全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 19 期摇 摇 2011 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
卷首语 本刊编辑部 ( 玉 )…………………………………………………………………………………………
我国生态学研究及其对社会发展的贡献 李文华 (5421)…………………………………………………………
生态学的现任务———要在混乱和创新中前进 蒋有绪 (5429)……………………………………………………
发展的生态观:弹性思维 彭少麟 (5433)……………………………………………………………………………
中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展 刘世荣,王摇 晖,栾军伟 (5437)…………………………………
区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展 于贵瑞,方华军,伏玉玲,等 (5449)……………………
流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展 刘丽娟,李小玉,何兴元 (5460)……………………………
中国珍稀濒危孑遗植物珙桐种群的保护 陈摇 艳,苏智先 (5466)…………………………………………………
水资源投入产出方法研究进展 肖摇 强,胡摇 聃,郭摇 振,等 (5475)………………………………………………
我国害鼠不育控制研究进展 刘汉武,王荣欣,张凤琴,等 (5484)…………………………………………………
基于 NDVI的三江源地区植被生长对气候变化和人类活动的响应研究 李辉霞,刘国华,傅伯杰 (5495)……
毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复 叶学华,董摇 鸣 (5505)……………………………………………………
近 50 年黄土高原地区降水时空变化特征 王麒翔,范晓辉,王孟本 (5512)………………………………………
森林资源可持续状况评价方法 崔国发,邢韶华,姬文元,等 (5524)………………………………………………
黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响———景观水平与多尺度比较
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5531)
………………………………………
……………………………………………………………………………
未来 10 年黄土高原气候变化对农业和生态环境的影响 俄有浩,施摇 茜,马玉平,等 (5542)…………………
山东近海生态资本价值评估———近海生物资源现存量价值 杜国英,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5553)………………
山东近海生态资本价值评估———供给服务价值 王摇 敏,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5561)……………………………
特大冰冻灾害后大明山常绿阔叶林结构及物种多样性动态 朱宏光,李燕群,温远光,等 (5571)………………
低磷和干旱胁迫对大豆植株干物质积累及磷效率的影响 乔振江,蔡昆争,骆世明 (5578)……………………
中国环保模范城市生态效率评价 尹摇 科,王如松,姚摇 亮,等 (5588)……………………………………………
污染足迹及其在区域水污染压力评估中的应用———以太湖流域上游湖州市为例
焦雯珺,闵庆文,成升魁,等 (5599)
………………………………
……………………………………………………………………………
近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益 凌焕然,王摇 伟,樊正球,等 (5607)………………………
城市社区尺度的生态交通评价指标 戴摇 欣,周传斌,王如松,等 (5616)…………………………………………
城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例
李摇 锋,叶亚平,宋博文,等 (5623)
……………………………………
……………………………………………………………………………
中国居民消费隐含的碳排放量变化的驱动因素 姚摇 亮,刘晶茹,王如松 (5632)………………………………
煤矿固废资源化利用的生态效率与碳减排———以淮北市为例 张海涛, 王如松,胡摇 聃,等 (5638)…………
城市遮阴环境变化对大叶黄杨光合过程的影响 于盈盈,胡摇 聃,郭二辉,等 (5646)……………………………
广东永汉传统农村的聚落生态观 姜雪婷,严力蛟,后德仟 (5654)………………………………………………
长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局———气候、土地覆盖及采样效应的影响 刘摇 晔,沈泽昊 (5663)…
东南太平洋智利竹筴鱼资源和渔场的时空变化 化成君,张摇 衡,樊摇 伟 (5676)………………………………
豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响 谢俊芳,全国明,章家恩,等 (5682)…………………………
我国烟粉虱早春发生与秋季消退 陈春丽,郅军锐,戈摇 峰,等 (5691)……………………………………………
变叶海棠及其伴生植物峨眉小檗的水分利用策略 徐摇 庆,王海英,刘世荣 (5702)……………………………
杉木人工林不同深度土壤 CO2通量 王摇 超,黄群斌,杨智杰,等 (5711)…………………………………………
不同浓度下四种除草剂对福寿螺和坑螺的生态毒理效应 赵摇 兰,骆世明,黎华寿,等 (5720)…………………
短期寒潮天气对福州市绿地土壤呼吸及组分的影响 李熙波,曾文静,李金全,等 (5728)………………………
黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响———斑块类型水平
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5739)
………………………………………
……………………………………………………………………………
气候变化对物种分布影响模拟中的不确定性组分分割与制图———以油松为例
张摇 雷,刘世荣,孙鹏森,等 (5749)
…………………………………
……………………………………………………………………………
北亚热带马尾松年轮宽度与 NDVI的关系 王瑞丽,程瑞梅,肖文发,等 (5762)…………………………………
物种组成对高寒草甸植被冠层降雨截留容量的影响 余开亮,陈摇 宁,余四胜,等 (5771)………………………
若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能 熊远清,吴鹏飞,张洪芝,等 (5780)………………………………
桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段的土壤脲酶活性 刘淑娟,张摇 伟,王克林,等 (5789)………………
利用混合模型分析地域对国内马尾松生物量的影响 符利勇,曾伟生,唐守正 (5797)…………………………
火烧对黔中喀斯特山地马尾松林土壤理化性质的影响 张摇 喜,朱摇 军,崔迎春,等 (5809)……………………
不同培育时间侧柏种基盘苗根系生长和分布 杨喜田,董娜琳,闫东锋,等 (5818)………………………………
Cd2+与 CTAB复合污染对枫香幼苗生长与生理生化特征的影响 章摇 芹,薛建辉,刘成刚 (5824)……………
3 种入侵植物叶片挥发物对旱稻幼苗根的影响 张风娟,徐兴友,郭艾英,等 (5832)…………………………
米槠鄄木荷林优势种群的年龄结构及其更新策略 宋摇 坤,孙摇 文,达良俊 (5839)………………………………
褐菖鲉肝 CYP 1A作为生物标志物监测厦门海域石油污染状况 张玉生,郑榕辉,陈清福 (5851)……………
基于输入鄄输出流分析的生态网络 渍模式能流、籽模式能流测度方法 李中才,席旭东,高摇 勤,等 (5860)……
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*444*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*50*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄10
封面图说: 胡杨是我国西北干旱沙漠地区原生的极其难得的高大乔木,树高 15—30 米,能忍受荒漠中的干旱环境,对盐碱有极
强的忍耐力。 为适应干旱气候一树多态叶,因此胡杨又称“异叶杨冶。 它对于稳定荒漠河流地带的生态平衡,防风固
沙,调节绿洲气候和形成肥沃的森林土壤具有十分重要的作用。 秋天的胡杨林一片金光灿烂 。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 19 期
2011 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 19
Oct. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基项目(70803050, 30970507); “十一五冶国家科技支撑计划课题(2009BADC2B03, 2008BAJ10B05, 2007BAC28B04)
收稿日期:2011鄄06鄄23; 摇 摇 修订日期:2011鄄08鄄01
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yapingye66@ hotmail. com, lifeng@ rcees. ac. cn
李锋,叶亚平,宋博文,王如松.城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例.生态学报,2011,31(19):5623鄄5631.
Li F, Ye Y P, Song B W, Wang R S. Spatial structure of urban ecological land and its dynamic development of ecosystem services: a case study in
Changzhou City, China. Acta Ecologica Sinica,2011,31(19):5623鄄5631.
城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变
———以常州市为例
李摇 锋1,叶亚平2,*,宋博文1, 2,王如松1
(1. 城市与区域生态国家重点实验室,中国科学院生态环境研究中心,北京摇 100085;2. 河海大学水文水资源学院,南京摇 210098)
摘要:生态用地是城市社会鄄经济鄄自然复合生态系统重要的组成部分,为城市提供多种显著的生态系统服务。 应用遥感、地理
信息系统技术和生态系统服务评估等方法,针对城市生态用地的空间结构与服务功能演变科学问题,通过对常州市区 1991、
1996、2001 和 2006 年 4 个时段遥感图像的处理与比较分析,揭示了常州市区 15a来城市空间景观格局的演变规律,评估了由城
市生态用地改变所导致的生态系统服务的变化。 研究结果表明,1991—2006 年间,常州市区生态用地占市区面积的比例由
89郾 2%降低至 65. 1% 。 1991—2001 年,林地、农田和水体的面积都呈不同程度的下降趋势。 2001—2006 年,林地面积增加基本
回到 1996 年水平。 常州市区生态用地主要为城市提供了农林产品生产、气候调节、涵养水源、水土保持、生物多样性保护等生
态系统服务。 在过去 15a间,由于城市化占用生态用地,常州市区生态用地生态系统服务的经济价值总体降低了 19. 3% 。 其
中,农田的生态服务价值减少最大,减少了 32. 3% 。 研究结果表明,常州城市空间景观格局演变与生态系统服务变化之间存在
着密切相关性,研究可为城市生态系统服务强化、城乡土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供科学方法与决策参考。
关键词:城市;生态系统服务;生态用地;景观格局;常州
Spatial structure of urban ecological land and its dynamic development of
ecosystem services: a case study in Changzhou City, China
LI Feng1, YE Yaping2,*, SONG Bowen1,2, WANG Rusong1
1 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco鄄Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085, China
2 College of Hydrology and Water Resource, Hohai University, Nanjing 210098, China
Abstract: Ecological land is one of the most important components of urban Social鄄Economic鄄Natural Complex Ecosystem,
it can provide various important ecosystem services for urban areas. Using Remote Sensing, Geography Information Science
technology and landscape index analysis software, focusing on the scientific problem of urban ecological land and ecosystem
services, on the basis of analyzing four鄄phase remote sensing images of Changzhou in 1991, 1996, 2001 and 2006, we got
the evolution of landscape spatial structure of Changzhou during the past 15 years and assessed changes of ecosystem
services generated by urban ecological land. The results show that the ecological land proportion of land鄄use decreased from
89. 2% to 65. 1% . During 1991 to 2001, the areas of forests, fields and water had a decreasing tendency. During 2001 to
2006, the areas of forests turned back to that of 1996. Ecological land in Changzhou have provided ecosystem services
including agricultural and forestry production, climatic regulation, conservation of water resource, soil and water
conservation, biodiversity protection, etc. During 1991 to 2006, the value of ecosystem services provided by ecological land
has reduced 19. 3% . The decrease of ecosystem services value provided by agricultural lands was the largest of all and it
decreased 32. 3% . The results showed strong correlation between landscape spatial structure and ecosystem services of
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Changzhou city. This paper can provide scientific methods and decision making for strengthening of urban ecosystem
services, land use planning and management, urban sustainable development, etc.
Key Words: city; ecosystem services; ecological land; landscape pattern; Changzhou
城市是一类以人类活动为主导的社会鄄经济鄄自然复合生态系统[1],城市土地具有物理属性、生态属性、社
会属性和经济属性,它是人类社会经济活动赖以生存的载体,也是提供自然生态服务的基础。 生态用地是城
市复合生态系统的重要组成部分,具有十分显著的生态服务功能。 城市生态用地是保障城市社会经济持续发
展和居民生活质量所必需的供给、支持、流通、调节、孕育等基本生态服务功能的最小用地,不但与城市所处的
地理位置、自然资源种类、气候、土壤、地质等自然条件有关,而且取决于城市的发展水平、发展定位和城市中
人群对生活质量的要求[2]。 随着城市化进程的加速,建设用地需求日益增加,各类用地之间矛盾愈加严
重[3鄄9],生态用地不断遭到侵占[10],导致了土地生态系统服务功能的衰退。 因此,保护生态用地,逐步恢复生
态破坏严重地带,退还自然生态用地,不仅能够使土地生态服务得到有效保障,而且对于土地生态系统平衡,
形成生态安全格局有着十分重要的作用[11]。
“生态用地冶一词最早由董雅文提出[12]。 石元春于 2001 年也提出了生态用地的概念,随后石玉林在中
国工程院咨询项目《西北地区水资源配置与生态环境保护》报告中对生态用地概念进一步加以阐述[13]。 因
与土地利用可持续性的密切相关,生态用地的研究逐渐引起学者们的广泛关注[14鄄17],主要研究了生态用地的
定义、分类体系。 国外的研究及土地分类中并未将生态用地作为一项独立和专门的类型名称加以明确提出,
但在其土地分类体系中渗透了生态用地的思想[11]。
生态系统服务是指生态系统为维持人类社会的生产、消费、流通、还原和调控活动而提供有形或无形的自
然产品、环境资源和生态公益的能力[1,18]。 1997 年,Costanza等在《Nature》发表了“全球生态服务价值和自然
资本冶一文,使生态系统服务价值研究在国际范围内掀起了热潮[18鄄23]。 Daily 在其标志性著作《Nature忆 s
Service: Societal Dependence on Natural Ecosystem》中从自然生态系统角度出发对生态系统服务进行了定义,
并将生态系统服务功能归纳为 15 类[23]。 20 世纪 80 年代以来,生态学家和经济学家在评价自然资本和生态
系统服务变动方面做了大量研究工作。 Costanza等人[22鄄23]对全球生态系统服务及其价值的研究中,将生态系
统服务功能划分为气候调节、水分调节、控制水土流失、物质循环、娱乐及文化价值等 17 种功能,对全球生态
系统服务价值进行了评估,并提出了各种土地利用类型的生态服务价值系数。 谢高地等[24鄄25]学者结合我国
特色对 Costanza的系数进行修正,得出中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表。 此后许多学
者[26鄄31]针对城市、湿地、农田等不同生态系统进行了服务功能价值的评估。 城市是人类土地利用最为强烈的
区域,自然生态系统受到人类活动的改造最为强烈,对生态系统服务功能的影响也最为显著,因而城市土地利
用方式的变化与生态系统的服务功能之间存在着密切的联系[32鄄33]。
本文利用遥感、地理信息系统技术,针对城市生态用地的空间结构与服务功能演变科学问题,分析了
1991—2006 年间常州市生态用地的动态变化,以及由此导致的生态系统服务演变。 目前常州市处于快速城
市化发展阶段,通过对城市空间变化特征和生态系统服务两方面分析的综合研究,可为城市生态系统服务强
化、城乡土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供科学方法与决策参考。
1摇 研究区与研究方法
1. 1摇 研究区概况
常州地处江苏省南部、长江三角洲腹地,位于北纬 31毅09忆—32毅04忆、东经 119毅08忆—120毅12忆,境内地势西南
略高,东北略低,地貌类型属高沙平原,山丘平圩兼有。 常州市北亚热带季风性湿润气候区,气候温和湿润,年
平均气温 16. 3益;雨量丰沛,年降水总量 1068. 9mm;日照充足,年日照时间 2035. 1h;无霜期长,年无霜期
237d;常年主导风向为东南风,春夏秋冬四季分明。 常州市域总面积 4385km2,其中市区面积 1871 km2,户籍
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人口 357 万;下辖金坛、溧阳两个县级市和武进、新北、天宁、钟楼、戚墅堰 5 个行政区。
1. 2摇 数据来源
研究区范围为常州市区,面积为 1871 km2,含常州所辖的 5 个市辖区(天宁区、钟楼区、戚墅堰区、新北
区、武进区),不包括县级市。 选择的 4 期 LandsatTM / ETM遥感影像分别是:1991 年 7 月 23 日、1996 年 8 月 3
日、2001 年 7 月 26 日、2006 年 9 月 18 日。 另有 1 颐2000 常州市区行政图供参考。 参考我国 1984 年土地利用
分类体系和生态用地相关分类体系[14鄄17],将研究区的土地利用类型分为林地、耕地、水体、建设用地 4 类。 具
体土地利用分类见表 1。
表 1摇 土地利用分类
Table 1摇 Classification of land use
土地利用类型
Land use type 内容描述 Description
农田
Farmland
耕地(灌溉水田、望天田、水浇地、旱地、菜地)、园地(果园、桑园、茶园、其他园地)、牧草地(天然草地、改
良草地、人工草地)
林地 Forest land 有林地、灌木林地、疏林地、未成林造林地、迹地、苗圃
水体 Water body 河流水面、湖泊水面、水库水面、坑塘水面、苇地、沟渠、水工建筑
建设用地 Built鄄up area 居民点及工矿用地(城镇、农村居民点、独立工矿用地、特殊用地)、交通用地(铁路、公路、农村道路)
1. 3摇 研究方法
1. 3. 1摇 RS、GIS技术
在 ENVI4. 5 支持下,通过人工目视解译和监督分类相结合的方法分析 4 期 TM / ETM 影像。 参考地面资
料数据,通过随机取样方法对分类结果进行 Kappa 检验,结果分别是 0. 72(1991 年),0. 77(1996 年),0. 75
(2001 年),0. 82(2006 年),均高于最低允许 0. 7 精度的要求。 在 Arcgis9. 2 中,合并土地类型后统计农田、林
地、建设用地和水体的面积。
土地类型变化率公式: C =
A j - Ai
Ai
土地类型变化动态度公式: D = 1n j - ni
·
A j - Ai
Ai
式中,Ai、A j 为研究区一种土地利用类型 2 个时期的面积(km2);n j、ni 分别为 2 个时期的年份。
1. 3. 2摇 生态系统服务价值评估方法
本文依据 Costanza等[12鄄13]和谢高地等[11]确定的生态服务价值系数,结合谢高地对中国陆地系统提出的
价值当量换算方法,确定了常州市区生态系统单位面积生态服务价值。 生态服务价值系数=生态系统服务价
值当量伊全国平均粮食单产市场价值 / 7[11]。 生态系统服务价值的计算公式:
V =移Ai 伊 Rv,i
式中, V为研究区生态系统总服务价值(万元); Ai 为研究区第 i种土地利用类型面积(km2);Rv,i为研究区第 i
种土地利用类型的生态服务价值系数。
2摇 结果与分析
2. 1摇 常州市区 1991—2006 年生态用地空间结构变化
常州市土地利用分布图见图 1。 1991 年建设用地在中心城区成团分布,沿京杭运河一字排开。 生态用地
围绕城区,具有良好连通性。 1991—2006 年,建设用地以中心城区为主体,向四面扩张。 生态用地逐渐被建
设用地占据,破碎化加剧。 土地利用类型分布由 1991 年农田>水体>建设用地>林地,变化为 2006 年的农田>
建设用地>水体>林地。 生态用地中农田所占的比例最大,水体次之,林地最少(图 2)。 从常州市前后 4 期土
地利用动态变化数据(表 2)可以看出,生态用地中林地在 1991—1996 年间减少 22. 3% ,农田在 2001—2006
5265摇 19 期 摇 摇 摇 李锋摇 等:城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例 摇
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年间减少 17. 6% ,水体在 1996—2001 年间减少 10. 9% 。 建设用地面积增长迅速,1991—1996 年间增长动态
度最大达到 11. 1% 。 1991—2006 年间,生态用地总体减少 27% ,耕地减少 32% ,林地减少 23% ,水体减少
9% ,建设用地增加率达到了 222% (图 3)。
N
0 18600 37200m
土地利用类型
林地
农田
水体
建设用地
2001年
1991年
2006年
1996年
图 1摇 常州市区 1991—2006 年土地利用状况
Fig. 1摇 Land use of Changzhou from 1991 to 2006
2001 年以前,农田占市区总面积的 53. 3%以上,是常州市区最主要的土地利用类型,在 1991—2006 年间
持续减少,减少的 381km2转化为建设用地。 2006 年以后,农田和建设用地成为市区的主要土地类型。 建设用
地的面积增长率达到了 221. 9% ,而农田面积由 1991 年的 64. 9%减低到 43. 9% 。 比较 1991 年与 2006 年耕
地的转移矩阵(表 3),土地的利用转移主要发生在耕地与建设用地之间,耕地面积从 1214 km2减少至 822
km2,建设用地的面积由 203 km2剧增至 654 km2增加了两倍多,而其中主要来自于耕地的转化,减少的 392
6265 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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km2耕地有 97. 2%转化成了建设用地。 1991—2006 年间常州市区林地、水体的面积变化比较平稳,波动幅度
小。 林地在 1991—2001 年间面积减少了 31. 0km2,减少率达到 23. 4% ,2001—2006 年间林地面积增加
11郾 1km2。 水体面积在 1991—1996、2001—2006 年间变化较小,1996—2001 年间减少 35. 6 km2。
表 2摇 常州市区 1991—2006 年各土地利用类型面积变化率和动态率
Table 2摇 Change rate and dynamic degree of areas of various types of land鄄use of Changzhou in 1991—2006
土地利用类型
Land use type
变化率 Area change rate / %
1991—1996 1996—2001 2001—2006
动态度 Dynamic degree
1991—1996 1996—2001 2001—2006
林地 Forest land -22. 29 -12. 07 12. 18 -3. 72 -2. 01 2. 03
农田 Farmland -9. 21 -9. 46 -17. 64 -1. 53 -1. 58 -2. 94
水体 Water body 1. 91 -10. 86 0. 73 0. 32 -1. 81 0. 12
建设用地 Built鄄up area 66. 62 45. 03 33. 19 11. 1 7. 5 5. 53
面积
Area
/km2
林地 农田 水体 建设用地
19912001 19962006
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Forest land Farmland Waterbody Built-up area
摇 图 2摇 常州市区 1991—2006 年各土地利用类型面积变化
Fig. 2摇 Areas of different types of urban land鄄use in Changzhou
City from 1991, 1996, 2001 to 2006
年份 Year
100
80
60
40
20
0 1991 1996 2001 2006
生态用地
建设用地
用地
比例
Area
prop
ortio
n/%
摇 图 3摇 常州市区 1991—2006 年生态用地与建设用地比例变化
Fig. 3摇 Proportion change of ecological land and built鄄up area in
Changzhou City from 1991, 1996, 2001 to 2006
总体来看,常州市区在 1991—1996 年间建设用地增长最快,生态用地减少最快,1996—2001 年次之,
2001—2006 年建设用地增加幅度最小,生态用地减少速度变缓,这和 15 年间政府重视生态规划和公民生态
保护意识提高有关。
表 3摇 常州市区 1991—2006 年土地利用转移矩阵
Table 3摇 Land鄄use dynamic variation of Changzhou in 1991—2006
土地利用类型
Land use type
1991 年总面积
Total area / km2
林地
Forest land
农田
Farmland
水体
Water body
建设用地
Built鄄up area
减少面积
Area reduced / km2
林地 Forest land 133 15 81 5 32 31
农田 Farmland 1214 81 645 65 424 392
水体 Water body 322 4 54 214 49 27
建设用地 Built鄄up area 203 3 43 9 148
增加面积 Area added / km2 451
2006 年总面积 Total area / km2 1872 102 822 294 654
2. 2摇 常州市区 1991—2006 年生态系统服务演变
2. 2. 1摇 生态系统服务演变分析
(1)农田
常州市区 1991 年的粮食产量为 77. 55 万 t,2001 年为 57. 32 万 t,2006 年又降至 40. 33 万 t。 而常州市区
7265摇 19 期 摇 摇 摇 李锋摇 等:城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例 摇
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城镇人口数量 1991 年为 82. 8 万人,2001 年为 147. 81 万人,2006 年达到了 199. 28 万人。 粮食产量的负增长
与人口数量的急剧增加形成鲜明对比,农业面积的减少和农田种植结构的改变,导致单位面积粮食产量的剧
减,使得农田提供的生物生产功能变小,削弱了农田的生态服务功能。
(2)林地
据 2007 年统计年鉴,2005 年常州园林绿地面积比 2001 年增长了 266% ,而 2005—2006 年间,减少了
36郾 9% ,可见城市发展对园林绿地的侵占十分严重。 常州市区的林地面积主要分布在市区新北区的西北部分
以及武进区的东南角,由于这些区域离城市中心有一定距离,受城市化影响不明显,武进区东南部德低山丘陵
区为天目山余脉,所以林地面积较其他地区多,对减少水土流失、生物固氮起到了很好的作用。 林地斑块形状
趋于复杂化,这与林地的镶嵌式的占用、分割破碎有直接关系。 破碎化将削弱绿地的生态作用,并可能导致林
地生物多样性及内部生物种的减少。
(3)水体
常州市域范围内水系景观连通性高、纵横交错,为城市主导景观,包括北面的长江,境内的太湖、滆湖两大
湖泊,穿城而过的京杭大运河,及其他大小河流、湖泊、湿地等。 21 世纪初,常州市河流被填埋,被阻隔了与其
他水系之间的流通,使水系遭受破坏,丧失或改变了原有的生态功能,影响了水系之间的正常水体和养分循
环,降低了水体和对污染物的稀释吸纳能力,间接地导致水环境的恶化,降低了水体的生态服务功能效率。 因
水产养殖经济效益驱使,滆湖湖面出现大面积围网养殖,湖面被割据成大小的养殖区域,水体的完整性受到破
坏,同时因养殖投放饲料引起水体富营养化,达到水体自净能力上限,水体的生态服务功能受到很大程度的
削弱。
2. 2. 2摇 生态系统服务改变的经济价值评估
依据常州市 4 期土地利用变化数据,结合不同土地利用类型的生态服务价值系数(表 4),估算常州市区
土地利用空间变化所引起的生态系统服务经济价值的变化(表 5)。 结果表明,2006 年水体面积减少为常州
市区的 15. 7% ,所提供的生态系统服务经济价值却占市区生态系统服务总价值量的 48. 3% 。 因此,水体是提
供给常州市区生态系统服务价值的主要土地利用类型,大面积水体整体所能提供的生态服务价值比零散水体
更大,而且其自身修复、调节能力更好。 常州市武进区生态系统服务价值在 1991—2006 年均能在常州生态系
统中保持最高的服务价值量,滆湖起到了很大的作用。 新北区农田生态系统服务价值在 15 年间剧烈减少,说
明城市化侵占了大量的农田。 1991—2006 年,生态用地所提供的生态系统服务经济价值降低了 19. 3% 。 林
地、农田和水体生态服务价值降低的比例分别是 23. 4% ,32. 3%和 8. 5% 。 其中,农田的生态系统服务价值减
少最大,减少了 23978 万元。 1991—2001 年,生态用地所提供的生态系统服务价值都呈现降低趋势,2001—
2006 年,林地服务价值有所提高,提高率达到 12. 2% 。 其主要原因是常州市城市规划中更加重视绿地和水体
的作用,对其进行了有效的保护。 这 15 年间建设用地提供的生态系统服务价值负数值不断增加,增长率与其
面积增长率一致,达到了 221. 9% ,2006 年建设用地的负值价值量相当于生态系统总价值量的 12% 。 因此从
生态系统服务价值角度来看,建设用地作为城市生态系统重要组成部分,同时也是显著导致生态系统服务价
值降低的土地利用类型,适时控制建设用地发展,合理布局是城市发展必须考虑的问题。
表 4摇 不同类型生态系统服务价值系数
Table 4摇 Value coefficients of ecosystem service for different ecosystems
土地利用类型
Land use type
林地
Forest land
农田
Farmland
水体
Water body
建设用地
Built鄄up area
生态服务价值系数
Value coefficients / (元 / hm2)
134106. 8 6114. 1 48082. 7 -5372. 1
摇 摇 林地、农田和水体生态系统服务价值系数参考谢高地等[24] ,建设用地服务价值系数参考自段瑞娟等[摇 ,33]
8265 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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表 5摇 常州市区 1991—2006 年不同土地利用类型生态系统服务功能价值
Table 5摇 The value of ecosystem services of different land鄄use types of Changzhou from 1991 to 2006
土地利用类型
Land use type
生态系统服务的经济价值 Economic value /万元
1991 年 1996 年 2001 年 2006 年
林地 Forest land 178182 138457 121739 136564
农田 Farmland 74243 67408 61031 50265
水体 Water body 154653 157602 140485 141512
建设用地 Built鄄up area -10909 -18177 -26362 -35113
3摇 结论与讨论
常州城市空间演变主要经历了 3 个阶段:20 世纪 90 年代之前,“单一发展轴,一城四点冶;90 年代,“纺锤
十字形、单中心结构冶;21 世纪初期,“沿南北方向集中连片的圈层式发展格局冶。 常州市城市功能和整体用地
结构伴随城市空间演变进行了不同程度的重组,但城市规划的主题一直是将城市空间格局最大程度地迎合社
会经济的发展,而忽略了生态用地的保护与规划。 本文从城市生态系统空间和功能两个方面探讨了 1991—
2006 年 4 个时期常州市区的生态用地演变。 结果表明,常州市区正逐渐由农田为主的景观格局转变为以建
设用地为主导的城市景观格局,在 1991—2006 年生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占市区面
积的比例由 89. 2%降低至 65. 1% 。 其中,农田的生态服务价值减少最大,减少了 32. 3% 。 生态用地所提供的
生态系统服务价值降低了 19. 3% ,常州城市空间景观格局演变与生态系统服务变化之间存在着密切相关性。
本文收集了常州市区 4 期遥感数据,年份跨度大、间隔平均,较好的还原了 15 年间常州市土地利用的相
对变化情况。 同时从空间结构和生态系统服务两个角度,探讨了城市生态用地的演变,并将生态用地的结构
与生态系统服务在空间上联系起来。
(1)遥感数据处理的准确性摇 遥感数据的分辨率一直是影响土地利用分类的问题。 本文中着重比较各
时间段各生态用地类型的相对变化,因此各生态用地类型面积绝对值的误差对结论影响不大。
(2)生态用地的分类与边界摇 生态用地的分类还未形成完整的体系,学者中存在多种不同的分类方法。
本文所指的生态用地侧重于其提供的生态系统服务,具体是指除城市建设用地以外的林地、农田、水体、园林
绿地以及生态储备用地等。 对于城市生态用地的边界也不是统一确定的,它既包括城市中的生态用地,也包
括城市周边未城市化的土地。 由于生态系统类型和受人类活动影响程度不同,城市中和城市周边生态用地提
供的生态系统服务也有差别,本文从林地、农田和水体不同生态系统类型进行研究,以后可从城乡梯度等方面
考虑。
(3)生态系统服务的经济价值摇 本文将国内外生态系统服务的经济价值系数进行综合,以谢高地等提出
的中国陆地生态系统服务价值当量为基础,对研究区生态系统服务经济价值进行估算有待进一步精确,本文
对由于生态用地结构改变所导致的生态系统服务变化的经济价值评估,只是提供一个大致相对的数据,为领
导和有关部门提供一个决策依据,生态系统服务的某些方面是无法用经济价值衡量的。
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1365摇 19 期 摇 摇 摇 李锋摇 等:城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 19 October,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Ecology research and its effects on social development in China LI Wenhua (5421)……………………………………………………
The current mission of ecology鄄advancing under the situation of chaos and innovation JIANG Youxu (5429)…………………………
Resilience thinking: development of ecological concept PENG Shaolin (5433)…………………………………………………………
A review of research progress and future prospective of forest soil carbon stock and soil carbon process in China
LIU Shirong, WANG Hui, LUAN Junwei (5437)
……………………
……………………………………………………………………………………
Research on carbon budget and carbon cycle of terrestrial ecosystems in regional scale: a review
YU Guirui, FANG Huajun, FU Yuling, et al (5449)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Advances in the studying of the relationship between landscape pattern and river water quality at the watershed scale
LIU Lijuan, LI Xiaoyu, HE Xingyuan (5460)
………………
………………………………………………………………………………………
Research on the protection of Davidia involucrata populations, a rare and endangered plant endemic to China
CHEN Yan, SU Zhixian (5466)
………………………
……………………………………………………………………………………………………
Progress on water resources input鄄output analysis XIAO Qiang, HU Dan, GUO Zhen,et al (5475)……………………………………
Research advances of contraception control of rodent pest in China LIU Hanwu, WANG Rongxin, ZHANG Fengqin, et al (5484)…
Response of vegetation to climate change and human activity based on NDVI in the Three鄄River Headwaters region
LI Huixia, LIU Guohua,FU Bojie (5495)
…………………
……………………………………………………………………………………………
Remediation of blowout pits by clonal plants in Mu Us Sandland YE Xuehua, DONG Ming (5505)…………………………………
Precipitation trends during 1961—2010 in the Loess Plateau region of China
WANG Qixiang, FAN Xiaohui, WANG Mengben (5512)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
An evaluation method for forest resources sustainability CUI Guofa, XING Shaohua, JI Wenyuan, et al (5524)………………………
Effects of landscape patterns on soil and water loss in the hilly area of loess plateau in China: landscape鄄level and comparison
at multiscale WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5531)…………………………………………………………………
The impacts of future climatic change on agricultures and eco鄄environment of Loess Plateau in next decade
E Youhao, SHI Qian,MA Yuping, et al (5542)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: standing stock value of biological resources
DU Guoying, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5553)
………………………………
………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: provisioning service value
WANG Min, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5561)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
The dynamics of the structure and plant species diversity of evergreen broadleaved forests in Damingshan National Nature Reserve
after a severe ice storm damage in 2008, China ZHU Hongguang, LI Yanqun, WEN Yuanguang, et al (5571)…………………
Interactive effects of low phosphorus and drought stress on dry matter accumulation and phosphorus efficiency of soybean plants
QIAO Zhenjiang, CAI Kunzheng, LUO Shiming (5578)
……
……………………………………………………………………………
The eco鄄efficiency evaluation of the model city for environmental protection in China
YIN Ke, WANG Rusong, YAO Liang, et al (5588)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Pollution footprint and its application in regional water pollution pressure assessment: a case study of Huzhou City in the
upstream of Taihu Lake Watershed JIAO Wenjun, MIN Qingwen, CHENG Shengkui, et al (5599)……………………………
Ecological effect of green space of Shanghai in different spatial scales in past 20 years
LING Huanran, WANG Wei, FAN Zhengqiu, et al (5607)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Assessing indicators of eco鄄mobility in the scale of urban communities DAI Xin, ZHOU Chuanbin, WANG Rusong, et al (5616)…
Spatial structure of urban ecological land and its dynamic development of ecosystem services: a case study in Changzhou City,
China LI Feng, YE Yaping, SONG Bowen, et al (5623)…………………………………………………………………………
The carbon emissions embodied in Chinese household consumption by the driving factors
YAO Liang, LIU Jingru, WANG Rusong (5632)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
The research on eco鄄efficiency and canbon reduction of recycling coal mining solid wastes: a case study of Huaibei City, China
ZHANG Haitao, WANG Rusong, HU Dan, et al (5638)
……
…………………………………………………………………………
Effects of urban shading on photosynthesis of Euonymus japonicas YU Yingying,HU Dan, GUO Erhui,et al (5646)…………………
Ecological view of traditional rural settlements: a case study in Yonghan of Guangdong Province
JIANG Xueting, YAN Lijiao, HOU Deqian (5654)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
The altitudinal pattern of insect species richness in the Three Gorge Reservoir Region of the Yangtze River: effects of land cover,
climate and sampling effort LIU Ye, SHEN Zehao (5663)…………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal patterns of fishing grounds and resource of Chilean jack mackerel (Trachurus murphyi) in the Southeast Pacific
Ocean HUA Chengjun, ZHANG Heng, FAN Wei (5676)…………………………………………………………………………
Impacts of Ambrosia artemisiifolia invasion on community structure of soil meso鄄 and micro鄄 fauna
XIE Junfang, QUAN Guoming, ZHANG Jiaen, et al (5682)
……………………………………
………………………………………………………………………
Appearance in spring and disappearance in autumn of Bemisia tabaci in China
CHEN Chunli, ZHI Junrui, GE Feng, et al (5691)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Water use strategies of Malus toringoides and its accompanying plant species Berberis aemulans
XU Qing,WANG Haiying,LIU Shirong (5702)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
Analysis of vertical profiles of soil CO2 efflux in Chinese fir plantation
WANG Chao, HUANG Qunbin, YANG Zhijie, et al (5711)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Eco鄄toxicological effects of four herbicides on typical aquatic snail Pomacea canaliculata and Crown conchs
ZHAO Lan, LUO Shiming,LI Huashou,et al (5720)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of short鄄term cold鄄air outbreak on soil respiration and its components of subtropical urban green spaces
LI Xibo,ZENG Wenjing,LI Jinquan,et al (5728)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of landscape pattern on watershed soil erosion and sediment delivery in hilly and gully region of the Loess Plateau of China:
patch class鄄level WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5739)……………………………………………………………
Partitioning and mapping the sources of variations in the ensemble forecasting of species distribution under climate change: a
case study of Pinus tabulaeformis ZHANG Lei, LIU Shirong, SUN Pengsen, et al (5749)………………………………………
Relationship between masson pine tree鄄ring width and NDVI in North Subtropical Region
WANG Ruili, CHENG Ruimei, XIAO Wenfa, et al (5762)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Effects of species composition on canopy rainfall storage capacity in an alpine meadow, China
YU Kailiang, CHEN Ning, YU Sisheng, et al (5771)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil water conservation during the degradation process of the Zoig俸 Alpine Wetland
XIONG Yuanqing, WU Pengfei, ZHANG Hongzhi, et al (5780)
………………………………………
…………………………………………………………………
Soil urease activity during different vegetation successions in karst peak鄄cluster depression area of northwest Guangxi, China
LIU Shujuan, ZHANG Wei, WANG Kelin, et al (5789)
………
…………………………………………………………………………
Analysis the effect of region impacting on the biomass of domestic Masson pine using mixed model
FU Liyong, ZENG Weisheng, TANG Shouzheng (5797)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Influence of fire on a Pinus massoniana soil in a karst mountain area at the center of Guizhou Province, China
ZHANG Xi, ZHU Jun, CUI Yingchun, et al (5809)
………………………
………………………………………………………………………………
The growth and distrubution of Platycladus orientalis Seed鄄base seedling root in different culture periods
YANG Xitian, DONG Nalin, YAN Dongfeng, et al (5818)
………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of complex pollution of CTAB and Cd2+ on the growth of Chinese sweetgum seedlings
ZHANG Qin, XUE Jianhui, LIU Chenggang (5824)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
The influence of volatiles of three invasive plants on the roots of upland rice seedlings
ZHANG Fengjuan, XU Xingyou, GUO Aiying, et al (5832)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Age structure and regeneration strategy of the dominant species in a Castanopsis carlesii鄄Schima superba forest
SONG Kun,SUN Wen,DA Liangjun (5839)
………………………
…………………………………………………………………………………………
A study on application of hepatic microsomal CYP1A biomarkers from Sebastiscus marmoratus to monitoring oil pollution in Xiamen
waters ZHANG Yusheng, ZHENG Ronghui, CHEN Qingfu (5851)………………………………………………………………
The method of measuring energy flow渍and籽in ecological networks by input鄄output flow analysis
LI Zhongcai, XI Xudong, GAO Qin, et al (5860)
………………………………………
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2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 19 期摇 (2011 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 19摇 2011
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