嵇航宇，肖建武，劉 暢

（中南林業(yè)科技大學(xué) a.生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b.商學(xué)院,湖南 長沙 410004）

土地利用變化是引起環(huán)境變化的主要原因，同時(shí)也能最直接地反映出生態(tài)環(huán)境與人類社會(huì)之間的相互作用關(guān)系，是人口、資源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中的基本問題[1]。土地的變化不僅影響人類的生存發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的改善，還關(guān)系著生態(tài)系統(tǒng)的健康與可持續(xù)發(fā)展。

隨著全球各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市建設(shè)的進(jìn)程加快，生態(tài)環(huán)境與社會(huì)發(fā)展之間的矛盾日益尖銳，并且由于生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)功能價(jià)值，大部分都無法像商品一樣在市場定價(jià)機(jī)制中得到充分的體現(xiàn)，所以人類無法直觀的感受到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增加或減少，最終導(dǎo)致相關(guān)觀念淡薄。因此學(xué)者們采用各種方法來量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的真實(shí)價(jià)值，想要改變這種“無價(jià)”可循的模糊狀態(tài)。在國外研究中，學(xué)者們偏向于對(duì)大尺度下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究[2-4]；而在國內(nèi)相關(guān)研究中，學(xué)者們更加趨向于研究我國小尺度與特定區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[5-7]。其中，基于土地利用變化研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)演變，或是對(duì)引起價(jià)值變化驅(qū)動(dòng)因子的機(jī)理研究是當(dāng)今生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究的主流方向[8-13]。

近些年，長沙市積極推進(jìn)湖南省“3+5”城市群建設(shè)、長沙市中心城區(qū)“一軸兩帶、一主八片”等戰(zhàn)略建設(shè)，地區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程速度加快，交通用地等建設(shè)用地大量增加，這必定會(huì)給長沙市生態(tài)系統(tǒng)帶來很大的影響。結(jié)合長沙市實(shí)際情況，采用土地利用動(dòng)態(tài)度、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估模型與灰色預(yù)測模型等方法，對(duì)長沙市土地利用變化情況、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化情況以及未來變化趨勢(shì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析于預(yù)測，這將有助于了解城市建設(shè)迅速發(fā)展背景下長沙市土地利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，為科學(xué)協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)土地利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)。也是對(duì)我國區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究的一個(gè)有益探索，豐富了相關(guān)成果。同時(shí)還能加強(qiáng)人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的認(rèn)識(shí)，提高公眾認(rèn)知程度，提升生態(tài)保護(hù)意識(shí)。

一、研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)域概況

長沙市是湖南的省會(huì)城市，長江中游城市群與長江經(jīng)濟(jì)帶中重要的中心城市，也是我國重要交通樞紐城市。本研究的長沙市區(qū)域包括六區(qū)（芙蓉區(qū)、天心區(qū)、岳麓區(qū)、開福區(qū)、雨花區(qū)與望城區(qū)）、一縣（長沙縣）及兩個(gè)代管市（瀏陽市與寧鄉(xiāng)市）。長沙市位于湖南省東部偏北，湘江下游和長瀏盆地西緣，介于東經(jīng)111°53′～114°15′，北緯27°51′～28°41′之間。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，全年氣候溫和、降水充沛。境內(nèi)地勢(shì)起伏較大；地貌類型多樣；湘江穿城而過，地表水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密布，水能資源豐富；土地資源豐富，類型齊全。截止至2019年底，全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）11 574.22 億元，常住總?cè)丝?39.45 萬人，城鎮(zhèn)化率為79.56%。

（二）數(shù)據(jù)來源

本研究所需長沙市2009—2019年土地?cái)?shù)據(jù)，以研究時(shí)段LandsatTM 土地覆被數(shù)據(jù)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（來源于中國地球科學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分享中心，分辨率30×30，總體精度達(dá)80% 以上）為基礎(chǔ)，配合長沙市行政區(qū)域矢量圖，利用ENVI 與ArcGIS 軟件進(jìn)行幾何校正、圖像裁剪、融合等處理，采用監(jiān)督分類進(jìn)行影像解譯，并結(jié)合長沙市國土資源局、長沙市統(tǒng)計(jì)局聯(lián)合公布的土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)搜集。所需的糧食產(chǎn)值、食品單價(jià)、GDP 等其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于同年長沙市統(tǒng)計(jì)年鑒與湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒。

本研究中土地分類依據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》GB/T21010-2017 和《中華人民共和國土地管理法》“三大類”對(duì)照表（表1）。

表1 土地分類對(duì)照表?

二、研究方法

本研究首先以研究區(qū)域相關(guān)年份的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合土地利用動(dòng)態(tài)度來反應(yīng)研究區(qū)域土地利用變化情況;采用相關(guān)方法對(duì)研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估:其中非建設(shè)用地采用當(dāng)量因子法進(jìn)行計(jì)量;建設(shè)用地采用市場價(jià)值法、替代成本法、防治成本法等進(jìn)行計(jì)量；最后采用灰色預(yù)測GM（1,1）模型預(yù)測研究區(qū)域土地利用情況與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值未來幾年間的變化趨勢(shì)。

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

1.非建設(shè)用地當(dāng)量因子體系構(gòu)建

生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)的相對(duì)貢獻(xiàn)大小的潛在能力，定義為1 hm2公頃全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。Coatanza等人對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行了分類和系統(tǒng)說明，并建立了相關(guān)價(jià)值評(píng)估體系。我國學(xué)者謝高地等人在參考Coatanza等人研究成果的基礎(chǔ)上，通過專家咨詢法，對(duì)該模型進(jìn)行改進(jìn)，最終建立了我國的陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表[14]。

1）單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值計(jì)算。本研究基于Coatanza、謝高地等人的方法，結(jié)合研究區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒中相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出研究時(shí)期內(nèi)糧食平均單產(chǎn)量，對(duì)研究區(qū)域農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子進(jìn)行修正。再按照研究區(qū)域?qū)嶋H情況計(jì)算出當(dāng)?shù)丶Z食平均收購價(jià)格，依據(jù)公式（1）得出單位農(nóng)田自然糧食生產(chǎn)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。式中：Ea為單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）；i為作物種類；pi為i種糧食作物全國平均價(jià)（元/kg）；qi為i種糧食作物單產(chǎn)（kg/hm2）；mi為第i種糧食作物面積（hm2）；M為糧食作物總面積；n為糧食作物種類。

2）單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量修正。本研究參照相關(guān)學(xué)者[15]的研究、中國科學(xué)院土地資源分類系統(tǒng)與其他分類標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H，將耕地、林地、牧草地、水域?qū)?yīng)農(nóng)田、森林、草地、水體的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量，園地取農(nóng)田與草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的平均值；未利用地主要由荒草地、裸巖石礫地和灘涂等構(gòu)成，取草地和荒漠的平均值[6]。

3）單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)修正。在確定了研究區(qū)域單位面積農(nóng)田自然糧食生產(chǎn)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值基礎(chǔ)上，參考修正后的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量，依據(jù)公式（2），計(jì)算出相應(yīng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（VC）。

2.建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法

謝高地等人在研究中將建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)賦值為0，不對(duì)其做研究。但在現(xiàn)實(shí)中，建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的水文調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)、廢物處理等功能都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。因此本研究參照相關(guān)學(xué)者[16-18]的計(jì)算方法，應(yīng)用市場價(jià)值法、替代成本法等方法對(duì)建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算[16,19-20]。

1）建設(shè)用地氣體調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算。采用防治成本法評(píng)估建設(shè)用地廢氣處理成本，將其作為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響價(jià)值，計(jì)算公式為:

式中：Pg代表建設(shè)用地氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值；P工礦與P交通代表城鎮(zhèn)村及工礦用地氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值與交通用地氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值；Ej與Ei代表j類廢氣的排放量（m3）與機(jī)動(dòng)車氮氧化物排放量（m3）；Cj與Ci代表治理j類廢氣所需要的成本（元/m3）與處理氮氧化物所需要的成本（元/m3）；q為人均機(jī)動(dòng)車擁有數(shù)量（人/輛）；m為總?cè)丝跀?shù)（人）。

2）建設(shè)用地水文調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算。采用替代成本法計(jì)算城鎮(zhèn)村居民生活與工礦生產(chǎn)活動(dòng)用水成本，將其作為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響價(jià)值，計(jì)算公式為：

式中：Pw代表建設(shè)用地水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值；W1、W2分別為生活用水量與工業(yè)用水量（t）；P1、P2為居民生活用水單價(jià)與工業(yè)用水單價(jià)（元/t）。

3）建設(shè)用地廢物處理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算。采用防治成本法評(píng)估城鎮(zhèn)村居民生活與工礦生產(chǎn)活動(dòng)廢水與固廢處理成本，將其作為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響價(jià)值，計(jì)算公式為：

式中：Pr代表建設(shè)用地廢物處理功能價(jià)值；Qd、Qi、Q1、Q2分別為居民生活垃圾處理量、工業(yè)固廢處理量、生活廢水排放量與工業(yè)廢水排放量（t）；Pd、Pi、P1、P2分別為生活垃圾處理費(fèi)用單價(jià)、工業(yè)固廢處理費(fèi)用單價(jià)、居民生活廢水處理單價(jià)與工業(yè)廢水處理單價(jià)（元/t）。

3.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值核算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值計(jì)算公式[15,21-22]：

式中：ESV 為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值；Ak為第k類土地利用類型面積（hm2）；VCk為單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（元·hm-2·a-1）。ESVf為生態(tài)系統(tǒng)第f項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值；VCfk為第k類土地利用類型的第f項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（元·hm-2·a-1）。

（二）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值趨勢(shì)預(yù)測方法

本研究采用灰色GM（1,1）模型對(duì)長沙市2021—2029年土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行預(yù)測?；疑獹M（1,1）模型[23]其原理是在少數(shù)據(jù)、小樣本、貧信息的不確定性背景下，對(duì)已知信息進(jìn)行一系列數(shù)學(xué)方法處理，將其轉(zhuǎn)化成有較強(qiáng)規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)微分方程模型，從而預(yù)測事物未來發(fā)展趨勢(shì)。這些年該模型在農(nóng)業(yè)、能源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等預(yù)測研究中應(yīng)用廣泛[24-27]。預(yù)測模型簡記如下：

在上式中，C稱為均方差比值；p稱為小誤差概率；S1與S2分別為原始數(shù)列均值方差與殘差均值方差。預(yù)測精度檢驗(yàn)等級(jí)參照表如下（表2）：

表2 模型預(yù)測精度等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

三、計(jì)量結(jié)果與預(yù)測

（一）長沙市土地利用變化情況

本研究以長沙市相關(guān)年份的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合土地利用動(dòng)態(tài)度，總結(jié)出2009—2019年間，長沙市土地利用類型數(shù)量變化與變化幅度情況?？傮w來說，全市土地利用面積逐步增加，由2009年的117.46×104hm2增加到2019年的118.10×104hm2（圖1）。耕地、園地、林地、水域與未利用地面積均有不同程度的減少，只有建設(shè)用地面積增加（圖2）。

圖1 長沙市土地利用總面積變化折線圖(單位：×104hm2)

圖2 長沙市不同土地類型利用面積變化簇狀圖（單位：×104hm2）

研究期內(nèi)，各土地利用類型的動(dòng)態(tài)度差異顯著，除建設(shè)用地以外均為負(fù)數(shù)，表明除建設(shè)用地面積增加，其它地類面積均有不同程度的減少（表3）。

（二）長沙市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)量結(jié)果及分析

1.長沙市非建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值

本研究采用上述研究方法，參考中國科學(xué)院土地資源分類系統(tǒng)與其他分類標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合長沙市實(shí)際情況，得到修正后的長沙市生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量（表4）。

依據(jù)謝高地等人修訂的中國不同省份農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子表（定義全國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中食物生產(chǎn)的生物量因子為1，湖南省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物量因子為1.95），根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并結(jié)合公式（1），計(jì)算得到長沙市2009—2019年糧食平均單產(chǎn)量為6 395.55 kg/hm2，是同期湖南省平均產(chǎn)量的0.96 倍，將長沙市農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子修正為1.95×0.96=1.869。糧食單價(jià)取2019年長沙市糧食平均收購價(jià)格3.04 元/kg，得出長沙市農(nóng)田自然糧食生產(chǎn)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為2 777.494 元/hm2·a-1。基于修訂后的長沙市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量并依據(jù)公式（2），計(jì)算出長沙市非建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值（VC），具體如表5所示。

2.長沙市建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

（3）標(biāo)準(zhǔn)方面：我國關(guān)于信用相關(guān)的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)共282項(xiàng)，其中國家標(biāo)準(zhǔn)97項(xiàng)。以“質(zhì)量信用”為關(guān)鍵字進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)相關(guān)現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)共18項(xiàng)，但國家標(biāo)準(zhǔn)僅有3項(xiàng)，分別為GB/T 31870—2015《企業(yè)質(zhì)量信用報(bào)告編寫指南》、GB/T 31863—2015《企業(yè)質(zhì)量信用評(píng)價(jià)指標(biāo)》和GB/T 23791—2009《企業(yè)質(zhì)量信用等級(jí)劃分通則》，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，其余14項(xiàng)都為地方標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量信用標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善，當(dāng)前還應(yīng)加快質(zhì)量信用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量信用信息管理標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量信用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量信用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量信用管理標(biāo)準(zhǔn)的制修訂。

本研究采用上述研究方法與公式（3）～（5），得到長沙市2009—2019年建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，具體如表6所示。

表3 長沙市土地利用類型動(dòng)態(tài)度

表4 修正后長沙市生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量

3.長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

結(jié)合公式（6），得到2009—2019年長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并分別計(jì)算出各地類ESV變化表（表7）與ESV 結(jié)構(gòu)變化表（表8）。2009—2019年間，長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由1 936.556×108減少為1 527.587×108元，共減少了408.97×108元，變化率為-21.12%（圖3）。

1）各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。將土地利用類型按價(jià)值大小排序：林地＞水域＞耕地＞園地＞未利用土地＞建設(shè)用地。其中林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值貢獻(xiàn)最大，在總價(jià)值中占比均在75%以上。建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)為負(fù)值，變化率99.78%。建設(shè)用地總量的持續(xù)擴(kuò)張伴隨著耕地、林地、水域等其他土地面積的減少，其帶來的負(fù)價(jià)值與其他土地利用類型服務(wù)價(jià)值的減少共同導(dǎo)致了總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

表5 長沙市非建設(shè)用地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（VC）?

表6 長沙市2009—2019年建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

表7 2009—2019年長沙市各地類ESV 變化

表8 2009—2019年長沙市ESV 結(jié)構(gòu)變化

續(xù)表8

圖3 2009—2019年長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值ESV 變化 折線圖（單位：×108元）

在2009—2014年，服務(wù)功能價(jià)值總變化率為-11.32%，其中耕地、園地、林地、水域、建設(shè)用地與未利用地變化率分別為-2.21%、-5.74%、-1.84%、-2.66%、52.52%、-4.85%。除了建設(shè)用地負(fù)價(jià)值快速增長外，其它地類產(chǎn)生的服務(wù)價(jià)值都在以不同速度逐年減少；在2014-2019年間，服務(wù)功能價(jià)值總變化率為-11.05%，其中耕地、園地、林地、水域、建設(shè)用地與未利用地變化率分別為-2.03%、-2.61%、-1.37%、-1.92%、30.98%、-2.04%。對(duì)比前一階段，各土地類型服務(wù)價(jià)值變化速度均有所減緩（圖4）。

圖4 2009—2019年長沙市各地類ESV 變化簇狀圖（單位：×108元）

2）單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化。根據(jù)表3～6 可知：2009—2019年長沙市各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值之間差異明顯，且均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)（圖5）。

研究時(shí)間段內(nèi)，水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、保持土壤與氣體調(diào)節(jié)服務(wù)功能貢獻(xiàn)量均占據(jù)各時(shí)期內(nèi)所有功能的10%以上，是長沙市最主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。食物生產(chǎn)功能對(duì)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)最小，這主要與耕地、園地面積的持續(xù)流失有關(guān)。

圖5 2009—2019年長沙市各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化簇狀圖（單位：×108元）

在2009—2019年間，將各單項(xiàng)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行排序，從大到小依次為：水文調(diào)節(jié)＞氣候調(diào)節(jié)＞維持生物多樣性＞氣體調(diào)節(jié)＞保持土壤＞廢物處理＞原材料生產(chǎn)＞提供美學(xué)景觀＞食物生產(chǎn)。

（三）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值灰色預(yù)測

本研究以2009—2019年間，長沙市土地利用數(shù)據(jù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用灰色GM（1,1）模型，采用MATLAB 數(shù)學(xué)軟件編程與計(jì)算，預(yù)測長沙市2021—2029年的土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（表9）。

1）土地利用結(jié)構(gòu)灰色預(yù)測模型：

根據(jù)灰色GM（1,1）模型預(yù)測精度等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表3-6，可知該土地類型灰色預(yù)測模型均方差比值C≤0.2193 ＜0.35，小誤差概率p=1 ＞0.95，預(yù)測模型精度為一級(jí)（好），因此預(yù)測值具有較高可信度。根據(jù)預(yù)測模型，計(jì)算出相關(guān)預(yù)測值（表10）。

表9 不同類型土地灰色預(yù)測模型?

表10 長沙市2021—2029年土地利用結(jié)構(gòu)變化預(yù)測值（×104hm2）

由預(yù)測結(jié)果可知，在2021—2029年間，長沙市土地利用結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)不同程度的變化。耕地、園地、林地、水域與未利用地面積持續(xù)減少，居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地面積持續(xù)增加。

2）建設(shè)用地服務(wù)價(jià)值灰色預(yù)測模型：

由于建設(shè)用地服務(wù)價(jià)值沒有采用當(dāng)量因子法計(jì)算，因此其服務(wù)價(jià)值預(yù)測值無法通過面積預(yù)測值與單位價(jià)值系數(shù)來計(jì)算。于是通過灰色 GM（1,1）模型進(jìn)行預(yù)測，其預(yù)測模型為如表11所示：

結(jié)合表3-8，可知該土地類型灰色預(yù)測模型均方差比值C=0.429 8 ＜0.5，小誤差概率p=0.8 ≥0.8，預(yù)測模型精度為二級(jí)（合格），因此預(yù)測值具有一定可信度。

3）根據(jù)非建設(shè)用地土地類型面積預(yù)測值與建設(shè)用地服務(wù)價(jià)值預(yù)測模型，得出長沙市2021—2029年總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值預(yù)測值（表12）。

表11 建設(shè)用地服務(wù)價(jià)值灰色預(yù)測模型

表12 長沙市2018—2027年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值預(yù)測值

由預(yù)測結(jié)果可知，長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)下降，由2021年的1 429.907×108元減少為2029年的868.748×108元，共減少56×108元，降幅39.24%。與2009年比，降幅達(dá)到55.14%。

不同土地類型下，耕地、園地、林地、水域與未利用地服務(wù)價(jià)值分別有不同程度的減少，建設(shè)用地產(chǎn)生的負(fù)價(jià)值持續(xù)增加，變化幅度最大，最終導(dǎo)致總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)下降（圖6）。

圖6 長沙市2021—2029年土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù) 價(jià)值變化預(yù)測

四、結(jié)論與討論

（一）結(jié)論

通過相關(guān)研究得出：在2009—2019年間，長沙市城市建設(shè)進(jìn)程快速，土地利用結(jié)構(gòu)變化較大，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值持續(xù)減少，并且預(yù)測未來2021—2029年，長沙市土地利用結(jié)構(gòu)變化將持續(xù)加劇，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值依然呈持續(xù)下降趨勢(shì)。反映出長沙市在研究期內(nèi)土地資源利用存在一定的問題：

一是土地資源供求矛盾日益尖銳。長沙市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)飛速發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要大量的土地資源作為基礎(chǔ)保障，因此在土地利用中無法實(shí)現(xiàn)用地平衡，非農(nóng)建設(shè)占用、農(nóng)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整與災(zāi)毀導(dǎo)致相關(guān)利用類型土地面積減少。

二是森林、水域等土地面積持續(xù)減少，單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化顯著。長沙市森林廣闊，水網(wǎng)、水庫湖泊密布且水量充沛，但在研究期內(nèi)相關(guān)土地利用類型面積持續(xù)減少，其帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也逐年遞減。

三是建設(shè)用地增長將對(duì)長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)產(chǎn)生不利影響。預(yù)測結(jié)果表明，隨著城市一體化建設(shè)繼續(xù)推進(jìn)，公共交通設(shè)施的建立與完善，未來長沙市建設(shè)用地類型比重將持續(xù)增大，其帶來的負(fù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值持續(xù)增加，對(duì)未來長沙市總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值將持續(xù)產(chǎn)生不利影響。

對(duì)此，針對(duì)上述問題提出幾點(diǎn)建議：

1.加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)農(nóng)用地的保護(hù)力度

在快速推進(jìn)城市群建設(shè)，拉動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，要嚴(yán)格土地利用底線劃定，死守生態(tài)“紅線”，協(xié)調(diào)控制線與實(shí)際開發(fā)中產(chǎn)生的矛盾；應(yīng)該努力促進(jìn)建設(shè)用地與基礎(chǔ)農(nóng)用地實(shí)現(xiàn)占補(bǔ)平衡，將科學(xué)合理規(guī)劃土地作為未來長沙市土地規(guī)劃與利用工作的重點(diǎn)把控方向。

2.積極保護(hù)與建設(shè)城市中生態(tài)景觀

城市生態(tài)景觀為生態(tài)系統(tǒng)提供了大量的服務(wù)與價(jià)值，因此，應(yīng)重視林地、水域等地類的治理與保護(hù)，避免單項(xiàng)服務(wù)功能作用持續(xù)減小，價(jià)值下降；積極建設(shè)像自然綠地系統(tǒng)，各級(jí)別的自然保護(hù)區(qū)與森林公園以及江河風(fēng)光帶、河流道路廊道等城市生態(tài)景觀，盡力推進(jìn)城市各類用地統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，使得這些生態(tài)景觀提供更多的服務(wù)功能與價(jià)值，從而對(duì)促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增長產(chǎn)生積極影響。

3.建立健全生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制

有關(guān)部門應(yīng)積極設(shè)立相關(guān)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，獎(jiǎng)勵(lì)保護(hù)者，嚴(yán)懲破壞者，通過這些手段來激勵(lì)企業(yè)、個(gè)人等自覺進(jìn)行生態(tài)建設(shè)，踐行生態(tài)行為；應(yīng)明確補(bǔ)償主體，鼓勵(lì)政府、企業(yè)與社會(huì)多方共同參與生態(tài)保護(hù)有補(bǔ)償行為；進(jìn)一步豐富與探索補(bǔ)償方式，努力探索生態(tài)補(bǔ)償新方法、新模式，從而在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與城市發(fā)展互利共贏。

（二）討論

土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之間的關(guān)系及其復(fù)雜，本研究僅從土地利用面積變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素等方面分析了其與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之間的關(guān)系，并沒有更加深入的研究之間的作用機(jī)理與其它影響因素，今后的研究中應(yīng)該綜合考慮其他相關(guān)影響因子來使研究更加嚴(yán)謹(jǐn)。

當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的確定仍面臨諸多困難與不確定因素，難以有統(tǒng)一的市場定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有定量評(píng)價(jià)方法依然存在不夠精確、涵蓋面狹窄等弊端，反映出關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值定量化研究方法與技術(shù)仍需提高。

另外由于建設(shè)用地價(jià)格系數(shù)確定沒有統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與概念限定，需要的相關(guān)數(shù)據(jù)獲取困難，涉及的學(xué)科知識(shí)范圍廣等問題，導(dǎo)致在其價(jià)格系數(shù)確定中出現(xiàn)不夠全面與詳細(xì)的問題。在今后的研究中，還應(yīng)對(duì)建設(shè)用地價(jià)值系數(shù)計(jì)算進(jìn)行更加科學(xué)深入的研究，保證研究的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。