韓曉佳,王繼軍,趙曉翠,王超遠(yuǎn),夏 雨

1 中國(guó)科學(xué)院水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心, 楊陵 712100 2 西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所, 楊陵 712100 3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 4 延安市寶塔區(qū)河莊坪鎮(zhèn)人民政府, 延安 716000

新時(shí)代背景下,隨著生態(tài)文明建設(shè)新要求的提出,實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型、建設(shè)生命共同體等理念相繼被提上日程。而實(shí)現(xiàn)資源的有效利用與生態(tài)保護(hù)的有機(jī)統(tǒng)一是走向社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)雙贏的必經(jīng)之路[1]。其中,為實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)同發(fā)展,需進(jìn)一步明確生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)潛力,在潛力的基礎(chǔ)上開發(fā)利用區(qū)域內(nèi)資源是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、完成“兩山理論”落地的關(guān)鍵。作為人類生存的基本系統(tǒng),農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)交互耦合了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[2],其整體結(jié)構(gòu)和功能的定量化研究,尋求系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、環(huán)境良好、資源合理且高效利用的有序狀態(tài)是長(zhǎng)期以來(lái)不同領(lǐng)域?qū)W者所具有的共同關(guān)注點(diǎn)[3-5],且研究成果多集中在構(gòu)建指標(biāo)體系[6],運(yùn)用能值理論[7]、耦合協(xié)調(diào)度模型[8]等,分別在干旱區(qū)綠洲[9]、黃土丘陵區(qū)[10]、農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)[11]、喀斯特地區(qū)[12]等對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演變規(guī)律[13]、耦合過(guò)程與態(tài)勢(shì)[14]、耦合機(jī)制[15]、安全評(píng)價(jià)[16]及其預(yù)警機(jī)制[17]加以探討。其中,對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)潛力的研究多集中于基于能值分析,注重生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程,且首要考慮無(wú)機(jī)環(huán)境的能量與物質(zhì)循環(huán),并綜合運(yùn)用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)潛力模型加以研究[18]。而農(nóng)業(yè)實(shí)質(zhì)上是由自然系統(tǒng)經(jīng)人為干擾后,以其農(nóng)業(yè)化的結(jié)構(gòu)和功能獲取更多產(chǎn)品的特定生態(tài)系統(tǒng),在其潛力研究中僅基于能值討論初級(jí)生產(chǎn)力,對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體性功能缺乏整合,因此需要引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Service Value)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類從生態(tài)系統(tǒng)中得到的直接或間接的全部收益,是人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[19]。自生態(tài)系統(tǒng)被視為一種自然資本被提出后,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)加以經(jīng)濟(jì)價(jià)值量化,將有助于避免自然資源的過(guò)度消耗與生態(tài)系統(tǒng)破壞。由此,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估在學(xué)術(shù)界開始進(jìn)入白熱化階段,在研究對(duì)象[20]、價(jià)值構(gòu)成[21]、評(píng)估方法[22]以及時(shí)空變化[23]等方面取得豐富的研究成果。研究尺度經(jīng)歷了從全球[24]、區(qū)域[25]、流域[26]、城市[27]到單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估[28],直接市場(chǎng)法、條件價(jià)值法以及環(huán)境選擇模型法等相繼被應(yīng)用于價(jià)值量的評(píng)估之中。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能作為農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要組成部分,將服務(wù)價(jià)值轉(zhuǎn)化為生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力,對(duì)于科學(xué)合理測(cè)算農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力,制定相應(yīng)區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)開發(fā)警戒線具有重要的意義。

延安市河莊坪鎮(zhèn)地處生態(tài)環(huán)境脆弱的黃土高原上,是城市化進(jìn)程中三產(chǎn)融合的典型代表鄉(xiāng)鎮(zhèn),兼具了生態(tài)環(huán)境脆弱與經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。因此,了解其農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力及其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的時(shí)空變化,對(duì)于指導(dǎo)轉(zhuǎn)型中的鄉(xiāng)村實(shí)現(xiàn)人地協(xié)調(diào)發(fā)展,建立持續(xù)高效的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有重要的意義。鑒于此,本文選取近郊型河莊坪鎮(zhèn)為研究對(duì)象,基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量計(jì)算結(jié)果,嘗試將服務(wù)價(jià)值量轉(zhuǎn)化為生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力,同時(shí)對(duì)退耕還林后近20年研究區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分析,最后基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值加以功能區(qū)劃分,以期把握研究區(qū)資源開發(fā)適度性與產(chǎn)業(yè)間的相互關(guān)系,從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的合理高效利用。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

河莊坪鎮(zhèn)位于延安市寶塔區(qū)北部(36°40′—36°45′N,109°20′—109°25′E),延河中上游地帶,是延安市北部的城郊鎮(zhèn),包茂高速、省道206南北向縱貫鎮(zhèn)區(qū),交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯(圖1)。該地屬典型的黃土高原地貌特征,以丘陵、溝壑為主,高原大陸性氣候特征顯著,自然生態(tài)條件差,主要以種植玉米、谷子等農(nóng)作物為主。全鎮(zhèn)行政區(qū)域面積102 km2,總?cè)丝?.24萬(wàn)人,其中農(nóng)業(yè)人口9912人。在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、環(huán)境綜合整治以及人居環(huán)境建設(shè)等工程的推進(jìn)下,河莊坪鎮(zhèn)于2014年被確定為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)鎮(zhèn)。目前全鎮(zhèn)已初步形成三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),至2018年底,全鎮(zhèn)人均純收入達(dá)到16200元。

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

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

基于退耕還林工程實(shí)施20年的背景下,本研究采用1995年、2005年和2018年三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以分別表征退耕還林工程實(shí)施的三個(gè)階段,即退耕前(1999年前)、前退耕時(shí)期(2000—2010年)和后退耕時(shí)期(2010年—至今)。其中使用的土地利用數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于寶塔區(qū)河莊坪鎮(zhèn)人民政府提供的土地變更數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),各行政村的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)演變情況來(lái)源于對(duì)村干部的半結(jié)構(gòu)化訪談。參考土地資源分類標(biāo)準(zhǔn),河莊坪鎮(zhèn)土地利用劃分為林地、草地、耕地、園地、水域、建設(shè)用地以及未利用地7種土地利用類型。

1.3 研究方法

1.3.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算法

本研究采用謝高地[29]等提出的當(dāng)量因子法來(lái)測(cè)算河莊坪鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。該方法將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能確定為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和休閑娛樂9項(xiàng)服務(wù)。同時(shí),結(jié)合河莊坪鎮(zhèn)的實(shí)際生產(chǎn)情況,即主要播種糧食作物,包括玉米、谷子、大豆等的播種面積和產(chǎn)量,以2015年全國(guó)農(nóng)作物平均價(jià)格計(jì)算單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量,按單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7計(jì)算[30],最終確定不同土地類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表1)。

表1 研究區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)單位服務(wù)價(jià)值系數(shù)/(元/hm2)

最后依據(jù)研究區(qū)不同時(shí)段、不同土地利用類型的面積和單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值[31](表2)。計(jì)算公式如下：

表2 研究區(qū)1995—2018年不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

(2)

式中,ET為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元/a)；Si為i類土地類型的面積(hm2)；Cij為單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元 hm-2a-1)。

為進(jìn)一步描述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間變化,借鑒景觀生態(tài)學(xué)中網(wǎng)格采樣法,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)采樣,采樣單元為1km×1km,共102個(gè)樣方(圖2),分別計(jì)算每一個(gè)樣方的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,并將其作為樣方單元格的中心點(diǎn)的屬性,在ArcGIS地統(tǒng)計(jì)模塊中采用Kriging插值法得到研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間分布圖。

圖2 研究區(qū)網(wǎng)格采樣Fig.2 Grid division of the study area

1.3.2農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力測(cè)算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的量化實(shí)質(zhì)上反映了生態(tài)系統(tǒng)在理論上所能提供的最大價(jià)值量。而其中,生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有多少能夠?yàn)槿祟愃_發(fā)利用,又有多少經(jīng)濟(jì)價(jià)值仍停留在理論層面,是我們有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。在本研究中,生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力用來(lái)表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中未能全部轉(zhuǎn)化為實(shí)際經(jīng)濟(jì)的部分,是生態(tài)系統(tǒng)中存在的生態(tài)潛力,潛力的大小衡量了實(shí)際經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)利用是否合理,若潛力值為正,說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)未被充分利用,仍存在尚可利用的部分；若潛力值為負(fù)值,則說(shuō)明對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)和利用已迫近生態(tài)承載力,需要對(duì)該利用方式加以重新的考量；若潛力值為零,則說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量已全部轉(zhuǎn)化為實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值。農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)功能,是能夠?yàn)槿祟愃苯永玫慕K端生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[32],因此,在本研究中,選擇食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)兩項(xiàng)服務(wù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量作為農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提供的理論價(jià)值量,通過(guò)測(cè)算不同土地利用上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值,包括各項(xiàng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)收入等,可得到農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值量。結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng),對(duì)不同土地利用類型之上的產(chǎn)業(yè)活動(dòng)加以歸類和劃分,即耕地主要為種植產(chǎn)業(yè),林地為原材料加工業(yè),園地為山地蘋果產(chǎn)業(yè),水域?yàn)闈O業(yè),草地為養(yǎng)殖業(yè)。由于建設(shè)用地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值默認(rèn)為零,所以在本文中沒有考慮以建設(shè)用地為主要活動(dòng)場(chǎng)地的第三產(chǎn)業(yè)。以不同土地類型上產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入代表該土地類型上產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,分別構(gòu)建不同土地類型之上產(chǎn)業(yè)活動(dòng)價(jià)值量系數(shù)(即單位面積上農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)價(jià)值量),最后以面積和價(jià)值系數(shù)的乘積表示實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量。

其中,農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力為生態(tài)系統(tǒng)的理論價(jià)值量與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量之差(表3)。計(jì)算公式如下：

表3 研究區(qū)1995—2018年農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力/(×106元/a)

DP=DESV-DAP

(3)

式中,DESV為理論價(jià)值量,DAP為實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量,DP為農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力。

2 結(jié)果分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化

退耕前,研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要由耕地和草地提供,其服務(wù)價(jià)值量占總價(jià)值量的59.8%,廢物處理、土壤形成與保護(hù)、水源涵養(yǎng)和生物多樣性保護(hù)是這一階段生態(tài)系統(tǒng)的主要服務(wù)功能。前退耕時(shí)期,隨退耕還林工程的開展,林地面積增加,原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)以及娛樂文化等服務(wù)功能價(jià)值量增加明顯,分別以3.18、1.10、0.65和1.82的變化率增加。耕地面積的減少,直接導(dǎo)致了食物生產(chǎn)功能價(jià)值量的減少,10年間共減少0.36%。后退耕時(shí)期,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量繼續(xù)增加,增速開始減緩,耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量繼續(xù)下降(表4)。

表4 研究區(qū)1995—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的空間分異來(lái)看,大致呈現(xiàn)出中間低兩邊高的空間格局,并隨時(shí)間的變化,高值區(qū)面積擴(kuò)大,出現(xiàn)沿川道向兩邊增加的趨勢(shì)(圖3)。退耕前,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量北高南低,高值和較高值區(qū)覆蓋面積達(dá)14.23 km2,中值區(qū)面積約34.39 km2,占到總面積的33.7%。較低值區(qū)和低值區(qū)覆蓋面積最廣,主要分布在沿川道的中部村域,總面積達(dá)53.55 km2,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量較低是該階段的主要特征。前退耕時(shí)期,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量大幅的增加,空間分布上仍呈現(xiàn)北高南低。其中低價(jià)值量在空間上以河莊坪、井家灣等村域?yàn)橹行?向四周擴(kuò)散,低值區(qū)面積開始減小,逐漸向較高和高價(jià)值區(qū)轉(zhuǎn)換。后退耕時(shí)期,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量基本形成兩翼高中間低的空間分布格局,低值區(qū)和高值區(qū)面積都有所減少,研究區(qū)呈現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的空間差異性減少、價(jià)值總量上升的特點(diǎn)。

圖3 1995—2018年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分異Fig.3 Spatial distribution of ESV from 1995 to 2018 in the study area

2.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力及其空間分異

農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力測(cè)算結(jié)果顯示(圖4),在研究期間,退耕還林工程的推進(jìn)直接導(dǎo)致了林地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力增加,耕地生態(tài)潛力的下降。隨生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的增加,農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力的峰值出現(xiàn)在前退耕時(shí)期。而后,隨著不同土地類型之上的農(nóng)業(yè)活動(dòng)的開展,研究區(qū)內(nèi)實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值量大幅增加,系統(tǒng)潛力開始下降,表現(xiàn)在耕地、林地、水域和園地潛力值的下降。伴隨封山禁牧的力度加大,牧業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量開始減少,草地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力的上升是其重要的表現(xiàn)。其中,耕地面積的減少,由耕地提供的以糧食生產(chǎn)為主的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量隨之降低,而設(shè)施農(nóng)業(yè)在研究區(qū)內(nèi)的迅速發(fā)展,進(jìn)一步加劇了耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力的降低,說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量被較好地轉(zhuǎn)換成實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值,注重其經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力價(jià)值的過(guò)度開發(fā),是研究區(qū)當(dāng)下所要關(guān)注的重點(diǎn)。

圖4 1995—2018年研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力空間分異Fig.4 Spatial distribution of agro-ecological economic system potential from 1995 to 2018 in the study area

農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的分布在空間上相對(duì)一致,均呈現(xiàn)出“兩翼高川道低,北高南低”的分布格局。退耕前,該階段的農(nóng)業(yè)活動(dòng)多以自給自足的生產(chǎn)為主,并未形成規(guī)模型經(jīng)濟(jì)活動(dòng),農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力值較高,各等級(jí)潛力面積之間差異較小。其中,潛力的高值分布在林地面積覆蓋較廣,人類干擾較少的劉興莊、崔圪嶗和萬(wàn)莊。潛力的低值區(qū)分布在鎮(zhèn)區(qū)中心周圍,呈現(xiàn)出向外增加的趨勢(shì)。前退耕時(shí)期,各村域規(guī)模產(chǎn)業(yè)逐漸成型,生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力高值重心向產(chǎn)業(yè)單一的西北方向偏移。潛力低值面積開始向北擴(kuò)大,較1995年增加了14.67 km2,該階段的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力值在空間上形成由東南向西北方向依次遞減的空間格局。后退耕時(shí)期,潛力低值沿川道南北方向延伸明顯,潛力值由中間向兩側(cè)依次遞增,這一階段低值區(qū)和高值區(qū)面積下降,較高值區(qū)面積增加顯著,說(shuō)明生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力的空間分異性降低,由生態(tài)系統(tǒng)提供的潛在價(jià)值量被較好地利用。

2.3 主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)演變及其布局

研究區(qū)在城鎮(zhèn)化和退耕還林政策推動(dòng)下,內(nèi)部村域的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)發(fā)生了變遷,由傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),逐漸向集約化、專業(yè)化、組織化和社會(huì)化相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)體系發(fā)展。各村域的主體功能演變,可追溯20世紀(jì)80年代,結(jié)合退耕還林時(shí)段,主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)在三階段內(nèi)呈現(xiàn)出不同的生產(chǎn)功能和特點(diǎn)(表5)。從變化過(guò)程來(lái)看,主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向集約式設(shè)施農(nóng)業(yè)、勞務(wù)輸出和服務(wù)行業(yè)為主的第三產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展,以李家洼、康家溝、井家灣、小溝和石窯等村為代表。其中,萬(wàn)莊和紅莊因其適宜的自然地理?xiàng)l件,且種植山地蘋果歷時(shí)較長(zhǎng),外加成熟的管理經(jīng)驗(yàn)和完善的種植技術(shù),在退耕還林后,主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)未有明顯變化,至今仍以山地蘋果為主。

表5 研究區(qū)行政村主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)演變及其驅(qū)動(dòng)要素

從空間變化來(lái)看(圖5),退耕前,以種植業(yè)為代表的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為研究區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),且多分布在地勢(shì)平坦的川道地區(qū),林果產(chǎn)業(yè)主要分布在川道兩側(cè)的山地拐溝村。其中,河莊坪和井家灣村因其便利的交通條件和市場(chǎng)需求,大棚蔬菜開始推廣,率先興起大棚為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)。退耕還林后,人均耕地減少,糧食種植效益低下,大多數(shù)農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)了生計(jì)的初步轉(zhuǎn)型,集約經(jīng)營(yíng)式的設(shè)施大棚和外出務(wù)工成為該階段農(nóng)戶的主要選擇,設(shè)施農(nóng)業(yè)成為研究區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。位于拐溝位置的劉興莊和崔屹嶗則由于缺乏山地蘋果種植技術(shù)外加品種老化,設(shè)施大棚和外出務(wù)工逐漸替代了果樹種植。而位于鎮(zhèn)中心的河莊坪和石屹塔,在城鎮(zhèn)一體化趨勢(shì)的帶動(dòng)下,以商貿(mào)等各種服務(wù)業(yè)為主的第三產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展。后退耕時(shí)期,交通等各種基礎(chǔ)設(shè)施相繼完善,第三產(chǎn)業(yè)開始以鎮(zhèn)區(qū)(河莊坪、井家灣)為中心,向周邊輻射發(fā)展,在空間上形成了以鎮(zhèn)區(qū)分布為主的第三產(chǎn)業(yè)、依托拐溝坡地的林果產(chǎn)業(yè)和沿川道展開的設(shè)施大棚的產(chǎn)業(yè)空間格局。其中第三產(chǎn)業(yè)在距鎮(zhèn)區(qū)中心遠(yuǎn)近呈現(xiàn)出功能演變,由中心向四周依次呈現(xiàn)出商業(yè)功能、生活服務(wù)功能和居住功能。

圖5 研究區(qū)1995—2018年主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)空間布局及其演化特征Fig.5 Leading industry spatial layout and its evolution characteristics from 1995 to 2018 in the study area

2.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)功能分區(qū)

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值制定不同的生態(tài)系統(tǒng)戰(zhàn)略分區(qū)管理目標(biāo),以采取不同的空間開發(fā)保護(hù)策略。以各村域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為基準(zhǔn),在SPSS中完成系統(tǒng)聚類分區(qū)(圖6和表6)。河莊坪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可劃分為3個(gè)區(qū)：即第Ⅰ類型區(qū)以川道兩側(cè)村域?yàn)橹鞯某擎?zhèn)環(huán)境維護(hù)區(qū),該區(qū)域建設(shè)用地比重較大,提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量和生態(tài)系統(tǒng)潛力值也最低,平均值約為2.76×106元 hm-2a-1；第Ⅱ類型區(qū)為農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)區(qū),該區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)覆蓋面積大,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量居于中等水平,平均為6.81×106元 hm-2a-1；第Ⅲ類為生態(tài)安全屏障區(qū),該區(qū)域林草面積廣,人類干擾少,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量最高,達(dá)到10.09×106元 hm-2a-1。

圖6 研究區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)功能分區(qū)Fig.6 Functional division of agro-ecological economic system in the study area

表6 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)功能分區(qū)面積比例

3 討論

參照并對(duì)比已有退耕還林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究成果顯示,退耕還林工程對(duì)土地利用程度影響較大,退耕區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的變化主要集中在耕地、林地和草地之間[33]。其中,林地和草地提供的服務(wù)價(jià)值量比重最大,且生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化主要發(fā)生在前退耕階段[34]。退耕后,退耕區(qū)內(nèi)儲(chǔ)蓄了較大的碳匯潛力,其生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能以調(diào)節(jié)和支持功能為主,進(jìn)一步說(shuō)明了退耕還林工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化和改善[35]。而耕地面積的銳減,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的食物生產(chǎn)能力下降[36],但從生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力結(jié)果來(lái)看,單位面積耕地的實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值量在增加,耕地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量被較好地轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值量。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力來(lái)看,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值作為自然資本的貨幣轉(zhuǎn)化形式,蘊(yùn)含了自然生態(tài)環(huán)境所提供的巨大潛在價(jià)值量,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表征農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力,與唐秀美等研究的切入視角相一致[37]。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量作為理論上提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,最大程度上反映了生態(tài)系統(tǒng)的功能價(jià)值的最高供給力,即生態(tài)系統(tǒng)的潛在價(jià)值量。因此,在相關(guān)研究中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值即等同與生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)潛力值。而在本研究中,農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力則是由理論經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際農(nóng)業(yè)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值之差,用以表征生態(tài)系統(tǒng)之中未被充分利用的狀態(tài),即反映生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量的轉(zhuǎn)化效率,以此能更為直觀地反應(yīng)資源的利用與環(huán)境之間的關(guān)系。

而基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的功能區(qū)劃分,充分體現(xiàn)了三生空間(“生活-生產(chǎn)-生態(tài)”空間)的功能在空間中的聚集性[38]。其中,城鎮(zhèn)環(huán)境維護(hù)區(qū)在城鎮(zhèn)一體化的推動(dòng)下,建設(shè)面積比重逐漸增大,承載著研究區(qū)內(nèi)居住、交通、存儲(chǔ)和公共服務(wù)的功能[39],同時(shí)也是維持區(qū)域系統(tǒng)運(yùn)行的基地,是研究區(qū)內(nèi)的生活空間。針對(duì)該區(qū)域的調(diào)控應(yīng)當(dāng)以優(yōu)化經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模和格局為主,重點(diǎn)加強(qiáng)城鎮(zhèn)建設(shè)用地的布局與擴(kuò)張,同時(shí)加強(qiáng)綠化用地面積以提升該類型區(qū)域內(nèi)氣候調(diào)節(jié)、廢物處理以及娛樂文化等功能,在提供基本物質(zhì)生活保障的同時(shí),提升精神生活保障功能。農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)區(qū)則是研究區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)空間,兼具有物質(zhì)能源供給與生產(chǎn)功能,該區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)覆蓋面積大,是河莊坪鎮(zhèn)的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū),該區(qū)域應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田保護(hù),以提升土壤形成與保護(hù)、食物生產(chǎn)、原材料提供等功能。生態(tài)安全屏障區(qū)主要以林地和草地為主,氣體和氣候調(diào)節(jié)是主要的生態(tài)服務(wù)功能,也是研究區(qū)的生態(tài)空間。對(duì)于該區(qū)域的發(fā)展需要注重開發(fā)建設(shè)用地的強(qiáng)度和速度,保護(hù)生態(tài)用地,以維護(hù)區(qū)域的氣體、氣候調(diào)節(jié)功能、水源涵養(yǎng)功能、土壤形成與保護(hù)功能以及生物多樣性保護(hù)等功能。

從生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力與主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)互動(dòng)關(guān)系來(lái)看,第三產(chǎn)業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)了生態(tài)系統(tǒng)潛在價(jià)值量的轉(zhuǎn)換,潛力低值區(qū)沿川道南北延伸趨勢(shì)明顯,而潛力高值區(qū)則主要以兼具生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益為一體的山地蘋果產(chǎn)業(yè)為主,在研究區(qū)內(nèi)生態(tài)潛力的高、低值的空間差異性明顯。因此,如何在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中科學(xué)地轉(zhuǎn)換生態(tài)系統(tǒng)的潛在價(jià)值,需要進(jìn)一步科學(xué)且合理地測(cè)度生態(tài)潛力,從生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)最低開發(fā)控制標(biāo)準(zhǔn)和最高開發(fā)警戒線切入確定區(qū)域合理開發(fā)閾值,對(duì)于避免因過(guò)度開發(fā)造成資源枯竭或因閑置造成資源浪費(fèi)具有重要的意義。同時(shí),鑒于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值包含有直接或間接服務(wù)價(jià)值的估算,而實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中主要以考量原材料生產(chǎn)、糧食生產(chǎn)等直接為人類所使用的服務(wù)功能,因此,在農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力測(cè)算中,需要進(jìn)一步完善對(duì)間接服務(wù)價(jià)值的開發(fā)和利用,亦是今后關(guān)于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力測(cè)算精準(zhǔn)性的需求。

4 結(jié)論

調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供的主要服務(wù)功能。林地對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大,表現(xiàn)在隨退耕還林工程的實(shí)施,林地面積的增大致使生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值量隨之上升。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間上沿川道向兩邊增加,呈現(xiàn)出“中間低兩翼高”的空間格局。

農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間上相對(duì)一致,大致呈現(xiàn)“兩翼高中間低、北高南低”的空間分布格局。退耕還林工程的推進(jìn)直接導(dǎo)致了林地的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力的顯著增加,耕地的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)潛力下降。其中,生態(tài)系統(tǒng)潛在價(jià)值量的轉(zhuǎn)化效率是影響生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)潛力的主要原因。

研究區(qū)在退耕過(guò)程中形成以大棚種植為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)、以農(nóng)林特產(chǎn)銷售為主的商品型種植業(yè)、以山地蘋果為主的林果產(chǎn)業(yè)以及以酒店商貿(mào)為主的服務(wù)行業(yè),在空間上形成了以鎮(zhèn)區(qū)分布為主的第三產(chǎn)業(yè)、依托拐溝坡地的林果產(chǎn)業(yè)和沿川道展開的設(shè)施大棚的產(chǎn)業(yè)空間格局。

研究區(qū)的功能區(qū)劃分為城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境維護(hù)區(qū)(第Ⅰ類型區(qū))、農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)區(qū)(第Ⅱ類型區(qū))、生態(tài)安全屏障區(qū)(第Ⅲ類區(qū))3個(gè)區(qū)域。