土地利用變化對桂平市生態系統服務功能的影響探討

周姣娣 陳利芳 陳炳超 楊彥麗

摘要 土地利用變化對生態系統的影響的研究是目前可持續發展和生態學研究的熱點之一。該研究以1996～2008年桂平市土地利用規劃數據、變更數據和第二次土地調查數據為依據，對該區域土地利用變化特點進行了分析，并結合該區域不同時間維度的生態系統服務價值及其變化情況，對桂平市土地利用變化對生態系統服務功能的影響進行了探究。結果表明：1996～2008年桂平市土地利用結構變化中最為明顯的是園地，其次為草地。土地利用變化導致生態系統服務總價值增加了約9 043.05萬元，其中林地對生態系統服務總價值的貢獻最大，各單項服務價值變化也較明顯。

關鍵詞 土地利用變化；生態系統服務功能；桂平市

中圖分類號 S29 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-274-03

Discussion on the Effect of Land Use Changes on Ecosystem Service Function in Guiping City

ZHOU Jiao-di1， CHEN Li-fang2， CHEN Bing-chao1，3 et al

（1. Guangxi Teachers College， Nanjing， Guangxi 530000； 2. Guangxi Forestry School， Nanning， Guangxi 530000； 3. Nanning City Landscape Garden Construction Engineering Co.， Ltd.， Nanning， Guangxi 530000）

Abstract The influence of land use change on ecosystem research is currently one of the hot topics in the study of sustainable development and ecology. Based on land use planning data， change data and the second data of Guiping City during 1996-2008， the characteristics of regional land use change were analyzed， combined with ecosystem service function and the change in different time dimensions， the effects of land use change in Guiping City on ecosystem service function were explored. The results showed that in Guiping City during 1996-2008， the most obvious change of land use structure is garden plot， followed by grassland. The total value of ecosystem services increased by about 90 430 500 yuan， and the total value of forest ecosystem services was the largest， and the value of each individual service was also obvious.

Key words Land use change； Ecosystem service function； Guiping City

土地利用變化是影響生態系統變化的主要原因之一，土地利用變化可直接引起區域多種生態系統類型及其空間格局的巨大變化，進而導致生態系統結構、過程及功能的變化，使得生態系統為人類提供的生態服務也發生變化。生態系統服務是指人類從生態系統獲得的各種惠益，是人類賴以生存和發展的基礎，包括供給服務、支持服務、調節服務和文化服務[1-2]。進入21世紀以來，伴隨著社會生產力的高速發展，人類改造、利用自然界的能力逐步提高，在給人類帶來發達的物質文明的同時，土地生態系統已經遭到不同程度的破壞。因此，筆者基于土地變化動態度模型及生態系統服務價值模型，更科學合理地反映了生態系統服務價值并不是由簡單的土地面積變化所引起的，從桂平市的研究結果可以看出，生態系統服務價值并非呈線性變化。土地利用變化與生態系統服務價值二者之間是相互促進、相互制約的動態的耦合關系。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

桂平市位于我國廣西壯族自治區東南部，地理坐標為109°42′～110°40′E、22°52′～23°48′N。歸貴港市管轄，東鄰平南縣，南與北流縣、興業縣、容縣相鄰，西與貴港市港北區交界，北與金秀縣、武宣縣毗連。地勢西北、東南高，中間低，呈馬鞍形向東傾斜。地形以平原為主，平原占40%。西北部為大瑤山余脈和蓮花山始端；東南部為大容山北麓；中部是廣袤肥沃的潯江、郁江平原。洪水頂為境內最高峰，海拔1 313 m。河流主要有黔江、郁江、潯江，均屬西江水系。桂平屬中南亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛。年平均溫度為21.4 ℃，最高溫度為39.2 ℃，最低溫度為-3.3 ℃。年平均降雨量1 715 mm [3]。

根據桂平市二次調查資料，2008年桂平市土地總面積為407 052.78 hm2，土地利用結構見圖1。由圖1可知，耕地占總面積的28.84%，由水田和旱地構成；園地占總面積的5.28%，以果園為主；林地占總面積的47.46%，以有林地為主；草地占總面積的3.19%，無天然牧草；交通運輸用地占總面積的0.87%；水域及水利設施用地占總面積的5.42%；城鎮村及工礦用地占總面積的6.7%；其他土地占總面積的2.23%，以田坎和裸地為主。

圖1 2008年桂平市土地利用結構

1.2 數據來源

土地利用變化主要表現為各土地利用類型的數量和結構等方面的變化，一般從土地利用類型的年變化率、各個年份不同土地利用類型的面積變化以及變化幅度等方面進行測度和定量描述。以1996～2008年為研究期，以桂平市為研究對象，采用的基本數據來源于桂平市國土資源局提供的《桂平市土地利用總體規劃》、《桂平市土地志》、第二次土地調查成果等資料。

1.3 研究方法

1.3.1

土地利用動態度模型。為了反映耕地、林地等用地類型的變化幅度與變化速度的差異，采用劉紀遠等建立的土地利用動態度模型進行測算，該模型在比較土地利用變化的區域差異及預測未來土地利用變化趨勢等方面具有重要的作用[4-6]。土地利用變化動態度表示為：

K=[（Ub-Ua）/Ua]×（1/T）×100% （1）

式中，K為研究時段內某種土地利用類型的變化率；Ua、Ub分別表示研究時段開始與結束的該土地利用類型的面積；T為研究時段，設定為年時，該模型的結果就是表示該區此土地利用類型的年變化率。

1.3.2

生態系統服務價值的確定。在測算各土地利用類型的單位面積生態服務價值時可以遵循以下原則操作：耕地對應耕地生態系統；園地取森林和草地的平均值；林地對有林地和灌木林地應林地生態系統；而疏林地、未成林地、跡地和苗圃的生態價值較低，對該地類生態價值的核算可參照草地生態系統；貴港市的水域中主要為河流水面，在測算該地類的生態服務價值時可按水體生態系統的參數進行統計[7]。根據《中國生態系統服務價值當量因子表》和研究區域農田自然糧食產量的經濟價值，利用公式（2），計算得出桂平市生態系統單位面積生態服務價值當量（表1）。

Eij=eij·Ea（i=1，2…，9；j=1，2…，8） （2）

式中，Eij為j種類型i種生態服務功能的單價；eij為i種類型j種生態服務功能相對于農田提供生態服務單價的當量因子；j為土地利用類型；i為生態服務功能類型。

1997 年Constanza等[8]率先估算了生態系統的各項服務價值，但存在對耕地服務價值估計偏低、對濕地服務價值估計偏高等缺陷。20世紀以來，我國學者謝高地等在其研究基礎上，通過對 200 位生態學者進行問卷調查，制定出我國不同土地生態系統單位面積生態服務價值當量表，該表定義了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，得出桂平市單位面積農田自然糧食產量的經濟價值為527.4元/（hm2·年）。同時，考慮到桂平與青藏高原生態系統類型、結構等存在顯著差異[9]，因此對土地利用類型生態服務價值的當量因子進行修正，得到桂平市各類土地利用類型單位面積生態服務價值（表2）。

對生態系統服務價值的評估方法如下：

ESVij=Ai×Eij（i=1，2，…，9；j=1，2，…，8）（3）

式中，ESVij 為研究區域j類土地利用i種生態系統服務功能價值（元）；ESV為研究區域土地生態系統服務總價值（萬元）；Eij為單位面積土地利用類型的生態服務價值；Aj為研究區域土地利用類型的分布面積。

2 結果與分析

2.1 土地利用變化動態度分析

根據1996～2008年桂平市土地利用數據，利用公式（1），計算得到桂平市土地利用變化動態度（表3）。

由表3可知，1996～2001年，桂平市耕地面積減少了525.57 hm2，減小幅度相對較小，約0.076%；而園地、林地面積分別增加了2 121.43、1 576.15 hm2；其中，增加幅度最大的是園地，增幅達4.836%。在2001～2008年，耕地面積和其他土地減少了20 836.2 hm2、16 093.9 hm2，減幅分別為2.153%、9.132%；而增幅度最大的為草地，增加了6 747.78 hm2，增幅達15.469%。在1996～2008年整個研究期來看，耕地、水域、其他土地呈減少趨勢，而其他土地類型呈增加趨勢。其中耕地減少最多，減少了21 361.74 hm2，減幅達1.516%；園地、林地、草地分別增加了12 723.87、15 829.17、6 608.81 hm2；園地增幅最大，達4.933%；城鎮村級工礦用地面積增加了6 934 hm2，交通用地增加了529.95 hm2。

2.2 生態系統服務價值分析

根據表2數據，利用公式（3）計算得出1996～2008年桂平市各類土地生態服務價值變化（表4）。在整個研究期間，桂平市園地、林地的生態系統服務價值呈增長趨勢，且林地增長趨勢較顯著；草地的生態服務價值12年基本無變化，相對穩定；耕地、水域、未利用地的生態系統服務價值呈顯著下降趨勢。

土地利用變化是生態系統服務價值總量變化的直接原因。從表4可以看出，1996～2008年桂平市的生態系統服務價值的變化總體呈增加趨勢且增加的速度變快。1996年的ESV值為324 666.86萬元，到2008年的ESV上升到333 709.91萬元，12年增加了9 043.05萬元。其中耕地的ESV減少了7 784.93萬元，在所有減少的土地利用類型的ESV中所占比例最大；林地的ESV增加了18 199.29萬元，在所有增加土地利用類型的ESV中所占比例最大。隨著退耕還林政策的實施，以及經濟農作物、經濟林、生態保護和半保護生態系統的建設，土地利用的綜合指數升高，當地的生態系統服務價值總量保持著上升的良好發展趨勢，其中林地的ESV貢獻率最大，但耕地、水域和其他土地的ESV卻減少。因此總體來看，桂平市土地利用結構變化并沒有導致區域生態系統服務功能的下降，而基本上維持在320 000萬元以上，并略有增加。

3 結論

該研究研究以桂平市為研究對象，根據 1996～2008 年土地利用變更數據，將土地利用變化與生態系統服務價值結合起來，將土地類型對應為相應的生態單元，探討了二者之間的關系。1996～2008年，桂平市土地利用主要以耕地、水域等持續減少以及園地、林地、草地增加為主要特征，土地利用變化率最大的是林地，最小的是交通運輸用地，土地利用結構變化明顯。在整個研究期間，桂平市土地利用變化導致生態系統服務總價值增加了約9 043.05萬元，其中林地對生態系統服務總價值的貢獻最大，其次為水域、耕地和園地。這種土地利用變化特征對桂平市生態系統服務功能并沒有產生巨大的沖擊，總體來看基本保持穩定。各生態系統之間相互促進和制約，存在著錯綜復雜的動態關系。生態系統服務價值并非單純地由土地利用變化所引起，而是很多直接作用以及間接作用的結果。而生態系統服務價值對林地變化較為敏感，在今后的土地利用中，注重林地對生態系統的正貢獻，繼續加大植樹造林的力度，同時控制城鎮化進程，提高土地利用水平，優化土地利用結構，維持區域生態安全，促進土地利用與生態系統的和諧發展。因此，在加快城市建設的同時要堅持環境友好型土地利用模式，建設資源節約型社會，充分利用已有的科技和手段，優化土地資源結構，增加城市空間的集約利用程度，同時要提高城市綠化和水體覆蓋范圍，增強生態系統聯通性，這將有利于改善生態系統的結構和提高生態系統服務功能效益和經濟社會效益。

參考文獻

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