王 敬，李秀霞

（吉林師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，吉林·四平 136000）

土地利用變化改變土地原有的生態(tài)服務(wù)價(jià)值和功能[1-2]，深入研究土地利用變化對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ecosystem services value, ESV）的影響，對(duì)于理解人與自然的關(guān)系具有重要的意義[3]。自1997年Costanza在《Nature》提出ESV估算原理及方法后[4]，國內(nèi)外就生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估方法開展了大量的研究工作[5-7]，但尚未形成統(tǒng)一的評(píng)估體系[8-9]。國內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算大致分為三類，即以謝高地等為代表的基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的方法[10-11]，以歐陽志云等為代表的基于單位服務(wù)功能價(jià)格的方法[12-14]以及以徐中民等為代表的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的支付意愿法(WTP)[15]。此后國內(nèi)許多學(xué)者針對(duì)城市、濕地、農(nóng)田、流域等不同生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了生態(tài)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估[16-22]。目前尚缺少針對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)脆弱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測算。

吉林省西部屬于農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)脆弱地區(qū)，其土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響，具有代表性和典型意義。為此，本文以吉林西部典型生態(tài)脆弱區(qū)——白城市為研究對(duì)象，利用1985年Landsat TM、2000年Landsat TM和2015年Landsat OLI遙感影像為數(shù)據(jù)源，分析其土地利用變化特征；采用 Costanza 估算生態(tài)服務(wù)價(jià)值方法，基于謝高地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，定量評(píng)價(jià)白城市土地利用變化生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表，測算白城市土地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值，分析其轉(zhuǎn)移變化規(guī)律與原因；提出優(yōu)化決策，以期為該市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策的制定提供科學(xué)的技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

白城市地處吉林省西北部，嫩江平原西部，科爾沁草原東部，是吉林省所轄的地級(jí)市，位于121o00'38''～124o22'00''E 44o13'57''～ 46o18'00'' N，包括洮北區(qū)洮南市 大安市 鎮(zhèn)賚縣 通榆縣。西北部為低山和丘陵，東北、東南部為平原，西南部廣泛分布西北至東南走向的沙壟，是潛化沙漠區(qū)。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，降水變率大，年均降水量399.9mm，旱澇災(zāi)害嚴(yán)重。總?cè)丝?03.2萬，總面積2.6萬km2，包括世界A級(jí)濕地、國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)——向海，鹽堿地、沼澤地等未利用土地占全市土地總面積的17%。近30年土地利用變化劇烈。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究的數(shù)據(jù)來源為1985年Landsat TM 2000年Landsat TM 2015年Landsat OLI三個(gè)時(shí)期遙感影像數(shù)據(jù)，其空間分辨率為30m×30m。利用高斯克里格投影和西安1980坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行輻射標(biāo)定和幾何糾正處理，并以1:10萬地形圖為底圖，進(jìn)行兩個(gè)圖的糾正，將誤差控制在一個(gè)像元以內(nèi)。參照我國CB/T 21010-2007的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究目的，確立研究區(qū)的土地利用分類為：耕地、林地、草地、水域、居民用地、鹽堿地、沼澤地7種土地利用類型。再利用ArcGIS 10.2軟件制作矢量圖，并對(duì)三個(gè)時(shí)期的遙感圖像進(jìn)行分類提取，生成土地利用類型圖（圖1）。

2 研究方法

2.1 Costanza 模型

圖1 不同時(shí)段白城市土地利用格局Fig.1 Land use pattern of Baicheng city in different period

利用 Costanza 提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式，計(jì)算研究區(qū)土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值：

式中：ESV為年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元/a)；Ai為研究區(qū)域內(nèi)第i種用地類型的面積(hm2)；Vci為第i種用地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總系數(shù)(元/ hm2·a)

2. 2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估單價(jià)體系

謝高地等結(jié)合我國實(shí)際情況及生態(tài)環(huán)境，對(duì)Costanza方法進(jìn)行了修正，制定了“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”（見表1）。定義了1hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指該生態(tài)服務(wù)相對(duì)于農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)的貢獻(xiàn)大小。

表1 中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子Table 1 The equivalents of ecosystem service value in China

考慮到?jīng)]有人力投入情況下，自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值的1/7，本文根據(jù)白城市種植面積較大的農(nóng)作物（包括稻谷、小麥、玉米、大豆、馬鈴薯）的單位面積產(chǎn)值的1/7來計(jì)算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量，利用下列公式，得到白城市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每個(gè)當(dāng)量的生態(tài)服務(wù)價(jià)值1639.52(元/hm2·a)。

式中：Ea為單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元 /hm2·a)，i為作物種類，pi qi和 mi分別為第i種糧食作物全國平均價(jià)格(元/kg) 單產(chǎn)(kg)和面積(hm2)，M為糧食作物總面積。

參照謝高地構(gòu)建的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，將白城市的各種土地類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型聯(lián)系起來，耕地對(duì)應(yīng)農(nóng)田，林地對(duì)應(yīng)森林，水域?qū)?yīng)河流，沼澤地對(duì)應(yīng)濕地，鹽堿地對(duì)應(yīng)荒漠，其中居民用地單位面積的生態(tài)價(jià)值視為0，編制出符合白城市實(shí)際情況的土地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表（表2）。

表2 白城市單位面積土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表（元/hm2·a）Table 2 Land ecological service values per unit area in Baicheng city

3 結(jié)果與分析

3.1 1985-2015年白城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測算

（1）利用ArcGIS 10.2軟件分類提取1985、2000、2015年三個(gè)時(shí)期遙感影像，生成土地利用類型圖，運(yùn)用ArcGIS面積統(tǒng)計(jì)工具得出，1985、2000、2015年白城市土地利用類型數(shù)據(jù)變化（表3）。

表3 1985-2015年白城市土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 3 Basic data of land use in Baicheng city from 1985 to 2015

由表3可知， 1985、2000、2015年三個(gè)時(shí)期白城市土地利用總體結(jié)構(gòu)特征以耕地為主且增長迅速，1985年白城市耕地面積占35.87%，到2015年占51.54%，每年以9%的速度增長，其次居民用地也呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)；而林地、鹽堿地呈現(xiàn)出波動(dòng)式變化，其中，1985-2000年林地從1.57%增加到5.09%，2000-2015年林地下降為4.56%，但與1985年相比還是呈增加的趨勢(shì)；1985-2000年鹽堿地從21.88%減少到21.58%，2000-2015年鹽堿地增加到22.26%；而草地、水域、沼澤、呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)。

（2）利用Costanza 估算生態(tài)服務(wù)價(jià)值方法，基于謝高地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，定量白城市土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表2，計(jì)算1985-2015白城市土地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值變化（表4）。

表4 1985-2015年白城市各土地利用類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值Table 4 Ecological service value of land use types in Baicheng city from 1985 to 2015

由表4可見，1985、2000、2015 年白城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為590.03億元、564.00億元、451.19億元，說明1985-2015年白城市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈現(xiàn)出不斷下降趨勢(shì)，變化幅度呈現(xiàn)波動(dòng)式。1985-2000年白城市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值減少了26.03億元，年變化率為0.29%，主要原因是草地、水域和沼澤等面積減少，導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價(jià)值下降，特別是草地，以每年3.2億元的速度下降。2000-2015年白城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值以1.33%的速度再次下降，減少了112.81億元，平均每年減少7.52億元，平均1hm2土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值年凈減少量為291.76元。沼澤減少67.43億元，水域減少49.49億元，草地減少12.56億元，林地減少6.33億元，耕地增加22.61億元，鹽堿地增加0.38億元。

3.2 白城市生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化決策

土地開發(fā)利用狀態(tài)反映了決策者的愿望，并通過土地利用結(jié)構(gòu)變化來實(shí)現(xiàn)決策的期望。為此提出科學(xué)合理的優(yōu)化決策如下：

（1）因地制宜優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。為改善生態(tài)農(nóng)牧業(yè)交錯(cuò)地帶生態(tài)脆弱地區(qū)生態(tài)環(huán)境，必須堅(jiān)持“生態(tài)優(yōu)先”的原則，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，做到生態(tài)—經(jīng)濟(jì)－農(nóng)業(yè)復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）提高城市土地利用率控制城市規(guī)模。為控制白城城市規(guī)模盲目擴(kuò)張，必須節(jié)約集約用地，挖掘城市存量土地，提高土地利用率。轉(zhuǎn)變粗放的土地利用方式，走節(jié)約集約利用土地的城市化道路。

（3）保護(hù)生態(tài)用地優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。加快退耕還林還草工程建設(shè)，加大對(duì)沼澤地的保護(hù)力度，加快生態(tài)屏障建設(shè)步伐，加強(qiáng)草原管理，恢復(fù)草原生態(tài)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，加大環(huán)境污染治理力度，從而實(shí)現(xiàn)白城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一[23]。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文利用1985年Landsat TM、2000年Landsat TM和2015年Landsat OLI遙感影像為數(shù)據(jù)源，分析土地利用變化特征；采用 Costanza 估算土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值方法，基于謝高地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，定量白城市土地利用變化該項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表，對(duì)白城市土地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行了測算。

（1）1985-2015年白城市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈現(xiàn)出不斷下降趨勢(shì)，變化幅度呈現(xiàn)波動(dòng)式。1985-2000年減少了26.03億元，年變化率為0.29%；2000-2015年以1.33%的速度再次下降，減少了112.81 億元。

（2）1985-2015年白城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少原因，主要是沼澤地、水域、草地、林面積持續(xù)減少，而耕地、居民用地面積呈現(xiàn)較快增長趨勢(shì)。

（3）提出了因地制宜優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高城市土地利用率控制城市規(guī)模、保護(hù)生態(tài)用地優(yōu)化生態(tài)環(huán)境等優(yōu)化決策。

4.2 討論

土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值受政策、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多因素的影響，本文僅用土地利用變化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行測算，為更精確地測算土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，今后應(yīng)考慮政策、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等影響因素做進(jìn)一步研究。