西安都市圈生态系统服务价值演变及其与经济发展协调性_吴淼.pdf

收稿日期:20221201基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFC3802804)作者简介:吴淼(1983)，男，陕西西安人，高级工程师，博士，主要从事城市规划与设计、区域经济发展研究工作通信作者:康琦(2000)，男，陕西咸阳人，助理工程师，主要从事土地经济、区域经济发展研究工作E-mail:kangqi thupdicom【水环境与水生态】西安都市圈生态系统服务价值演变及其与经济发展协调性吴淼1，康琦1，程永辉1，2，米炜嵩1(1北京清华同衡规划设计研究院有限公司 西北分公司，陕西 西安 710000;2西北大学 城市与环境学院，陕西 西安 710127)摘要:当前以行政区为单位的“地方性”经济发展模式往往割裂了强调“整体性”的区域生态系统，都市圈作为落实国家区域协调发展战略的全新治理尺度，是实现跨域治理、推动生态环境共保共治的重要治理单元。以西安都市圈为例，采用价值量评价法分析其 20002020 年生态系统服务价值的时空分异特征，探讨各区(县)生态系统服务价值与经济发展的协调性。结果表明:西安都市圈生态系统服务价值总体格局保持稳定，呈北部渭北台塬和北山地区及南部秦岭地区大，中部渭河沿岸生态带小的特征;20 a 来，西安都市圈生态系统服务价值减小 2852 亿元，各区(县)生态系统服务价值变化呈现以西安城六区为核心的圈层递增结构;西安都市圈生态系统服务价值与经济发展整体呈现为高水平协调、一般水平协调、低度失调、中度失调和重度失调 5 类。关键词:生态系统服务价值;价值量评价法;西安都市圈中图分类号:X1711文献标志码:Adoi:103969/jissn10001379202307018引用格式:吴淼，康琦，程永辉，等西安都市圈生态系统服务价值演变及其与经济发展协调性 J 人民黄河，2023，45(7):97102Analysis of the Evolution of Ecosystem Service Value and the CoordinatedDevelopment of Eco-Economy in Xi an Metropolitan AreaWU Miao1，KANG Qi1，CHENG Yonghui1，2，MI Weisong1(1Northwest Branch of Beijing Tsinghua Tongheng Urban Planning Design Institute，Xi an 710000，China;2College of Urban and Environmental Sciences，Northwest University，Xi an 710127，China)Abstract:The current“local”economic construction and development model with administrative districts as the unit often divides the region-al ecosystem that emphasizes“integrity”As a new governance scale for implementing the national regional coordination strategy，the metro-politan area has become an important governance unit for realizing cross-domain governance and promoting the co-protection and governanceof the ecological environment Taking Xi an metropolitan area as an example，this paper analyzed the spatial-temporal differentiation charac-teristics and causes of the ecosystem service pattern in Xi an metropolitan area from 2000 to 2020 by using the value evaluation method，anddiscussed the coordination between the ecosystem service value and economic development of each district and county The results show thatthe overall pattern of ecosystem service value in Xi an metropolitan area remains stable，which is higher in the northern Weibei tableland andBeishan region and the southern Qinling region，and lower in the central along the Weihe iver ecological zone During the past 20 years，thevalue of ecosystem services in Xi an metropolitan area is decreased by 2852 billion Yuan，and the changes of ESV in each district show anepitaxial increasing structure with Xi an six districts as the core The ecosystem services and economic development in Xi an metropolitan ar-ea are incongruous，which can be subdivided into five categories of high level coordination，general level coordination，low level imbalance，moderate imbalance and severe imbalanceKey words:ecosystem services value;value evaluation method;Xi an metropolitan area生态系统服务是指通过生态系统的结构、运行过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务，是人类社会的经济活动与自然资源生态过程交互作用的纽带。国内外学者对生态系统服务的价值1、承载力2、变化驱动机制3 等开展了广泛研究与讨论，其中生态系统服务价值评估是生态资源合理配置和生态环境有效保护的前提4。Costanza 等5 对全球生态系统服务价值进行了分类与全面评估，谢高地等6 对中国的生态系统服务价值进行了核算，杨昆等7 以柳江流域为研究对象阐明了流域生态系统服务价值时空变79第 45 卷第 7 期人民黄河Vol45，No72023 年 7 月YELLOWIVEJul，2023化的复杂作用机制，朱相君等8 对 20002018 年关中地区生态系统服务价值的时空差异进行了研究，此外大量学者开展了城市生态系统服务价值的时空演变特征研究911。目前全国已形成的 34 个都市圈，以 1402%的国土面积集聚了 5037%的人口，创造了约 6557%的国内生产总值12，已成为中国新型城镇化发展的重要空间形态。然而，当前以行政区为单位的“地方性”经济发展模式往往割裂了强调“整体性”的都市圈生态系统13，导致都市圈面临着城镇建设用地快速扩张、生态系统服务功能退化等区域生态安全问题。在中国式现代化道路上，都市圈作为落实国家区域协调发展战略、实现跨区域治理、推动生态环境共保共治工作的重要政策框架载体，将为准确剖析生态保护的整体性与区域经济发展的地方性协调关系提供全新的治理尺度。基于此，本文系统分析西安都市圈土地利用变化趋势、区域生态系统服务价值动态演进及空间分布差异，同时考虑小尺度区域生态环境变化对经济政策等驱动因子的响应更敏感14，剖析西安都市圈各区(县)生态系统服务价值与经济发展的协调性，进而提出推进区域生态系统服务可持续发展的建议，以期为其他都市圈生态与经济协调发展提供参考。1材料与方法西安都市圈地处新亚欧大陆桥和中蒙俄经济走廊交汇处，共计 26 个区(县)，国土面积 206 万 km2。由于西安市城六区土地利用空间结构变化特征相近15，因此将西安市城六区视为一个整体进行讨论。西安都市圈南有秦岭山脉，北有关中北山南坡、渭北台塬，河流纵横交错，拥有丰富的生态资源。近 20 a 来西安都市圈综合实力实现历史性跨越，2020 年底常住人口1 802万人，地区生产总值 13 万亿元。11数据来源研究数据采用 2000 年、2020 年西安都市圈土地利用变更调查矢量数据，来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(http:/wwwresdccn)。参照土地利用现状分类(GB/T 210102017)，根据西安都市圈土地资源及其利用属性，对土地利用类型重分类为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地 6 个一级地类，见图 1。研究区 2000 年地区生产总值数据来源于资源环境科学与数据中心的中国 GDP 空间分布公里网格数据集，2020 年地区生产总值数据来源于陕西省统计年鉴 2021。图 1西安都市圈土地利用类型12研究方法121生态系统服务价值评估生态系统服务价值(ESV)量化评估的方法主要有能值分析法、物质量评价法、价值量评价法 3 种，其中基于土地利用利益转移的价值量评价法被广泛采用16。本研究采用价值量评价法对西安都市圈 2000年和 2020 年各区(县)各类用地的生态系统服务价值进行测算，计算公式为SESVi=AkiVCk(1)式中:SESVi为区(县)i 的生态系统服务价值;Aki为区(县)i 土地利用类型 k 的面积;VCk为土地利用类型 k单位面积生态系统服务价值系数，其中建设用地和未利用地的生态系统服务价值系数参考 Costanza 等17 的研究成果并结合刘永强等18、钟媛等19 的研究进行了修订。122生态系统服务价值与经济发展协调性分析采用系统聚类法分别对西安都市圈 20 a 来各区(县)ESV 变化程度和 GDP 变化程度进行聚类分析，根据聚类分析的结果将 ESV 变化程度分为 3 类、将GDP 变化程度分为 2 类，进而将各区(县)生态系统服务价值与经济发展协调性划分为 6 种类型，见表 1 其中 PESVi为区(县)i ESV 变化程度，PGDP i为区(县)iGDP 变化程度。表 1生态系统服务价值与经济发展协调性分类类型PESV iPGDP i协调程度特征PESV i008%PGDP i15%高水平协调经济发展较快，生态系统稳定PESV i008%PGDP i15%一般水平协调经济发展一般，生态系统稳定02%PESV i008%PGDP i15%低度失调经济发展较快，生态系统破坏02%PESV i008%PGDP i15%重度失调经济发展一般，生态系统破坏PESV i02%PGDP i15%中度失调经济快速增长，生态系统破坏严重PESV i02%PGDP i15%严重失调经济发展缓慢，生态系统破坏严重89人 民 黄 河2023 年第 7 期PESVi和 PGDP i的计算公式为PESVi=SESVit SESVi0SESVi0 100%(2)PGDPi=SGDP it SGDP i0SGDP i0 100%(3)式中:下标 0 为研究期初，下标 t 为研究期末。2结果分析21土地利用变化从土地利用转移矩阵(见表 2)来看，2000 年至2020 年西安都市圈土地利用转移主要包括“耕地转移为建设用地”“草地转移为耕地”“耕地、林地、草地转移为水域”“林地与草地相互转移”4 种。20 a 间西安都市圈建设用地转入面积 87 96429 hm2，其中9377%来源于耕地。建设用地空间分布上主要集中于西安、咸阳、渭南、铜川四市的中心城区，反映出城镇建设用地的扩张来源于对周边耕地的侵占。耕地转入面积为25 67614 hm2，其中12 29330 hm2来源于草地，空间分布上主要集中于白鹿原等台塬地以及洪庆山西部、南部的浅山区，表明地方土地综合整治工作取得较好成效。水域转入面积为 9 68027 hm2，主要来源于耕地、林地和草地，分布在泾河、渭河、灞河沿线以及斗门水库等湖库地区，表明“长安八水”全流域治理等成效显著。林地与草地相互转移，主要散布在西安都市圈南部浅山区、照金香山以及少华山，属于自然植被演替，长安区还出现了集中连片的草地转移为林地现象，与当地林道建设等林业工程相关。22生态系统服务价值变化计算西安都市圈各区(县)生态系统服务价值，结果见表 3。西安都市圈 2000 年 ESV 为 75167 亿表 2西安都市圈土地利用转移矩阵2000 年土地利用类型2020 年转移面积/hm2耕地林地草地水域建设用地未利用地耕地970 126027 7964712 000047 1871682 484119237林地3 21455409 159734 51499613822 8712622563草地12 293306 30583328 848251 771422 2963633151水域1 53742181625699019 3368631224000建设用地8 39659280654363110779143 00189111未利用地23428271514100080321 50938元，2020 年为 723 15 亿元，减少 28 52 亿元，减幅379%，与长株潭都市圈等变化趋势基本一致20。从各区(县)不同年份的 ESV 空间分布来看，西安都市圈ESV 的总体空间分布并未发生改变。北部渭北台塬、北山及南部秦岭地区 ESV 最大，是西安都市圈重要的生态屏障，大面积的林地和草地可以提供多样的生态系统服务;中部渭河沿岸区(县)ESV 最小，13 个区(县)仅贡献了西安都市圈 ESV 的 1205%，由于其处于西安都市圈东西向经济发展轴线上，城市建设造成表 3西安都市圈各区(县)生态系统服务价值名称SESV i/亿元2000 年2020 年名称SESV i/亿元2000 年2020 年周至县1106411091耀州区60125874蓝田县73287271临渭区48004609鄠邑区47114564华州区42384206高陵区1096909富平县47154611长安区58745484杨凌区495421临潼区34203346兴平市18871822阎良区837754武功县14621425城六区23891711渭城区1001882三原县21922088乾县38733809秦都区955793礼泉县38383755泾阳县29802890西安都市圈7516772315生态景观明显破碎化15，因此生态系统服务功能较弱。从西安都市圈各区(县)20 a 来 ESV 变化的空间格局(见图 2)来看，整体上呈现以西安城六区为核心的典型圈层递增结构。核心圈层主要为西安市城六区，其生态系统服务价值显著减小，作为西安都市圈主要的人口聚集区和重要的经济活动承载区，20 a 来生态用地大量流失。过渡圈层主要为秦都区等 12 个区(县)，生态系统服务价值整体呈减小态势，且各地类生态系统服务价值之间存在明显的此消彼长现象。外围圈层主要包括周至县等 8 个区(县)，作为西安都市圈的重要生态功能区，其生态系统服务价值小幅减小，生态系统服务功能基本保持稳定。从西安都市圈各地类 ESV 的变化情况来看，耕地 ESV 减小的区域与建设用地 ESV 增大的区域表现出高度一致性，耕地 ESV 减小量占西安都市圈各地类ESV 减小总量的 9276%，进一步反映出建设用地占用耕地是导致西安都市圈生态系统服务价值减小的核心因素。随着各地政府重点林业工程的实施，除西安、咸阳等中心城区林地 ESV 明显减小外，其他区(县)整99人 民 黄 河2023 年第 7 期图 2各区(县)生态系统服务价值及各地类生态系统服务价值变化体呈增大态势，长安区、耀州区和蓝田县尤为明显;相反，草地 ESV 整体呈减小态势，这与植被自然演替，以及林业工程、高标准农田建设、土地综合整治等工作密切相关。西安都市圈各区(县)水域 ESV 也呈现不同程度的增大，尤其是富平县石川河生态补水工程的实施使其水域 ESV 明显增大，而礼泉县因泔河上游小河水库部分河床裸露、水域转移为草地而水域 ESV 略有减小。23生态系统服务价值与经济发展协调性西安都市圈经济发展呈高增长、不均衡特征，空间上呈现核心区向外围边缘区逐渐降低的趋势。根据式(2)对西安都市圈各区(县)20 a 来 ESV 变化程度和 GDP 变化程度进行计算，根据两者的时空协调性特征进行西安都市圈各区(县)协调性分类，见图 3。图 3西安都市圈生态系统服务价值与经济发展协调性分类西安都市圈生态系统服务价值与经济发展协调性可分为协调发展和失调发展两类。第一类包括高水平协调和一般水平协调。长安区、耀州区和临渭区为高水平协调，这 3 个区分别位于西安、铜川和渭南中心城区的核心，且境内有秦岭、渭北北山等重要生态功能区。3 个区的整体经济发展速度较快，并对具备重要生态功能的要素实施系统保护，促进区域生态效益充分发挥，如长安区扎实推进“七水共治”等重大生态工程建设，耀州区稳步实施矿区生态整治修复等工程，临渭区全面实施南塬北坡生态治理修复工程并构建渭河生态长廊。区域生态环境受经济发展影响较小，初步实现产业生态化与生态产业化同步推进，成为西安都市圈探索“两山理论”的先行区域。蓝田县等 12 个区(县)为一般水平协调，这些区(县)主要位于西安都市圈外围圈层，生态本底良好，承担着重要的生态保护任务，但受交通区位、用地条件、产业基础等因素制约，处于经济缓慢增长、生态系统服务价值基本稳定的一般水平协调状态。未来应坚持产业转型升级，积极承接适合地方发展的都市圈核心区外溢产业，并着力探索新形势下生态产品价值的实现路径，以实现区域生态与经济的协同发展。第二类包括低度失调、重度失调和中度失调。高陵区为低度失调，秦都区、渭城区、阎良区和杨凌区为重度失调，这 5 个区均位于西安北跨渭河“工业增长极”的核心区域，重点发展航空、汽车、轨道交通等产业，理应成为西安都市圈经济发展的新引擎，但近年来，在城镇建设用地快速扩张的同时，除高陵区经济增长较快外，其他区均未取得预期成效，反而造成了区域001人 民 黄 河2023 年第 7 期生态系统服务价值的大幅度减小。这些地区未来应严格管控城镇低效用地蔓延并加强土地集约利用，积极推动绿色产业发展，同时着力提升渭河两岸生态景观品质。西安城六区为中度失调，其用 835%的土地承载了西安都市圈 2747%的人口、3616%的 GDP，但土地利用结构配置不合理，城六区生态系统服务价值减小 678 亿元，减幅达 2838%。城六区未来应在持续推动经济发展的同时，严格管控城市低效用地蔓延;推动“挖潜增绿”行动，打造多层次的城市生态空间;提升对周边区(县)的辐射带动能力，建立合理的定向化生态补偿机制，对周边区(县)做出针对性补偿。3建议与讨论31依托都市圈国土空间规划保障区域生态的整体性国土空间资源是生态系统服务价值实现的载体，而国土空间规划是对国土空间资源配置的超前性安排，应在生态系统服务价值实现和提升过程中发挥空间基底框架的政策保障作用。在总体目标上，将生态系统服务价值的可持续性提升作为重要战略目标，贯穿国土空间规划编制、实施和管理的全过程，统筹运用生态修复、土地整治、高标准农田建设等政策工具包。在治理尺度上，打破以市、县行政区为治理单元的行政壁垒，建立健全都市圈全尺度区域生态环境共保联治体系。针对跨行政区治理责任不清、无序的府际竞争与府际博弈等区域生态治理困局，通过地方政府行政管辖权让渡、跨区域合作组织构建等方式，以流域、自然保护地、生态廊道、关键生境地等为对象，重点对秦岭国家公园、渭北台塬和北山、渭河沿岸生态带等区域开展生态系统整治修复。在空间布局上，科学划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界三条控制线。针对生态空间，通过生态网络构建增加生态系统服务供给空间，通过重点地区生态修复恢复原有生态功能。针对农业空间，持续推进高标准农田建设，提升关中一年两熟灌区、渭北台塬及秦岭北麓旱作区耕地质量和农产品产出效率。针对城镇空间，对昆明池、仪祉湖、渼陂湖等城镇空间中具有重要生态价值的山体、水体进行精细化利用，提升山水景观资源对城市的公共服务作用。32健全都市圈生态补偿机制应对区(县)经济发展的不平衡解决区域发展不平衡不充分的矛盾是都市圈建设的核心。以城六区为中心的西安都市圈核心区享受着外围区(县)提供的生态资源效益却没有给予其足够的生态补偿，而外围区(县)经济发展受限无法独立承担生态环境保护和修复的重任。已有研究表明，生态转移支付制度通过协调保护方和资源受益方的利益关系，可以有效增强受偿地区进行生态治理的积极性，引导产业发展实现绿色转型，最终实现经济与生态协同发展以及整个区域层面的相对协调发展。西安都市圈可借鉴武汉城市圈、长株潭都市圈等的经验，首先，建立涵盖区域各重要生态系统的生态转移支付体系，明确生态补偿的范围、主体和对象，统筹协调各级各类生态要素的补偿管理;其次，健全以生态系统服务价值评估为基础的生态补偿分配制度，精准识别生态补偿空间，科学核算生态补偿额度和需求迫切强度，推动区域生态补偿标准规范化、本地化;再次，定期进行生态系统服务价值核算构成因子的监测和变化更新，根据不同主体对生态资源保护的贡献率确定当年的生态补偿资金分配方案，逐步完善生态补偿资金管理体系;最后，根据不同区(县)的发展特征探索以财政补贴为主体，政策倾斜、项目实施及人才技术投入相结合的“定制化”生态补偿方式，“输血”和“造血”相结合，助力受偿区(县)高质量发展。33推动都市圈“产业生态化”“生态产业化”融合发展健全以“产业生态化”“生态产业化”(以下简称“两化”)为主体的生态经济体系是生态文明建设的根本出路21。传统地方性的生态治理因阻碍了多元主体间产业生态化治理要素的流通而导致治理成本增加，“产业生态化”可以发挥创新协同、减排协同、规制协同等协同效应;“生态产业化”的关键在于制度创新，但生态产品价值评估、产权确认、市场交易等需要各区(县)间开展广泛的协同合作。西安都市圈有必要建立区域生态环境治理体系和区域生态经济体系，促进都市圈“两化”融合发展。西安都市圈“两化”融合发展需要坚持“坚守绿色本金、盘活资源、重塑产业、统一标准”四步走战略。坚守“绿色本金”强调通过生态管控强化对区域生态环境和自然资源的保护;盘活资源是指“摸底确权价值评估市场交易”路径下的生态产品价值实现，包括生态权属交易、绿色金融扶持、经营开发利用等方式;重塑产业强调以产业绿色转型发展与合理的产业分工协作带动区域能级提升，包括传统产业生态化转型、新型产业重点培育、地方特色产业融合发展等;统一标准强调健全区域生态管控标准、生态产品价值实现标准、“两化”融合考核标准等。101人 民 黄 河2023 年第 7 期4结论20002020 年西安都市圈土地利用类型转移主要包括“耕地转移为建设用地”“草地转移为耕地”“耕地、林地、草地转移为水域”“林地与草地相互转移”4种，其中耕地转移为建设用地占主导地位，城镇建设用地扩张对耕地的侵占是导致区域生态系统服务价值减小的主要因素。时间维度上，西安都市圈生态系统服务价值呈减小趋势，由 2000 年的 75167 亿元减小为 2020 年的72315 亿元，共计减小 2852 亿元、减幅 379%。空间维度上，生态系统服务价值总体格局保持稳定，呈北部渭北台塬和北山地区及南部秦岭地区大，中部渭河沿岸生态带小的特征。时空变化上，各区(县)20 a 来ESV 变化呈现以西安城六区为核心圈层、高陵区等近郊为过渡圈层、周至县等远郊为外围圈层的典型圈层递增结构。生态系统服务价值与经济发展协调性上，长安区、耀州区和临渭区经济发展快，生态效益充分释放，两者高水平协调;蓝田县、富平县等作为区域重要生态屏障，处于经济缓慢增长、生态系统服务价值稳定的一般水平协调状态;秦都区、阎良区等渭北区(县)，生态系统服务价值大幅度减小，与经济发展重度失调;西安城六区在人口高度集聚、经济高速发展、城镇建设用地快速扩张的同时，造成了区域生态系统服务价值大幅减小，生态系统服务价值与经济发展中度失调。参考文献:1 张晓瑶，张潇，李冬花，等城市土地利用变化对生态系统服务价值影响的多情景模拟:以深圳市为例J 生态学报，2022，42(6):20862097 2 张杰，李清泉，吴祥茵，等基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析J 生态学报，2021，41(21):83758386 3 罗盛锋，闫文德广西北部湾沿岸地区生态系统服务价值变化及其驱动力 J 生态学报，2018，38(9):32483259 4 BOUL Lefeuvre Nastasia，KELLE Nadine，PLAGNAT-CAN-TOEGGI Pauline，et al The Value of Logged TropicalForests:A Study of Ecosystem Services in Sabah，Borneo J Environmental Science Policy，2022，128:5667 5 COSTANZA，D AGE，GOOT 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