土地利用总体规划的实施会彻底改变一个国家或区域的土地利用类型、数量和空间布局，使其各类土地生态系统服务的能力发生变化，进一步影响其生态环境［59］。随着我国各地新一轮土地利用总体规划（2006—2020年）的实施，分析、预测和评估规划实施后可能造成的环境影响，对区域后期土地利用总体规划修编具有重要的理论意义［60-61］ 。生态系统服务功能价值评估可以对土地利用规划的目标及规划方案实施前后的生态效益用简单易懂的货币形式表现出来，使公众和决策者对生态环境的影响结果一目了然，应用价值较高［62］。我国学者［59，63-65］采用生态系统服务价值方法研究不同地区的土地利用总体规划（2006—2020）发现，Costanza等［66］和谢高地等［67-68］提出相关研究成果的不适合县域尺度，必须建立具有小尺度地域性的生态系统服务价值系数，生态价值敏感度可以验证建立的系数在整个研究中是否合理［69-71］ ；土地利用变化动态度对预测未来土地利用变化趋势起到了积极作用［72-74］。南水北调中线水源地商洛市是一个“八山一水一分田”的贫困山区，经济发展的空间支撑有限，随着退耕还林步伐加快和基础设施建设用地增加，人地矛盾更加尖锐，已经严重制约了商洛水源地的可持续发展。于慧［75］和丁文峰等［76］分别研究了商洛1999—2007年和1990—2001年两个时期土地利用变化及生态系统服务价值，但有关商洛水源地土地利用总体规划（2006—2020年）相关研究未见报道。现结合区域实际确定商洛水源地各种土地利用生态系统的单位面积服务功能价值，根据商洛水源地规划期内的土地利用结构变化，预测商洛水源地新一轮土地利用规划方案实施后生态系统服务功能总价值的变化及其对生态环境产生的影响，为商洛水源地土地资源可持续利用和区域发展提供参考。
2.1 数据来源与研究方法
2.1.1 数据来源
研究区基本数据来源于《商洛市统计年鉴》（2005—2013年） 、《商洛市“十二五”规划纲要》《陕西省土地利用总体规划（2006—2020 年） 》《商洛市土地利用总体规划（2006—2020年） 》、2008—2013各年商洛市国民经济和社会发展统计公报等。
根据《商洛市土地利用总体规划》得出2006—2020年商洛市土地利用结构调整表如（表2-4-1） 。
表2-4-1 商洛水源地土地利用结构调整表
土地利用规划通过影响土地利用结构与布局而影响生态环境，所以按照土地利用方式的不同来划分生态系统的类型。参照相关研究成果［73］，结合商洛土地利用总体规划的土地分类系统，把商洛市生态系统分成耕地、园地、林地、牧草地、建设用地、未利用土地等六种生态系统。根据商洛市2006—2020年土地利用规划初步方案中各种土地利用类型的面积及其变化，得到相应的各种土地利用生态系统的面积及其变化（表2-4-2） 。
表2-4-2 规划期间土地利用生态系统面积及其变化
注：2005为规划基年；2010年为近期目标年；2020年为远期目标年；2006—2010年为近期规划；2011—2020年为远期规划。
2.1.2 研究方法
商洛水源地规划期间各地类用地变化采用单一土地利用类型（K）来显示，计算公式为：
式中：Ua 、 Ub为研究初期和末期的某一类土地利用面积；T为时段长，当T单位设定为年时，K值就是某一类土地利用的年变化率［72-74，77］。
商洛水源地的生态系统服务价值系数直接引用了王亚娟等［78］研究成果（表2-4-3） 。
表2-4-3 不同土地利用类型单位面积生态服务价值系数表（元/（hm2 ·a） ）
续表
注:“-”表示现阶段暂时不考虑其生态服务价值。
商洛水源地生态系统服务功能价值计算公式为：
式中：V为研究区生态系统总服务价值（元）；Ak为研究区第k种土地利用类型的面积（hm2） ； Cv ， k为研究区第k种土地利用类型的生态服务价值系数［67-72］。
商洛水源地敏感性指数计算公式为：
式中：V为估算的生态系统总服务价值（106） ； Cv为生态服务的价值系数；i，j为调整前和调整后状况；k为土地利用类型。
若Cs ＞1，表明生态系统服务价值富于弹性；若Cs ＜1，表明生态系统服务价值缺乏弹性。Cs越大，生态系统服务价值相对于价值系数越不敏感，生态系统价值系数的准确性对生态系统服务价值评估越重要［71］。
2.2 结果与分析
2.2.1 土地利用结构变化分析
从表2-4-4可见，2005年、2010年和2020年商洛耕地和林地面积分别占总面积的10.20%和73.89%、9.93%和74.88%、9.66%和76.92%，反映出商洛土地是以农林业为主的土地利用结构。从六种土地面积变化趋势来看，在2005—2010年和2005—2020年内增减幅度一致，即林地、园地和建设用地的面积在逐年增加，其中林地面积增加最多，其次为建设用地和园地，而耕地、牧草地和未利用土地的面积在逐年减少，其中未利用土地面积减小的幅度最大为54171 hm2，其次为耕地面积减少10493 hm2，说明规划期内林地、园地和建设用地三种土地增加的面积主要占用了耕地、牧草地和未利用土地的面积；其中，园地和牧草地在2010年末和2020年末面积变化相同，均为66 hm2和-36166 hm2，说明园地和牧草地是在2005—2010年有面积增加和减少的变化，而在2010—2020年内无变化。
表2-4-4 2005—2020年商洛水源地土地利用类型面积变化及动态度
从变化幅度来看，2005—2010年和2005—2020年的未利用地面积变化幅度最大，变化率绝对值分别为13.42%和46.00%，动态度为2.68%和3.07%，两规划期内变化率和绝对值从大到小依次是建设用地、耕地、林地、园地和牧草地，变化幅度最小的是牧草地，变化率和动态度均为0.28%和0.02%；林地面积由于基数较大，变化幅度不大。这表明，在规划期内，商洛水源地社会经济发展正处于加速发展阶段以及南水北调（中线）工程水源地的使命，使其未利用土地和耕地主要转化为建设用地和林地。
2.2.2 生态服务价值变化
商洛水源地在规划期间生态系统服务总价值呈上升的趋势，由2005年的313.56×108元上升到2010年的316.78×108元，到2020年上升为323.70×108元，2005—2020年共增加了10.14×108元，年均变化率为0.32%（表2-4-5） 。从一区六县来看，2005—2020年生态系统服务价值年均变化率从大到小依次为商州区、洛南县、商南县、柞水县、丹凤县、柞水县和山阳县，其变化率分别为1.25%、0.51%、0.29%、0.27%、0.16%、0.09%和0.08%，且均为正，说明在规划期内六县区的土地利用变化对商洛水源地总生态系统服务价值均为贡献状态，但在2005—2010年内的商南县和柞水县以及2010—2020年的洛南县的生态系统服务价值有下降趋势，应引起重视。
表2-4-5 商洛水源地生态系统服务价值
从表2-4-6可知，林地在各种土地利用类型中对生态服务总价值的贡献最大，占到总价值的92.92%～93.70%；其次是耕地和牧草地分别为3.57%～3.89%和2.6%～2.69%；建设用地在规划年间对生态价值的影响一直是负面的，在2020年达到最大为-0.52%；园地面积很少，对生态服务总价值的贡献率不明显；未利用土地在生态服务总价值中所占比例较小，在2020年的贡献率最小为0.34%。可见，规划期内林地增加产生的生态服务价值远远大于因耕地、未利用地减少和建设用地增加对生态服务总价值的影响。
表2-4-6 商洛水源地不同土地类型生态系统服务价值
从表2-4-7可知，规划方案实施后，商洛水源地各种生态服务功能价值除食物生产减少外，其余均呈增加趋势，但变化不大。其中，功能价值由大到小依次为土壤形成与保护、气体调节、生物多样性保护、水源涵养、气候调节和侵蚀控制，这与商洛水源地林地所占面积最大、牧草地次之有直接关系。不同生态系统服务功能生态价值的变化趋势也各不相同，其中气体调节服务功能增加最多，为1.70亿元，这与林地对气候的调节有很大的关系，而食物生产服务功能出现负增长，减少了0.04亿元，这与耕地面积的减少有关。娱乐休闲与原材料变化幅度相对较大，可能与商洛水源地确定旅游业和生态产业在整个社会经济中的突出地位及林地面积较大有关。
表2-4-7 不同生态服务功能价值变化
2.2.3 敏感性指数分析
由公式（2.3） ，将耕地、林地、园地、牧草地、建设用地和未利用土地的生态价值系数分别上下调整了50% ［13，20］，估算出商洛水源地2005年和2020年各土地利用类型的敏感度（表2-4-8） 。结果表明，林地敏感指数最大（0.9292～0.9370） 、耕地次之（0.0396～0.0357） 、依次为牧草地（0.0269～0.0260） 、未利用土地（0.0065～0.0034） 、建设用地（0.0047～0.0052）和园地（0.0031～0.0031） ；各土地利用类型的敏感性指数均＜1，说明商洛水源地生态服务价值对生态价值系数缺乏弹性，土地利用类型生态服务价值系数的变化对区域总的生态服务价值变化影响不大，研究结果是可信的。其中林地和建设用地的敏感性指数为增加，其余土地利用类型的敏感性指数均减小且很小，为0.0031～0.0396，表明林地和建设用地的生态价值系数变化会对商洛水源地生态系统服务总价值产生放大作用，而耕地、园地、牧草地和未利用地的生态系统服务价值系数变化对其影响较小。
表2-4-8 2005—2020年商洛水源地生态系统服务价值敏感性
2.2.4 生态系统服务价值空间分析
为了分析商洛生态系统服务价值在空间上的变异，参考相关文献并结合商洛实际情况（表2-4-4） ，将商洛市生态系统服务价值分为五个等级，即生态系统服务价值≥55亿元为最高水平，40亿～55亿元为较高水平，35亿～40亿元为中等水平，25亿～35亿元为较低水平，≤25亿元为最低水平。
从图2-4-1可以看出，商洛水源地生态系统服务价值总体上是南部高，东北部偏低，而中部生态价值最低，这与各地区地貌类型、气候以及城市建设用地扩展有直接关系。其中，镇安县和山阳县生态系统服务价值在2005年、2010年和2020年一直处于最高水平，两县生态系统服务价值和占到总生态系统服务价值的37.03%～37.91%； 2005年柞水县和商南县处于较高水平，占总生态系统服务价值的26.60%，随后洛南县生态系统服务价值开始上升，到2010年和2020年时，洛南县、柞水县和商南县同处于较高水平，分别占到总生态系统服务价值的38.97%和38.89%； 2005年处于中等水平有洛南县和丹凤县，占到总生态系统服务价值的24.67% ，2010年仅有丹凤县处于中等水平，占总生态系统服务价值的12.46%，2020年商州区和丹凤县处于中等水平，占总生态系统服务价值的24.08%；商州区在2005年和2010年处于较低水平，分别为总生态系统服务价值的10.82%和10.78%。总之，规划期内商洛水源地各地区生态系统服务价值总体水平较高，一部分县长期处于较高水平，而且一部分县区有从低水平向高水平发展的趋势，其从大到小依次为山阳县＞镇安县＞柞水县＞商南县＞洛南县＞丹凤县＞商州区。
图2-4-1 2005年、2010年、2020年商洛水源地生态系统服务价值空间分布（1）
图2-4-1 2005年、2010年、2020年商洛水源地生态系统服务价值空间分布（2）
2.2.5 聚类分析
以2020年各区县生态系统服务价值为基准，通过SPSS软件的聚类分析方法对商洛水源地生态系统服务价值进行聚类分析。从图2-4-2可知，将商洛水源地生态系统服务功能划分为三类，第一类为山阳县和镇安县，第二类为商南县、柞水县和丹凤县，第三类区为商州区和洛南县，其生态系统服务价值平均值分别为59.94亿元、41.84亿元、39.16亿元。结果表明，山阳县和镇安县应为商洛水源地最重要的生态安全屏障区，该区域应限制开发建设强度，严格保护重要的生态用地，维护区域主要的气候调节、水源涵养、水土保护和生物多样性保护等功能；而商州区和洛南县的耕地、建设用地和未利用土地面积均最大，不仅是商洛水源地的中心城区和主要农业区也是全市土地后备资源区，因此该区域要不断优化经济社会发展的规模和合理引导城市发展建设，重点加强区域内城市绿地、未利用土地和农田的保护，提升区域内气候调节、废物处理和娱乐文化等功能，提升土壤形成与保护、食物生产、原材料提供等功能；商南县、柞水县和丹凤县的耕地、林地和牧草地面积均处于中等水平，该区域既要保护生态用地又要保护基本农田。
图2-4-2 商洛水源地一区六县生态系统服务价值聚类分析
2.3 讨论
参考我国生态系统服务功能价值评估体系和将商洛水源地的生态服务功能划分为娱乐休闲、原材料、食物生产、废物处理、气体调节、水源涵养、气候调节、侵蚀控制、生物多样性保护、土壤形成与保护等10项；不同地类单位面积生态系统服务功能价值系数直接引用了王亚娟［78］等人研究成果，主要是鉴于固原市生态环境脆弱，土石山区、地形地貌和经济发展与商洛水源地十分相近，同时其系统是建立在参考Costanza R［66］、谢高地等［67-69］在生态系统服务功能方面的研究成果基础上确定的，因此引用固原市相关研究科学合理；为了验证所引用的生态价值系数准确与否，引入经济学中的敏感性指数（Cs)，得出商洛水源地各土地利用类型的敏感指数均＜1，说明其生态系统服务价值对价值系数是缺乏弹性的，价值系数对评价结果没有影响，可见商洛水源地不同地类单位面积生态系统服务功能价值系数结果可信，也实现了定量化评价商洛水源地2005—2020年生态服务价值的变化。但也存在一些不足，因商洛水源地水域面积在规划内未变，故土地利用类型仅为耕地、园地、林地、牧草地、建设用地和未利用地，同时由于人工生态系统没有统一的核算方法，建设用地包含了城镇工矿用地、农村居民点用地、交通水利用地和其他独立建设用地，估算结果较理想化；生态系统服务功能价值评估理论较好地反映出商洛水源地土地利用结构变化对环境影响，而未能对其规划方案中土地利用空间布局变化的环境影响进行评价，结果也仅反映出了商洛水源地土地利用总体规划（2006—2020年）可能所产生的直接影响，未对其土地利用总体规划过程中所产生的直接或间接的综合影响做出研究；同时，对生态服务总价值贡献最大的林地将在2020年末面积和生态服务价值所占比例分别为76.924%和93.70%，但未对林地内部结构深入分析。鉴于此，今后应深入研究商洛水源地土地利用规划和各土地利用类型的时空变异、过程及其对环境的影响尤为重要。
2.4 结论
2005年的商洛土地利用结构由农业用地、建设用地和未利用用地组成，其土地面积分别占总土地总面积的92.09%、1.89%和6.02%。可见，商洛水源地是一个以农业用地占绝对优势，建设用地比重偏低，后备土地资源相对匮乏的地区。
2005年的商洛水源地全部耕地面积分别占总土地面积的10.20%和总农业用地面积的11.07%，其中，25°以上坡耕地、15°～25°的耕地和15°以下的耕地分别占耕地总面积的35.31%、27.69%和37%； 25°以下人均耕地为0.06 hm2，6°以下人均耕地不足0.02 hm2。坡耕地是商洛地区生态环境建设和保护的重点区域。
2005年的林地在总土地面积和农业用地所占比重均为最高，分别为73.89%和80.23%，森林覆盖率约为54%，但林地整体质量较低，尤其是人工林树种单一，造林密度大，林下缺乏灌木和地表植被，林地平均土层在10～20cm之间，有机质含量低，土层中的沙石几乎为土壤的50%～60%，不具备涵养水土的功能，生态系统特别脆弱；如不加强管理可能会成为商洛产生水土流失的潜在区。
随着商洛地区社会经济的快速发展、工业化和城镇化速度加快，矿产资源的开发、工业项目的建设，再加上自然灾害和次生灾害频繁发生，人地矛盾日益凸显，已经引起了水土流失、水土环境污染、地力衰退和生物多样性减少等生态环境问题，严重制约着商洛地区可持续发展。
商洛水源地土地利用总体规划（2006—2020年）生态目标到2020年，森林覆盖率达到65%以上，城市垃圾无害化处理率达到100%，工业固体废物综合利用率达到90%以上。
从2005—2020年土地利用类型面积变化及动态度来看，未利用地面积变化幅度最大，变化率绝对值为46.00%，动态度为3.07%；其次是建设用地和耕地，变化率绝对值分别为14.96%、5.25%，动态度分别为1.00%、0.35%，变化幅度最小的是牧草地，变化率为0.28%，动态度为0.02%；林地面积由于基数较大，变化幅度不大。在规划期内，未利用土地和耕地主要转化为建设用地和林地。
规划期内生态系统服务总价值由2005年的313.56×108元上升到2020年的323.70×108元，增加101428万元左右，该规划方案对商洛水源地生态环境影响具有积极作用。其中，林地对生态服务总价值的贡献最大，占到总价值的92.92%～93.70%。
规划期内功能价值由大到小依次为土壤形成与保护、气体调节、生物多样性保护、水源涵养、气候调节和侵蚀控制，与商洛水源地林地所占面积最大、牧草地次之有直接关系
商洛水源地生态系统服务价值总体上是南部高，东北部偏低，而中部生态价值最低。规划期内商洛各县区生态系统服务价值从大到小依次为：山阳县＞镇安县＞柞水县＞商南县＞洛南县＞丹凤县＞商州区。
对商洛水源地2020年的生态系统服务价值进行聚类分析。将其生态系统服务功能划分为3类，第一类为山阳县和镇安县，第二类为商南县、柞水县和丹凤县，第三类区为商州区和洛南县，其生态系统服务价值平均值分别为59.94亿元、41.84亿元、39.16亿元。
商洛水源地土地利用总体规划（2006—2020年）实施后，其未利用土地和耕地主要转化为建设用地和林地，未利用土地和耕地向建设用地转化所带来的一系列社会环境问题应成为该区域今后研究的重点；林地和耕地将长期占据商洛水源地主要土地利用类型，直接影响区域生态环境和社会经济。
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