基于土地利用的生态服务价值估算及其与经济发展的关系

贺申泰

(湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北恩施445000)

生态系统服务是指生态系统通过自身的结构、过程和功能直接或间接为自然界提供产品和服务的统称［1］.自然资产其含有多种与其生态服务功能相应的价值，可采用生态经济学领域的生态服务价值概念对其进行量化.自1997年Costanza等系统估算出了全球生物圈的生态服务价值后，引发了国内外学者对生态价值估算、应用等研究的热潮.十几年来，关于生态服务价值的研究取得了丰硕的成果，与此同时我国的生态服务研究也得到了较快的发展.目前，我国学者从生态服务价值估算与评价、生态服务价值在绿色GDP核算中的应用、土地利用变化对生态价值损益三个方向对生态价值的研究颇多，成果较为显著.生态价值估算方面，吴玲玲等［2］利用市场价值法、造林成本法、影子工程法、费用替代法以及专家评估法等方法，评估出长江口湿地生态价值为40亿元/a.谢高地等［3］参考Costanza部分研究成果，结合问卷调查，建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表，得到了广泛的认可.在此基础上，谢高地等［3－5］对青藏高原、中国自然草地、粮食生产的生态价值进行了评估，陈源泉等［6－7］对中国粮食生产区农田生态价值展开了评价，从微观层面提出基于生态系统服务价值的“农业绿色GDP:常规GDP+生态GDP”的核算指标体系和相应的价值计算方法，对绿色GDP的研究具有重要推动意义.土地利用变化对生态价值损益方面，张正峰［8］以东中西三个典型土地整理估算出了土地整理中生态价值的损益，蒋晶等［9］以北京为例，探究了土地利用变化对生态价值的影响，闵捷等［10］从空间尺度出发，探讨了土地利用的时空变化对生态价值结构变化所产生的影响.土地利用/覆盖变化必然影响生态系统的结构和功能，其变化过程对维持生态系统服务功能起着决定性的作用，一直以来都是生态价值研究的重点和热点.而土地利用作为人与自然交叉最为密切的环节，是人类活动体现，可以认为，土地利用变化是由人类不断满足自身需求的社会活动引起的，在坚持以“经济建设为中心”的方针政策下，人类社会活动集中体现在区域经济的发展.但是，就目前研究现状而言，仍停留在土地利用变化和生态服务价值二者关系上，关于进一步探究土地利用变化带来的生态服务价值与区域经济发展这方面的研究鲜有涉及，而研究区域经济发展与生态价值的影响对区域和谐、可持续发展具有重要的意义.基于此，本文将以武汉市为例，估算其土地利用变化下生态价值并进一步探究生态服价值与经济发展的关系.

1 生态服务价值估算模型

生态服务价值的估算的方法大致分为直接市场法和条件价值法.两种方法各有优劣.从理论上讲，市场价值法主要从生态学理论出发，注重生态学意义，而条件价值法基于支付意愿，反映样本环境偏爱，侧重于经济学.从价值结构上，市场价值法主要评价生态服务的使用价值，较少涉及非使用价值，而条件价值法虽然对非使用价值描述有较大优势，但未能进行分项评估.从时空尺度上讲，市场价值法更能反映区域可持续性，适用于区域连续动态评价，而条件价值法对具体工程项目的成本利益分项更具优势.从可比性和适用性讲，市场价值法多参考国外研究经济系数，而条件价值法评估结果与支付意愿所选取样本直接相关，因而两种方法都存在一定的可比性问题.由于条件价值法大多需要大范围的公众调查，而我国受访者对生态服务价值的认识有限，因而目前国内生态系统服务价值评估主要以直接市场技术为主.结合武汉市的实情，本文运用用Costanza的生态系统服务价值公式来计算武汉市陆地生态系统服务价值，其公式为:

式中:ESV表示生态系统服务总价值(元);AK表示研究区k种土地利用类型的面积(hm2);VCk表示生态价值系数(元/hm2·a).虽然Costanza等运用直接市场法对生态价值评估作出了重大贡献，但是由于其某些研究数据存在较大偏差，为能很好与中国生态环境现实相匹配.谢高地等针对以上不足，运用其部分研究成果，通过对我国200多位资深生态学者进行问卷调查，结合我国生态环境特性，制定出了我国生态系统生态服务价值当量因子表(见表1)，该研究具有重大参考意义，后续很多研究成果都是以此为基础对该估算模型加以利用或修正而得到的.由于本文的研究重点在于讨论土地利用变化下生态服务价值与经济发展之间的关系，故对研究区生态服务价值估算直接采用谢高地等制定的生态服务价值当量因子表.

表1 中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值元/(hm2·a)Tab.1 Ecological service value of land ecological system in China RMB(hm2·a)

2 生态服务价值与经济发展相关性

土地利用变化带来的生态服务价值与区域经济发展有无统计学意义上的相关性，可以通过数学上相关统计方法实现.常见相关分析方法一般分为回归分析法和相关系数检验法.相关系数法中，皮尔逊(pearson)检验、斯皮尔曼(Spearman)检验、肯德尔(Kendall)检验是统计分析中两个变量间较常用的相关分析检验.计算积距pearson相关系数，连续性变量才可采用;计算Spearman秩相关系数，适合于定序变量或不满足正态分布假设的等间隔数据;计算Kendall秩相关系数，适合于定序变量或不满足正态分布假设的等间隔数据.

一般地，相关系数值值域为(－1，1).若相关系数值等于0，则表示两个变量不相关;若相关系数值大于0且小于1，说明变量之间存在正相关，越靠近1，正相关越是显著;若相关系数大于－1小于0，则表示两变量负相关，越靠近－1，负相关越是显著.

3 实证探究

武汉市素有“九省通衢”之称，其优越的区位条件和其丰富自然资源，使得武汉经济实力雄厚，是中部地区重要城市.特别是在“中部崛起”战略颁布以后，武汉经济发展步伐不断加快.2007年国家批准武汉城市圈成为资源节约型、环境友好型综合配套改革试点，使得武汉面临经济发展向生态的、和谐的、可持续的方向转型的巨大挑战.因此，本文以武汉市为研究对象，估算其土地利用变化下生态价值损益并进一步研究其与经济发展指标之间的相关关系，以期为区域资源管理和可持续利用提供决策支持.

3.1 研究区概况

武汉市地处江汉平原东部，是湖北省省会城市，东经 113°41'～115°05'，北纬 29°58'～31°22'之间.土地总面积854908.8hm2，辖江岸、江汉、硚口、汉阳、武昌、青山、洪山、东西湖、汉南、蔡甸、江夏、黄陂、新洲13个区.市域地势北高南低，中部低平，以丘陵和平原相间的波状起伏地貌为主.红壤和黄棕壤分布较广，土地利用类型多样.截至2008年，耕地面积336 107.9 hm2，占研究区总面积的39.58%;园地13 455.4 hm2，占 1.57%;林地 87971.7 hm2，占 10.29%;草地 285 hm2，占 1.30%;居民点及工矿用地 117 120.5 hm2，占13.69%;交通运输用地 15378.5 hm2，占 1.80%;水域及水利设施用地 241160.4 hm2，占 28.21%;未利用土地 25552.1 hm2，占 2.99%.

3.2 数据来源与处理

本文数据主要来源于1996－2007年武汉土地利用变更资料及历年《武汉统计年签》.本文收集了1996－2008武汉市土地利用变化数据，并按生态服务价值当量因子表中土地生态价值核算所用的土地类型将二级地类进行了进一步整理，划分为湿地、农田、园林、草地、水体、荒漠.其中，湿地包括:沼泽地、滩涂、苇地、沟渠;农田包括所有耕地;水体包括:河流水面、湖泊水面、水库水面、坑塘水面、养殖水面;荒漠包括:荒草地、盐碱地、沙地、裸地、裸岩石砾地以及其他未利用地.具体面积见表2.

表2 武汉市1996－2008土地利用变化表/hm2Tab.2 Land use change of Wuhan between 1996－2008/hm2

3.3 模拟结果

3.3.1 武汉市土地利用变化下生态服务价值核算 根据表1中国陆地生态价值表中不同类型土地生态价值单价和表2所示的武汉历年各土地利用类型面积，运用公式1，可以核算出1996－2008武汉市土地单项生态服务价值和生态服务总价值变化，见表3.

表3 武汉市1996－2008生态服务价值(108元)Tab.3 Ecological service value of Wuhan between 1996－2008(108RMB)

从表3中可以看出，1996年到2008年武汉市土地利用变化下生态服务总价值波动不大，呈相对稳定平缓上升的趋势.单项生态服务价值中，农田和草地的生态价值逐年下降，湿地和荒漠生态价值也在不断下降，而园林及水体成不断上升状态，其中，水体的上升幅度最为明显，增幅高达24.98%.

3.3.2 相关分析 GDP是衡量一个地区经济发展最重要的指标之一，故本文选取武汉市历年GDP的值与生态服务总价值做相关分析.由于以上两个指标都是连续的定序变量，均满足皮尔逊、斯皮尔曼、肯德尔相关分析的适用条件，为使结果更科学有效，运用SAS编程将1996－2008武汉土地生态服务价值与历年GDP分别作皮尔逊、斯皮尔曼、肯德尔相关分析，具体结果见表4.从表4中可以看出，皮尔逊相关系数为 0.905 54，斯皮尔曼相关系数为0.95055，肯德尔相关系数为0.82051，三种系数均为正值，且接近于1，同时，三种相关系数的T值均通过检验且均小于0.0001，三种方法显示结果均表示武汉生态服务价值与GDP呈现出非常显著的正相关关系.

表4 武汉市1996－2008土地生态价值与GDP相关分析结果Tab.4 Intenelatsonship between ecological service value and GPD of Wuhan between 1996－2008

3.4 结果分析

相关分析结果表明，随着经济的增长，武汉土地利用变化下的生态服务价值也会随即增长.从土地利用变化的角度上看，水体和园林面积增多是导致生态服务价值变大的主要动力.由于水体的生态服务价值系数高达40676.4元/hm2·a，1996年到2008年间，水体增加的面积较多(其中主要是水库水面增多)，导致水体单项生态服务价值较大，而总体价值构成中水体的生态服务价值在所占比例最大，超过50%，其变动直接影响生态总价值走势.同时，随着人们生态意识增强，植树造林活动得以有效开展，1996年到2008年间，武汉市园林地面积得到扩增，使得森林单项生态服务价值随即不断增加.可以认为，水体和园林在武汉市生态服务功能中发挥主要作用.而湿地的生态服务价值系数最高，即其生态服务功能最强，但是湿地面积却在逐渐减少，其生态服务价值变化不容忽视.耕地面积的减少直接威胁粮食生产安全，并由此可能引发一系列潜在生态问题，其在生态系统中的作用也不能小觑.

4 小结

通过对结果进行分析，本文主要可以得出以下结论:

1)武汉生态服务价值与GDP呈现出非常显著的正相关关系，说明武汉市经济发展是相对持续和生态环保的.随着近年来GDP的增加，生态服务价值也跟着在增加，这与武汉市走可持续发展的“两型社会”战略目标是一致的.

2)水体和园林在武汉生态环境中占有重要的地位，武汉市生态服务功能的发挥主要依靠水体和园林.

3)湿地、农田的生态服务功能不容忽视.近年来经济不断增长，但是湿地和农田的面积却在不断减少，因此要实施有效保护措施，保证湿地和农田的粮食生产安全和生态服务功能的发挥.

［1］ Costanza R，d’Arge R，Groot R，et al.The value of the world’s ecosystem services and natural capital［J］.Nature，1997，387:253－260.

［2］ 吴玲玲，陆健健，童春富，等.长江口湿地生态系统服务功能价值的评估［J］.长江流域资源与环境，2003，12(5):411－416.

［3］ 谢高地，鲁春霞，冷允法，等.青藏高原生态资产的价值评估［J］.自然资源学报，2003，18(2):189－196.

［4］ 谢高地，张钇锂，鲁春霞，等.中国自然草地生态系统服务价值［J］.自然资源学报，2001，16(1):47－53.

［5］ 谢高地，肖玉，甄霖，等.我国粮食生产的生态服务价值研究［J］.中国生态农业学报，2005，13(3):10－13.

［6］ 陈源泉，高旺盛.中国粮食主产区农田生态服务价值总体评价［J］.中国农业资源与区划，2009，30(1):33－39.

［7］ 陈源泉，高旺盛.基于农业生态服务价值的农业绿色GDP核算——以安塞县为例［J］.生态学报，2007，27(1):250－259.

［8］ 张正峰.土地整理中的生态服务价值损益估算［J］.农业工程学报，2008，24(9):69－71.

［9］ 蒋晶，田光进.1988年至2005年北京生态服务价值对土地利用变化的响应［J］.资源科学，2010，32(7):1407－1616.

［10］ 闵捷，高魏，李晓云，等.武汉市土地利用与生态系统服务价值的时空变化分析［J］.水土保持学报，2006，20(4):170－174.