會經濟的同時,對生態環境的保護也給予了充分的重視,同時也反映出退耕還林工程在改善順平縣生態環境的同時,注重林果業的合理發展和農民就業渠道的拓寬,從而促進了農民人均純收入的提高,對社會經濟的發展起到了一定的積極作用。

4 結論

(1)隨著“退耕還林”工程的實施,順平縣土地利用結構發生了變化,耕地、其他農用地和未利用地面積減少,園地、林地面積有了顯著增加,極大地改善了順平縣的生態環境質量。

(2)順平縣退耕前后生態系統服務價值的變化分析結果表明:退耕后,順平縣的生態系統服務總值增加,7 a間增加了5 488.53萬元,年增長率為2.27%,說明順平縣的退耕還林工程取得的成效是顯著的。服務價值變化中,由于園地、林地的生態系統服務價值系數高于耕地的生態系統服務價值系數,故園地、林地面積增加帶來的生態系統服務價值增長速度明顯高于耕地減少帶來的生態系統服務價值下降速度。

(3)順平縣生態系統服務價值與總人口、GDP和農民人均純收入均表現為顯著正相關,可見,順平縣在發展社會經濟的同時,對生態環境的保護也給予了充分的重視,這與退耕還林工程的實施具有直接關系。

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