平谷區東高村鎮土地利用變化對生態系統服務價值的影響

門云云，周申燕，石靜儒，田雪峰，宮小燕*

(1.中國農業大學資源與環境學院，北京100193;

2.環境保護部環境工程評估中心，北京100012)

生態系統服務是指通過生態系統的結構、過程和功能直接或間接得到的生命的支持產品和服務［1－2］。土地利用/覆蓋變化能改變生態系統的結構、過程和功能，進而影響生態系統服務［3］。土地利用變化多以提高產量或經濟效益，有可能會降低生態系統的眾多調節服務功能［4］。通過研究土地利用變化下生態系統服務功能的響應，可定量分析土地利用對生態環境的影響［5］。在生態系統服務眾多定量方法中，價值核算是最直觀的定量方法，其有利于引起政策決策者、公眾等對生態系統服務的關注［6］。研究土地利用變化，下的生態系統服務價值響應，可以使土地利用利益相關者更加直觀和科學地了解土地利用效益，對保護生態安全，建立可持續的土地利用模式都有重要意義。國內已有很多學者對土地利用變化引起的生態系統服務價值變化進行了定量研究［7－9］。筆者根據東高村鎮土地利用類型變化，估算該鎮生態系統服務價值的變化過程，旨在探討東高村鎮土地利用變化對生態系統服務價值的影響，為該鎮土地利用規劃與決策及生態環境保護提供參考。

1 研究區概況

東高村鎮位于北京市平谷區南部，地處40°2'54.55″～40°7'38.195″N，117°1'8.984″～117°10'45.608″E，總面積為56.0 km2。該鎮地勢東南高、西北低，為低山丘陵崗臺階地，境內最高山峰青龍山，海拔350 m;西北部低，海拔20 m。

東高村鎮所在區域春季風沙多雨水少，夏季高溫多雨，秋季晝夜溫差大，冬季寒冷，降雪少而干燥。降雨主要集中在6～8月份，年降水雨量為400 mm左右，屬于干旱少雨、水資源匱乏區。但是，該區域深水水質優良，水源豐富。年平均氣溫11.5℃，年均濕度60%，無霜期191 d。全年以東北偏東風出現最多，東南風出現頻率最少，春、夏兩季較之秋冬兩季東北風有所減少，西南偏南風相應增加。年平均風速2.4 m/s，月平均風速4 月份最大，為 3.3 m/s。

該鎮注重生態環境的發展，大力開展植樹造林，2013年林木覆蓋率已達41.55%。平原地區分布有河灘人工林、公路護路林和農田防護林。低山丘陵植被以荊條、灌木叢為主，局部有松、柏、楊、槐、果樹等。

2 研究方法

根據MEA的分類，生態系統服務包括供給服務、調節服務、支持服務、文化服務4個一級類型，在一級類型之下進一步劃分出11種二級類型，包括食物生產、原材料生產、水資源供給、氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節、土壤保持、維持養分循環、維持生物多樣性、提供美學景觀服務等［2］。國內學者在全球生態系統服務價值核算表的基礎上，根據國內以實物量計算方法為主的生態系統服務價值量評價結果［10］，并結合遙感影像數據對NPP和生物量的模擬分析和專家經驗，修訂得到我國二級生態系統服務價值當量因子表［11］。該研究以修訂的我國二級生態系統服務價值當量因子表為基礎，得出東高村鎮不同生態系統單位面積的生態服務價值當量因子表。東高村鎮位于平谷區，2005～2013年平谷區年均糧食產量為2 577 kg/hm2，1978～2009年全國糧食的平均價格為1.1元/kg。在考慮沒有人力投入的自然生態系統提供的經濟價值是現有單位面積農田提供的食物生產服務經濟價值的1/7，可計算出研究區農田食物生產服務的經濟價值量為405元。園地取森林與草地的均值，研究區各地類的單位面積生態系統服務價值見表1。基于生態系統服務價值計算模型，對東高村鎮不同時期的生態服務價值進行計算［1］，計算公式如下:

式中，V為研究區生態系統服務總價值(元);Pij為單位面積上i土地利用類型的j種生態系統價值，元/(hm2·a);Ai為研究區內土地利用類型i的分布面積，hm2。

3 結果與分析

3.1 東高村鎮土地利用的變化 東高村鎮總面積56 km2，其中耕地面積占比最大，1996、2005、2013年分別占區域總面積的 50.1%、39.5%、31.2%;其次為建設用地，3 個年份分別占區域總面積的 16.1%、17.3%、28.4%。由 1996 ～2013 年東高村鎮土地利用變化可以看出，耕地面積逐漸減少，林地、水域、建設用地面積逐漸增加，園地和草地面積先增加后減少(表2)。1996～2005年，研究區除耕地面積減少外，其他土地利用類型面積均有所增加，耕地面積減少了21.1%，林地增幅最大，增加了91.1%，其次是園地，增加了50.4%。2005～2013年，研究區林地、水域和建設用地面積增加，林地增幅最大，增加了118.5%，其次是建設用地，增加了64.1%;草地、園地、耕地的面積減少，草地減幅最大，減少了91.4%，其次為耕地，減少了21.1%。土地利用類型的變化將極大地影響生態系統服務價值的動態變化，尤其是水域、林地等生態價值較高的土地類型。

表2 1996～2013年東高村鎮土地利用結構變化

3.2 東高村鎮生態系統服務價值的變化

3.2.1 總生態系統服務價值的變化。由表3可知，1996～2013年，東高村鎮總生態系統服務價值(ESV)逐漸增加。1996年東高村鎮總生態系統服務價值為4 317.95萬元，其中水域、草地和耕地生態系統服務價值所占比例較大，分別為52.95%、19.41%、12.41%;2005 年總生態系統服務價值增至4 883.14萬元，較1996年增加了565.19萬元，水域、林地、草地生態系統服務價值是主要構成部分，所占比例分別為49.91%、13.72%、18.26%，耕地生態系統服務價值減少，較1996年減少了113.27萬元;2013年總生態系統服務價值增至5 013.38萬元，較2005年增加了130.24萬元，水域和林地生態系統服務價值是主要構成部分，所占比例分別為54.56%、29.21%，草地、園地、耕地生態系統服務價值減少，分別減少814.63 萬、58.16 萬、89.21 萬元。

從2個時段(1996～2005年、2005～2013年)各土地利用類型生態系統服務價值的變化來看(表3)，林地和水域生態系統服務價值逐漸增加，耕地逐漸減少，草地和園地呈先增加后減少趨勢。林地在1996～2005年的生態系統服務價值增加319.37萬元，在2005～2013年增加794.2萬元;草地在1996～2005年的生態系統服務價值增加53.51萬元，在2005～2013年減少814.63萬元;園地在1996～2005年的生態系統服務價值增加154.81萬元，在2005～2013年減少58.16萬元;耕地在1996～2005年的生態系統服務價值減少113.27萬元，在2005～2013年減少89.21萬元;水域在1996～2005年的生態系統服務價值增加150.77萬元，在2005～2013年增加298.04萬元。

表3 1996～2013年不同土地利用類型生態系統服務價值變化

3.2.2 單項生態系統服務價值的變化。由表4可知，1996～2013年，從生態系統服務價值的構成來看，研究區單項生態系統服務價值均發生了不同程度的變化，水文調節和氣候調節在3個時期所占的比例均最大，維持養分循環和原料生產所占比例均最小。1996年水文調節所占的比例最大，為50.15%，其次為氣候調節，所占比例為11.72%;維持養分循環所占比例最小，為0.72%，其次為原料生產，所占比例為2.35%。2005年水文調節所占比例最大，為48.45%，其次為氣候調節，所占比例為13.40%;維持養分循環所占比例最小，為0.67%，其次為原料生產，所占比例為2.18%。2013年水文調節所占比例最大，為50.97%，其次為氣候調節，所占比例為13.19%;維持養分循環所占比例最小，為0.60%，其次為原料生產，所占比例為1.94%。

從各單項生態系統服務價值的數量變化來看，各項生態系統服務功能均呈不同的變化趨勢，其中呈持續增加的生態服務功能有水資源供給、氣候調節、凈化環境、水文調節，主要由于水域和林地面積的增加;食物生產功能則呈持續減少的趨勢，主要由于耕地的面積逐漸減少;其余的生態服務功能則先增加后減少。從各單項生態系統服務功能的變化幅度來看，1996～2005年，增幅最大的生態服務功能為氣候調節，增加了29.29%;其次是生物多樣性，增加了25.43%;減幅最大的為食物生產，減少了9.89%。2005～2013年，增幅最大的生態服務功能為水資源供給，增加了9.33%，其次是水文調節，增加了8%;減幅最大的為食物生產，減少了16.58%，其次是維持養分循環，減少了8.91%。

表4 1996～2013年東高村鎮各單項生態系統服務價值變化

4 結論

以1996、2005和2013年平谷區東高村鎮的土地利用數據為基礎，利用謝高地等制定的我國二級生態系統服務價值當量因子表，對東高村鎮生態系統服務價值進行計算。結果表明:

(1)1996～2013年，東高村鎮總生態系統服務價值逐漸增加，增加了695.43萬元。

(2)從各土地利用類型生態系統服務價值的變化來看，林地和水域生態系統服務價值逐漸增加，耕地逐漸減少，草地和園地呈先增加后減少趨勢。

(3)從各單項生態系統服務價值的變化來看，呈持續增加的生態服務功能有水資源供給、氣候調節、凈化環境、水文調節，1996～2005年增幅最大的生態服務功能為氣候調節，2005～2013年增幅最大的為水資源供給，主要由于水域和林地面積的增加;食物生產功能則呈持續減少的趨勢，主要由于耕地面積的逐漸減少。

(4)生態系統服務價值的變化是區域土地利用類型變化的響應，東高村鎮近幾年通過實施平原造林、荒山造林、濱河森林公園建設等工程，提高了水域和林地的面積，進而提高了東高村鎮的生態系統服務價值。對東高村鎮生態系統服務價值的研究，旨在合理配置、協調鎮域土地及環境資源，使鎮域有限的土地資源和生態資源得到可持續利用，促進鎮域經濟與環境保護協調持續發展。

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