全 文 ：基于生态系统服务价值与粮食安全的
生态安全底线核算
何　 玲１∗　 贾启建２　 李　 超３　 许　 皞１，４
（ １河北农业大学国土资源学院， 河北保定 ０７１０００； ２河北农业大学农村发展学院， 河北保定 ０７１０００； ３中国农业大学资源与环
境学院， 北京 １００１９３； ４河北保定生态文明研究院， 河北保定 ０７１０００）
摘　 要　 河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用结构快速转变，威胁土地生态安全．
针对性核算滨海土地生态系统服务价值并测算生态安全底线可为区域生态保护和修复提供
依据．本文以河北省东南部黄骅市为研究区，科学地选择生态安全与粮食安全的结合点、设计
结合通道并创建结合方式，利用生态系统服务价值和粮食安全标准进行生态安全底线测算．
结果表明： ２０１１年，研究区各地类单位面积生态系统服务价值大小依次为： 湿地＞水域＞园地＞
耕地＞草地＞其他土地＞盐田＞盐碱地＞建设用地；各单项生态系统服务价值贡献率从大到小依
次为： 养分循环＞水源涵养＞娱乐文化＞物质生产＞生物多样性维持＞气体调节＞气候调节＞净
化环境；单位面积耕地粮食产量底线为 ０．２１ ｋｇ·ｍ－２，粮食产值底线为 ０．４１ 元·ｍ－２，单位面
积土地生态系统服务价值底线为 ２１．５８ 元·ｍ－２，研究区土地生态服务总价值底线值为４２．４４
亿元；２０８１年研究区生态安全达到底线，以人为主体的生态系统将濒临崩溃．根据生态安全状
况，黄骅市可分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区．
关键词　 土地利用类型； 生态安全底线； 生态系统服务价值； 粮食安全
本文由国土资源部公益性行业科研专项经费项目（２０１３１１０６０）和河北省科技支撑计划项目（１３２２７６３２９）资助 Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
Ｓｐｅｃｉａｌ Ｆｕｎｄｓ ｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｗｅｌｆａｒｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂｙ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ （２０１３１１０６０） ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ
Ｐｒｏｖｉｎｃｅ （１３２２７６３２９） ．
２０１５⁃０５⁃２２ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１５⁃１１⁃０１ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｈｅｌｉｎｇｓｓｓ＠ １６３．ｃｏｍ
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｏｄ
ｓｅｃｕｒｉｔｙ． ＨＥ Ｌｉｎｇ１∗， ＪＩＡ Ｑｉ⁃ｊｉａｎ２， ＬＩ Ｃｈａｏ３， ＸＵ Ｈａｏ１，４ （ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ａｇｒｉ⁃
ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； ２Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｕｒａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， Ａｇｒｉ⁃
ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； ３Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ⁃
ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９３， Ｃｈｉｎａ； ４Ｂａｏｄｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｃｉｖｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏａｓｔａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｃａｕｓｅｄ ｒａｐｉｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
ｃｏａｓｔａｌ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｒｅａｔｅｎｅｄ ｌａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ
ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ
ｆｏｒ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ． Ｔａｋｉｎｇ Ｈｕａｎｇｈｕａ， ａ ｃｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅａｓｔ ｏｆ Ｈｅ⁃
ｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ， ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｐｏｉｎｔ， ｊｏｉｎｔ ｐａｔｈ ａｎｄ ｊｏｉｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｂｅ⁃
ｔｗｅｅｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｏｆ
Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｃｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅａ ｆｒｏｍ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｏ ｍｉｎｉｍｕｍ ｗｅｒｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｏｒｄｅｒ：
ｗｅｔｌａｎｄ， ｗａｔｅｒ， ｇａｒｄｅｎ， ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄ， ｍｅａｄｏｗ， ｏｔｈｅｒ ｌａｎｄ， ｓａｌｔ ｐａｎｓ， ｓａｌｉｎｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉｎｅ ｌａｎｄ，
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｌａｎｄ． Ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ ｔｏ ｌｏｗ
ｗａｓ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ， ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒｅ， ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｂｉｏｄｉ⁃
ｖｅｒｓｉｔｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ， ｇａｓ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ， ｃｌｉｍａｔｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ｂａｓｅｌｉｎｅ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ０．２１ ｋｇ·ｍ－２， ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｏｕｔｐｕｔ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ０．４１
ｙｕａｎ·ｍ－２， ｔｈｅ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ２１．５８ ｙｕａｎ·ｍ－２， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓ⁃
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 １月　 第 ２７卷　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊａｎ． ２０１６， ２７（１）： ２１５－２２４　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０１．０２３
ｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅａ ｗａｓ ４．２４４ ｂｉｌｌｉｏｎ ｙｕａｎ． Ｉｎ ２０８１ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｗｉｌｌ
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ， ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｈｕｍａｎ ｉｓ ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔ， ｗｉｌｌ ｂｅ ｏｎ ｔｈｅ ｖｅｒｇｅ
ｏｆ ｃｏｌｌａｐｓｅ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｔａｔｕｓ， Ｈｕａｎｇｈｕａ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ４ ｚｏｎｅｓ， ｉ．ｅ．，
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅ， ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｕｆｆｅｒ ｚｏｎｅ， ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉ⁃
ｔｙ ｃｏｒｅ ｚｏｎｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅ； ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ； ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ； ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ．
　 　 土地是最宝贵的自然资源，随着经济的快速发
展，不合理的土地利用现象频繁出现，使得土地生态
安全受到威胁．生态安全指人类生活、生产的基本保
障和来源以及适应环境变化的能力等不受威胁的状
态［１］ ．生态安全关系到人类的生存与发展，目前土地
利用中的生态安全问题日渐凸显，且受到国内外众
多学者的广泛关注，其研究在地学、生态学、资源科
学等领域迅速发展［２－３］ ．当前的生态安全研究多集中
于生态安全评价和生态安全格局构建［４－８］ ．前者主要
围绕生态足迹与生态承载力方法［９－１１］和基于“压力⁃
状态⁃响应”等模型［１２－１４］的评价指标体系研究；后者
更多借助最小阻力模型进行安全格局划分［１５－１６］ ．二
者多是对区域现状或不同时期的生态安全变化进行
时空分析，根据计算结果划分生态阈值，将计算出的
最低值作为生态安全底线［１７］ ．其生态安全底线仅代
表某研究时段的最低值，不能代表研究区任意时间、
任意自然环境、任意生活质量的最低值，即生态系统
崩溃值．
本研究试图探索生态系统濒临崩溃的生态安全
底线，而非依现状计算的生态阈值中的最低值，这个
底线值在没有生态保护措施的若干年后出现，也可
能因生态保护措施得当永不出现．本文仅探索没有
任何生态改善措施情况下，生态系统崩溃时生态安
全底线值及其出现时间．首先，如何界定生态系统濒
临崩溃？ 关于生态系统的主体学者们有不同看法，
本研究基于以人为主体的观点，根据人类粮食需求
的生存底线推算生态崩溃底线．当土地提供的粮食
数量（暂不考虑粮食质量）满足不了人类的基本生
活需要，人类解决不了温饱问题，甚至面临由于饥饿
导致的死亡，则称为以人为主的生态系统濒临崩溃．
其次，如何直观、准确计算生态安全底线？ 科学地选
择生态安全与粮食安全的结合点、设计结合通道并
创建结合方式是解决问题的关键．生态安全评价与
格局构建都是以生态系统的功能效益为基础，粮食
安全标准则基于粮食产量和人均消费量，将两者直
接联系最简便也最准确的方法就是价值，因此生态
安全与粮食安全的最佳结合点是货币化的价值；不
同地类生态服务功能和效益不同，不同地类粮食等
物质生产能力也存在差异，能同时与 ２ 个安全价值
结合的只有地类，所以生态安全与粮食安全的最佳
结合通道是地类；２ 个安全的最佳结合方式是通过
耕地的粮食产出能力，计算耕地物质生产价值，进而
计算耕地的生态系统服务价值，通过耕地与其他地
类的生态系统服务价值关系间接计算生态系统服务
总价值．本研究以河北省黄骅市为研究区，基于 ３Ｓ
（ＧＩＳ、ＲＳ 和 ＧＰＳ）技术，利用植被净第一生产力
（ＮＰＰ）进行针对性的生态系统服务价值估算，结合
粮食安全标准测算生态安全底线，并根据黄骅市历
年生态系统服务价值变化规律，找到生态系统服务
价值达到生态安全底线的时间年限，通过构建生态
安全格局为区域生态保护和修复提供依据．
１　 研究地区与研究方法
１􀆰 １　 研究区概况
黄骅（３８°０９′—３８°３９′ Ｎ，１１７°０５′—１１７°４９′ Ｅ）
位于河北省东南部、海河平原黑龙港流域最东端，总
面积 ２１７７．８３ ｋｍ２，海岸线 ６５．８ ｋｍ．黄骅市地貌类型
为退海淤积和冲积平原类型，地势低洼平坦，从西南
向东北缓缓倾斜，海拔在 １～７ ｍ．该区属暖温带半湿
润季风气候，因濒临渤海湾略具海洋性气候特征，有
“气候温和、光照充足、降雨集中、四季分明”的特
点，年均气温 １３ ℃，年蒸发量 １５００ ～ ２０００ ｍｍ，年降
水量 ５００～６００ ｍｍ．黄骅市土类包括潮土、盐土和沼
泽土．因受地形、冲积母质和土体构型的影响较大，
全市土壤瘠薄，盐碱化程度严重，ｐＨ值在 ７􀆰 ５ ～ ８．５；
土壤含盐量＞０．３％，最高达 ３．３％；土壤有机质含量
较低，平均为 ９．５ ｇ·ｋｇ－１，肥力偏低．植物种类较少，
大部分为草本植物，木本乔木和灌木植物较少．
１􀆰 ２　 数据来源及处理
１􀆰 ２􀆰 １土地利用类型数据的来源与处理　 数据来自
地理空间数据云，空间分辨率均为 ３０ ｍ，轨道号
１２２ ／ ３３，Ｌａｎｄｓａｔ ７ ＥＴＭ＋影像，成像时间 ２０１１年 ６ 月
２５日，平均云量为 １．５．影像图云层明显位于图幅
中上部，黄骅市位于该图的左下部，左下角云量为
６１２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
图 １　 ２０１１年黄骅市影像图
Ｆｉｇ．１　 Ｉｍａｇｅｓ ｏｆ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１．
０．７８，基本未被云层遮盖．为准确获取数据，在
ＥＮＶＩ ４．７软件支持下，对该图幅进行去云处理．将
２０１１年影像依据 １ ∶ １万土地利用现状图进行几何
校正，后将影像进行 ４、３、２波段组合，按照黄骅市行
政界线进行图像裁剪，进行几何精校正，最后对图像
进行增强处理（图 １）．
１􀆰 ２􀆰 ２归一化植被指数的来源与处理　 归一化植被
指数 （ ＮＤＶＩ） 的数据来自地理空间数据云，为
ＭＯＤ１３Ｑ１的 ＭＯＤＩＳ数据产品，时间跨度为 ２０１１ 年
１—１２月，需对原始数据进行裁剪、大气校正、辐射
校正、几何校正．ＭＯＤＩＳ 数据产品为 １６ ｄ合成的 ２５０
ｍ空间分辨率的植被指数．为保证与气象数据的时
间分辨率保持一致，采用最大值合成法（ＭＶＣ）将数
据进行合成，使数据受云的影响最低，生成研究区逐
月 ＮＤＶＩ数据（图 ２）．
１􀆰 ２􀆰 ３气象数据的来源与处理　 由中国气象数据资
源共享服务网获得黄骅、泊头、沧州市 ３个站点的气
象数据，并从黄骅市周边 ２０个县气象局收集获取各
县 ２０１１年全年的日气象数据．通过数据汇总计算，
获得黄骅市及周边各县各月的平均降水量、蒸发量、
平均温度、风速、太阳辐射量、日照时数、湿度、水汽
压、大气压及极端最高、最低气温等气象数据．通过
ＡｒｃＧＩＳ １０．０软件的空间插值功能，对各月各气象数
据分别进行反距离加权空间插值［１８］，分别获得分辨
率为 ３０ ｍ×３０ ｍ 的 ２０１１ 年黄骅市 １—１２ 月平均降
水量、蒸发量、平均温度、风速、太阳辐射量、日照时
数、湿度、水汽压、大气压及极端最高、最低气温分布
数据．
１􀆰 ２􀆰 ４外业调研数据的来源与处理
１）土壤数据．在行政区划图、土地利用现状图和
土壤类型分布图的综合基础上，按照各乡镇面积，平
均布设样点，在地形复杂、利用方式复杂的区域适当
多布点，共布点 ３０３个（图 ３）．２０１４年 ７ 月采集各样
点 ０～２０ ｃｍ土样．全部土样用土壤农化常规方法测
定土壤全氮、全磷、全钾含量及容重．其中，土壤全氮
含量采用半微量开氏法测定，土壤全磷含量采用高
图 ２　 黄骅市 ２０１１年 １—１２月 ＮＤＶＩ空间分布图
Ｆｉｇ．２　 Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＮＤＶＩ ｉｎ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｃｉｔｙ ｆｒｏｍ Ｊａｎｕａｒｙ ｔｏ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ｉｎ ２０１１ （３０ ｍ×３０ ｍ）．
７１２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 何　 玲等： 基于生态系统服务价值与粮食安全的生态安全底线核算　 　 　 　 　
图 ３　 调查样点分布
Ｆｉｇ．３　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｖｅｙ ｓｉｔｅｓ．
Ⅰ： 黄骅镇 Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｔｏｗｎ； Ⅱ： 南排河镇 Ｎａｎｐａｉｈｅ Ｔｏｗｎ； Ⅲ： 吕
桥镇Ｌｙｕｑｉａｏ Ｔｏｗｎ； Ⅳ： 旧城镇 Ｊｉｕｃｈｅｎｇ Ｔｏｗｎ； Ⅴ： 羊二庄镇
Ｙａｎｇｅｒｚｈｕａｎｇ Ｔｏｗｎ； Ⅵ： 常郭镇 Ｃｈａｎｇｇｕｏ Ｔｏｗｎ； Ⅶ： 滕庄子乡 Ｔｅｎｇ⁃
ｚｈｕａｎｇｚｉ Ｔｏｗｎ； Ⅷ： 官庄乡 Ｇｕａｎｚｈｕａｎｇ Ｔｏｗｎ； Ⅸ： 齐家务乡 Ｑｉｊｉａｗｕ
Ｔｏｗｎ； Ⅹ： 羊三木乡 Ｙａｎｇｓａｎｍｕ Ｔｏｗｎ； Ⅺ： 黄骅港 Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｐｏｒｔ；
Ⅻ： 中捷产业园区 Ｚｈｏｎｇｊｉｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐａｒｋ； ⅩⅢ： 南大港产业园区
Ｎａｎｄａｇａｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐａｒｋ．
氯酸⁃硫酸酸溶法测定，土壤全钾含量采用氢氧化钠
熔融⁃火焰光度法测定，土壤容重采用环刀法测
定［１９］ ．
　 　 ２）物种数目．结合土壤数据调查样点，在研究区
内布设 ３０３个 １ ｍ×１ ｍ研究小区．考虑到气温、降水
对地表植被的影响，选择反映地表植被信息较多的
７ 月进行样地调查，对每个小区进行详细的物种辨
别、分类及取样．受动物活动场所及时间的限制，调
查结果代表现状最低物种数目．
１􀆰 ２􀆰 ５统计数据的来源　 价格指数来自中华人民共
和国国家统计局网站（ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｓｔａｔｓ．ｇｏｖ．ｃｎ ／ ），土
地数据来自 １９９６—２００８ 年河北省国土资源厅统计
数据．本研究结合全国土地利用现状分类［２０］、中国
科学院资源环境分类系统、滨海盐碱土区的特征和
黄骅市的实际情况，以土地利用方式为基础，以人类
社会的景观生态需求为立足点，选取研究区面积较
大的地类进行提取，分为耕地、园地、草地、建设用
地、水域、盐碱地、湿地、盐田、其他土地 ９类．
１􀆰 ３　 植被净第一生产力的估算方法
植被净第一生产力（ＮＰＰ）是单位时间、单位面
积内植被所积累的有机物质总量，是光合作用产生
的有机物和自养呼吸所消耗有机物的差值［２１－２２］ ．其
公式为：
ＮＰＰ＝ＧＰＰ－Ｒ （１）
式中：ＮＰＰ 为净第一生产力（ｇ Ｃ·ｍ－２·ａ－１）；ＧＰＰ
为总第一生产力（ｇ Ｃ·ｍ－２·ａ－１）；Ｒ 为呼吸消耗量
（ｇ Ｃ·ｍ－２·ａ－１）．
ＧＰＰ＝ＦＰＡＲ×ＰＡＲ×ｆ（Ｔ）×ｆ（β）×εｍａｘ （２）
式中：ＦＰＡＲ为植被吸收的入射光合有效辐射比例；
ＰＡＲ是太阳入射光合有效辐射；ｆ（Ｔ）为温度胁迫系
数；Ｔ为温度； ｆ（ β）为水分胁迫系数；β 为蒸发比；
εｍａｘ为最大光能利用率．
由于需要计算的指标因子较多且计算过程较复
杂，为了保证计算精度，各指标的计算借助 ＡｒｃＧＩＳ
的栅格计算器功能实现，空间数据的输出分辨率均
为 ３０ ｍ×３０ ｍ．
１􀆰 ４　 单项生态系统服务价值的估算方法
依据 Ｃｏｓｔａｎｚａ 等［２３］和谢高地等［２４］的研究成
果，结合滨海地区实际情况（为负地形，属构造下沉
区，土壤侵蚀作用小），本研究估算除土壤侵蚀功能
以外的物质生产功能、养分循环功能、气体调节功
能、气候调节功能、水源涵养功能、净化环境功能、生
物多样性维持功能和景观文化 ８个类型．
１􀆰 ４􀆰 １物质生产功能　 物质生产功能是绿色植被通
过光合作用累积有机质的过程，该功能为人类及其
他生物提供最基础的能量．
Ｖｏｍ ＝∑ＮＰＰ（ｘ） × ＰＯＭ （３）
式中：Ｖｏｍ为物质生产价值；ＮＰＰ（ｘ）为 ｘ 像元每年生
产的有机物质量；ＰＯＭ是有机物质价格．
１􀆰 ４􀆰 ２养分循环功能　 养分循环功能是绿色植被通
过光合作用将营养元素转化为有机物质，为其生命
提供所需营养物质的过程．
Ｖｎｃ ＝∑Ｖｎｃｉ（ｘ） ＝∑ＮＰＰ（ｘ） × Ｒ ｉ １ × Ｒ ｉ ２ × Ｐ ｉ
（４）
式中：Ｖｎｃ为养分循环价值；Ｖｎｃｉ（ ｘ）为 ｘ 像元处单位
面积上积累的第 ｉ种营养元素价值；ｉ 代表 Ｎ、 Ｐ、 Ｋ
３种元素；Ｒ ｉ １为 ｉ 元素在不同生态系统生产的有机
物质中的分配率；Ｒ ｉ ２为 ｉ元素折算成化肥的比例；Ｐ ｉ
为 ｉ肥的价格．
１􀆰 ４􀆰 ３气体调节功能　 气体调节功能指植物通过光
合作用与呼吸作用释放的 Ｏ２对空气质量调节的贡
献．以有机质的生产为基础，根据光合作用与呼吸作
用的化学反应方程式可推算出，每生产 １ 单位干物
质可以释放 １．２ 单位的 Ｏ２ ［２５］ ．根据影子工程法，利
用工业制氧的价格来评估释放 Ｏ２的价值．
Ｖｓｆｏ ＝∑１．２ × ＮＰＰ（ｘ） × ＶＯ２ （５）
式中：Ｖｓｆｏ为气体调节价值；ＶＯ２为工业制氧单位价格．
１􀆰 ４􀆰 ４气候调节功能　 气候调节功能指植物通过光
合作用与呼吸作用固定的 ＣＯ２对气候调节的贡献．
每生产 １单位干物质，需要消耗 １．６２单位的 ＣＯ２ ．根
８１２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
据成本替代法，采用被较多国家和环境经济学家普
遍认可的瑞典碳税率的单位价值来替代 ＣＯ２的单位
价值［２５］，从而计算出气候调节的价值．
Ｖｘｓｃ ＝∑１．６２ × ＮＰＰ（ｘ） × ＶＣＯ２ （６）
式中：Ｖｘｓｃ为气候调节价值；ＶＣＯ２为依据瑞典碳税率
所换算出的 ＣＯ２单位质量价格．
１􀆰 ４􀆰 ５水源涵养功能　 水源涵养功能主要指水源对
水分的调节与供应．水分调节指下垫面为水域时，生
态系统对水域进行调节；水分供应指下垫面为土壤
时，生态系统为区域内各类生物提供水分．本文采用
替代工程法计算生态系统水源涵养价值．
ＶＷＣ ＝∑Ｖ（ｘ） × Ｐｗ （７）
式中：ＶＷＣ为水源涵养价值；Ｖ（ｘ）为 ｘ 像元处每年单
位面积涵养水量；Ｐｗ为修建水库单位库容平均成本．
当下垫面是土地时，水源涵养公式如下：
Ｖｓ（ｘ） ＝∑Ｐｍｅａｎ（ｘ） × ＫＷ × ＲＷ （８）
式中：Ｖｓ（ｘ）是下垫面为土地时 ｘ像元处每年单位面
积涵养水源量；Ｐｍｅａｎ（ｘ）为像元 ｘ 处逐月降水量；ＫＷ
为产流降雨量占总降雨量的比例；ＲＷ 为地表植被减
少径流系数．
当下垫面是水域时，水源涵养公式如下：
ＶＷＣ（ｘ） ＝∑Ｐｍｅａｎ（ｘ） － ＥＴａ（ｘ） （９）
式中：ＶＷＣ（ｘ）是下垫面为水域时 ｘ 像元处每年单位
面积涵养水源量；Ｐｍｅａｎ（ｘ）为 ｘ 像元处逐月降水量；
ＥＴａ（ｘ）为 ｘ像元处逐月实际蒸散量．
１􀆰 ４􀆰 ６净化环境功能　 净化环境功能主要表现吸收
分解有毒物质、吸附尘埃和杀灭细菌等多种功能．本
文仅对各生态系统吸收分解 ＳＯ２、ＨＦ、ＮＯｘ 和吸附尘
埃的作用进行价值计算．
Ｖｃｅ ＝∑Ｑｉｊ × Ｃ ｉｊ × Ｓｉ （１０）
式中：Ｖｃｅ为净化环境价值；Ｑ 为单位面积有害物质
吸收的量；Ｃ为单位治理成本；Ｓ 为各生态系统的面
积；ｉ为各生态系统；ｊ为吸收不同有害物质．
１􀆰 ４􀆰 ７生物多样性维持功能　 选用 Ｓｈａｎｎｏｎ 指数计
算生物多样性维持功能价值．
Ｈ ＝－ ∑
ｓ
ｉ ＝ １
Ｐ ｉ ｌｏｇ２Ｐ ｉ （１１）
式中：Ｈ 为 Ｓｈａｎｎｏｎ 指数；Ｐ ｉ为属于种 ｉ 的个体在全
部个体中的比例．
将计算出的生物多样性指数进行空间插值，得
出黄骅市生物多样性指数空间分布数据．参照国
家林业评估标准《森林生态系统服务功能评估规
表 １　 物种保育指数分级价值
Ｔａｂｌｅ １　 Ｇｒａｄｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ
等级
Ｇｒａｄｅ
指数
Ｉｎｄｅｘ
单价
Ｖａｌｕｅ ｉｎ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅａ
（ｙｕａｎ·ｈｍ－２·ａ－１）
Ⅰ ≥６ ５００００
Ⅱ ［５，６） ４００００
Ⅲ ［４，５） ３００００
Ⅳ ［３，４） ２００００
Ⅴ ［２，３） １００００
Ⅵ ［１，２） ５０００
Ⅶ ＜１ ３０００
范》 ［２６］中的物种保育指数分级价值表（表 １），将生
物多样性指数转化为货币价值，进而得出生物多样
性价值．
１􀆰 ４􀆰 ８娱乐文化功能　 娱乐文化功能价值通过研究
区旅游收入来体现．黄骅市 ２０１１ 年文化旅游总收入
８．６９亿，主要旅游景点有南大港湿地自然保护区、古
贝壳堤自然保护区、古贡冬枣园、岐口炮台遗址、世
博园游乐园等．各生态类型娱乐文化价值比值为：草
地 ∶ 园地 ∶ 水域 ∶ 湿地 ＝ １ ∶ １９ ∶ １１５ ∶ ７２７．５；耕
地、盐碱地、盐田、建设用地的娱乐文化价值暂不
计算．
１􀆰 ５　 生态安全底线值估算方法
１􀆰 ５􀆰 １粮食安全底线值的界定　 国家统计局为了保
持数据的一致性，将“粮食”界定为稻谷、小麦、玉米
和大豆 ４个主要品种．根据黄骅市实际情况，将上述
粮食统一归并为耕地的物质产出．虽然耕地的产出
物不仅仅是以上 ４ 种作物，但为了计算方便且不影
响准确度，所有耕地产出物按照热量比全部转化为
小麦进行计算．
关于人均粮食底线的界定，参照文献［２７－３２］
的研究成果，将人均粮食标准划分为：温饱底线为人
均 ３５０ ｋｇ 粮食，小康底线为人均 ４００ ｋｇ 粮食，富裕
底线为人均 ４５０ ｋｇ粮食，此处的粮食指各种人类摄
入的食物全部按热量转化为小麦，各级别粮食产量
按自给率 １００％进行计算，以便更精确地探索生态
安全底线．
１􀆰 ５􀆰 ２生态安全底线值的估算 　 首先，计算单位面
积耕地粮食产量底线．虽然随着科技水平的提升，粮
食产量日益提高，但若耕地退化或污染到一定程度，
必定会导致粮食产量下降，此步骤用于探索保障人
类温饱需求的粮食单产：
ＬＦＰＤ＝ＰＴ
×ＰＡＦ
ＬＡ
（１２）
式中：ＬＦＰＤ为耕地粮食单产；ＰＴ 为人口总数；ＰＡＦ
９１２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 何　 玲等： 基于生态系统服务价值与粮食安全的生态安全底线核算　 　 　 　 　
为人均粮食标准，本文取 ３５０ ｋｇ；ＬＡ为耕地面积．
其次，计算单位面积耕地粮食产值底线．通过
２０１１年黄骅市统计年鉴［３３］中小麦价格计算耕地粮
食产值底线．
最后，计算生态安全底线．将上述耕地粮食底线
产值看作耕地物质生产能力的底线值，根据单位面
积生态系统服务价值中各地类价值比例关系，折算
最低生态系统服务价值，即生态安全底线．
１􀆰 ６　 生态安全底线时间估算方法
地类的转换、建设用地的增加和耕地的减少不
会随时间变化呈加剧趋势，各地类面积的供应主要
受土地利用总体规划上级下达的指标控制，各指标
不会出现随时间递增或递减趋势，尤其是新增建设
用地、耕地保有量等指标．因此，各地类面积历年呈
平稳变化趋势，用平均变化速率分析生态安全底线，
理论上能准确地反映生态系统服务价值变化趋势．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 植被净第一生产力的空间分布
黄骅市 ２０１１ 年全年植被净第一生产力（ＮＰＰ）
总量达 １５．９５×１０１２ ｇ Ｃ，单位面积平均 ＮＰＰ 量约为
７２７．５４ ｇ Ｃ·ｍ－２，变化范围为 ０～１００８ ｇ Ｃ·ｍ－２ ．ＮＰＰ
低值区明显集中在沿海，主要地类为盐田和港口等建
设用地，高值区除沿海外，在全区较均匀分布．
２􀆰 ２　 单位面积生态系统服务价值
２０１１年，黄骅市各地类单位面积生态系统服务
价值构成中，湿地价值量最大，达 １４．９５ 元·ｍ－２，贡
献率达 ３０．６％，湿地的娱乐文化功能、水源涵养功能
和养分循环功能突出；其次是水域，价值量为 ７．３０
元·ｍ－２，贡献率为 １４． ９％，其水源涵养功能和养
分循环功能较强；建设用地的价值量最低，为２．４４
图 ４　 ２０１１年黄骅市 ＮＰＰ 的空间分布
Ｆｉｇ．４ 　 Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＮＰＰ ｉｎ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１
（ｇ Ｃ·ｍ－２）．
元·ｍ－２，贡献率仅有 ５．０％；园地、耕地、草地、其他
土地、盐田和盐碱地的单位面积价值量依次降低
（表 ２）．
　 　 由图 ５可以看出，生态系统服务价值高的区域
集中在黄骅市东北部湿地地区和 ２２ 条天然河流与
人工排水干渠；东部沿海主要是港口码头和盐场用
地，植被少，生态系统服务价值低；其余地区的生态
系统服务价值分布均匀．其中，北部生态系统服务价
值整体高于南部．北部齐家务乡、官庄乡和吕桥镇紧
邻天津市，建设初期实施“接轨天津”战略，注重生
态环境保护；齐家务乡发展以冬枣产业为特色的生
态旅游业，官庄乡注重耕地保护及盐碱地改良，吕桥
镇东部有大面积湿地和水域；南大港产业园区有著
名的湿地保护区，因此，整体生态系统服务价值高．
南部主要有黄骅镇和旧城镇，该区域城市化进程快，
建设用地持续增加，城郊农用地利用强度高，农药、
化肥投放量增加，耕地质量呈下降趋势，故生态系统
服务价值低．黄骅市西部生态系统服务价值整体高
于东部．西部距离渤海岸较远，盐碱程度相对较轻，
主要分布园地和耕地，生态系统服务价值较高；东部
的南排河镇和黄骅港大力发展港口经济，交通运输
及仓储等建设用地面积广，港口部分湿地转换为盐
田导致生态系统服务价值较低．
２􀆰 ３　 生态安全底线值
２０１１年，研究区单位面积耕地粮食产量底线为
２０７２．４３ ｋｇ·ｈｍ－２，即 ０．２１ ｋｇ·ｍ－２ ．黄骅市 ２０１１ 年
小麦平均价格取值为 ２ 元·ｋｇ－１，则粮食产值底
线为４１４４􀆰 ８６ 元·ｈｍ－２，即 ０． ４１ 元·ｍ－２ ．黄骅市
单位面积土地生态系统服务价值底线值为 ２１． ５８
元·ｍ－２（表３），全市土地生态服务总价值底线值为
图 ５　 ２０１１年黄骅市生态系统服务价值的空间分布
Ｆｉｇ．５　 Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｉｎ Ｈｕａｎｇ⁃
ｈｕａ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１ （ｙｕａｎ·ｍ－２）．
０２２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
表 ２　 ２０１１年黄骅市单位面积生态系统服务价值
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅａ ｉｎ Ｈｕａｎｈｕａ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１ （ｙｕａｎ·ｍ－２）
生态系统功能
Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
耕地
Ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
ｌａｎｄ
园地
Ｇａｒｄｅｎ
草地
Ｍｅａｄｏｗ
建设用地
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｌａｎｄ
水域
Ｗａｔｅｒ
盐碱地
Ｓａｌｉｎｅ ａｎｄ
ａｌｋａｌｉｎｅ ｌａｎｄ
湿地
Ｗｅｔｌａｎｄ
盐田
Ｓａｌｔ
ｐａｎ
其他土地
Ｏｔｈｅｒ
ｌａｎｄ
总价值
Ｔｏｔａｌ
ｖａｌｕｅ
物质生产
Ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
０．９３ ０．８９ ０．８５ ０．５０ ０．５３ ０．４７ ０．７８ ０．０５ ０．７７ ５．７７
养分循环
Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ
１．７６ １．８６ １．７９ １．０１ ２．０４ １．０９ １．９２ ０．１３ １．５５ １３．１５
水源涵养
Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
０．４５ ０．４１ ０．３１ ０．００ ２．５５ ０．１６ ２．８４ ２．７２ ０．４５ ９．８９
气体调节
Ｇａｓ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
０．６５ ０．６７ ０．６６ ０．３６ ０．３８ ０．６８ ０．６４ ０．０３ ０．５６ ４．６３
气候调节
Ｃｌｉｍａｔｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
０．２６ ０．２７ ０．２６ ０．１４ ０．１５ ０．２７ ０．２６ ０．０１ ０．２２ １．８４
净化环境
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０．００ ０．０１ ０．０１ ０．００ ０．０４ ０．００ ０．０４ ０．０１ ０．００ ０．１１
生物多样性维持
Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
０．４８ ０．４８ ０．４８ ０．４３ ０．４３ ０．４５ ０．９９ ０．４３ ０．４７ ４．６４
娱乐文化
Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒｅ
０．００ ０．２０ ０．０１ ０．００ １．１８ ０．００ ７．４８ ０．００ ０．００ ８．８７
总价值
Ｔｏｔａｌ ｖａｌｕｅ
４．５３ ４．７８ ４．３７ ２．４４ ７．３０ ３．１２ １４．９５ ３．３８ ４．０２ ４８．９０
表 ３　 黄骅市单位面积土地生态系统服务价值底线
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｌｏｗｅｓｔ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｖａｌｕｅ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ａｒｅａ ｉｎ Ｈｕａｎｈｕａ Ｃｉｔｙ （ｙｕａｎ·ｍ－２·ａ－１）
生态系统功能
Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
耕地
Ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
ｌａｎｄ
园地
Ｇａｒｄｅｎ
草地
Ｍｅａｄｏｗ
建设用地
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｌａｎｄ
水域
Ｗａｔｅｒ
盐碱地
Ｓａｌｉｎｅ ａｎｄ
ａｌｋａｌｉｎｅ ｌａｎｄ
湿地
Ｗｅｔｌａｎｄ
盐田
Ｓａｌｔ
ｐａｎ
其他土地
Ｏｔｈｅｒ
ｌａｎｄ
总价值
Ｔｏｔａｌ
ｖａｌｕｅ
物质生产
Ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
０．４１ ０．３９ ０．３７ ０．２２ ０．２３ ０．２１ ０．３４ ０．０２ ０．３４ ２．５３
养分循环
Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ
０．７８ ０．８２ ０．７９ ０．４５ ０．９０ ０．４８ ０．８５ ０．０６ ０．６８ ５．８１
水源涵养
Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
０．２０ ０．１８ ０．１４ ０．００ １．１２ ０．０７ １．２５ １．２０ ０．２０ ４．３６
气体调节
Ｇａｓ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
０．２９ ０．３０ ０．２９ ０．１６ ０．１７ ０．３０ ０．２８ ０．０１ ０．２５ ２．０５
气候调节
Ｃｌｉｍａｔｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
０．１１ ０．１２ ０．１１ ０．０６ ０．０７ ０．１２ ０．１１ ０．００ ０．１０ ０．８０
净化环境
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０．００ ０．００ ０．００ ０．００ ０．０２ ０．００ ０．０２ ０．００ ０．００ ０．０４
生物多样性维持
Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
０．２１ ０．２１ ０．２１ ０．１９ ０．１９ ０．２０ ０．４４ ０．１９ ０．２１ ２．０５
娱乐文化
Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒｅ
０．００ ０．０９ ０．００ ０．００ ０．５２ ０．００ ３．３０ ０．００ ０．００ ３．９１
总价值
Ｔｏｔａｌ ｖａｌｕｅ
２．００ ２．１１ １．９３ １．０８ ３．２２ １．３８ ６．５９ １．４９ １．７７ ２１．５８
４２．４４亿元（表 ４）．当全年生态系统服务价值降低到
该数值时，各地类物质生产能力极低，人类将无法满
足基本的温饱需求，气体调节、气候调节、水源涵养
及净化环境等生态功能无法改善人类的基本生存需
求，以人为主体的生态系统将濒临崩溃．
２􀆰 ４　 生态安全底线出现的时间
根据国家统计局网站中价格指数，以 ２０１１ 年黄
骅市单位面积生态系统服务价值为基准折算出
１９９６—２００８年单位面积生态系统服务价值，结合黄
骅市地类面积变化数据，计算出黄骅市 １９９６—２００８
年生态系统服务价值呈降低趋势，总价值由 １２０．４９
亿元降到 １０９．４８亿元．
１９９６—２００８ 年生态系统服务价值年均减少
０􀆰 ９２亿元，按此速率，７３ 年后生态系统服务价值为
４２􀆰 ４４亿元，即 ２０８１ 年研究区生态系统将无法满足
人类的基本需求．
２􀆰 ５　 生态安全格局构建
利用 ＡｒｃＧＩＳ中自然断点功能，依据 ２０１１ 年黄
骅市生态系统服务价值空间分布情况与生态安全底
线值，将黄骅市分为生态核心保护区、生态缓冲区、
生态恢复区和人类活动核心区（图 ６）．其中，生态
核心保护区面积最小，为１６８．５８ ｋｍ２，占总面积的
１２２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 何　 玲等： 基于生态系统服务价值与粮食安全的生态安全底线核算　 　 　 　 　
表 ４　 黄骅市土地生态系统服务总价值底线
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｌｏｗｅｓｔ ｔｏｔａｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ Ｈｕａｎｈｕａ Ｃｉｔｙ （×１０８ ｙｕａｎ）
生态系统功能
Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
耕地
Ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
ｌａｎｄ
园地
Ｇａｒｄｅｎ
草地
Ｍｅａｄｏｗ
建设用地
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｌａｎｄ
水域
Ｗａｔｅｒ
盐碱地
Ｓａｌｉｎｅ ａｎｄ
ａｌｋａｌｉｎｅ ｌａｎｄ
湿地
Ｗｅｔｌａｎｄ
盐田
Ｓａｌｔ
ｐａｎ
其他土地
Ｏｔｈｅｒ
ｌａｎｄ
总价值
Ｔｏｔａｌ
ｖａｌｕｅ
物质生产
Ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
３．１７ ０．２５ ０．２４ ０．９３ ０．３３ ０．７１ ０．３２ ０．０３ ０．４２ ６．４０
养分循环
Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｙｃｌｉｎｇ
６．０１ ０．５３ ０．５０ １．８７ １．２７ １．６４ ０．７８ ０．０９ ０．８４ １３．５３
水源涵养
Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
１．５４ ０．１２ ０．０９ ０．００ １．５８ ０．２４ １．１５ １．８８ ０．２５ ６．８５
气体调节
Ｇａｓ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
２．２２ ０．１９ ０．１９ ０．６７ ０．２４ １．０３ ０．２６ ０．０２ ０．３１ ５．１３
气候调节
Ｃｌｉｍａｔｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
０．８９ ０．０８ ０．０７ ０．２６ ０．０９ ０．４１ ０．１１ ０．０１ ０．１２ ２．０４
净化环境
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０．００ ０．００ ０．００ ０．００ ０．０２ ０．００ ０．０２ ０．０１ ０．００ ０．０５
生物多样性维持
Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
１．６４ ０．１４ ０．１４ ０．８０ ０．２７ ０．６８ ０．４０ ０．３０ ０．２６ ４．６３
娱乐文化
Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒｅ
０．００ ０．０６ ０．００ ０．００ ０．７３ ０．００ ３．０４ ０．００ ０．００ ３．８３
总价值
Ｔｏｔａｌ ｖａｌｕｅ
１５．４７ １．３６ １．２３ ４．５２ ４．５３ ４．７０ ６．０７ ２．３４ ２．２０ ４２．４４
图 ６　 黄骅市生态安全格局
Ｆｉｇ．６　 Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｃｉｔｙ．
Ⅰ： 生态核心保护区 Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅ； Ⅱ： 生态缓冲区
Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｕｆｆｅｒ ｚｏｎｅ； Ⅲ：生态恢复区 Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ； Ⅳ：
人类活动核心区 Ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｒｅ ｚｏｎｅ．
７􀆰 ７％，生态核心保护区主要是湿地、水库和河流所
在地，生态功能最强，是促进生态环境健康发展的核
心区域．该区域内要注重对这些用地类型的维持保
护，严格控制沿河、沿湿地建筑以实现对湿地、水域
等生态用地的保护，并在湿地周边和河道两侧营造
防护林带．
生态缓冲区面积最大，为 １４００．３３ ｋｍ２，占总面
积的 ６４．３％，主要是耕地、园地、草地和盐碱地．该区
域生态结构较稳定，应注重加强生态建设、限制建设
用地扩张、引导自然斑块分散地加入到建设用地周
围，以实现对人类活动产生的生态负效应的缓冲及
调节作用．
生态恢复区面积为 ４３６． ５８ ｋｍ２，占总面积的
２０􀆰 １％，该区域主要是农村居民点和沿海盐田，生态
功能较脆弱．该区域应加强农村居民点内部生态网
络的建设，选取耐盐碱树种提高绿化及美化效果．
人类活动核心区主要分布在城镇中心及沿海的
港口码头，面积为 １７２．３４ ｋｍ２，占总面积的 ７．９％，人
类活动非常集中，生态功能脆弱．该区域内部应加宽
道路两侧绿化带的宽度并修建公园等休闲场所，提
高绿化带及园内树种的多样性，扩大现有绿地面积，
增强各绿地之间的连通度．
３　 讨　 　 论
生态安全与粮食安全的最佳结合点是价值，粮
食安全可通过产值体现，生态安全可用生态系统服
务价值表达；２个安全的最佳结合通道是地类，不同
地类体现出不同物质生产能力，伴随其他生态服务
功能发生；２ 个安全的最佳结合方式是将粮食按热
量转化为耕地产出，计算耕地物质生产价值，通过耕
地与其他地类的生态系统服务价值关系间接计算总
生态系统服务价值．
２０１１年，黄骅市各地类单位面积生态系统服务
价值大小依次为：湿地＞水域＞园地＞耕地＞草地＞其
他土地＞盐田＞盐碱地＞建设用地；各单项生态系统
服务价值贡献率从大到小依次为：养分循环＞水源
涵养＞娱乐文化＞物质生产＞生物多样性维持＞气体
调节＞气候调节＞净化环境．
按粮食温饱底线———人均 ３５０ ｋｇ 粮食、自给率
１００％、小麦平均价格 ２元·ｋｇ－１进行计算，得出单位
面积耕地粮食产量底线 ０．２１ ｋｇ·ｈｍ－２，粮食产值底
２２２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
线为 ０．４１ 元·ｍ－２，单位面积土地生态系统服务价
值底线值为 ２１．５８元·ｍ－２，黄骅市土地生态服务总
价值底线值为 ４２．４４亿元．
根据 １９９６—２００８年生态系统服务价值，用平均
变化速率计算得出 ７３ 年后以人为主体的生态系统
将濒临崩溃．若没有有效的人口控制措施、粮食增产
技术及生态治理措施，２０８１年生态安全达到底线．
黄骅市可分为生态核心保护区、生态缓冲区、生
态恢复区和人类活动核心区．生态核心保护区面积
为 １６８．５８ ｋｍ２，占总面积的 ７．７％，区域生态功能最
强；生态缓冲区面积为 １４００． ３３ ｋｍ２，占总面积的
６４􀆰 ３％，区域生态结构稳定；生态恢复区面积为
４３６􀆰 ５８ ｋｍ２，占总面积的 ２０．１％，区域生态功能较脆
弱；人类活动核心区面积为 １７２．３４ ｋｍ２，占总面积的
７􀆰 ９％，区域人类活动集中，生态功能脆弱，生态安全
性低．
由于资料获取的限制，本文选取的遥感影像为
Ｌａｎｄｓａｔ ７ ＥＴＭ＋影像，空间分辨率为 ３０ ｍ，若能选取
分辨率更高的影像作为基础影像，获取的数据会更
加精确．
本文计算了除土壤侵蚀功能价值以外的其余 ８
项生态系统服务功能价值．研究区濒临渤海，海拔在
１～７ ｍ，且属于构造下沉地区，目前还未找到针对该
地形区的土壤侵蚀模型，笔者曾尝试用改进的通用
土壤侵蚀模型（ＲＵＳＬＥ）进行土壤侵蚀量及价值估
算，得出了计算结果，但仍不确定该模型的适用性，
同时滨海地区土壤侵蚀量很低，以致本文放弃土壤
侵蚀功能价值计算．未来应加大对构造下沉地区土
壤侵蚀与保持功能价值定量评估方法的研究．
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ｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｈｕａｎｇｈｕａ， ２０１２ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 何　 玲，女，１９８０ 年生，副教授，博士研究生． 主
要从事土地生态、土地持续利用与土地整治研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ：
ｈｅｌｉｎｇｓｓｓ＠ １６３．ｃｏｍ
责任编辑　 杨　 弘
何玲， 贾启建， 李超， 等． 基于生态系统服务价值与粮食安全的生态安全底线核算． 应用生态学报， ２０１６， ２７（１）： ２１５－２２４
Ｈｅ Ｌ， Ｊｉａ Ｑ⁃Ｊ， Ｌｉ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ．
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， ２０１６， ２７（１）： ２１５－２２４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
４２２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷