荊南三口地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的響應(yīng)機(jī)理

李霞， 李靜芝，2

(1.長沙理工大學(xué)建筑學(xué)院，長沙 410076； 2.洞庭湖水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410114)

0 引言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ecosystem services，ES)是指“人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的惠益”，是達(dá)成區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要基礎(chǔ)[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ecosystem services values，ESV)是從自然生態(tài)的角度出發(fā)，運(yùn)用生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)研究方法，對自然資源或生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行價值量化[2]。而土地利用覆蓋變化(land use/cover change，LUCC)引起的土地面積、類型及格局的變化直接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的多少[3]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張作為LUCC之一，已有大量研究[4-6]表明其是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降的主要原因。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，我國城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模迅速擴(kuò)張，造成了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如生物多樣性降低等，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力下降[7-8]。因此，探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的響應(yīng)機(jī)理，有利于減少城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?jiān)斐傻纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)破壞，對促進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的合理擴(kuò)張、優(yōu)化空間格局具有重要意義[9]。

目前，國內(nèi)部分學(xué)者分析了城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響程度和特征。從研究成果來看，主要分為定性研究和定量研究。定性研究主要是通過土地利用類型動態(tài)度定性分析快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的土地利用變化和引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化[10]; 通過城市擴(kuò)張模型識別城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時空變化和擴(kuò)張模式，以及擴(kuò)張的生態(tài)效應(yīng)[11]。定量研究主要是通過關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型定量分析城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張與景觀生態(tài)安全之間的關(guān)系[12]； 通過回歸分析定量分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空演變規(guī)律并揭示其變化的驅(qū)動因素[13]。還有學(xué)者探究了城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的直接影響和間接影響機(jī)理[9]，但未考慮城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張侵占不同地類對ESV造成的影響。

荊南三口地區(qū)(以下簡稱荊南三口)是連接長江荊江河段與洞庭湖區(qū)的紐帶, 其分流分沙的變化對荊江和洞庭湖區(qū)的洪水及河床沖淤起決定作用[14]。截至目前，學(xué)界對于洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究較多[15-17]，但對荊南三口ESV時空演變及響應(yīng)機(jī)制的研究存在空缺。鑒于此，本研究以國土空間規(guī)劃為背景，采用動態(tài)計(jì)算方法定量計(jì)算荊南三口不同時期的ESV; 以城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張侵占不同地類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)造成的不同影響為切入點(diǎn)，定量地揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的響應(yīng)機(jī)理，為城鄉(xiāng)建設(shè)用地的合理擴(kuò)張?zhí)峁┛茖W(xué)依據(jù)和決策支持，也為城鎮(zhèn)化對生態(tài)系統(tǒng)影響的相關(guān)研究提供參考[5]。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

荊南三口指松滋河、虎渡河、藕池河分泄長江水入洞庭湖北部的河網(wǎng)平原區(qū)，其中以常德市的安鄉(xiāng)縣、益陽市的南縣、岳陽市的華容縣為核心區(qū)域，本文以此三縣作為主要研究對象(圖1)。荊南三口地處E110°59′～113°1′32″，N29°10′18″～29°31′37″，屬大陸性季風(fēng)濕潤氣候。四季分明，特征顯著，雨季多集中在夏初，年均溫度 16～17 ℃。多年平均無霜期為275 d，適宜于動植物的生長和繁殖。該地區(qū)總面積4 014 km2，2018年末總?cè)丝跒?00.98萬人，其中城鎮(zhèn)人口96.69萬人，城鎮(zhèn)化率為48.11%。2018年地區(qū)生產(chǎn)總值762.6億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整為18.7∶34.2∶47.2。長期以來該地區(qū)都因較好的土壤條件成為湖南省乃至全國重要的商品糧、棉、油、魚生產(chǎn)基地，工業(yè)發(fā)展迅速，逐漸形成以紡織、化工、食品、造紙、建材工業(yè)等為特色的工業(yè)體系。但在自然條件變化和人類活動的雙重影響下，該地區(qū)河流斷流、水資源過度開發(fā)等一系列生態(tài)環(huán)境問題逐漸顯露[14]。特別是三峽水庫建成以來，長江來水減少而湖水流出加快，加劇了荊南三口豐水期洪澇災(zāi)害和枯水期干旱缺水的發(fā)生，同時水文的變化對輸沙量減少也造成了一定影響，從而導(dǎo)致河流淤積斷流。水沙環(huán)境是洞庭湖流域的重要組成部分以及污染物的主要載體，這些因素的綜合作用在一定程度上制約了荊南三口地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

圖1 荊南三口位置示意圖

本文采用的主要數(shù)據(jù)包括: 1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2013年、2018年7個時期的荊南三口土地利用數(shù)據(jù)，源自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http: //www.resdc.cn); 1990—2018年的全國水稻的平均價格源自于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》; 1990—2018年的荊南三口的糧食單位面積產(chǎn)量來源于《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》； 1990—2017年的銀行定期存款年利率來源于中國人民銀行官網(wǎng)(http: //www.pbc.gov.cn/)。

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)選取

采用謝高地等[18]依據(jù)千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MA)提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類方法，分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4大類，并進(jìn)一步細(xì)分為食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性和美學(xué)景觀等11種服務(wù)功能。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計(jì)算

2.2.1 當(dāng)量因子價值量的核算

在謝高地等[18]2015年的當(dāng)量表基礎(chǔ)上，參考彭文甫等[19]對于聚落生態(tài)系統(tǒng)的取值，根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)狀特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，得到研究區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

1)當(dāng)量因子計(jì)算。謝高地等[20]通過專家知識法將1 hm2農(nóng)田糧食生產(chǎn)能力作為一個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子，以各地類各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對農(nóng)田糧食生產(chǎn)能力的相對重要性為當(dāng)量因子，構(gòu)建了中國生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子表。參考謝高地等[21]的方法，將1 hm2農(nóng)田糧食生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價值的1/7作為1個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的價值量，計(jì)算公式[22]如下：

，

(1)

式中：VC0為1個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的價值量，元·hm-2(以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量)；Pi為研究區(qū)第i年水稻的平均價格，元·kg-1(用全國水稻平均價格代替)；Qi為第i年水稻的平均糧食產(chǎn)量，kg·hm-2。

2)當(dāng)量系數(shù)時間修訂。動態(tài)當(dāng)量因子法在計(jì)算時易受到通貨膨脹等各類經(jīng)濟(jì)因素的影響，不能準(zhǔn)確地體現(xiàn)同一地塊的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同時期的差異性[5]。針對此問題，參考朱曉南[5]等用銀行的年利率對水稻的平均價格進(jìn)行時間修正，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同時間上的ESV更加準(zhǔn)確。修正模型為：

(2)

3)當(dāng)量系數(shù)地區(qū)修訂。借鑒謝高地等[18]2015年基于中國國情最新改進(jìn)的單位面積ESV當(dāng)量表，選用湖南省生物量因子B(1.95)對其生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值系數(shù)進(jìn)行修正。

4)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算模型。根據(jù)謝高地的當(dāng)量因子表及荊南三口當(dāng)量因子值，獲得荊南三口各土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出荊南三口土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。計(jì)算模型如下[23]：

(3)

VCkj=VC0×Vkj×B

，

(4)

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，元；VCkj為第k類生態(tài)系統(tǒng)的j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的ESV系數(shù)，元·hm-2·a-1；VC0為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量，元·hm-2；Sk為k類生態(tài)系統(tǒng)類型面積，hm2;Vkj為第k類生態(tài)系統(tǒng)類型j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值基礎(chǔ)當(dāng)量”；B為當(dāng)量因子的地區(qū)修訂系數(shù)。

2.3 多因素回歸分析

采用SPSS26.0的多元逐步線性回歸模型定量分析城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損益的關(guān)系，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果小于0.05且VIF≤10[24]時有意義。線性回歸方程驅(qū)動機(jī)制模型如下：

ΔESVj=α1F(Sk) +β1

，

(5)

PESVj=α2F(SCk)+β2

，

(6)

式中：ΔESVj為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化量，億元(j=0，1,2,3,4分別表示總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、供給服務(wù)價值、調(diào)節(jié)服務(wù)價值、支持服務(wù)價值和文化服務(wù)價值)；Sk為k類土地利用類型面積的變化量，km2；PESVj為城鄉(xiāng)擴(kuò)張損益值，億元；SCk為城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占k類土地利用類型的面積，hm2；α和β為模型系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用類型變化分析

1990—2018年，荊南三口土地利用現(xiàn)狀總體保持“七分田、二分水、一分聚落山林”的特點(diǎn)(圖2)。從變化規(guī)模來看(表1)，耕地面積于1990—2010年逐年遞減，減少了30.06 km2，至2010年開始緩慢增加； 1990—2018年間，水域面積不斷增加，增加了117.24 km2，濕地面積不斷減少，減少了160.34 km2，林地、草地、建設(shè)用地面積的變化幅度不大。在1998年特大洪水等自然災(zāi)害，退田還湖、平垸行洪、移民建鎮(zhèn)等政策實(shí)施和城鎮(zhèn)擴(kuò)張等人類活動的多重影響下，建設(shè)用地、林地、人工水面的面積不斷增加，建設(shè)用地由2.77%增長至3.46%，增加了29.01 km2； 林地由4.12%增長至4.67%，增加了22.97 km2； 人工水面(主要為水庫坑塘)由4.22%增長至7.77%，增加了148.59 km2。而自然水系(主要為河渠、湖泊、灘地、沼澤地)的面積不斷減少，其中河渠由3.73%降低至3.36%，減少了15.65 km2； 湖泊由6.36%降低至5.99%，減少了15.63 km2； 灘地由5.21%降低至1.45%，減少了57.561 km2； 沼澤地由2.96%降低至2.89%，降低了2.81 km2。由此可見，荊南三口人水爭地問題突出。

圖2-1 1990—2018年荊南三口土地利用空間分布

(c) 2010年(d) 2018年

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時序變化分析

3.2.1 各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時序變化

1990—2018年，荊南三口ESV從443.56億元增加至471.03億元，增長了6%，ESV整體經(jīng)歷了平緩的增長過程(圖3)。從各地類ESV看，1990—2018年間，水域的ESV呈遞增過程，且增速不斷變大，由0.95%上升至10.93%，至2018年，水域的ESV達(dá)到最高值371.26億元，占價值總量的70%； 聚落的ESV呈負(fù)增長過程，且增速不斷變大，由1.78%上升至17.08%； 而濕地的ESV呈遞減過程，且減速不斷變大，由0.65%上升至10.93%，至2018年，濕地的ESV達(dá)到最低值39.04億元，占價值總量的8.29%； 其余地類的ESV變化不大。由此可見，濕地面積大量減少、水域面積較快增長是荊南三口ESV增長緩慢的根本原因。

(a) 水域及總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化 (b) 農(nóng)田等其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

3.2.2 各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值時序變化

從各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的構(gòu)成來看(表2)，1990—2018年，水文調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性4種服務(wù)功能最具優(yōu)勢地位，構(gòu)成了荊南三口ESV的主體。因此，調(diào)節(jié)徑流、涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)和維持生物多樣性始終是荊南三口生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。就各階段而言(圖4)，水文調(diào)節(jié)、水資源供給的ESV呈遞增過程，且增速不斷變大，分別由0.83%和3.2%上升至5.1%和15.48%； 凈化環(huán)境和生物多樣性的ESV呈現(xiàn)先增長后減少的趨勢，2010—2018年，生物多樣性的ESV由20.53億元減少至17.13億元，降低了16.56%，與同時段濕地面積的大幅減少存在必然的聯(lián)系； 美學(xué)景觀的ESV呈遞減過程，減速不斷變大，由1.93%上升至10.93%； 其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的ESV基本保持不變。因此應(yīng)加強(qiáng)濕地保護(hù)，增強(qiáng)荊南三口的生物多樣性和美學(xué)景觀功能。

(a) 水文調(diào)節(jié)服務(wù)價值變化 (b) 水資源供給等服務(wù)價值變化

表2 1990—2018年荊南三口生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)價值變化

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間變化分析

總體來看，荊南三口ESV的空間變化較為明顯，與土地利用存在必然的聯(lián)系。1990—2018年間，高值區(qū)增長較快，由164個增加至225個，主要分布在三縣的主要湖泊區(qū)域，形成塊狀高值集聚區(qū)； 同時受區(qū)域內(nèi)水系分布的影響，沿松滋河、虎渡河、藕池河形成細(xì)長的帶狀中高值集聚區(qū)； 較低值區(qū)主要分布在農(nóng)田區(qū)域，面積較穩(wěn)定； 低值區(qū)增長較快，由12個增加至28個，主要分布在縣城建成區(qū)。2010—2018年，華容縣沿東洞庭湖區(qū)域的中高值區(qū)下降最快，減少了78個，主要轉(zhuǎn)換成較低值區(qū)，與同時段農(nóng)田大量侵占濕地面積存在一定的關(guān)聯(lián)。說明近年來荊南三口濕地面積大量減少，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能弱化。同時三縣縣城的低值區(qū)上升較快，增加了10個，主要由較低值區(qū)轉(zhuǎn)變而來，說明人類活動對農(nóng)田不斷開發(fā)，城鎮(zhèn)化過程使低值區(qū)面積不斷增大。具體空間分布見圖5。

(a) 1990年(b) 2000年

圖5 1990—2018年荊南三口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間分布

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張響應(yīng)

3.4.1 城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張變化分析

根據(jù)各時期土地利用空間格局，運(yùn)用土地轉(zhuǎn)移矩陣求得荊南三口1990—2018年城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占各地類的凈面積。就發(fā)展階段而言，1990—2018年，荊南三口城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張較為顯著，總擴(kuò)張量為2 774.46 hm2(圖6)。1990—2005年擴(kuò)張量呈緩慢增長趨勢； 1995—2000年，擴(kuò)張量開始收縮，減少了58.46 hm2； 2000—2005年擴(kuò)張量呈較快增長； 2005—2010年，擴(kuò)張量大幅下降； 而2010—2013年擴(kuò)張量大幅增加，達(dá)到峰值1 263.30 hm2； 擴(kuò)張量在2013—2018年有所下降，表明城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張經(jīng)歷了“緩慢-負(fù)增長-緩慢-快速-減速”的波動擴(kuò)張過程。就侵占類型而言，城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占耕地的面積最大，2010—2013年達(dá)到峰值1 098.45 hm2，荊南三口位于洞庭湖區(qū)，耕地具有便利的交通、優(yōu)良的地勢以及較低的開發(fā)成本，適宜建設(shè)，因此耕地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)建設(shè)用地的比例最大。2010—2013年200.05 hm2的城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)為水域，2013—2018年，163.50 hm2的城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)為草地。在退田還湖的政策下，一些洪澇災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)實(shí)行移民建鎮(zhèn)政策，從而退換成水域、草地，因此城鄉(xiāng)建設(shè)用地(主要為農(nóng)村居民點(diǎn))轉(zhuǎn)化為水域、草地的數(shù)量多。而在“耕地占補(bǔ)平衡”制度下，為守住耕地紅線，高生態(tài)價值地類(主要為水域中的河渠、濕地中的灘地)又大量開墾，轉(zhuǎn)化為耕地。

圖6 1990—2018年荊南三口城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張變化

3.4.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對土地利用變化的響應(yīng)機(jī)理分析

應(yīng)用SPSS多元逐步線性回歸分析，得出總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、供給服務(wù)價值、調(diào)節(jié)服務(wù)價值、支持服務(wù)價值、文化服務(wù)價值的變化量與土地利用類型面積的變化量的回歸方程分別為:

ΔESV總= -0.304×ΔS耕地+ 0.246×ΔS水域-0.705

，

(7)

ΔESV供給= -0.022×ΔS耕地+ 0.02 ×ΔS水域-0.046

，

(8)

ΔESV調(diào)節(jié)= 0.282×ΔS水域- 0.195×ΔS耕地-0.483

，

(9)

ΔESV支持= 0.027×ΔS濕地- 0.015×ΔS城鄉(xiāng)建設(shè)用地-0.01 ×ΔS耕地+0.013

，

(10)

ΔESV文化= 0.057×ΔS濕地- 0.034×ΔS城鄉(xiāng)建設(shè)用地-0.002×ΔS林地+0.115

，

(11)

式中：ΔESVj為j類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化量，億元；ΔSk為k類土地利用類型面積的變化量，km2。

1)荊南三口ESV的變化量與城鄉(xiāng)建設(shè)用地、耕地、林地面積的變化量呈負(fù)相關(guān)，與水域、濕地面積的變化量呈正相關(guān)。從各地類來看，城鄉(xiāng)建設(shè)用地、耕地、林地的ESV系數(shù)較低，而水域、濕地的ESV系數(shù)較高，因此荊南三口的ESV變化量與城鄉(xiāng)建設(shè)用地、耕地、林地呈負(fù)相關(guān)，與水域、濕地呈正相關(guān)。在荊南三口用地構(gòu)成中，耕地面積約占70%，水域約占20%，耕地主要生產(chǎn)水稻、豆、薯、油料等農(nóng)作物，水域主要生產(chǎn)魚類、蝦蟹類等水產(chǎn)品，兩者共同提供食物生產(chǎn)和原料生產(chǎn)兩大服務(wù)功能，因此耕地面積是總體服務(wù)價值和供給服務(wù)價值的第一驅(qū)動力，水域面積是總體服務(wù)價值和供給服務(wù)價值的第二驅(qū)動力； 在調(diào)節(jié)服務(wù)中，水域提供主要的水文調(diào)節(jié)和凈化環(huán)境功能，耕地提供主要的氣體調(diào)節(jié)功能，因此水域面積是調(diào)節(jié)服務(wù)價值的第一驅(qū)動力，耕地面積是調(diào)節(jié)服務(wù)價值的第二驅(qū)動力； 在支持服務(wù)中，濕地主要提供土壤保持和維持生物多樣性的功能，因此濕地面積是支持服務(wù)價值的第一驅(qū)動力； 在文化服務(wù)中，濕地主要提供美學(xué)景觀功能，因此濕地面積是文化服務(wù)價值的第一驅(qū)動力。

2)加強(qiáng)對水域、濕地的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，提升水文調(diào)節(jié)和美學(xué)景觀服務(wù)功能，有利于減少城鄉(xiāng)建設(shè)用地對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的破壞。

從各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型來看，城鄉(xiāng)建設(shè)用地每增加1 km2，ESV文化減少0.034億元，ESV支持減少0.015億元，其中文化服務(wù)所受影響最大，原因在于城鄉(xiāng)建設(shè)用地主要侵占耕地，而耕地又由濕地轉(zhuǎn)換而來，導(dǎo)致濕地所提供的美學(xué)景觀服務(wù)功能弱化。土地利用變化是一個綜合復(fù)雜的動態(tài)變化過程，通過改變地表覆被，影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程與功能，進(jìn)而引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。對于荊南三口，水文調(diào)節(jié)是最重要的生態(tài)服務(wù)功能，應(yīng)加強(qiáng)水域面積管理，同時加快推進(jìn)生態(tài)人文、綠色旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展能提升美學(xué)景觀服務(wù)功能，有效拉動生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。驅(qū)動力研究表明，濕地面積大量減少是荊南三口ESV增長緩慢的根本原因，因此在進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償政策制定時，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對濕地的補(bǔ)償級及補(bǔ)償強(qiáng)度，維護(hù)和強(qiáng)化區(qū)域整體生態(tài)系統(tǒng)格局的連續(xù)性，以降低ESV分布格局的破碎化程度。

3.4.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的響應(yīng)機(jī)理分析

應(yīng)用SPSS多元逐步線性回歸分析，得出總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，供給服務(wù)價值，調(diào)節(jié)服務(wù)價值，支持服務(wù)價值，文化服務(wù)價值的損益值與城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占其他地類面積的回歸方程分別為:

PESV總= 0.011 ×SC耕地+ 1.307×SC水域+ 0.261×SC濕地+ 0.520

，

(12)

PESV供給= 0.001 ×SC耕地+ 0.097×SC水域+ 0.018×SC濕地+ 0.033

，

(13)

PESV調(diào)節(jié)= 0.007 ×SC耕地+ 1.156×SC水域+ 0.167×SC濕地+ 0.337

，

(14)

PESV支持= 0.002 ×SC耕地+ 0.035×SC水域+ 0.053×SC濕地+ 0.126

，

(15)

PESV文化= 0.001×SC耕地+ 0.019×SC水域+ 0.023×SC濕地+ 0.024

，

(16)

式中：PESVj為研究區(qū)j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的城鄉(xiāng)擴(kuò)張損益值(逆指標(biāo))(億元)；SCj為城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占j類土地利用類型的面積，hm2。

1)城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占高生態(tài)價值地類(水域、濕地)的比例越大，對生態(tài)的破壞性越高。城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占不同地類，對荊南三口各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的減少有不同程度的影響。從各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損益值來看，城鄉(xiāng)建設(shè)用地每侵占1 hm2耕地，ESV總損失0.011億元，其中ESV調(diào)節(jié)損失所占比例最大，損失0.007億元； 城鄉(xiāng)建設(shè)用地每侵占1 hm2水域，ESV總損失1.307億元，其中ESV調(diào)節(jié)損失所占比例最大，損失1.156億元； 城鄉(xiāng)建設(shè)用地每侵占1 hm2濕地，ESV總損失0.261億元，其中ESV調(diào)節(jié)損失所占比例最大，損失0.167億元。表明城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對于調(diào)節(jié)服務(wù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值破壞性最大。從城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占不同地類來看，城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占水域?qū)τ贓SV總、ESV供給、ESV調(diào)節(jié)的破壞性最大，分別是侵占耕地和濕地的破壞性的118.82倍、97倍、165.14倍和5.01倍、5.39倍、6.92倍，城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占濕地對于ESV支持、ESV文化的破壞性最大，分別是侵占耕地和水域的破壞性的26.5倍、23倍和1.51倍、1.21倍。表明城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占水域是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失的第一驅(qū)動力，城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占濕地是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失的第二驅(qū)動力，水域和濕地面積對于荊南三口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的穩(wěn)定起主導(dǎo)作用。

2)荊南三口的ESV增益值大于損失值，退田還湖等工程能有效緩解城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的沖突。耕地、林地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)建設(shè)用地以及水域、濕地轉(zhuǎn)化為耕地是導(dǎo)致荊南三口ESV損失的主要途徑,而城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為水域、草地則促進(jìn)ESV增益。城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張雖對耕地、林地的ESV帶來了一定損失，但退田還湖、平垸行洪等舉措有效地提高了荊南三口ESV，促進(jìn)了水文調(diào)節(jié)、生物多樣性等服務(wù)功能。考慮農(nóng)田、森林、草地、水域、聚落、濕地等生態(tài)系統(tǒng)的相互依存、相互制約的關(guān)系，荊南三口未來仍需提高土地利用程度，通過保護(hù)與修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局，維護(hù)和增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，以維持生態(tài)系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性，通過實(shí)施生態(tài)工程、合理規(guī)劃城鎮(zhèn)用地邊界、嚴(yán)守耕地紅線以實(shí)現(xiàn)區(qū)域長期可持續(xù)發(fā)展[25]。

4 結(jié)論

本文采用動態(tài)的當(dāng)量因子法，并結(jié)合湖南省生物量因子和銀行年利率予以修正，核算了荊南三口多個時期的ESV，研究了城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的直接影響和間接響應(yīng)機(jī)理，得出以下結(jié)論：

1)1990—2018年，ESV整體經(jīng)歷了平緩的增長過程。其中，水文調(diào)節(jié)、水資源供給功能呈上升趨勢，增加速度較迅速； 凈化環(huán)境功能呈上升趨勢，增加速度較緩慢； 生物多樣性、美學(xué)景觀功能呈下降趨勢，減少速度較迅速，其余服務(wù)功能基本保持不變。

2)荊南三口ESV的空間變化較為明顯。其中華容縣沿東洞庭湖區(qū)域的中高值區(qū)面積減少較快，源于城鎮(zhèn)化過程使?jié)竦孛娣e大量減少，該區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能弱化。三縣縣城的低值區(qū)面積增加較快，源于人類活動對農(nóng)田不斷開發(fā)，城鎮(zhèn)化過程使低值區(qū)面積不斷增大。

3)荊南三口的ESV變化量與城鄉(xiāng)建設(shè)用地、耕地、林地的變化量呈負(fù)相關(guān)，與水域、濕地的變化量呈正相關(guān)。對于荊南三口，調(diào)節(jié)服務(wù)是最重要的生態(tài)服務(wù)功能，應(yīng)加強(qiáng)水域面積管理，同時增強(qiáng)濕地的文化服務(wù)功能，加快推進(jìn)生態(tài)人文、綠色旅游產(chǎn)業(yè)，提高生態(tài)效益。

4)耕地、林地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)建設(shè)用地以及水域、濕地轉(zhuǎn)化為耕地是導(dǎo)致荊南三口ESV損失的主要途徑,而城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為水域、草地則促進(jìn)ESV增益。荊南三口的ESV增益大于ESV損失，說明退田還湖等工程夠有效緩解城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的沖突,但未來仍需實(shí)施生態(tài)工程、合理規(guī)劃城市用地邊界、嚴(yán)守耕地紅線以實(shí)現(xiàn)區(qū)域長期可持續(xù)發(fā)展。

由于數(shù)據(jù)獲取的限制等各方面的原因，本文還存在一些不足： 在用地分類上采用的是一級分類標(biāo)準(zhǔn)，在空間數(shù)據(jù)處理上，對河渠、湖泊等水域生態(tài)系統(tǒng)的分析處理較為簡單。在后續(xù)工作中，需要對研究區(qū)的土地利用類型進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，同時對河渠、湖泊等水域生態(tài)系統(tǒng)的用地退讓一定距離，并進(jìn)一步開展空間分析，使研究結(jié)果更為科學(xué)、準(zhǔn)確。