周红艺　何惠仪　李辉霞

摘要：基于广东省佛山市1996～2010年土地利用变更的数据，利用Costanza所提出的生态系统服务价值的评估方法，结合谢高地等对中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表，研究了佛山市1996～2010年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。结果表明：①佛山市在1996～2010年之间呈现草地、建设用地和园地面积呈增加趋势，而耕地、林地、水域和未利用呈减少趋势；②佛山市2010年的生态系统服务总价值ESV比1996年减少了130 503.6万元，人均生态系统服务功能价值呈减少趋势；③佛山市的生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数小于1，说明研究结果是可信的。

关键词：土地利用；生态系统服务价值；价值系数；敏感性指数；佛山市

中图分类号：F301.2；X171 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）22-5602-05

土地利用以及由此导致的土地覆盖变化，（LUCC，Land-Use and Land-Cover Change土地利用/土地覆盖变化）影响着生态系统的结构和功能，对维持生态系统服务功能起着决定性的作用。国内外现有生态环境效应的研究主要集中于环境要素的单因素定性相关分析。如LUCC对区域气候、水文水资源、土壤以及生物多样性和生物地球化学循环等的影响研究，缺乏LUCC对生态环境效应的综合定量分析和评价[1]。对重要生态过程的影响机理分析更是少有涉及。近年来有学者开始从空间格局探讨LUCC的景观生态效应，也有学者对土地利用类型定量赋值，综合评价LUCC的生态环境效应，但采用专家打分赋值的方法缺乏实证[3-6]。Costanza等[6]把生态系统的服务功能归纳为17种类型，并且分别按16种不同生物群区用货币形式对生态服务价值进行了测算。基于此，谢高地等[5]根据中国的实际情况，参考Costanza等的研究成果，在概括综合的基础上，制定了中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表，提供了一个全国平均状态的生态系统生态服务价值的单价。本研究基于佛山市1996～2010年土地利用变更的数据，利用Costanza等所提出的生态系统服务价值的评估方法，结合谢高地等对中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表，研究了佛山市1996～2010年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化，以期为佛山市土地资源可持续利用和生态环境保护提供决策参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

佛山市位于珠江三角洲西北部，广东省的中南部，地处东经112°50′-113°15′，北纬22°50′-23°10′之间，东倚广州，南接江门、中山、珠海，西临肇庆，北通清远，毗邻港澳台，地理位置优越。佛山地处亚太经济发展活跃的东亚和东南亚的交汇处，是中国重要的加工工业基地，也是广东省重要的经济中心之一。区域内土地肥沃，气候温和，雨量充足，四季常绿，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温22.1 ℃，降雨量1 600～2 000 mm。年平均气温22.1 ℃，降雨量1 600～2 000 mm。佛山大部分地区地势平坦，属于冲积平原，大致呈西北高，东南低。佛山市在大地构造单元上属华南褶皱带一部分。区内水网密布，鱼塘众多，沟壑纵横，西北江横贯佛山市中，全市水资源丰富。佛山市水热资源充足、土地肥沃，农业生产条件得天独厚，素有“鱼米之乡”的美称。

1.2 研究方法

采用佛山市土地利用现状的数据，以1996年的基期年数据为基础数据，采用单一土地利用单向动态度分析佛山市在过去15年的土地利用变化情况。根据Costanza等的生态系统服务价值计算方法、生态系统单项功能计算方法和人均生态系统服务价值占有量变化计算方法，分别分析生态系统服务价值、生态系统单项功能价值和人均生态系统服务价值，以及结合弹性系数测评价值系数的敏感性指数CS，将各土地类型的价值系数分别上下调整50%，衡量生态系统服务价值变化的研究结果是否可信。

1.2.1 土地利用动态度 土地利用变化的速度可以通过土地利用类型的动态度K来表示，它着重研究某一区域在一定时间范围内单个土地利用类型数量的变化情况。该指标对比较土地利用变化的区域差异和预测未来变化趋势均具有重要的作用，其公式为[1]：

K=■×■×100% （1）

式中，K为研究区时段内某一土地利用类型动态度；Ua、Ub分别为研究期初及研究期末某一种土地利用类型的数量；T为研究时段长，当T的时段定为年时，K的值就是该研究区域某种土地利用类型的年变化率。

1.2.2生态系统服务价值计算模型 本研究涉及的佛山市土地利用基础数据等主要都是来自1996～2010年佛山市变更的数据，此外，本研究采用谢高地等[5]制定的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表（表1），并结合Costanza等提出的生态系统服务价值（ESV）计算公式，在总结气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产、休闲娱乐9项生态系统服务功能的基础上，根据佛山市的实际情况，首先对单位面积上每一类生态系统的某种生态服务功能进行评价，进而估计该生态系统单位面积上所有生态系统功能的服务价值，以此为单价计算某一生态系统的总生态系统服务价值，对过去15年生态系统服务价值的变化进行计算分析。Costanza等提出的ESV计算公式[6]：

ESV=∑Vk×VCk （2）

ESVf =∑（Vk×VCkf） （3）

式中，ESV为研究区生态系统服务总价值（元）；Vk为研究区域内第k类土地利用类型的分布面积（hm2）；VCk为研究区域内第k类土地利用类型单位面积上的生态系统服务价值系数（元/hm2·a）；ESVf为生态系统单项服务功能价值（元）；VCkf为生态系统单项服务功能价值系数（元/hm2·a）；k为土地利用类型；f为生态系统单项服务功能类型。endprint

1.2.3 人均生态系统服务价值占有量变化计算方法 本研究引入人均生态服务价值占有量Ave（ESV）这一系数，更好地显示了生态系统服务价值与人类之间的关系，而其变化值显示了人类与生态服务功能的相互联系。其计算公式为[7]：

Ave（ESV）=■ （4）

式中，Ave（ESV）为人均生态服务占有量（元）；N为人口数量（人）。

1.2.4 敏感性分析方法 敏感性系数（Coefficient of sensitivity，CS）的计算依据来源于经济学中的弹性理论。经济学中的弹性是指一个变量变动的百分比相应于另一变量变动的百分比来反应变量之间变动的敏感程度，弹性的大小可用弹性系数来衡量。本研究借用敏感性系数（CS）以确定ESV随时间变化对VC变化的依赖程度，以此来检验谢高地等的生态系统服务价值系数是否适合本研究区。CS 的含义是指VC变动1%引起ESV的变化情况，如果CS>1，说明ESV对VC是富有弹性的；如果CS<1，则说明ESV对VC是缺乏弹性的，比值越大，表明VC的准确性越关键。本研究通过分别调整50%的VC来计算CS，从而来说明ESV对VC的敏感程度。敏感性系数（CS）计算公式如下[9]：

CS=■（5）

式中，ESV、VC、k的含义同前，i和j代表初始价值和生态价值系数调整以后的价值。

2 结果与分析

2.1 佛山市土地利用变化分析

根据表2可以看到，1996～2010年期间佛山市的土地利用/覆盖发生了较大的变化，其总体的趋势：耕地、林地和水域的面积始终在土地总面积上占据着相当重要的比例，但随着时间的推移，耕地、林地、水域和未利用地面积减少的趋势相当明显，草地、建设用地和园地面积增加的趋势十分明显。耕地共减少44 077 hm2，变化率为44%，动态度为5.14%；草地共增加了609 hm2，变化率为245%，动态度为16.31%；林地共减少4 400 hm2，变化率为6%，动态度为0.39%；水域共减少23 390 hm2，变化率为23%，动态度为1.52%；建设用地共增加75 800 hm2，变化率为95%，动态度为6.32%；未利用地共减少7 942 hm2，变化率为50%，动态度为3.35%；园地共增加3 400 hm2，变化率为36%，动态度为2.39%。通过数据分析不难发现，佛山市减少的土地类型都是向建设用地的转换，这与佛山近15年来经济发展、城市化水平提高有很大的关系。在城市化快速增长的过程中，围湖造田、土地整理是导致耕地、水域面积急剧下降的重要原因。

在1996～2010年期间，佛山市的土地利用情况呈“三增四减”的特征，其中草地、建设用地和园地的面积增加，面积增加最多的是建设用地，达75 800 hm2；耕地、林地、水域和未利用地的面积减少，面积减少最多的是耕地，减少了44 077 hm2。从土地利用变化率上分析，15年间土地利用变化最明显的是草地，增加了245%，未利用地减少的速度是最快的，减少了50%。通过以上的分析表明了佛山市在本研究期间的土地利用类型主要是耕地和未利用地向草地和建设用地流转。

2.2 佛山市生态系统服务价值变化分析

根据公式（3），代入表1中单项价值系数和表2中土地面积数据，分别计算得出佛山市1996年、2005年、2010年各土地利用类型单位面积生态服务价值，得出这三个年份每种土地服务功能价值占各个年份生态功能的总价值的比例（表3）。从表3可以看出：佛山市的生态服务价值在不断稳定地变化。各个单独项的用地量主要是跟随着城市的发展而改变的，而用地量的改变，这直接影响了各个单独项的生态服务价值。总体而言，佛山市的生态系统服务功能价值呈下降的趋势，由1996年的626 570.79万元下降到2010年的496 067.15万元，减少了130 503.64万元。佛山市生态系统服务功能总价值的减少主要原因有两个方面：一是生态系统服务价值系数高的土地利用类型面积不断地减少，如耕地、林地和水域等。另一方面是生态系统服务价值系数低的土地利用类型面积在急速增加，例如草地面积的增长率高达245%，可生态服务价值ESV仅仅增加了390.11万元。造成以上两种情况的原因可归结于城市化的发展，城市化进程加快，社会的发展建设规模不断地扩大，外来人口纷纷选择到发达地区打工，造成佛山的城市人口急剧上升，人地矛盾越来越突出。在建设用地的需求量和居住用地的需求量不断扩大的背景下，形成了耕地、林地和水域向建设用地、草地和其他用地的流转。

从表3中的计算结果可以得出以下的结论：在1996年到2010年的15年间，只有水源涵养、土壤形成与保护、废物处理和食物生产4项服务价值是下降的，其余的各项服务功能都是上升的。其中水源涵养ESV从1996年的212 286.72万元下降到2010年的166 542.21万元；废物处理ESV从1996年的188 977.19万元下降到2010年的144 507.77万元；这两项服务功能价值下降变化超过20%，下降的幅度相当大；其次，气候调节、气体调节和原材料等单项生态服务功能价值增长的幅度大致相同，增长比率都是在10%左右。总体来说，15年间佛山市各项生态服务功能价值均有不同的变化，整体的趋势是下降的，总价值大约减少了130 503.6万元。土地利用变化对生态系统服务价值的影响是显而易见的，直接影响到人们的生活水平，必须引起注意。

由表4可以看出，构成佛山市生态系统服务价值的主要土地利用类型是水域，其次就是林地和耕地，草地和未利用地的贡献率相对不明显。总的生态服务功能价值ESV呈现减少的趋势，15年间总ESV减少了130 503.6万元，变化率为21%，年变化率为1.3%。在5种土地生态系统中，水域、林地和耕地出现下降态势的，这3种土地利用类型ESV下降的主要原因是佛山市城镇化进程在不断加快，城市用地紧张，需要从耕地、水域和林地等不同的土地类型中补充紧缺的建设用地，因而造成三者的ESV急剧减少。而未利用地虽然也出现下降的态势，但是降幅不明显，其ESV对佛山市生态系统服务总价值的贡献率不大。endprint

2.3 人均生态系统服务价值变化分析

结合人均生态系统服务价值变化的计算公式（4），本研究将对研究区内各土地利用类型与人均生态系统服务价值ESV之间的联系。从《佛山市统计年鉴（2011）》中，可以获取到佛山市研究年份的人口变化数据，佛山市1996年底的总人口数为3 161 164人，2005年底的人口为3 544 802人，2010年底为3 708 907人。然后通过相应的计算公式，将佛山市各土地利用类型生态价值的变化及变化率和人口数据进行运算，得到1996～2010年佛山市人均生态系统服务价值表（表5）。

分析表5可得以下结论：佛山市1996～2010年期间，人均生态系统服务功能价值大致都是呈逐渐减少的趋势。其中耕地、林地和水域三种土地利用类型的人均生态系统价值变化最为明显，均急剧减少。人均生态系统服务价值的逐年减少体现了佛山市在城市发展过程中对土地资源保护的欠缺，主要表现在城市化进程的加快，大量的农用地被用来建设，导致了土地利用中的不平衡，再加上佛山市优越的地理位置吸引大量外来人口涌入，使住宅建设用地需求量增大，从而降低了人均生态系统的服务价值。

2.4 敏感性分析

根据敏感性系数（CS）的计算公式（5），本研究将佛山市的各土地利用类型生态服务功能价值系数Vc分别上下调整50%，以调整系数后的总生态服务价值和敏感性指数的变化（表6），进而分析某种土地利用类型变化对生态服务总价值的影响情况。结果表明，各土地利用类型的ESV对Vc的敏感性系数均小于1，主要表现为水域>林地>耕地>未利用地>草地，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。从表中还可以看出随着时间的推移，草地的敏感性指数CS逐渐增大，1996年为0.002，2005年为0.01，2010年为0.01，表明草地生态价值系数的变化对总价值产生放大的作用。其余的土地利用类型的敏感性系数呈现减小的态势，表明土地利用类型Vc对佛山市生态系统服务总价值ESV的影响不大。

3 结论

1）在1996年至2010年期间，佛山市的土地利用结构发生了很大变化，城市化与工业化的快速发展，导致城镇建设用地规模在不断扩大，占用了大量的耕地、林地和水域。其中，耕地面积减少变化是最大的，由1996年的101 200 hm2变为2010年的57 123 hm2，减少了44 077 hm2，而建设用地面积增加也是非常明显的，由1996年的80 000 hm2变为了2010年的155 800 hm2，面积几乎翻了一番。同时草地、林地、水域、未利用地和园地等土地利用类型的面积均有一定的变化。土地利用类型的变化也带来了经济效益，第一产业产值减少，二、三产业产值有增加，带来的经济效益明显；但另一方面，伴随着这种经济效益而来的生态破坏也不容忽视。

2）构成佛山市生态系统服务价值的主要土地利用类型是水域、林地和耕地，由于水域和耕地不断地被建设用地占用，导致生态系统中单项服务价值如水源涵养、土壤形成与保护、废物处理和食物生产等方面损失较大。1996年至2010年期间，佛山市的生态系统服务总价值ESV减少了130 503.60万元，建设用地的规模扩大，ESV总价值在不断减少。因而，在追求经济发展的同时，要适当地控制建设用地的规模，优化土地利用结构，培育生态系统服务功能，使经济发展与社会和环境协调发展。

3）通过以上的敏感性分析，佛山市所有土地利用类型的ESV对Vc的敏感性指数均小于1，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。

参考文献：

[1] 周红艺，熊东红，杨 忠.元谋干热河谷土地利用变化对生态系统服务价值的影响[J].农业工程学报，2008，24（3）：136-138.

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[8] 叶建琼，章家恩.广州市土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究[J].生态科学，2008，27（2）：120-121.

[9] URS P，KREUTER， HEATHER G. et al. Change in ecosystem service values in the San Antonio area Texas[J]. Ecological Economics， 2001（39）：333-346.

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2.3 人均生态系统服务价值变化分析

结合人均生态系统服务价值变化的计算公式（4），本研究将对研究区内各土地利用类型与人均生态系统服务价值ESV之间的联系。从《佛山市统计年鉴（2011）》中，可以获取到佛山市研究年份的人口变化数据，佛山市1996年底的总人口数为3 161 164人，2005年底的人口为3 544 802人，2010年底为3 708 907人。然后通过相应的计算公式，将佛山市各土地利用类型生态价值的变化及变化率和人口数据进行运算，得到1996～2010年佛山市人均生态系统服务价值表（表5）。

分析表5可得以下结论：佛山市1996～2010年期间，人均生态系统服务功能价值大致都是呈逐渐减少的趋势。其中耕地、林地和水域三种土地利用类型的人均生态系统价值变化最为明显，均急剧减少。人均生态系统服务价值的逐年减少体现了佛山市在城市发展过程中对土地资源保护的欠缺，主要表现在城市化进程的加快，大量的农用地被用来建设，导致了土地利用中的不平衡，再加上佛山市优越的地理位置吸引大量外来人口涌入，使住宅建设用地需求量增大，从而降低了人均生态系统的服务价值。

2.4 敏感性分析

根据敏感性系数（CS）的计算公式（5），本研究将佛山市的各土地利用类型生态服务功能价值系数Vc分别上下调整50%，以调整系数后的总生态服务价值和敏感性指数的变化（表6），进而分析某种土地利用类型变化对生态服务总价值的影响情况。结果表明，各土地利用类型的ESV对Vc的敏感性系数均小于1，主要表现为水域>林地>耕地>未利用地>草地，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。从表中还可以看出随着时间的推移，草地的敏感性指数CS逐渐增大，1996年为0.002，2005年为0.01，2010年为0.01，表明草地生态价值系数的变化对总价值产生放大的作用。其余的土地利用类型的敏感性系数呈现减小的态势，表明土地利用类型Vc对佛山市生态系统服务总价值ESV的影响不大。

3 结论

1）在1996年至2010年期间，佛山市的土地利用结构发生了很大变化，城市化与工业化的快速发展，导致城镇建设用地规模在不断扩大，占用了大量的耕地、林地和水域。其中，耕地面积减少变化是最大的，由1996年的101 200 hm2变为2010年的57 123 hm2，减少了44 077 hm2，而建设用地面积增加也是非常明显的，由1996年的80 000 hm2变为了2010年的155 800 hm2，面积几乎翻了一番。同时草地、林地、水域、未利用地和园地等土地利用类型的面积均有一定的变化。土地利用类型的变化也带来了经济效益，第一产业产值减少，二、三产业产值有增加，带来的经济效益明显；但另一方面，伴随着这种经济效益而来的生态破坏也不容忽视。

2）构成佛山市生态系统服务价值的主要土地利用类型是水域、林地和耕地，由于水域和耕地不断地被建设用地占用，导致生态系统中单项服务价值如水源涵养、土壤形成与保护、废物处理和食物生产等方面损失较大。1996年至2010年期间，佛山市的生态系统服务总价值ESV减少了130 503.60万元，建设用地的规模扩大，ESV总价值在不断减少。因而，在追求经济发展的同时，要适当地控制建设用地的规模，优化土地利用结构，培育生态系统服务功能，使经济发展与社会和环境协调发展。

3）通过以上的敏感性分析，佛山市所有土地利用类型的ESV对Vc的敏感性指数均小于1，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。

参考文献：

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[9] URS P，KREUTER， HEATHER G. et al. Change in ecosystem service values in the San Antonio area Texas[J]. Ecological Economics， 2001（39）：333-346.

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2.3 人均生态系统服务价值变化分析

结合人均生态系统服务价值变化的计算公式（4），本研究将对研究区内各土地利用类型与人均生态系统服务价值ESV之间的联系。从《佛山市统计年鉴（2011）》中，可以获取到佛山市研究年份的人口变化数据，佛山市1996年底的总人口数为3 161 164人，2005年底的人口为3 544 802人，2010年底为3 708 907人。然后通过相应的计算公式，将佛山市各土地利用类型生态价值的变化及变化率和人口数据进行运算，得到1996～2010年佛山市人均生态系统服务价值表（表5）。

分析表5可得以下结论：佛山市1996～2010年期间，人均生态系统服务功能价值大致都是呈逐渐减少的趋势。其中耕地、林地和水域三种土地利用类型的人均生态系统价值变化最为明显，均急剧减少。人均生态系统服务价值的逐年减少体现了佛山市在城市发展过程中对土地资源保护的欠缺，主要表现在城市化进程的加快，大量的农用地被用来建设，导致了土地利用中的不平衡，再加上佛山市优越的地理位置吸引大量外来人口涌入，使住宅建设用地需求量增大，从而降低了人均生态系统的服务价值。

2.4 敏感性分析

根据敏感性系数（CS）的计算公式（5），本研究将佛山市的各土地利用类型生态服务功能价值系数Vc分别上下调整50%，以调整系数后的总生态服务价值和敏感性指数的变化（表6），进而分析某种土地利用类型变化对生态服务总价值的影响情况。结果表明，各土地利用类型的ESV对Vc的敏感性系数均小于1，主要表现为水域>林地>耕地>未利用地>草地，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。从表中还可以看出随着时间的推移，草地的敏感性指数CS逐渐增大，1996年为0.002，2005年为0.01，2010年为0.01，表明草地生态价值系数的变化对总价值产生放大的作用。其余的土地利用类型的敏感性系数呈现减小的态势，表明土地利用类型Vc对佛山市生态系统服务总价值ESV的影响不大。

3 结论

1）在1996年至2010年期间，佛山市的土地利用结构发生了很大变化，城市化与工业化的快速发展，导致城镇建设用地规模在不断扩大，占用了大量的耕地、林地和水域。其中，耕地面积减少变化是最大的，由1996年的101 200 hm2变为2010年的57 123 hm2，减少了44 077 hm2，而建设用地面积增加也是非常明显的，由1996年的80 000 hm2变为了2010年的155 800 hm2，面积几乎翻了一番。同时草地、林地、水域、未利用地和园地等土地利用类型的面积均有一定的变化。土地利用类型的变化也带来了经济效益，第一产业产值减少，二、三产业产值有增加，带来的经济效益明显；但另一方面，伴随着这种经济效益而来的生态破坏也不容忽视。

2）构成佛山市生态系统服务价值的主要土地利用类型是水域、林地和耕地，由于水域和耕地不断地被建设用地占用，导致生态系统中单项服务价值如水源涵养、土壤形成与保护、废物处理和食物生产等方面损失较大。1996年至2010年期间，佛山市的生态系统服务总价值ESV减少了130 503.60万元，建设用地的规模扩大，ESV总价值在不断减少。因而，在追求经济发展的同时，要适当地控制建设用地的规模，优化土地利用结构，培育生态系统服务功能，使经济发展与社会和环境协调发展。

3）通过以上的敏感性分析，佛山市所有土地利用类型的ESV对Vc的敏感性指数均小于1，表明研究区内ESV对Vc是缺乏弹性的，研究结果是可信的。

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[9] URS P，KREUTER， HEATHER G. et al. Change in ecosystem service values in the San Antonio area Texas[J]. Ecological Economics， 2001（39）：333-346.

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