田颖++李冰++王水

摘要：基于各生态系统的类型、面积及生态服务功能，以230个小区为基本研究单元，借助GIS等相关技术方法，对江苏太湖流域生态系统重要性进行评价。将研究区生态服务价值分为低、较低、中、较高和高5个等级，分别针对各级区域的不同特点，提出保护措施和开发对策。研究中发现单位面积生态服务价值与湖泊湿地分布一致，各小区单位面积生态服务价值主要取决于湿地面积的比重，其次为林地和耕地面积，荒漠面积的影响较小。

关键词：生态服务价值；生态系统；重要性；评价；江苏太湖流域

中图分类号： X820.4；X171文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）05-0454-04

生态系统服务是人类从生态系统所获得的所有惠益，生态系统不仅为人类提供生产生活资料，更重要的是维持了人类赖以生存的生命支持系统，因此生态系统服务价值常被用来作为评估研究区域生态重要性的依据，也成为生态学研究的前沿和热点[1-2]。吴大千等对生态系统服务功能的概念作了如下概括：生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[3-6]。20世纪90年代，国外的一些生态学家和生态经济学家开始了生态系统服务经济价值的综合测试探索，尤其是Ehrlich等对生态系统服务功能分类和货币化评估研究，为生态服务功能及其价值评估奠定了理论和方法基础[7-8]。国内生态学者在20世纪90年代以后开始对生态系统的价值评估进行探索与实践[9]。但是，现有的研究忽视了区域差异性、空间异质性及经济发展水平差异对生态系统服务功能重要性的影响[10]。

本研究以江苏太湖流域为例，以Costanza等的研究理论[8]以及谢高地等制定的价值系数[11]为基础，结合研究区实际，在对谢高地等2007年所修订的生态系统生态服务价值当量因子表进行修订的基础上，借助GIS技术，在对区域差异性、空间异质性及经济发展水平差异进行考虑的基础上，以网格采样的方法划分的230个小区为基本研究单元，对江苏太湖流域生态系统重要性进行评价，研究结果可为江苏太湖流域区域发展规划、区域生态管理、制定生态保护和建设政策提供科学依据。

1研究区概况

太湖流域属亚热带季风气候区，四季分明，雨水丰沛，热量充裕。冬季受大陆冷气团侵袭，盛行偏北风，气候寒冷干燥；夏季受海洋气团的控制，盛行东南风，气候炎热湿润。太湖流域土地构成上海市占14.1%，江苏省占51.8%，浙江省占33.7%，安徽省占0.4%。由于人口高度稠密，平均每人仅占有土地0.112 hm2，土地利用率达到很高程度，垦殖指数达到48.6%，耕地、园地和精养鱼池等集约型农业用地约占55%，耕地复种指数为210%。湖荡众多，河网密布，水域面积达68.67万hm2，占土地总面积18.9%，且以湖荡水体为主。由于本区社会经济发展水平较高，城镇密集，工商业发达，非农业用地比重达到10.8%。

本研究区为太湖流域江苏段，包括扬中市、镇江市区、镇江市丹徒区、句容市、丹阳市、张家港市、江阴市、常州市金坛区、常州市区、常熟市、太仓市、溧阳市、无锡市区、宜兴市、昆山市、南京市高淳区、苏州市区和吴江市18个行政区的部分或全部区域（图1），纬度在30.761°～32.251°之间，经度在119.051°～121.301°之间，总面积19 114.2 km2。

2研究方法

2.1数据源

以太湖流域（江苏段）（以下简称流域）2012年的影像数据以及地形图数据，研究10年间流域的土地利用变化，尤其是建设用地的变化。在土地覆被信息获取方面，采用了3S集成技术，首先在Erdas环境下，采用三次多项式及最近邻域插值法对各期遥感影像进行几何纠正，其中包括对影像的几何纠正、大气校正、图像拼接、图像裁剪等。其次，运用GPS，到研究区进行实地考察，并根据地表覆盖分布的空间特征和光谱特征，建立遥感解译标志。再次，以ArcGIS 10.0为支撑，对不同时期的遥感影像进行解译，得到了2012年江苏太湖流域的土地覆被数据。

基于网格采样的方法，将研究区划分为10 km×10 km的单元网格（图2），采用等间距分割，建立生态系统重要性评价单元，同时计算每个评价单元的生态系统服务价值。具体如下：（1）根据研究区实际特点，拟选择林地、耕地、水域、湿地、荒漠5类生态系统，结合研究区实际，对谢高地等研究的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量进行修正，得到研究区生态系统生态服务价值当量因子；（2）计算研究区农田

单位面积食物生产的价值，并根据研究区生态系统生态服务价值当量因子表，获得研究区其他生态系统单位面积生态服务价值；（3）通过生态服务价值评估模型，确定研究区各个小区的生态系统服务价值，利用GIS空间分析功能，将230个小区划分为5级（较低、低、中等、较高、高）。

2.2生态服务功能重要性系数确定

不同生态系统生态服务功能的重要性是不同，即使是同一生态系统，在不同地域中承担的职能和发挥的作用也是不同的[12-13]。因此，首先要根据各生态系统在不同区域的差异性、同一区域内不同生态系统重要性的差别以及不同区域由于经济发展水平差异而产生的支付能力确定各类生态系统的重要性系数，以此反映各生态系统生态服务价值随地域差异的变化，公式如下：

Ey=Dy×Iy×Py。（1）

式中：Ey为研究区生态服务功能重要性系数；Dy为区域差异性系数，用生态系统类型面积与区域土地利用总面积的比表示；Iy为区域重要性等级，根据各生态系统在不同生态区的重要性确定各生态区的生态服务功能重要性等级，共分为5级，即极重要（0.9）、重要（0.7）、中等重要（0.5）、较重要（0.3）、不重要（0.1）；Py为区域支付能力系数，用江苏太湖流域的人均GDP与江苏人均GDP之比表示。

根据表1，在江苏太湖流域，各生他系统重要性系数依次为水域>耕地>林地>湿地>荒漠，水域生态系统重要性系数最高。

2.2江苏太湖流域不同生态系统类型单位面积生态服务价值计算

Ea=∑ni=1（Mi×Pi×Qi）/∑ni=1Mi。（2）

式中：Ea为单位面积农田提供食物生产服务功能的经济价值（元/hm2）；i为作物种类，研究区主要粮食作物有小麦、稻谷、玉米、豆类、薯类、棉花、油料、甘蔗等；Pi为第i种作物平均价格（元/t）；Qi为第i种粮食作物单产（t/hm2）；Mi为第i种粮食作物面积（hm2）。

根据式（2）计算单位面积农田提供的食物生产价值（表2）。并以此为基准，结合生态系统单位面积生态服务价值当量表，获得其他生态系统类型单位面积生态服务价值（表3）。

2.3生态服务价值评估模型

以230个小区为评价单元，根据各个小区林地、耕地、水域、湿地和荒漠的面积及其提供的服务价值计算各小区生态服务价值，以此为依据对各小区生态重要性进行综合评价，公式如下：

EV=[∑ni=1∑mj=1aiybijy]/Sy。（3）

式中：EV为第y个小区单位面积上的生态系统服务价值（元/hm2）；aiy为第y个小区第i种生态系统的面积（hm2）；bijy为第y个小区第i种生态系统的第j种服务价值（元/hm2）；Sy为y个小区的总面积（hm2）。

2.4空间分析方法

生态系统重要性本身是一种空间变量，其空间变化特征具有结构性和随机性，本研究采用地统计学中的变异函数的方法，借助半方差函数进行区域景观生态风险程度的空间分析[14-17]。其具体公式为：

γ（h）=12N（h）∑N（h）i=1[Z（xi）-Z（xi+h）]2，[i=1，2，…，N（h）]。（4）

3结果分析

3.1单位面积生态服务价值空间分布特征

将表2中的数据带入公式（3），可计算出江苏太湖流域230个小区的林地、耕地、水域、湿地、荒漠的生态服务价值。按照5级分类标准（低、较低、中、较高、高），利用ArcGIS软件的空间分析功能，根据各小区单位面积生态服务价值得分进行生态重要性评价，可得出研究区各小区生态重要性评价结果分级，同时将该图与《江苏省主体功能区划》中的限制区叠加，得到江苏太湖流域限制开发区域内的生态系统服务价值重要性的分布（图3）。

江苏太湖流域中单位面积生态系统服务价值处于较低水平的区域占据较大比例，占整个研究区的67.42%，其次为中水平区域，低水平区域占据第3位，而具有较高和高水平的单位面积生态系统服务价值区均较小（表4）。

单位面积生态服务价值高（EV>70万元/hm2）区域主要位于太湖湖体，面积为922.55 km2，比例为4.83%（表4），涵养水源和保护生物多样性是该区主要的生态服务功能，因此该区应作为禁止建设区，禁止任何开发建设活动。该区生态保护和建设的方向为：以生态保护为重点，保护水源涵养的功能，加强生物多样性建设和保护，同时控制周边水产养殖业的发展和沿湖开采水塘的面积。

单位面积生态服务价值较高（50

单位面积生态服务价值中等（30

单位面积生态服务价值较低（10

生态服务总价值低（EV≤10万元/hm2）的区域主要分布在张家港、江阴以及无锡市区，面积为2 001.16 km2，占总面积的10.47%（表4）。此区生态系统较为简单，生物多样性较低，应在合理控制人口规模的同时，调整区域产业结构，发展生态产业。

3.2单位面积生态服务价值与湖泊湿地分布一致

由图3可以看出，研究区各小区单位面积生态服务价值与湖泊湿地分布基本一致，江苏太湖流域主要的湖泊湿地有太湖、澄湖、阳澄湖、滆湖、竺山湖、梅梁湖、贡湖、洮湖、滆湖、胥湖和钱资荡等，以及各区分布的水库。单位面积生态服务价值较高的区域基本上与湖泊湿地所在位置相同，因此，湖泊湿地对江苏太湖流域的生态安全起着重要作用，在开发和建设的过程中要注重对湖泊湿地的保护。

3.3单位面积生态服务价值与生态系统类型高度相关

通过对各个小区单位面积生态服务价值与各生态系统类型面积的比较发现：（1）各小区单位面积生态服务价值主要取决于湿地面积的比重，其次为林地和耕地面积，荒漠面积的影响较小；（2）单位面积生态服务价值高的小区湿地和林地的面积均占有很高的比重，这些小区的气体、气候调节、废物处理、生物多样性保护和水源涵养等方面的生态服务价值很高，而一些耕地面积较大、单位面积产出较高的小区食物生产的生态服务价值较高，而水源涵养、气候调节以及生物多样性保护等却很低。

4结论

本研究根据不同生态系统生态服务功能重要性系数确定了江苏太湖流域不同生态系统类型单位面积生态服务价值，并采用生态服务价值评估模型，对研究区生态系统服务机制进行了评价，结果表明：（1）单位面积生态服务价值高和较高区主要位于太湖湖体和湖体周边区域，涵养水源和保护生物多样性是该区主要的生态服务功能，该区域应为禁止开发区；中等区域主要分布于湖体周边、金坛市、相城区、武进区和宜兴市，这些区域应作为强限值开发区，限值大规模、高强度的开发活动；研究区绝大部分为生态服务价值较低区，该区域对江苏太湖流域的生态安全有着极为重要的影响，该区内应该控制人口的增长，减少生态负荷；生态服务价值低的区域主要分布在张家港、江阴和无锡市区，此区生态系统简单，生物多样性较低，应重点发展生态产业。（2）研究区单位面积生态服务价值与湖泊湿地分布一致，湖泊湿地对江苏太湖流域的生态安全起着重要作用，在开发和建设的过程中要注重对湖泊湿地的保护。（3）各小区单位面积生态服务价值主要取决于湿地面积的比重，其次为林地和耕地面积，荒漠面积的影响较小，单位面积生态服务价值高的小区湿地和林地的面积均占有很高的比重。

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