廣州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究

□文/ 王佩榆

（廣東工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院 廣東·廣州）

［提要］ 土地利用及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（ESV）是衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的重要指標(biāo)，該研究有利于促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。以廣州市為研究對象，以土地利用變更數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估，并且分析其時序變化。結(jié)果表明：2000～2020年廣州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈現(xiàn)下降趨勢，林地提供最大比例的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；廣州市esv 變化幅度逐漸收窄。當(dāng)前廣州市生態(tài)狀況較為穩(wěn)定，但未來仍然要注意保持生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，合理規(guī)劃用地，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)。

生態(tài)系統(tǒng)作為人類在生存發(fā)展進(jìn)程中無可替代的自然資產(chǎn)，其服務(wù)是通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能直接或間接得到的生態(tài)支持產(chǎn)品和服務(wù)，關(guān)系著生態(tài)系統(tǒng)和人類福祉。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（ESV）是量化和評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的重要方法，土地利用作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的重要體現(xiàn)，近年來城鎮(zhèn)化高速發(fā)展使土地利用劇烈變化，土地盲目開發(fā)、水土流失、空氣污染等環(huán)境問題頻發(fā)，導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境遭受破壞，損害了城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。通過探究土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值之間的關(guān)聯(lián)，能夠更好地從生態(tài)系統(tǒng)的整體角度保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與資源的可持續(xù)供給能力，對促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對土地利用轉(zhuǎn)移和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了廣泛的研究，逐漸聚焦于兩者的耦合研究。由于不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)組成的多樣性，使土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響的強(qiáng)度、方式及作用效果等各不相同，研究視角也從區(qū)域向地方轉(zhuǎn)變，較小尺度和典型區(qū)域的分析讓研究問題更加聚焦。另外，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價理論和評價計(jì)算方法上取得了重要進(jìn)展。余建華等在Costanza 研究基礎(chǔ)上，構(gòu)造了土地利用變化生態(tài)效應(yīng)指數(shù)等指標(biāo)定量測度研究區(qū)土地利用變化的生態(tài)效應(yīng)。謝高地等結(jié)合中國實(shí)際情況對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估方法進(jìn)行了多次修正，得出了適合中國國情的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的基礎(chǔ)當(dāng)量表，得到了廣泛應(yīng)用。

基于此，本文以廣州市為研究區(qū)域，以2000～2020年為研究時段，基于區(qū)域土地利用變化評估其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化，分析土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的協(xié)同發(fā)展?fàn)顩r及時序變化差異，為廣州市生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)功能區(qū)劃以及經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供建議，同時也為同類城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估提供借鑒。

一、研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（一）研究區(qū)概況。廣州市位于珠江三角洲北緣（112°57′E～114°3′E，22°26′N～23°56′N），地勢東北高、西南低，屬于海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，土地類型多樣，適宜性廣。境內(nèi)河流水系發(fā)達(dá)，河流眾多，水域面積廣闊。全市土地總面積為7，434.4 平方千米，現(xiàn)轄越秀、海珠、荔灣、天河、白云、黃埔、花都、番禺、南沙、從化、增城共11 個區(qū)。自21 世紀(jì)以來，廣州市經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）從2000年的2，375.9 億元上升至2021年的28，231.9 億元，加上城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，2021年常住人口高達(dá)了1，867.66 萬人。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，廣州市建設(shè)用地面積從2000年的825.15 平方千米增至2020年的1，633.9 平方千米，年均增長率為6.2%。建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張，使得生態(tài)用地結(jié)構(gòu)逐漸縮小，生態(tài)環(huán)境問題成為當(dāng)前廣州市經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。

（二）數(shù)據(jù)來源與處理。選用2000 版、2010 版和2020 版GlobeLand30 全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是由國家地理信息中心提供的精度為30 米全球地表土地利用數(shù)據(jù)，采用的是WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)。分類體系參照《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T21010-2017），并根據(jù)廣州市實(shí)際土地利用使用情況，分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地共6 種地類，得到廣州市2000年、2010年、2020年的土地利用分類圖，分類后經(jīng)Kappa 系數(shù)和Google Earth 檢驗(yàn)，解譯結(jié)果較為理想。

二、研究方法

（一）土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣用于反映在研究時段初至末廣州各用地類型面積間相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)過程。公式如下：

式中，S 為面積；n 為廣州地區(qū)土地利用類型數(shù)；ij（i，j=1，2，…，n）分別是發(fā)生土地轉(zhuǎn)移前后所代表的土地類型；Sij為i 與j 地類間轉(zhuǎn)換的面積量。

（二）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算。本研究參照Costanza 等和謝高地等的研究成果，估算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，劃分一級類型4 個，分別是供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)；分支的二級類型10 個，分別是食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理、保持土壤、維持生物多樣性、提供美學(xué)景觀等10 項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，主要來源于2000～2020年《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣州市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報》。考慮到地域和時間的差異，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況對謝高地等的“中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表（2007）”進(jìn)行修正，將建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值定義為0，最終確定符合廣州城市發(fā)展實(shí)情與用地特征的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表。（表1）

表1 廣州市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值一覽表（單位：元/km2）

三、結(jié)果分析

（一）土地利用變化分析。2000～2020年各類用地類型相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)出量最高的是耕地，其次是林地，兩者轉(zhuǎn)出的主要方向均為建設(shè)用地，其中約有82.31%的耕地面積轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，林地的轉(zhuǎn)出量僅次于耕地，為138.23km2。建設(shè)用地是研究時段內(nèi)轉(zhuǎn)入量最大的地類，除了耕地和林地外，水域土地也是建設(shè)用地面積增加的主要貢獻(xiàn)者之一，其轉(zhuǎn)入建設(shè)用地的面積占該地類面積的40.58%，草地對建設(shè)用地面積增加的貢獻(xiàn)程度僅次于水域用地，草地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出面積約占草地面積的50.23%。除建設(shè)用地外，其余用地類型的轉(zhuǎn)出量明顯大于轉(zhuǎn)入量，呈現(xiàn)“入不敷出”的態(tài)勢。（表2）

表2 2000～2020年廣州市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣一覽表

（二）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化分析。根據(jù)廣州市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表，估算出廣州市2000～2020年各類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，并對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空變化特征進(jìn)行分析。（表3）

廣州市2000～2020年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（下文簡稱ESV）總體呈下降趨勢。2000～2010年廣州市ESV 的變化幅度較大，總值有明顯減少。2010～2020年廣州市ESV 的降幅收窄，但與2000年相比，ESV 總值下降約5%。與2000年相比，2010年的ESV 下降主要是因?yàn)楦鞯仡惥休^大面積轉(zhuǎn)入到建設(shè)用地，各項(xiàng)用地的ESV 下降明顯；2020年變化原因與2010年相似，除了林地和草地保持穩(wěn)定，其他地類的ESV 均下降。由表3 可知，耕地和林地ESV 的變化是影響整個研究時段ESV變化的主要因素。在所有地類中，林地是廣州市ESV 構(gòu)成的主體，其ESV 占全市總量的43%；其次是水域，約占全市總量的33%；第三位的是耕地，約占全市總量的14%，其余地類的ESV 占比較小。2000～2020年間，耕地、未利用地的ESV 降幅最大，而林地、草地和水域的ESV 整體保持平穩(wěn)，這一變化與土地利用變化狀況基本吻合。

表3 2000～2020年廣州市各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值一覽表（單位：萬元）

從各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值類型來看，廣州市的ESV 以水文調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)為主，最少的服務(wù)是原材料生產(chǎn)和提供美學(xué)景觀。20年間，廣州市ESV 持續(xù)下降，各項(xiàng)服務(wù)類型均有變化，其中單項(xiàng)ESV 變化最大的是水文調(diào)節(jié)，減少了1.8 億元；其次是水資源供給，減少了1.4 億元，整體而言，水域和林地是廣州市ESV 的主要提供者，廣州市水系密布，流域面積穩(wěn)定，還有丘陵地區(qū)較高的林地覆蓋率，都較好地維持了區(qū)域ESV 的穩(wěn)定。（表4）

表4 2000～2020年廣州市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值一覽表（單位：億元）

四、結(jié)論與討論

（一）結(jié)論。研究利用GIS 相關(guān)知識技術(shù)，借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究，通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價方法，對2000～2020年廣州市各類型用地進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）2000～2020年，廣州市建設(shè)用地面積顯著增加，其余用地類型面積減少趨勢穩(wěn)定，其中耕地和林地面積負(fù)向變化最為顯著。各用地類型間均存在類型轉(zhuǎn)換，其中轉(zhuǎn)出量最高的是草地，轉(zhuǎn)入量最高的則是建設(shè)用地，除建設(shè)用地外，其余用地類型均呈現(xiàn)“入不敷出”態(tài)勢。（2）2000～2020年，廣州市ESV 總價值呈下降趨勢，下降速度由迅速到緩慢的變化，調(diào)節(jié)服務(wù)是廣州市最主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，其次則是支持服務(wù)功能。2000～2010年，水域、林地和耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化度均呈負(fù)向變化，其中未利用土地的變化度最大，耕地次之。2010～2020年，林地和未利用土地面積減少的趨勢得到緩和。

（二）討論。研究中方法的確定及結(jié)果的分析均具有合理性與正確性，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值基礎(chǔ)上確定廣州市各類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，分析其演變結(jié)果與前期學(xué)者的研究結(jié)果相一致，研究結(jié)果為城鎮(zhèn)化快速發(fā)展及類似的沿海城市的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考和借鑒。

研究并未對區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型驅(qū)動力進(jìn)行深入研究，后續(xù)研究中需進(jìn)一步基于區(qū)域性，以不同空間、時間尺度來探討土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動機(jī)制，更好地揭示并解決相關(guān)問題，并進(jìn)一步完善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估體系，進(jìn)行更精準(zhǔn)的評估。