基于土地利用變化的山東省生態資產評估研究

孫曉沛

（河海大學公共管理學院，南京 211100）

生態資產價值是中國生態文明建設的重要內容。生態資產價值變化的評估是實現土地結構優化、判斷土地利用的合理性以及生態環境建設的重要依據［1］。生態資產價值已成為國內外研究的熱點，隨著社會經濟的高速發展，人們越來越關注自然資源價值和生態環境效益，生態資產價值的評估已經成為備受關注的焦點問題。對一個地區的生態資產結構和狀況深入全面的了解和掌握，并基于此從生態經濟的角度來分析、回應和解決生態環境中的問題，對區域社會經濟的發展意義重大。應用Arc-GIS 軟件、土地利用轉移矩陣計算山東省2015—2020 年土地利用格局及變化情況，在此基礎上應用Costanza 全球生態系統價值評估模型，計算山東省生態資產服務功能價值，旨在為山東省土地利用政策的制定提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

山東省是華東地區沿海省份，北緯34°22.9′—38°24.01′，東經 114°47.5′—122°42.3′。作為東部沿海經濟大省、人口大省，在全國區域經濟格局中占有重要位置。其地處華東沿海、黃河下游、京杭大運河中北段，是華東地區最北端省份，是中國經濟第三大省、人口第二大省。全省農業產值長期居全國首位，工業產出占全國的1/8。

1.2 數據資料

土地利用基礎數據主要來源于2015—2020 年《山東省統計年鑒》，土地利用遙感數據來源于資源環境科學與數據中心的“全國土地利用類型遙感監測空間分布數據”，是基于美國陸地衛星Landsat TM影像，通過人工目視解譯生成。這一系列數據采用的是一個分層的土地覆蓋分類系統，將全國所有土地利用類型分成6 個一級類（耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用土地）和25 個二級類［2］。本研究所用的2015 年和2020 年山東省土地利用柵格數據是由該數據經過相關處理后獲得，數據分辨率為1 km×1 km。同時，本研究僅使用土地利用分類的一級分類。

1.3 研究方法

應用ArcGIS 軟件對山東省土地利用遙感影像進行處理，采用土地利用轉移矩陣計算山東省2015—2020 年的土地利用格局及變化情況，在此基礎上應用Costanza 全球生態系統價值評估模型，計算山東省生態資產服務功能價值。結合相關文獻、政策分析其變化原因及存在問題，提出建議。

1.3.1 土地利用變化分析 使用土地利用轉移矩陣模型進行分析，可以得知各種土地利用類型的轉出轉入面積情況以及各地類之間的的凈轉換面積［3］。根據式（1）、式（2）計算不同土地利用類型在研究期內的減少或獲得在凈轉換面積中的占比［4］。

式中，Ploss(i),j是轉換矩陣中行i土地利用類型轉為j土地利用類型在行i土地利用類型凈減少中所占的比例；Pgain(i),j是轉換矩陣中行i土地利用類型轉為j土地利用類型在行i土地利用類型凈增加中所占的比例；Pi,j和Pj,i是變化矩陣表中的單個數值。

1.3.2 生態系統服務價值估算方法 依據Costanza全球生態系統價值評估模型，計算山東省區域生態服務功能價值。其公式如下。

式中，ESV為研究區生態系統服務總價值；Ak為研究區內土地利用類型k的分布面積；VCk為土地利用類型k單位面積生態系統服務價值系數。

參 照 Constanza 等［5，6］的 研 究 成 果 以 及 謝 高 地等［7］得出的中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值，結合山東省實際情況，參考相關文獻進行修正，得到山東省的生態系統服務價值系數（表1）。

表1 山東省生態系統服務價值系數 （單位：元/hm2）

此外，為了計算各用地類型對研究區生態資產價值總量的貢獻，根據式（4）計算各類用地的貢獻率［8］。

式中，ESVCk是第k種土地利用類型的生態資產貢獻率；ESVk是第k種土地利用類型的生態資產量；ESV為研究區生態系統服務總價值。

2 結果與分析

2.1 山東省土地利用變化分析

2.1.1 土地利用結構變化 土地利用結構是指省內所有土地中，各種土地利用類型面積所占的比重。由圖1 可知，山東省土地利用結構以耕地為主，占65%左右，與農業大省“中國溫帶水果之鄉”的地位相對應。其次是建設用地，從2015 年15.09%到2020 年的17.26%，比重排名第二。由于山東省有黃河入海口且為沿海省份，水域面積比例占1/20 左右，到2020 年占比略超過草地和林地。山東省2015—2020 年的土地利用結構和比例變化不大，建設用地和水域占比有所上升，耕地、林地、草地、未利用地占比有所下降。

圖1 2015—2020 年山東省各類用地比例變化情況

2.1.2 土地利用變化幅度分析 土地利用變化幅度是指一定的研究期內各種土地利用類型的轉入轉出導致的各類土地面積的變化大小狀況。從表2 可以看出，山東省2020 年與2015 年相比，草地、林地和未利用地面積減少，耕地、建設用地和水域面積增加。

表2 2015—2020 年山東省各地類面積變化情況

其中，耕地面積變化量和變化率都處于最低的位置，這與2018 年新《土地管理法》的頒布有關。山東省據此出臺了《中共山東省委山東省人民政府關于加強耕地保護和改進占補平衡的實施意見》（魯發〔2018〕6 號）和《山東省人民政府辦公廳關于印發山東省市級政府耕地保護責任目標考核辦法的通知》（魯政辦發〔2018〕20 號）以及《山東省耕地保護激勵暫行辦法》（魯自然資規〔2018〕1 號），多次強調耕地資源保護的重要性，并提出相應的保護和激勵措施。

面積減少幅度最大的是未利用地，這與持續的城鎮化發展有關，是不可避免的趨勢。而草地是面積減少量最大的地類，同樣由于城市的擴張，開墾為耕地及開辟為其他用途的荒草地較多，導致草地面積的減少。增加面積最大的是水域，增幅達57.05%，包括河流湖泊以及部分海洋面積，可能是由于南水北調以及黃河入海口建設有關。

2.1.3 土地利用變化分布格局分析 根據土地轉移矩陣分析（圖2）可知，土地利用類型的轉換更多集中發生在山東省中南部的濟南市、淄博市、萊蕪市、臨沂市以及東部的煙臺市和威海市。

圖2 2015—2020 年山東省土地利用變化情況

從轉換類型來看耕地轉建設用地的面積最大，達到15 996 km2，建設用地轉耕地次之，約為12 123 km2，耕地和建設用地的轉換在全省均勻分布。推測可能是由于耕地保護、占一補一的政策影響，各地根據城鎮化發展需要占用城市郊區耕地作為建設用地擴張后，返還相應土地來補償耕地，還包括草地、林地等，也是一種土地利用規劃格局的調整，轉換的過程中保證了耕地總面積基本不變。

此外，水域面積的增加集中在山東省北部沿海以及黃河入海口附近。由于南水北調工程的建設，增加了黃河下游流量，并且為了更好供水，全省范圍內也進行了河流的開發建設和水質的凈化保護［9］。

未利用地的轉出主要集中在山東省北部沿海地區，即德州市、濱州市和東營市。從數據來看，開荒轉為耕地的數量最多，約920 km2，轉為水域和建設用地的次之。

2.1.4 土地利用變化強度分析 土地利用強度是指對土地進行開發利用的效率，由于不同土地利用效率的差異，其產生的生態效益也會有差異。指標越大，說明該土地開發利用程度越大，達到上限最大值就不能再繼續開發利用該土地；指標越小，說明該土地開發利用的程度越小，其下限就是沒有受到人類影響的土地［10］。按照這一概念，可以根據土地開發利用程度高低將各類用地分等定級，按照等級由小到大表示開發利用程度逐漸增加。本研究所涉及的6 類土地中，未利用地為一級，林地、草地為二級，水域為三級，耕地為四級，建設用地為五級，并對各等級分別賦值 1、2、3、4、5 的分值。在實際操作中，研究區域是由多種土地利用類型構成，應該按照每種地類在區域總面積中所占的比例來測算該區域的土地利用強度，計算公式如下。

式中，L代表區域內土地利用強度綜合指數；Gi代表第i種土地利用強度分級指數；Ri代表第i種土地利用類型面積占區域土地總面積的比例。

根據表3 可以得出，研究期內山東省土地利用強度總體呈下降趨勢，且變化幅度較小，為0.09，變動速率為2.6%，說明這5 年內對土地進行開發利用的強度和速度都有所收斂。綜合對比其他省份，山東省土地利用強度綜合指數總體適中，未來為了保持經濟社會持續的正向發展，可堅持高質量原則繼續開發。

表3 2015—2020 年山東省土地利用強度綜合指數

綜合上述指標變化分析，山東省2015—2020 年的土地利用有以下特點。①由于山東省是農業大省，種植業占比大，耕地面積占總面積的2/3 左右，而未利用地的儲量較少，草地、林地的占比小且近5年減少較快，山東省的土地利用結構還有待進一步優化；②耕地與非耕地的面積轉化較多，調整范圍廣，要注意在合理土地利用規劃的指導下進行土地利用類型的置換，保證新開墾的耕地質量；③由于南水北調工程的實施，以及沿海黃河入海口的區位條件，山東省水系建設得到一定提升，要注意保證建設質量，凈化水質，充分發揮水域水系作用。④近年來土地利用強度下降，更注重發展質量，生態發展、綠色發展。

2.2 生態資產變化分析

根據式（3）、式（4）計算得出山東省 2015 年和2020 年生態資產價值構成、總量和各類用地在生態資產價值總量中所占的貢獻率（表4）。

表4 2015—2020 年山東省生態資產價值構成

從總量上來看，山東省的生態資產價值2015—2020 年呈增長趨勢，這與生態文明和生態保護意識逐漸增強密切相關，增加了11.49%，山東省的經濟發展更加綠色環保。

從變化幅度來看，草地和林地這兩種重要的生態資產價值呈現負增長，且減少幅度較大，分別達到34.90%和7.76%，說明對草地和林地的開發利用速度已經超過生態恢復和保護的速度，值得注意。建設用地生態資產增加、未利用地大幅減少，說明山東省城鎮化速度以及社會經濟發展建設速度較快，水域生態資產量增加說明山東省在水環境方面的生態建設和保護工作成效顯著。

從貢獻率來看，耕地始終大于50%，對生態資產價值總量的貢獻最大，主要原因是山東省以農業為主，耕地面積較大且本身需求大，難以開發轉用于其他用途。此外，水域的貢獻率也比較大，而未利用地、建設用地和草地、林地的貢獻率一直較低。

2.3 生態資產變化影響因素分析

2.3.1 人文因素 人文因素對生態資產的影響主要體現在政策變化、經濟結構狀況、人類活動、城鎮化擴張和社會需求等方面。從經濟結構來講，山東省的農業生產大省地位決定了耕地占比大且有著基礎性地位。山東省的人口結構中，農業人口占到近半數，許多農民還是依靠耕地維持生計，對耕地的社會需求不減。政策方面，根據新《土地管理法》的要求出臺的《中共山東省委山東省人民政府關于加強耕地保護和改進占補平衡的實施意見》（魯發〔2018〕6號）和《山東省人民政府辦公廳關于印發山東省市級政府耕地保護責任目標考核辦法的通知》（魯政辦發〔2018〕20 號）等，都對生態資產的調節有一定的限制和影響作用。城鎮化和城市擴張的趨勢不減，人口不斷增加，從2015 年的9.87 千萬人增長到2020 年10.2 千萬人，對土地利用類型的轉變有著很大的影響。

2.3.2 自然因素 氣候變化對自然和生態環境起到很大的影響。在2015—2020 年間，山東省的年平均氣溫呈持續上升趨勢，極端天氣如臺風“溫比亞”“利奇馬”等頻發，與此同時山東半島由于水資源不足，每年都會出現干旱困境。這些無疑會對草地、森林等植被和相應生態系統造成破壞，甚至可能造成土地退化等災害，導致生態資產價值的降低。

3 結論

本研究對山東省2015—2020 年的土地利用數據進行分析，研究山東省在研究初期和末期土地利用結構的特點和變化情況，統計分析山東省6 種地類的比重、格局、變化特征和規律性，并依據Costanza 全球生態系統價值評估模型，計算山東省區域生態資產價值，主要得到如下結論。

2015 年和2020 年山東省的生態資產價值總量分別為1 180.74 億元和1 316.44 億元，研究末期比初期增加了135.71 億元，其增加幅度為11.49%。總的來說，山東省的生態資產總量在這5 年間呈增加趨勢，說明山東省有效地保護了自然生態環境，使得經濟社會與生態環境趨向協調可持續發展。

從生態資產分類變化幅度來說，未利用地減少幅度最大，為66.31%，草地減少量最大，為24.04 億元。耕地變化幅度最小，為0.09%。水域的生態資產量增長量和幅度都居于首位，為169.93 億元和57.05%。

耕地在山東省各土地利用類型中對生態資產價值總量的貢獻率最高，是全省最主要的土地利用類型，占比超過50%。且隨著政策對耕地紅線的規定以及對耕地保護的強調，加之農業在山東省經濟發展中的基礎地位，這一地類在未來一段時間內不會有太大變化，甚至可能繼續增長，因此其生態資產價值量也將繼續增長。

生態資產的增加主要依賴水域面積的增加，而排除水域再看作為生態資產重要組成部分的草地和林地，發現其都有向耕地和建設用地轉變的趨勢，其面積和生態資產價值都有所下降。山東省土地生態資產價值的增長質量不高，還需要進一步注意對草地、林地等地類及生態的保護和占用后補償。

4 展望

本研究的數據為2015 年和2020 年2 期數據，僅分析比較了末期與初期2 期的變化，中間4 年的數據沒有進行具體分析，其中可能會發生生態資產價值的不同變化，有待進一步補充分析。

山東省的土地利用結構及生態資產結構中，耕地占比偏高。應繼續大力發展集約農業，努力提高農業機械化水平，通過科學化、機械化種植提高耕地的利用率和生產率。在保證滿足永久基本農田面積和質量的同時，有效地調整土地利用結構，增加有效植被，通過增加草地、林地等地類提高生態資產價值。

城市發展所需建設用地不足的情況可通過舊城改造、土地整治等方式補充，探索集體建設用地入市等新途徑和新機制來解決，緩解經濟發展和保持生態資產價值之間的矛盾。