Changes of Spatial Variations in Ecosystem Service Value in China

CHEN Juncheng1,2, LI Tianhong1,2,†

1. College of Environmental Science and Engineering, Peking University, Beijing 100871; 2. The Laboratory of Water and Sediment Sciences, Ministry of Education, Beijing 100871; † Corresponding author, E-mail: lth@pku.edu.cn

Abstract Based on land use and land cover data, with the valuation systems developed by Xie, the ecosystem service values (ESV) of China (except Hong Kong, Macao and Taiwan Province) in 2000, 2010 and 2015 were analyzed, and their spatial and temporal distributions and variations were analyzed. The results show that ESV in China grew from 15917.1 billion yuan per year in 2000 to 16180.2 billion yuan per year in 2015. The ecosystem service value in China showed high level in the eastern provinces and low level in the western provinces. The spatial variations of ESV per capita were greater than those of ESV per unit area, but both of them decreased from 2000 to 2015, which were dominated by variations among regions. Provinces with increasing ESV concentrated in the west and the north of the country, while provinces with decreasing ESV concentrated in the east and the south. Key words ecosystem services; spatial variations; land use; valuation; China

定量评估生态系统对人类经济社会的贡献, 对正确认识和评估人类与自然之间的关系尤为重要,亦是一项艰巨的任务[1]。1997年, Costanza等[2]提出的生态系统服务功能价值(ecosystem service value, ESV)评估体系为定量评估人们从生态系统获取的效益及协调经济发展与生态保护提供了一种有效途径。目前, 生态系统服务功能价值的评估方法种类较多, 一般分为两类: 基于现有基础统计数据进行的直接计算以及基于土地利用/覆盖数据进行的间接分析计算[3]。直接计算法主要针对某种特定的生

态系统服务功能, 包括市场定价法、生产率法、旅行费用法、防护/重置/替代成本法以及意愿调查法等[4]。随着计算方法的不断发展和完善, 开始出现集成的生态系统服务功能计算模型, 如GUMBO模型[5]和INVEST模型[6]等, 其中INVEST模型已在多个国家和地区取得成功的应用[7–10]。直接计算法能得出较精确的结果, 但由于不同研究者使用的方法和数据来源不尽相同, 故存在数据难以获得、研究结果难以进行横向比较的问题。与之相比, 基于土地利用/覆盖数据进行的间接分析计算方法因其数据资

料相对容易获取、成本相对较低等特点而得到越来

[11–12]越多的关注和应用 。谢高地等基于 Costanza的方法框架, 提出中国生态系统服务价值因子当量表[13–15], 被广泛应用于国内生态系统价值的评估及相关研究[16–19]。

在目前国内的研究成果中, 按照研究范围的大小, 可分为地区层面的研究[20–25]和全国范围的研究[26–30], 后者的文献数量少于前者, 但后者的成果更有代表性和概括性。此外, 现有研究多侧重于生态系统服务功能价值总量评估及其随时间的变化[31–35],而关于全国生态系统服务功能价值空间分异特征及空间差异随时间变化的研究罕见报道。

总体而言, 谢高地等[13–15]的评价体系因其数据获取成本低、计算简便、结果直观以及对中国生态系统适用性更强等优点, 可应用于中国较大尺度的生态系统服务功能价值评估。本文利用中国2000, 2010 和 2015年的土地利用/覆盖数据, 基于文献[14]的评价方法体系, 在评估该3年全国(不含港、澳、台地区)生态系统服务功能价值变化的基础上,以省为单位, 重点分析我国生态系统服务功能的空间差异及其变化特征, 以期为中国区域协调发展政策的制定提供科学参考。

1 研究区域与方法1.1 研究区域

本研究区域为中国港、澳、台地区以外的各省、直辖市和自治区。中国领土范围广, 地势复杂多变, 整体趋势西高东低, 高原、山地、盆地、丘陵和平原等主要地形均有分布。纬度、与海洋的距离以及海拔的变化范围之大, 产生多种气候类型,从热带气候到寒温带气候, 从季风气候到大陆性气候, 还有高山高原气候。气候与地势之多变, 造就中国生态系统的多样性与区域特异性, 例如西北地区的荒漠生态系统, 西南和东北地区的森林生态系统, 青藏高原地区与长江中下游地区的湖泊生态系统等等, 它们提供的生态系统服务供养了一切生命的繁衍生息。

1.2 数据来源

本研究使用的2000, 2010 和 2015年土地利用/覆盖数据来自中国地理国情云平台(http://www. dsac.cn), 比例尺为1:25 万, 投影方式为Albers正轴等面积双标准纬线圆锥投影。土地利用/覆盖类型分为6大类25小类(表1)。生产总值(全国及地区)、三大产业比重、总人口、建成区面积和城镇人口的数据来源为国家统计局的国家数据网站(http://data. stats.gov.cn/easyquery.htm)。

1.3 研究方法1.3.1 生态系统服务功能价值的计算

Costanza 等[2]把全球土地利用分为 16 种类型,为每种土地利用类型的每种服务功能赋予单位面积的价值, 求和得出全球的生态系统服务价值。谢高地等认为Costanza的评价方法未能很好地与中国的实际生态系统服务状况相匹配, 他们于 2003 年在Costanza等提出的生态系统服务价值化评估方法的基础上, 通过对众多具有生态学背景的专业人员进行问卷调查, 得出中国生态系统服务评估单价体系[13]。该体系将 Costanza 分类的17种生态系统服务功能重新整合为9大类: 气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、原材料、娱乐和文化。在土地类型的生态系统服务价值量化方法方面, 他们将单位面积的农田食物生产服务的价值当量设为 1.0,得到其他土地类型与生态系统服务功能的对应价值当量。单位面积的农田食物生产服务的价值当量相当于1公顷全国年平均产量的农田自然粮食产量的经济价值, 以此可将各土地类型与生态系统服务功能的价值当量转换成当年的生态系统服务单价。在 2003年研究的基础上, 谢高地等[14]于 2008年发