水利核心期刊淅川縣生態(tài)服務價值估算及動態(tài)變化分析
生態(tài)系統(tǒng)服務功能是生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成的、維持人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]。生態(tài)服務功能的評價和保育、恢復問題已成為當今生態(tài)學和經(jīng)濟學界研究的熱點之一。生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價是一種對生態(tài)服務功能強弱進行定量評價的方法[2]，評價結果有助于直觀地認識經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境變化的關系。
摘要：淅川縣是南水北調中線工程渠首所在地，其區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境變化受到調水工程的影響，同時也對中線調水的水質有影響�；�1995年、2000年、2005年和2008年的土地利用/覆蓋變化數(shù)據(jù)，估算了淅川縣4個時期的生態(tài)系統(tǒng)服務價值并分析了其動態(tài)變化特征。結果表明：近20年來，淅川縣生態(tài)服務價值最高為1995年的338251×104元，由于受人類活動的影響，從1995年-2008年淅川縣生態(tài)服務價值整體來講減少了34837×104元，其中農田和水域面積的減少是主要原因。林地、農田和水域產(chǎn)生的生態(tài)服務價值之和超過總價值的90%，并且水源涵養(yǎng)、廢物處理和生物多樣性保護分列生態(tài)服務功能的前三位，其價值之和接近總價值的50%。以調水工程未實施的2000年為界，淅川縣生態(tài)服務價值1995年-2000年減少了73650×104元。隨著南水北調中線工程水源地生態(tài)環(huán)境建設的逐漸開展，2000年-2008年服務價值開始增加，2008年達到了303413×104元，生態(tài)環(huán)境得到改善。2000年以來，淅川縣生態(tài)服務價值與GDP的比值不斷減小，也說明淅川縣在生態(tài)環(huán)境保護的同時經(jīng)濟仍在不斷發(fā)展。
關鍵詞：水利核心期刊,生態(tài)服務價值,土地利用,南水北調中線工程,淅川縣
20世紀90年代以來，國內外對生態(tài)系統(tǒng)服務概念、價值理論及評價方法開展了大量研究[3-6]，其中最具有代表性包括Costanza[3]和謝高地[7-10]等人的研究。土地利用變化正是生態(tài)服務功能變化的重要驅動因素之一，土地利用方式的變化將直接影響生態(tài)系統(tǒng)所提供服務的類型和多少。國內外學者在基于土地利用變化來進行生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價的方法方面取得了進展，其案例應用也越來越多[11-15]。
南水北調中線工程是我國一項規(guī)模宏大的跨流域水資源配置工程，對于緩解我國京津華北平原的水資源短缺具有重大意義。從生態(tài)環(huán)境角度來看，它也是一項規(guī)模宏大的環(huán)境工程，因此它對區(qū)域生態(tài)和環(huán)境潛在影響頗受關注。河南省淅川縣是南水北調中線工程渠首所在地和主要水源區(qū)之一，隨著《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》等一系列規(guī)劃的實施，水源區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到了顯著改善。從生態(tài)服務價值的角度，分析淅川縣中線調水工程實施前后近30年來的生態(tài)環(huán)境變化，有助于掌握和定量評價調水工程對區(qū)域經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的影響。
1研究區(qū)概況
淅川縣位于南陽市西部，河南省西南邊陲，河南、湖北、陜西三省交界地帶，地理坐標為32°55′-33°23′N，110°58′-111°53′E，見圖1。全境西北—東南長約106km，南北寬約26.7km，面積2798km2占全省總土地面積1.67%。淅川縣由低山、丘陵和河流谷地相間分布組成，地勢自西北向東南逐漸降低，縣境山地屬秦嶺余脈，發(fā)源于陜西省秦嶺的丹江在淅川西南部與湖北省的漢江交匯，形成亞洲第一大淡水湖丹江口水庫，使淅川縣成為南水北調中線工程主要水源地、淹沒區(qū)和渠首所在地。縣內沿丹江口水庫環(huán)庫區(qū)周邊的淺山丘陵區(qū)和項目開發(fā)建設集中區(qū)易發(fā)水土流失。
縣域內氣候屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的季風性氣候，年平均氣溫介于15.1℃～18.6℃，氣候濕潤，降水適中，熱量比較豐富。
南水北調中線工程實施以來，全縣服從大局以生態(tài)經(jīng)濟為理念，積極開展生態(tài)農業(yè)、生態(tài)旅游、環(huán)保工業(yè)等，經(jīng)濟實力不斷提高。
2.1數(shù)據(jù)來源和預處理方法
本研究使用的數(shù)據(jù)包括淅川縣1995年、2000年、2005年和2008年土地利用矢量地圖，其中前3年數(shù)據(jù)是地理信息共享中心提供的1∶25萬土地利用矢量圖，2008年數(shù)據(jù)是由LandsatTM影像解譯得到的分類圖。將這些數(shù)據(jù)在ARCGIS中進行了投影變換、屬性編碼、數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計等預處理工作。其他資料[11]來自統(tǒng)計年鑒等[12]。
在信息提取過程中，參照全國土地利用現(xiàn)狀分類方法，將全區(qū)景觀按生態(tài)系統(tǒng)類型分為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)建設用地和未利用土地等6個一級類型。GDP、人口等社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自研究區(qū)統(tǒng)計年鑒。
2.2生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價方法
Costanza等于1997年[3]對生態(tài)服務價值的內涵和估算方法進行了科學的闡述，將生態(tài)系統(tǒng)的服務功能劃分為氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、干擾調節(jié)和水分調節(jié)等17項，并引入生態(tài)服務價值當量法逐項對生態(tài)系統(tǒng)服務功能予以定量研究。我國學者謝高地等[8]在Costanza等研究的基礎上，結合中國生態(tài)環(huán)境實際情況對相應的因子進行了改進，制定了中國生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值當量因子表。本研究采用謝高地等提出的當量因子表計算生態(tài)服務價值，將生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分為氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、水源涵養(yǎng)、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性維持、體閑娛樂等9項功能，從生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內涵出發(fā)將其分類歸納為環(huán)境調節(jié)服務、資源供給服務、對維持生態(tài)系統(tǒng)其它功能具有重要作用的支持服務及文化服務4個一級類型。根據(jù)淅川縣1995年-2008年平均實際糧食產(chǎn)量（3759.12kg/hm2）和稻谷的市場平均收購價（1.15元/kg），計算得到淅川縣每個當量的生態(tài)服務價值為617.57元，進而獲得淅川縣不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生態(tài)服務價值，見表1。
根據(jù)表2，在1995年-2008年間，淅川縣生態(tài)系統(tǒng)總服務價值大致呈先下降又緩慢上升趨勢。從生態(tài)服務價值的變化量來看，以2000年即南水北調中線工程水源地段將要計劃實施的年份為轉折點，未受工程影響的2000年以前，主要由于水域和林地面積減少導致其產(chǎn)生的生態(tài)服務價值也相應減少了84985×104元，尤其是林地在2000年以前的20年間面積減少，使得其產(chǎn)生的服務價值減少了73650×104元，草地和農田的服務價值增加31188×104元也難以彌補這一損失。2000年以后，淅川縣生態(tài)服務價值呈緩慢上升趨勢，8年間增加了18960×104元，主要得益于水域、草地和森林生態(tài)服務價值的增加，故2008年服務總價值反而比2000年增加了18960×104元�？傮w來看，從1995年-2008年淅川縣生態(tài)服務價值共減少了34837×104元，其中林地面積減少和建設用地增加是主要原因。從生態(tài)服務價值變化率來看，淅川縣生態(tài)服務總價值變化率由1995年-2000年的減少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生態(tài)系統(tǒng)不同生態(tài)服務價值構成分析
從各生態(tài)系統(tǒng)類型對淅川縣生態(tài)系統(tǒng)總價值的貢獻率來看（表2），價值大小大致表現(xiàn)為：林地>水域>農田>草地>未利用地>城鎮(zhèn)建設用地，其中林地產(chǎn)生的生態(tài)服務價值最大，約占總價值的40%左右；其次是水域、農田和草地，三者總價值接近總價值59%。淅川縣作為丹江口水庫水源區(qū)的渠首所在，豐富的水資源儲量不僅是中下游需水地區(qū)的重要保障，其產(chǎn)生的生態(tài)服務價值對水源地及調水沿線也是十分重要的資源。
從各項生態(tài)服務功能對生態(tài)系統(tǒng)總價值的貢獻率來看（表3），支持功能、環(huán)境調節(jié)功能、資源供給功能和文化娛樂功能四類一級功能貢獻率依次減小，前兩類分別均占總價值的40%以上。具體服務功能平均價值大小依次為：水源涵養(yǎng)>廢物處理>生物多樣性保護>土壤形成與保護氣候調節(jié)>氣體調節(jié)>原材料>娛樂文化>食物生產(chǎn)。其中水源涵養(yǎng)所占比例最大，平均水平超過了總價值的20%，廢物處理次之，這與水域強大的水源涵養(yǎng)和廢物處理能力有很大關系。
3.3生態(tài)服務強度空間分布及變化
根據(jù)計算，森林、草地、農田、水體和未利用土地單位面積上承載的生態(tài)服務價值分別為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，可見不同生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值差異較大。為了更加直觀地評價淅川縣生態(tài)服務價值的空間分布特點及變化趨勢，本文運用ARCGIS軟件，將不同土地利用類型單位面積的服務價值的計算結果由低到高劃分為4個等級，得到淅川縣4個時期的生態(tài)服務強度等級空間分布圖，見圖3。
從圖3中可以看出，生態(tài)服務價值高的區(qū)域即為高于2×104元/hm2的水域區(qū)，集中分布在淅川縣西南部的丹江口庫區(qū)，另外，在河流、濕地等水域地區(qū)也有零星分布。介于1×104元/hm2～2×104元/hm2之間的區(qū)域被劃分為中等，主要是集中在北部和丹江口水庫附近的林地。草地和農田與水體、濕地和森林相比較而言，服務價值相對較低為0.5×104元/hm2左右，從西北到東南分布較為廣泛。最低的土地利用類型是城鎮(zhèn)建設用地和未利用土地，分布較為零散，總體沿著河流分布。
近20年來生態(tài)服務強度空間變化趨勢表明，較低生態(tài)服務價值的草地和農田分布廣泛，從北到南貫穿整個區(qū)，但面積逐漸下降；生態(tài)服務強度最高的水域面積波動減少，濕地的面積則明顯增加，但是由于水體基數(shù)較大，生態(tài)服務價值較高的區(qū)域仍在減少；林地的面積先減少后增加，增加的幅度不大導致中等價值的區(qū)域也在減少；由于城鎮(zhèn)化發(fā)展加快和逐步推行土地集約節(jié)約利用，退耕還林還草保護水源地的政策，導致較低服務價值的區(qū)域先大幅度增加后緩慢減少。
3.4生態(tài)服務價值與GDP的變化
總體來講，1995年-2008年間生態(tài)服務價值與區(qū)域GDP的比值呈持續(xù)下降趨勢但2000年以后下降速度逐漸減緩。1995年-2000年間，淅川縣GDP的增長速度為15.7%，而生態(tài)服務價值卻以每年15.9%的速率下降；2000年-2008年間，GDP和生態(tài)服務價值均呈增長趨勢，增長率分別為17.8%、6.7%�？梢姡鷳B(tài)服務價值的增加速率遠低于GDP的增長速度。
從生態(tài)服務價值與同期GDP的比值來看，淅川縣1995年從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的服務總價值為同期淅川縣GDP值的2.5倍，到2008年該比重下降到30%。說明調水工程在保障水源地生態(tài)環(huán)境不斷改善的同時，經(jīng)濟發(fā)展也不落后。
4結論
基于淅川縣1995年、2000年、2005年和2008年的土地利用變化對該縣的生態(tài)服務價值進行了估算并分析了其變化特點，得出如下結論。
�。�1）淅川縣生態(tài)服務價值從1995年-2008年間整體減少了62226×104元，其變化趨勢是2000年和1995年相比先降低，此后緩慢增加。
�。�2）淅川縣林地產(chǎn)生的服務價值最大，占總價值的40%以上，其次是水域和農田。1995年-2008年主要由于林地、農田和水域面積減少而導致生態(tài)服務價值相應損失了74240×104元。
（3）在各項服務功能中，水源涵養(yǎng)產(chǎn)生的價值最大，其次是廢物處理，兩者之和約占總價值的40%。從1995年-2008年，各項服務功能的價值比例變化不大，組成結構較穩(wěn)定。按照服務價值大小依次為：水源涵養(yǎng)>廢物處理>生物多樣性保護>土壤形成與保護>氣候調節(jié)>氣體調節(jié)>原材料>娛樂文化>食物生產(chǎn)。
�。�4）從空間分布來看，生態(tài)服務價值高的地區(qū)主要分布于丹江口水庫及其支流的濕地，較高的主要分布在北部和丹江口水庫附近的林地，低值的區(qū)域分布較為破碎，以地勢較低的東南部河谷地帶居多。
�。�5）生態(tài)系統(tǒng)服務價值與GDP比值均逐年降低，說明生態(tài)環(huán)境逐漸改善同時，經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)步提高。
參考文獻：
[1]歐陽志云，王如松，趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其生態(tài)經(jīng)濟價值評價[J].應用生態(tài)學報，1999，10（5）：635-640.
[2]張彩霞，謝高地，楊勤科，等.人類活動對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響—以紙坊溝流域為例[J].資源科學，2008，30（12）：1910-1915.
[7]謝高地，魯春霞，冷允發(fā)，等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價值評估[J].自然資源學報，2003，18（2）：189-196.
[8]謝高地，甄霖，魯春霞，等.一個基于專家知識的生態(tài)系統(tǒng)服務價值化方法[J].自然資源學報，2008，23（5）：911-919.
[9]陳仲新，張新時.中國生態(tài)系統(tǒng)效益的價值[J].科學通報，2000，45（1）：17-22.
[10]趙同謙，歐陽志云，賈良青，等.中國草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能間接價值評價[J].生態(tài)學報，2004，24（6）：1102-1110.
