全 文 ：第 26 卷第 9 期
2006 年 9 月
生 　　态 　　学 　　报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 9
Sep. ,2006
土地利用变化对昆山生态系统服务价值的影响
蔡邦成 , 陆根法 3 , 宋莉娟 , 黄和平 , 韩尚富 , 陈克亮
(南京大学污染控制与资源化国家重点实验室 , 南京大学环境学院 ,南京　210093)
基金项目 :国家科技部 863 重大科技专项资助项目 (2002AA601227)
收稿日期 :2005207222 ;修订日期 :2006201220
作者简介 :蔡邦成 (1978～) ,男 ,湖北襄樊人 ,博士生 ,主要从事可持续发展 ,环境规划与管理研究. E2mail :cbc8216 @sina. com3 通讯作者 Corresponding author. E-mail :lugf @nju. edu. cn
Foundation item :The project was supported by Ministry of Science and Technology 863 Key Program , China (No. 2002AA601227)
Received date :2005207222 ;Accepted date :2006201220
Biography :CAI Bang2Cheng , Ph. D. candidate , mainly engaged in sustainable development , environmental planning and management . E2mail :cbc8216 @sina.
com
摘要 :参照两种典型的生态系统服务价值系数 ,根据土地利用变化对比研究了长江三角洲经济快速发展区域昆山的生态系统服
务价值变化。结果表明 : (1)昆山的生态系统服务价值在 1994～2001 年呈下降趋势 ,按两种系数计算分别下降了 1122 亿元和
0171 亿元 ,相对下降比例分别为 4193 %和 4112 % ; (2)昆山的生态系统服务价值在评价年份内随时间的变化趋势可分别用线性
函数 Y1 = - 121125 X1 + 17342( R2 = 01907)和 Y2 = - 199162 X2 + 25088( R2 = 01906) 较好的表示 ; (3) 昆山的生态系统服务价值按
两种系数的评价结果均分别与 GDP、人口总量和人均 GDP指标有较好的线性负相关关系 ,其中与人均 GDP 的相关度最高 ; (4)
根据生态系统服务价值与人均 GDP之间的线性相关关系式预测表明昆山的生态系统服务价值在未来 10a 内还将进一步下降 ,
需要采取积极的生态保护措施。采用不同价值系数评价的昆山生态服务价值变化特征相似 ,但是绝对值相差巨大 ,由此对生态
价值静态评价进行了反思 ,研究生态系统服务价值变化及其变化的驱动机制更有意义。
关键词 :土地利用 ; 生态系统服务 ; 价值变化 ; 昆山 ;长江三角洲
文章编号 :100020933(2006) 0923005206 　中图分类号 :Q146 　文献标识码 :A
Variation of ecosystem services’value of Kunshan based on the land use change
CAI Bang2Cheng ,LU Gen2Fa 3 ,SONGLi2Juan ,HUANG He2Ping ,HAN Shang2Fu ,CHEN KE2Liang 　 ( State Key Laboratory of
Pollution Control and Resource Reuse , School of the Environment , Nanjing University , Nanjing 210093 , China) . Acta Ecologica Sinica , 2006 ,26( 9) :3005～
3010. 　　
Abstract :The value measuring ecosystem services 22 scientific basis for protection and restoration of regional eco2environment , is
directly related to the structure and composition of ecosystems. At broader spatial scales , land use plays an important role in
determining ecosystem properties and dynamics. Previous studies have focused more on static assessment of ecosystem services’
value but less on its dynamic properties and the underline mechanisms. This paper explored the quantitative measurements of
ecosystem service in a fast growing area in the Yangtze River Delta ( Kunshan) and examined the changes of these measures with
the cover changes between 1994 and 2001. The results showed that : (1) the value of ecosystem services decreased 122 million
RMB (4. 93 %) and 72 million RMB (4. 12 %) respectively when assessed by the two different indices. (2) The linear changes
of ecosystem services’value of the two indices could be modeled with equations Y1 = - 199162 X1 + 25088 ( R2 = 01906) and
Y2 = - 121125 X2 + 17342( R2 = 01907) . (3) The ecosystem services’value in this fast growing area in the Yangtze River Delta
was negatively and linearly correlated with GDP , population , and GDP per capita , with GDP per capita as the most important
predictor . (4) The ecosystem services’value predicted would continue decreasing in the future 10 years , and effective actions are
needed to maintain ecosystem services of the region. Finally , it concluded in this study that future studies should pay more
attentions on dynamic valuation of ecosystem services’value and the mechanisms controlling the changes of ecosystem services in
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order to provide useful guidelines for ecology protection and sustainable development .
Key words :land use ; ecosystem services ; value variation ; Kunshan ; Yangtze River Delta
土地利用是人与自然交叉最为密切的环节 ,土地利用Π覆盖的变化必然影响生态系统的结构和功能[1 ] ,研
究土地利用Π覆盖变化情况下区域生态系统服务价值的变化具有重要意义[2 ] 。已有的生态系统服务价值的研
究 ,多是对生态系统服务价值的静态评价[3～7 ] ,对于生态系统服务价值的变化 ,尤其对不同地域土地利用改变
所导致的生态服务价值变化的研究很少[8 ] 。根据土地利用变化评价区域生态服务价值变化的研究在最近开
始得到开展[2 ,8～12 ] ,但针对生态服务价值变化特征和趋势及影响因子的定量研究在国内较少。
昆山市地处长江三角洲 ,总面积约 921 km2 。自改革开放特别是 20 世纪 90 年代以来 ,昆山处于快速发展
时期 ,是一个典型的县市级尺度研究热点区域。本文根据土地利用情况 ,研究了处于快速发展期间的昆山的
生态系统服务价值变化特征和变化趋势 ,定量分析了变化的影响因子 ,根据评价结果对生态服务价值静态评
价进行了反思。
1 　研究方法
111 　土地利用Π覆盖数据的来源
土地利用基础数据来源于区域遥感资料分析和土地利用详查资料。参照国家通用的土地分类系统及实
际情况 ,将昆山的土地分为 6 种类型 : (1)耕地 ; (2)林地 ; (3)园地 ; (4)水域 ; (5)建设用地 ; (6)其它未利用地。
112 　生态系统服务功能价值评价方法
1997 年 ,Costanza 等人[13 ]的研究成果使生态系统价值评估的原理和方法从科学意义上得以明确[14 ] ,被认
为是近年生态学界最有影响力的科研成果[15 ] ,Costanza 等提供的价值系数在生态系统服务价值评价中得到了
广泛引用。最近国内学者谢高地等[16 ] 在 Costanza 等提出的评价模型基础上 ,对国内生态学学者进行问卷调
查 ,得出了“中国陆地生态系统服务价值当量因子表”[16 ] ,该表定义 1hm2 全国平均产量的农田每年自然粮食
产量的经济价值为 1 ,其它生态系统生态服务价值当量因子是指生态系统产生该生态服务相对于农田食物生
产服务贡献的大小 ,并确定 1 个生态服务价值当量因子的经济价值量等于全国平均粮食单产市场价值的 1Π7 ,
以此可将权重因子表转换成生态系统服务单价表。根据谢高地等的方法 ,依照公式 (1) [9 ] 可计算出昆山单位
面积农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值 ,比照“中国陆地生态系统服务价值当量因子表”可得出
昆山不同生态系统单位面积的生态服务价值系数 ,结果见表 1。
Ea = 1Π7 6n
i = 1
mi pi qi
M 　 i = (1 , ⋯n) (1)
　　式中 , Ea 为单位农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值 (yuan·hm - 2 ) ; i 为作物种类 ,昆山的主
要粮食作物为水稻 ,小麦 ,油菜 ; pi 为 i 种粮食作物全国平均价格 (yuan·t - 1 ) ; qi 为 i 种粮食作物单产 (yuan·
t - 1 ) ; mi 为 i 种粮食作物面积 (hm2 ) ; M 为粮食作物总面积。
本文以 Costanza 等的价值系数和据谢高地等的方法得到的价值系数为基础 (表 1) ,对比研究昆山生态系
统服务价值 ,计算公式为 :
ESV = 6 Ak Ck (2)
　　式中 , ESV 为生态系统服务价值 ; Ak 为土地利用类型 k 的分布面积 , Ck 为该类型土地单位面积的生态系
统服务价值系数。为得到不同土地利用类型的生态系统服务价值系数 ,将昆山的土地利用类型与表 1 划分的
生态系统进行对照 ,见表 2。
1. 3 　生态系统服务价值与 GDP、人口和人均 GDP 关系分析
生态系统服务价值的变化受自然和人为多种因素的影响。昆山是一个人类活动作用强烈的区域 ,在较短
研究时段内 ,人类活动是该区域生态系统服务价值变化的主要原因。目前对生态服务价值的影响因素基本是
定性分析 ,本文选取 GDP ,人口总量和人均 GDP 3 个指标 ,利用 SPSS 软件分析昆山生态系统服务价值与它们
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的相关性 ,尝试从定量的角度评价生态系统服务价值与经济社会发展等影响因子的关系。
表 1 　生态系统服务价值系数 (yuan·hm - 2·a - 1)
Table 1 　Coefficients of ecosystem services’value (yuan·hm - 2·a - 1)
森林
Forest
草地
Grass land
农田
Cropland
湿地
Wetland
水体
Water
城市
City
总计 Total (1) 16658 2025 764 162514 7033 0
总计 Total (2) 19613 6498 6203 56290 41264 377
　　(1)据 Constanza 等得到的价值系数 ,折算成人民币表示 Coefficient based on Constanza et al , measured by RMB ; (2) 据谢高地等得到的价值系数
Based on Xie Gaodi et al
表 2 　与土地利用类型相对应的生态系统类型及其生态价值系数 (yuan·hm - 2·a - 1)
Table 2 　Biome equivalents for the land2use categories and coefficients of ecosystem services’value (yuan·hm - 2·a - 1)
土地利用类型
Land cover types
耕地
Cropland
林地
Forest
园地
Garden plot
水域
Water
建设用地
Construction land
未利用地
Unused land
对应的生态系统
Corresponding ecosystem
农田
Cropland
森林
Forest
农田
Cropland
水体和湿地
Water &wetland
荒漠
Desert
荒漠
Desert
生态价值系数 (1)
Coefficients of ESV
764 16658 764 84773 0 0
生态价值系数 (2)
Coefficients of ESV
6203 19613 6203 48777 377 377
　　(1)据 Constanza 等得到的价值系数 Coefficient based on Constanza et al , measured by RMB ; (2)据谢高地等得到的价值系数 Coefficient based on Xie
Gaodi et al
2 　结果与分析
2. 1 　生态系统服务价值的变化
根据式 (1)计算的昆山各年度生态系统服务价值见表 3。从表 3 可见 ,昆山生态系统服务价值在 1994～
2001 年内呈下降趋势 ,按两种系数计算分别下降了 1122 亿元和 0171 亿元 ,下降比例分别为 4193 %和 4112 % ;
按照两种价值系数评价的昆山 1994～2001 年的生态系统服务价值随时间变化的情况可以分别用线性方程
Y1 = - 121125 X1 + 17342 ( R2 = 01907 , Y1 为生态系统服务价值 , X1 为时间序数) 和线性方程 Y2 = - 199162 X2
+ 25088 ( R2 = 01906 , Y2 为生态系统服务价值 , X2 为时间序数) 较好的表示 (图 1) ;按两种价值系数的评价结
　　　　　　　 表 3 　昆山市 1994～2001 年生态系统服务功能价值 (105 元)
Table 3 　Ecosystem service’s value of Kunshan from 1991 to 2004 (105yuan)
年份
Year
耕地
Cropland
林地
Forest
园地
Garden plot
水域
Water
建设用地
Construction land
未利用地
Un2used land 总和Total
1994 (1) 373. 05 57. 14 5. 80 24295. 10 0 0 24731. 08
1994 (2) 3028. 61 67. 27 47. 11 13979. 01 53. 35 0. 14 17175. 48
1995 (1) 367. 96 55. 98 5. 55 24234. 06 0 0 24663. 55
1995 (2) 2987. 3 65. 9 45. 12 13943. 88 56. 24 0. 14 17098. 58
1996 (1) 365. 12 55. 98 5. 29 24207. 78 0 0 24634. 16
1996 (2) 2964. 29 65. 9 42. 95 13928. 76 57. 89 0. 14 17059. 92
1997 (1) 360. 95 56. 47 2. 67 24160. 31 0 0 24580. 40
1997 (2) 2930. 42 66. 49 21. 72 13901. 45 61. 68 0. 14 16981. 89
1998 (1) 358. 29 67. 29 2. 67 23571. 13 0 0 23999. 94
1998 (2) 2908. 83 79. 24 21. 66 13562. 44 65. 13 0. 14 16637. 44
1999 (1) 358. 86 66. 97 2. 64 23278. 67 0 0 23707. 13
1999 (2) 2913. 42 78. 85 21. 47 13394. 16 66. 17 0. 13 16474. 21
2000 (1) 350. 16 66. 97 2. 59 23267. 87 0 0 23687. 59
2000 (2) 2842. 84 78. 85 21. 04 13462. 72 67. 25 0. 13 16472. 81
2001 (1) 349. 52 66. 97 2. 52 23093. 96 0 0 23512. 97
2001 (2) 2837. 63 78. 85 20. 48 13460. 50 70. 15 0. 13 16467. 74
　　(1)按 Constanza 等价值系数的值 Coefficient based on Constanza et al , measured by RMB ; (2)按谢高地等价值系数的值 Coefficient based on Xie Gaodi
et al
70039 期 蔡邦成 　等 :土地利用变化对昆山生态系统服务价值的影响 　
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图 1 　昆山生态系统服务价值变化
Fig. 1 　Variation of ecosystem services’value of Kunshan
表 4 　研究年份内昆山的 GDP、人口数量、人均 GDP
Table 4 　GDP, Population and GDP per capita of Kunshan
年份
Year
GDP(元)
(105yuan)
人口
Population
人均 GDP(元)
GDP per capita (yuan)
1994 83380 578269 14419
1995 99800 580504 17192
1996 114000 583364 19541
1997 130900 585155 22370
1998 150500 587509 25617
1999 171740 594592 28826
2000 200800 600279 33451
2001 230800 606936 38027
果均表明水域的生态服务价值在昆山生态系统服务
价值中所占比重最大 ,其次是耕地 ;林地、园地、建设
用地及未利用地所占比例都比较低 ,均在 1 %以下。
从表 3 的结果也可明显看出根据这两种价值系
数计算得到绝对值差异巨大。如根据两种系数计算
所得的 2001 年昆山市生态服务功能价值分别为
23151 亿元和 16147 亿元 ,绝对值相差高达 29195 % ;
昆山 1994～2001 年的生态系统服务价值按两种价值
系数计算分别下降了 1122 亿元和 0171 亿元 ,绝对值
相差达 41180 %。在没有考虑工矿用地和未利用地生
态价值的情况下 ,参照 Constanza 等的价值系数所得到
的相应年份的生态系统服务价值仍明显高于参照谢
高地等方法的评价值。其主要原因是根据 Constanza
等确定的水域价值系数 (84773 yuan·hm - 2 ·a - 1 ) 远高
于根据谢高地等方法确定的值 (48777 yuan·hm - 2 ·
a
- 1 ) ,尽管根据 Constanza 等确定的其它价值系数均低
于根据谢高地等方法确定的价值系数 ,但由于水域的
生态服务价值在昆山生态系统服务价值中占主体地
位 ,其它几种生态类型的服务价值在总价值中所占的
都比较低 ,从而导致最终参照 Constanza 等的价值系数
评价生态系统服务价值高于参照谢高地等方法的评
价值。
2. 2 　生态系统服务功能价值与 GDP、人口和人均 GDP 的关系及变化趋势预测
昆山 1994～2001 年份的 GDP、人口总量和人均 GDP 见表 4。进行统计分析后发现 ,按两种价值系数评价
得到的昆山的生态系统服务价值 (用 E1 和 E2 表示)均分别与 GDP(用 G 表示) 、人口 (用 P 表示) 及人均 GDP
(用 GP 表示) 之间有较好的线性负相关关系 ,并且与人均 GDP 的线性相关度 > 与 GDP 的相关度 > 与人口的
相关度。E1 、E2 与 G、P 和 GP 间的线性回归方程及相关系数如式 (3)～ (8) :
E1 = - 010096 G + 25605 　　R2 = 01903 (3)
E2 = - 010057 G + 17638 　　R2 = 01866 (4)
E1 = - 01047 P + 52327 　 　R2 = 01880 (5)
E2 = - 01028 P + 33271 　 　R2 = 01819 (6)
E1 = - 0106 GP + 25683 　　R2 = 01905 (7)
E2 = - 01036 GP + 17687 　 R2 = 01874 (8)
　　研究年份内昆山的生态系统服务价值与所选的经济增长和人口因子间有较明显的线性负相关关系 ,表明
区域经济和人口增长对生态环境具有明显的压力和负面作用 ,区域的发展在一定程度上是以牺牲生态系统服
务功能为代价的。昆山经济快速发展和人口的增长导致城市化进程加快 ,1994 年昆山的城市化水平为
28135 % ,到 2001 年已经提高为 49192 %。在快速城市化进程中 ,区域内各土地利用类型的面积发生改变 ,具
有较低生态价值系数的建设用地的比例逐步提高 ,而具有较高生态价值系数的水域及农田的用地比例逐步下
降 ,从而导致生态系统服务总价值的下降。
由于昆山生态服务价值的评价值与人均 GDP 的线性相关度最高 ,另一方面人均 GDP 指标综合考虑了
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GDP 和人口两个指标的内容 ,本文根据生态系统服务价值与人均 GDP 之间的关系式预测昆山市 2005 年、2010
年和 2015 年的昆山生态系统服务价值。根据昆山市”率先建成高水平小康社会和率先基本实现现代化”的目
标 ,昆山 2005 年、2010 年和 2015 年的人均 GDP 发展目标值分别为 815 万元 ,1215 万元和 17 万元。假定区域
的生态系统服务价值仍按 1994～2001 年的趋势变化 ,将人均 GDP 的目标值代入式 (7) 和式 (8) 预测 2005 年 ,
2010 年和 2015 年的生态系统服务价值。根据式 (7)得到昆山 2005 年 ,2010 年和 2015 年的生态系统服务价值
分别为 20158 ,18119 和 15148 亿元 ,对比 1994 年分别下降了 16178 % ,26145 %和 37140 % ;根据式 (8) 预测的结
果分别为 14163 ,13119 和 11157 亿元 ,对比 1994 年分别下降了 14184 % ,23122 %和 32165 %。预测表明 ,如果不
采取积极的措施 ,昆山的生态系统服务价值在未来 10a 内还将进一步下降。
3 　小结与讨论
参照目前国内广泛运用的两种价值系数 ,根据土地利用的变化对昆山市 1994～2001 年生态系统服务价
值评价表明该区域生态系统服务价值在研究年份内呈线性下降趋势 ;评价年份内的生态系统服务价值分别与
GDP、人口及人均 GDP 指标有较好的线性负相关关系 ,其中与人均 GDP 指标的相关度相对最高 ;按照两种价
值系数计算得到的昆山生态系统服务价值变化比例、变化特征和趋势相近 ,但是具体计算数值相差较大。
根据生态系统服务价值与人均 GDP 之间的线性关系式 ,预测表明昆山的生态系统服务价值在未来 10a
内还将进一步较大幅度下降 ,需要采取积极的生态保护措施。昆山在今后的发展过程中要尽量控制各种建设
占地的速度和规模 ,提高用地效率 ;适度控制人口规模 ,进一步提高经济增长的质量 ;通过营造人工湿地、植树
造林、退耕还湖还渔、保护水域等措施提高区域的生态服务功能 ,降低经济和人口增长对生态系统服务功能带
来的负面影响。
目前 Constanza 等确定的生态服务价值系数及参照谢高地等方法确定的生态服务价值系数在国内生态服
务价值评价中得到较广泛的引用 ,但是没有同时利用两种系数进行比较研究的例子。本文对比研究后表明选
取不同的价值系数研究所得到的生态系统服务价值变化趋势相近 ,但是计算绝对值相差巨大 ,这可以引起我
们对静态价值评估的思考 :如果仅仅研究一个时间点上某区域的生态服务功能价值 ,由于按不同的标准的计
算值相差较大 ,具体结果也可能在较大程度上失去了参考意义 ,即使不根据已有的价值系数计算 ,而是按照传
统的价值评估方法如条件价值法、替代市场法等评价某一区域的生态系统服务价值 ,由于生态价值评价的不
可控因素及存在的争议很多 ,不同的研究者往往也会得到数值相差较大的结论。
当前的自然与环境资源价值评价过于注重技术性问题 ,反而在基本问题上迷失了方向[17 ] 。已往开展的
生态系统服务价值评价比较注重静态价值的计算 ,对生态服务功能价值的相对变化特征及趋势研究较少 ,导
致价值评价在较大程度上失去了应用和参考价值。开展生态系统服务价值的相对变化研究更具有现实意义 ,
积极研究人类活动对不同地区土地利用的改变所导致的生态系统服务价值的变化可以为决策者的决策行为
提供更有用的信息[8 ] ,分析生态系统服务价值的变化特征和变化趋势 ,积极探索生态系统服务价值发生相对
变化的驱动机制 ,为人类正确调控找准方向 ,从而促进区域的生态环境保护和可持续发展。
区域生态系统服务价值变化规律及发展趋势研究需要较长时间范围的数据分析 ,生态系统服务价值变化
的驱动因子也是多方面的综合因素 ,本文研究主要提供一种思路。
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