海岸帶土地生態系統服務價值評價及治理保護對策研究
——以威海市為例

周夏青

(濟南市土地征收和綜合整治服務中心,山東 濟南 250102)

0 引言

我國海岸帶北起遼寧省的鴨綠江口,南至廣西壯族自治區的北侖河口,大陸海岸線長達1.8萬km,海島海岸線長度約為1.4萬km,海岸帶整體上呈現向東凸出的帶狀拱形區域。從國家經濟社會發展來看,海岸帶區域是我國經濟社會發展的“黃金海岸帶”,海岸帶區域以占全國13.4%的面積,提供了占全國40%以上的人口和50%以上的國內生產總值,海岸帶對于國家的發展意義重大。密集的人口和過重的經濟發展壓力也造成了海岸帶地區土地生態環境的破壞,土地生態系統服務功能持續受損,在國家大力推進生態環境保護、提升海岸帶綜合治理的背景下,評估海岸帶土地生態系統服務價值,了解海岸帶土地生態狀況,為海岸帶地區土地的可持續發展提供對策是保障海岸帶土地系統的必要路徑。

對于土地生態系統服務價值的評價,國內外學者對相關內容已有了較多的研究和分析,生態系統服務價值是某一區域生態系統能夠通過其生態結構、功能等,為人類活動、生存發展提供的各類生態服務和產品[1]。國內生態系統服務價值研究起步于20世紀90年代,歐陽志云等[2]、辛坤等[3]、謝高地等[4]均在研究初期對生態系統服務的基本定義概念、通用的價值評估方法做了系統介紹,并系統的對生態系統服務的研究進展和發展趨勢做了分析探討。當前對于土地生態系統服務價值評價的方法主要是當量因子法,國內學者謝高地等人[5]在Costanza的研究基礎上對我國的生態系統服務價值當量因子表進行了修正和完善,提出了包括4個一級服務功能和11個二級服務功能在內的生態系統服務功能表。在該研究的基礎上,國內學者毛曉曦等[6]分析了濱海生態脆弱區的生態系統服務價值,虎陳霞等[7]對經濟迅速發展的快速城市化地區土地變化對生態系統服務價值的影響進行研究,張麗琴等[8]通過修正的當量因子法對武漢市土地生態系統服務價值進行了評價研究[8]。學界對土地生態系統服務價值的系統研究為地區生態系統保護提供了重要參考,借助評價結果,可以更為準確地識別生態服務功能的重要程度,從具體實踐層面有效區分不同生態治理和保護區域,為開展土地生態安全整治和生態功能區劃定提供基本價值參考。

1 研究區概況

1.1 范圍界定

本研究選擇威海市陸域行政區作為海岸帶土地生態系統服務價值評價的研究區,威海市位于山東半島東部,是山東省位置最東的省份,由環翠區、文登區、榮成市和乳山市共兩區兩市組成,總面積為5799.84km2,且管轄的兩區兩市均為濱海的行政區,是較為典型的濱海城市,也是研究海岸帶土地生態系統服務價值的較好選擇。

1.2 自然環境

從氣候特征來看,威海市處于溫帶季風氣候區,且氣候具有明顯的海洋性特點,降水較為豐沛,溫差相對較小,氣候較溫和,呈現出春冷、夏涼、秋暖和冬溫的特點。從地形地貌來看,威海市山脈呈現東西走向,起伏緩和、谷寬坡緩的丘陵區,平原地區多為濱海平原和山前的緩沖平原。域內大小河流共計1000余條,河流呈現自北向南匯入海洋,河流徑流量受季節影響較大,全市海岸線總長約90km,岸線較為曲折蜿蜒,也形成了較多的天然良港。從自然生態來看,威海市憑借濱海的優勢,擁有豐富的海洋生物資源,濱海生物種類繁多,魚蝦類資源、海洋藻類資源等動植物資源廣泛分布,生物密度較高,陸域動植物資源同樣豐富,擁有500種以上的植物資源和600種以上的動物資源,且瀕危動植物資源數量較多,是重要的生態物種保護區域,生態保護工作極為重要。

1.3 經濟社會

威海市2020年全年GDP為3017.79億元,第一產業增加值301.66億元,增長2.9%;第二產業增加值1162.27億元,增長2.1%;第三產業增加值1553.86億元,增長3.7%[8],三大產業產值不斷增長[9]。三大產業中海洋經濟發展迅速,作為威海經濟發展的重要一環,海洋經濟(海洋漁業、濱海旅游、海洋裝備制造、港口航運等)正在發揮重要的作用。未來,在山東省十四五規劃和2035年遠景目標的指引下,威海市將進一步發揮海洋優勢,推動海洋經濟的進一步發展,為打造海洋強市,建設海洋強省提供助力。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文根據數據可獲得性和數據完整性,選擇2020年威海市相關數據作為研究的基本數據。相關數據主要包括2020年威海市土地利用類型數據,來源于國家基礎地理信息中心全球地表覆蓋數據產品服務網站(DOI:10.11769);行政區劃數據,來源于山東省地理信息公共服務平臺 (sdmap.gov.cn);2020年威海市統計數據,來源于威海市統計局《2021統計年鑒》。

2.2 研究方法

土地生態系統服務價值評價主要是通過生態經濟學、環境經濟學等學科基礎上進行的研究,已經形成了較為系統的評價方法,當前學界常用的主要方法包括當量因子法、市場價值法和影子工程法等評價方法。本文根據研究區實際,選擇當量因子法作為評價研究方法,當量因子法具有數據需求量少和價值核算相對簡便的優勢,在研究中使用較為廣泛。

當量因子法源自于Costanza[10]提出的全球生態系統服務價值當量表,國內學者謝高地等人根據我國的實際情況對該當量因子表進行了調整,提出了中國生態系統服務當量因子表,由此國內學者多借鑒參考謝高地等[4]改進的當量因子表進行土地生態系統的服務價值的評價研究。對于當量因子的確定,謝高地等人規定以1hm2的全國主要農作物(玉米、小麥和稻谷)的平均產量作為一個標準當量,并將一個標準當量的具體價值規定為當年玉米、小麥和稻谷平均市場價值的1/7[11]。而后,國內學者在進行區域研究時,對該方法進行了進一步優化,提出了生態系統服務價值當量的修正方法,即將研究區的主要農作物平均單產與全國主要農作物平均單產的比值作為價值當量的修正系數[12]。

3 土地生態系統服務價值評價

研究中,當量因子法[13]、能值分析法[14]、影子工程法[15]和市場價值法[16]等方法在生態系統服務價值評價中較為常見。其中,當量因子法憑借其數據需求量少、可量化至具體研究區以及核算相對簡便等優勢[17],在生態系統服務價值核算研究領域被廣泛使用,結合研究區實際,本文選擇當量因子法作為生態系統服務價值核算的主要方法。

當量因子法核算生態服務價值的方法源自Costanza[18]研究制定的生態系統服務價值當量表,國內學者謝高地等人[5]在該當量表的基礎上,提出了改進的中國生態系統服務價值當量表,將服務功能劃分為4個一級類和11個二級類,并在劃分的基礎上計算了農田、森林、草地、濕地、水域和荒漠6類生態系統的服務價值當量。謝高地等在做系數修正時,規定1hm2全國平均產量的農田每年主要農作物產量(玉米、小麥、稻谷)的經濟價值定義為1個標準當量。在此基礎上,進一步規定1個生態服務價值當量因子的經濟價值量等于當年全國主要農作物糧食單產平均市場價值的1/7[11,19]。

威海市海岸帶土地生態系統服務價值評價以謝高地等人的中國生態系統服務價值當量表為基礎,通過統計數據獲得全國和威海市主要農作物的平均單產生成威海市生態系統服務價值當量表,并依據此表對4個一級類、11個二級類的生態系統服務價值進行評價,并在ArcGIS中對威海市建立300m×300m的格網,將評價結果在格網中顯示,更為直觀的呈現威海市海岸帶土地生態系統的綜合與各類服務功能的價值。

3.1 威海市土地生態系統服務系修訂

根據國內相關學者的研究成果,結合威海市海岸帶土地利用類型(圖1),形成威海市海岸帶土地的生態系統服務價值基礎當量,并結合修訂系數對基礎當量進行調整,生成最終的定量表。威海市土地利用共分為耕地、林地、草地、濕地、水體、建設用地和未利用地共7類,各地類的生態系統服務價值當量參考謝高地等人提出的中國土地生態系統服務價值當量表中相應地類的當量值,再結合修訂系數生成威海市海岸帶土地利用生態系統服務價值當量(公式1—公式2)。

圖1 威海市海岸帶土地利用類型圖

(1)

Sj=β×Sij

(2)

式中:β表示威海市土地生態系統服務價值修訂系數;A、Ai分別表示威海市主要農作物的單產、全國主要農作物的單產;Sj表示威海市第j類土地利用類型的生態系統服務功能當量;Sij表示全國第j類土地利用類型的平均生態系統服務功能當量,其中j的類別與表1中的6種地類相一致。

表1 威海市海岸帶土地生態系統服務價值當量表

根據全國統計年鑒和威海市統計年鑒,可以分別得到2020年主要農作物的單產,全國主要農作物的單產為6296kg/hm2,威海市主要農作物單產為5640kg/hm2,由此可計算得出威海市土地生態系統服務價值修訂系數β=0.9,依據修訂系數可建立威海市海岸帶土地生態系統服務價值當量表(表1)。

3.2 威海市土地生態系統服務價值系數

生態系統服務價值系數按照單位面積農田所能提供的食物生產經濟價值的1/7,計算威海市海岸帶土地生態系統服務價值系數見公式(3)。

(3)

根據公式(3),以及生態系統服務提供的經濟價值是單位面積農作物市場價值的1/7,能夠得出威海市海岸帶土地農田生態系統單位面積食物生產功能的經濟價值為1724元/hm2。在此基礎上,計算威海市海岸帶土地生態系統服務價值(表2)。

表2 威海市海岸帶土地生態系統服務價值表 單位:元/ hm2

3.3 海岸帶土地生態系統服務價值評價分析

依據表2的單位面積生態系統服務價值,結合各地類面積,計算不同地類生態系統的總體服務價值,計算公式(4):

(4)

式中:ESV為生態系統服務價值;Si為第i種土地利用類型的面積;ELi為第i種土地利用類型的生態系統服務價值系數。

將計算結果疊加威海市格網圖,形成11種生態系統服務價值的空間分布圖(圖2)。通過對各生態系統服務價值空間分布圖的分析可以發現,在11種生態系統服務價值中食物生產價值、原料生產價值的空間分布特征較為相似,這與耕地面積的廣泛分布是相一致的,耕地能夠提供更多的食物和原料;氣體調節價值、土壤保持價值和維持養分循環價值的空間分布較為相似;氣候調節價值、凈化環境價值、生物多樣性價值和美學景觀價值的空間分布較為相似,受耕地、建設用地面積較多的影響,中值及以下區域分布較廣泛;水資源供給價值、水文調節價值的空間分布特征較為相似,兩類服務價值主要在濕地和水體區域呈現高值,其他區域主要為中低值。

圖2 威海市海岸帶土地生態系統服務價值分布圖

按照不同土地利用類型對11種生態系統服務價值進行計算,并疊加威海市格網,最終得出在每一個格網中的生態系統服務價值總值,生成威海市海岸帶土地生態系統服務價值總值分布圖(圖2)。

根據圖2可以發現,威海市生態系統服務價值整體處在中低值區域,占總體面積的84.7%,僅林地、草地、水體和濕地分布區域的生態系統服務價值呈現中高值分布,總體面積的15.3%,威海市整體的生態系統服務價值偏低,也從中反映出威海市的生態治理和保護壓力較大。從區域劃分上看,文登區的中高值及以上區域主要是分布在該區西側的昆崳山自然保護區,豬河流域及其上游的米山水庫,以及該區東部的青龍河、呂陽河流域;環翠區的中高值及以上區域主要分布在羊亭河流域、石家河流域、正棋山、北部海濱風景區及劉公島區域;榮成市中高值及以上主要分布在該區北部的圣水觀自然保護區、天鵝湖自然保護區、成山頭自然保護區,中部的桑溝灣自然保護區和南部的石島灣自然保護區、槎山風景區和濱海水域;乳山市中高值及以上主要分布在乳山河流域、黃壘河流域、乳山口自然保護區以及老鐵山、西北天等山區。威海市海岸帶土地生態系統綜合服務價值中高值及以上的空間分布與威海市的主要生態布局和保護區規劃基本一致,評價結果能夠為威海市土地生態治理提供基礎參考。

4 海岸帶土地生態治理和保護對策

經過生態系統服務價值計算,威海市海岸帶土地生態系統整體水平偏低,在國家大力推進生態環境整治、生態文明建設的大背景下,需要對威海市海岸帶土地生態系統進行系統保護和治理,以切實提升區域生態可持續發展水平,為威海市生態環境建設提供參考借鑒。本文將根據評價結果的空間分布特征,分別從山區土地、流域土地和濱海土地的生態治理和保護三方面提出對策建議,為魯東低山丘陵生態屏障和沿海生態帶的生態修復與保護提供必要保障。

4.1 山區土地生態治理保護

在生態系統服務價值評價中,山區的林草地是高值聚集區,且威海市域內山地較多、分布較分散,保護好山區土地生態系統對于提升區域土地生態質量具有重要作用。整體來看,威海市山區在4個區市均有分布,要做到整體推進與保護。第一,對于昆崳山、圣水觀、槎山等自然保護區要進一步強化其重要生態保護價值,“一山一策”制定保護區的生態保護規范,細化保護區生態保護責任,通過建立專業化巡護隊伍提升保護區生態管護水平。第二,對于非自然保護區范圍的山區林草地也要加強生態管護,堅持退耕還林、退耕還草策略,通過劃定山區范圍構建生態保護區域,將該類山區生態環境狀況納入地方政府績效考核,倒逼地方政府提升山區生態環境治理保護水平。第三,要劃定山區土地保護紅線,在地方政府的發展規劃中明確山區紅線范圍和土地生態保護核心區,并同步建立緩沖區,有效抵御人類活動對山區生態系統的影響。第四,要加強山區水土流失等問題的治理,威海市降水的季節性較為集中,山區地勢較陡,容易發生水土流失,開展植樹造林和植被綠化能夠更好地涵養水源、培根固土,調節山區土壤結構,提升山區的土壤可持續供給能力。

4.2 流域土地生態治理保護

威海市各流域作為生態系統服務價值評價的另一高值聚集區,開展流域內土地生態治理保護對于保護流域水質、提升流域生態水平具有重要作用。威海市域內河流較多,河網較為密集,這對開展流域土地生態保護提出了挑戰。首先,要強化各流域的源頭治理工作,威海市河流大多發源于山區,應將源頭治理與山區土地生態治理相結合,劃定源頭保護區,保證源頭水源的清潔可持續供給。其次,要參考生態紅線劃定工作,劃定流域管控區,特別是對于豬河、乳山河、黃壘河等重點生態流域,要實施流域緩沖區建設,將人類活動與流域生態系統進行有效隔離,保證流域土地生態系統不被人為破壞。再次,要提升農業現代化水平,推進節水農業發展,減少大水漫灌的粗放式農業灌溉模式,逐步推進農業滴灌技術,減少水資源的消耗量。同時探索農家肥替代化肥,減少農藥、塑料薄膜等的施用量,降低對土壤性質的破壞,維持土壤肥力和持續性。最后,開展威海市域內水體整治提升工作,強化對黑臭水體的集中治理,嚴格限制污染物直排入河,嚴厲懲處向河流偷排、私排污染物的行為,提升各流域周邊的生態環境質量,為流域土地生態系統可持續創造良好的環境。

4.3 濱海土地生態治理保護

濱海地區是威海市經濟社會發展的主要區域,建設用地大多集中在濱海地區,同時北部海濱風景區、成山頭風景區、桑溝灣風景區、石島灣風景區和乳山口風景區等主要的自然風景區也分布在濱海地區,呈現出自然與經濟發展齊頭并進的特征,同樣也面臨著保護與發展之間的矛盾。對于濱海土地的生態治理保護,第一,要強化自然保護區、生態風景區的管控,制定保護區、風景區的專項發展規劃,充分發揮各區域生態特點,保證各區域土地生態系統的功能和種類的完整性。通過突出保護區、風景區在規劃中的重要性,提升區域土地生態保護的地位,為區域土地生態可持續發展提供政策寶藏。第二,要嚴控建設用地的無序擴張,通過制定科學規范的城市發展規劃,杜絕“攤大餅式”的城市發展模式,杜絕城市建設向保護區要地、向海要地的趨勢,以明確的城鎮開發邊界限制城市的過度擴張,提升城市發展質量的同時平衡發展與保護的關系。第三,要加強對沿海工業企業“三廢”排放管控,設立污染者付費制度,通過嚴格的污染懲戒措施和明確的污染排放標準,倒逼企業轉型升級,堵住濱海土地污染產生的源頭。并同步開展濱海產業結構調整,依托山東省十四五規劃的相關目標,發展海洋高新技術產業和生態漁業,疏解濱海產業結構發展困境,通過疏堵結合提升濱海土地的生態可持續發展能力。

5 結論

威海市作為典型的海岸帶城市,三面環海,其土地承擔著陸域與海域的雙重發展職能,既要為陸域各類生態系統和經濟發展提供支撐,又要為海洋漁業、濱海旅游等產業提供保障。由此,開展威海市土地生態治理保護既有利于陸海經濟發展又有利于陸海生態保護。評價結果顯示威海市84.7%的土地面積生態系統服務價值處于低值區,15.3%的土地面積處于中高值區,土地的生態服務功能較差,土地生態承載力相對較弱。亟需從威海市生態空間分布入手,以山區土地治理保護、流域土地治理保護和濱海土地治理保護為主軸開展土地空間治理,提升土地承載力和可持續發展能力。