水利核心期刊淅川县生态服务价值估算及动态变化分析

　　摘要：淅川县是南水北调中线工程渠首所在地，其区域经济发展和生态环境变化受到调水工程的影响，同时也对中线调水的水质有影响。基于1995年、2000年、2005年和2008年的土地利用/覆盖变化数据，估算了淅川县4个时期的生态系统服务价值并分析了其动态变化特征。结果表明：近20年来，淅川县生态服务价值最高为1995年的338251×104元，由于受人类活动的影响，从1995年-2008年淅川县生态服务价值整体来讲减少了34837×104元，其中农田和水域面积的减少是主要原因。林地、农田和水域产生的生态服务价值之和超过总价值的90%，并且水源涵养、废物处理和生物多样性保护分列生态服务功能的前三位，其价值之和接近总价值的50%。以调水工程未实施的2000年为界，淅川县生态服务价值1995年-2000年减少了73650×104元。随着南水北调中线工程水源地生态环境建设的逐渐开展，2000年-2008年服务价值开始增加，2008年达到了303413×104元，生态环境得到改善。2000年以来，淅川县生态服务价值与GDP的比值不断减小，也说明淅川县在生态环境保护的同时经济仍在不断发展。

　　关键词：水利核心期刊,生态服务价值,土地利用,南水北调中线工程,淅川县

　　20世纪90年代以来，国内外对生态系统服务概念、价值理论及评价方法开展了大量研究[3-6]，其中最具有代表性包括Costanza[3]和谢高地[7-10]等人的研究。土地利用变化正是生态服务功能变化的重要驱动因素之一，土地利用方式的变化将直接影响生态系统所提供服务的类型和多少。国内外学者在基于土地利用变化来进行生态系统服务价值评价的方法方面取得了进展，其案例应用也越来越多[11-15]。

　　南水北调中线工程是我国一项规模宏大的跨流域水资源配置工程，对于缓解我国京津华北平原的水资源短缺具有重大意义。从生态环境角度来看，它也是一项规模宏大的环境工程，因此它对区域生态和环境潜在影响颇受关注。河南省淅川县是南水北调中线工程渠首所在地和主要水源区之一，随着《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》等一系列规划的实施，水源区的生态环境得到了显著改善。从生态服务价值的角度，分析淅川县中线调水工程实施前后近30年来的生态环境变化，有助于掌握和定量评价调水工程对区域经济和生态环境的影响。

　　1研究区概况

　　淅川县位于南阳市西部，河南省西南边陲，河南、湖北、陕西三省交界地带，地理坐标为32°55′-33°23′N，110°58′-111°53′E，见图1。全境西北—东南长约106km，南北宽约26.7km，面积2798km2占全省总土地面积1.67%。淅川县由低山、丘陵和河流谷地相间分布组成，地势自西北向东南逐渐降低，县境山地属秦岭余脉，发源于陕西省秦岭的丹江在淅川西南部与湖北省的汉江交汇，形成亚洲第一大淡水湖丹江口水库，使淅川县成为南水北调中线工程主要水源地、淹没区和渠首所在地。县内沿丹江口水库环库区周边的浅山丘陵区和项目开发建设集中区易发水土流失。

　　县域内气候属北亚热带向暖温带过渡的季风性气候，年平均气温介于15.1℃～18.6℃，气候湿润，降水适中，热量比较丰富。

　　南水北调中线工程实施以来，全县服从大局以生态经济为理念，积极开展生态农业、生态旅游、环保工业等，经济实力不断提高。

　　2.1数据来源和预处理方法

　　本研究使用的数据包括淅川县1995年、2000年、2005年和2008年土地利用矢量地图，其中前3年数据是地理信息共享中心提供的1∶25万土地利用矢量图，2008年数据是由LandsatTM影像解译得到的分类图。将这些数据在ARCGIS中进行了投影变换、属性编码、数据计算与统计等预处理工作。其他资料[11]来自统计年鉴等[12]。

　　在信息提取过程中，参照全国土地利用现状分类方法，将全区景观按生态系统类型分为耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用土地等6个一级类型。GDP、人口等社会经济数据来自研究区统计年鉴。

　　2.2生态系统服务价值评价方法

　　Costanza等于1997年[3]对生态服务价值的内涵和估算方法进行了科学的阐述，将生态系统的服务功能划分为气体调节、气候调节、干扰调节和水分调节等17项，并引入生态服务价值当量法逐项对生态系统服务功能予以定量研究。我国学者谢高地等[8]在Costanza等研究的基础上，结合中国生态环境实际情况对相应的因子进行了改进，制定了中国生态系统生态服务价值当量因子表。本研究采用谢高地等提出的当量因子表计算生态服务价值，将生态系统服务功能划分为气体调节、气候调节、水源涵养、食物生产、原材料生产、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、体闲娱乐等9项功能，从生态系统服务功能的内涵出发将其分类归纳为环境调节服务、资源供给服务、对维持生态系统其它功能具有重要作用的支持服务及文化服务4个一级类型。根据淅川县1995年-2008年平均实际粮食产量（3759.12kg/hm2）和稻谷的市场平均收购价（1.15元/kg），计算得到淅川县每个当量的生态服务价值为617.57元，进而获得淅川县不同生态系统单位面积的生态服务价值，见表1。

　　根据表2，在1995年-2008年间，淅川县生态系统总服务价值大致呈先下降又缓慢上升趋势。从生态服务价值的变化量来看，以2000年即南水北调中线工程水源地段将要计划实施的年份为转折点，未受工程影响的2000年以前，主要由于水域和林地面积减少导致其产生的生态服务价值也相应减少了84985×104元，尤其是林地在2000年以前的20年间面积减少，使得其产生的服务价值减少了73650×104元，草地和农田的服务价值增加31188×104元也难以弥补这一损失。2000年以后，淅川县生态服务价值呈缓慢上升趋势，8年间增加了18960×104元，主要得益于水域、草地和森林生态服务价值的增加，故2008年服务总价值反而比2000年增加了18960×104元。总体来看，从1995年-2008年淅川县生态服务价值共减少了34837×104元，其中林地面积减少和建设用地增加是主要原因。从生态服务价值变化率来看，淅川县生态服务总价值变化率由1995年-2000年的减少15.9%[l3]到2000年-2005年和2005年-2008年略有增加，增加比例小于5%。3.2生态系统不同生态服务价值构成分析

　　从各生态系统类型对淅川县生态系统总价值的贡献率来看（表2），价值大小大致表现为：林地>水域>农田>草地>未利用地>城镇建设用地，其中林地产生的生态服务价值最大，约占总价值的40%左右；其次是水域、农田和草地，三者总价值接近总价值59%。淅川县作为丹江口水库水源区的渠首所在，丰富的水资源储量不仅是中下游需水地区的重要保障，其产生的生态服务价值对水源地及调水沿线也是十分重要的资源。

　　从各项生态服务功能对生态系统总价值的贡献率来看（表3），支持功能、环境调节功能、资源供给功能和文化娱乐功能四类一级功能贡献率依次减小，前两类分别均占总价值的40%以上。具体服务功能平均价值大小依次为：水源涵养>废物处理>生物多样性保护>土壤形成与保护气候调节>气体调节>原材料>娱乐文化>食物生产。其中水源涵养所占比例最大，平均水平超过了总价值的20%，废物处理次之，这与水域强大的水源涵养和废物处理能力有很大关系。

　　3.3生态服务强度空间分布及变化

　　根据计算，森林、草地、农田、水体和未利用土地单位面积上承载的生态服务价值分别为1.74×104元/hm2、0.72×104元/hm2、0.49×104元/hm2、2.80×104元/hm2和0.09×104元/hm2，可见不同生态系统生态服务价值差异较大。为了更加直观地评价淅川县生态服务价值的空间分布特点及变化趋势，本文运用ARCGIS软件，将不同土地利用类型单位面积的服务价值的计算结果由低到高划分为4个等级，得到淅川县4个时期的生态服务强度等级空间分布图，见图3。

　　从图3中可以看出，生态服务价值高的区域即为高于2×104元/hm2的水域区，集中分布在淅川县西南部的丹江口库区，另外，在河流、湿地等水域地区也有零星分布。介于1×104元/hm2～2×104元/hm2之间的区域被划分为中等，主要是集中在北部和丹江口水库附近的林地。草地和农田与水体、湿地和森林相比较而言，服务价值相对较低为0.5×104元/hm2左右，从西北到东南分布较为广泛。最低的土地利用类型是城镇建设用地和未利用土地，分布较为零散，总体沿着河流分布。

　　近20年来生态服务强度空间变化趋势表明，较低生态服务价值的草地和农田分布广泛，从北到南贯穿整个区，但面积逐渐下降；生态服务强度最高的水域面积波动减少，湿地的面积则明显增加，但是由于水体基数较大，生态服务价值较高的区域仍在减少；林地的面积先减少后增加，增加的幅度不大导致中等价值的区域也在减少；由于城镇化发展加快和逐步推行土地集约节约利用，退耕还林还草保护水源地的政策，导致较低服务价值的区域先大幅度增加后缓慢减少。

　　3.4生态服务价值与GDP的变化

　　总体来讲，1995年-2008年间生态服务价值与区域GDP的比值呈持续下降趋势但2000年以后下降速度逐渐减缓。1995年-2000年间，淅川县GDP的增长速度为15.7%，而生态服务价值却以每年15.9%的速率下降；2000年-2008年间，GDP和生态服务价值均呈增长趋势，增长率分别为17.8%、6.7%。可见，生态服务价值的增加速率远低于GDP的增长速度。

　　从生态服务价值与同期GDP的比值来看，淅川县1995年从生态系统中获得的服务总价值为同期淅川县GDP值的2.5倍，到2008年该比重下降到30%。说明调水工程在保障水源地生态环境不断改善的同时，经济发展也不落后。

　　4结论

　　基于淅川县1995年、2000年、2005年和2008年的土地利用变化对该县的生态服务价值进行了估算并分析了其变化特点，得出如下结论。

　　（1）淅川县生态服务价值从1995年-2008年间整体减少了62226×104元，其变化趋势是2000年和1995年相比先降低，此后缓慢增加。

　　（2）淅川县林地产生的服务价值最大，占总价值的40%以上，其次是水域和农田。1995年-2008年主要由于林地、农田和水域面积减少而导致生态服务价值相应损失了74240×104元。

　　（3）在各项服务功能中，水源涵养产生的价值最大，其次是废物处理，两者之和约占总价值的40%。从1995年-2008年，各项服务功能的价值比例变化不大，组成结构较稳定。按照服务价值大小依次为：水源涵养>废物处理>生物多样性保护>土壤形成与保护>气候调节>气体调节>原材料>娱乐文化>食物生产。

　　（4）从空间分布来看，生态服务价值高的地区主要分布于丹江口水库及其支流的湿地，较高的主要分布在北部和丹江口水库附近的林地，低值的区域分布较为破碎，以地势较低的东南部河谷地带居多。

　　（5）生态系统服务价值与GDP比值均逐年降低，说明生态环境逐渐改善同时，经济发展稳步提高。

　　参考文献：

　　[1]欧阳志云，王如松，赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J].应用生态学报，1999，10（5）：635-640.

　　[2]张彩霞，谢高地，杨勤科，等.人类活动对生态系统服务价值的影响—以纸坊沟流域为例[J].资源科学，2008，30（12）：1910-1915.

　　[7]谢高地，鲁春霞，冷允发，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.