唐秀美，潘瑜春，陳百明，張蕾娜

(1.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京100097;2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101;3.國(guó)土資源部土地整理中心，北京100035)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù)，自然資產(chǎn)含有多種與其生態(tài)服務(wù)功能相應(yīng)的價(jià)值［1-2］。長(zhǎng)期以來(lái)，由于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值缺乏充分的認(rèn)識(shí)，人們較多地考慮環(huán)境與資源可實(shí)現(xiàn)的直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值，較少顧及其潛在的社會(huì)與環(huán)境價(jià)值，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)造成了較大的損害，大大減少了人類(lèi)的應(yīng)得福利，進(jìn)而影響人類(lèi)在整個(gè)生物圈中的可持續(xù)性［1］，分析與評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的間接價(jià)值已成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的前沿課題［3］。國(guó)際和國(guó)內(nèi)基于各種時(shí)空尺度的自然資源價(jià)值評(píng)估工作已從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、自然資本、生態(tài)資產(chǎn)、生物多樣性等角度大量展開(kāi)，在相關(guān)理論、方法和應(yīng)用的廣度和深度上取得了前所未有的進(jìn)展［4］。眾多學(xué)者已重視并開(kāi)展了對(duì)全球尺度、國(guó)家尺度、區(qū)域尺度以及單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)的價(jià)值評(píng)估研究［5-13］。土地是各種生態(tài)系統(tǒng)的載體，土地利用/覆蓋變化是人類(lèi)活動(dòng)與自然環(huán)境相互作用的集中體現(xiàn)，在全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究中占有重要的地位［14］。土地利用/覆蓋變化在改變地表自然景觀面貌的同時(shí)引起了生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的改變，其變化過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持起到?jīng)Q定性的作用［15］。北京市昌平區(qū)處于北京市的邊緣，在北京市主體功能區(qū)劃中定位為城市發(fā)展新區(qū)，近年來(lái)隨著城市擴(kuò)張，各種土地利用類(lèi)型變化較大，特別是建設(shè)用地面積急劇增加，侵占了大量的耕地，對(duì)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定影響，該研究的目的旨在定量研究土地利用變化造成的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的損益程度，量化土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算引入到土地利用決策當(dāng)中，以期促進(jìn)區(qū)域土地資源的合理開(kāi)發(fā)和可持續(xù)利用，保護(hù)區(qū)域生環(huán)境，推動(dòng)區(qū)域自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)長(zhǎng)期協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

昌平區(qū)位于北京市西北部太行山脈與燕山山脈交匯處，是首都的中郊區(qū)，最南端距市中心10km。區(qū)域面積1 343.5km2，轄15個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)街道辦事處和北企公司，常住人口82.9萬(wàn)。昌平地處平原與山區(qū)連接地帶，西北部的山區(qū)、半山區(qū)占全區(qū)總面積的59.2%。在北京市各區(qū)縣的功能定位劃分中，昌平屬于城市發(fā)展新區(qū)。根據(jù)2005年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《北京城市發(fā)展總體規(guī)劃》，昌平新城被確定為首都規(guī)劃建設(shè)的11個(gè)新城之一，功能定位是“重要的高新技術(shù)研發(fā)產(chǎn)業(yè)基地，引導(dǎo)發(fā)展高新技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)、旅游服務(wù)、教育等功能”。區(qū)域協(xié)調(diào)快速發(fā)展對(duì)北京市有重要的作用。

該研究數(shù)據(jù)來(lái)源為昌平區(qū)1993年、2001年、2007年三期土地利用現(xiàn)狀圖。3期圖件在ArcGIS中進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化校正處理，之后在ArcGIS中統(tǒng)計(jì)進(jìn)行了各用地類(lèi)型面積的統(tǒng)計(jì)和轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算。

2 昌平區(qū)土地利用變化

3.1 各土地利用類(lèi)型面積變化

結(jié)合2007年的國(guó)標(biāo)分類(lèi)體系，對(duì)昌平區(qū)主要的土地利用類(lèi)型進(jìn)行綜合，共有9個(gè)一級(jí)類(lèi)，14個(gè)二級(jí)類(lèi)。其中濕地和城市綠地是通過(guò)對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯的方法計(jì)算得到的，單獨(dú)解譯出來(lái)的目的是因?yàn)檫@兩種土地利用類(lèi)型雖然面積不大，但是其生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高，有必要單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，城市綠地主要包含的地類(lèi)主要是指公園綠地。對(duì)三期的土地利用圖件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到三期土地利用類(lèi)型的面積分布情況，如表所示。

表1 昌平區(qū)1993年、2001年、2007年各土地利用類(lèi)型面積及比例

從表1中我們可以看出，昌平區(qū)的主要用地類(lèi)型面積為灌木林地、建設(shè)用地和水澆地，特別是灌木林地的面積一直占到30%以上;1993～2007年間，各種用地類(lèi)型的面積發(fā)生了較大的改變，其中，耕地、園地、草地面積不斷減少，各種林地、建設(shè)用地的面積不斷增加，水域、荒土地、城市綠地的面積先增加后減少，建設(shè)用地面積增加的幅度較大，特別是1993～2001年，增加的幅度較大。

2.2 土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換

土地利用類(lèi)型的相互轉(zhuǎn)換情況，可以利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)進(jìn)行分析。它可以反映出各土地利用類(lèi)型由T時(shí)刻向T+l時(shí)刻的轉(zhuǎn)換過(guò)程。對(duì)三期土地利用現(xiàn)狀圖導(dǎo)入到ArcGIS中進(jìn)行疊加分析，并利用Arc-GIS的空間分析功能，提取土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，從而分析研究區(qū)土地利用時(shí)空格局變化狀況。

表2 1993～2001年各用地類(lèi)型轉(zhuǎn)移量矩陣 %

表3 2001～2007年各用地類(lèi)型轉(zhuǎn)移量矩陣 %

通過(guò)轉(zhuǎn)移矩陣的分析，可以得知各種土地利用類(lèi)型變動(dòng)的來(lái)源和去向，從而為土地利用類(lèi)型決策提供依據(jù)。從表2和表3中我們可以看出，1993～2001年，各種用地類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換較為頻繁，其中，耕地面積減少，主要原因是建設(shè)用地的占用;園地面積減少，主要原因是建設(shè)用地和林地、草地的占用;各種林地面積增加，主要是由耕地和林地轉(zhuǎn)換而來(lái);天然草地面積變動(dòng)較少，其他草地面積減少主要是轉(zhuǎn)換為林地和建設(shè)用地;水域面積增加，主要是耕地的轉(zhuǎn)換;荒土地和公園綠地變動(dòng)幅度較小，建設(shè)用地面積增加，主要是由于其他各種用地類(lèi)型都向建設(shè)用地進(jìn)行了較大的轉(zhuǎn)換，特別是耕地。而從2001年到2007年，各種用地類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換相對(duì)比較少，用地類(lèi)型的面積變化也比較少，除了各種用地類(lèi)型特別是耕地大量的轉(zhuǎn)換到建設(shè)用地之外，其他用地類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)換程度比較微弱，相對(duì)比較穩(wěn)定。

3 昌平區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益分析

3.1 土地利用類(lèi)型及其生態(tài)服務(wù)價(jià)值

當(dāng)前有關(guān)生態(tài)服務(wù)價(jià)值 (ESV)的研究很多，研究方法多樣。國(guó)際上引用率比較高的是Costanza在1997年《Nature》雜志上發(fā)表的關(guān)于全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)資本的文章［1］，但是該研究成果對(duì)中國(guó)的實(shí)際情況并不完全適用。國(guó)內(nèi)比較權(quán)威的研究結(jié)論是謝高地的中國(guó)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［7］。由于該表是以全國(guó)平均水平狀況下的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為基準(zhǔn)的，直接用來(lái)作為北京市使用并不合理，因此該研究對(duì)中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表進(jìn)行了空間尺度和時(shí)間尺度上的修正，使之適合于北京的實(shí)際情況。時(shí)間尺度上，采用2008年的全國(guó)平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值，將其修正到2008年的價(jià)值水平上，空間尺度上，采用的方法是采用生物量 (NPP)進(jìn)行修正，將生態(tài)服務(wù)價(jià)值由全國(guó)校正到北京市［16］。針對(duì)中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表對(duì)土地利用類(lèi)型分類(lèi)較少的缺陷，該研究通過(guò)專(zhuān)家咨詢(xún)法，結(jié)合已有的研究，對(duì)北京市的土地利用類(lèi)型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了細(xì)分處理［17］，最終得到了北京市昌平區(qū)各土地利用類(lèi)型單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

表4 昌平區(qū)各土地利用類(lèi)型的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表 hm2

3.2 土地利用類(lèi)型生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益分析

根據(jù)表4的單位面積價(jià)值，將其與土地利用類(lèi)型的面積進(jìn)行計(jì)算，得到昌平區(qū)3期土地利用類(lèi)型生態(tài)服務(wù)價(jià)值的總值。從表5中可以看出，1993～2007年，昌平區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值總體是不斷減少的趨勢(shì)，從1993年的2.39×109元減少到2001年的2.27×109元，到2007年又減少到2.16×109元。昌平區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值組成中，最重要的是灌木林地，占到40%左右，而且比例是不斷增加的，其次是水域和水澆地，說(shuō)明灌木林地、水域、水澆地是昌平起到重要生態(tài)作用的用地類(lèi)型。另外，園地、有林地、其他林地也占到了較高的比重。分析各種土地利用類(lèi)型生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量的變化情況，其與對(duì)應(yīng)的土地利用類(lèi)型面積的變化情況是一致的，但是比例變化有所不同，耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量與比例同時(shí)降低;園地生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量不斷減少，但所占比例是先減少后增加的，各類(lèi)林地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量和比例是同時(shí)增加的;天然草地變化較小，其他草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量和比例同時(shí)減少;水域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量和比例都是先增加后減少的;濕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量不變，但是占的比例不斷增加;荒土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值和比例都是先增加后減少;城市綠地生態(tài)服務(wù)價(jià)值和比例都是先增加后減少;建設(shè)用地的價(jià)值是減少的。

表5 昌平區(qū)1993年、2001年、2007年各土地利用類(lèi)型生態(tài)服務(wù)價(jià)值

4 結(jié)論與討論

(1)1993～2007年，北京市昌平區(qū)的土地利用類(lèi)型面積發(fā)生了較大的變化，耕地、園地、草地面積持續(xù)減少，林地、建設(shè)用地面積不斷增加，建設(shè)用地的面積不斷增加，而且增加的幅度較大，其他用地類(lèi)型的面積變化幅度較小。相對(duì)來(lái)說(shuō)，1993～2001年的變化較為劇烈，土地利用類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)換較為頻繁，特別是大量的土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地面積。2001～2007年，各個(gè)土地利用類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換相對(duì)較為平穩(wěn)，其中有較大面積的土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地。

(2)1993～2007年，昌平區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總值是不斷減少的，占主要比例的用地類(lèi)型為灌木林地，而且灌木林地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總值和比例是不斷增加的。其他用地類(lèi)型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量變化與其面積有直接關(guān)系，但占生態(tài)服務(wù)價(jià)值的總量的比例變化有所不同。

(3)總體來(lái)說(shuō)，昌平區(qū)的土地利用類(lèi)型變化趨于平穩(wěn)，這說(shuō)明政府規(guī)劃和土地用途管制制度落實(shí)到位。生態(tài)服務(wù)價(jià)值總體降低，幅度不大，重要生態(tài)用地類(lèi)型受到了應(yīng)有的保障，生態(tài)服務(wù)價(jià)值的降低主要原因是由于耕地面積的不斷減少，而耕地面積減少的主要原因是由于建設(shè)用地的占用，因此，應(yīng)該在當(dāng)前保護(hù)重要生態(tài)用地類(lèi)型面積不減少的情況下，嚴(yán)格控制耕地的不合理占用，保障區(qū)域的生態(tài)安全。

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