兰州市耕地生态系统服务价值估算

彭丽云　许艳　黄背英　陈佳丽　赫丽娟

摘要生态系统服务功能原则上可被量化估算。由于人们在生态系统服务价值上的辨识度逐渐增加，人们开始关注与重视生态服务系统提供的各类服务价值，这给生态系统服务价值的提升提供了潜在空间。本文在修正兰州市耕地生态系统服务价值当量因子的同时，计算出兰州市2007-2016年耕地生态系统服务价值。结果表明，2007-2016年兰州市生态系统服务价值共减少了2951万元，说明生态环境受人类社会的经济发展影响较大，并且生态环境一旦受到破坏就难以复原。

关键词 生态系统服务;生态系统价值评估;当量因子;甘肃兰州

中图分类号 F205

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）05-0258-03

耕地是一种农业生产资料，具有重要的生态服务价值"，也是一种自然生态环境要素，发挥着气体调节、养分循环等多种生态环境功能。另外，耕地作为陆地生态系统的必要组成部分，具有重要的生态服务价值。随着全球气候变暖、生态脆弱性及陆地生态系统服务价值比重偏低等问题日益突出，国内外学者研究了耕地生态系统中相应的一些生态服务价值，并取得了杰出成果。

蘭州位于典型的西北千旱区，气候干燥，对植物生长不利;脆弱的生态环境会因为不合理的耕地生态系统利用而受到毁坏3。针对耕地生态服务系统来讲，目前对兰州市耕地生态价值的研究甚少，完整、统一的评价生态系统服务功能的模型尚未形成，对耕地生态系统服务价值的研究存在着诸多问题4，不利于研究成果的分析比较。本课题以耕地生态服务价值为依据，与兰州地域社会经济的开展相结合，对兰州地区之间的生态价值进行量化模型的构建S），以此测算兰州市耕地生态服务价值量的比重，以期为兰州市耕地生态系统服务价值的评估提供理论依据和支持，并能为我国生态系统服务价值提供全面和客观的动态评价方法间。

1研究区概况

兰州市位于东经102°36'～103*59'、北纬35*50'～36°28'之间，是一个狭长地域，年均降雨量小，正常情况下年平均降雨量在310mm左右。光照较充足，年均日照时数约2600h，昼夜温差和年温差较大，为北温带大陆性干旱气候。海拔1520m，年平均气温约10C，群山环绕，是一个呈东西长南北窄的带状城市，黄河由西向东纵贯市区。随着改革开放的逐渐深人和内陆城市的发展，耕地面积减少问题也日渐突出。兰州市现辖三县五区，拥有第五个国家级新区兰州新区和2个国家级开发区兰州高新区、兰州经济区，总面积1.31万km2，市区面积1631.6km2，户籍人口321.89万人，常住人口369.31万人。兰州市是在建的西北商贸中心，在全国众多物流中心中具有举足轻重的地位，商品交易范围极广，有400万km2左右的辐射区域。同时，兰州市是位于黄河上游的大型工业城市，是我国重要的化工业基地。典型的自然条件、社会经济发展条件与城市建设的飞速发展促使了兰州市土地利用分布格局的形成和耕地生态服务价值的比重变化。

2调查研究

2.1数据来源

选取兰州市统计年鉴、兰州市土地利用总体规划（2007-2016年）、部分地区的土地利用现状资料、甘肃省2007-2016年的统计年鉴数据作为主要资料来源，其他部分资料来源于中国知网、百度文库、校图书馆等。

2.2研究方法

分类提取信息时，参考全国土地利用分类方法，计算并获得了每公顷生态系统服务功能量和每公顷耕地功能量的价值因子。生态系统服务价值可分为供给服务、调节服务、文化服务、支持服务4个一级类型，并在一级土地利用类型的基础之上又进行了二级类型划分，分为9个子类（表1）。

谢高地在研究中参考了Costanza等9的研究成果，并与;我国农田、湿地.草地、水体、森林与荒漠6类生态系统中的9类生态系统价值对农田生产价值的相对重要性（当量因子）相结合，得出了我国生态系统单位面积生态服务价值量表。本课题在研究区概况、原有的生态系统服务价值理论的基础上，结合谢高地的生态系统服务价值当量因子表！0，考虑现有单位面积农田提供的食物生产服务经济价值是自然生态系统提供的经济价值的7倍，并在谢高地的生态系统服务价值当量因子法的基础上”，根据生物量的时空分布数等，对生态系统服务价值当量因子表实施了修正和增补，建立了耕地服务价值的时间动态评价准则2，为兰州市生态系统服务价值的动态评估提供更全面、准确、客观的评价方法，为我国耕地生态系统服务价值提供更加科学的理论依据。

对生态系统服务价值当量因子依据兰州市实际情况做具体修正。将现有每公顷农田提供的食物生产服务所产生的经济价值作为没有人力投人的自然生态系统所产生的经济价值量的7倍进行计算，以兰州市2007-2016年每年的平均粮食产量3609.63kg/hm2作为该研究区域的基准单产，由此可得出每年兰州市耕地自然粮食产量的经济价值是515.66元/hm2。

式（1）中，Fm;是指在第i区域第j年的第n种生态服务功能分量每公顷耕地生态系统服务价值的当量因子;F是指耕地生态服务系统的第n种生态系统服务价值分量的当量因子;P;是指在第i区域第j年的耕地生态服务系统NPP时空调节因子;R;指第i地区第j年的耕地生态服务系统降水时空调节因子;S指第i地区第j年的耕地生态服务系统土壤保持时空调节因子;nl是指气体调节、原材料生产、食物生产、气候调节提供美学景观、维持生物多样性和废物处理等服务功能;n2是指水文调节或水资源供给的服务功能;n3指土壤保持服务功能。

NPP时空调节因子（P;）、降水时空调节因子（R;）、土壤保持时空调节因子（S;）的计算公式如下：

式（2）中，B;是指此类生态服务系统第i地区第j年的NPP值（t+hm-）;B表示我国范围内此类生态服务系统的每年平均NPP值（t.hm-）。式（3）中，W;是指第i地区第j年的平均单位面积降水量（mm.hm-2）;W是指全国年均单位面积降雨量（mm.hm-2）。式（4）中，E;是指第i地区第j年的耕地生态服务系统土壤保持模拟量;E是指全国每公顷的平均土壤保持模拟量.根据以上公式计算可得兰州市单位面积耕地生态系统服务价值当量因子（表2）。

由年鉴查得2007-2016年兰州市各年的耕地面积分别为21.020万、20.986万、20.970万、20.948万、20.934万、28.970萬、20.9193万、20.690万、21.001万、20.323万hm2。原则归类操作按Cosatnza等学者的耕地对应农田方法，对耕地生态系统服务功能的经济价值不进行估算，根据下列公式对兰州市每公顷的耕地年度生态服务价值量进行计算。

式（5）中，ESV为研究区耕地生态系统服务价值（元）;VC;为单位面积的生态系统服务功能分量的服务价值系数（元.hm2）;A;为研究区内的耕地面积（hm？）;n为生态功能类型的数目。

3结果与分析

3.1生态系统服务价值

由修正后的兰州市单位面积耕地生态系统服务价值当量因子和2007-2016年耕地面积套用谢高地的算法计算2007-2016年生态系统服务价值，结果见表3。

综合评估表明，2007-2016年兰州市耕地生态系统服务的价值量以2012年最高。变化趋势为先减少后增加，2007-2009年生态系统服务价值有一定幅度缩小，2010-2014年是总体增加的（2012年例外），2014-2016年又逐渐下降。总体呈减少趋势，从2007年的5.4084亿元减少到2016年的5.1133亿元，在10年内减少2951万元。其发生变化的具体原因如下：一是2012年田坎系数计算更为合理，二次调查与第一次调查相比扣除了更少的田坎系数;二次调查时改进了调查标准与技术方法，使很多小面积耕地也可以。上图入库，这使耕地面积大量增加;并且，二次调查时耕地不仅不需要上税，而且政府还给予一定补贴，所以第一次调查时出现的少报耕地面积的情况不会发生;另外，土地开发与整理工程项目也会使耕地面积有所增加。二是2009年兰州市耕地生态系统服务价值当量因子比较小，受人类社会活动影响较大，因而耕地生态系统的服务量减小。三是兰州市虽然加大了耕地保护投资，但社会经济的发展始终和生态系统的建设呈对立态势，所以兰州市区生态服务的生产价值随社会经济的发展有减少趋势。以上分析表明，兰州市的生态环境和社会经济的持续发展对耕地生态服务系统有强有力的作用力。

兰州市耕地生态系统服务价值的总体水平不高，占经济总量比重较小。原因如下：一是兰州市属于典型的河谷地形，受自然条件制约，城镇所需土地数量与飞速的城市发展矛盾突出;二是经济（主要包括经济总量与经济结构）、人口（主要包括人口规模）和农业技术都严重影响着耕地生态系统价值的增长。兰州市的生态环境不是很乐观，维护耕地生态服务系统环境良性发展的任务很难。

3.2分项生态服务价值比较

分项生态服务价值占总价值比重分析是利用各生态系统服务价值量分量来展现各生态系统服务价值的比重，分析研究区各类生态系统服务价值对耕地生态系统的贡献率。2007-2016年生态系统服务价值数据分析得分项生态服务价值占总价值比重，见图1。结果表明，土壤保持价值、废物处理价值和生物多样性价值是耕地生态系统服务价值的重要部分，土壤保持价值占总体服务价值的19%，废物处理价值占总服务价值的18%。其中，土壤保持贡献率高达10.6865亿元，废物处理价值为10.1026亿元，从兰州市生态系统服务价值看主要体现在土壤保持和废物处理等间接经济价值上。提供美学价值、原料生产价值和水文调节价值所占比重较小。其中，提供美学价值仅1.2272亿元，占总服务价值的2%，虽然其经济产出价值所占比重最小，但实际经济产值巨大，所占耕地产值比重也不容小觑。

分析可知，兰州市一直在不断优化生态系统服务功能，生态系统服务功能在维持与促进兰州市生态环境和社会经济的持续发展方面越来越有力，，但由于人们的主观认识不足和耕地生态系统服务价值市场的客观缺陷，当前仍有大量耕地生态系统服务价值流失。

3.3单项价值变化

单项价值变化分析是利用单项价值变化来表现各服务价值在2007-2016年的比重。由2007-2016年生态系统服务价值变化数据得到单项价值变化，见图2。结果表明，各分量价值在10年间虽有波动，但总体趋于稳定（2012年除外）。耕地生态系统的7项功能与生物量在总体上成正相关。水文调节与降水变化关系紧密，随着兰州市年降水变化而变化。由于2007-2009年兰州市年降水量减少，水文调节价值随之降低;自2010年开始，降雨量增加，水文调节价值上升。土壤保持和植被盖度、降水、土壤性质和地形坡度之间有很大的相关度。在耕地生态系统服务功能中土壤保持价值最大，约占总价值的19%;废物处理价值次之，约占总价值的18%;生物多样性、食品生产、气体调节和气候调节价值之和，大约占总价值的50%;其余各项生态服务价值之和，仅为生态系统服务总价值的13%左右。

4结论与讨论

本文在谢高地等人研究基础上确定了该研究所需的当量因子。2007-2016年兰州时间动态当量因子表是在构建生物量调节因子降水调节因子与土壤调节因子等的基础上完成的，对2007-2016年兰州市生态系统服务功能价值的时间格局做出了系统评价结果表明，修改以后的价值当量因子表更加明确、具体地体现了兰州市的生态系统服务功能类型。同时，做了近几年的时间动态评价，大大提升了评价结果的可信度和时间分辨度。通过评估兰州市耕地生态系统服务价值量，得出兰州市耕地生态系统服务价值总体虽然占一定比重但占经济总量的比重偏低。兰州市生态环境质量不是很乐观，保护耕地生态服务系统环境将是每个人不可推卸的责任。

为了更加精确地测评耕地生态系统服务价值，本文在模型指标选取上主要考虑农田生态系统。对比谢高地等学者对我国陆地生态系统每公顷生态服务价值的贡献研究，本文更准确地反映了在不同年份，由于降水、土壤、生物量等因素的变化生态系统服务价值的变化趋势，测算价值量的方法也更加合理。但本文在耕地生态系统服务价值的空否则将按《会计法》的相关条款规定进行处罚，对严重违法违纪行为，将移交纪检监察和司法机关依法处理。

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