全 文 ：第 35卷 第 2期 生 态 科 学 35(2): 134142
2016 年 3 月 Ecological Science Mar. 2016

收稿日期: 2015-04-29; 修订日期: 2015-08-29
基金项目: 甘肃省高等学校研究生导师科研项目(1202-05); 甘肃省青年基金项目(1308RJYA083)
作者简介: 林栋(1983—), 男, 甘肃武威人, 博士生, 助理研究员, 主要从事土地利用变化与草地生态学研究, E-mail: lind@gsau.edu.cn
*通信作者: 马晖玲, 女, 博士, 教授, 主要从事草地生物技术与种质资源研究, E-mail: mahl@gsau.edu.cn

林栋, 马晖玲, 任正超, 等. 基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析[J]. 生态科学, 2016, 35(2): 134142.
LIN Dong, MA Huiling, REN Zhengchao, et al. Dynamic analysis of ecosystem service value based on land use/cover change in
Lanzhou City[J]. Ecological Science, 2016, 35(2): 134142.

基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析
林栋 1, 马晖玲 1,*, 任正超 2 , 李元恒 3
1. 甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室, 兰州 730070
2. 甘肃农业大学经济管理学院, 兰州 730070
3. 中国农业科学院草原研究所, 呼和浩特 010010

【摘要】 生态脆弱型城市生态系统服务价值评估是保育和合理开发城市生态系统的重要基础。构建典型生态脆弱型城
市生态服务价值评估模型, 以兰州城市生态系统为例, 运用 GIS 和遥感技术分析 LUCC 特征, 计算 1989 年、1999 年
和 2009 年 6 类主要土地利用类型的 9 项生态系统服务项目价值。结果表明: 1)20a 间兰州市耕地面积减少幅度最大为
42.54%, 水体湿地、草地次之。总价值呈现出先增加后减少的趋势, 1999 年兰州城市生态服务价值最大为 4.4377×108
元, 2009 年生态服务价值是 1989 年的 1.5 倍。2)土壤形成与保护服务功能价值占总价值的比例最高约 20%, 食物生产
和娱乐文化服务功能价值占总价值比例较低为 3.7%、3.4%, 气体调节、娱乐文化和原材料生态服务价值增幅最大。3)
各年份林地、草地、耕地和水体湿地生态服务价值均为总价值构成的主要部分, 林地和草地生态系统对总服务价值的
贡献率最高。城市扩张中应注重林草地的保育与合理规划。4)价值系数敏感性检验表明, 生态系统服务价值对其缺乏
弹性, 模型能够合理评估该区域生态服务价值波动。

关键词：生态系统服务; 价值评估; 土地利用/覆盖变化; 模型构建
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.02.021 中图分类号：Q14; X171 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2016)02-134-09
Dynamic analysis of ecosystem service value based on land use/cover change
in Lanzhou City
LIN Dong1, MA Huiling1,*, REN Zhengchao2, LI Yuanheng3
1. College of Pratacultural Science, Gansu Agricultural University, Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of
Education, Lanzhou 730070, China
2. College of Economics and Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
3. Institute of Grassland Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hohhot 010010, China
Abstract: Quantitative evaluation of the services provided by fragile urban ecosystem is an important foundation for protecting and
developing urban ecosystem. Geographic information system and remote sensing technology were used to analyze the characteristics
of land use/cover change. The evaluation model for the fragile urban ecosystem services was constructed to estimate the ecosystem
value of Lanzhou City in 1989, 1999 and 2009. The results showed are as follows. 1) The cropland was reduced the most by 42.54%
while the water/wetland and the grassland were reduced by 21.32% and 19.32%, respectively, from 1989 to 2009. The total value of
the urban ecosystem service increased from 1989 to 1999 reaching the highest value of 4.4377×108 RMB then decreased from 1999 to
2009. During the entire period, the total ecosystem service value increased 50%. 2) Of the different types of ecosystem services, the
value of soil formation and retention was the highest at 20% of the total value, while recreation/culture value and food value were the
lowest ones at 3.4% and 3.7%, respectively. The types of ecosystem services with the most percentage of value increases were gas
2 期 林栋, 等. 基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析 135
regulation, recreation/culture and raw materials during the period studied. 3) The main components of ecosystem service value came
from woodland, grassland, cropland and water/wetland ecosystems, of which, woodland and grassland ecosystems contributed the
most to the total value. Thus, much attention should be paid in conservation and rational planning of woodland and grassland in the
process of Lanzhou urban expansion. 4) The sensitivity coefficients of ecosystem service value for each land use type were less than 1,
indicating that the ecosystem service value lacked flexibility on its index. Therefore, the dynamic of ecosystem service value in
Lanzhou City can be evaluated reasonably using this model.
Key words: ecosystem service; valuation; land use/cover change; model construction
1 前言
生态系统服务功能是人类社会赖以生存和发展
的基础[1–2], 人类当前面临的多种生态问题的本质是
由于生态系统服务功能受到破坏或退化的结果[3]。
土地利用/覆盖变化(Land Use/Cover Change, LUCC)
通过改变生态系统的结构与功能, 对生态系统服务
和人类福祉产生影响。生态系统服务功能也是土
地利用变化对生态系统影响的综合性表征指标[4],
货币化后的生态系统服务价值可直观地度量该影
响[5]。因此, 在时空序列上分析 LUCC 对城市生态
系统服务价值的影响, 可定量评估生态系统结构与
功能对土地利用类型及社会经济发展的响应。
脆弱型城市生态系统服务功能对 LUCC 非常敏
感[6–7], 评估其生态服务价值动态过程可揭示不同土
地利用类型格局在区域生态安全中发挥的作用。兰
州市作为我国西部重要的生态地域单元, 根据其水
资源、气候、生物、土壤及人类活动影响特征, 是
典型的生态脆弱型地区[8–10]。目前国内外学者对城
市生态系统服务价值评估的主要方法可归纳为市场
价值法和替代成本法两大类[11–15]。以 Costanza 等[16]
对全球生态系统服务价值评估模型为基础, 从价值
系数、价值波动因素、城市生态系统服务功能分类
和价格换算方法等[17–21]方面进行修订, 并在不同尺
度下开展的实证研究居多[22–25]。为增强区域研究的
可比性, 在已有研究成果基础上, 根据脆弱型城市
生态系统的特征及区域生态-社会-经济复合系统现
状, 提出改进的城市生态系统服务价值评估方法,
并对近 20a 典型生态脆弱型城市生态系统服务价值
进行动态分析。准确估计和评价脆弱型城市生态系
统服务价值, 有利于正确认识城市生态系统支撑人
类社会经济活动的重要性, 有利于制订正确的城市
发展策略、生态资源利用尺度和城市生态环境保护
政策。
2 研究区概况
研究区位于陇西黄土高原西部 (E102°36—
104°34, N35°35—37°7), 青藏高原东北缘的兰州
市。属于大陆性干旱气候, 雨量少且集中, 年均降雨
量 311.7 mm, 年蒸发量 1486 mm, 年均气温 9.3 , ℃
市中心海拔 1500 m。研究选取典型城市生态系统,
以主城区: 城关、七里河、安宁及西固 4 个行政区
为对象。兰州地处黄河上游, 其生态系统服务功能
的发挥对上游三江源地区湖泊萎缩、湿地退化、江
河径流量减少等生态问题的解决至关重要。
3 数据来源与研究方法
3.1 数据来源
土地利用与覆被数据来源于地球系统科学数据
共享平台和全球土地覆被网络。1︰10 万土地利用
数据及同期陆地卫星精纠正分县假彩色合成影像结
合植被类型与土壤类型数据, 在 MGE 和 ArcGIS 环
境下, 通过专家分析和遥感自动分类进行专题制
图。为保持数据统一性, 将 3 期数据分类体系进行
对应和整合, 形成基于知识规则的分类体系, 并结
合植被调查报告与野外观测站进行实地比对验证。
统计数据来源于《兰州市统计年鉴》(1989 年); 《兰
州年鉴》(1999—2009年); 《甘肃年鉴》(2009年); 《甘
肃城市年鉴》(2012 年); 《甘肃发展年鉴》(2013 年)
和《甘肃省国民经济和社会发展统计公报》(1999—
2013 年)。
3.2 LUCC 分析方法
按照6类土地利用/覆盖类型分别对三期数据产品
逐像元累加求和, 计算各类在研究区总面积中所占的
比例。计算各土地覆盖类型最终状态与起始状态的面
积转移 Aij, 分析土地覆盖类型的空间变化过程[26]。
   1 2, ,
1
n
ij i jx t x t
x
A S S

   
136 生 态 科 学 35 卷
式中, Aij 表示研究区 t 时段内由 i 类转移为 j 类的面
积(km2); Si(x,t1)是起始时间 i 类在 x 处的面积(km2);
Sj(x,t2)是结束时间 j 类在 x 处的面积(km2); x=1, 2, …,
n, n 为研究区栅格数据含有的单元格数量; 若 i=j,
表示 t 时段内在 x 处未发生 i 类向 j 类转移的情况。
土地覆盖类型 i 类和 j 类可随时间相互转移, 其
转移概率可用以下矩阵表示。
/ij ij iP S S 
111
1
N
ij
NNN
PP
P P
PP
     

 

式中, ΔSij 为 i 类转移为 j 类的面积(km2); P 为开始时
间到结束时间研究区土地覆盖类型转移概率矩阵。
Pij 表示 i 类转移为 j 类的概率, N 表示土地覆盖类型
的数量, i, j=1, 2, …, 6。
3.3 城市生态系统服务价值计算
以 Costanza 等[16–17]的评估模型为基础, 根据生
态脆弱型城市土地利用类型分布情况, 对谢高地等
的生态服务价值当量表进行修正, 加入支付意愿与
支付能力调整指数。为增强数据的可比性和整齐度,
1989 年、1999 年和 2009 年的经济价值均用 1990 年
不变价格计算。生态脆弱型城市生态系统服务功能
价值计算公式如下:
9 5
1 1
t t j a ij
i j
V A E e 
 
 
式中: V 为生态系统服务功能总价值; θt 为支付意愿
调整指数; μt为支付能力调整指数; Aj为 j 类生态系
统的面积; Ea 为单位面积农田生态系统提供食物生
产服务功能的经济价值(元·hm2); eij为 j 种生态系统
i 类生态服务功能相对于农田生态系统提供生态服
务单价的当量因子。
根据价值熵理论, 社会贫困低速发展阶段, 对
生态资源的需求低; 当进入快速发展的工业化、城
市化阶段后, 由于自然资源日渐匮乏, 人们对舒适
性服务的需求提高; 但在继续发展到极富阶段时,
这种需求便会趋于饱和。该过程可以用 Logistic 模
型来刻画:
2
(1 )t me
  
式中: θt 为社会发展阶段有关的现实支付意愿系数,
即支付意愿调整指数; m 为时间变量, 在此表示社会
发展阶段系数。通常以经济社会发展水平和人民生
活水平的恩格尔系数的倒数与研究各年发展阶段对
应起来。
1 2.5
tc tc tr tr
m
En P En P
   
式中: Entc、Entr 表示城镇和农村第 t 年恩格尔系数;
Ptc、Ptr 表示城镇和农村第 t 年人口比例。
生态系统服务最终的支付价值量不仅与民众支
付意愿密切相关, 同时也与民众的支付能力密切相
关。生态系统服务的价值支付最终是以个人为单位
表现出来的, 人均生产水平越高, 则支付能力越高。
因此, 通过支付能力系数调节服务价值当量, 能够
有效解释因支付意愿存在而支付能力不足所造成生
态系统服务价值支付的困境。
t
lt
ct
GDP
GDP
 
式中: μt 为支付能力调整指数; GDPlt表示第 t 年研究
区人均国内生产总值; GDPct 表示第 t 年全国人均国
内生产总值。
3.4 敏感性指数
为验证所选生态系统类型对于研究区各土地覆
盖类型的代表性和经过调整的城市生态系统服务功
能单价的准确性, 应用经济学中常用的弹性系数概
念来计算价值系数的敏感性指数(CS), 以确定生态
系统服务价值随时间的变化情况对于价值系数的依
赖程度。
( ) /CS
( ) /
l
jl j j
V V V
E E E
 
式中, Ejl 是 j 类生态系统调整后的价值系数; Vl 是 j
类生态系统价值系数调整后的区域总生态系统服务
价值。
4 结果与分析
4.1 兰州城市生态服务价值当量与边际性调整
第 j类生态系统的第 i类生态服务功能单价的计
算用单位面积生态服务价值当量表和兰州市单位农
田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值估
算。选取研究区 5 种主要作物: 小麦、玉米、油菜
籽、甜菜和棉花, 价格以该作物在甘肃省的平均市
场价格计算, 确定单位面积农田生态系统提供食物
生产服务的经济价值。兰州市各土地利用类型单位
面积生态服务价值当量见表 1。
2 期 林栋, 等. 基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析 137
表 1 兰州市各土地利用类型生态系统单位面积生态服务价值当量表
Tab. 1 Ecosystem services value of Lanzhou urban ecosystem in unit area
分类 林地 草地 耕地 水体湿地 难利用土地 城镇建设用地
A 3.5 0.8 0.5 0.36 0 0
B 2.7 0.9 0.89 4.5 0 0
C 3.2 0.8 0.6 19.16 0.03 0
D 3.9 1.95 1.46 0.03 0.02 0
E 1.31 1.31 1.64 18.18 0.01 0
F 3.26 1.09 0.71 2.49 0.34 0
G 0.1 0.3 1 0.13 0.01 0
H 2.6 0.05 0.1 0.02 0 0
I 1.28 0.04 0.01 4.95 0.01 0.2
注: A: 气体调节; B: 气候调节; C: 水源涵养; D: 土壤形成与保护; E: 废物处理; F: 生物多样性保护; G: 食物生产; H: 原材料; I: 娱乐文
化。下同。

根据联合国粮农组织对恩格尔系数的划分标
准, 0.59 以上为绝对贫困; 0.50—0.59 为勉强度日;
0.40—0.49 为小康; 0.20—0.39 为富裕生活; 0.20 以
下为绝对富足。以小康与富裕阶段的过渡点作为支
付意愿集聚上升的拐点, 因此恩格尔系数为 0.4 作
为支付意愿曲线拐点。根据公式计算可得, θ1989 为
0.6704, θ1999 为 0.8889, θ2009 为 1.0362。
以 1989 年、1999 年和 2009 年兰州市人均国内
生产总值与对应年的全国人均国内生产总值的比值
对支付能力进行模拟, 从而确定出生态系统服务价
值支付能力调整指数。计算可得, μ1989为 1.2049, μ1999
为 1.3218, μ2009 为 0.5510。
4.2 兰州市 LUCC 动态分析
根据 1989 年、1999 年和 2009 年兰州市主要土
地利用类型面积(表 2), 1989—2009 年 20a 间, 兰州
市草地、耕地和水体湿地总体上呈现减少趋势。耕
地面积减少幅度最大为 42.54%, 其次为水体湿地
21.32%, 草地 19.32%。林地面积呈现出先小幅减少,
后逐渐增加的趋势。为便于研究及近 20a 分类体系
的一致性, 将水体类与湿地类按照分布面积比例进
行加权修正后合并为水体湿地类。
从转移矩阵分析(表 3), 林地主要转移为城镇建
设用地、耕地和草地。造成该变化趋势的原因可能
是前期的城市扩张过程中林地开垦为耕地或退化演

表 2 1989 年、1999 年和 2009 年兰州市主要土地利用类型面积 (单位 km2)
Tab. 2 Land use of Lanzhou City in 1989, 1999 and 2009 (km2)
类别 林地 草地 耕地 水体湿地 难利用土地 城镇建设用地
1989 年 115.19 467.57 273.11 20.83 3.65 131.93
1999 年 110.94 464.36 260.55 20.38 4.28 151.77
2009 年 133.97 377.23 156.93 16.39 29.33 298.43

表 3 兰州市 1989—2009 年土地利用类型转移矩阵 (单位 km2)
Tab. 3 Land use transfer matrix from 1989 to 2009 in Lanzhou city (km2)
2009
1989 难利用土地 耕地 林地 草地 城镇建设用地 水体湿地 总计
难利用土地 0.08 2.39 1.51 3.59 19.99 1.77 29.33
耕地 0.43 48.35 33.17 59.19 11.86 3.93 156.93
林地 0.00 98.77 15.73 17.77 1.70 0.00 133.97
草地 0.00 1.19 6.62 369.41 0.01 0.00 377.23
城镇建设用地 2.98 120.64 57.19 17.04 97.11 3.47 298.43
水体湿地 0.16 1.77 0.97 0.57 1.26 11.66 16.39
总计 3.65 273.11 115.19 467.57 131.93 20.83 1012.28
138 生 态 科 学 35 卷
替为草地, 以及后来兰州市南北两山造林绿化效果
的显现。城镇建设用地面积增幅为 26.20%, 林地为
16.30%。草地和耕地的减少主要被城市化扩张所占
用, 转换为城镇建设用地, 部分耕地、林地和草地被
征用后未及时开发, 转变为难利用地。水体湿地的
减少主要源于河漫滩、近河阶地的开发利用和地下
水位变化造成的湿地萎缩。难利用地呈现增加趋势,
主要由耕地、草地和城镇建设用地转入, 另外与新
征地撂荒和农村人口转移有关。
从兰州市土地利用与覆盖类型的空间变化看
(图 1), 1999—2009 年兰州市耕地向其他类型转换主
要发生在七里河区、安宁区和西固区河漫滩或地势
较为平坦的区域。由于城关区城市建设密度加大,
趋近于饱和, 城市化建设向西推进, 大量的耕地被
征用转变为城镇建设用地, 而被圈占未及时利用的
耕地则转变为难利用土地。林地向其他类型转换主
要发生在海拔高度和坡度较大的山区和城市建成区
的公共绿地区域。水体湿地向其他类型的转变主要
发生在黄河沿岸, 除水位下降湿地萎缩外, 一部分
由于季节变化的黄河水位涨落, 原本水域的区域被
解译为难利用地。1989—2009 年兰州市耕地和林地
向其他类型转换面积有所扩大, 包括河漫滩和地势
较为平坦的区域, 甚至在部分山谷地区都有所发生,
主要转移为城镇建设用地和难利用土地。城关区土
地利用类型变化较大, 逐渐趋向单一类型, 南北两
山出现较多难利用土地类型。LUCC 呈现出随兰州
城市不断发展, 林地和耕地逐渐大量转换为其他土
地利用类型, 范围向安宁区、西固区扩张, 山区土地
利用类型逐渐多样, 开发区土地利用与覆盖类型变
化明显, 中心城区及辐射区建设用地和难利用土地
增加。
4.3 兰州城市生态服务价值变化
根据生态脆弱型城市生态系统服务价值计算模
型, 可得 1989 年、1999 年和 2009 年兰州城市生态
系统服务价值分别为: 1.9982×108 元、4.4377×108 元
和 3.0181×108 元, 20a 间总价值呈现出先增加后减少
的趋势。从 1989 年到 1999 年生态系统服务价值增
加 2.4395×108 元, 增幅为 1989 年的 1.2 倍。1999—
2009 年生态系统服务损失 1.4196×108 元, 损失幅度
为 31.99%。2009 年兰州城市生态系统服务价值是
1989 年的 1.5 倍。
对 1989 年、1999 年和 2009 年兰州城市生态系
统各服务类型价值计算(表 4)可知, 近 20a 兰州城市
生态系统的土壤形成与保护服务功能价值占总价值
的比例最高, 约占 20%。1989 年和 1999 年娱乐文化
服务功能价值占总价值比例最低, 为 3.4%。2009 年
食物生产服务功能价值占总价值比例最低 , 为
3.7%。近 20a 废物处理和食物生产服务功能价值在
总价值中所占比例略有减少, 原材料服务功能价值
所占比例增加。从 1989—2009 年各项生态系统服务
类型价值的变化率看, 娱乐文化、原材料和气体调
节 3 项生态服务价值增幅最大, 分别为 93.4%、
91.6%和 62.7%; 食物生产、废物处理和土壤形成与
保护增幅最小, 分别为 17.2%、35.1%和 48.2%。2009
年兰州城市生态系统服务功能总价值比 1989 年增
加了 1.0199×108 元, 增幅为 51%。
对 1989 年、1999 年和 2009 年兰州城市不同土
地利用类型生态系统服务价值变化分析可知(图 2),
各年份林地、草地和耕地生态服务价值均为总价值
构成的主要部分, 1989 年和 1999 年草地生态服务价
值在各土地利用类型价值中最高, 2009 年林地生态
服务价值在各地类中最高。林地、草地、耕地和水
体湿地生态服务价值从 1989—2009年 20a 间均呈现
先增加后减少的趋势, 难利用土地和城镇建设用地
生态服务价值 20a 间持续增加。其中, 1999 年草地生
态服务价值最高为 1.7280×108 元, 其次为 1999 年和
2009 年林地生态服务价值分别为 1.2459×108 元和
1.1577×108 元。从 20a 间各土地利用类型生态服务
价值整体变化情况看, 林地 2009 年生态服务价值是
1989 年的 2 倍, 耕地生态服务价值基本保持不变,
草地和水体湿地生态服务价值增幅分别为 41.39%
和 37.90%。
4.4 价值系数敏感性检验
为评估该研究中构建的生态脆弱型城市生态
系统服务价值计算模型的可靠性, 需要对其价值系
数敏感性进行检验。若敏感性系数>1, 表明 1%的
自变量变动引起因变量大于 1%的变动, 如果敏感
性系数<1, 则 1%的自变量变动引起因变量小于 1%
的变动。
即使 CS 值小于 1, 过高或过低赋值的生态价值
系数也可能在很大程度上影响生态价值随时间变化
的真实性。因此, 本文进一步分析较大的生态价值
2 期 林栋, 等. 基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析 139

图 1 兰州市土地利用与覆盖类型空间变化 (A: 1989—2009 年; B: 1999—2009 年)
Fig. 1 Spatial variation of land use/cover in Lanzhou City (A: 1989 to 2009; B: 1999 to 2009)
140 生 态 科 学 35 卷
表 4 1989 年、1999 年和 2009 年兰州城市生态系统各项服务价值变化
Tab. 4 Change in ecosystem services value of Lanzhou City in 1989, 1999 and 2009
1989 年 1999 年 2009 年 服务项目
价值/万元 占总价值比例 价值/万元 占总价值比例 价值/万元 占总价值比例
价值变化率/%
A 2079.0 10.4% 4612.5 10.4% 3381.5 11.2% 62.7%
B 2411.5 12.1% 5350.9 12.1% 3617.4 12.0% 50.0%
C 2946.6 14.7% 6545.3 14.7% 4506.9 14.9% 53.0%
D 3972.7 19.8% 8836.6 19.9% 5885.9 19.5% 48.2%
E 3588.2 18.0% 7974.5 18.0% 4846.0 16.1% 35.1%
F 2554.9 12.8% 5679.5 12.8% 3995.0 13.2% 56.4%
G 965.0 4.8% 2126.0 4.8% 1130.8 3.7% 17.2%
H 791.1 4.0% 1737.9 3.9% 1515.6 5.0% 91.6%
I 673.3 3.4% 1513.5 3.4% 1302.3 4.3% 93.4%
合计 19982.3 100% 44376.7 100% 30181.4 100% 51.0%


图 2 1989 年、1999 年和 2009 年兰州不同土地利用类型生
态服务价值变化
Fig. 2 Change in ecosystem services value of Lanzhou City
in different land use type from 1989 to 2009
系数的变化对于生态系统服务价值变化的影响。将
研究区各土地利用类型的生态系统服务价值系数
分别增减 50%, 评价生态系统服务总价值的变化
情况。
由表5可知, 兰州城市生态系统各土地利用类
型价值系数增加和减少50%时, 生态系统服务价值
20a间的变化率从42.29%到57.61%, 均与生态系统
服务价值系数调整前的变化率51.04%相差不大。CS
值均小于1, 最低值为0.0001, 即当难利用土地的生
态服务价值系数增加1%时, 总价值只增加0.0001%;
最高为0.3822, 即当草地生态服务价值系数增加1%
时, 总价值只增加0.3822%。这表明, 相对于所构建
的脆弱型城市生态系统服务价值计算模型中的价值
系数来说, 研究区生态系统服务价值缺乏弹性, 研
究结果是可信的。
表 5 兰州城市生态系统服务价值敏感度
Tab. 5 The coefficients of sensitivity of ecosystem service value in Lanzhou city
Vl1989 Vl2009 1989-2009 年变化情况
/(×108元) /(×108元) 变化量/(×108元) 变化百分率
CS1989 CS2009
E 林+50% 2.2822 3.5969 1.3147 57.61%
E 林-50% 1.7142 2.4392 0.7250 42.29%
0.2842 0.3835
E 草+50% 2.3803 3.5580 1.1777 49.48%
E 草-50% 1.6163 2.4780 0.8617 53.31%
0.3822 0.3577
E 耕+50% 2.2110 3.2326 1.0216 46.21%
E 耕-50% 1.7853 2.8037 1.0184 57.04%
0.2130 0.1421
E 水湿+50% 2.1154 3.1796 1.0642 50.31%
E 水湿-50% 1.8812 2.8567 0.9755 51.86%
0.1171 0.1070
E 难+50% 1.9984 3.0206 1.0222 51.15%
E 难-50% 1.9981 3.0157 1.0176 50.93%
0.0001 0.0016
E 城+50% 2.0012 3.0299 1.0287 51.40%
E 城-50% 1.9952 3.0063 1.0111 50.68%
0.0030 0.0078
2 期 林栋, 等. 基于 LUCC 的兰州城市生态系统服务价值动态分析 141
5 讨论
对城市生态系统服务功能价值的评估, 尽管目
前诸多学者提出了各种计算方法, 但以可操作性、
直观性、可比性和突出研究区特点的角度看, 以
Costanza 等的评估模型为基础的改进计算方法仍被
广泛接受和认可。为提高动态分析中各年份生态服
务价值的可比性和整齐度, 研究中 20 a 间的生态系
统服务经济价值均用 1990 年不变价格计算。所得结
果与现行货币尺度在直观上有一定差距, 但生态服
务价值评估的重点不在单个价值量确切的高低[27–29],
而是探讨单位自然资产生态服务价值的边际变化和
生态系统服务功能在城市可持续发展过程中的重要
作用。因此并不影响区域生态系统服务价值动态趋
势的评估和各土地利用类型、各项生态服务功能价
值贡献的分析。
生态系统服务功能的价值大小在很大程度上取
决于当地社会经济发展条件下民众对其支付意愿的
大小, Costanza 和谢高地等学者基于支付意愿调查
的生态系统服务价值评估很好地验证了这一点。同
一类型的生态系统, 因不同地区之间经济发展水
平、居民收入状况、价值认识和消费偏好甚至政策
制度的不同, 对生态系统服务的支付意愿和支付能
力不尽相同。脆弱型城市生态系统服务功能价值评
估体系中引入价值熵理论, 如果社会对其给定较高
的价值权重, 说明社会对生态服务价值具有较强的
支付意愿, 则其价值熵越高。对生态系统服务价值
的判定须综合考虑特定历史时期研究区社会经济发
展水平和环境保护策略等方面的因素, 才能给出较
为客观真实的评估。
城市生态系统服务功能具有明显的时空异质性,
在生态服务价值计算中产量因子和当量因子选取应
尽量精确, 否则将忽略不同区域、不同土地利用类
型间的差异。依据研究区城市生态系统的特点, 选
取当地主要作物为价值评估的参考系, 并根据社会
经济发展因素用支付能力、支付意愿系数对评估价
值进行调整, 更加贴切地体现区域生态-社会-经济
耦合系统特征和可接受的价值区间。
在用边际性调整指数进行修正的过程中, 由于
建设用地对生态系统服务功能主要起负向作用, 其
主要减少生态系统服务价值, 从现实情况考虑, 人
们对建设用地在改善生态系统服务功能方面的支付
意愿几乎为零, 故在本研究的修正过程中不对建设
用地的价值当量因子进行修正, 维持原值。
6 结论
1) 构建了生态脆弱型城市生态系统服务价值
评估方法与计算模型, 并对其可靠性进行了检验。
在 Costanza、谢高地等研究成果的基础上, 依据西部
典型生态脆弱型城市生态系统特征, 对区域生态系
统服务价值的评估方法作了进一步改进。通过核算
当地农田生态系统服务价值, 计算区域生态系统服
务价值参考基准单价; 引入支付意愿调整指数和支
付能力调整指数两个边际性因子, 订正不同类型草
地生态系统服务价值; 从而体现区域城市生态系统
服务功能的空间异质性和价值评估的针对性。
2) LUCC 分析表明 20a 间兰州市耕地面积减少
幅度最大, 水体湿地、草地次之。林地面积呈现出
先小幅减少, 后逐渐增加的趋势。造成该变化的主
要原因是近年来城市扩张的加剧和南北两山造林绿
化取得一定成效。林地主要转移为城镇建设用地、
耕地和草地, 草地和耕地的减少主要被城市化扩张
所占用, 转换为城镇建设用地, 部分耕地、林地和草
地被征用后未及时开发, 转变为难利用地。
3) 1989 年、1999 年和 2009 年兰州城市生态系
统服务价值分别为: 1.9982×108 元、4.4377×108 元和
3.0181×108 元, 表明该区域生态系统服务价值有先
增加后减少的趋势。但从各土地利用类型面积变化
情况看, 林地面积先略微减少后增加, 草地、耕地和
水体湿地面积持续减少。引起价值波动的主要因素
是随着区域社会经济发展造成的民众支付意愿和支
付能力的边际性变化。
4) 近 20a 兰州城市生态系统的土壤形成与保护
服务功能价值占总价值的比例最高, 娱乐文化和食
物生产服务功能价值占总价值比例较低, 近 10a 生
态服务价值增加主要由气体调节、娱乐文化和原材
料生态服务价值增加引起。从土地利用类型看, 林
地、草地、耕地和水体湿地均为近 20a 区域生态服
务价值的主要组成部分, 且林地和草地的生态服务
价值最高。因此, 在后期兰州城市扩张中应注重林
草地的保育与合理规划。
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