长江岸线生态系统服务价值变化研究——以靖江市为例.pdf

农业与技术 资源环境长江岸线生态系统服务价值变化研究以以靖靖江江市市为为例例肖泽干刘红军孙玉杰(江苏省兰德土地工程技术有限公司 江苏 南京 靖江市自然资源和规划局 江苏 靖江)摘 要:开展长江岸线生态系统服务价值变化研究 对于岸线土地空间规划和管理具有重要意义 本研究以靖江市 年、年和 年 期土地利用数据 利用遥感数据通过当量因子法计算生态服务价值变化 采用面积转移矩阵模型分析驱动因素 进而提出长江岸线生态保护措施 研究结果表明:年各类景观面积消长变化有限 总体趋于稳定 表明随着社会经济的发展 沿江区域开发强度趋向于饱和 年长江岸线靖江段生态系统服务价值总价值共增加了 万元 表明该时期经济发展基本以各系统服务价值平衡持续发展为原则 生态修复工作不断深化 从空间格局来看 靖江市沿江地区的生态服务价值总水平大致呈现沿江低离岸高的特征 沿江地带建设活动频繁 建设用地占比较大 成为生态服务价值较低的区域 离岸地区水系较多 良好的生态资源使得该区域生态系统服务价值较高关键词:生态服务价值 驱动力因素 长江岸线 靖江市中图分类号:文献标识码:/收稿日期:作者简介:肖泽干()男 博士在读 自然资源工程师 研究方向:土地经济与管理研究 刘红军()男 本科 开发区分局(参公)局长 研究方向:土地管理 孙玉杰()女 硕士 高级工程师 研究方向:地图学与地理信息系统研究工作引言岸线资源指分布于江河、湖泊及海洋沿岸局部区域内的水陆空间 因其独特的地理优势 岸线资源是经济发展规划、港口规划、城镇规划、环境变化等领域的重要研究方向 长江在国内水利、港口运输、生态保护等方面扮演重要角色 长江岸线资源具备举足轻重的生产、生活和生态功能 随着经济发展水平的提高 沿江开发活动日益频繁 在新时代发展背景下 岸线开发利用和保护面临更高标准 持续性的开发利用活动导致长江流域环境质量下降、生态环境承载力减弱 长江生态环境保护工作迫在眉睫 为此 针对长江生态环境问题 制定岸线保护与利用规划 构建集约节约、优化高效的岸线利用格局对于实现岸线生态安全具有重大意义 其中 基于生态系统的区域综合管理越来越受到重视 而生态系统服务价值能够以货币化的形式量化生态系统对人类的重要程度 其能反映生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用目前相关研究内容主要集中在生态系统服务价值评估在海岸线保护与利用规划中的应用研究、海岸线及近岸土地利用变化与生态服务价值效应分析、海岸带生态系统服务价值时空动态变化分析等方面 而对长江岸线变迁引起的土地利用变化及其生态系统服务价值变化研究相对较少 靖江市共有 长江岸线 是江苏省深水岸线最长的县级市 是江苏沿江具有成片和大规模开发潜力的少数岸段之一 同时近些年靖江深入推进长江大保护 生态修复措施取得一定成效 为此 本研究以靖江市长江岸线为研究对象 通过当量因子法研究 年、年及 年靖江市长江岸线生态系统服务价值变化趋势 剖析景观演变驱动因素 为长江岸线规划管理和生态安全保障提供借鉴 研究区概况与研究方法 研究区概况靖江市地处江苏省苏北平原南端 地理位置位于 泰州市南部东南西三面环江 南与张家港市、江阴市、武进市隔江相望 东北至西北与如皋、泰兴市毗连 靖江市是 资源环境 农业与技术 上海都市圈的组成部分 也是长江下游少有的集公路、铁路、水运于一体的交通枢纽城市 同时又是长江下游重要的江海联运枢纽港区及国家一类对外开放口岸泰州港的重要组成部分 其交通位置优越由于长江岸线作为陆江分界的线 不具有空间属性 为研究其生态系统服务价值 本研究将研究区由长江岸线向两侧外扩 即以岸线为中心向陆域延伸、向水域延伸 之间的带状区域本研究以 年、年、年三景美国陆地卫星 系列为数据源 结合长江岸线靖江段开发利用现状 将土地分为耕地、林地、草地、水域、建设用地 类 研究区的社会、经济数据引用对应年份的统计年鉴及统计公报表 遥感影像数据时间/(年月日)传感器潮位空间分辨率/低潮位低潮位低潮位 研究方法 生态系统服务价值定义生态系统服务表示人类从生态系统中取得的利益 连接着自然侧与社会侧 对人类健康、存活和发展至关重要 生态系统服务包含供应服务、调节服务、文化服务和支持服务 个方面 主要功能及含义见表 在充分考虑生态系统服务价值的基础上能够预测环境保护、经济开发和耕地保护场景下快速城市化区域的生态安全格局变化 为地区可持续发展提供路径 为生态环境保护规划提供政策建议 生态系统服务价值计算本研究分别核算了耕地、林地、草地、水域和建设用地的单位面积生态价值 依据 等学者相关的研究成果开展研究区生态系统服务价值的计算 计算方法:()式中 表示生态系统服务总价值 元 为第 种生态系统拥有的生态系统类型面积 为每公顷生态系统服务价值 元 为单个生态系统服务价值系数 元 为单个生态系统服务价值 元 生态系统服务价值的分类修正 非建设用地生态系统服务价值系数修正格局谢高地等学者研究成果 考虑靖江市经济发展现状 对非建设用地的生态系统服务价值开展产量、经济因素修正 具体见式()、式()依据公式()计算出农田每公顷所提供食物生产服务的经济价值 /()式中 为农田修正系数 与 分别为第 年靖江市粮食综合产量和全国粮食产量表 生态系统服务类型服务类型主要功能生态含义供给服务食物生产提供各种农产品及农副产品原料生产提供生物能水资源供给由自然系统提供的、人类生活、农业、工业生产等需消耗的水资源调节服务气体调节保持大气化学组分平衡 如吸收、硫化物等气候调节各景观生态系统调节局部小气候净化环境表示生物体吸收和降解多余养分和化合物 吸附灰尘、除污等水文调节截留、过滤、吸收、贮存水分支持服务土壤保持通过截留、吸收、下渗等降低地表径流对土壤的侵蚀作用 保持土壤肥力维持养分循环对氮、磷等元素及养分的存储、内循环、处理和获取生物多样性为各种生物提供栖息地文化服务美学景观具有娱乐休闲用途 包括美学、艺术、教育、科学、文化等价值 /()/()()式中 为经济修正因子 为考虑消费能力的修正因子 为考虑消费意愿的修正因子 为靖江市第 年的居民人均可支配收入 为第 年全国居民人均可支配收入 为社会发展阶段、为皮尔曲线模型的参数 该值取经验值 分别为、为第 年恩格尔系数(/)(/)()式中 为靖江市第 年 个标准当量因子的生态系统服务价值 元 为靖江市主要作物类型 为研究区第 种粮食作物的播种面积 为靖江市第 种粮食作物的单价 元 为靖江市第 种粮食作物的每公顷产量 为靖江市粮食 农业与技术 资源环境作物总面积 考虑在无人力资源付出情况下自然生态系统提供的经济价值是目前每公顷农田提供的食物生产服务经济价值的/建设用地生态系统服务价值系数修正长江岸线范围内的建设用地对生态系统影响较大 同时会带来负面作用 会造成气体调节、水文调节和土壤保持功能的丧失 计算公式:/()式中 表示大气调节的单位公顷生态系统服务价值 表示废气产生量 表示废气治理费 为建设用地总面积 为水文调节的单位公顷生态系统服务价值 为废水产生量 为废水治理费 为土壤保持的单位公顷生态系统服务价值 为固体废弃物的产生量 为固体废弃物的治理费 为建设用地总面积 结果与分析 土地利用历年变化分析 年土地利用类型面积变化利用 软件对研究区域 年、年、年 个年份的土地利用类型面积进行计算 统计得出研究区各时期土地利用情况 详见表、图 表 研究区域各类土地利用情况年份/年类型面积/占比/面积/占比/面积/占比/耕地 林地 草地 水域 建设用地 图 年研究区生态系统类型结构变化根据表、图 可知 研究区内耕地、建设用地和水域占比最高 合计占比 以上 研究区历年土地利用类型的面积存在一定的变化 从时间尺度上看沿江区域耕地减少明显 年内大致减少 主要转化为建设用地 表明人地矛盾问题依然存在 该时期林地、草地和水域面积缓慢减少 建设用地面积 年相比 年增加了 年相比 年仅增加了 增加幅度缓慢 表明该区域的建设用地由过度扩张向集约化利用转变 年面积转化本研究采用转移矩阵模型定量分析研究区土地利用类型之间的相互转化情况 采用 年和 年 个时期矢量数据进行叠加分析 分析研究区各土地利用类型的变化情况和转变规律、趋势 本研究采用 软件进行叠加分析 计算出 年研究区各土地利用类型转移矩阵 见表 表 年研究区土地利用类型转移矩阵 年 年耕地/建设用地/林地/草地/水域/耕地/建设用地/林地/草地/水域/根据表 可知 耕地、建设用地、林地、草地和水域 面 积 转 移 量 分 别 为 、和 的耕地主要向建设用地和水域转化 转化面积分别为 和 其中建设用地转移占 的建设用地主要转变为耕地 转换面积为 占比约 沿江区域林地和草地面积趋向于稳定 总体变化较小 受降水、气温等自然因素较大 的水域转变为建设用地和耕地 转移面积分别为 和 转移比例分别为 和 年研究区域土地利用总的变化趋势:耕地、建设用地、林地、草地和水域均发生了转移但面积转移量有限 表明随着社会经济的发展 沿江区域开发强度逐渐减缓 沿江岸线建设等生态修复措施实施效果开始体现 生态系统服务总价值时序变化土地利用类型的变化以及沿江地区经济的快速发展造成了沿江地区生态服务价值的变动 从研究区历年生态系统服务价值占比来看 水域占比最高 耕地次之 由于地处沿江区域 耕地和水域面积数量大水域的水资源供给、净化环境和水文调节单位面积价 资源环境 农业与技术 值量大 造成水域单位面积 最大 林地和草地的单位面积 均高于耕地 但是面积较小 因此对应占比也较小 建设用地的负值 表现出其产生的负向作用 作用较突出 原因是建设用地面积较高 年靖江市长江岸线生态系统服务价值不断增长 总计增长了 万元 主要原因是水域面积变化不大 价值量高 林地、草地面积变化小 价值量低 与此同时 水域和耕地生态系统的单位面积 历年增长较大 建设用地的负面作用增长速度有限 造成研究区生态系统服务总价值持续增高 表明沿江地区该时期在经济快速发展的同时注重了自然生态系统价值 经济发展基本以各系统服务价值平衡持续发展为原则 在有关政策推动下 严格控制开发强度 生态修复工作不断深化 单项生态系统服务价值时序变化由表 可知 水域生态系统面积占总面积的 左右 水域在 个时期的生态系统服务价值贡献也最高 年 为 万 元 占 比 为 年 为 万元 占比为 年为 万元 占比为 充分表明了沿江地区水域在生态系统服务功能方面的重要性耕地提供的生态服务价值仅次于水域 并且呈现上升趋势 由 年的 万元上升到 年的 万元 表明该时段靖江市严格落实了耕地保护政策 落实了对耕地尤其是永久基本农田的保护 严格限制非农建设占用耕地 在该政策严格落实的前提下 耕地面积基本变动不大 生态服务价值则稳步增长表 年研究区生态系统服务价值生态系统类型生态系统服务价值/万元 年 年 年耕地 林地 草地 水域 建设用地 合计 林地提供的生态服务价值仅次于水域和耕地 在 年生态系统服务价值为 万元 比 年减少 万元 到 年上升为 万元表明自然性较强的林地变化随机复杂 草地提供的生态服务价值变化平缓 主要原因是自然因素建设用 地 提 供 的 生 态 服 务 价 值 由 年 的 万元上升到 年的 万元 表现出的负面作用不断降低 表明沿江区域产业结构调整取得一定成效从表 来看 研究区单项生态系统服务价值中水文调节历年的生态系统服务价值最高 均在 万元以上 其原因是研究区水文调节单位面积 最大 同时研究区水域面积占比较高并基本保持稳定土壤保持的生态系统服务价值在 年和 年最低 水资源供给的生态系统服务价值在 年最低这主要是由于研究区建设用地对生态系统的负面效益主要体现在土壤保持和水资源供给两方面 同时建设用地历年面积存在小幅度的增长表 年研究区单项生态系统服务价值生态系统服务生态系统服务价值/万元 年 年 年供给服务食物生产 原料生产 水资源供给 调节服务气体调节 气候调节 净化环境 水文调节 支持服务土壤保持 维持养分循环 生物多样性 文化服务美学景观 结论及生态保护措施 结论 年各类景观面积消长变化有限 总体趋于稳定 表明随着社会经济的发展 沿江区域开发强度趋向于饱和 年长江岸线靖江段生态系统服务价值总价值共增加了 万元 表明该时期经济发展基本以各系统服务价值平衡持续发展为原则 生态修复工作不断深化从研究区单项生态系统服务价值量的时序变化来看 年供给服务、调节服务、支持服务和文化服务每年均呈现增长趋势 表明靖江市沿江地区发展水平推动了岸线生态价值水平的提升从空间格局来看 靖江市沿江地区的生态服务价值总水平大致呈现沿江低离岸高的特征 靖江襟江近海 拥有长江中下游保护最好的湿地资源 当前 地方政府正大力推进长江岸线的生态环境建设 沿江自 农业与技术 资源环境然景色和工业开发相融相汇 沿江的长江岸线生态服务价值将日益提升 生态保护措施优化产业结构、推动产业升级既是经济发展的内在要求 又是绿色发展的重要内容 根据前面的结论分析得知 靖江市沿江地区发展有利于岸线生态价值水平的提升 然而 随着社会经济的发展 沿江区域开发强度趋向于饱和 为此 靖江市未来需要加快产业转型升级 逐步淘汰污染较大、效益较低的落后产业 积极引导和吸引战略新兴产业 积极推动绿色转型 为靖江市长江岸线生态保护提供强有力的支撑与此同时 尽管靖江市在长江岸线已开展了生态保护工作 未来还需要对长江岸线进行统筹管理和区域协调 实现靖江市长江岸线的系统性、连贯性生态保护参考文献 李龙 吴大放 王芳 等.中国快速城市化区域生态系统服务价值预测及权衡研究 以佛山市为例.生态学报 ():.杨静 李满春 丁贤荣 等.长江南京段岸线资源 评价与分析.地球信息科学 ():.俞虹旭 余兴光 陈克亮 基于生态系统方法的海洋生态补偿管理机制.生态经济 ():.():.寻晨曦 张志卫 黄沛 王晶 丰爱平 于晓晓.生态系统服务价值评估在钦州市海岸线保护与利用规划中的应用研究.海洋环境科学 ():.丁偌楠 王玉梅.近 年烟台市海岸线及近岸土地利用变化与生态服务价值效应分析.水土保持研究 ():.黄博强 黄金良 李迅 涂振顺.基于 和 模型的海岸带生态系统服务价值时空动态变化分析 以龙海市为例.海洋环境科学 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