自然生態系統是人類和其他生命生存和發展所必須的環境條件,為人類提供了一切生存所需的資源,不僅包括實物型生態產品,還有更多類型的非實物型的生態系統服務[1].生態系統服務價值是指自然生態系統及其組成物種所產生的對人類生存和發展有支持作用的狀況和過程,有著極大的經濟價值[2].定量評估生態系統服務價值,可以為合理利用自然資源,提供重要的參考依據。而生態系統服務功能的不確定性和復雜性,使得對生態系統服務價值的獲取有一定難度。
自上世紀90年代以來,國內外許多研究者在各類生態系統服務價值方面做了大量研究。國外對于生態系統服務價值的研究起步較早,在大范圍評價某一類資源的生態服務價值方面,Costanza等人將全球生態系統服務功能劃分為17種類型來進行評估,并以貨幣的形式對其服務價 值 進 行 估 算[3].隨 后 多 位 學 者 基 于 此 方法,對 世 界 各 地,不 同 類 型 的 區 域 開 展 了 研究[4-8].
近年來,部分學者又引入了不同的方法來進行生態系統服務價值的評估,如GIS方法,元分析和價值轉移方法,效益轉移方法,多目標的空間決策支持系統等方法開展了研究[9-12].在我國,生態系統服務功能的研究工作于20世紀80年代起步,多位學者分別對我國陸地生態系統、草地生態系統、農田生態系統、林地生態系統等的區域,基于不同的方法,評估研究了其生態服務價值[13-18].
南水北調中線工程核心水源區是緩解北方缺水問題,尤其是京津地區缺水的重大戰略工程與基礎設施[19].2014年11月,丹江口水源區正式開始向北方輸水,研究核心水源區的生態服務價值,對水源區生態環境的保護,以及區域可持續發展具有重要意義。
1研究區劃定
根據南水北調中線工程水源區所涉及到搬遷的區域,即庫區加高后可能被淹沒的區域,將其定義為丹江口核心水源區。據此確定水源區所在的行政區域包括陜西省境內的白河縣,河南省境內的淅川縣和鄧州市,以及湖北省十堰市全域。獲取水源區行政區所在的DEM數據,本研究采用國際科學數據服務平臺提供的SRTM 90 m空間分辨率DEM,通過水文分析,提取核心水源區流域范圍及各個子流域邊界,如圖1.
2生態系統服務價值估算
2.1估算方法確定
目前,對于生態系統服務價值的評估方法有很多,但還沒有形成一個統一的、規范的評估方法,大多數來源于生態經濟學、環境經濟學和資源經濟學。
目前較為常用的生態系統服務價值評估方法主要有市場價值法、替代市場法和假象市場價值法3大類,每類評價方法都有多種形式,常用的有市場價值法、機會成本法、費用支出法、條件價值法、影子工程法等[20-21].
謝高地等人依據Costanza提 出的生態服 務價值評估方法,結合我國的實際情況,運用條件價值法,對多位專業人員進行問卷調查,得出新中國生態系統單位面積生態服務價值表[22-23].根據生態系統服務功能的單位面積價值,可以計算研究區域生態服務功能的經濟價值,其計算公式如下:
其中,ESV表示研究區域生態系統服務總價值(元),VCi表示第i類土地利用類型單位面積的生態功能總服務價值系數(元/hm2),Ai表示研究區域內第i類土地利用類型的面積(hm),n為土地利用類型數目。
2.2生態服務價值估算
采用1990年、2000年和2013年3期30m分辨率的Landsat遙感影像,通過幾何校正配準,基于最大似然的監督分類以及目視解譯相結合的方法,獲得丹江口1990年、2000年和2013年3期土地利用數據。運用謝高地等人計算生態系統服務價值的方法,對丹江口核心水源區不同流域生態服務價值進行計算[22].結果見表1.
3生態服務價值分析
3.1生態服務價值生態系統差異分析
分析丹江口流域不同類型生態系統服務價值可知,林地生態系統服務價值最高,2013年服務價值為1 684 356.82萬元,占流域生態系統總服務價值的72.9%,遠高于其他類型生態系統服務價值;其次是耕地和水體,2013年生態系統服務價值分別為280 004.97萬元和169 360.41萬元,占流域生態系統總服務價值的比例分別為12.1%和7.3%;未利用地生態系統服務價值最低,為261.64萬元。對比分析不同類型生態系統年際變化趨勢,1990年~2013年,林地和水體生態系統服務價值逐年增加,草地、耕地和未利用地生態系統服務價值逐年降低。流域生態系統服務總價值呈逐年增加的趨勢。
3.2生態服務價值區域差異分析
為使各流域間差異在各時期更為直觀明了,計算各流域各時期單位面積生態服務價值占全流域單位面積生態服務價值比例(表2)。對各流域而言,官渡河流域生態服務價值在3個時期所占比例均明顯高于其余流域,即該流域發展潛力最大,價值最高,其3個時期所占比例均超過1.2.
堵河流域與霍河流域單位面積生態服務價值比例次之,其生態服務價值比例在3個時期均在1.0以上。丹江流域與老灌河流域單位面積生態服務價值比例最低,3個時期生態服務價值比例均在0.71以下。其余流域單位面積生態服務價值除夾河流域、天河流域、漢江流域在2013年在1.0與1.05之間 外,其 余 時 期 各 流 域 均 在0.7與0.1之間。