王 燕,高吉喜,鄒長(zhǎng)新,王麗霞,吳 丹,徐德琳,徐夢(mèng)佳,林乃峰 (環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042)

生態(tài)保護(hù)紅線劃定及其生態(tài)資產(chǎn)變化研究

王 燕,高吉喜*,鄒長(zhǎng)新,王麗霞,吳 丹,徐德琳,徐夢(mèng)佳,林乃峰 (環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042)

運(yùn)用3S技術(shù),基于2000、2010年遙感、氣象數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等,通過模型評(píng)估及處理,確定了淄博市生態(tài)保護(hù)紅線范圍,在對(duì)土地利用變化分析的基礎(chǔ)上,評(píng)估了生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值及變化狀況.結(jié)果表明：淄博市生態(tài)保護(hù)紅線總面積為 1132.26km2,占全市面積的18.98%,主要分布在中部和南部地區(qū);2000～2010年,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)土地利用/覆蓋類型以林地為主,其面積占生態(tài)保護(hù)紅線總面積的52.91%(2000年)、54.65%(2010年),林地、濕地、未利用地和建設(shè)用地面積均有所增加,農(nóng)田、草地和水域面積有所減少;10年間,生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值減少2313.18萬(wàn)元,減少率為3.60%,表明該區(qū)生態(tài)保護(hù)需要進(jìn)一步加強(qiáng),生態(tài)服務(wù)功能有待于進(jìn)一步提高.

生態(tài)保護(hù)紅線；生態(tài)資產(chǎn)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；土地利用變化

隨著氣候變化和人類社會(huì)活動(dòng)的加劇,資源環(huán)境危機(jī)已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題.十八屆三中全會(huì)在《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中將劃定生態(tài)保護(hù)紅線作為深化改革的重要內(nèi)容[1].新修訂的《環(huán)境保護(hù)法》更是明確規(guī)定：“在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定生態(tài)保護(hù)紅線,實(shí)行嚴(yán)格保護(hù).”生態(tài)保護(hù)紅線劃定已成為當(dāng)前資源環(huán)境保護(hù)的迫切要求[2].

生態(tài)資產(chǎn)是生態(tài)資源的價(jià)值形式,是能帶來(lái)用貨幣量化的直接或間接或潛在經(jīng)濟(jì)利益的生態(tài)經(jīng)濟(jì)資源[3].生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估是衡量經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中生態(tài)系統(tǒng)變化狀況的重要指標(biāo),是以生物資源為主要對(duì)象的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況的評(píng)估,是生態(tài)保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容.目前,國(guó)內(nèi)外研究者在生態(tài)資產(chǎn)評(píng)估方面進(jìn)行了積極的嘗試.國(guó)際上,相關(guān)學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值進(jìn)行了研究,計(jì)算得出了全球生物圈的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為 16×1012～54×1012美元/a,在國(guó)際上影響深遠(yuǎn)[4-5].更有部分學(xué)者對(duì)生態(tài)資產(chǎn)及其價(jià)值評(píng)估的理論和方法等進(jìn)行了研究[6].國(guó)內(nèi)對(duì)生產(chǎn)資產(chǎn)的評(píng)估研究得出我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為 3.049×1013～5.61×1013元/a[7-9].此外,對(duì)生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值動(dòng)態(tài)研究結(jié)果表明,20世紀(jì)90年代以來(lái),中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)資產(chǎn)呈上升趨勢(shì),總體變化率在20%左右[7].當(dāng)前,關(guān)于生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值估算多是通過單位價(jià)值系數(shù)及其面積計(jì)算獲得.該方法可操作性強(qiáng),便于快速獲取結(jié)果,應(yīng)用比較普遍.但是,很多研究在使用該方法時(shí),直接引用原參數(shù),未結(jié)合研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類型、質(zhì)量狀況的空間/時(shí)間差異進(jìn)行參數(shù)修正,評(píng)估結(jié)果難以反映生態(tài)資產(chǎn)空間分布的實(shí)際狀況,從而對(duì)評(píng)估結(jié)果造成影響[7].

生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估為了解生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及變化狀況提供了可能,并為生態(tài)保護(hù)紅線的管理和生態(tài)補(bǔ)償提供了參考.本文以山東省淄博市為例,基于3S技術(shù),運(yùn)用相關(guān)模型,評(píng)價(jià)識(shí)別了淄博市生態(tài)保護(hù)紅線范圍,分析了生態(tài)保護(hù)紅線土地利用變化狀況,充分考慮區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類型、質(zhì)量狀況的空間/時(shí)間差異,結(jié)合相關(guān)生態(tài)因子修正參數(shù)和模型,評(píng)估了生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值及變化狀況,以期為區(qū)域生態(tài)資源保護(hù)和可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省中部淄博市,分布范圍在35°55′20″～37°17′14″N、117°32′15″～118°31′00″E之間(圖 1).淄博市地處暖溫帶,屬半濕潤(rùn)半干旱的大陸性氣候,年平均氣溫 12.5～14.2℃,年平均日照時(shí)數(shù)為2209.3～2523.0h,年平均無(wú)霜期190～210d.地勢(shì)南高北低,南部及東西兩翼山巒起伏,中部低陷向北傾伏,南北高差千余米.屬魯中南中低山丘陵極強(qiáng)度侵蝕區(qū),生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差,是山東省水土流失較嚴(yán)重的地區(qū)之一.

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area

淄博市地貌形態(tài)齊全,相對(duì)高差1000m以上,氣溫變化大,水熱條件優(yōu)越,為多種生物的生長(zhǎng)繁育提供了有利條件.生物資源非常豐富,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全市共有生物615科3753種,其中,微生物151科618種,植物156科1645種,動(dòng)物308科1490種.極具價(jià)值的物種種類有食用菌30多種,農(nóng)作物218種,木本植物421種,藥材生物778種,飼草植物415種,野生動(dòng)物240多種.其中,鳥類資源種類繁多,主要經(jīng)濟(jì)鳥類有17目34科70多種,國(guó)家級(jí)保護(hù)種類有 21種.依托豐富的自然資源,已建立了多個(gè)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等.

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

土地利用數(shù)據(jù)為中國(guó)科學(xué)院遙感研究所提供的分辨率 30m×30m目視解譯數(shù)據(jù),其中,2000年土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于Landsat TM影像,2010年數(shù)據(jù)來(lái)源于環(huán)境遙感衛(wèi)星影像.逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供,通過Matlab處理得到所需氣象參數(shù).各級(jí)各類禁止保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)由當(dāng)?shù)刂鞴懿块T提供.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于2000～2010年《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》.遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)EOS/MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品的 MODIS13Q1數(shù)據(jù)(http：//e4ft101.cr.usgs.gov),空間分辨率為250m×250m,時(shí)間分辨率為 16d.相關(guān)數(shù)據(jù)處理在ArcGIS 10.0和ENVI 4.8環(huán)境中完成.所用數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的雙標(biāo)準(zhǔn)緯線等面積圓錐(Albers)投影,采用的橢球體為Krasovsky橢球體.

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)保護(hù)紅線劃定 生態(tài)保護(hù)紅線是指在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定的嚴(yán)格管控邊界,是國(guó)家和區(qū)域生態(tài)安全的底線,主要包括重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感/脆弱區(qū)及各級(jí)各類禁止開發(fā)區(qū)[10],劃定過程及方法如下：

(1)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū) 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的確定是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行重要性評(píng)價(jià),將其中生態(tài)服務(wù)功能最重要等級(jí)的區(qū)域劃分為生態(tài)保護(hù)紅線,具體包括水源涵養(yǎng)區(qū)、土壤保持區(qū)、防風(fēng)固沙區(qū)、生物多樣性維護(hù)區(qū)等類型,計(jì)算過程如下[9].

生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP).研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)可利用 MODIS NDVI系列產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過CASA模型來(lái)計(jì)算得到,主要模型為：

式中：NPP表示凈初級(jí)生產(chǎn)力;APAR表示光合有效輻射;ε表示植物光能利用率;t表示時(shí)間.水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)模型為：

式中： Sw為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù); NPPmean為評(píng)價(jià)區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值;Fslo為根據(jù)最大最小值法歸一化到0～1之間的評(píng)價(jià)區(qū)域坡度柵格圖;Fsic為土壤滲流能力因子(根據(jù)土壤質(zhì)地類型由粘土到砂土分別在0～1之間均等賦值得到,砂土為1;Fpre由多年平均年降水量數(shù)據(jù)插值并歸一化到0～1之間獲得.土壤保持功能重要性評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)模型為：

式中：Spro為土壤保持服務(wù)能力指數(shù);K為土壤可蝕性因子,其余同上.

防風(fēng)固沙功能重要性評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)模型為：

式中：Sws為防風(fēng)固沙服務(wù)能力指數(shù);Fq為多年平均氣候侵蝕力;D為地表粗糙度因子;其余同上,其中,K、Fq、D參量均標(biāo)準(zhǔn)化到0～1之間后再代入計(jì)算.

生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)模型為：

式中：Sbio為生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù);Ftem為氣溫參數(shù),由多年平均年降水量數(shù)據(jù)插值結(jié)果歸一化到 0～1之間獲得;Falt為海拔參數(shù),由評(píng)價(jià)區(qū)海拔進(jìn)行歸一化獲得,其余同上.

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分級(jí).利用 ArcGIS10.0軟件,將各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)值采用分位數(shù)功能進(jìn)行4級(jí)分類操作.按生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)值大小由低到高依次劃分為 4個(gè)重要性級(jí)別,即一般重要、中等重要、重要、極重要.

(2) 生態(tài)脆弱/敏感區(qū) 生態(tài)脆弱區(qū)/敏感區(qū)的確定是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性/敏感性的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級(jí),將其中最高等級(jí)的脆弱區(qū)/敏感區(qū)劃定為生態(tài)紅線區(qū).淄博市生態(tài)脆弱區(qū)/敏感區(qū)主要是水土流失敏感區(qū),評(píng)價(jià)模型為[10]：

式中：SSi為 i空間單元水土流失敏感性指數(shù);Ri為降雨侵蝕力,可根據(jù)已有資料采用內(nèi)插法獲取;Ki為土壤質(zhì)地因子,通過雷諾圖獲得;LSi為坡長(zhǎng)坡度因子,通過地形的起伏大小與土壤侵蝕敏感性的關(guān)系來(lái)獲取;Ci為植被覆蓋因子,通過植被分布圖獲取.不同評(píng)價(jià)因子對(duì)應(yīng)的敏感性等級(jí)值見表1.

表1 水土流失敏感性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)賦值[10]Table 1 Soil erosion sensitivity evaluation index and classification

在ArcGIS10.0軟件中,采用自然分界法和定性分析相結(jié)合,將生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果分為5級(jí),即不敏感(1.0～2.0)、輕度敏感(2.1～4.0)、中度敏感(4.1～6.0)、高度敏感(6.1～8.0)和極敏感(＞8.0).

(3) 禁止開發(fā)區(qū) 禁止開發(fā)區(qū)指依法設(shè)立的各類(級(jí))自然文化資源保護(hù)區(qū)域,以及其他禁止進(jìn)行工業(yè)化城鎮(zhèn)化開發(fā)、需要特殊保護(hù)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū).淄博市禁止開發(fā)區(qū)類型包括自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、濕地公園、地質(zhì)公園、森林公園、地質(zhì)地貌保護(hù)區(qū)及重要水源保護(hù)地等.各類(級(jí))禁止開發(fā)區(qū)數(shù)據(jù)由當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門提供后通過遙感校對(duì)獲得.

1.3.2 土地利用 土地利用/覆蓋變化的指標(biāo)即土地利用變化數(shù)量指數(shù),主要包括變化幅度和變化速率.計(jì)算模型如下：

土地利用變化幅度：

土地利用變化速率：

式中：Ua、Ub分別為研究初期及末期的某一類型土地面積(km2);T為研究時(shí)段.

1.3.3 生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估 生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估可體現(xiàn)在其現(xiàn)存量與流量(年價(jià)值)方面,本研究側(cè)重的是生態(tài)資產(chǎn)年價(jià)值量的變化狀況,具體包括有形的自然資源直接價(jià)值和隱形的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[7].自然資源直接價(jià)值可通過有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值獲得.

(1)直接產(chǎn)品價(jià)值 有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)是自然生態(tài)系統(tǒng)最基本最重要的生態(tài)功能,是人類社會(huì)一切生產(chǎn)和生活的基礎(chǔ).綠色植物固定太陽(yáng)能所生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)數(shù)量一般通過凈初級(jí)生產(chǎn)力來(lái)反映,其價(jià)值評(píng)價(jià)通常采用能量替代法來(lái)計(jì)算,即將生態(tài)系統(tǒng)固定的有機(jī)質(zhì)價(jià)值轉(zhuǎn)化為能量相當(dāng)?shù)臉?biāo)煤價(jià)值間接進(jìn)行計(jì)算,即

式中：Vg為有機(jī)質(zhì)年生產(chǎn)價(jià)值,元/a;NPP為植被年初級(jí)生產(chǎn)力,gC/m2·a;W碳為碳熱值,MJ/g;W標(biāo)煤為標(biāo)煤熱值,MJ/g;V標(biāo)煤為標(biāo)煤價(jià)格,元/g;S為研究區(qū)面積,m2.依據(jù)碳熱值為 0.036MJ/g,標(biāo)煤熱值為0.02927MJ/g,標(biāo)煤價(jià)格取1000元/t.

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以單位面積價(jià)值當(dāng)量為基礎(chǔ),通過對(duì)影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀況的生態(tài)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來(lái)修正參數(shù).生態(tài)服務(wù)功能的大小與生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況密切相關(guān),一般而言,二者之間存在正相關(guān)關(guān)系.在此主要對(duì)表征生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況的生物量因子和植被覆蓋度因子進(jìn)行了修正,計(jì)算模型如下：

式中：VCp為研究區(qū)第i年生態(tài)服務(wù)價(jià)值單價(jià),元/ (km2·a);ni為第i年研究區(qū)生物量,gC/m2;Ni為第i年我國(guó)的平均生物量,gC/m2;fi為第i年研究區(qū)植被覆蓋度年均值;Fi為第 i年我國(guó)的植被覆蓋度年均值;V0為中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值當(dāng)量[11];VC0為研究區(qū)農(nóng)田的生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,元/(km2·a);qi為淄博市平均糧食價(jià)格,元/kg;pi為淄博市糧食年平均產(chǎn)量,kg/km2;i為研究時(shí)段的各個(gè)年份.其中,植被覆蓋度計(jì)算模型為：

式中：NDVI為像元的歸一化植被指數(shù);NDVImin、NDVImax分別表示不同生態(tài)系統(tǒng)NDVI最大值和最小值.

生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算過程為：

式中：ESVk、ESVf和ESV分別k類生態(tài)系統(tǒng)、f項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能以及總生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,元/a;VCikf為i年k類土地的f項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù),元/km2·a;Ak為k類土地面積,km2.

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)保護(hù)紅線劃定

在ArcGIS環(huán)境下,對(duì)全市水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性保護(hù)各項(xiàng)功能重要性進(jìn)行評(píng)估結(jié)果疊加,得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估結(jié)果,即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)面積2566.46km2,占全市面積的 43.03%;重要區(qū)面積2209.56km2,占全市面積的 37.04%;中等重要區(qū)面積 1188.54km2,占全市面積的 19.93%;一般重要區(qū)面積0.45km2,占全市面積的0.01%.

通過對(duì)全市水土流失敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià),得到水土流失極敏感區(qū)面積 1130.70km2,占全市面積的 18.96%;高度敏感區(qū)面積 1619.58km2,占全市面積的27.15%;中度敏感區(qū)面積920.42km2,占全市面積的 15.43%;輕度敏感區(qū)面積 1187.04km2,占全市面積的19.90%;不敏感區(qū)面積1107.27km2,占全市面積的18.56%.

目前,全市可獲取資料的禁止開發(fā)區(qū)共有63個(gè),經(jīng)統(tǒng)計(jì),禁止開發(fā)區(qū)總面積為 926.26km2,占全市面積的15.53%.

將全市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)流失極敏感區(qū)范圍進(jìn)行疊加,得到全市的生態(tài)極重要極敏感區(qū),在此基礎(chǔ)上,對(duì)照高精度遙感影像,剔除其中分布的大片農(nóng)田、建設(shè)用地等非生態(tài)用地,然后與全市禁止開發(fā)區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加,最終得到全市生態(tài)保護(hù)紅線范圍.經(jīng)計(jì)算,全市生態(tài)保護(hù)紅線總面積為1132.26km2,占全市面積的18.98%,主要分布在中部和南部地區(qū),如圖2所示.

圖2 淄博市生態(tài)保護(hù)紅線Fig.2 Ecological protection redlines in Zibo

2.2 生態(tài)保護(hù)紅線土地利用變化

2000～2010年,淄博市生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)土地利用/覆蓋變化如表2所示.從中可以看到,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)土地利用/覆蓋類型以林地為主,其面積占生態(tài)保護(hù)紅線總面積的 52.95%(2000年)、54.65%(2010年),其次為農(nóng)田和草地.2000～2010年期間,林地、濕地、裸地和建設(shè)用地面積均有所增加,其中,建設(shè)用地面積增加最為顯著,增加幅度為29.74%,濕地、林地和裸地面積增加幅度分別為10.35%、3.28%和3.32%;農(nóng)田、草地和水域面積有所減少,其中,農(nóng)田面積減少最為顯著,減少幅度為 14.21%,其次為草地和水域,減少幅度分別為6.54%和5.43%.

表2 2000～2010年淄博市生態(tài)保護(hù)紅線土地利用變化Table 2 Land use change in ecological protection redlines in Zibo in 2000～2010

2.3 生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)變化

經(jīng)過計(jì)算和處理,2000和2010年全市生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值分別為3890.45和3560.64萬(wàn)元,10年期間減少了329.81萬(wàn)元,減少率為8.48%.

表3 不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化Table 3 Variation of ecosystem services value of different land use types

通過公式(12)～(17),計(jì)算得到全市生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值如表3和圖3所示.從表3可以看到,2000、2010年,生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為60285.68萬(wàn)元和58302.31萬(wàn)元,10年間,總價(jià)值減少 1983.37萬(wàn)元,減少率為3.29%.各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)中,林地、草地和濕地是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主體,其價(jià)值量占總價(jià)值量的94.64%(2000年)、95.28%(2010年).2000～2010年,除濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有所增加外,其余各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均有所降低,其中,以草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少最為顯著.

從圖 3可以看到,生態(tài)保護(hù)紅線各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中,以氣候調(diào)節(jié)價(jià)值和水文調(diào)節(jié)價(jià)值最為顯著,分別占總價(jià)值量的 27.2%和 24.0%,其次為土壤保持價(jià)值,占總價(jià)值的 12.5%,維持養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值比例最小,僅占總價(jià)值的 1%左右. 2000～2010年,各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均有所降低,其中,以維持養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值減少最為顯著,減少率為 5.31%,其次為土壤保持價(jià)值,減少率4.64%,美學(xué)景觀價(jià)值減少率最小,為2.53%.

生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值可通過有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相加得到,通過計(jì)算,2000、2010年全市生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值分別為64176.13萬(wàn)元和61862.95萬(wàn)元,10年間,生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值減少 2313.18萬(wàn)元,減少率為3.60%.

圖3 生態(tài)保護(hù)紅線各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Fig.3 Each ecosystem services value in ecological protection redlines

3 討論

當(dāng)前,劃定生態(tài)保護(hù)紅線已成為我國(guó)資源環(huán)境保護(hù)的重要戰(zhàn)略[12].生態(tài)保護(hù)紅線劃定的對(duì)象范圍較大,模型運(yùn)算中需要參數(shù)較多,很多參數(shù)難以精確獲取,難免對(duì)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響,因而,模型評(píng)估只是基礎(chǔ),必須在評(píng)估結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀、人為活動(dòng)等進(jìn)行修正,以增強(qiáng)生態(tài)保護(hù)紅線劃定的準(zhǔn)確度,并為生態(tài)保護(hù)紅線的最終落地奠定基礎(chǔ).

生態(tài)資產(chǎn)與生態(tài)系統(tǒng)狀況密切相關(guān),生態(tài)資產(chǎn)的變化受生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的制約.基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其變化研究中應(yīng)用廣泛[13-14].以往研究中,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估多是一種靜態(tài)評(píng)估,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)類型和質(zhì)量等因素的時(shí)空差異考慮不足,不僅對(duì)其評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響,而且難以反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化動(dòng)態(tài)[15-16].本研究基于最新修正的價(jià)值當(dāng)量因子表,充分考慮了生態(tài)系統(tǒng)類型及質(zhì)量狀況,對(duì)植被生產(chǎn)力因子和植被覆蓋度因子進(jìn)行了參數(shù)修正,提高了評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度.

目前,我國(guó)已有的陸地生態(tài)資產(chǎn)單位面積價(jià)值研究結(jié)果的范圍為 8.49～67.13 萬(wàn)元/ km2[7-9,17-18].本研究通過評(píng)估得到的生態(tài)保護(hù)紅線單位面積生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值為 56.68萬(wàn)元/km2(2000年)、54.64萬(wàn)元/km2(2010年),單位面積價(jià)值量相對(duì)較高.這是由于與一般地區(qū)相比,生態(tài)保護(hù)紅線為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)較好、生態(tài)功能相對(duì)較高區(qū)域的集中分布區(qū),因而具有較高的單位面積生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值.

10年間,受氣候變化及人類活動(dòng)等因素的影響[19-20],研究區(qū)生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值出現(xiàn)下降趨勢(shì).分析原因,一是土地利用變化,主要是建設(shè)用地面積增加明顯,十年間建設(shè)用地面積增加 29.74%,特別是交通用地面積增加顯著,增長(zhǎng)率達(dá) 109%,這與研究區(qū)內(nèi)自然保護(hù)區(qū)、濕地公園等的旅游開發(fā)、道路建設(shè)等有密切關(guān)系,建設(shè)用地面積的增加直接導(dǎo)致了生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值量的減少;二是植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)變化,研究時(shí)段內(nèi)研究區(qū)年日照時(shí)數(shù)均低于常年平均值[20],研究區(qū)植被年生產(chǎn)力出現(xiàn)下降趨勢(shì),從而導(dǎo)致了研究區(qū)生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值的減少.

本研究方法主要基于生態(tài)系統(tǒng)類型,就生態(tài)保護(hù)紅線而言,其中分布的風(fēng)景名勝區(qū)、濕地公園、森林公園等的美學(xué)景觀價(jià)值顯然高于一般生態(tài)系統(tǒng),另外,自然保護(hù)區(qū)的生物多樣性保護(hù)價(jià)值的優(yōu)勢(shì)也未充分體現(xiàn).如何提高生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的準(zhǔn)確度,合理校正相關(guān)因子參數(shù),將是下一步研究的重要內(nèi)容.

4 結(jié)論

4.1 通過對(duì)全市水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性保護(hù)各項(xiàng)功能重要性評(píng)估結(jié)果和水土流失敏感性評(píng)估結(jié)果以及63個(gè)禁止開發(fā)區(qū)進(jìn)行疊加,得到全市生態(tài)保護(hù)紅線總面積為1132.26km2,占全市面積的18.98%,主要分布在中部和南部地區(qū).

4.2 2000～2010年,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)土地利用/覆蓋類型以林地為主,其面積占生態(tài)保護(hù)紅線總面積的52.92%(2000年)、54.65%(2010年),其次為農(nóng)田和草地,濕地、林地、裸地和建設(shè)用地面積均有所增加,農(nóng)田、草地和水域面積有所減少,其中,建設(shè)用地面積增加速率和農(nóng)田面積減少速率最為顯著.

4.3 2000年和2010年,淄博市生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值分別為64176.13萬(wàn)元和61862.95萬(wàn)元,10年間,生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值減少2313.18萬(wàn)元,減少率為3.60%,其中,有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值減少329.81萬(wàn)元,減少率為 8.48%,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少1983.37萬(wàn)元,減少率為 3.29%,說明生態(tài)保護(hù)紅線生態(tài)資源保護(hù)需要進(jìn)一步增強(qiáng),以維持生態(tài)系統(tǒng)健康,提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.

[1]中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定 [EB/OL]. http：//news.xinhuanet.com/2013-11/15/c_118164235.htm/2013-1 1-12.

[2]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法 [EB/OL]. http：//zfs.mep.gov.cn/ fl/201404/t20140425_271040.htm/2014-04-25.

[3]王建民,王如松.中國(guó)生態(tài)資產(chǎn)概論 [M]. 南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社, 2002.

[4]Daily DC. Nature’s Service： Societal Dependence on Natural Ecosystems [M]. Washington DC： Island Press, 1997.

[5]Costanza R, d’Arge R, de Groot R, et al. The value of the world’s ecosystem services and natural capital [J]. Nature, 1997,387 253-260.

[6]Bolund P, Hunhammar S. Ecosystem services in urban areas [J]. Ecological Economics, 1999,29：293-301.

[7]朱文泉.張錦水.潘耀忠,等.中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)資產(chǎn)測(cè)量及其動(dòng)態(tài)變化分析 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2007,18(3)：586-594.

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

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

[10]環(huán)保部.生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南(環(huán)發(fā)[2015]56號(hào)) [EB/O L]. http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201505/t20150518_301 834.htm/2015-05-08.

[11]謝高地,張彩霞,張雷明,等.基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法改進(jìn) [J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2015,(8)：1243-1254.

[12]高吉喜.劃定生態(tài)保護(hù)紅線,推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶大保護(hù) [J]. 環(huán)境保護(hù), 2016,44(15)：21-24.

[13]Costanza R, Groot R D, Sutton P, et al. Changes in the global value of ecosystem services [J]. Global Environmental Change, 2014,26(1)：152-158.

[14]Wang Y, Gao J, Wang J, et al. Evaluating losses in ecosystem services in nature reserves in Sichuan, China [J]. International Journal of Sustainable Development & World Ecology, 2014, 21(3)：290-301.

[15]Zhang B, Li W, Xie G. Ecosystem services research in China：Progress and perspective [J]. Ecological Economics, 2010,69(7)：1389-1395.

[16]Gravestock P, Sheppard C. Valuing the ecosystem services of the Chagos： A review of challenges and estimates [J]. Marine Ecology Progress, 2015,530：255-270.

[17]謝高地,張彩霞,張昌順,等.中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值 [J]. 資源科學(xué), 2015,37(9)：1740-1746.

[18]潘耀忠,史培軍,朱文泉,等.中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)資產(chǎn)遙感定量測(cè)量 [J]. 中國(guó)科學(xué), 2004,34(4)：375-384.

[19]程 鈺,徐成龍,劉 雷,等.1991-2011年山東省工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的大氣污染效應(yīng)及其時(shí)空格局 [J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2013, 32(11)：1703-1711.

[20]李 密,楊 濤,胡世鵬,等.淄博市博山區(qū)近50年氣候變化特征分析 [J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2016,(8)：2013-215.

致謝：本研究中禁止開發(fā)區(qū)及部分參數(shù)數(shù)據(jù)資料由山東省環(huán)境規(guī)劃研究院和淄博市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院等協(xié)助完成,在此一并表示感謝.

Study on the ecological protection redlines delimitation and ecological assets dynamics.

WANG Yan, GAO Ji-xi*, ZOUChang-xin, WANG Li-xia, WU Dan, XU De-lin, XU Meng-jia, LIN Nai-feng (Nanjing Institute of Environmental Science of the Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China). China Environmental Science, 2017,37(6)：2369～2376

Ecological protection redlines were identified using the remote sensing data of 2000 and 2010 as well as the other related data such as the meteorological data and statistical data in Zibo, Shandong, China. Ecological asset value and its variation with land use change were estimated in ecological protection areas. Results showed that ecological protection area in Zibo was 1132.26km2, accounting for 18.98% of the total area of Zibo. The protection areas were mainly in central and southern regions. The main land use type was forests with the area of 52.91% and 54.65% of total protection area in 2000 and 2010, respectively. From 2000 to 2010, the areas of woodland, wetland, unused land, and construction land within the ecological protection redlines increased, while the areas of farmland, grassland, and water body decreased. In the decade, ecological assets of the ecological protection areas decreased by 23.13 million Yuan with a rate of 3.60%, suggesting that it was needed to improve ecosystem services through enhancing ecological protection.

ecological protection redlines；ecological assets；ecosystem services value；land use change

X37

A

1000-6923(2017)06-2369-08

王 燕(1982-),女,山東濱州人,助理研究員,博士,主要從事環(huán)境生態(tài)方面研究.發(fā)表論文20余篇.

2016-10-28

國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201409055);中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(GYZX170305,GYZX170102, 20160403,20160103,20160307);環(huán)保公益性行業(yè)專項(xiàng)(201209022)

* 責(zé)任作者, 研究員, gjx@nies.org