長株潭地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分析及趨勢預(yù)測_郭榮中_楊敏華

1、第30卷第5期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報Vol.30No.52382014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar.2014長株潭地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分析及趨勢預(yù)測郭榮中12，楊敏華1（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙410083；2.長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙410004）摘要：為促進(jìn)區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，該文以長株潭地區(qū)為研究對象，采

2、用Costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算方法，參照修正后的長株潭地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)，結(jié)合敏感性分析，探討研究區(qū)域1996－2008年土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響，并利用灰色模型對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測分析。結(jié)果表明：研究期內(nèi)，研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值從1996年的405.03108元減少到2008年的399.83108元。同時根據(jù)預(yù)測出的研究區(qū)域2011－2020年各類土地利用數(shù)量情況，得到2020年區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服

3、務(wù)價值將減少到392.61108元，區(qū)域價值受損的主要原因是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)較高的農(nóng)用地轉(zhuǎn)為無生態(tài)價值的建設(shè)用地，研究區(qū)域快速城市化的進(jìn)程已給生態(tài)安全帶來了巨大壓力。區(qū)域生態(tài)環(huán)境持續(xù)退化的趨勢應(yīng)當(dāng)引起當(dāng)?shù)卣块T高度關(guān)注并采取有效對策，以科學(xué)推進(jìn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建設(shè)。關(guān)鍵詞：土地利用；生態(tài)系統(tǒng)；模型；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；敏感性分析；GM(11)模型doi：10.3969j.issn.10026819.2014.05.030

4、中圖分類號：F301.24；Q149文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10026819(2014)05023809郭榮中，楊敏華.長株潭地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分析及趨勢預(yù)測[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(5)：238－246.GuoRongzhongYangMinhua.EcosystemservicevalueanalysistrendpredictioninChangZhuTanregion[J].TransactionsoftheChi

5、neseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)201430(5):238－246.(inChinesewithEnglishabstract)0引言隨著人類生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（ecosystemservicevalue，ESV）的研究已經(jīng)成為當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的熱點問題。土地利用土地覆蓋變化（luselcoverchange，LUCC）是全球環(huán)

6、境變化的重要組成部分和主要原因之一，對維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能起決定性的作用[1]。?國外學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值做了大量的理論研究和實證分析[28]，國內(nèi)研究者也分別從國家[911]、區(qū)域[1217]、省域[1819]、城市[2021]、自然保護(hù)區(qū)[2223]、單一生態(tài)系統(tǒng)[2426]等不同尺度進(jìn)行了積極探討，研究表明，開展土地利用背景下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的定量分析和區(qū)域比較，對促進(jìn)區(qū)域生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文選取長株潭地區(qū)為

7、研究對象，運用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價和灰色模型預(yù)測方法，研究了1996－2008年13a間區(qū)域土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響，并對2011－2020年的收稿日期：20130619修訂日期：20131110基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（21004018）；湖南省科技廳科技計劃項目（2011SK3203）；長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研課題（10KY002）作者簡介：郭榮中（1979－），女，湖南桂東人，副教授，博士生，主要從事土地信息與土

8、地利用的研究。長沙中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，410083。Email：gyun91@生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行預(yù)測，研究結(jié)果將為長株潭地區(qū)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會綜合配套改革試驗區(qū)提供決策支持，打造1個生產(chǎn)生態(tài)生活協(xié)調(diào)發(fā)展和區(qū)域科學(xué)發(fā)展的新城市群典范。本文評估了長株潭地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值，從不同的空間尺度上加強(qiáng)了對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究，在研究方法上也進(jìn)行了一些有益的探索，豐富了中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的研究成果，為研究區(qū)域生態(tài)

9、資產(chǎn)核算提供了參考與數(shù)據(jù)支持，為中國區(qū)域生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)工作提供了依據(jù)，同時加強(qiáng)了人們對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值的認(rèn)識，提高了公眾生態(tài)保護(hù)意識。1研究區(qū)概況長株潭地區(qū)位于湖南省中東部（圖1），下轄長沙、株洲、湘潭3個地級市，包括11個市轄區(qū)，4個縣級市，8個縣。東臨江西，西連益陽、婁底，北接岳陽，南靠衡陽、郴州。地形東北高西南低，地貌類型多樣。是湖南省的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。2008年末，土地總面積28088.12km2，占全省13.

10、26%；總?cè)丝?320.28萬人，占全省19.28%；地區(qū)生產(chǎn)總值4565.31億元，占全省40.92%；城市化水平達(dá)55.04%，高于全省平均城市化水平12.89%。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，無霜期長。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報2014年2402.1.4生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法本文以相關(guān)土地利用類型面積為基礎(chǔ)，根據(jù)表1對研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估。其中，耕地、林地、未利用地分別參考農(nóng)田、森林、荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型及價值，園地取森林和草地生態(tài)系統(tǒng)

11、服務(wù)價值的平均值，建設(shè)用地賦值為零[123]。計算公式為：????81ESViiiVCA）（（3）????81ESVifiifVCA）（（4）式中：ESV和ESVf分別表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值及單項服務(wù)價值，元a；VCi和VCfi為第i種土地的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及單項服務(wù)價值，元(hm2a)；Ai為第i種土地利用類型的面積（i=1，2，，8，為土地利用類型），hm2。2.1.5敏感性分析方法本文引入敏感性指數(shù)（coefficient

12、ofsensitivity，CS）來分析ESV對VC的敏感程度。當(dāng)CS＜l，表明ESV對于VC是缺乏彈性的，當(dāng)CS＞1，表明ESV對于VC是富有彈性的。敏感性指數(shù)（CS）計算方法如下：pipiqippqVCVCVC)(ESV)ESVESV(CS???（5）式中：p和q分別為初始價值和生態(tài)價值系數(shù)調(diào)整后的價值。2.1.6土地利用對生態(tài)服務(wù)價值影響預(yù)測為了對研究區(qū)域的ESV變化情況進(jìn)行預(yù)測，本文利用灰色模型GM(11)[30]預(yù)測研究區(qū)域2

13、011－2020年各類土地利用類型面積變化情況，并對2011－2020年區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值進(jìn)行分析，該模型簡記為：(1)(0)(1)?(1)()atuuxtxeaa?????(1)(0)(0)(1)()xx?（6）(0)(1)(1)???()()(1)xtxtxt???（7）式中：a，u為常數(shù)；t=12n，表示不同的時間。2.2數(shù)據(jù)來源本研究土地面積數(shù)據(jù)來源于1996－2008年長株潭地區(qū)土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于同期

14、湖南統(tǒng)計年鑒[29]。3結(jié)果與分析3.1土地利用動態(tài)變化根據(jù)表2可以看出，研究區(qū)域在1996－2008年間的土地利用類型面積變化情況，從面積增減數(shù)量來看，耕地減少最多，達(dá)18648.06hm2，其次是園地，減少量為9035.55hm2。而居民點及工礦用地增加最多，達(dá)31632.53hm2；其次是交通用地，增加量為7005.51hm2。研究區(qū)域土地利用類型變化的主要原因是長株潭地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展中建設(shè)用地的占用。由式（1）計算出研究區(qū)域

15、單一土地利用類型動態(tài)度，結(jié)果表明：交通用地變化幅度最大，達(dá)2.15%；其次是居民點及工礦用地，達(dá)1.07%；再次是園地，達(dá)?1.06%；最小的是林地，僅為0.0027%。其中交通用地快速增加的主要原因是研究區(qū)域為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)一體化，以長沙中心城區(qū)、湘潭城區(qū)、株洲城區(qū)為核心，構(gòu)筑長株潭三市交通骨架，大力建設(shè)三市各自環(huán)線、三市間公路外環(huán)、高速公路等項目以聯(lián)系三市主城區(qū)的快速交通網(wǎng)絡(luò)。表21996－2008年長株潭地區(qū)土地利用類型面積變化和動態(tài)度

16、Table2AreachangedynamicdegreeoflusetypeinChangZhuTanregionfrom1996to2008土地利用分類面積Luseclassificationareahm2土地類型Lusetype1996年1999年2002年2005年2008年1996－2008年面積增減量Extentofareachangesfrom1996to2008hm2變化率Rateofchange%動態(tài)度Dynamicd

17、egrees%耕地743018.98739500.99738662.45731011.41724370.92?18648.06?2.51?0.19園地65748.3765980.6763882.0960055.0956712.82?9035.55?13.74?1.06林地1451250.811448906.461447719.981455306.811451758.13507.320.030.0027草地69284.7868624.93

18、67553.9965327.0963295.71?5989.07?8.64?0.66濕地21061.1821335.5820454.2919400.0219088.13?1973.05?9.37?0.72居民點及工礦用地227225.13230785.51236213.45244928.70258857.6531632.5313.921.07交通用地25089.6527358.3128996.9329473.1732095.177005

19、.5127.922.15水域185194.07184882.13184385.74183057.19182796.92?2397.15?1.29?0.10未利用土地20939.1921437.6120943.2720252.7019836.72?1102.47?5.27?0.413.2土地利用強(qiáng)度變化根據(jù)式（2），計算出研究區(qū)域1996年、1999年、2002年、2005年、2008年的土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)，分別列于表3。從表3可知：1