淮安市土地利用及其生态系统服务价值时空变化研究

杨春红, 凌恺邑

(1.淮阴师范学院 经济与管理学院， 江苏 淮安 223001； 2.埃克塞特大学 商学院， 英国 埃克塞特 EX44JS)

土地是人类生产、生活必不可少的自然资源，是连接人与自然关系的纽带，是生态系统的重要载体。长期以来，人们往往只考虑土地的经济价值，而忽视其生态价值，并作出一系列短期经济行为，由此改变了区域地表覆被(LULC)，进而引起区域生态系统服务价值(ESV)变化。随着工业化和城镇化的快速推进，由LULC变化所引起的生态环境问题日益加剧。本文基于淮安市2000—2019年土地调查数据，在对淮安市土地利用现状进行分析的基础上，对淮安市2000—2019年各种类型土地的生态服务价值进行估算，探究其时空变化特征，以期为淮安市生态系统保护和经济社会协调发展提供依据。

一、数据来源和淮安市土地利用概况

(一)数据来源及处理

淮安市地处江淮平原与宁镇丘陵的结合部，土地主要以平原和水网为主。基于数据的可得性和时序可比性，本文使用2000年、2005年、2010年、2015年和2019年的数据进行研究。以上数据均来源于国家国土调查统计数据，2019年的数据采用国家刚刚公布的第三次国土调查统计数据，其他年份的数据均根据2019年的统计口径重新处理加工。结合已有研究成果，本文将淮安市土地划分为耕地、园地、林地、草地、湿地、水域和建设用地7大利用类型[1-2]。县区数据(用于空间比较)使用2019年数据。

(二)淮安市土地利用概况

淮安市土地利用概况及变化情况如表1和图1所示。

从表1和图1可以看出，淮安市土地以耕地、建设用地和水域为主。2019年，以上三种类型土地分别占淮安市土地总面积的47.69%、26.44%和18.55%，总占比达92.68%。2000—2015年，淮安市耕地呈逐年下降趋势，到2019年才上升到47.69%；水域面积经历了2000—2005年的小幅下降之后，从2005年的12.54%增加到2010年的26.02%，2010—2019年又出现小幅下降；建设用地从2000年的27.93%增加到2005年的29.28%，2010年又下跌到18.19%，之后又经历小幅的增加和减少，总体上呈现出波浪式交互增减；林地在2000—2015年出现小幅下降，但2015—2019年上升幅度很大，从1.99%增加到5.29%，上升了3.3个百分点。此外，园地呈现出先增后降的态势，草地和湿地则呈现出逐年下降的趋势。

表1 淮安市2000—2019年各类土地面积及占土地总面积的比例

图1 淮安市2000—2019年各类土地利用变化情况

二、生态系统服务价值测算方法

生态系统服务价值由Daily于1997年提出。之后，国内外学者开始关注并逐步重视生态系统服务价值的研究。在生态系统服务价值测算方面，Costanza等人首次采用定量方法对16个生物群落的17个生态系统服务价值进行了测算[3]。针对Costanza研究中存在的对耕地估计过低、对湿地估计又偏高等数据偏差，谢高地等人在对中国200位生态学领域的专家进行问卷调查的基础上修订了Costanza的成果，制定出中国生态系统服务价值当量因子表，以估算中国区域生态系统服务价值[2]。生态系统服务价值当量因子是指某类生态系统某种服务价值的相对贡献大小，一个当量因子等于每年每公顷耕地所产粮食市场价值的1/7。为使研究结果更切合实际，本文粮食单产水平采用2019年淮安市平均粮食单产水平，粮食价格采用2019年全国小麦和粳稻最低收购价格的平均数(粳稻和小麦占淮安市粮食作物的90%以上，且两者占比持平)。经测算，2019年淮安市平均粮食单产水平为7 200公斤/公顷， 2019年全国小麦和粳稻的平均最低收购价格为2.42元/公斤，所以淮安市生态系统服务价值的一个当量因子为2 489.14元/公顷。根据谢高地的当量因子表及淮安市的当量因子值，可获得淮安市各种土地利用类型的生态系统服务价值系数(见表2)，进而可计算出淮安市土地生态系统服务价值[4-5]。

计算公式为，

ESV=∑(Ak×VCk)

(1)

ESVf=∑(Ak×VCfk)

(2)

式中：ESV为土地生态系统服务价值；AK是第k种土地利用类型的面积；VCk是第k种土地利用类型的生态系统服务价值系数(元/公顷)；ESVf是土地生态系统第f项服务价值；VCfk是第k种土地利用类型的第f项服务价值系数[1]。

表2 淮安市各类土地生态系统服务价值系数(单位：元/公顷)

三、淮安市土地生态系统服务价值测算结果分析

(一)淮安市土地生态系统服务价值时序变化分析

1.总价值时序变化

2000—2019年，淮安市土地生态系统服务总价值经历了减少—增加—减少的变化过程(如表3所示)，即由2000年的314.5亿元减少到2005年的303.5亿元，减少了11亿元，减少率为3.5%；由2005年303.5亿元增加到2010年的447.7亿元，增加了144.2亿元，增加率为47.5%；然后从2010年到2019年呈小幅下降趋势，即由2010年的447.7亿元下降到2019年的433.1亿元，下降了3.26%。园地的生态服务价值变化趋势与土地生态服务价值变化过程相似。湿地生态服务价值减少35.85亿元，减少了71.2%，水域生态服务价值则增加151.66亿元，增加了1倍。林地生态服务价值在2000—2015年呈逐年减少的趋势，减少了28.8%；从2015年到2019年，由于林地面积大规模增加，加上林地的生态服务价值系数较大，其生态服务价值由10.81增加到28.8，增加了1.66倍。耕地、草地和建设用地生态服务价值总体呈下降趋势，虽然面积变化不小，但由于其生态服务价值系数不高，因而对淮安市的土地生态服务总价值影响不大。可见，水域、湿地和林地是影响淮安市土地生态服务总价值的三大重要因素。

表3 2000—2019年淮安市各类土地生态系统服务总价值(单位：亿元)

2.单项服务价值时序变化

在2000—2019年淮安市土地生态系统单项服务价值变化中(如表4所示)，气候调节、食物生产及土壤形成与保护的价值有着不同程度的下降。其中，气候调节下降幅度最大，减少了26.7%，其余两项分别减少了3.7%和2.6%。其他各项生态服务价值均有不同程度的增加。其中，水源涵养、娱乐文化、废物处理、原材料和生物多样性保护增加幅度大，分别为65.4%、57.9%、50.5%、27.5%和26.9%，这主要得益于水域和林地面积的大幅增加。在阶段性变化中，气候调节和食物生产呈逐年下降趋势，这主要与耕地面积逐年下降有关；水源涵养、废物处理和娱乐文化经过2005—2010年的增加后连续减少，这与2015—2019年湿地大幅度减少有关；气体调节和土壤形成与保护从2000—2015逐年下降，到2019年才略有增加，这主要与2015—2019年的林地大幅度增加，而湿地又大幅减少有关，且湿地减少幅度小于林地增加的幅度。

表4 2000—2019年淮安市各类土地生态系统单项服务价值变化(单位：亿元)

从土地生态系统服务价值的内部构成来看，淮安市各年单项生态服务价值最具优势地位的分别是废物处理和水源涵养，两者价值占各年土地生态系统服务总价值的60%以上；气候调节、生物多样性保护、土壤形成与保护以及娱乐文化占比持平，各年度四者之和占比都超过20%。气体调节、食物生产和原材料占比都很低，三者之和占比不到10%。其中，原材料占比最低，始终在1%上下徘徊。淮安市各类土地在废物处理、水源涵养、气候调节、生物多样性保护、土壤形成与保护以及娱乐文化等6个方面的生态服务价值总和分别占各年度土地生态系统服务总价值的88%以上，对淮安市的生态环境保护发挥了重要作用。

(二)淮安市土地生态服务价值空间差异分析

本文根据2019年第三次国土调查统计数据，对淮安市的清江浦、淮阴、淮安、洪泽4区以及涟水、盱眙、金湖3县的土地生态系统服务总价值和单项服务价值的空间差异进行分析。

1.淮安市各县区土地利用现状

淮安市各县区土地利用现状如表5和图2所示。

由表5和图2可以看出，淮安市的耕地主要集中在盱眙县、涟水县、淮安区、淮阴区和金湖县，其耕地面积分别占淮安市总耕地面积的23.50%、21.30%、17.49%、14.88%和11.63%，总占比达88.80%，洪泽区和清江浦区的耕地占比分别只有8.12%和2.51%。园地面积排名前四的是盱眙县、金湖县、淮安区和淮阴区，分别占比27.37%、16.51%、11.98%和9.43%。林地和草地主要集中在盱眙县，占比分别达到57.31%和61.07%。湿地主要集中在金湖县，占比高达68.95%。水域面积排名前三的是洪泽区、盱眙县和金湖县，占比分别为26.53%、22.55%和20.62%。建设用地占比排名前四的是盱眙县、涟水县、淮阴区和淮安区，占比分别为22.46%、19.11%、16%和15.03%，总占比达到72.6%。可见，淮安市各个县区的土地利用差别很大。

2.总价值空间差异

2019年淮安市各类土地生态系统服务的总价值如表6所示。

表5 2019年淮安市各县区各类土地面积及占土地总面积的比例

图2 2019年淮安市各县区各类土地面积占土地总面积的比例

表6 2019年淮安市各类土地生态系统服务总价值(单位：亿元)

由表6可以看出，由于各个县区的土地利用差别很大，因而淮安市土地生态系统服务总价值空间差异很大。在7个县区中，排名前三的是盱眙县、洪泽区和金湖县，其生态服务价值分别高达107.95亿元、89.66亿元和84.03亿元，这是由于生态服务价值系数高的水域、湿地和林地主要集中在这三个县区(如图2所示)；而清江浦区只有8.82亿元，这主要是因为清江浦区总面积最少，且以生态系统服务价值系数比较低的耕地和建设用地为主。

3.单项服务价值空间差异

2019年淮安市各县区土地生态系统单项服务价值如表7所示。

表7 2019年淮安市各县区土地生态系统单项服务价值(单位：亿元)

由表7可知，在2019年淮安市各县区单项生态服务价值中，水源涵养和废物处理对生态系统服务总价值的贡献度最高，占比达到60%以上，而原材料的贡献度最低，占比为1%左右。

四、研究结论及对策建议

(一)研究结论

本文以淮安市2000年、2005年、2010年、2015年、2019年的土地调查数据为基础，采用Costanza和谢高地等学者的当量因子法对淮安市2000—2019年的土地生态系统服务总体价值和单项价值进行测算，分析其时空变化特征，得到如下结论：

1.淮安市2000—2019年各类土地利用均有变化，空间分布差异很大。从数量变化来看，在此期间，淮安市水域变化最大，为132 542.4公顷，其余的依次是建设用地93 807.26公顷、林地25 039.53公顷、湿地22 965.57公顷、耕地16 213.79公顷、园地15 014.79公顷和草地13 680.55公顷。从各地类占比来看，水域、林地和耕地比例先减少后增加，建设用地和园地比例是先增加后减少，而草地和湿地比例一直在减少。从空间分布来看，水域主要分布在洪泽区、金湖县和盱眙县，湿地主要集中在金湖县，草地和林地主要集中在盱眙县，耕地主要分布在淮安区、淮阴区、涟水县和金湖县，园地则主要集中在淮安区，建设用地主要分布在涟水县、淮阴区和淮安区。

2.淮安市2000—2019年土地生态系统服务价值总值呈现“减少—增加—减少”的变化趋势，空间差异明显。从总价值来看，淮安市土地生态系统服务价值总值从2000年的314.5亿元减少到2005年的303.5亿元，在2010年增加到447.7亿元后，2015年和2019年又分别减少到439.8亿元和433.1亿元，2000—2019年土地生态系统服务价值总体上增加了118.6亿元。在各类型土地中，除了水域和林地生态服务价值分别增加100亿元和89.7亿元，其他类型土地的生态服务价值均在减少。湿地、园地、草地、建设用地和耕地分别减少71.2亿元、70亿元、67.5亿元、33.6亿元和3.3亿元。从空间分布来看，2019年土地生态系统服务价值总价值从大到小依次是盱眙县、洪泽区、金湖县、淮安区、涟水县、淮阴区、清江浦区。盱眙县是清江浦区的10.27倍。

3.淮安市2000—2019年各类单项价值变化显著，但空间差异较小。从单项价值变化来看，气候调节、土壤形成与保护及食物生产的单项价值在减少，其他单项价值都有不同程度的增加。2019年各单项服务价值贡献率从大到小依次是水源涵养、废物处理、娱乐文化、生物多样性保护、土壤形成与保护、气候调节、食物生产、气体调节、原材料。从单项价值空间差异来看，各县区土地单项服务价值的贡献率排序与淮安市的基本一致，排名前二的都是水源涵养和废物处理，两者价值之和均超过各县区生态总价值的60%以上。

总体来看，2005—2010年，淮安市土地利用结构发生了明显优化，建设用地面积下降110 895.85公顷，水域和园地面积分别上升134 799.58公顷和7 029.9公顷，土地生态系统服务价值增加144.2亿元。这主要得益于淮安市按照中央和江苏省政府的相关政策要求，及时发现土地利用中存在的问题，对土地利用短板进行调整。但在2010—2019年，淮安市除了林地和水域有了一定程度的增加外，耕地、湿地、园地和草地都有不同程度的下降，建设用地也有增加的趋势。此外，淮安市园地、草地和湿地面积太少，且各县区之间严重不均衡，从而导致土地生态系统服务价值空间差异明显。

(二)对策建议

在未来的经济发展过程中，淮安市要认真落实中央和江苏省政府相关政策，结合各县区土地利用特征和经济社会发展需要，以提高生态系统服务价值和改善生态环境为导向，做好土地利用总体规划，促进淮安土地利用结构的优化，以实现经济和生态环境的协调发展。具体可从以下几方面入手：一是要坚决守住耕地“红线”，建立耕地数量、质量和生态“三位一体”的管护体系；二是要充分发挥水域优势，做好“水经济”文章；三是要提高建设用地的利用效率，控制建设用地的扩张速度；四是要适当增加园地、湿地和草地的面积。