楊鑫榮，伍格致，關(guān) 欣，李巧云

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，b.商學(xué)院，c.資源環(huán)境學(xué)院,湖南 長沙 410128)

以林地為主的土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響研究
——以長沙市岳麓區(qū)蓮花鎮(zhèn)為例

楊鑫榮a，伍格致b，關(guān) 欣c，李巧云a

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，b.商學(xué)院，c.資源環(huán)境學(xué)院,湖南 長沙 410128)

土地利用結(jié)構(gòu)的改變對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響深遠(yuǎn)。參照前人提出的陸地生態(tài)系統(tǒng)價值當(dāng)量因子表并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，計算出研究區(qū)2005～2013年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值VESV。結(jié)果表明：蓮花鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成中，林地占主要部分，達(dá)到75％以上，其次是水域。研究區(qū)總VESV由2005年的45.73×107元減少到2013年的44.81×107元，林地面積的減少以及建設(shè)用地面積的增加是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少的主要原因；對開展“綜合土地整理”項(xiàng)目的五村進(jìn)行分析，結(jié)果表明大華村和立馬村的單位面積ESV較高，說明兩村生態(tài)效益較高，土地利用規(guī)劃更加合理；桐木村的單位面積ESV最小，在今后的發(fā)展中應(yīng)增加林地面積，保護(hù)耕地，減少未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變。研究期內(nèi)各土地利用類型的敏感性指數(shù)均小于1，說明研究結(jié)果可信。

土地利用結(jié)構(gòu)；林地面積；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；敏感性指數(shù)；長沙市蓮花鎮(zhèn)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指生態(tài)系統(tǒng)提供的能夠滿足和維持人類生存發(fā)展所需的條件和過程[1]。 隨著人類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的不可替代性的認(rèn)識越來越深刻，人們越來越重視對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究[2]。土地利用結(jié)構(gòu)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響深遠(yuǎn)，并且越來越受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注[3]，其中，土地利用/覆被變化與其他全球環(huán)境變化的關(guān)系是核心問題[4]。本文分析了長沙市岳麓區(qū)蓮花鎮(zhèn)以林地為主的不同土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的關(guān)系，以期為研究區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

岳麓區(qū)蓮花鎮(zhèn)位于東經(jīng)112°40′46.75″～112°49′59.83″，北緯28°04′26.98″～28°11′40.94″，境內(nèi)屬低山丘陵，地勢為西高東低、南高北低。氣候?qū)賮啛釒夂?，春季溫和多雨，夏季炎熱濕潤，秋季高溫干旱，冬季寒冷干燥，年平均氣?6.9℃。蓮花鎮(zhèn)面積為113.91km2，2011年末總?cè)丝?.82萬人，另有流動人口2 010人。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

土地面積相關(guān)數(shù)據(jù)來自《蓮花鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃(2006～2020年)》、2005～2013年蓮花鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀變更數(shù)據(jù)；社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自于《蓮花鎮(zhèn)農(nóng)村統(tǒng)計臺賬》。

1.2 不同土地利用類型動態(tài)度

應(yīng)用土地利用動態(tài)度分析土地利用類型的動態(tài)變化，可以真實(shí)反映區(qū)域土地利用類型的變化劇烈程度[5]。公式為：

式中，K代表土地利用動態(tài)度；Ua和Ub分別代表某種土地利用類型研究期初和末的面積；T代表研究時段。

1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)的確定

單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價值計算公式為：

式中，Ccrop代表農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積食物生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價值(元/hm2)；Ta代表蓮花鎮(zhèn)平均糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；Tb代表蓮花鎮(zhèn)平均糧食單價(元/kg)。

參照“我國不同省份農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子表”[7]，得到湖南省生物量因子為1.95。參考謝高地等人[8]的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表并根據(jù)蓮花鎮(zhèn)平均糧食單產(chǎn)為6 513.1kg/hm2，糧食平均價格1.5元/kg，由公式(2)計算結(jié)果為2 651.34元/(hm2·a)。參考張晶[9]、朱懋[10]對建設(shè)用地價值系數(shù)的校正方法，并依據(jù)：耕地-農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；園地取草地和森林的平均值；林地-森林生態(tài)系統(tǒng)；草地-草地生態(tài)系統(tǒng)；水域取水體和濕地的平均值；未利用地-荒漠，得到蓮花鎮(zhèn)不同土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 蓮花鎮(zhèn)不同土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值Table 1 Ecosystem service value coefficients of seven land-use categories in Lianhua town (Yuan/hm2)

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算采用 Costanza 等的估算方法[11]，其公式表達(dá)為：

式中，ESVi代表i類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Ai代表i類土地利用類型的面積；VCi代表i類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)。

1.4 變差貢獻(xiàn)率

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變差貢獻(xiàn)率是指某一區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化總量中，各種土地利用類型生態(tài)服務(wù)價值變化所占的比例[12]。引入變差貢獻(xiàn)率分析土地利用類型結(jié)構(gòu)變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響。公式表達(dá)為：

式中，ESVcc代表i類土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變差貢獻(xiàn)率；ESVi代表i類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；a，b代表研究期初和末；n代表土地利用類型總數(shù)。

1.5 敏感性指數(shù)

敏感性指數(shù)(CS)是把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對價值系數(shù)的變化響應(yīng)，作為度量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對生態(tài)價值系數(shù)敏感程度的主要表現(xiàn)[13]。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的“彈性系數(shù)”原理，將不同土地利用類型的價值系數(shù)分別上下調(diào)整50％，計算敏感性指數(shù)。公式表達(dá)為：

式中，CS代表敏感性指數(shù)；ESVi，ESVj代表分別調(diào)整各土地利用類型價值系數(shù)前后研究區(qū)總ESV；VCik，VCjk代表k類土地利用類型價值系數(shù)調(diào)整前后的數(shù)值。若CS＞1，說明ESV對VC是富有彈性的；若CS＜1，說明ESV對VC是缺乏彈性的。CS的值越小，說明VC對ESV的影響越小，其VC的準(zhǔn)確性越不重要[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)土地利用動態(tài)度分析

根據(jù)公式(1)計算得到研究區(qū)各土地類型動態(tài)度(見表2)。由表2可以看出2005～2013年各土地利用類型面積均發(fā)生變化。林地、水域、建設(shè)用地面積增加，分別增加了11.38、7.22、313.8hm2，林地面積增加是由于受到“退耕還林”政策影響，研究區(qū)為發(fā)展果樹種植業(yè)和旅游業(yè)，部分耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?；耕地、園地、未利用地面積減少，分別減少了26.30、0.89、305.21hm2；由表2還可以看出林地的動態(tài)度最小，為0.02％；其次是水域，動態(tài)度為0.15％；未利用地的動態(tài)度為12.02％，是面積變化最快的土地類型；其次是建設(shè)用地，動態(tài)度為2.88％；耕地、園地的動態(tài)度為負(fù)值，且比較小，分別為-0.11％和-0.16％。草地面積在研究期間無變化，動態(tài)度始終為0。

表2 2005～2013年蓮花鎮(zhèn)不同土地利用類型面積變化及動態(tài)度Table 2 Area changes of seven land-use types and dynamic changes in Lianhua from 2005 to 2013

2.2 蓮花鎮(zhèn)五村生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化分析

近年來，蓮花鎮(zhèn)為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行土地結(jié)構(gòu)調(diào)整，導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境變化。本文主要分析開展“土地綜合整理”的5村(中長村、大華村、立馬村、用木村、新橋村)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，為蓮花鎮(zhèn)的土地結(jié)構(gòu)調(diào)整及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。

根據(jù)公式(3)，計算得到5村的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(見表3)。表3說明，5村總ESV由2005年的1 043.90×105元減少到2013年的1 041.47×105元，減少了24.3萬元，年變化率為-0.03％。林地的ESV最大，2005和2013年分別占總ESV的70.9％和72.85％。從空間上看，立馬村和桐木村的ESV增加，分別增加了19.42萬元和50.23萬元；中長村、大華村和新橋村的ESV減少，中長村減少最多，為40.18萬元。從表3還可以看出，五村ESV相對變化率大小排序?yàn)?，桐木村＞中長村＞大華村＞新橋村＞立馬村，說明桐木村是研究區(qū)ESV變化的熱點(diǎn)區(qū)。由于五村的總面積不同，總ESV的可比性較小，引入單位面積ESV進(jìn)行比較分析。五村單位面積ESV排序?yàn)?，大華村＞立馬村＞中長村＞新橋村＞桐木村。大華村的單位面積ESV最高，2005年和2013年分別為4.046萬元和3.976萬元。值得注意的是，雖然立馬村的建設(shè)用地面積增加最快，但其單位面積ESV仍然較高，為3.922萬元和3.951萬元，僅次于大華村。這是由于立馬村適時的優(yōu)化了土地結(jié)構(gòu)，將部分耕地和園地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)服務(wù)功能較高的林地?？梢?，適時進(jìn)行土地結(jié)構(gòu)調(diào)整對于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值至關(guān)重要。

表3 2005～2013年五村ESV變化情況(105元)Table 3 Changing situation of ecosystem service values in the five villages from 2005 to 2013 (105 Yuan)

2.3 土地利用方式對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響分析

2.3.1 變差貢獻(xiàn)率分析

根據(jù)公式(4)計算各土地類型的變差貢獻(xiàn)率，得到表4。表4說明，2005～2013年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值減少了914.87萬元。林地和水域的變差貢獻(xiàn)率為負(fù)值，分別為-7.21％和-11.37％，說明其變化趨勢與研究區(qū)相反，做正貢獻(xiàn)；耕地、園地、建設(shè)用地和未利用地的貢獻(xiàn)率為正值，分別為5.27％、0.38％、109.22％和3.71％，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化趨勢與研究區(qū)相同，做負(fù)貢獻(xiàn)。

針對不同土地利用類型，從表4可以看出：(1)林地。林地的貢獻(xiàn)率為17.68％、-13.16％和-7.21％，基本上做正貢獻(xiàn)，林地生態(tài)系統(tǒng)是功能全面的生態(tài)系統(tǒng)，研究區(qū)應(yīng)建設(shè)生態(tài)林業(yè)、適時調(diào)整森林布局。(2)水域。水域基本作正貢獻(xiàn)，3個時段貢獻(xiàn)率分別為-236.93％、42.58％和-11.37％。然而開礦、農(nóng)業(yè)耕作、森林砍伐等都會使水土流失增加，河流湖泊變淺，研究區(qū)應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)水域面積，維持其生態(tài)功能。(3)建設(shè)用地。研究期間建設(shè)用地對研究區(qū)的負(fù)貢獻(xiàn)率始終最大，分別為326.25％、57.31％和109.22％。說明蓮花鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少的主要原因是建設(shè)用地面積不斷增加，自然生態(tài)系統(tǒng)向人工生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的過程中ESV減少。(4)耕地。耕地基本上做負(fù)貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)率為-21.2％、11.6％和5.27％。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)屬于人工生態(tài)系統(tǒng)，在發(fā)展農(nóng)業(yè)的過程中應(yīng)當(dāng)注意正確處理人地關(guān)系以及生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系，以維持研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能。(5)園地。園地對總生態(tài)服務(wù)價值做負(fù)貢獻(xiàn)，2005年貢獻(xiàn)率為0，2009和2013年貢獻(xiàn)率分別為0.46％和0.38％。(6)未利用地。未利用地持續(xù)做負(fù)貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)率為14.19％、1.21％和3.71％，說明研究區(qū)所剩余的資源量越來越少。(7)草地。草地面積在研究期間始終無變化，因此對于研究區(qū)總VESV的變化不做貢獻(xiàn)。

表4 研究期內(nèi)不同土地利用類型變差貢獻(xiàn)率(％)Table 4 Construction rate of different land use categories to total VESV

2.3.2 敏感性分析

本文將研究區(qū)各土地利用類型的價值系數(shù)分別上下調(diào)整50％，根據(jù)公式(5)估算出2005、2009和2013 3個時期的敏感性指數(shù)(見表5)。表5說明，研究區(qū)各土地利用類型在不同時期的敏感性指數(shù)均小于1，說明ESV對于VC是缺乏彈性的，研究結(jié)果可信。

4 結(jié)論與建議

1)研究區(qū)總ESV由2005年的45.73×107元減少到2013年的44.81×107元，減少了914.87萬元，建設(shè)用地面積持續(xù)增加是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降的主要原因。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時應(yīng)當(dāng)注意保護(hù)自然資源、維持生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展。

表5 研究區(qū)三個時期的敏感性指數(shù)Table 5 Coefficients of sensitivity from 2005 to 2013

研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成中，以林地為主，占總VESV的75％以上。研究期間林地面積減少，導(dǎo)致總VESV下降。林地是林業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是森林資源的重要組成部分，起到增強(qiáng)森林生態(tài)防護(hù)效益的作用，同時也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本保障[15]。因此，在今后發(fā)展中林地應(yīng)受到應(yīng)有的重視和保護(hù)；其次是水域，雖然水域面積不大但其價值系數(shù)較大，因此水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較高。蓮花鎮(zhèn)屬于缺水鄉(xiāng)鎮(zhèn)，鎮(zhèn)域內(nèi)僅有一條蓮花河通過，匯水面積不大，應(yīng)加強(qiáng)對水域面積的保護(hù)。另外，建議研究區(qū)對重要生態(tài)功能保護(hù)區(qū)實(shí)行嚴(yán)格保護(hù)下的適度利用和科學(xué)恢復(fù)，適時調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的穩(wěn)定。

2)計算敏感性指數(shù)得出，3個時期敏感性指數(shù)均小于1，說明研究結(jié)果可信。蓮花鎮(zhèn)五村(中長村、大華村、立馬村、桐木村、新橋村)總ESV由2005年的1 043.9×105元減少到2013年的1 041.47×105元，減少了24.3萬元。大華村的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值一直處于最高，是由于該村注重林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的調(diào)節(jié)功能，實(shí)行林地保護(hù)措施。桐木村總ESV的相對變化率大于1，是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化的熱點(diǎn)區(qū)。大華村和立馬村的單位ESV較高，說明兩村生態(tài)效益較高，土地利用規(guī)劃較合理；桐木村的單位面積ESV較小，在今后的發(fā)展中應(yīng)減少未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變，以維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

3)生態(tài)環(huán)境是蓮花鎮(zhèn)最具競爭力的核心要素，蓮花鎮(zhèn)要實(shí)現(xiàn)自身的突破與提升，必須立足生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，未來蓮花鎮(zhèn)的發(fā)展必須嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為前提，調(diào)整土地結(jié)構(gòu)做好土地規(guī)劃，協(xié)調(diào)好生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益三者的關(guān)系，真正實(shí)現(xiàn)“綠色家園”的概念。

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Effects of woodland and other land types on ecosystem service function:a case study in Lianhua town,Yuelu district,Changsha city

YANG Xin-ronga,WU Ge-zhib,GUAN Xinc,LI Qiao-yuna
(a.College of Biological Science and Technology;b.College of Business;c.College of Resources Environment,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,Hunan,China.)

Changes in land use structure has far-reaching impact on ecosystem service functions.In reference to the former’s equivalency factors table about terrestrial ecosystem values(VESV)and taking into account the actual situation of the study area,the ecosystem service functions values of the area from 2005 to 2013 were calculated. The results show that in the total ESV of Lianhua Town,the forestland area occupied the major part,being more than 75％,followed by that of water;The VESVdecreased from 457.3 million Yuan to 448.1 million Yuan during the period,the increasing areas of construction land are main reasons.Analyzing ESV of the fi ve villages that have implemented the“integrated land consolidation” project,the results show that Tongmu village had the lowest unit ESV,Dahua and Lima village had the higher unit ESV,this suggested that the two village’s land use planning were more rational than that of other village,so achieving higher eco-ef fi ciency.It is necessary to reduce unused land being converted to construction land and maintain area of existing farmland.Each land use type of ecosystem services sensitivity index was less than 1,indicating that the results are credible.

land use structure;forestland area;value of ecosystem service;sensitivity index;Lianhua Town of Changsha city

S7-9

A

1673-923X(2015)03-0107-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.03.021

2014-01-10

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30260053)：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)人才引進(jìn)項(xiàng)目(07YJ16)

楊鑫榮，碩士研究生

李巧云，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，E-mail：1065596897@qq.com

楊鑫榮,伍格致,關(guān) 欣,等.以林地為主的土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響研究——以長沙市岳麓區(qū)蓮花鎮(zhèn)為例[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(3):107-111.

[本文編校：吳 毅]