喀斯特地區生態系統服務價值評估

才林　周忠發

摘要：喀斯特地區因其生態環境的特殊性，對其進行生態系統服務價值的定量評估，并揭示其生態服務功能的時空變化特征，對其實現生態恢復和可持續發展顯得尤為重要。運用Costanza和謝高地等對生態系統服務價值的估算理論，根據土地利用變化對花江示范區的生態系統服務價值進行定量估算與分析。結果表明，2000—2010年間，花江示范區生態系統服務價值總體上呈增長趨勢，增長率高達81.11%，耕地、園地、林地、建設用地和裸巖石礫地的生態系統服務價值呈下降趨勢，草地和水域的生態系統服務價值則呈上升趨勢；各年的生態系統價值構成中，2000年和2005年都是林地對生態系統服務價值的貢獻率最大，而2010年草地對生態系統服務價值的貢獻率最大，2000、2005、2010年3個時期的建設用地對生態系統服務價值的貢獻率均最低。

關鍵詞：喀斯特地區；生態系統服務價值；土地利用

中圖分類號： S181.6文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0314-03

收稿日期：2014-04-07

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃（“973”計劃）項目（編號：2012CB723202）；貴州省國際科際合作計劃項目[編號：黔科合外G字（2012）7022號]。

作者簡介：才林（1985—），男，吉林輝南人，碩士，研究方向為地理信息系統與遙感。 E-mail：cll2405@163.com。

通信作者：周忠發，教授，博士生導師。 E-mail：fa6897@163.com。生態服務價值是指生態系統與生態過程所形成并維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用，是人類生存與現代文明的基礎[1]。土地作為自然生態系統的載體，是人與自然交叉最為密切的環節，土地利用的變化必然影響生態系統的結構和功能[2]，從而引起生態系統服務價值的變化，同時土地利用變化驅動下的生態系統服務價值變化可作為生態環境效應的量化指標[3]。因此，研究土地利用變化情況下區域生態系統服務價值的變化，對于了解土地利用變化的生態環境效應具有重要意義。近年來，Costanza和謝高地等的研究結果被廣泛應用于省（市）、縣等不同空間尺度的生態系統服務價值評估，其中根據土地利用變化對生態系統服務價值的研究也得到廣泛的開展[4]，以喀斯特地區為研究區的研究主要集中于生態服務功能的時空變化、喀斯特生態系統水文功能、茂蘭喀斯特原始森林生態系統服務、次生林恢復后生態服務評估等方面。貴州省是喀斯特分布面積廣且集中的省份之一，是西南地區石漠化最為嚴重的省份[5]，其中花江示范區是貴州高原上一個典型的喀斯特峽谷區域，區內生存環境惡劣、人地矛盾突出，是貴州嚴重貧困地區之一。由于社會經濟的發展和各種石漠化治理工程的相繼實施，花江示范區的土地利用/覆被發生了較大變化，導致區域生態系統服務功能發生相應的變化。因此，對花江示范區基于土地利用變化的生態系統服務功能進行估算，有利于為該地區在今后發展中土地利用結構的優化提供參考依據。

1花江示范區概況

花江示范區位于貴州省西南部，貞豐縣和關嶺縣交界處的北盤江中游花江峽谷段，東經105°36′30″～105°46′30″、北緯25°39′13″～25°41′00″，總面積51.62 km2，2010年年底總人口8 612人，人口密度167人/km2；區內碳酸鹽巖占95%以上，喀斯特地貌極為發育，地形破碎，基巖裸露率高，石漠化面積占總面積的54.69%，海拔500～1 200 m，相對高差700 m，是貴州高原上一個典型的喀斯特峽谷區域（圖1）。年均溫18 ℃，年降水量1 300 mm，水熱組合條件適宜發展林業；區內地塊分布極不連續，土地利用以旱地為主，水田極少，坡度≥25°的土地占區域總面積的87%，平地面積僅占2%，土壤僅存于喀斯特溶隙和洼地之中，宜耕地資源不足，土層淺薄，保水性、耐旱性差，耕地質量差，中低產土地比例大，多為坡耕地，長期濫墾濫伐，重用輕養，土地生產力不斷下降，土壤營養元素流失，農業產量較低。近年來逐步投入退耕還林（草）、水土保持、經果林種植等項目，區內生態環境和社會經濟得到較大改善。

2土地利用變化特點分析

2.1數據來源及分類

以2000年、2005年、2010年花江示范區遙感影像為基礎，通過人工目視解譯與計算機遙感圖像自動解譯分類，選取驗證點進行野外實地驗證室內解譯結果，提取3個時期的土地利用信息。參照國家通用的土地利用分類標準《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2007）且考慮到花江示范區的實際情況，將花江示范區土地利用解譯為耕地、園地、林地、草地、交通運輸用地（公路）、水域、裸巖石礫地、農村居民點和獨立工礦用地共9種土地利用類型。根據研究區土地分類情況統計出不同土地利用類型的面積及變化情況。

2.2土地利用變化情況分析

對花江示范區土地利用變化情況，引入土地利用類型動態度（K）進行描述，它是指某區域一定時間范圍內特定土地利用類型規模的變化速率，并且能夠預測未來土地利用的變化趨勢[6]。

K=Ub-UaUa×1T×100%。

式中：Ua、Ub分別為研究初期及研究末期某一種土地利用類型的數量；T為研究時段。

2000—2010年花江示范區各類土地利用變化情況見表1。土地利用總體趨勢是：獨立工礦用地面積增加最多，為2000年的兩倍多，動態度高達11.38，水域其次，增加面積達41.52 hm2，增加率為56.28%；農村居民點略有增加，其他土地利用類型面積都在減少。其中耕地減少最多，其次是草地，減少率分別為-85.73%、-49.00%；裸巖石礫地減少最小，減少率僅為-0.86%。耕地方面，2000-2010年，耕地面積持續減少，但2005年以前減少緩慢，減少率僅-1.23%，2005—2010年減少率大增；另一方面，以2005年為節點，園地、林地和裸巖石礫地呈先增后減的趨勢，但增加面積較小，減少面積較大。相反，草地面積變化規律為先減后增，減少面積大，增加較緩慢。endprint

3生態系統服務價值核算

3.1生態系統服務價值系數獲取

1997年Costanza等人的研究成果使生態系統服務價值評估的原理與方法從科學意義上得以明確[7]。魯春霞等人根據中國的實際情況，制定了中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表[8]。根據生態價值服務價值表，生態系統類型與土地利用類型并不是一一對應的，但二者之間關系密切。由于貴州是典型的喀斯特省份，生態環境較為脆弱，各生態系統服務價值必然受到自然環境本底條件的制約，在全國水平的估算中空間異質性往往被低估，因而貴州的生態價值系數會低于全國水平。基于此劉宇等人參照Costanza的研究成果以及謝高地等人提出的中國陸地生態系統單位面積生態服務價值表（表2），并結合貴州實際情況，計算出了與貴州省土地利用類型相對應的生態系統類型及其生態價值系數（表3）[9]。為了便于計算和結果比較，統一采用劉宇等人的貴州生態系統服務價值系數進行研究區生態服務價值計算，此外，把每種土地利用類型與最接近的生態系統類型結合起來，從而得出每種土地利用類型單位面積的生態服務價值。其中，耕地與農作物對應，園地兼有林地與草地雙重特性，故取二者平均值，裸巖石礫地取荒山對應值，交通運輸用地、農村居民點和獨立工礦用地屬建設用地范疇，生態價值系數為負值。

3.2生態系統服務價值計算

生態系統服務價值計算公式：

ESV=∑Ak×VCk。

式中：ESV是生態系統服務價值（元）；Ak是研究區第k種土地利用類型分布面積（hm2）；VCk為生態價值系數[元/（年·hm2）]，即單位面積生態系統服務的價值。

總體上，花江示范區2000—2010年耕地、園地、林地、建設用地和裸巖石礫地的生態系統服務價值呈下降趨勢，其中園地、林地和裸巖石礫地一度出現小幅上漲，而草地和水域的生態系統服務價值則呈上升趨勢 但草地生態系統服務價值在2005年曾出現大幅下降。從各個時段上看，2005年耕地和草地的生態服務價值下降比率大，2010年又大幅回升，主要是2005年耕地、草地退化后環境問題加重，繼而開展的石漠化綜合防治的主要手段之一就是實施退耕還林還草，其生態服務價值隨面積增減而變化。園地、林地生態系統服務價值略有減小但變化率不大。建筑用地的生態系統服務的影響通常為負面的，其生態系統服務價值取負值，其在生態系統服務中的比例全部取零[10]。裸巖石礫地就是喀斯特地區存在石漠化隱患的區域，2005年裸巖石礫地面積有所增加，極大可能是不合理的人類活動導致的水土流失加重，2005—2010年通過環境治理與開發，該部分的利用類型得以向其他利用方式轉化。水域面積和生態服務價值在2005年至2010年增長，人工儲水蓄水工程的實施是實現增長的主要原因（表4、圖2）。

5結論

整個花江示范區2000—2010年的生態系統服務價值總體上是增長的，2010年生態系統服務價值比2000年增長了5.085 6×107元，變化率高達81.11%，說明近年來退耕還林還草、封山育林、小流域綜合治理、經果林種植等石漠化治理工作的開展取得了一定成效，生態環境質量有所提高。各年的生態價值構成中，2000年和2005年都是林地的貢獻率最大，分別達到49.76%、55.85%，2010年時草地的貢獻率最大，高達58.27%，三個時期的建設用地生態系統服務價值貢獻率都是最低，在今后的發展中應嚴格控制建設規模，引導土地利用方式向生態服務價值高的土地利用類型轉變。

生態系統服務價值的評估雖然能為花江示范區生態系統恢復和建設提供一定參考，但估算過程中有可能存在一些偏差或不足：（1）Costanza、謝高地等人計算的中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值固然不能體現出喀斯特地區的特殊性，但劉宇等人計算出的與貴州省土地利用類型相對應的生態系統類型及其生態價值系數是否考慮了全部的生態系統服務，對這些生態系統的估價是否準確需要進一步研究；（2）花江示范區是貴州典型的喀斯特區域，生態環境較差，采用整個貴州范圍內的生態系統服務價值系數來對其進行估算，花江示范區的空間異質性也可能出現被低估的情況；（3）計算中將裸巖石礫地與未利用土地對應，園林系數取林地和草地的平均值可能會造成計算結果與實際情況有一定的偏離。

參考文獻：

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