贺 祥， 陈玉梅

(1.贵州财经大学 管理科学与工程学院， 贵州 贵阳 550025； 2.凯里学院 旅游学院， 贵州 凯里 556011； 3.贵州财经大学 文法学院， 贵州 贵阳 550025)

生态系统服务(Ecological Services)是指通过生态系统的结构、过程和功能，直接或间接得到生命支持产品和服务[1-3]。目前，学者们对生态系统服务理论、生态系统服务价值评价指标体系与影响因素，以及生态系统服务的协同与权衡等方面展开大量研究。DAILY等[1-2]研究了生态系统服务理论与评价方法；欧阳志云等[4]研究了生态系统服务功能的内涵；SUTTON等[5]研究了生态系统服务的市场与非市场价值；千年生态系统评估计划(Millennium Ecosystem Assessment)[6]把生态系统服务类型分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务；HAINES等[7]构建并逐步完善了生态系统结构、过程、功能、服务与价值的级联式框架;VERBURG等[8-10]运用InVEST与CLUE模型分析流域的生态系统服务价值；徐丽芬等[11-12]研究了土地利用变化及类型转型等对生态系统服务价值的影响；李双成等[13]分析了基于生态系统服务理论的人类收益与福祉；戴尔阜等[14-15]研究了生态系统服务的权衡与集成方法、模型和框架；吴健生等[16]基于生态系统服务价值对生态安全格局的构建进行了研究；孙艺杰等[17]分析了关中盆地和汉中盆地生态系统服务协同与权衡的时空差异；彭建等[18]梳理了生态系统服务权衡的空间、时间和可逆性特征；石龙宇等研究提出人类生产及土地利用活动对各类生态系统类型、面积以及空间分布格局变化具有影响[19]，也对生态系统服务功能变化有显著驱动作用；李屹峰等[20]密云水库为例，对土地利用变化引起生态系统服务价值变化进行了分析；熊善高等[21]对土地利用变化导致各类生态系统服务价值变化及其时空分异特征进行研究；张骞等[22]研究了区域生态用地空间结构及其生态系统服务价值变化；邹淑燕等[23]对渭南市运用定量分析方法对其固碳释氧价值、涵养水源价值和土壤保持价值与土地利用转移流的耦合效应进行研究。

虽然国内外学者对生态系统服务的理论、评价体系与模型方法，以及生态系统服务价值与土地利用变化间相关性等进行了大量研究，但对生态系统服务价值受多因素综合影响过程与机理的研究还非常欠缺。贵州省黔东南州为生态脆弱喀斯特地区，近年全州土地利用变化与生态系统受人类活动影响较显著，鉴于此，从工农业生产、社会经济结构、自然环境特征、环境污染等方面构建生态系统服务价值的综合评价指标体系，运用灰色关联模型方法与GIS软件等，分析2010年与2015年黔东南州16个县(市)的生态系统服务价值，研究影响因素对其生态系统服务价值演变的影响，以提高对生态系统服务价值演变驱动过程与机制的认识，并为生态系统服务价值协同与权衡等方面的深入研究提供理论参考。

1材料与方法

1.1研究区概况

黔东南州位于贵州省东南部，地处贵州高原向东南倾斜下降的过渡地带，森林资源丰富，森林覆盖率高。境内沟壑纵横、地形起伏较大。山地面积比重高达72.8%，大于25°坡地面积占31.2%，生态环境较脆弱，有重大生态屏障建设需求。境内有清水江、舞阳河和都柳江三大干流通过，是长江、珠江上游地区的重要生态屏障区。属亚热带季风气候，粮食种植面积较大。共辖16个县(市)，2015年末，户籍人口473.54万人，少数民族人口占总人口的80.2%。常住人口密度较低，但乡村从业人口比例高，农村贫困率居贵州省首位。

1.2数据来源

2010年与2015年黔东南州各县(市)土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http：//www.resdc.cn)，是以Landsat TM/ETM遥感影像为主要数据源，在1∶10万比例尺土地利用现状遥感监测数据基础上通过矢量数据栅格化生成的1 km栅格数据。2010年与2015年各县(市)主要粮食作物产量、粮食价格数据来源于黔东南州社会经济统计年鉴和农业统计年鉴；人口与社会经济生产等数据来源于各县(市)的国民经济与社会发展统计公报、社会经济统计年鉴；污染物排放量与工业用水量数据来源于各县(市)环境质量公报。

1.3研究方法

1.3.1生态系统服务价值

1) 单位面积生态系统服务功能的经济价值。为消除价格波动对生态系统服务价值量的影响，以2010年全国农作物平均价格为基准，结合黔东南州各县(市)不同年份主要粮食作物(水稻、小麦、玉米和大豆)的播种面积和产量，计算黔东南州2010年与2015年各县(市)单位生态系统服务功能的经济价值。考虑物价等影响因素，为消除价格变化对生态系统服务价值计算的影响，从而对生态系统服务价值的边际差别进行分析，计算公式[24]如下。

(1)

式中：Ea是农田生态系统提供生产服务功能的经济价值(纯收益)(元/hm2)；i为作物种类；Pi是i种粮食作物黔东南州平均价格(元/t)；Qi是i种粮食作物的总产量(t)；A为粮食作物总种植面积(hm2)。

2) 生态系统服务价值系数。参照谢高地等[25]提出的中国生态系统服务价值当量因子值，结合黔东南州土地分类，计算耕地、旱地、有林地、灌木林地、草地、水域、建设用地(包括未利用地)等7类土地利用类型生态系统服务价值的系数，计算公式如下。

γij=VijEa…(i，j=1，2，…，n)

(2)

式中：γij为i种生态系统j种生态系统服务功能的价值系数(元/hm2)；Vij为i种生态系统j种生态服务功能相对于单位农田生态系统提供食物生产的生态服务功能，即生态系统价值当量因子；i为生态系统类型；j为生态系统服务功能。

3) 生态系统服务价值。根据各类土地生态系统面积和单位面积生态系统服务价值，计算区域生态系统服务总价值，计算公式[2]如下。

ESV=∑(Ai×γi)

(3)

ESVj=∑(Ai×γi)

(4)

式中，ESV为生态系统服务价值(元/a)；Ai是土地利用类型i的面积(hm2)；γi是i土地利用类型的生态系统服务价值系数[元/(hm2·a) ]；ESVj是生态系统第j项服务功能价值(元/a)；γij是土地利用类型i的第j项服务功能的价值系数[元/(hm2·a) ]。

1.3.2熵值法确定权重系数 对黔东南州2010年、2015年生态系统服务价值及影响因素的原数据进行无量纲化处理，得到标准化数据，然后运用熵值赋权法计算得到影响生态系统服务价值变化的指标层与指标因素的权重值。熵值反映信息的无序化程度，可度量信息量的大小，某项指标携带的信息越多，表示该指标对决策的作用越大[26]。

1.3.3灰色关联分析参照邓聚龙[27]和刘思峰[28]提出的灰色关联方法，计算各影响因素与生态系统服务价值间关联度、影响因素指标层与生态系统服务价值间综合关联度。灰色关联度(R)值越大，表示影响因素对生态系统服务价值影响作用越强，贡献作用越显著，反之亦然。依据关联度值大小对影响生态系统服务价值指标层及指标因素间按强弱进行排序：当0

1.4生态系统服务价值影响指标体系的构建

生态系统服务功能不仅受自然环境因素影响，还受土地利用类型变化、人口数量、农业生产、工业活动、环境污染及城市化等社会经济活动的综合影响，从而影响其生态系统服务价值。因此，依据黔东南州生态系统服务功能与价值演变的影响因素，构建3个评价指标层，共包含21个影响因素的综合评价指标体系。

1.4.1社会生产与产业结构指标层包括7个指标因子：第一产业比重、第二产业比重、第三产业比重、乡村从业人员在第一产业从业比重、乡村从业人员在第二产业从业比重、乡村从业人员在第三产业从业比重和人均农林牧业总产值，其中第一产业比重和乡村从业人员在第一产业从业比重为负向型指标，其他为正向型指标。产业比重值表征农业、工业和第三产业的生产状况，反映生态系统服务功能价值受工农业与第三产业的影响程度；第一产业比重越大，表明以土地耕种等生产活动强度越高，对生态系统服务功能负面影响越显著，生态系统服务价值越小；乡村劳动力在各产业的从业比重反映乡村人口在各产业比重变化对生态系统服务功能价值的影响，其中乡村从业人员在第一产业从业比重越高，人口对于土地的压力越大，生态系统服务功能受人类活动影响越强，生态系统服务价值越小；人均农林牧业总产值反映生态系统受农林牧生产过程的影响程度，总产值越高，表征生态系统服务的供给与支持等价值越高。

1.4.2人口压力与经济收入指标层包括7个指标因子：人口密度、外出务工人口比重、贫困发生率、农村常住居民人均可支配收入、人均旅游总收入、人均粮食产量和人均地区生产总值，其中人口密度和贫困发生率为负向型指标，其他为正向型指标。人口密度指标反映生态系统服务功能价值受单位面积人口数量的影响程度，人口密度越大，生态系统服务功能受负面影响越大，生态系统服务价值减小；贫困发生率越高，表明村民从生态系统中获得的供给、支持与调节生态系统服务功能价值越低；黔东南州民族文化特色与村寨自然风景资源丰富，人均旅游总收入越高，其生态系统文化服务功能价值越高；外出务工人口比重表征当地对生态系统服务功能有显著影响的劳动力，外出务工人口比重越高，生态系统服务功能受人为生产活动越小，生态系统服务的文化、服务与调节功能价值越高；农村常住居民人均可支配收入、人均粮食产量和人均地区生产总值等表征村民在生态环境中的生产活动过程及其收入状况，反映村民在生态系统中获得的生态系统服务的支持、调节和供给等功能价值的高低。

1.4.3工业生产与自然要素指标层包括7个指标因子：二氧化硫排放浓度、二氧化氮排放浓度、工业增加值用水量、路网密度、25°以上坡地面积比重、平均降雨量和森林覆盖率，其中平均降雨量和森林覆盖率为正向型指标，其他均为负向型指标。二氧化硫排放浓度与二氧化氮排放浓度表征工业生产等社会经济活动排放污染物对生态环境系统的影响程度，进而对喀斯特地区生态系统的调节、支持与文化等服务功能价值产生影响；工业增加值用水量和路网密度表征工业生产消耗水资源、交通排放尾气与噪声污染等对生态环境系统的影响，进而对生态系统的供给、支持与调节服务功能价值产生影响；25°以上坡地面积比重、平均降雨量和森林覆盖率表征生态系统具有的供给、支持与调节等服务功能的强弱。

2结果与分析

2.1黔东南州生态系统服务价值变化特征

2.1.1服务价值系数2010-2015年各土地利用类型生态系统服务价值系数及所有生态系统服务功能价值系数均呈降低趋势，其中，供给服务的粮食生产、原料生产和水资源供给等生态服务功能价值系数，降低约17%；支持服务中，土壤保持降低59.21%，维持养分循环降低11.25%，生物多样性降低16.84%；调节服务中，气体调节降低17%，气候调节降低11.25%，净化环境降低20.38%，水文调节降低11.78%；文化服务功能中的美学景观降低12.43%。

2.1.2服务总价值从表1可知，黔东南州生态系统服务总价值呈负增长，2010年656.53 亿元，2015年548.35 亿元，降比为16.48%。其中，仅建设用地(含未利用地)的生态系统服务价值呈逐渐增加趋势，增加率达66.67%；其余土地利用类型生态系统服务价值均呈降低趋势，其中水域降低率最低(4.47%)。

表1黔东南州2010年和2015年各类用地生态系统服务价值及其变化率

2.1.3单项服务价值从表2可知，2010-2015年黔东南州水资源供给增加1.65%，表明生态系统的水资源供给功能逐渐增强。但水资源供给服务价值为负数，说明农田等生产需水量较大，导致水系、林地等生态系统供给水资源低于农业生产对水资源的需求量。除维持养分循环降低0.78%外，其余各项生态系统服务功能价值降低3.5%～19.46%。其中，气候调节、净化环境、水文调节和土壤保持等生态系统服务功能分别降低18.81%、17.39%、19.46%和18.46%，气体调节与生物多样性的生态系统服务功能价值分别降低11.93%和12.06%。粮食生产与原料生产的生态系统服务功能价值降低，说明近年土地利用开发，造成大量耕地面积流失和耕地质量下降，从而造成生态系统的粮食与原料供给服务价值下降。

从表2可知，2010-2015年黔东南州生态系统服务功能的生态系统服务价值构成变化：气候调节和水文调节的生态系统服务功能价值占总价值均在20%以上；土壤保持、气体调节、净化环境和生物多样性等生态系统服务功能价值分别占总价值的10%左右，以上六大生态系统服务功能均占总服务功能价值的89%以上(2010年和2015年占比分别为89.67%和89.47%)。表明，虽然黔东南州土地面积广大，地形崎岖，生态环境较脆弱，但其生态环境整体状况较好，森林面积较大，森林覆盖率较高，所以其生态系统的气候调节和水文调节等服务功能价值较高，具有较强的土壤保持、气体调节和净化环境等生态系统服务功能。

表2黔东南州2010年和2015年生态系统服务功能价值的结构

2.2生态系统服务价值与影响因素间的关联度

2.2.1关联度时间演化 从表3可知，2010年和2015年黔东南州生态系统服务价值与影响因素的相关性较强，关联度在中度以上，表明各指标因素对生态系统服务价值均有重要影响，各指标因素选择较合理。2010年，与生态系统服务价值呈中度关联的有4个指标：第三产业比重、乡村从业人员在第一产业从业比重、二氧化氮排放浓度和25°以上坡地面积比重；与生态系统服务价值呈极强度关联的有2个指标：贫困发生率和人均地区生产总值；其余15指标因素与生态系统服务价值呈强度关联。2015年，与生态系统服务价值呈中关联的有6个指标：第三产业比重、乡村从业人员在第二产业从业比重、人口密度、二氧化硫排放浓度、二氧化氮排放浓度和工业增加值用水量；与生态系统服务价值呈极强度关联的有1个指标：乡村从业人员在第三产业从业比重；其余14个指标因素与生态系统服务价值呈强度关联。

表32010年和2015年黔东南州生态系统服务价值与影响因素的关联度

2.2.2生态系统服务价值与影响因素指标层间关联度的空间演化从表4可知，2010年与2015年黔东南州各县(市)影响因素指标层与生态系统服务价值综合关联度均在中度及以上相关联。2010年，在3个指标层中与生态系统服务价值的关联度，社会生产与产业结构指标层：呈中度关联的有凯里市、三穗县、镇远县、黎平县和丹寨县，其余城市均呈强度关联；人口压力与经济收入指标层：施秉县、天柱县、从江县和雷山县呈强度关联，凯里市、黎平县和榕江县则呈中度关联，其余城市均呈极强度关联；工业生产与自然环境指标层：施秉县和天柱县呈极强度关联，黄平县、黎平县、雷山县和丹寨县呈中度关联，其余县(市)呈强度关联。2015年，在3个指标层中与生态系统服务价值的关联度，社会生产与产业结构指标层：呈中度关联的是凯里市和黎平县，其余县市呈强度关联度；人口压力与经济收入指标层：镇远县、岑巩县、从江县、雷山县和麻江县呈强度关联，凯里市、天柱县、黎平县和榕江县则呈中度关联，其余城市均呈极强度关联；工业生产与自然环境指标层：黎平县、榕江县、雷山县和丹寨县呈中度关联，其余县(市)呈强度关联。

2015年，凯里市生态系统服务价值均与社会生产与产业结构指标层、人口压力与经济收入指标层的所有影响因素均呈中度关联，与工业生产与自然环境指标层因素呈强度关联；黄平县、施秉县、三穗县、锦屏县、剑河县和台江县的生态系统服务价值均与社会生产与产业结构指标层、工业生产与自然环境指标层影响因素呈强度关联，与人口压力与经济收入指标层因素呈极强度关联；镇远县、岑巩县、从江县和麻江县的生态系统服务价值与各指标层因素均呈强度关联；黎平县生态系统服务价值与社会生产与各指标层因素均呈中度关联；榕江县生态系统服务价值与社会生产与产业结构指标层因素呈强度关联，同人口压力与经济收入指标层、工业生产与自然环境指标层因素呈中度关联；雷山县生态系统服务价值与社会生产与产业结构指标层、人口压力与经济收入指标层因素呈强度关联，同工业生产与自然环境指标层因素呈中度关联；丹寨县生态系统服务价值与社会生产与产业结构指标层因素呈强度关联，同人口压力与经济收入指标层因素呈极强度关联，同工业生产与自然环境指标层因素呈中度关联；天柱县生态系统服务价值与社会生产与产业结构指标层、工业生产与自然环境指标层因素呈强度关联，同人口压力与经济收入指标层因素呈中度关联。即：黄平县、施秉县、三穗县、锦屏县、剑河县、台江县、镇远县、岑巩县、从江县和麻江县，受各指标层因素影响均较显著；凯里市受工业生产与自然环境指标层的因素影响相对较显著；天柱县受社会生产与产业结构指标层和工业生产与自然环境指标层的因素影响更加显著；雷山县、丹寨县受社会生产与产业结构指标层和人口压力与经济收入指标层的因素影响更加显著；榕江县受社会生产与产业结构指标层的因素影响相对更加显著。

表4 黔东南州各城市生态系统服务价值与影响因素指标层间综合关联度

总体上看，不同县(市)因为生态环境特征分异，工业、农业生产活动及社会经济等方面的差异，其生态系统服务价值受影响因素的驱动作用程度也存在显著差异。

3结论与讨论

3.1生态系统服务价值时空变化

黔东南州生态系统服务总价值总体呈降低趋势，其中仅建设用地的生态系统服务价值增加了66.67%。单项生态系统服务价值中，水资源供给增加1.65%，维持养分循环降低幅度较小(0.78%)，但气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、气体调节和生物多样性等6项生态系统服务功能价值降低幅度较大。粮食生产与原料生产的生态系统服务价值降低，表明土地利用开发造成大量耕地面积流失和耕地质量下降，导致生态系统服务的供给服务能力下降。气候调节、水文调节、土壤保持、气体调节、净化环境和生物多样性等生态系统服务功能价值约占总生态系统服务功能价值的89%，这与黔东南州山地广大，森林覆盖率较高，生态系统在气候与水文调节服务功能、土壤保持与净化环境能力等方面具有较高的生态系统服务价值特征相一致。

3.2生态系统服务价值与影响指标因素关联度的时空动态演化

2010-2015年，黔东南州生态系统服务价值与影响指标因素间相关性较高，关联度均在中度及上；仅第三产业比重、二氧化硫排放浓度、乡村从业人员在第二产业从业比重、二氧化氮排放浓度等影响因素的关联度为中度，其他指标与生态系统服务价值呈强度或极强度相关。所有县(市)的3个指标层与生态系统服务价值间关联度均在中度以上，2010-2015年，社会生产与产业结构指标层因素与生态系统服务价值关联度：丹寨县、镇远县和三穗县由中度演变为强度，其余县(市)关联程度没有显著变化；人口压力与经济收入指标层因素与生态系统服务价值关联度：施秉县由强度演变为极强度，镇远县、岑巩县、麻江县和天柱县由极强度演变为强度，其余县(市)变化不显著；工业生产与自然环境指标层因素与生态系统服务价值关联度：黄平县由中度演变为强度，施秉县、天柱县和榕江县由极强度演变为强度，其余县(市)变化不显著。2015年，凯里市生态系统服务价值受工业生产与自然环境指标层因素影响更加显著，黄平县、施秉县、三穗县、锦屏县、剑河县、台江县、镇远县、岑巩县、从江县和麻江县受3个指标层因素影响均较显著，其中黄平县、施秉县、三穗县、锦屏县、剑河县、台江县受人口压力与经济收入指标层因素影响更加显著，榕江县主要受社会生产与产业结构指标层因素的影响，雷山县与丹寨县受社会生产与产业结构指标层和人口压力与经济收入指标层因素影响更加显著，天柱县受社会生产与产业结构指标层和工业生产与自然环境指标层的因素影响更加显著。表明，由于自然生态环境系统与工农业生产活动及社会经济等方面的差异，导致不同区域生态系统服务价值受影响因素的驱动作用存在显著差异。

综上，运用灰色关联等方法对贵州省黔东南州16个县(市)生态系统服务价值及影响因素的时空动态演变进行的定量分析与评价是有效的，研究结果与黔东南州生态环境系统服务价值功能的特征基本一致，说明研究方法较好，研究结果具有较高可信度；对深入研究生态系统服务价值的演变驱动机制等方面具有助推意义。当然，研究中还存在需要改进和深入的地方，下一步需对生态系统服务功能价值影响指标体系进行改进与细化，对定量评价模型精度等方面进行深化与改进等。