全文总字数：13275字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、研究意义

1.1问题提出的背景

土地利用/土地覆被变化(LUCC) 是全球气候变化和全球环境变化研究关注的重要内容。它作为表征人类活动行为对地球陆表自然生态系统影响最直接的信号，已经成为人类社会经济活动行为与自然生态过程交互和链接的纽带。这一过程与陆地表层物质循环和生命过程密切相关,因此它也直接影响着生物圈——大气交互、生物多样性、地表辐射强迫、生物地球化学循环以及资源环境的可持续利用^[1,2]。 1993年，“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球变化人文因素计划”(IHDP)两大国际组织共同制订的“土地利用/土地覆被变化(LUCC)科学研究计划”，将其作为全球变化研究的核心内容^[3,4]。

土地利用和生态系统服务互相影响，彼此制约。土地利用活动会影响各类生态系统的类型、面积以及空间分布格局的变化^[5]，是生态系统服务功能的重要驱动力^[6]。因此，经济和城市化飞速发展的过程中，研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响，对于了解区域生态环境变化、指导土地利用格局优化和促进社会经济的可持续发展有重要意义^[7,8]。

1.2研究意义

在生态环境问题口益严重的背景下，有关生态系统服务价值问题的研究逐渐开展起来。随着人类社会的发展，人口急剧增长，工业化进程不断加快，人均消费水平大幅度增长，导致土地利用的结构和类型不断发生变化，从而导致生态系统的结构及功能发生相应变化，进而影响着生态系统所提供的服务的能力以及质量。自科学发展观被提出以来，环境保护便成为热点话题，伴随着人们环境保护意识的增强以及绿色GDP的提出，有关生态系统服务功能价值核算研究开始兴起，并逐渐发展起来，以便从经济价值的角度更加合理地探寻生态环境系统和社会经济系统之间的关系，为经济社会和谐快速发展的综合决策提供科学的理论依据。因而，开展土地利用变化对生态系统服务价值的影响这方面的研究，对土地资源的合理利用以及社会经济的可持续发展有着深远的意义。

二、国内外研究概况

2.1生态系统服务内涵

生态系统服务功能，即生态系统服务（Ecosystem Services）。国内外学者对生态系统服务分别进行了定义，各学者的表述虽有不同，但基本含义是一致的。Daily ^[11]认为生态系统服务是指生态系统内部之间相互作用所形成与维持的人类赖以生存的环境条件与效用。Costanza^[12]等认为生态系统服务是生态系统产品和服务，表示人类直接或间接从生态系统服务功能中获取效益。De Groot^[13]等认为生态系统服务功能，即生态系统服务与产品，是当生态系统服务价值的变化涉及到人类福利时所感觉到的效益。

国内学者也对生态系统服务功能进行了定义，欧阳志云^[14]认为生态系统服务不仅为人类提供食物等生活必须的物质资源，还为人类提供赖以生存的环境条件。谢高地^[15]将生态系统服务功能定义为由自然资本的能流、物流、信息流所构成的生态系统服务和为人类带来的福利，即人类直接或间接的从生态系统中获得的产品和服务。陈国阶^[16]等认为生态系统服务是指生态系统为人类提供价值与效益的过程及体现。

目前世界人口数量与社会经济的快速发展以及人们对供给服务的过度需求，导致生态系统受到严重破坏，许多地区生态系统服务能力急剧降低甚至退化。由于生态系统服务与人类的福祉密切相关 ^[11,12]，对其的研究受到许多学者与研究组织的关注。20世纪70年代以来，生态系统服务正式开始成为一个科学术语，大量研究认同生态系统服务的存在^[17]，至20世纪90年代，生态系统服务的概念逐步完善。生态系统服务价值这一概念由Costanza和Daly^[18]以及Daily^[11]较早提出，1997年Costanza等^[12]发表在《Nature》上的“The value of the world’s ecosystem service and nature capital”一文拉开了对生态系统服务及其价值的广泛讨论。2005年，联合国千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment,MA) ^[19]报告发布，显示半个世纪以来人类活动对地球生态环境造成了巨大破坏，生态系统服务价值这一概念能帮助人们在今后的决策中更好地考虑生态环境的影响^[20]。在20世纪80年代初，随着森林资源价值核算研究工作的进展，正式开启了我国关于生态系统服务价值评估的新篇章。虽然相对国外来说我国的起步较晚，但是发展迅速。到90年代中期，国内生态学专家开始对生态系统服务功能及价值评估进行全面、系统地分析和讨论，并获得大量研究成果。在这些研究的基础上，国内众多学者在不同尺度上对森林、草地、湿地、流域及农业用地和城市用地等生态系统服务的经济价值进行了评估^[21~24]。

2.2土地利用数量结构对生态系统服务的影响

土地利用类型的变化影响着生态系统的能量交换、水分循环、土壤侵蚀与堆积、生物地球化学循环等主要生态过程，从而改变着生态系统服务的提供^[19]。例如，耕地的农产品供给服务能力强，而调节、文化与支持服务能力较弱；天然林的条调节与支持服务能力较强，而产品供给服务能力较弱，等^[25]。土地利用类型的变化也将直接导致生态系统服务价值的变化， 一般来说，在人类干扰程度较小的自然生态系统下，供给服务提供能力相对较弱，但是调节和支持服务的能力较强；而在人类适度干扰的情况下，往往供给服务的能力较强，调节与支持服务的能力较弱；当人类干扰特别强烈，造成土地退化时，各种生态系统服务类型的供给都受到严重的威胁^[25]。赵丹等^[26]通过对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变的定量评价表明城市的快速蔓延及强烈的人类活动会显著地改变了城市的土地利用结构，进而对城市的生态系统产生影响。熊侣英等^[27]研究发现，2005—2015年，长河流域耕地减少，建设用地、草地、林地、水域增加。耕地主要向草地、建设用地转移，建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移, 这主要归于当地的政策及采矿导致地面塌陷与损坏致使耕地质量下降, 满足不了作物的种植要求，从而使得大量耕地撂荒，耕地大量减少。邵小云等^[28]的研究表明舟山市普陀区减少的耕地、水域、滩涂沼泽和其他用地主要转变为建设用地，这说明在发展城镇化过程中占用了大量的耕地和水域等土地利用类型。园地和林地减少的面积主要转变为耕地，这与“有效地补充耕地，实现耕地占补平衡”的调控政策有关。钟媛等^[29]的研究发现西安市土地利用总体朝着单一化发展，多样性和均衡性均有所下降，这不利于生态环境的发展。土地利用的多样化和均匀化将会使生态系统的服务价值有增加的趋势^[30]。

土地利用结构决定生态服务价值，生态服务价值反映了土地利用结构的生态优劣^[31]，因此土地利用结构的变化对生态系统服务价值的影响也起到了决定性的作用。其中，人类活动带来的建设用地和耕地的迅速扩张往往会对区域的生态系统带来巨大的伤害。陈万旭等^[32]指出建设用地的扩张在一定程度上对土地质量造成破坏，降低了土地生态系统的服务功能。刘桂林等^[33]的研究表明了长三角地区1980—2010年以来，由于人口增长、快速工业化及城市化，导致建设用地增加了446.1%，林地、草地、耕地减少，使该区域的生态系统服务价值减少了4.40%。

2.3土地利用空间格局对生态系统服务的影响

土地利用空间格局的改变影响着生态系统的物质循环和能量流动，土壤水分、养分和土壤侵蚀等生态过程的时空变化，并对生态系统服务的供给产生影响^[34]。不同土地利用格局会产生相应的生态过程，从而对生态系统服务价值产生影响^[25]。Fu B J等^[35]在黄土高原坡面尺度上对不同土地利用格局开展对比研究后发现，从坡顶到坡底，林地——草地——坡耕地的土地利用格局，与林地——坡耕地——草地和草地——林地——坡耕地的格局相比，具有较好的土壤水分和养分保持能力。Su S L等^[36]指出，城市化过程中人工用地类型的扩张所导致的景观破碎化会对生态系统服务产生负面影响。吴娇等^[37]的研究说明了景观格局对生态系统服务价值的影响具有区域性特征，不同时期、不同生态系统的生态服务价值对景观格局指数响应的程度也不同。生态系统服务受环境因子影响表现明显的空间分异特征^[38]。顾泽贤等^[39]对澜沧县景观研究表明，生态系统服务价值与斑块密度、香农多样性指数呈负相关，与蔓延度、最大斑块指数呈正相关。而吴娇等^[37]研究表明，生态系统服务价值空间分布趋势与斑块密度空间分布关联较小，与最大斑块指数和景观连接度的分布趋势大致相同，与景观多样性空间分布趋势相反。王丽群等^[40]指出快速城镇化背景下人为干扰造成的土地利用格局变化不一定会使生态系统服务价值降低，科学的生态环境规划和保护政策将有可能提高区域的生态系统服务价值。土地利用格局时空变化能够改变生态系统的结构和功能，从而影响生态系统的服务能力。随着人们对生态系统服务价值重要性的理解逐渐加深，众多研究者在生态系统服务的产生原因、影响因素、管理措施等方面开展了大量的研究，但是王雅敬等^[41]指出这些研究的时间尺度不长，尤其对县域尺度生态系统服务价值的研究相对薄弱。

2.4土地利用变化对生态系统服务影响的研究尺度

生态系统服务取决于一定时间和空间上生态系统的结构和过程，土地利用变化及其对生态系统服务的影响都与研究尺度密切相关。不同尺度上的研究角度、研究内容和研究方法都是有所区别的。在中小尺度（如城市、流域、农业或森林生态系统等）^[42]上，一般都是基于遥感数据定量分析土地利用类型变化对生态系统服务价值的影响，多采用观测和实验法。而在宏观尺度（如全球、不同的洲或国家等）^[42]上，主要研究全球气候变化及土地利用变化影响下的生态系统服务变化与社会经济发展之间的关系，多使用生态系统服务功能评估模型（In VEST，MIMES）进行模拟研究。因此，适宜尺度的选择十分重要。大尺度的研究有利于在宏观角度上发现土地利用变化对生态系统服务影响的时空分布格局并总结规律，而中小尺度可以针对具体的问题进行研究。目前，相关研究重点正慢慢转向较小的尺度和一些典型区域，如王燕等^[43]研究了西部大开发背景下新疆6个国家级自然保护区的土地利用变化状况，并对不同时期的生态系统服务价值进行评估。王津等^[44]分析了矿区由于矿产资源开发导致的土地利用变化所带来的相应地区生态服务价值的变化。

2.5主要技术手段和研究方法

生态系统服务评估可分为价值量评估和物质量评估两种类型，在实际应用中会根据不同的研究目的选择相应的评价方法。物质量评价法一般用于研究生态系统的可持续问题，通过研究生态系统中物质量的动态变化来反映生态系统的过程。价值量评价法可以对不同的服务进行加总和对比，适用于对不同时间、不同区域以及不同土地利用变化情景下的生态系统服务变化进行对比研究^[45],目前学者们多是将二者结合起来进行研究。

Costanza等^[12]和谢高地等^[15]分别提出了全球和中国各土地利用类型平均生态系统服务价值系数，现有的相关研究多采用以上方法，即使用不同土地利用类型面积代表生态系统服务价值的量值，再与生态服务价值系数相乘得到区域生态系统服务总经济价值。计算公式为：

ESA：区域生态系统服务总价值

A_k：第k类型土地面积

VC_kf：第k类型土地第f项服务功能单位面积的服务价值

土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究中，总结起来共分为三大类：第一，指数分析法，如土地利用变化率、土地利用动态度、土地利用程度、景观格局指数等；第二，统计与计量经济分析及数学模型法，如相关分析与多元分析、主成分分析、Logistic-CA模型、Markov模型、Mann-Kendall检验法、耗费距离模型、灰色系统模型、CLUE-S模型等；第三，生态系统服务价值动态评估模型，如，In VEST模型、MIMES模型、生态系统服务社会价值模型（SoIVES）、生态系统服务人工智能(ARIES)、综合生物圈模拟器（IBIS）等。此外，“3S”技术为土地利用变化对生态系统服务价值影响的研究提供了从数据获取到空间分析的技术支持（表1）。

三、应用前景

研究土地利用与生态系统服务价值之间的关系实质上是在探索人类活动对生态环境产生的影响。通过研究两者之间的关系，有利于人们走出生态环境永远“无偿”的误区，培养人们合理高效利用土地的意识；同时，此类研究有助于衡量出土地利用方式的改变对人类福利水平的影响，可以转变其商品观念，制定合理的生态资源价格，并对生态环境资源的消耗进行合理的补偿，实现社会效益、经济效益、生态效益的协调统一发展。

参考文献：

[1]Mooney H A, Duraiappah A, Larigauderie A.Evolution of natural and social science interactions in global change research programs[J]. PNAS,2013,110（Suppl 1）:3665-3672.

[2]刘纪远，匡文慧，张增祥，等.20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J].地理学报，2014,69（01）：3-14.

[3]Lambin E F, Baulies X, Bockstael N et al. Land-use and land-cover change (LUCC): Implement}ion strategy. A core project of the International Geospere-Biosphere Programme and the International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change. IGBP Report 48. IHDP Report 10. IGBP, 1995, Stockholm, 125.

[4]Turner B L, Skole D, Sanderson S et al. Land Cover Change Science/Research Plan, IGBP Report No.35, HDP Report7. IGBP of the ICSU and HDP of the ISSC, Stockholm and Geneva 1995.

[5]魏慧，赵文武，张晓，等.基于土地利用变化的区域生态系统服务价值评价——以山东省德州市为例[J].生态学报，2017,37(11):3830-3839.

[6]郑德凤，臧正，孙才志，等.基于生态系统服务理论的中国绿色经济转型预测分析[J].生态学报，2014,34(23):7137-7147.

[7]高奇，师学义，黄勤，等.区域土地利用变化的生态系统服务价值响应[J].中国人口·资源与环境，2013，（23）11：308-312.

[8]王军，顿耀龙.土地利用变化对生态系统服务的影响研究综述[J].长江流域资源与环境，2015,（24）5：798-808.

[9]]欧阳志云，郑华.生态系统服务的生态学机制研究进展[J].生态学报2009,29（11）：6183-6188.

[10]傅伯杰，张立伟.土地利用变化与生态系统服务:概念、方法与进展[J].地理科学进展，2014,(33)04：441-446.

[11]Daily G C. Nature's Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems[M]. Washington.DC:Island Press.1997.

[12]Costanza R, D Arge R,De Groot R, et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital[J]. Nature, 1997,387(1996): 253-260.

[13]De Groot R S, Wilson M A, Boumans R M J. A typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services[J]. Ecological Economics,2002, 41(3): 393-408.

[14]欧阳志云，王如松.生态系统服务功能与可持续发展:社会——经济——自然复合生态系统可持续发展研究[M].北京:中国环境科学出版社.1999.

[15]谢高地，鲁春霞，成升魁.全球生态系统服务价值评估研究进展[J].资源科学，2001,23(2): 5-9.

[16]陈国阶，何锦峰，徐建军，等.长江上游生态服务功能区域差异研究[J].山地学报，2005,123(4):406-412.

[17]HOLDREN J P,EHRLINC'H P R. Human population and the global environment[J]. American Scientist, 1974，62，(3):282-292.

[18]Costanza R,Daly HE. Natural capital and sustainable development.Conservation Biology,1992, 6:37 - 46.

[19]Millennium Ecosystem Assessment(MA).Ecosystems and human well-being:A Framework for assessment.Washington DC: Island Press,2005.

[20]Lautenbach S,Kugel C, Lausch A, et al. Analysis of historic;changes in regional ecosystem service provisioning using land use data.Ecological Indicators,2011,11:676-687.

[21]谢高地，鲁春霞，冷允法，等.青藏高原生态资产的价值评估[J].自然资源学报，2003,18(2):189-196.

[22]余柏菠，胡志明，吴建平，等.上海市中心城区公园绿地对居住区的社会服务功能定量分析[J].长江流域资源与环境,2013,22(7):871-879.

[23]虎陈霞，郭旭东，连纲，等.长三角快速城市化地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响[J].长江流域资源与环境，2017,26(3):333-340.

[24]魏慧，赵文武，张骁，等.基于土地利用变化的区域生态系统服务价值评价[J].生态学报，2017，37（11）：3831-3839.

[25]傅伯杰，张立伟.土地利用变化与生态系统服务:概念、方法与进展[J].地理科学进展，2014,(33)04：441-446.

[26]赵丹，李锋，王如松.城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例[J].生态学报.2013,33（8）：2343-2349.

[27]熊侣英，师学义.黄土山丘区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长河流域为例[J].水土保持研究，2018，（25）2：335-341.

[28]邵小云，张则飞，刘中.土地利用变化及规划结构对海岛生态系统服务价值的影响——以舟山市普陀区为例[J].生态学杂志，2018,(37)02,514-522.

[29]钟媛，赵敏娟.城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以西安市为例[J].水土保持研究，2015,（22）1：274-279.

[30]赵微，闵敏，李俊鹏，等.土地整理区域生态系统服务价值损益规律研究[J].资源科学，2013,35（7）：1415-1422.

[31]张蓉珍，魏志超，陈西蕊.西安市土地利用变化及其生态系统服务价值研究[J].水土保持研究，2013,20（3）：254-262.

[32]陈万旭，李江风，姜卫.豫西山区土地利用变化对生态服务价值的影响.[J].水土保持研究，2018,(25)01,376-381.

[33]刘桂林，张落成，张倩.长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响[J].生态学报 2014,(34)12,3311-3319.

[34]苏常红，傅伯杰.景观格局与生态过程的关系及其对生态系统服务的影响[J].自然杂志，2012,34（5）：277-283.

[35]FU B J，CHEN L D, MA K W, et al. The relationships between land use and soil conditions in the hilly area of the loess plateau in northern Shaanxi, China[J]. Catena, 2000, 39(1):69-78.

[36]SU S L,XIAO R,JIANG Z L，et al. Characterizing landscape pattern and ecosystem service value changes for urbanization Impacts at an eco-regional scale[J]. Applied Geography,2012,34:295-305.

[37]吴娇,李月臣.三峡库区 (重庆段) 景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响[J]. 生态与农村环境学报，2018,34（4）:308 -317.

[38]张明阳,王克林,刘会玉.喀斯特生态系统服务价值时空分异及其与环境因子的关系[J]. 中国生态农业学报, 2010, 18 (1) :189-197.

[39]顾泽贤, 赵筱青, 高翔宇, 等.澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价[J].生态科学, 2016,35(5):143-153.

[40]王丽群，张志强，李格，等.北京边缘地区景观格局变化及对生态系统服务的影响评价——以牛栏山-马坡镇为例[J].生态学报 2018,38（3）：750-759 .

[41]王雅敬，谢炳庚，苏维词，王金艳.贵州省玉屏县土地利用格局时空变化对生态服务价值的影响[J].水土保持研究，2016,23（3）：180-184.

[42]王军，顿耀龙.土地利用变化对生态系统服务的影响研究综述[J].长江流域资源与环境，2015,（24）5：798-808.

[43]王燕，高吉喜，王金生，等.新疆国家级自然保护区土地利用变化的生态系统服务价值响应[J].应用生态学报 ,2014,(25)05,1439-1446.

[44]王津,杨俊.矿区土地利用变化及其生态服务价值影响——以德兴铜矿矿区为例[J].2018,36（2）：256-262.

[45]张舟，吴次芳，谭荣.生态系统服务价值在土地利用变化研究中的应用:瓶颈和展望[J].应用生态学报，2013，24(2):556-562.

[46]黄云凤，崔胜辉，石龙宇.半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应——以厦门市集美区为例[J].地理科学进展，2012,31（5）：551-560.

[47]王重玲，朱志玲，白琳波，等.景观格局动态变化对生态服务价值的影响——以宁夏中部干旱带为例.[J].干旱区研究,2015,32(2）：329-335.

[48]郝慧梅，任志远，薛亮，姜雁飞.基于3S的榆林市土地利用/覆盖变化生态效应定量研究[J].地理科学进展,2007,26(3)：96-106.

[49]王航,秦奋,朱筠 .土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响[J].生态学报 2017,(37)04,1286-1296

[50]茆长宝,陈勇.土地利用及其生态服务价值演变的驱动力与预测研究——以江苏省为例[J].水土保持研究，2010,17（4）：269-275.

[51]余晓芳，安裕伦，安宁.喀斯特山区都市土地利用变化与ESV关系研究——以贵州省贵阳市为例[J].江苏农业科学 2017,(45)09,217-222.

[52]汪洋,靳瑰丽,李卫红.伊犁河谷土地利用变化对生态服务价值的影响[J].环境与可持续发展 2017,42（2）：151-155.

[53]谢高地,甄霖,鲁春霞.一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法[J].自然资源学报，2008,23(5):911-919.

[54]李晋昌，王文丽，胡光印.若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响[J].生态学报，2010,139:766-770.

2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

本文以江苏省南京市近十年的遥感影像解译数据和《中国统计年鉴》 、《江苏省统计年鉴》为基础数据，结合本区域自然和社会统计数据，研究南京市近十年间各土地利用类型变化情况，定量分析土地利用变化对生态系统服务价值的影响，为研究区可持续发展提供理论依据。

二、研究内容

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

1.文献综述法

通过对以往学者、专家对相关问题的研究和阐述进行阅读，探究城市人居环境概念及基本、外延内涵，在综合把握人居环境质量研究基础上，对已有研究进展及不足进一步总结评述。

4. 研究创新点

特色或创新之处

1.目前，此类研究大多集中于时间序列上土地利用变化对生态系统服价值总量的影响，但对于土地利用变化的空间差异以及它是如何影响到生态系统服务价值的空间变化这类研究尚少。本文不仅分析了土地利用和生态系统服务价值在时间序列上的变化，还进一步分析他们的空间差异。

2.此类研究大多只局限于分析土地利用类型的变化及由此所引起的生态系统服务价值总量的变化，对土地利用结构变化所引起的生态系统服务价值的变化相关的分析较少。本文综合分析了土地利用的类型和结构变化，以及两者对生态系统服务价值的影响。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展