河南省土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究

高雪梅

（長安大學(xué)土地工程學(xué)院，陜西 西安 710054）

0 引言

土地資源是人類維系生產(chǎn)生活的基本物質(zhì)資料，土地利用變化不僅影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，也在不同尺度上影響生態(tài)系統(tǒng)的功能和價(jià)值。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是指陸地生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的自然條件及效益，是衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的依據(jù)［1］，土地利用變化是導(dǎo)致其變化的重要因素之一。研究土地利用變化及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，可以了解區(qū)域土地覆被變化趨勢(shì)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，對(duì)區(qū)域土地的規(guī)劃利用和城市健康發(fā)展也具有深刻的指導(dǎo)意義。隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)，河南省經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，綜合實(shí)力顯著提升，同時(shí)快速發(fā)展帶來的人地矛盾和生態(tài)環(huán)境問題也日益凸顯。探討河南省土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)，對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)合理調(diào)整和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也可為今后的土地政策和相關(guān)規(guī)劃的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

河南省位于華北平原南部的黃河中下游地區(qū)，其地理位置為北緯31°23′N—36°22′N，110°21′E—116°39′E，東接安徽、山東，北接河北、山西，西連陜西，南臨湖北，總面積16.7萬km2。河南省地勢(shì)西高東低，北、西、南三面有太行山、伏牛山、桐柏山、大別山分布；中東部為黃淮海沖積平原；西南部為南陽盆地。河南省地處暖溫帶和亞熱帶過渡區(qū)，四季分明、雨熱同期。河南省下轄17 個(gè)地級(jí)市，1 個(gè)省直轄縣級(jí)市、21 個(gè)縣級(jí)市、83 個(gè)縣、53 個(gè)市轄區(qū)。截至2021年末，河南省常住人口為9 883萬人。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的河南省2000 年、2010 年和2020年的土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/）獲取的河南省土地利用煙感檢測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)中國科學(xué)院LUCC 分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重分類，最終分為6 類，即耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地。研究區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒》。

2 研究方法

2.1 土地利用動(dòng)態(tài)度分析

單一土地利用動(dòng)態(tài)度反映的是某種土地利用類型在某時(shí)間段內(nèi)數(shù)量的變化情況［2］，它可以反映某地類在一定時(shí)期內(nèi)的變化速度和幅度［3］。通過土地利用動(dòng)態(tài)度指數(shù)可以觀測(cè)不同地類土地利用變化的幅度，從而發(fā)現(xiàn)變動(dòng)較為明顯的土地利用類型。其表達(dá)式如式（1）。

式中：K為某種地類單一土地利用動(dòng)態(tài)度；Ub為研究期末某地類的面積；Ua為研究期初某地類的面積；T為研究時(shí)段。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法

繼Robert等［4］對(duì)全球ESV進(jìn)行評(píng)估和貨幣化表達(dá)后，我國學(xué)者謝高地等［5］根據(jù)中國土地利用狀況和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)資料得到中國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值大小的潛力，表示每年1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田所生產(chǎn)糧食的市場(chǎng)價(jià)值［6］。參考謝高地等的研究并利用河南省單位面積農(nóng)田糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量［6］和區(qū)域修正系數(shù)（1.39）對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行修正，排除建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，并參考相關(guān)文獻(xiàn)［7-9］，最終得到河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位價(jià)值表。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式如式（2）。

式中：ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值，元；VCi為第i類土地利用類型單位面積的生態(tài)功能總服務(wù)價(jià)值系數(shù)，元/hm2；Ai為第i種土地利用類型的分布面積，hm2；n為土地利用類型數(shù)。

2.3 生態(tài)服務(wù)價(jià)值敏感性指數(shù)

生態(tài)價(jià)值敏感性指數(shù)用于說明在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的依賴程度，指VC變化1%時(shí)對(duì)ESV造成的影響［10］。本研究把各種土地利用類型VC上調(diào)50%，來研究陸地生態(tài)系統(tǒng)ESV的變化。生態(tài)服務(wù)價(jià)值敏感性指數(shù)（CS）計(jì)算如式（3）。

式中：CS為生態(tài)服務(wù)價(jià)值敏感性指數(shù)；ESV為研究區(qū)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；VC為生態(tài)價(jià)值系數(shù)；i為最初價(jià)值系數(shù)；j為調(diào)整后的價(jià)值系數(shù)；k為某種土地利用類型。當(dāng)CS＞1 時(shí)，表明某地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)其生態(tài)價(jià)值系數(shù)來說是富有彈性的；當(dāng)CS＜1 時(shí)，表明某地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)其生態(tài)價(jià)值系數(shù)來說是相對(duì)缺乏彈性的［11］。

3 研究結(jié)果

3.1 土地利用變化分析

根據(jù)表1 可知，河南省主要的土地利用類型是耕地，占比高達(dá)60%以上，主要分布在河南省的東部和中部平原地區(qū)；其次是林地、建設(shè)用地，林地主要分布在河南省的西部和南部，建設(shè)用地面積大幅增加，在平原區(qū)分布廣泛；草地、水域和未利用地面積占比較小。整體來看，2000—2020 年，河南省未利用地、建設(shè)用地、水域和耕地等面積變化明顯，主要與城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)和不合理的開發(fā)利用有關(guān)。從動(dòng)態(tài)度方面來看，20 年間未利用地的動(dòng)態(tài)變化最為明顯，其動(dòng)態(tài)度為-3.83%，說明未利用地面積減少的幅度最大。草地和耕地年均單一土地利用動(dòng)態(tài)度均為負(fù)值，其土地利用面積也一直不斷減少。建設(shè)用地年均動(dòng)態(tài)度最大為1.47%，建設(shè)用地面積快速增加，20 年間共增加了4 992.08 km2；其次是水域，水域面積增加較為顯著；林地面積變化較小，其動(dòng)態(tài)度也很小。分析原因主要是城市化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展占用了大量的耕地、未利用地和草地，同時(shí)由于氣候變化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，水域和林地面積都有所增加。

表1 2000—2020年河南省土地利用變化情況

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

通過計(jì)算可得到河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化，如表2 所示。從整體上來看，河南省2000—2020年的生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)，在2010年達(dá)到最高值為307.143億元，在2020年降為303.332億元。耕地和林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)比較大，兩者對(duì)河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率加起來高達(dá)80%以上。主要是因?yàn)檫@兩種土地利用類型總面積占比較大，同時(shí)林地的VC值相對(duì)較大。水域的ESV近年來緩慢增長，草地和未利用地ESV相對(duì)較小，其中未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值20年來均未超過1億元。2000—2020年，河南省ESV變化量最大的水域和耕地，水域增加了4.46億元，耕地減少了4.71億元；ESV變化率最高的是水域和未利用地，其次是耕地和草地，林地變化率相對(duì)較小，主要是因?yàn)槲蠢玫睾退蚧鶖?shù)小，耕地和草地面積明顯減少。

表2 2000—2020年河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化情況

河南省單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化情況如圖1所示，由圖1可以看出，河南省單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高的為土壤保持、水文調(diào)節(jié)與廢物處理，其次為生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)和原材料，最后為食物生產(chǎn)和提供美學(xué)景觀。20年間土壤保持單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值均超過45億元，其次貢獻(xiàn)較大的是水文調(diào)節(jié)，2020年達(dá)46.07億元；廢物處理的服務(wù)價(jià)值也在波動(dòng)上升，由2000年的42.32億元增加到2020年的42.98億元。食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值變化不大，一直穩(wěn)定在19億元左右，提供美學(xué)景觀服務(wù)價(jià)值最小。根據(jù)研究可知，河南省總ESV變化幅度相對(duì)不大，20年間單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)也相對(duì)平穩(wěn)。研究區(qū)土壤保持、水文調(diào)節(jié)與廢物處理服務(wù)功能較強(qiáng)，但氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和生物多樣性保護(hù)等功能有所減少，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)要注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

圖1 2000—2020年河南省單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化（億元）

3.3 敏感性指數(shù)分析

根據(jù)式（3）計(jì)算得到河南省各土地利用類型的生態(tài)價(jià)值敏感性指數(shù)。其中生態(tài)系統(tǒng)敏感性指數(shù)最大的是耕地和林地，其次是水域、草地和未利用地，耕地的敏感性指數(shù)平均值約為0.44，其意義為當(dāng)耕地VC增加1%時(shí)，河南省總ESV會(huì)增加0.44%，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的波動(dòng)對(duì)耕地面積變化的敏感性程度最大。林地的敏感性指數(shù)一直在0.40左右，且變化幅度最為平穩(wěn)。水域和草地的敏感性指數(shù)分布在0.05～0.11，未利用地的敏感性指數(shù)平均約為0.000 1，表明河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值隨之變動(dòng)的幅度相對(duì)較小。整體來看，河南省所有用地類型的CS均小于1，說明河南省生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的敏感性較小。

4 結(jié)語

①河南省的主要土地類型是耕地，其實(shí)是林地和建設(shè)用地。從面積變化上來看，建設(shè)用地面積增加最多，耕地面積減少最多；從動(dòng)態(tài)度來看，未利用地變化最為明顯，其次是建設(shè)用地、水域、草地和耕地，林地土地利用類型動(dòng)態(tài)度最小。表明河南省20年間經(jīng)濟(jì)建設(shè)占用了大量其他土地，同時(shí)也比較注重林地的建設(shè)和保護(hù)。

②區(qū)域土地利用方式影響其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的大小。河南省耕地和林地的ESV最大，二者對(duì)河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)巨大，很大程度上減少了建設(shè)用地的增加對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的削減。單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中，土壤保持、水文調(diào)節(jié)和廢物處理等服務(wù)功能較強(qiáng)。

③河南省生態(tài)敏感性最高的地類為耕地，其平均值約為0.44，其次為林地和水域；未利用地的敏感性指數(shù)最低。河南省不同地類對(duì)應(yīng)的生態(tài)敏感性指數(shù)均小于1，說明河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的敏感性較小。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)該注重耕地的保護(hù)和林地草地等的建設(shè)，提高其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。