吉林省农用地生态服务功能价值时空演化研究*

李秀霞，齐露鹭，牟晓庆

(吉林师范大学旅游与地理科学学院，四平 136000)

0 引言

农用地作为自然生态环境要素重要组成部分，除了为人类提供农业生产资料同时，还发挥着调节气候、净化空气、保护生物多样性等多种社会公共生态环境功能，拥有巨大的隐形的生态服务价值。随着城市化、工业化进程的加快，农用地生态系统的多功能性越来越受到学者的关注。国外在19世纪中叶，德国化学家李比希在矿质营养理论中最早提及了土地生态学思想[1]； 1996年Norgaard和Rees 研究生态占用分析模型[2]； 1997年Constanza等[3]运用经济学的方法，对各类生态系统的服务价值进行评估，之后农用地生态系统服务功能的价值评估研究逐渐成为研究热点[4-5]，其评估方法主要采用市场核算法[6]、条件价值法[7]、意愿法[8]等方法。国内对农用地生态价值研究起步较晚，欧阳志云[9]运用碳税法和成本法研究耕地生态系统的价值，谢高地等[10-13]运用多种经济学方法对我国农田生态系统的生态服务价值进行了研究，徐忠民、张志强[4-16]主要对生态系统恶化的情况下生态系统服务恢复的条件价值方面进行了研究，从赵同谦[17]、赵金龙[18]把森林生态系统作为研究对象，对森林生态系统服务功能价值进行评估研究，赵同谦[19]、赵苗苗[20]分别对我国以及青海省草地生态系统的服务价值进行评估，王奕淇[21]、孟雅丽[22]等对不同水域的生态价值进行了研究； 李秀霞等[23]、王雪禅[24]对农用地转用生态补偿价格进行了研究，张艳军[25]、武爱彬[26]对重庆市和坝上高原生态系统服务功能价值的时空变化进行研究。郭淑敏[27]、唐秀美[28]以耕地为研究对象，对耕地的生态系统服务价值进行研究。

综上所述，生态系统服务价值尚未形成统一的评估体系[29-32]，国内生态系统服务价值核算大致分为3类，即以欧阳志云等为代表的基于单位服务功能价格的方法(以下简称功能价值法)、以谢高地等为代表的基于单位面积价值当量因子的方法(以下简称当量因子法)以及以徐中民等为代表的生态系统服务的支付意愿(WTP)(以下简称条件价法)。但这3种方法仍存在一定的局限性，需要继续探讨与完善。为此，文章以吉林省9个地市(州)为研究对象，从涵养水源、气体调节、环境净化、土壤保持、生物多样性维护和文化娱乐6个方面构建农用地生态服务功能价值，并运用影子工程法、碳税法、造林成本法和替代法等多种经济学方法对2005—2015年吉林省农用地的生态服务功能价值进行测算，旨在为保护生态环境、完善农用地价值补偿制度、保护农用地等方面政策的制定提供理论依据。

图1 研究区域概况

1 研究区域概况

吉林省(40°52′N～46°1′N， 121°38′E～131°19′E)位于中国东北地区中部，北邻黑龙江省，南接辽宁省，西邻内蒙古自治区，东与俄罗斯相接，以图们江、鸭绿江为东南分界线，朝鲜民主主义人民共和国与我国隔江相望。边境线长0.143 87万km，边境口岸14个。幅员面积18.74万km2，占全国总面积的2%。现下辖长春1个副省级市和吉林市、四平市、白山市、松原市、辽源市、白城市、通化市7个地级市和1个延边朝鲜族自治州，见图1。

吉林省东部为低山丘陵，中西部是广阔的松辽平原； 东部为地区距海洋较近，气候湿润多雨； 西部地区距海洋较远而且靠近蒙古—西西伯利亚高原，气候干燥。吉林省是中国重要的工业基地和著名的商品粮基地，加工制造业比较发达，汽车与石化、农产品加工、医药、冶金、电子信息、建材等为支柱产业。截止2015年末，吉林省农用地总面积为1 639.73万hm2，其中，耕积553.68万hm2，园地面积11.56万hm2，林地面积924.41万hm2，牧草地面积104.56万hm2，其他农用地面积45.52万hm2，分别占全的33.77%、0.7%、56.38%、6.38%、2.78%。吉林省实现地区生产总值1.427 411万亿元，三次产业的结构比例为11.2： 51.4： 37.4，对经济增长的贡献率分别为6.9%、47.4%和45.7%。2015年末，吉林省总人口为2 753.3万人，其中城镇常住人口1 522.9万人，占总人口比重(常住人口城镇化率)为55.31%。

2 研究方法和数据来源

2.1 农用地的生态服务功能价值构成

农用地不仅是作为人类最基本的生产和生活资料，而且也是一种生态系统，目前，关于农用地生态系统服务功能价值还没有定论，一般引用陆地生态系统的生态服务功能价值。孙新章[13]认为农田的生态服务功能包括生产功能、社会保障功能、气体调节功能、水土保持功能、环境净化功能、水资源消耗功能和环境污染与破坏功能； 叶延琼[33]认为农业生态系统服务价值应该包括产品服务价值、涵养水源价值、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、娱乐文化价值以及气体调节和气候调节的价值。赵海珍[34]等认为，农田生态系统服务功能包括固定 CO2释放 O2功能、涵养水源功能、维持营养循环功能等。欧阳志云等[35]认为，耕地生态系统具生物多样性的产生与维持、气候调节、营养物质贮存与循环、土壤肥力的更新与维持、环境净化与有害有毒物质的降解、植物花粉的传播与种子的扩散、有害生物的控制、减轻自然灾害等生态服务功能。袁伟玲等[36]认为，农田生态系统服务功能构成有食物生产功能、原料生产功能、景观愉悦功能、气体调节功能、气候调节功能、水源涵养功能、土壤形成与保持功能、废弃物处理功能以及生物多样性保持功能。这些研究成果对重建农用地生态服务功能价值具有重要意义。在已有的基础上，结合吉林省农用地生态系统的实际情况，农用地生态系统服务功能包括涵养水源、气体调节、环境净化、土壤保持、生物多样性维护、文化娱乐等主要生态服务功能。

2.2 吉林省农用地生态服务功能价值的测算方法

该文从涵养水源、气体调节、环境净化、土壤保持、生物多样性维护和文化娱乐6个方面构建农用地完整的生态服务功能价值，并采用影子工程法、碳税法、工业制氧法和造林成本法等方法分别测算吉林省农用地在这6个方面的价值，并由这6个方面价值的总和构成吉林省农用地的生态服务功能价值，具体评估方法如表1。

表1 农用地生态服务功能价值评估模型

生态价值类型评估指标定价参数计量模型备注涵养水源价值降水量(mm)、蒸发量(mm)、耕地面积涵养水源的影子价格V1=(1E-R)×Ke×Si×PV1为农用地涵养水源的价值(元); E为年平均蒸发量(mm); R为年平均降水量(mm); Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2); P为涵养水源的影子价格(水库库容成本,取值0.67元[37]),其中,Ke为研究地区耕地生态系统的潜在经济产量(bi)比上为全国一级耕地生态系统单位面积平均潜在经济产量(B)[38]气体调节价值单位面积固定CO2的物质量、单位面积释放O2的物质量、固碳价格、释放氧气价格、耕地面积造林成本法、工业制氧成本、碳税率V2=1.63Pc+1.19Po ×Ke×Si×QV2为农用地气体调节的价值; Pc为固碳价格(元/t); PO为释放氧气价格(元/t); Q为单位面积农作物的干物质产量; Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2)环境净化价值水田面积(hm2)旱地面积(hm2)对SO2、HF、NOx的吸收量以及农作物的滞尘能力SO2的吸收、对HF的吸收、对NOx的吸收以及农作物的滞尘功能的单价V3=Qa×Pa×Ke×SiQa为农用地环境净化的物质量; Pa为环境净化的单价; a为农用地环境净化的某种功能; Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2)土壤保持价值全国平均状态下单位面积农田生态系统的土壤保持价值、生态服务价值修正系数、耕地面积全国平均状态下单位面积农田生态系统的土壤保持价值和生态服务价值修正系数KeV4=Vt×Ke×SiVt为全国平均状态下单位面积农田生态系统的土壤保持价值; Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2)生物多样性保护价值全国平均状态下单位面积农田生态系统的生物多样性保护价值、生态服务价值修正系数、耕地面积全国平均状态下单位面积农田生态系统的生物多样性保护价值和生态服务价值修正系数KeV5=VS×Ke×SiVS为全国平均状态下单位面积农田生态系统的生物多样性维护价值; Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2)文化娱乐价值全国平均状态下单位面积农田生态系统的文化娱乐价值、生态服务价值修正系数、耕地面积全国平均状态下单位面积农田生态系统的文化娱乐价值和生态服务价值修正系数KeV6=Vw×Ke×SiVw为全国平均状态下单位面积农田生态系统的娱乐文化价值; Ke为生态服务价值修正系数; Si为i类土地利用类型面积(hm2)合计V=V1+V2+V3+V4+V5+V6

2.3 数据来源

数据主要来源于《2006—2016年长春市统计年鉴》《2006—2016年四平市统计年鉴》《2006—2016年白城市统计年鉴》《2006—2016年松原市统计年鉴》《2006—2016年吉林市统计年鉴》《2006—2016年辽源市统计年鉴》《2006—2016年白山市统计年鉴》《2006—2016年通化市统计年鉴》《2006—2016年延边州统计年鉴》《2000-2005吉林省国土资源统计年报》《2006-2010吉林省国土资源统计年报》以及吉林省国土资源厅统计数据(http：//dlr.jl.gov.cn/)和吉林省气象局的统计数据(http：//www.jlqx.gov.cn/)。

3 结果与分析

3.1 2005—2015年吉林省农用地的生态服务功能价值(V)

根据上述农用地生态服务功能，认为农用地生态服务功能价值=涵养水源价值(V1)+气体调节价值(V2)+环境净化价值(V3)+土壤保持价值(V4)+生物多样性维护价值(V5)+文化娱乐价值(V6)。

农用地按全国土地分类，可分为：耕地、园地、林地、牧草地和其他农用地，其中，其他农用地包括，农村道路、坑塘水面、农田水利用地、设施农用地和田坎。为了研究方便，将园地和林地合并为林地，水域及坑塘水面、农田水利用地合并为水域，而农村道路、设施农用地和田坎等基本没有生态价值。因此该文将农用地分为耕地、林地、草地和水域等4种土地利用类型。其中，在测算气体调节价值时，农作物的干物质产量是由农作物的产量乘以农作物的经济系数而得出的。吉林省的主要农作物为玉米和水稻，而玉米的经济系数一般为0.25～0.4，水稻的经济系数为0.35～0.6，该文取其平均值为0.4。对于农用地固定CO2的价格，该研究采用造林成本法(260.9元/t)和碳税率(150美元/t)的平均值，即642.7(元/t)作为固定CO2的价格； 农用地释放O2的价格，该研究采用造林成本法(352.93元/t)和工业制氧成本(400元/t)两者的平均值，即376(元/t)作为释放O2的价格，根据气体调节价值的计算公式得出吉林省农用地在气体调节方面的价值； 在测算环境净化价值时，根据马新辉[39]的研究成果得出农用地对SO2、HF、NOx的吸收量和滞尘的能力，然后根据环境净化价值的计算公式，运用替代法测算出吉林省农用地在环境净化方面的价值。根据表1测算吉林省2005年、2010年、2015年农用地生态服务功能价值如表2～4及表5。

表2 2005年吉林省农用地生态服务功能价值 亿元

由表2可知， 2005年吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值表现出延边州>吉林市>白山市>通化市>松原市>四平市>长春市>白城市>辽源市的变化规律，总体呈现出东高西低之势，这主要是由于吉林省东部地区山地林地分布较多，降水量丰富，因而农用地生态服务功能价值较大，中西部地区为平原荒漠地形，耕地面积较大，降水量小，蒸发量大，植被分布不及东部地区，因而农用地生态服务功能价值较东部地区小。

表3 2010年吉林省农用地生态服务功能价值 亿元

由表3可知， 2010年吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值表现出延边州>吉林市>通化市>白山市>松原市>四平市>白城市>长春市>辽源市的变化规律，总体呈现出东高西低之势。与2005年相比吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值除去长春市和白城市农用地生态服务功能价值有所增加，其他地区均在减少。

表4 2015年吉林省农用地生态服务功能价值 亿元

由表4可知， 2015年吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值表现出延边州>吉林市>通化市>白山市>松原市>白城市>四平市>长春市>辽源市的变化规律，总体呈现出东高西低之势。与2005年相比长春市、吉林市和白城市农用地生态服务功能价值有所增加，其他地区均在减少，与2010年相比吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值除去吉林市和白城市农用地生态服务功能价值有所增加，其他地区均在减少。这说明10年来吉林省农用地生态服务功能价值呈现出呈现出东升西降，东高西低的变化趋势。

表5 吉林省农用地各土地利用类型生态服务功能价值 亿元

由表5可知， 2005—2015年吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值呈现出不同程度的变化，其中， 2005—2015年白城市农用地生态服务功能价值从31.982 01亿元增长至40.275 96亿元，增长幅度为25.9%，是吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值增长最快的地区，主要是耕地和水域的生态服务功能价值增幅大于林地和草地的生态服务功能价值减少幅度； 2005—2015年吉林市农用地生态服务功能价值由86.094 63亿元增加至92.832 59亿元，增长幅度为7.83%，主要是耕地、林地和草地的生态服务功能价值增加幅度大于水域的生态服务功能价值的减少幅度； 2005—2015年长春市农用地的生态服务功能价值从32.702 9亿元增长至32.770 04亿元，增长幅度为0.21%，主要是耕地和水域的生态服务功能价值增加幅度与林地和草地的生态服务功能价值减少幅度相差不大，所以，长春市农用地的生态服务功能价值增长幅度不大。

2005—2015年辽源市农用地生态服务功能价值从17.199 63亿元降低至13.015 23亿元，其下降幅度为-24.33%，主要是耕地和草地的生态服务功能价值增加幅度远远小于林地和水域生态服务功能价值的下降幅度，导致辽源市农用地生态服务功能价值总体持续下降； 2005—2015年白山市农用地生态服务功能价值从68.607 66亿元降低至53.042 98亿元，其下降幅度为-22.69%，主要是耕地、草地和水域的生态服务功能价值上升远远小于林地生态服务功能价值下降幅度，所以白山市农用地生态服务功能价值不断降低； 2005—2015年四平市农用地生态服务功能价值从39.547 12亿元降低至33.266 95亿元，其下降幅度为-15.88%，主要是耕地和水域的生态服务功能价值增加幅度小于林地和草地的生态服务功能价值降低幅度，所以四平市农用地生态服务功能价值是持续降低的； 2005—2015年松原市农用地生态服务功能价值46.989 83亿元减少至41.104 02亿元，其下降幅度为-12.53%，主要是林地和草地的生态服务功能价值量下降幅度大于耕地和水域的生态服务功能价值增长幅度，所以松原市农用地生态服务功能价值仍不断降低； 2005—2015年通化市农用地生态服务功能价值从64.399 27亿元降低至56.614 02亿元，其下降幅度为-12.09%，主要是林地和水域的生态服务功能价值下降幅度大于耕地和草地生态服务功能价值增加幅度，所以通化市农用地生态服务功能价值不断降低； 2005—2015年延边州农用地生态服务功能价值从123.394 9亿元降低至116.804 7亿元，其下降幅度为-5.34%，主要是耕地、草地和水域的生态服务功能价值增加幅度小于林地的生态服务功能价值下降幅度，因此，延边州农用地生态服务功能价值仍在不断降低。

综上所述，吉林省各9个地市(州)农用地的生态服务功能价值呈现出不断变化的趋势，但总体来说，在农用地生态服务功能总价值中耕地和林地的生态服务功能价值量所占比例最大，而草地和水域的生态服务功能价值量较小，从生态角度出发，农用地保护应该重视对生态服务功能价值较高的农用地保护，就吉林省而言在今后的农用地保护中应该加强对长春市、吉林市、四平市、辽源市、松原市、通化市、白山市和延边州的耕地和林地的保护，对于白城市的生态服务功能价值耕地、林地和水域的保护； 从农用地保护角度出发，由于生态系统服务功能价值较高，流转价格必然也很高，较高的价格门槛将是制止农用地盲目、无序的非农化流转最有效的经济手段，有利于农用地的保护。

3.2 吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值的时空演变

根据吉林省9个地市(州)农用地生态价值测算结果，运用ArcGIS 10.2对吉林省9个地市(州)的农用地生态服务功能价值进行研究，制作出吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值图。

图2 2005年、2010年、2015年吉林省农用地生态服务功能价值

由图2可以看出吉林省9个地市(州)农用地的生态价值在这10年来呈现出不断变化的态势。为了研究方便我们将0～33亿元划为低值区，将33亿～42亿元划分为一般价值区，将42亿～61亿元划分为亚高值区，将61亿～125亿元划分为高价值区。由图2(a)可知， 2005年农用地生态服务功能价值低值区包括白城市、长春市和辽源市，一般价值区包括四平市，亚高值区包括松原市，而高价值区包括吉林市、通化市、白山市和延边州； 由图2(b)可知， 2010年农用地生态服务功能价值低值区包括有辽源市，一般价值包括有白城市、松原市、长春市和四平市，亚高值区包括白山市，高价值区包括吉林市、通化市和延边州； 由图2(c)可知， 2015年农用地生态服务功能价值低值区包括长春市和辽源市，一般价值区包括白城市、松原市和四平市，亚高值区包括有通化市和白山市，高价值区包括吉林市和延边州。

综上所述，吉林省9个地市(州)农用地生态服务功能价值存在着地区差异性，总体上看延边、吉林、通化、白山市农用地生态服务功能价值比较高，而辽源、长春、四平、白城、松原相对较低，呈现出东部地区农用地生态服务功能价值明显高于中西部地区的变化趋势。这主要是由于吉林省东部地区为低山丘陵地带，林地、水域面积大，而水域、林地的生态服务功能价值高，中西部地区为松辽平原，耕地面积较大，而林地和草地面积较小，且伴随经济发展，城市发展不断蚕食农用地，使得农用地面积减少，因此其生态服务功能价值也较低。

4 结论与讨论

4.1 结论

(1)从时间上看， 2005—2015年吉林省9个地市(州)农用地的生态服务功能价值呈现出不断的变化，东中部呈现不断下降之势，而西部呈现上升之势。

(2)从空间上看，吉林省农用地生态服务功能价值存在着空间差异，呈现出东部地区农用地生态服务功能价值明显高于中西部地区的变化趋势。

(3)从构成上看，林地和耕地的生态服务功能价值大于草地和水域的生态服务功能价值，究其原因，主要是吉林省草地和水域面积相对较少，而耕地和林地面积较大所致。

(4)农用地的生态价值是农用地总价值一个很重要的组成部分，因此，在征收农用地时不仅需要补偿农用地的经济价值和社会价值，而且也应该把农用地的生态服务功能价值纳入到补偿范围之内。

(5)研究农用地的生态服务功能价值，在对于政府制定土地保护政策、进行城市发展规划和保障耕地安全等方面有着一定的指引作用，提供了理论支持。

4.2 讨论

农用地作为土地资源中的一种重要资源，对社会的发展和进步有着重要的影响作用。农用地的生态价值作为农用地价值构成的一个重要方面，对其研究必不可少。该研究从农用地功能出发，从涵养水源、气候调节、环境净化、土壤保持、生物多样性维护和文化娱乐6个方面构建农用地生态服务功能价值，并运用影子工程法、碳税法、造林成本法和替代法等多种经济学方法测算了2005—2015年吉林省农用地的生态服务功能价值，以期为保护生态环境、减少城市建设而带来的农用地占用和农用地补偿不足等问题的解决提供一定的技术支撑。其次，保护农用地的生态服务功能需要法律、经济和行政等手段，加强生态环境建设的实施、监督和管理，完善农用地生态补偿制度、土地用途管制和耕地保护制度，实现生态环境的可持续发展。

但研究也存在着一些问题：(1)该研究采用影子工程法、碳税法、造林成本法和替代法等方法在测算2005—2015年吉林省农用地的生态服务功能价值时没有考虑吉林省9个地市(州)内部的差异性，所以对测算结果的精确程度还存在一定的误差； (2)探讨基于影响农用地自身条件和不同影响因素建立价值评估模型，合理测算农用地生态服务功能价值是今后努力方向。