社會經濟發展對土地生態服務價值的影響

吳沛瑤 陳龍乾 張宇 姚飛

摘要：以徐州市為研究區，探討社會經濟發展對生態服務價值的影響為目的，根據2003—2013年土地利用變化數據，結合敏感性分析方法對研究區10年間的土地生態服務價值變化特征進行研究。結果表明，2003—2013年，水域面積增加幅度較大，增加了8.814萬hm2，建設用地增加幅度僅次于水域，增加了7.194萬hm2;生態服務價值從2003年的230.23億元增加到2009年的316.10億元，但2009年后開始持續下降，該變化主要受到生態服務價值系數較高的水域面積變化的影響;2009以前，生態服務價值變化與GDP、人口、城市化率、第三產業比重呈正相關關系，2009年以后呈負相關關系，主要原因是2009年以后社會經濟的發展以損耗生態服務價值為代價。建議今后應重視生態環境的建設與保護，優化土地利用結構，逐步實現生態環境與社會經濟的協調發展。

關鍵詞：生態服務價值;土地利用;社會經濟發展;徐州市

中圖分類號： F301.2 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0435-04

收稿日期：2014-12-07

基金項目：國家自然科學基金（編號：51174207）;江蘇省高校優勢學科建設工程（編號：SA1102）。

作者簡介：吳沛瑤（1989—），女，甘肅慶陽人，碩士研究生，主要研究方向為土地利用與規劃。E-mail：wupy2013@126.com。

通信作者：陳龍乾，教授，博士生導師，主要研究方向為土地利用與規劃。E-mail：chenlq@cumt.edu.cn。

土地生態服務是指人類在土地利用過程中，通過土地生態系統的結構、功能和過程，間接或直接得到的生命支持產品和服務，這些產品和服務保障了人類正常生活必需品的獲取以及提升了生活品質[1-3]。土地利用是人與土地聯系的最為密切的環節[4]，而土地利用過程對于維持生態服務功能具有重要作用[5]。近年來，土地生態服務研究已成為國內外生態學科與土地學科研究的焦點[6]。土地利用與當地社會經濟發展關系密切，在此過程中也必不可少會對生態的結構和功能產生影響。因此，在研究區域的生態服務價值時，不僅要從土地利用方面進行分析，也要與社會經濟要素相結合，以便更為深入的研究生態服務價值變化[7]。

徐州自2002年完成了徐州都市圈規劃，城市進入轉型階段，生態治理工作隨之展開，此后土地利用格局發生了明顯變化，社會經濟發展得到了顯著提高，同時其生態服務價值也發生了相應的改變。因此，本研究以徐州2003—2013年土地利用變更數據為基礎，在分析徐州土地利用與生態服務價值變化的基礎上，進一步探討當地社會經濟發展與生態環境之間的關系，以期為優化徐州土地利用結構、完善徐州生態服務功能及社會經濟的可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

徐州市位于江蘇省西北部，華北平原的東南部，地處蘇、魯、豫、皖4省接壤地區。土地總面積1.125 8萬km2，區域內東部和中部存在少數丘陵，大部皆為平原。研究區屬于溫熱帶半濕潤季風氣候，光照充足，雨量適中。研究區區域礦產資源豐富，是江蘇重點能源基地和典型的資源型城市代表，環境問題突出，生態較為脆弱。

1.2 數據來源

采用的土地利用基礎數據主要來源于徐州國土資源局2003—2013年連續11年的土地利用變更調查數據，并根據GB/T 21010—2007《土地利用現狀分類》以及實際情況將研究區土地利用類型劃分為7類：耕地、園地、林地、草地、建設用地（城鎮及工礦用地、交通用地）、水域、其他土地。糧食價格和產量及社會經濟數據均來源于歷年《徐州統計年鑒》和國民經濟與社會發展統計公報。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用變化評價 分別從土地利用面積數量變化和土地利用動態度定量分析徐州2003—2013年土地利用變化狀況。單一土地利用類型動態度，可以表達某種土地利用類型變化的速度大小，表達式為：

L=Ub-UaUa×1T×100。

（1）

式中：L為某一研究時段某種土地利用類型動態度;Ua、Ub分別為某種土地利用類型研究初期和研究末期的面積（hm2）;T為研究時段長度（年）。

1.3.2 生態服務價值測算 Costanza等最早提出有關生態服務價值測算的理論與方法[8-9]，此后國內外學者對生態服務價值展開了積極的討論和探索。我國學者謝高地等在參考Costanza等的研究成果基礎上，制定出了適合中國不同陸地生態服務價值的當量因子表和服務價值表[10]。 本研究利用Costanza等的生態服務價值評價模型和謝高地等建立的中國不同陸地生態服務價值當量因子表，與徐州的土地利用狀況相結合，通過當地糧食產量的經濟價值對生態單位面積服務價值表進行修正。

Costanza等的生態服務價值評價模型：

ESV=∑VCk×Ak。

（2）

式中：ESV為生態服務總價值（元）;Ak為第k類土地利用類型的面積（hm2）;VCk為第k類土地利用類型單位面積上的生態服務價值系數[元/（hm2·年）]。

1.3.3 敏感性分析 敏感性分析是經濟學中常用的一種評價方法，它從定量分析的角度研究相關因素發生變化時，對關鍵指標所產生的影響。目前，敏感性分析已與生態學相結合[11]，本研究分別將各土地利用類型生態服務價值系數上下調整50%，根據“公式3”得到敏感性指數（CS）來反映敏感程度。當CS>1，表明ESV對于VC富有敏感性;當CS<1，表明ESV缺乏敏感性;當CS越趨近于1，表明VC準確性越關鍵。

CS=ESVj-ESVi）/ESVi（VCkj-VCki）/VCki。

（3）

式中：CS為敏感性指數;ESV、VC、k同公式（2）;i為初始的價值系數，j為調整后的價值系數。

1.3.4 生態服務價值變化與社會經濟關系分析 社會經濟發展會影響土地利用的類型和方式，進而影響生態環境質量，導致生態服務價值發生變化。依據可量化原則，本研究選取徐州2003—2013年GDP、人口、城市化率、第三產業所占GDP比重4組數據作為社會經濟因子。運用SPSS軟件分別分析人口、GDP、城市化率、第三產業比重與生態服務價值之間的關系，以期從定量角度分析社會經濟因子對生態服務價值的影響。

2 土地生態服務價值變化研究

2.1 土地利用變化分析

從徐州市2003、2009、2013年土地利用變更數據（表1）中，可發現2003—2013年耕地、建設用地、水域、草地增加明顯，而園地、林地、其他土地有所減少。其中水域、建設用地增加幅度較大，水域增加了8.814萬hm2，建設用地增加了 7.194萬hm2，僅次于水域。林地、園地、其他土地10年間面積變化及動態變化度呈負值，其中林地面積減少速率最快，達到3.75%，園地面積量減少幅度最大，為2.094萬hm2。人口增加、城市不斷擴張等因素會影響耕地、建設用地、水域、草地面積的變化，導致其他土地利用類型面積相應減少，而土地利用方式改變會引起生態環境的改變。

表1 徐州市2003、2009、2013年土地利用變化情況及動態變化度

土地利

用類型

面積（×103 hm2） 單一動態變化度（%）

2003 2009 2013 2003—

2009 2009—

2013 2003—

2013

耕地 600.73 595.04 609.12 -0.19 0.59 0.14

園地 77.50 74.53 56.56 -0.77 -6.03 -2.70

林地 40.18 41.68 25.12 0.75 -9.93 -3.75

草地 0.46 6.30 6.47 253.91 0.67 130.65

建設用地 178.90 245.75 250.84 7.47 0.52 4.02

水域 117.33 208.45 205.47 15.53 -0.36 7.51

其他土地 35.12 21.41 22.90 -7.81 1.75 -3.48

2.2 土地生態服務價值變化分析

2003—2013年徐州市糧食平均單產為5 869.57 kg/hm2，2013年，徐州市糧食最低平均收購價格為2.4元/kg，結合文獻[10]和公式（4）得到徐州市平均每年農田糧食產量的經濟價值為2 016.49元/（hm2·年）。由此對生態單位面積服務價值表進行修正。

E=17×∑nt=1ptxtyt/S。

（4）

式中：E為徐州2003—2013年平均每年農田糧食產量的經濟價值（元/hm2）;pt、xt、yt分別為第t年徐州市糧食作物平均收購價格（元/kg）、單產量（kg/hm2）、播種面積（hm2）;S為糧食作物總面積。

本研究將林地、草地、水域、其他土地、建設用地分別與森林、草地、水域、荒漠、建設用地相對應，耕地和園地與農田相對應，參考蔡邦成等的研究成果[12]，利用修正后的徐州市生態單位面積服務價值表，得出徐州市各土地利用類型生態服務功能價值及生態服務總價值（ESV）（表2）。

表2 徐州市2003—2013年生態服務價值變化

年份

服務價值（億元）

林地 草地 耕地 園地 水域 其他土地 建設用地 ESV

2003 17.70 0.07 83.71 10.80 108.76 0.30 8.89 230.23

2004 18.53 0.09 83.70 10.36 147.05 0.29 9.26 269.30

2005 18.49 0.01 83.55 10.36 143.24 0.18 9.35 265.18

2006 18.41 0.01 83.08 10.41 143.72 0.18 9.33 265.14

2007 18.40 0.01 82.88 10.41 144.84 0.18 9.34 266.04

2008 18.37 0.01 82.29 10.39 159.48 0.16 9.30 270.01

2009 18.36 0.92 82.91 10.38 193.23 0.18 10.11 316.10

2010 11.15 0.90 85.10 7.95 192.69 0.18 9.96 307.94

2011 11.11 0.89 85.16 7.93 192.24 0.18 9.96 307.48

2012 11.08 0.95 84.92 7.89 191.17 0.19 9.96 306.18

2013 11.07 0.94 84.87 7.88 190.47 0.19 9.96 305.39

10年間變化量 -6.64 0.87 1.17 -2.92 81.71 -0.11 1.07 75.16

變化率 -37.51% 1 242.86% -27.02% -1.40% 75.13% -36.67% 12.04% 32.65%

如表2所示，徐州市10年間生態服務總價值大體呈上升趨勢，但起伏變化較大，其中在2009年變化最為劇烈。2004年，生態服務總價值與2003年相比，增加了39.07億元，2004—2008年生態服務總價值都在265億元附近上下浮動。2009年，生態服務總價值明顯上升，與2008年相比增加了46.09億元，且達到10年間生態服務總價值的最高值，主要是由生態價值系數相對較高的水域面積大量增加所引起的。在隨后4年中，生態服務總價值持續下降，平均每年下降速度為0.68%，原因是水域、林地面積持續下降減少的生態價值高于其他土地利用類型所增加的生態價值。從各土地利用類型的生態服務價值中可發現，10年間水域和耕地的生態服務價值所占比重之和達到了85%以上，因此耕地和水域是徐州市高生態價值用地，對于提高生態服務總價值的貢獻顯著。

從10年間的生態服務價值變化量和變化率中可發現，草地、水域、耕地以及建設用地的變化量呈正值，其中水域的生態服務價值增加量最大，占總增加量的98.21%，草地的變化率達到1 242.862%，與草地面積在研究時段持續增長相對應。林地、園地、其他土地的變化量呈負值，林地的減小幅度最大，變化率達到37.48%，占總減少量的78.23%。

綜上所述，水域在很大程度上決定了生態服務總價值量，由圖1可看到，水域面積及其生態價值的變化趨勢與生態服務價值相似。因此，徐州市在優化土地利用結構時應重點對水域生態進行。

2.3 敏感性分析

2003、2009、2013年的敏感性指數（CS）均小于1（表3），且各土地利用類型的敏感性指數最高值在0.000 3～0.623 7之間，說明生態服務總價值對于生態服務價值系數（VC）缺乏彈性，研究結果可信，說明對于研究徐州生態服務價值變化所選取的價值系數比較適合。在敏感性指數中，水域、草地的敏感性指數在不斷增大，表明水域及草地的VC對生態服務總價值的變化影響在不斷增強。

表3 徐州各土地利用類型的生態服務價值敏感性分析

土地利用類型

敏感性指數

2003 2009 2013

林地 0.076 9 0.058 1 0.036 2

草地 0.000 3 0.002 9 0.003 1

耕地 0.307 6 0.231 9 0.244 0

園地 0.045 8 0.032 3 0.025 5

水域 0.472 4 0.611 3 0.623 7

其他土地 0.001 3 0.000 6 0.000 6

建設用地 0.038 6 0.032 0 0.032 6

注：不同土地利用類型生態價值系數均為VC±50%。

3 土地生態服務價值變化與社會經濟發展關系分析

徐州市2003—2013年的GDP、人口、城市化率、第三產業比重見表4，結合徐州市生態服務總價值（ESV），得出徐州市生態服務總價值散點圖，觀察散點的分布狀況，運用SPSS軟件將各散點圖進行擬合。從擬合結果（圖2、圖3、圖4、圖5）可發現，它們之間可用三次多項式方程進行較好的擬合。

表4 徐州市社會經濟發展指標

年份 GDP

（億元） 人口

（萬人） 城市化率

（%） 第三產業比重

（%）

2003 852.26 908.66 38.75 34.94

2004 1031.12 916.85 41.95 34.71

2005 1226.65 925.31 43.41 35.20

2006 1464.74 934.31 44.82 35.38

2007 1747.86 940.95 45.81 36.11

2008 2118.84 946.86 47.22 36.88

2009 2390.16 957.61 49.10 37.21

2010 2942.14 972.89 53.21 39.70

2011 3551.65 976.66 55.42 40.50

2012 4016.58 990.53 56.69 41.51

2013 4435.82 1006.85 58.10 42.49

從圖2至圖5中可以看出，生態服務總價值隨著GDP、人口、城市化率、第三產業比重的變化呈現出先增長后下降的趨勢，也就是說對于徐州生態環境具有先促進后消減的作用。

2003年前后，徐州市已進入城市轉型的階段，土地利用結構不斷優化調整，2003—2009年社會經濟發展速度較快，GDP、人口、城市化率、第三產業比重年增長率分別達到3007%、0.90%、4.45%、1.08%，并與生態服務總價值呈正變動趨勢，說明在此階段，當地政府對于人口控制、經濟可持續發展、城市規模擴張以及對生態環境保護的重視程度很高，并提出相應政策措施來保證經濟、社會、環境的協調發展。

2009年后，徐州市GDP的年增長率相對于2009年前稍有下降，但人口、城市化率、第三產業比重的年增長率均高于2009年前，且生態服務總價值開始持續減少，說明社會經濟發展速度已超過生態環境所能承載的能力。2013年，徐州市城市化率與2009年相比增加了將近9個百分點，產業重心也由第一、第二產業逐漸向第三產業轉移，城市用地的大量增加導致部分園地、林地、水域等轉化為建設用地，建設用地的生態服務價值的增加量小于園地、林地、水域等生態服務價值的減少量，致使生態服務總價值減少。因此這一時期的社會經濟發展在一定程度上是以損耗生態服務價值為代價的。

4 結論與討論

2003—2013年，徐州市土地利用格局發生明顯變化，建設用地持續增長。2003—2009年期間林地、水域面積不斷增長，2009年后反而下降，反映出城市發展對于建設用地的需要量在不斷的上升，林地、水域、園地等大量轉化為建設用地。

敏感性分析結果表明，徐州市各生態服務價值系數對生態服務總價值均缺乏彈性，研究結果可信。研究期間徐州市生態服務總價值體呈波動上升趨勢。2003—2008年生態服務總價值出現增減波動，2009年由于水域面積急劇增加，當年的生態服務總價值明顯得到提高，2009年以后建設用地、草地、耕地、其他土地的生態價值增加量低于園地、林地、水域的生態價值減少量，導致生態服務總價值持續減少。

土地利用格局及社會經濟發展與徐州的生態服務價值變化關系密切。不同土地利用類型的生態價值對生態服務價值的貢獻不同，其中水域及耕地的貢獻作用最大，且具有較高生態服務價值系數的水域是影響徐州市生態服務價值的主要因素。因此，在進行合理優化土地利用結構時，應對生態服務價值系數較高的土地利用類型進行重點保護。

GDP、人口、城市化率、第三產業比重在2003—2009年期間與徐州市生態服務總價值呈正相關，對生態環境具有促進作用，2009年以后呈負相關，對生態環境具有壓力和負面作用。雖然此結果并不能說明徐州市的社會經濟發展是導致生態服務價值變化的直接原因，但可以反映出社會經濟發展對生態環境已經產生了影響。因此，徐州市在今后的發展中應控制城鎮建設用地擴張的速度和規模，提高土地的利用效率，適當對人口增長進行控制，進一步提高經濟效益。同時，地方政府采取生態環境保護措施，提高徐州市的生態服務功能來降低社會經濟發展對生態服務功能所帶來的負面影響，促進社會經濟與生態環境的協調發展。

本研究只選取了2003—2013年連續11年的面板數據，研究時段較短，導致在分析數據的變化趨勢以及回歸擬合時，對于分析結果及擬合效果會產生一定的影響。在分析社會經濟與生態服務價值之間關系時，選取的社會經濟因子較少，然而社會經濟對生態服務價值的影響過程是非常復雜的，如何更為詳細地分析社會經濟與生態服務價值的內在機理，并實現科學預測，將是今后繼續研究的內容之一。

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