城市生态_生产_生活空间功能定量识别与分析_李广东.docx

第 71 卷 第 1 期 2016 年 1 月 地 理 学 报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.71, No.1 January, 2016 城市生态 生产 生活空间功能定量识别与分析 李广东 1,2，方创琳1,2 (1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101； 2. 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室，北京 100101) 摘要： 土地利用多功能性识别是城市用地组织、协调与配置的基础信息源，是判定城市用地内 在功能形态、功能组合模式和功能之间动态权衡的关键，具有重要的理论和实践意义，但长期 以来并未构建一套可行的识别方法体系。本文从土地功能、生态系统服务和景观功能综合的 视角构建城市生态 生产 生活空间功能分类体系 ，并以生态系统服务价值评估为基础系统 整合空间功能价值量核算函数群，通过纵横对比的方法确定空间功能主导类型。研究区实证 分析表明，城市生态 生产 生活功能分类体系较好反映了不同地类的功能类型；空间主导功 能的识别也与不同地类的功能匹配；同时也发现三生空间的整体毗邻性较低、空间功能的互补 和融合性较差的问题；三生空间功能存在一定的空间集聚性。 关键词： 三生空间；城市；土地功能；生态系统功能；景观功能；功能识别；价值评估 DOI: 10.11821/dlxb201601004 1 引言 土地利用是城市地域空间的实体表现形态和核心主体 。土地利用变化被认为是全球 生态系统变化、生物化学过程变化、气候变化和人类脆弱性变化的主要驱动因素之一 1， 同时也是人地系统交互耦合的承载核心 。城市是人类社会与自然环境相互作用最为剧烈 的地区。这种交互作用的突出特点之一是赋予了城市用地的多重功能属性 。从广义的层 面来看，土地资源不仅是重要的生产要素，提供人类生存不可或缺的食物 、淡水以及木 材、纤维、能源等生产原料、动力等，也是人类活动的关键性资源，提供诸如居住、交 通、存储、休闲娱乐等生活功能，其同时还具备土壤、水文、气候、植被、地形等生态 环境特征 1。这种多功能性是城市用地组织、协调与配置的基础，是判定城市用地内在功 能形态、功能组合模式和功能之间动态权衡的关键。因此，明晰城市土地利用的多功能 性对决策制定、城市和区域空间规划实践以及 “ 城市发展边界、生态安全红线和耕地保 护红线 ” 三线划定都具有重要的指导意义。 土地功能的概念由来已久，但最近几年相关研究才逐步涌现。要明晰土地功能的基 本 概念，需要对土地利用、生态系统功能和景观功能有一个明确的认识。从功能性来 看，土地利用更倾向为社会经济目的导向下的土地利用 。而从连续性来看，联合国粮农 组织 （ FAO） 将土地利用定义为更像是 “ 人们对特定土地利用覆被类型的安排、活动和 投入去获取生产、转化和维持这些能力 ” 。土地利用多功能研究最早发端于农业多功能性 收稿日期： 2015-04-16; 修订日期： 2015-08-25 基金项目 ： 国家科技支撑计划 (2012BAJ22B03) Foundation: The National Science and Technology Support Planning, No.2012BAJ22B03 作者简介 ： 李广东 (1986-), 男 , 山东临沂人 , 博士 , 助理研究员 , 中国地理学会会员 (S110008922M), 主要从事城市发展 与土地利用变化研究。 E-mail: ligdigsnrr.ac.cn 49-65 页 50 地 理 学 报 71 卷 研究 ， 源于 20 世纪末的欧盟 2。 农业多功能性与农业政策一直是 国外学者研究的重点 3。 近几年基于指标量化体系的农业多功能性定量表达逐步被学者认可 4-7。农业多功能分析框架 也逐步涌现，农业功能分类体系、农业综合功能及多功能性评价、农业多功能性定量表 征及其空间化、农业多功能相互作用机理解析、农业多功能性动态演变及趋势预测和农 业多功能性多层次关联成为研究热点 8。在单一的农业多功能性分析基础上，土地利用多 功能性分析也逐步受到关注。可持续的土地利用多功能性理念 9一直是土地多功能利用的 基本前提。由于直接定量刻画的难度，土地利用多功能分析往往通过指标分析方法进行 定量测算和表达。因此，土地利用多功能分析指标体系框架构建一直是学者研究的基础 和热点问题 10-11。对此国内学者也进行了有益尝试 12-15。但是，土地功能的概念至今尚缺 乏一个广泛 认可的定义。为了明晰土地功能，此处将其定义为 “ 土地利用系统和特定景 观尺度的生态系统提供的资产和服务 ” 。土地功能包括生态、生产和生活三种功能类型， 涵盖生物物理过程、直接和间接生产以及精神、文化、休闲、美学的需求满足等，是自 然系统和社会经济系统协同耦合的产物。 生态系统功能在生态学框架下逐步演化而来，被认为是人类从生态系统中获取的福 利 16，核心目标是链接生态系统变化和人类福利。生态系统功能价值评估工作是开展最 早、影响力最大的功能价值评估系统。其也是景观功能、土地功能分类和评估的基础。 20 世纪 90 年代末以全球自然资本评估 17为代表的一系列研究加速了全球范围内生态系统 服 务 价 值 研 究 的 热 潮 。 尤 其 是 2001- 2005 年 开 展 的 Millennium Ecosystem Assessment （ MA） 计划更是将这一浪潮推到顶点 。价值转换方法是生态系统评估最为常用的方法 。 基 于 定 量 化 模 型 的 测 算 方 法 （ InVEST、 SoIVES、 Ecosystem Service- based State and Transition Models 等） 和借助 GIS 的生态系统服务价值空间制图与定量化表达 18-21日益成 为生态系统服务价值评估的热点 。景观功能概念起源于景观生态学和空间规划 ，被视为 是景观对人类社会的需求满足 。景观是生态系统和土地利用交互作用的产物 。从可持续 发展的角度，景观功能被细分为生产 （经济）、生活 （社会） 和调节 （生态） 功能。要精 确地区分开景观功能和生态系统功能是极为困难的 。因此，部分学者认为生态系统功能 与景观功能属同义。但从诸多景观功能分类研究来看，承载功能 （空间支持功能） 是景 观功能区别与生态系统功能的主要体现。 de Groot 认为以调节功能、栖息地功能、生产 功能、信息功能和承载功能为主导的景观功能分类框架是景观功能分析工具应对景观规 划中土地利用冲突问题的可行方法 22。景观多功能性的定量识别与制图表达、多功能景 观空间识别、多功能景观规划与管理、多功能景观权衡机理解析、多功能景观尺度和划 区效应评估、多功能景观动态监测和情景模拟也是近年来研究的一大热点 23-27。 中共十八大报告中明确指出国土生态 生产 生活空间的发展目标 “ 生产空间 集约高效 、 生活空间宜居适度 、 生态空间山清水秀 ” 。这一空间 划分方法与国内外广泛 认可的可持续发展的生态 生产 生活 “ 三支柱 ” 理念不谋而合。因此，城市的可持续 发展是以三生空间为本底的可持续发展，三生空间的发展目标对城市层面的实体空间布 局、功能组合都具有重要的指导意义。同时，基于土地利用多功能框架下的三生空间研 究仍处于初级阶段。三生空间的具体内涵、定量识别与测度、交互关系、功能组合形 式、优化路径等都亟待厘清。基于此，本文主要从理论和实践两个层面借助生态系统服 务、景观功能和土地功能分析方法构建城市三生空间功能体系 、定量测度三生空间功能 价值量，结合实证案例对三生空间的主导功能进行定量识别，并分析空间功能毗邻关系 以及集聚性。 资料来源： http:/www.gov.cn/ldhd/2012-11/17/content_2268826.htm。 1 期 李广东 等：城市生态 生产 生活空间功能定量识别与分析 51 2 城市生态 生产 生活空间功能分类体系 2.1 城市生态 生产 生活空间功能分类依据 生态系统服务价值评估虽然有 50 年左右的历史，但系统而综合的生态系统服务分类 体系一直较欠缺 28。而生态系统功能分类体系是生态系统服务价值评估的前提 ，因此也 吸引了一些学者和生态系统研究项目的关注。 de Groot 长期致力于此项研究，并不断完 善其分类体系 28-29，其系统提出了将生态系统功能分为调节功能、栖息地功能、生产功能 和 信 息 功 能 4 大 类 功 能 共 计 23 项 具 体 功 能 的 分 类 体 系 。 2007 年 开 始 的 TEEB （ The Economics of Ecosystems and Biodiversity） 计划在很大程度上吸收了 de Groot 的研究成 果，将生态系统功能分为提供功能、调节功能、栖息地功能和文化功能 4 大类 22 个具体 功能。而前面所述的 MA 计划将生态系统功能分为支持功能、供给功能、调节功能和文 化功能 4 大类，目前颇具影响力。 Costanza 等在其 Nature 论文中提出的 17 种生态系统功 能是对生态系统功能的较为全面的总结 17，也为多数学者所接受。但随着社会经济的不 断发展，一些之前并不显著的服务功能不断被发现，各类体系也需要不断修正和更新。 景观功能分类与生态系统功能分类有较大相似之处 。 de Groot 将景观功能分为调节 功能、栖息地功能、生产功能、信息功能和承载功能 5 大类 22。 Lovell 等基于景观多功能 性的视角将景观功能分为生产、生态和文化 3 大类 15 个具体景观功能 24。 Willemen 等基 于规划需要通过代理指标将景观分为居住 、集约养殖、文化遗产、饮用水、旅游、植被 栖息、耕地生产和休闲骑行 8 项基本功能 30。这些分类为城市三生空间功能分类体系构建 提供了参考。 土地利用是自然和半自然系统的综合，土地功能应该是一个更为综合的功能体系。 但至今仍缺乏一个完善的土地功能分类 。大部分的分类体系仍无法实现真正的综合 。虽 然不少学者从生产、生活、生态的视角借助指标体系的方法对土地功能进行了尝试性的 分类 5, 10，但毕竟代理指标只是替代变量无法测度相关功能较为精准的水平。基于此，本 文试图系统整合生态系统功能体系和景观功能体系，提出一个较为完善和综合的以土地 多功能性为基础的城市生态 生产 生活空间功能体系 （表 1）。 2.2 生态功能 生态功能是指生态系统与生态过程所形成的、维持人类生存的自然条件及其效用， 包括气体调节、气候调节、水调节、水和废物净化、缓和突发事件、授粉、土壤保持、 养分循 环、 初级生产 9 类具体功 能。 生态功能的 9 类二级功能大都来源于生态系统功能体 系，同时也是生态系统功能研究中广泛认可的基本功能 。土壤、水文、植被、气候和生 物要素是构成土地利用生态功能的基本组件，通过这些要素的综合作用产生具体的功能 类型。生物物理过程，尤其是其中的物质和能量流动过程是生态功能量的直接表征 ，也 是土地利用生态功能识别的对象。 2.3 生产功能 生产功能是指土地作为劳作对象直接获取或以土地为载体进行社会生产而产出各种 产品和服务的功能，它被进一步细分为生产与健康物质供给生产 、原材料生产功能、能 源矿产生产功能及间接生产功能 4 大类。生存与健康物质供给功能是维持人类生存和发 展的基础性功能。人们熟知食物和水是土地利用系统最为重要的两大功能性供给物品。 而药物和基因资源供给却往往被人们所忽视 。药物资源是维持人类健康的必要保证 。而 基因资源是扩展人类食物供给的重要途径。两者在人类生存和健康上都具有重要意义。 m3)；由自然森林获取的纸浆和纸产品量； 52 地 理 学 报 71 卷 表 1 城市生态 生产 生活空间功能分类体系 Tab. 1 Functional classification system of urban ecological-production-living spaces 功能 形式 生 态 功 能 一级 功能 调节 功能 生存与健 二级功能 E1气体调节 E2气候调节 E3水调节 E4水和废物净化 E5缓和突发事件 E6授粉 E7土壤保持 E8养分循环 E9初级生产 P1食物供给 解释 大气化学成份调节 碳汇、温度、降水及其它由生物媒 介的全球及地区性的气候调节 地表水体径流调节与涵养 水源净化沉积物、农药、病原细菌 和病原体，过滤和分解水中和土壤 中的有机物质 洪水、火灾、飓风、地震和疾病控 制等 生态系统变化影响到授粉的分布、 丰度和效率 土壤保持，土壤侵蚀和滑坡控制 能力 养分循环能力 (氮、磷等 ) 植物初级生产能力 持续生产或收获粮食、水果、野生 浆果、蘑菇、坚果、牲畜、半家养 动物、猎物、鱼和其它水生资源等 三级潜在表征指标 单位面积大气污染物净化能力 单位面积碳汇量 /碳储量 渗透量 /渗透比率 (径流量 /表层面积 )；土壤水蓄 储能力 (mm/m)；泛滥平原水蓄储能力 (mm/m) 输沙量 (g/l)； 固体溶解总量 (mg/l)， 分解总量 和种类 (n/hm2)；分解率 (kg/hm2· a) 洪峰强度、地震强度、飓风强度及损失量、 控制的疾病等 植物种类、分布以及传粉者的可获得性 植被覆盖率 (%)； 水侵和风侵土壤流失量 (kg/ hm2· a)； 通用土壤流失方程评估滑坡频率系 数 (n/hm2· a) 水质指标 ： 氮 (mg/l)、 磷 (mg/l)； 营养流失量 (kg/hm2· a)； 导电系数 (s/cm)； 固体溶解量 (mg/l)；营养流通率，氮、磷 (y-1)等 NPP(净初级生产力 ) 持续 (有机的 )获取粮食产品 (t、 hm2)；持续 (有 机的 )获取牲畜 (t、 hm2)； 持续获取渔类产品 (t、 hm2)；野生动物可作为食物的种类；持续 获取野生动植物产品 (t、 hm2) 康物质供 P2淡水供给 淡水提供 整体的淡水资源量 (百万 m3) 给功能 P3药物供给 持续生产和获得自然药物产品、生 物化学或药物产品成分 由自然药物衍生的药品种类；运用自然化合 物的药物种类 生 P4基因资源 当地和地方性的品种保护，品种基 因库的维持 辛普森 (Simpson)指数 ； 香农 -威纳 (Shannon- wiener)指数；粮食种类；牲畜品种；渔类品种 产 功 能 P5木材供给 原材料生 产功能 P6纤维供给 P7装饰资源 自然供给和持续产出的工业圆材量 ( 百万 木材产出 纤维制品材料提供 持续的 (有机的 )棉花产品供给量 (t、 hm2)； 持续生产和获得装饰和观赏用的野 用于工艺品制作的自然材料种类； 生植物、木制品和贝壳等 持续获取观赏用园艺植物的总量 能源矿产 P8能源生产 生产功能 P9矿产生产 间接生产 P10商品与服务产 功能 品生产 空间承载 L1居住承载 与避难 L2交通承载 石油、天然气、生物质能等 矿物产出 第二、三产业生产 住房与附属设施用地 水陆空交通线路及设施用地 生物质能 (百万 t 油当量 )；石 油和 天然 气产量 (百万 t油当量 ) 矿产、黄金等 批发零售用地、住宿餐饮用地、商务金融用 地、其它商服用地、工业用地以及商用仓储 用地等 住宅用地价格 (基准价格 ) 替代价格 (基准地价 ) 功能 L3公共服务承载 公共服务设施用地、避难空间等 替代价格 (基准地价 ) 生 活 功 能 物质生活 L4基本生活保障 保障功能 L5就业保障 L6科学和教育 L7休闲 精神生活 L8文化和艺术 保障功能 L9美学 L10精神和历史 维持基本生活保障 提供就业机会 为科学研究和教育提供对象 提供休闲旅游空间 提供艺术欣赏对象和设计灵感 提供美学基础、景观美学质量等 景观、宗教、文化、图腾、历史文 物等 征地补偿标准、最低生活保障标准 直接提供和保障的就业人数 科研数量；教育课程数量、人数 最大可持续承载的旅游人数、营业收入 以空间作为灵感或基础产出的书籍、印刷品数量 美学价值，例如靠近自然保护区的户数 精神或宗教吸引的人数 1 期 李广东 等：城市生态 生产 生活空间功能定量识别与分析 53 原材料生产功能为二次生产提供基本原料 。能源和矿产生产功能是维持现代工业文明社 会的核心。由于大部分的能源和矿产资源不可再生 ，多数学者将其并未包含在传统的生 态系统功能中。但是，从土地利用系统的视角来看，在一定时间范围内能源和矿产用地 的属性是大体不变的。而且忽视能源矿产资源生产功能的土地利用系统是不全面的 。土 地系统提供的间接生产功能其实并不是真正的生产，其本质功能来源于其对地上附着物 的承载，只是由于其承载的地上活动是间接生产而将其归于生产功能 。这样划分也是为 了将其与生活功能区别开来。 2.4 生活功能 生活功能是指土地在人类生存和发展过程中所提供的各种空间承载 、物质和精神保 障功能。具体细分为空间承载与避难功能、物质生活保障功能和精神生活保障功能 。居 住承载、交通承载、存储承载和公共服务承载功能是维持城市和区域系统运行的基底。 同时，由土地系统提供的基本物质生活保障功能是维持人的基本生活需要的最后一道防 线。农业人口占较大比例的中国更是如此。例如，耕地系统给予人的不仅仅是传统的生 产功能，还有生活和工作的基本保障。在提供基本物质生活保障的同时 ，精神生活保障 功能也是土地功能体系的核心内容 。大自然为科学研究和教育活动提供了天然的研究对 象。自然和人文景观更是人类追求休闲、文化和艺术、美学以及精神和历史的源泉。 3 数据与方法 3.1 研究区概况与数据来源 塘栖镇隶属于杭州市余杭区 ，距市中心约 20 km。依托强劲的经济发展势头，塘栖 镇成为浙江省首批小城市培育试点镇 （图 1）。塘栖镇地处杭州市城市边缘区是城市用地 扩展较为迅速的区域。著名的京杭大运河穿镇而过，使其成为苏、沪、嘉、湖的水路要 津。镇区内河道纵横、水网密布，是个典型的江南水乡。 2010 年，全镇共辖 27 个村、 7 个社区、 503 个村民小组，镇区总面积为 79 km2，年末户籍人口 94058 人，其中非农人口 46775 人。 2010 年实现生产总值 （ GDP） 41.69 亿元，增长 13.5%，全年完成工业总产值 为 155.69 亿元，农业总产值 6.23 亿元，第三产业增加值 10.43 亿元。第二次土地利用调查 结果显示 ， 全镇农用地面积为 4923.08 hm2， 占镇域总面积的 61.90%； 建设用地面积为 1978.67 hm2，占 24.88%；未利用地面积为 1051.11 hm2，占 13.22%。 土地利用数据来源于塘栖镇第二次土地利用调查数据库。统计数据主要来源于 浙 江省统计年鉴（ 2010 年）、杭州市统计年鉴（ 2010 年） 和 余杭区统计年鉴（ 2010 年）。 生态系统监测数据来源于国家生态系统观测研究网络数据共享网 （ http:/cerndis1. cern.ac.cn/index.html）。基准地价数据来源于杭州市国土资源局，包括基准地价表和地价 图。另外， TEEB 数据集来源于 de Groot 等的研究数据集 31。 3.2 生态 生产 生活空间功能定量测度方法 三生空间功能定量测度的核心理念是通过整合多学科知识从人文和自然系统耦合的 视角对土地功能进行统一标准的价值化表达 。单从价值化方法来看，直接的生物物理过 程测算和价值转化方法是最为常用的方法 。但两者各有优劣势。生物物理过程测算相对 更为准确但对数据的依赖性较强，而价值转化方法的适用性强但精度和空间异质性较 差。因此，此处的首选方法是生物物理过程计算方法，以价值转换方法作为辅助对比。 作为城市三生空间功能识别的基础，基于 TEEB 的 1100 余个全球范围内的功能案例对中 国第二次土地利用调查的具体地类 （ 12 个一级类 57 个二级类，实践操作中由于农村土地 54 地 理 学 报 71 卷 图 1 研究区区位图及 2009 年土地利用现状图 Fig. 1 Location and land-use map of Tangqi Town in 2009 利用调查的限制运用了 8 个大类 38 个二级类的分类体系） 的功能形态进行定性识别。 3.2.1 生态空间功能定量测度方法 按照功能分类体系我们对生物物理测算方法进行了系 统总结。功能体系中的 9 种功能类型有 8 种类型已经有了较为成熟的测算方法。缓和突发 事件功能由于缺乏成熟的测度方法，此处应用 TEEB 的价值转换方法对此进行测算。对 其他 8 种功能类型经济价值的测算方法总结如表 3 所示。 3.2.2 生产空间功能定量测度方法 生产功能体系中具有 10 种功能类型，其中 8 种功能类 型的经济价值测算可以计量表达，其他 2 种功能价值量通过价值转化方法计算，具体总 结如表 4 所示。 3.2.3 生活空间功能定量测度方法 生活功能体系中具有 10 种功能类型，其中 5 种功能类 型的经济价值核算可以实现计量测算，其他 4 种通过生态系统服务价值转换方法计算， 具体总结如表 5 所示。 3.3 生态 生产 生活空间主导功能识别方法 理论上按照组合规律城市生态 生产 生活空间功能组合模式共有 25 种 （图 2）。为 了量化城市三生空间多功能性 ，以城市生态 生产 生活空间功能分类体系为基础 ，依 据城市生态 生产 生活空间功能初步识别结果 ，对各种地类的各项功能价值量分别进 行定量化核算，再根据价值量的对比来最终确定各地类的主导功能形态和多功能性的组 合情况。同时，为了提高功能识别的稳健性，以 TEEB 数据库的研究案例为参照，进行 综合对比分析和校正。以生态、生产和生活功能为单元分别汇总每一地类的价值量 ；对 比不同地类的生态、生产和生活功能价值量的大小；确定该地类的主导功能、次级功能 和副级功能，对照理论功能组合类型，确定地类的功能组合类型。 V V V r t = (V1O2 + V2O2) 2 × QO2 = 1.2 ×NPPi t S S Vi,C_market =(QA,i + QB,i + QS,i)× NPPi i V r t V V Q Q Q C Q Vx = Cost(p)× Retention × 1 t ALVx = x × polx i V r t P Q Q G L Q h fi r T V v R Vi_hb =(Vi × Di × Pi) V D P D Y Y 1 期 李广东 等：城市生态 生产 生活空间功能定量识别与分析 表 3 生态空间功能定量测度模型 Tab. 3 Quantitative measure model for ecological space function 55 功能类型 公式 解释 来源 Vi,O2 为 第 i 种土地利用的释放氧气单位年价值量 ； i,O 2_NPV 为释放氧气的净现值 ； 1O2为采用造林法测算的释放氧 Vi,O2 = Vi,O 2_NPV ×r ×(1 + r)t/(1 + r)t - 1 气价值 ； 2O2为采用工业制氧法测算的释放氧气价值 ； 为社会折旧率 ， 可以视为土地利用用途不变的时间 ，此 气体调节 功能 VO2_NPV V1O2 = QO2 × S1O2 V2O2 = QO2 × S2O2 i 1 (1 + r)t 处 r 为 0.07， 为 10； QO2 为氧气释放物质量 ，一 般通过 NPP(净初级生产力 )来计算； 1.2 是生产 1 g 植物干物质能 释放氧气的数量； 1O2为氧气单位释放量的造林成本 (元 / t)，由 1989 年造林成本为 260.9 元 /t C (参见中国林业统计 年鉴 ， 1990 年 )，可 以推算出 2009 年的价格为 646.29 元 /t C； 2O2为氧气单位释放量的工业制氧成本 (元 /a)， 1991 年 32-33 气候调节 功能 Vi,C = Vi,C_NPV ×r ×(1 + i)t/(1 + r)t - 1 Vi,C_NPV =(Vi,C_market + Vi,C_social)× 1 (1 + r)t NPPmean × Cc Vi,C_social =(QA,i + QB,i + QS,i)× Cost(Ps) 工业制氧成本为 0.4 元 /kg (参见中国统计年鉴， 1992 年 )， 可以推 算出 2009 年价格为 0.99 元 /kg； NPPi是第 i 种植被 单位面积净初级生产力。 V,C为单位碳固定和储存的年价值； i,C_NPV为单位碳固定和 储存的净现值；为社会折旧率；可以视为土地利用用途 不变的时间 ； i,C_markrt为市场价值 ； i,C_social为社会价值 ； A,i 是第 i 类土地利用方式单位面积地表碳固定和储存量； B,i 为单位面积地下碳固定和储存量； S,i为单位面积土壤有 机碳固定和储存量； c为瑞典碳税率， 40.5 美元 /t，换算为 人民币为 251.72 元 /t (2009 年 )； Cost(Ps)为碳固定和储存 的社会成本 。 QA,i、 B,i和 QS,i的单位面积数量值参考 Leh 34-35 水调节 功能 水和废物 净化功能 缓和突发 事件功能 Vi,a = Vw ×r ×(1 + r)t/(1 + r)t - 1 Vw = Qt × P × 1 (1 + r)t Qt = Qc + Ql + Qs Qc = × Py Ql = Gi × Li Qs = hi × fi T-1 t=0 (1 + r) Retention = ALVx × filtration w a = log(Y ) Vi,e = Vmean,i × f (v_ ind exi, Ri) 等的研究 ； Cost(Ps)参考 InVEST 的设定方法 ， 100 美元 /t (2009年 )左右，换算为人民币为 621元 /t。 V,a 为水源涵养单位年价值 (元 )； w 为水源涵养总价值 (元 )； 为社会贴现率 ， 为项目运行年限 (a)，折 现率一般 为 0.07，水 库使用年限按 20a 计算 ； 为单位水库库容造 价，根据 1993-1999 年中国水利年鉴平均水库库容造价 为 2.17 元 /t，推算得到单位库容造价为 7.14 元 /t (2009 年 )； 36-37 Qt为水源涵养总 量； c为树冠截水 量； 为树冠截水 率； Py为年降水量； l为枯枝落叶层持水量； i为枯枝落叶层 干重； i为枯枝落叶层饱和持水率； s为土壤层持水量； i 为第 i种土壤厚度；为第 i种土壤的粗孔隙率。 Vx为水质和废物净化年价值量 ； Cost(p)为污染物处理成 本，以最终污染物过滤量为单位，目前全国单位面积最终 污染物处理成本为 300 元 /t； Retention 为污染物过滤量； 为贴现率，一般为 0.07； 为污水处理厂使用年限，此处设 为 20a； ALVx为调整后的污染物载荷量 ； filtration 为污染 19, 34 物过滤能力； x为径流系数 w为平均径流系数，通过两者 计算水文敏感分值 ； polx为污染物产出系数 ； 为地表径 流系数计算的一般公式 ，其 中 Y 为产水量 。 相关参数设 定参考 Leh等的研究附录。 Vi,e为第 i 种土地利用缓和突发事件年价值 ； mean为 TEEB 全球范围内计算得到的第 i 类土地利用方式缓和突发事 件年均值； _index 为第 i 类土地利用方式的脆弱性指数， 用于说明第 i 类土地利用方式的整体状况 ，一 般取 值为 01； 为第 i 类土地利用方式的恢复力，用于表征缓和突 发事件的效率水平，一般取值为 01。 授粉功能 n i=1 Di =(Yi0 - Yit)/Yi0 Vi_hb为每年农作物授粉产生的经济价值； i为农作物年产 量； i为农作物昆虫授粉依存度； i为农作物产品价格； i为授粉依存度； i0为开放授粉区农作物产量； ic为无授粉 区农作物产量。 38 St为土壤流失减少量 (m /a)； MSr和 MSf分别为无植被覆盖 MSf =MS(pl)/k MSr =MS(pj)/h k i V R n P V h C i N P K M R1 + PiC2R2 + KiC2 n n C C C R R R r R 初级生产 Rn = RDI × r × L × 2.38 × 10-4 RDI = 0.629 + 0.237PER - 0.00313PER 2 的单位 NPP 年价值； NPPi为净初级生产力； Ps为标准煤价 PER = 58.93BT L V 1 56 地 理 学 报 71 卷 续表 3 功能类型 公式 解释 来源 土壤保持 功能 St = MSr - MSf MS(pt) = l × j × k × MS(ps) k l h j Vi,S =(VS1 + VS2 + VS3) ×r ×(1 + r)t/(1 + r)t - 1 VS1 = Ri ×(1/ni)× Pi VS2 = Costi/(104 × i × hi) VS3 = 0.24 × C/i 3 和有植被覆盖的土壤侵蚀模数； MS(pt)是第 i 类植被 土 壤 坡度复合的土壤侵蚀模数的计算公式 ； l为植被参 数 (l =1, 2, 36) ； j为土壤参数 (j =1, 2, 35) ； k为坡度参 数 (k =1, 2, 3)； MS(pS)为标准植被 土壤 坡度复合状态 下的侵蚀模数； 和 h 分别为有植被和无植被总数 ;V,s为第 i 种土地利用的单位年价值 (r 和 t 的设置同前式 )； S1为保 持土壤养分的单位价值； i为单位质量土壤中养分 (碱解 氮、速效磷、速效钾 )的平均含量 (t)； i为土壤中碱解氮、速 32, 39 效磷、速效钾分别在磷酸二胺和氯化钾中的含量，分别为 14%、 15%和 60%； i为化肥 (磷酸二胺 、氯 化钾 )价格 (元 / t)， 2009 年价格分别为 3500 元 /t、 2900 元 /t； S2为减少废弃 土地的单位价值； i为土壤容重 (t/m3)； i为土壤厚度 (m)； Costi为第 i 种土地利用方式单位面积的机会成本，或者第 i 种土地利用方式的年均收益 (元 /(hm2· a)。 VS3为减少泥 沙淤积的单位价值； 为单位库容造价 (元 /m3)， 2009 年单 位库容造价为 7.02元 /m3。 V,n为 i种土地利用类型的单位面积养分循环年价值； NPPi 为年均净初级生产力 ； i、 i、 i、 i分别为不同土地利用 养分循环 功能 Vi,n = NPPi ×( NiC1 R3 +MiC3) NPP = RDI rRn(r2 + R2+ rRn) (Rn + r)(R2 + r2) ×exp-(9.87 + 6.25RDI)0.5× 100 方式下土壤中氮磷钾和有机质的含量 ； 1、 2、 3分别为 磷酸二胺、氯化钾化肥、有机质价格 (元 /t)， 2009 年价格分 别为 3500 元 /t、 2900 元 /t 和 500 元 /t； 1、 2、 3分别为磷酸 二胺含氮量、磷酸二胺含磷量、氯化钾含钾量 (%)，分别为 14%、 15%和 60%。 NPP 为净初级生产力 (gDWm-2yr-1)； 为年均降水量 (mm)， RDI为辐射干燥指数； n为地表截获的净辐射量 (Jcm-1yr-1)； Rn可以通过 PER 计算得出 ，其 中 PER 为蒸散率 ，通 过 BT 年均温 (0 30 )和 TAP 年均总降水量计算，通过月数据 40 功能 Vi_NPP= NPPi × PS × 1.474 × 10-6 0.679 g 的标准煤，而 1 g 碳相当于 1.474 g (2.2× 0.679)的 算得 ； 为潜伏热(2503 Jg-1)； i_NPP为第 i 种土地利用类型 格(元 /t)， 2009 年价格为元 877 元/t (1 g 碳相当于 2.2 g 的 TAP 有机物质 ， g 的有机物质在燃烧释放的能量上相当于 标准煤 )。 41-43 4 结果与分析 4.1 三生空间识别结果 运用生态 生产 生活空间功能测度方法，对研究区 17 种土地利用类型的空间功能 进行识别 （表 6）。根据每种地类的生态 生产 生活功能单位价值分别识别出每一地类 的具体功能类型和主导功能类型 。总体结果显示林地、河流水面、坑塘水面和裸地以生 态功能为主导；耕地、园地、设施农用地和采矿用地以生产功能为主导；交通运输用 地、建制镇、村庄和风景名胜及特殊用地以生活功能为主导。通过功能类型的统计分析 并对照理论功能组合类型，发现塘栖镇共涵盖了城市生态 生产 生活空间功能 25 种组 合模式中的 7 种模式。同时，发现同种一级地类的功能组合模式存在较强的一致性。 为了实现空间功能价值的可视化，借助 ArcGIS10.0 作为制图平台对三生空间功能价 值量的空间分布进行刻画。结果显示生态功能的高值区集聚在研究区的东南部 ，镇区是 低值集中分布区；生产功能总体呈散布状分布，只在局部小区域出现集聚；生活功能高 值区集中在镇区，其他区域亦呈分散分布 （图 3）。总体来看，不同功能空