全 文 ：第28卷第6期
2009年12月
生态
Ecological
科学
Science
28(6)：55l-556
Dec．2009
厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应
高莉洁，石龙宇，崔胜辉+，吝 涛，尹 锴
中国科学院城市环境研究所，厦门361021
【摘要】 土地利用变化是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。论文以厦门岛为例，分析生态系统服务对土地
利用变化的响应，基于对2007年中国陆地生态系统服务价值当量修正的两种方法，对厦门岛生态系统服务价值(ESV)
变化作出评估。研究表明：1950~2007年间，两种方法得出的厦门岛Esv变化趋势一致，随岛内土地利用强度逐年增加
均呈减少态势，1987年前厦门岛ESV因水域和湿地增加12．87km2，而提高了107655元；1984年厦门岛设立经济特
区后快速城市化导致ESv急剧降低，1987年后年均损失达619773元。随着厦门岛内各土地类型利用趋于饱和，及2006
年厦门环东海域综合整治工程等生态措施的实施，预计未来ESv降低的趋势将得以缓解。从生态系统服务价值全面修正
的方法解决了仅从供给服务方面修正造成结果偏高的问题。
关键词： 土地利用；生态系统服务价值(ESV)；生态效应；厦门岛
doi：10．3969／j．ism．1008．8873．2009．06．013中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1008．8873(2009)06-551一06
Responseofecosystemel’vicestolandusechangeinⅪamenIsland
GAOLi_iie，SHIL0ng．yllCUISheng-hui’，LINT∞， Y烈I(ai
lnStilme对UrbnnE聊ir0珊leHt．CAS．Xi姗en361021．Chi船
Abstract：Land吣echangeisam旬orfktoraff．ectingecosystemeⅣices．Ta虹ngXiamenIsl锄das∞ex啪ple，the钒Ittlors
ex撇i11e廿lelandusepattenlsfbm1950to2007byinte伊atingremotesensingdataaIldevaluatemeregionalecosystemsen，ices
b嬲cdon埘or“isedmetllodsso嬲toid锄ti黟mee虢cts锄dmechani锄sofland邶ech肋ge0necosyst咖se州ces．Thercsults
showedtI脚d嘶ng1950-2007l锄d哪eintcns岭ofXi锄cnIslandhadbeen粕nuallyrisinggenerally．Tllech觚ging仃cndsof
ecosystemerviceValueofXi锄enIsl锄dobtainedbytwomethod8wercconsistem，whichwered rc弱edw“hthedecre鹪ingof
l粕d璐eintcns吼Beforel987， cosystemseⅣiceValueofXi锄enIsl锄dhadincre嬲edbya蛔lt1．07lIlillion肿duet0the
exp锄dingof12．87h∥waterandwetl锄dare髂．Sinceme曲出lishmentofXiaIrlcnSpecialEconomicZonein1984，rapid
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1987．Withtheutilizationof‰d∞achingsa lmtion柚dla眦chingofecologicalprojects，眦h硒thexi锄enE鹬t锄Sea
ComprehensiVeImproVementProject，itc舭beprcdictedthatdecre觞ing仃endofecosystemerviceValueisgoingtoslowdo、Ⅳn
inthenearfhtIlre．Theproblemofoverestimatingserv cevaluebycorrcctionmade丘Dmasin91e舶pectc觚besolvedby印ply咄
ESVtotalcon．ectionmethod．
Keywords：l蛐d懈e；ecosystemsen，iceValue；ecologicale疵ct；Xiam∞Island
收稿日期：2009一05．26收稿，2009．06．20接受
基金项目：国家自然科学基金项目(40876074)和厦门市科技计划重点项目(3502220072002)资助。
作者简介：高莉洁(1985一)，女，硕士研究生，从事城市生态和区域生态规划研究。E-嫩il：ljg∞@ille．∽．∞
+通讯作者：崔胜辉，E一删m：shclIi@iue．ac．cn
万方数据
1 前言(Introductjon)
土地利用变化是对生态系统服务产生胁迫的主
要驱动力之一。目前，地球上一半的陆地表面已经转
变成人类直接利用的土地，人类对生态系统和景观的
改造是地球自然系统变化的最大根源¨J，对整个生态
系统的结构和机能造成了实质性的影响，改变了生
态系统同大气、水生系统和周边土地的相互作用【2】。
中国改革开放以来，沿海城市土地利用／覆被发生了
翻天覆地的变化，海岸带是陆海相互作用的特殊区域，
当地LUCC研究是全球变化研究中重要的组成部分。
定量地分析和评价LUCC对海岸带城市自然生态系
统产生的影响，不仅能有效地揭示人地系统相互作用
的内在机制，而且能以此来预测城市的发展趋势，对
于制定合理的土地利用和生态环境保护政策具有积
极的指导意义【3J。
1997年Daily等人提出的生态系统服务价值(Esv)
评估方法为区域生态系统的整体评估提供了新途径。
CostaIlza等人曾对全球生态系统服务价值进行过估
算，提出生态系统服务价值当量表【4】。谢高地等人在
此基础上以问卷调查的形式得出了中国生态系统服
务价值当量表【5】。该类方法综合了大量专家学者意见，
但得到的价值当量无法反映区域差异及生产力方面
的变化。有许多学者根据谢高地算得的中国生态系统
服务评估单价体系，通过当地粮食单价或生物量的修
正得到当地ESV总量【60】。该类方法从供给服务的角
度进行了修正以便表现特定区域的具体情况，但仅从
粮食单价和供给服务入手，易以偏概全。
通过生态系统服务价值的变化来表征区域土地
利用／覆被变化的生态效应。选择厦门岛为研究对象，
分析其土地利用强度及动态度的变化，并从物质量及
价值量的角度，基于谢高地等人的研究成果，对ESV
评估方法进行改进。根据区域具体情况，就厦门市与
全国农林牧渔单位面积产值、森林覆盖率、人均旅游
收入分别修正了中国陆地生态系统服务价值量表中
供给、支持、调节、文化四类生态系统服务功能价值
量，同时与上述常用方法进行了比较。探讨在土地利用
变化影响下生态系统服务的变化机理，以期为合理利用
土地资源，制定城市化健康发展政策提供决策支持。
2 研究方法(MateriaIsandmethods)
2．1研究区概况
厦门市位于福建东南部，台湾海峡西岸，包括厦
门岛、鼓浪屿及九龙江河口北岸地区，属于典型的沿
海城市。厦门岛和鼓浪屿陆地面积分别为141．1km2
和1．9km2，2007年户籍人口74．7万，占厦门市总户籍
人口的45．6％。厦门岛是厦门城市建设的发源地和城
市演变的重要舞台，早在宋代鼓浪屿便已有当地村民
繁衍生息，是厦门市最早经历城市化的地区。自1980
年设立经济特区以来，厦门快速的经济发展与城市化、
工业化进程，导致对土地利用的广度和深度在不断的
加强，城市生态系统景观破碎化加快，生态系统服务
功能发生急剧改变。
2．2数据来源与数据处理
根据相关历史地图绘制1950年和1973年土地利
用／覆被类型副81，再通过平面数字化的方法得到矢量
数据。1987、1995、2004和2007年的土地利用／覆
被类型图来自对应时相的Landsat卫星影像(分辨率
30m×30m)。在图片光学纠正和几何纠正之后，利
用Erdas软件经目视判读得到矢量图。使用
ARCGIS9．O软件为5个时期的土地利用图建立统一
的投影和坐标系。利用Googleeanh和实地考查修正
遥感解译的结果。人口、经济和社会数据来自《厦门
经济特区年鉴》、《厦门水利志》及《厦门市国民经济
和社会发展统计公报》。
2．3土地利用变化评价方法
根据研究需要，将厦门岛土地利用分成耕地(水
田)、林地(城市植被、园地、改良与人工草地)、建
设用地、内陆水域’(水库)和湿地(潮间带滩涂、人
工海水湖湾)等5个一级类型和8个二级类型。由于
赁笃湖和钟宅湾是咸水湖，贫笤湖中设白鹭湿地保护
区，故划分至湿地中的人工海水湖湾二级类型。
土地利用动态度指数可用来描述一个区域土地
利用变化的剧烈程度【9】，其计算公式如下：
s=篓川。％
式中，S为某一区域在考察期t时段内的土地利
用动态度；Si为第i种土地利用类型在考察期初期的
面积；n为土地利用类型的数量；△s为第i种土地利
用类型向其他土地利用类型转变的总面积。
土地利用强度指数计算公式如下所示【lo】
万方数据
6期 高莉洁，等：厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应研究 553
，=∑(Gf×cf)×100％(2) 3 结果(ResuIts)
i=l
式中，I为土地利用强度指标；Gi为i等级土地
利用类型的强度值；Ci为i等级土地利用类型的面积
比例；n为这一区域土地利用类型的数量。I的数值
越大，表示土地利用强度越高。土地利用根据其“自
然平衡”状态被干扰的程度，可以划分为4个等级【111。
本文将未利用地被划分为l等；林地、草地和水域被
划分为2等；耕地，包括旱地和水田被划分为3等；
乡村和城市建设用地被划分为4等。
2．4生态系统服务价值评价方法
本文结合厦门岛的土地利用和社会经济状况，用
两种方法评估了生态系统服务对厦门岛土地利用变
化的响应。
方法一：基于谢高地等人构建的中国生态系统服
务价值当量表，对单位当量的经济价值量进行修正。
计算公式为：
1，：尘望 (3)
7×行
式中：v为厦门单位面积农田粮食价值，谢高地
等人研究认为农田供给服务价值约为其产值的1／7【12】；
q为粮食作物多年平均单产，t·hm～；p为多年平均粮
食产值，元；n为多年平均粮食作物产量，t。计算
得到厦门市农田自然粮食产量的经济价值为l
714．94元·hm。2·a一。据此估算出各土地利用类型的单
位面积ESV。
方法二：对谢高地等人构建的中国生态系统单位
面积生态服务价值当量表中的服务价值当量分别用
系数T1进行全面修正，将中国单位生态系统服务当量
的经济价值乘以修正后得到的厦门市生态系统服务
价值当量，得出厦门市生态系统服务价值量表。采用
土地单位面积产值(农、林、牧、渔产值)、森林覆
盖率和旅游年总收入指标分别对生态系统四类服务
价值当量进行修正。修正系数计算公式如下：
刁：旦 (4)。
4
式中：T1为修正系数，无量纲；ai为厦门市土地
单位面积产值，或森林覆盖率，或旅游年总收入；
Ai为与砒对应的中国土地单位面积产值，或森林覆
盖率，或旅游年总收入。
3．1 厦门岛土地利用结构变化及动态度
图l反映了厦门岛历年土地利用／覆被变化过程。
1950~2007年间，岛内林地与耕地不断减少，建设用
地不断增加；耕地及总体土地利用年均动态度随时间
呈不断增加的趋势，见图2。1987年后增长速度更为
明显。建设用地的动态度以每年1％~2％左右波动，
说明其向其他用地转换的比例很小。
围l 1950’2∞7年厦门岛土地利用履被类型图
Fig．1Landus“coverst邝ct．I弛of)【iamenIsIandfrom1950
to2007
图2 1950~2007年厦门岛土地利用动态度
Fig．2Dynamicdegr∞ofIanduse，coVerchangeofxiamen
Islandftom1950to2007
利用ARCGIS算得土地利用转移矩阵。1973～
1987年建成区面积由12．26km 扩大到31．93km2，主
要来源于耕地(9．46km2)和林(园／草)地(4．15k群)。
1995年比1987年建设用地面积增加85．97％，大部分
来源于占用耕地(20．29km2)和林地(8．64km2)，
及部分占用滩涂(2．72l∞2)，期间岛内围海造地也
增加了建设用地面积(1．5km2)【l引。1995~2004年，
万方数据
建成区面积增加43．26％，主要来源依然是占用耕地，
但是占用面积较前期减少(17．30km2)；林草地向耕
地转移的面积大幅减少，仅为2．50km2。2004~2007
年这一趋势进一步加快，耕地转成建设用地的面
积减少(8．59km2)，增加的建设用地面积降低至
13．05km2。总体而言，1987～2007年共有46．18km2
耕地和19．4lkm2林(园／草)地转化为建设用地，
与此同时建成用地面积增加较快，并且呈不断加快
的趋势。
3．2土地利用强度及生态系统服务价值量计算结果
方法一计算得到厦门市2002~2007年平均粮食
产量5460．0kg．hm～，粮食单价2．2元·kg一，单位面
积ESV为l714．9元·hm～·a～。方法二计算得到的各
项生态系统服务修正系数见表l。结合厦门岛历年土
地利用数据，以土地利用强度为次坐标轴，得到ESV
总量变化与土地利用强度变化关系图。从图3中看出，
1950~2007年，岛内土地利用强度从2．46逐渐增加到
3．28。
采用方法二计算得到的厦门岛生态系统服务结
构图，见图4。1987年之前ESV逐年增加，而后呈
急剧下降趋势，2004~2007年有所减缓。57年间生态
系统服务总价值量中，林地的生态系统价值平均为
53％左右；其次为湿地，平均约占35％；耕地的生
态价值平均比例为9％；内陆水域面积较少，故而最
低，约占3％。
4讨论(Discussion)
4．1厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应
1950～1973年间因厦门岛紧靠台湾海峡和金门，
处于战略前线，给城市建设带来极大限制，期间建设
表l 2007年中国生态系统单位面积生态服务价值当量及经方法二修正的当量
T曲klEquivalentVaIuep runitareaofecosystem∞rvi∞sinChina2007andre“sedValuebysecondmethod
注：方法二对于耕地，林地、湿地、内陆水域的生态系统供给服务修正系数分别为2．858、2．405、1．523、1．843；对于调节、文化、支持服务的修正系数
分另U为2．339、15．339、2．339．No钯：Themom矗edc钾md蛆tofcrop，oRh-rd&fo瑚t，wed蛐d蜘dh山nd—细pr州non量ngESVMviI酣by恤e矗∞佃d
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万方数据
6期 高莉洁，等：厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应研究 555
195019731987199520042007
YEARs
图3 1950一2007年厦门岛土地利用强度与生态系统服务价值
量变化
Fig．3Landuseintensityandchangeofecosystemenrices
value0f)【iamenIslandfrom1950t02007
19501973198719952010142007
YEARS
图4厦门岛生态系统服务价值量(方法二)累积变化图
Fig．4CumulanVechan妒ofecosystemen噎ceValuesof
)【iamenIslaⅡd
用地增加缓慢；70年代海堤建成形成了贳笃湖及钟
宅湾。而后随着上李、东坑等水库的修建，生态服务
价值较大的水域和湿地面积大为增加，从而抵消了耕
地、林地等减少导致的损失，使得1950~1987年间
ESV净增加了6．26亿元。1987年前土地利用强度和
ESV均呈上升态势，反映出1980年厦门经济特区的
设立及相关管理政策的实施等因素对于生态系统服
务价值变化的影响。
1987～1995年间，《厦门市城市总体规划调整方
案》确定城市性质为“社会主义海港风景城市”，城
市建设大规模展开，45％的耕地和20％的林地被城市
建设用地所占用。1995~2004年，建成区面积增加了
43％，但趋势开始变缓，是前期增加百分数的l／2；
2004~2007年这一趋势更加明显。究其原因，一方面
是利于保护生态环境的政策相继出台，如2002年底
退耕还林还草政策的实施，伺年市政府实施西海域整
治措施，使得岛内湿地、红树林等有所增加；另一方
面，岛内土地面积有限，土地资源利用在30多年的
发展过程中已趋于饱和，余下的非建设用地已不足以
大量征用。
1987年后的20年间，伴随厦门市经济的高速发
展和城市化进程不断加速，土地利用强度不断增强，
ESV平均年损失达到619773元。其中，以每年湿地
和林地的ESV损失最为严重，分别占损失总量50．4％
和30．4％，其次是耕地，占18．2％。虽然在2004~2007
年，森林面积有所增加，但其ESV远低于湿地，无
法弥补湿地减少造成的损失。由此可见仅增加森林覆
盖率是不够的，加强保护现有湿地、增加人工湿地面
积才是改善城市生态系统服务功能的有效途径。
4．2生态系统服务价值量修正方法选择、比较及存
在的问题
城市生态系统属于人工生态系统，相较自然生态
系统而言具有景观高度破碎化、生物量少且物种多样
性低的特点，使得通过生物量修正生态系统服务价值
量的方法无法反映特定的城市生态系统。许多学者根
据谢高地算得的中国生态系统服务评估单价体系，通
过粮食单价的修正得到当地ESV【6。7J，该类方法从供
给服务的角度，把土地利用对于生态系统服务所造成
的影响货币化，在短期内得到价值量的结果，更易为
人们所接受和重视。本文的方法一参考了此类方法。
厦门岛属于湿润的海岛性气候，2001年全市森林覆
盖率达到42．6％，其城市森林生态系统在涵养水源、
调节小气候、净化水质、防范台风、减少污染等方面
提供支持服务，同时海岛森林等生态风光具有较高的
文化旅游价值，旅游产业作为其支柱产业之一，2006
年厦门市旅游总收入达253亿元，占该年全市GDP
的21．66％。本文方法二综合考虑了以上特点，选择
了反映区域特性的农林牧渔单位面积产值、森林覆盖
率、人均旅游总收入方面进行修正。
采用不同方法得到的结果存在一定差异，但总体
变化趋势是一致的，即ESV随着土地利用类型的转
变而变化，均呈剪刀差的态势(见图3)。方法一得
到的结果比方法二高，究其原因，一方面是厦门市
2002~2007年农田粮食产量的经济价值较谢高地等
人计算的05年中国单位生态服务价值当量因子经济
价值高，另一方面方法一仅从厦门市粮食单价和供给
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万方数据
556 生态科学EcologicalScience 28卷
服务入手，易以偏概全，得到的结果偏高。故本研究
主要针对方法二得出的厦门岛生态系统服务价值量 参考文献(Refe怕nces)
来分析土地利用对生态系统产生的影响。
生态系统的空间异质性、动态性、复杂性及人们 IlJ 全球环境变化人文因素计划(mDP)．2008．全球环境变
认识的局限性使得生态系统服务价值的评估核算存 化与城市化、制度因素、全球土地计划【M】．孙成权，王
在许多不确定【14j。本文所用方法均对生态系统服务价 天送’黄彦敏，译．北京：气象出版社．159—160．
值的作了粗略的计算，未反映具体城市ESV变化过 f2l VjtousekPM，M00neyHA，Lubch朋coJ，甜以1997．
程；对于特定区域的厦门岛而言，还有待得出当地生胁l鞠d01nhladonofeanh’secosysteIlls【J】．&砌嵋277：
态系统服务价值当量表。彭本荣等人得出厦门市填海 494_499．
造地生态损害价值为646元·m～，根据谢高地等制定 【3l 邓红兵，王英明，张巧显，等．2006．江西省土地利用变
的中国生态系统单位面积生态服务价值标准进行计 化及其驱动力定量研究明．江西农业大学学报，28(6)：
算，有可能高估了因填海造地增加的土地的服务价 933—938．
值【15J。同时厦门市于1993年启动了海岸带综合管理，【41 costaIlzaRRd’Arge，RdcGr00t，甜口，．1997．111eval眦of
2002年开始了第二轮的西海域综合整治项目，2006也e world’secosyst眦seⅣicesand姻nl船】c印i诅lm
年开始了环东海域整治，这些管理投入大大改善了厦肌砌阳，387(6630)：253-260．
门海岸带生态环境，但本研究尚未反映该类生态系统 lsl谢高地，甄霖，鲁春霞，等．2008．一个基于专家知识的
服务的变化，有待进一步修正。 生态系统服务价值化方法[J】．自然资源学报，23(5)：
912．919．
5 结论(Conclusion) 【6】 杨志荣，吴次芳，刘勇，等．2008．快速城市化地区生态
系统对土地利用变化的响应以浙江省为例【J】．浙江大学
1950~2007年的57年间，总体上厦门岛的土地学报(农业与生命科学版)，34(3)：341．346．
利用强度逐年增加。不同方法得出的厦门岛当地生态 171 张晶，曹明明．2008．咸阳市土地利用与生态系统服务价
系统服务价值量总体变化趋势一致，随着土地利用强 值时空变化研究【J】．水土保持通报，28(2)：184．189．
度增加均呈减少态势，从供给、支持、调节和文化四 【8l 厦门市国土资源与房产管理局．2006．图说厦门【M】．厦
类生态服务价值修正的方法解决了仅从供给服务方 门：厦门市国土资源与房产管理局出版丰土．
面修正所造成结果偏高的问题，更能全面、真实反映 19J刘盛和，何书金．2002．土地利用动态变化的空间分析测
区域生态系统服务价值。 算模型m自然资源学报，17(5)：533．540．
厦门岛作为经济特区之一，发展过程具有特殊性。 lloJ庄大方，刘纪远．1997．中国土地利用程度的区域分异模
1987年前厦门岛ESV因岛内水域和湿地面积增加 型研究[J】．自然资源学报，12(2)：105．111．
12．87km厶而提高了l07655元；设立经济特区后， Illl王秀梅，包玉海．1999．土地利用动态变化研究方法探讨
因快速城市化导致ESV急剧降低，1987年后ESV平m土地科学进展，18(1)：81—87．
均年损失则达到619773元。随着厦门岛内各土地类 112l谢高地，鲁春霞，冷允法，等．2003．青藏高原生态资产
型利用趋于饱和以及2006年至今环东海域综合整治、 的价值评估叽自然资源学报，18(2)：189-196．
种植红树林等生态措施的实施，预计未来岛内EsV f13】孟海涛，陈伟琪，赵屁2007．生态足迹方法在围填海评
降低的趋势将得到缓解。 价中的应用初探——以厦门西海域为例[J】．厦门大学学
本研究估算的仅是厦门岛ESV，伴随城市人口 报(自然科学学报)，46(sup．1)：203—208．
向岛外扩散、大量土地利用活动转移到岛外半城市 114】李文华，欧阳志云，谢高地，等．2008．生态系统服务功
化地区以及厦门海湾型城市发展战略的转变，都将 能价值评估的理论、方法与应用【M】．北京：中国人民大
给沿海城市ESV评估工作带来新的挑战。因此，有 学出版丰土．10：23．24．
关厦门市总体的ESV变化仍有待于进一步系统深入 【15l彭本荣，洪华生．2006．海岸带生态系统服务价值评估
研究。 ‘——理论与应用研究[M】．北京：海洋出版社．155．1“．
万方数据
厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应
作者： 高莉洁， 石龙宇， 崔胜辉， 吝涛， 尹锴， GAO Li-jie， SHI Long-yu， CUI Sheng-
hui， LIN Tao， YIN Kai
作者单位： 中国科学院城市环境研究所,厦门,361021
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2009,28(6)
被引用次数： 2次

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引证文献(2条)
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2.黄静.崔胜辉.李方一.邱全毅.马克明 厦门市土地利用变化下的生态敏感性[期刊论文]-生态学报 2011(24)


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