馬 鵬， 李志忠， 靳建輝， 齊升吉， 吳美榕

(1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007； 2.福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350007；3.新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054；4.運(yùn)城學(xué)院師范分院，山西 運(yùn)城 044000)

0 引 言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一.1995年,Costanza等[1]對全球主要土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評估.此后眾多學(xué)者對世界各地各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值開展了評估研究，其中既有針對全球或大區(qū)域尺度的評價(jià)研究，也有針對單個(gè)流域、單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)、某個(gè)物種或生物多樣性保護(hù)的評價(jià)研究.例如，我國研究者歐陽志云等[2]對陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估;陳仲新等[3]對陸地植被生態(tài)系統(tǒng)效益進(jìn)行的評價(jià);趙同謙等[4-5]、謝高地等[6-7]對我國地表水、草地、森林等區(qū)域進(jìn)行的評估等.他們的研究表明，區(qū)域土地利用變化導(dǎo)致了自然環(huán)境和生態(tài)過程變化.因此,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用變化之間有著密切的聯(lián)系.本文以新疆伊犁河谷土地利用變化為基礎(chǔ)，討論不同土地利用類型對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，探討其空間格局與驅(qū)動機(jī)制.

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)地理氣候概況

伊犁河谷位于新疆維吾爾自治區(qū)西部的天山山脈中，地理位置80°09′～84°56′ E，42°14′～44°50′ N,北與博爾塔拉蒙古自治州接壤，東與塔城地區(qū)和巴音郭楞蒙古自治州毗鄰，南與阿克蘇地區(qū)銜接，西與哈薩克斯坦共和國交界，包括伊寧市、尼勒克縣、新源縣、鞏留縣、特克斯縣、昭蘇縣、察布查爾縣和霍城縣等9個(gè)縣市(見圖1).研究區(qū)氣候溫和濕潤，屬于溫帶大陸性半濕潤的荒漠氣候，年均氣溫10.4 ℃，年均降水量417.6 mm，山區(qū)可達(dá)600 mm以上，這里是新疆氣候最濕潤的地區(qū)，素有“塞外江南”的美譽(yù).

圖1 伊犁河谷行政區(qū)劃及地理位置

1.2 研究區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)概況

伊犁河谷東西延伸，東高西低，地形起伏較大.這里水源足，光照好，草原遼闊.在地形起伏、氣候變化等自然條件和人類活動影響下，形成多種土地利用方式及相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)類型，見表1.

表1 伊犁河谷最近8 a的土地利用變化

在伊犁河谷土地利用類型中，草地約占土地面積總量的60%，其次是耕地和林地，3項(xiàng)合計(jì)占土地利用總面積的83．93%[8].近年來，伊犁河谷各縣市土地利用類型發(fā)生較大的變化，草地、林地面積減少，而耕地、居民工礦用地增加[9].

2 研究方法

首先,對研究區(qū)土地利用變化速率進(jìn)行定量分析.用公式表示，即

%.

式中：k為評價(jià)時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型變化率；Ua，Ub分別為評價(jià)時(shí)段初、末期某種土地利用類型或生態(tài)系統(tǒng)類型的面積；n為評價(jià)時(shí)段.伊犁河谷最近8 a各類土地利用變化情況如表1所示.

其次，本文參考謝高地等[6-7]方法，以表1為基礎(chǔ)對伊犁河谷各類生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算.其中，各生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子替換操作如下：耕地對應(yīng)農(nóng)田，林地對應(yīng)森林，牧草地對應(yīng)草地，水域?qū)?yīng)水體，未利用地對應(yīng)荒漠；居民地和工礦用地不予計(jì)算.由于我國幅員遼闊，各地生態(tài)環(huán)境存在較大差異，不同尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也有變化，因此,須對研究區(qū)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行修正.本文采用單位面積糧食產(chǎn)量對生態(tài)服務(wù)單價(jià)進(jìn)行修正，即：W=AiE/Bi.其中：Ai為伊犁河谷平均糧食單產(chǎn);Bi為全國平均糧食單產(chǎn);E為我國生態(tài)服務(wù)單價(jià).結(jié)果見表2.

第三，在表2基礎(chǔ)上計(jì)算不同類型生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值變化，公式為ESV=∑Aij×Cj.式中:ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元);Aij是i地區(qū)第j種生態(tài)系統(tǒng)面積(hm2);Cj是第j種生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)單價(jià)[元/(hm2·a)].計(jì)算結(jié)果見表3.由此推算研究區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)變化情況，即某種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值比重的變化.

表2 2008年伊犁河谷陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值 元/(hm25a)

表3 伊犁河谷最近8 a生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

第四，對伊犁河谷各縣市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評價(jià).其中，單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是縣市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值與該縣市土地總面積的比值，人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是縣市生態(tài)服務(wù)價(jià)值總值除以該縣市年末總?cè)丝跀?shù)，兩者均可以反映研究區(qū)各縣市環(huán)境負(fù)載量的相對大小.

本文所引用的原始統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》和《伊犁哈薩克自治州輝煌的十年——資源數(shù)據(jù)庫》[10-11].

3 結(jié)果與分析

3.1 伊犁河谷土地利用變化速率分析

由表1可知，在2000-2008年期間，伊犁河谷土地利用類型發(fā)生明顯變化.其中，耕地面積明顯增加，年變化率達(dá)到3.4%，8 a期間共增加12.59 萬hm2,變化率達(dá)16.98%；草地生態(tài)系統(tǒng)面積明顯減少，8 a共減少12.64萬hm2.因研究區(qū)草地初始面積較大，草地減少的年均變化率并不很大.這揭示了近年來研究區(qū)大量宜農(nóng)荒草地被開墾為農(nóng)業(yè)耕地的事實(shí).其他面積減少的生態(tài)系統(tǒng)類型還有林地和未利用地，面積增加的有水域和城鎮(zhèn)居民用地.水域增加主要是人為修建的河渠、水庫面積增加所致，同時(shí)湖泊面積也有少量增加[9].雖然城鎮(zhèn)居民用地增加總量不大，但由于其初始基數(shù)較小，因而其總變化率和年均變化率都較大.總之，2000-2008年伊犁河谷耕地面積增加顯著，水域、城鎮(zhèn)居民用地也略有增加，草地面積明顯減少，林地、未利用地減少不多.隨著研究區(qū)近年礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開發(fā)，工礦居民用地不斷增加.

3.2 伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

由表3可知，伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值由2000年的5 819 705.2 萬元增加到2008年的5 825 782.1 萬元，增加了6 076.9 萬元.各種類型生態(tài)系統(tǒng)單位面積的服務(wù)價(jià)值從高到低依次為：水域、森林、草地、農(nóng)田、未利用地.其中，耕地與水域面積增加是伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值增加的主要貢獻(xiàn)者，但耕地面積過快增加占用了大量荒草地、未利用地，使天然草地涵養(yǎng)水源等功能衰退，這是近年來研究區(qū)水土流失加劇的主要原因[12].雖然林地和未利用地的服務(wù)價(jià)值有小幅減少，但目前對整個(gè)伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響不大.最近8 a伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體上提升，說明研究區(qū)土地資源利用是可持續(xù)的，但必須警惕耕地面積過快增長對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生的負(fù)面影響.

3.3 2008年伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

由表3可知，2008年伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值為5 825 782.1 萬元.其中，草地總面積達(dá)315.3 萬hm2，占總土地利用面積的57%，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值達(dá)2 323 333.0 萬元，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值中的貢獻(xiàn)率達(dá)到39.6%.因此,草地對維持伊犁河谷良好的生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著巨大作用.伊犁河谷耕地面積為86.74 萬hm2，使得伊犁河谷成為新疆最重要的糧棉油產(chǎn)區(qū)之一，同時(shí)這些耕地也有很強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值為608 501.3 萬元，總貢獻(xiàn)率達(dá)10.4%.伊犁河谷森林覆蓋率為6.69%，森林不僅提供豐富的林產(chǎn)品，而且有重要的生態(tài)調(diào)節(jié)和生態(tài)保護(hù)功能，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總值為1 374 067.0 萬元，在研究區(qū)的貢獻(xiàn)率達(dá)24.1%.伊犁河谷水域面積為32 萬hm2，占總土地面積的5.8%.雖然研究區(qū)水域面積不大，但其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高，在研究區(qū)總價(jià)值中的貢獻(xiàn)率達(dá)25.5%.未利用地的服務(wù)價(jià)值較小，貢獻(xiàn)率僅有0.3%.

3.4 2008年伊犁河谷各縣市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格局分析

3.4.1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局

伊犁河谷單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的平均值為10 542.11 元.從圖2可知，2008年單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值大于整個(gè)伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值平均值的縣市有：特克斯縣、昭蘇縣和尼勒克縣3縣.鞏留縣基本上與伊犁河谷平均值持平，其余各縣均小于伊犁河谷單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的平均值，最低的伊寧市為8 299.5 元.從各縣市生態(tài)系統(tǒng)類型和單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的比較可知，單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值平均值較高的都是水域或森林所占比重較高的縣市，而平均值低的則是農(nóng)田和草地占比重較大的縣市.

3.4.2 人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局

伊犁河谷各縣市人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分布見圖3.其人均生態(tài)服務(wù)價(jià)值大小依次是：昭蘇縣、尼勒克縣、特克斯縣、鞏留縣、察布查爾縣、新源縣、霍城縣、伊寧縣和伊寧市.最大的昭蘇縣為7.426 萬元/人，最小的伊寧市為0.056 萬元/人.昭蘇縣、尼勒克縣、特克斯縣等是人口較少、土地面積相對較大、生態(tài)服務(wù)價(jià)值總值較高的地區(qū)，因此環(huán)境負(fù)載量也較大.伊寧市為州政府所在地，面積最小，人口最多，所以環(huán)境負(fù)載量也較小.

圖2 伊犁河谷單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間差異

圖3 伊犁河谷人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間差異

4 討論與結(jié)論

1)對伊犁河谷各縣市土地利用變化與生態(tài)服務(wù)價(jià)值的評價(jià)表明，各類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)率由大到小依次為：草地、林地、耕地、水域和未利用地.各縣市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值大小依次為：特克斯縣、昭蘇縣、尼勒克縣、鞏留縣、霍城縣、察布查爾縣、新源縣、伊寧縣和伊寧市.

2) 最近8 a研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的評價(jià)結(jié)果表明，2008年伊犁河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值達(dá)到5 825 782.1 萬元，比2000年增加了6 076.9 萬元.其中，耕地生態(tài)系統(tǒng)、水域生態(tài)系統(tǒng)面積明顯增加，草地生態(tài)系統(tǒng)面積顯著減少.

3)評價(jià)研究表明：維持較大面積的森林、水域等土地類型在維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展方面具有重要作用.今后在努力提高土地利用經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，應(yīng)著重保護(hù)單位面積服務(wù)價(jià)值較高的生態(tài)系統(tǒng)類型，以促使土地利用結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不斷加強(qiáng).

4)本文基于我國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值當(dāng)量對伊犁河谷各縣市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評估，由于各地自然環(huán)境的地域差異，在利用大尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單價(jià)計(jì)算流域或縣域尺度生態(tài)服務(wù)價(jià)值時(shí)必須進(jìn)行比值參數(shù)的校正.另外，要使綜合評價(jià)結(jié)果趨近實(shí)際，有必要系統(tǒng)研究更多案例校正參數(shù).

參考文獻(xiàn)：

[1]Costanza R,Arge R,Groot R,et al.The value of the world′s ecosystem services and natural capita1[J].Nature,1997,387:253-260.

[2]歐陽志云,王如松,趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),1999,10(5):635-640.

[3]陳仲新,張新時(shí).中國生態(tài)系統(tǒng)效益的價(jià)值[J].科學(xué)通報(bào),2000,45(1):17-22.

[4]趙同謙,歐陽志云,鄭華,等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評價(jià)[J].自然資源學(xué)報(bào),2004,19(4):480-492.

[5]趙同謙,歐陽志云,趙景柱,等.海南島生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)調(diào)節(jié)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2004,15(8):1395-1402.

[6]謝高地,張釔鋰,魯春霞,等.中國自然草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[J].自然資源學(xué)報(bào),2001,16(1):48-53.

[7]謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值評估[J].自然資源學(xué)報(bào),2003,18(2):189-196.

[8]高格,巴雅爾塔,孟根.伊犁河谷土地資源類型與利用現(xiàn)狀分析[J].甘肅農(nóng)業(yè),2007(9):47-48.

[9]加爾肯,王文杰,朱海涌,等.伊犁河谷土地利用/土地覆蓋遙感調(diào)查分析研究[J].新疆環(huán)境保護(hù),2007,29(3):5-10.

[10]新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局.新疆統(tǒng)計(jì)年鑒2000[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2001.

[11]新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局.新疆統(tǒng)計(jì)年鑒2008[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2009.

[12]包桂榮,白長壽,高清竹,等.新疆伊犁河流域土地利用變化及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2008,29(2):208-212.