城市化对生态系统服务功能的影响机制探讨与实证研究

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｏｉｌａｎｄ　ＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　　　　Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５

，Ｏｃｔ．２０１１　

城市化对生态系统服务功能的影响机制探讨与实证研究

周忠学

（）陕西师范大学旅游与环境学院，西安７１００６２

摘　要：城市化空间格局控制着生态系统的动态。该文首先总结了城市化对生态系统服务功能影响的机制，并以西（实证分析了城市化水平与生态系统服务功能之间的定量关系。结果表明：城市化过程中的安市南郊平原为样区，１）人口聚集、工业化、土地利用变化是导致生态景观格局、生物物理过程和生物栖息地、生物地球化学循环改变的主要）进而对生态系统服务功能产生了重要影响。（总体上，城市化必然导致生态系统服务功能的降低。但人口城原因，２经济城市化、景观城市化分别对生态系统的不同服务功能产生的影响不同；景观城市化对生态系统服务功能产市化、

生的负面影响更为显著。实证分析表明：在西北河谷平原地区，城市化对气候调节、土壤形成与保护、废物处理、食物生产等功能的负面影响比较显著，而对生物多样性保护功能、原材料生产功能和娱乐文化功能等的影响不显著。关键词：城市化；生态系统服务功能；西安市

（）中图分类号：Ｘ１７１．４；Ｆ２９１　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５３４０９２０１１０５００３２０７－－－ＣｏｎｃｅｔｕａｌＭｅｃｈａｎｉｓｍ　ＭｏｄｅｌｏｆＩｍａｃｔｏｆＵｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ　　　　　ｐｐ

ｏｎＥｃｏｓｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅａｎｄＣａｓｅＳｔｕｄ　　　　　ｙｙ

ＺＨＯＵＺｈｏｎｘｕｅ　－ｇ

（’ＣｏｌｌｅｅｏＴｏｕｒｉｓｍ　ａｎｄ　ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａａｎｘｉ　ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＸｉａｎ７１００６２，Ｃｈｉｎａ）　　　ｇｆ　ｙ，

：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｅｃｏｓｓｔｅｍｄｎａｍｉｃｓ．Ｔｈｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｔｔｅｒｎｓａｅｒ　　　　　　　　　　ｙｙｐｐｐ

，ｍｏｄｅｌｏｆｉｍａｃｔｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｏｎｅｃｏｓｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　　　　　　　　　　　－ｐｙｐｙｑ　’，ｓｈｉｓｂｅｔｗｅｅｎｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｌｅｖｅｌａｎｄｅｃｏｓｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｓｏｕｔｈｅｒｎｕｒｂａｎｓｕｂｕｒｂｒｕｒａｌａｒｅａｏｆＸｉａｎＣｉｔ　　　　　　　　　－－　　　　ｐｙｙ：（，ｏｕｌａｔｉｏｎａｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｉｏｎ．Ｆｏｌｌｏｗｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｅｒｅｄｒａｗｎ１）ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｅｎｃｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａ　　　　　　　－ｐｐｙｐｇｇｇ　

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：；；’ＫｅｗｏｒｄｓｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｅｃｏｓｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅＸｉａｎＣｉｔ　　ｙｙｙ　经济产业等的高度聚集和城市建　　随着城市人口、

城市对周围的自然生态系统产生设用地的快速扩张，

了巨大影响，人类与生态系统的作用过程正在发生着深刻的变化，正因为如此，城市化与生态系统之间的

相互作用已成为国内外人地作用关系研究的焦点和

１］

。城市化通过对区域土地利用及其景观格局、热点［

生态过程、生物生境、生物地球化学循环等的强烈影响，正冲击着区域生态系统的结构、功能及其空间演

２０１１０１２４２０１１０３２１　　收稿日期：－－　　　　　　　修回日期：－－：（）；；资助项目教育部人文社会科学重点研究基地项目陕西师范大学优秀科技预研项目（高校基本科研业务２００９ＪＪＤ７７００２５２００９０２０１４）　　

）；）国家自然科学基金（费专项资金（ＧＫ２００９０２０２２４１０４００１１

，：周忠学（男，甘肃崇信人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事区域经济发展、资源环境评价等方面的研究。Ｅ－ｍ１９７２－）ａｉｌ　　作者简介：

ｚｈｏｕｚｈｘｎｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ＠ｓ

第５期城市化对生态系统服务功能的影响机制探讨与实证研究　　　　　　周忠学：

３３

化过程，特别是严重影响了生态系统为人类提供生命支持和福利的生态系统服务的能力。研究认为通过连接城市活动、城市空间组织和土地利用及环境变化使得城市化空间格局控的复杂相互作用和反馈机制，

］２３－。因此，制着生态系统的动态［揭示城市化对生态

１９］

，生态系统的能量流动和营养循环［城市化影响生２０］。态系统有机物质的分解速度等［

目前在城市化对城市生态系统的生境、物种多样生物地球化学循环及其过程等微观方面研究已经性、

比较丰富，但目前仍以案例研究为主，从宏观的角度，综合系统地开展城市化对区域生态系统服务功能的影响机制及其作用关系的研究尚未见到，在城市化过程对生态系统服务功能演变的作用机制认识上还很不清楚。通过总结城市化对生态系统影响的研究成分析城市化对生态系统服务功能影响的机制框架，果，

并以西安市南郊的研究样区为例，实证分析城市化水平对生态系统服务功能影响的定量关系，这对揭示城市化与生态系统服务之间的关系，对快速城市化地区协调城市功能与生态系统服务，开展城市功能与区域开展生态系统服务保生态系统服务功能的优化配置，

育，保护生态系统安全等方面具有重要的理论意义。

系统的影响机制及其规律，是进一步开展城市化对生态系统服务功能变化研究的基础。目前，在城市化对生态系统影响的微观研究已经比较丰富，主要有：（）城市化对生态景观格局的影响研究，主要研究城１

］４７－，研究市化对土地利用变化及其景观格局的影响［

８］

；（城市化水平与景观格局变化的相关关系［基于２）

研究生态系统服务价城市化对土地利用变化的影响，

值的变化，认为城市化显著影响了生态系统的服务功

］９１４－；（）能［城市化对生态系统生产能力及其支撑能３

城市化力的影响研究。大量研究认为在城市化地区，导致生态系统的初级生产力（发生显著变化，在ＮＰＰ）但在干旱区的干旱年份有些区域导致ＮＰＰ下降，

同时城市化导致生态系统的ＮＮＰＰ则上升，ＰＰ空间

１，１５］

；异质性增强［还有一些学者分析了城市化与人类］１６１７－；供给与需求、与生态足迹强度之间的关系等［

１　城市化对生态系统服务功能的影响

机制分析

　　城市化对区域生态系统健康和生态服务功能构成了巨大的挑战。在城市化过程中，随着人口的聚集，工业化和建设用地的扩展，直接影响到区域生态系统结构、生态系统过程和生境，对生态系统服务功）。图１能产生了巨大影响（

（）城市化对生态系统物质流动和能量循环过程的影４

主要包括城市化程度及其所处阶段与城市生响研究，

１８］

；态系统能量结构、能量类型和流量之间的关系［城

改变了市发展导致的景观斑块化及自然栖息地退化，

＋表示增加或增强；－表示减少或减弱。

图１　城市化过程对生态系统服务功能的影响机制

３４

８卷　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持研究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１

１．１　城市化导致的土地覆被／利用变化是驱动生态

系统服务功能变化的主因

在城市化过程中，首先随着人口的聚集、工业化导致城市用地紧张，进而和商业服务业的快速发展，

向外围地区迅速扩张，使区域城市建设用地、交通建设用地增长，林地、草地、湿地减少；以混凝土为材料的建设用地大面积增加，使得区域特别是建城区不可导致地表径流增加和径流形成时间提下渗面积增加，

前，进而容易产生洪涝灾害和土壤侵蚀；加上城市居多样化需求，使得城市郊区甚民对农产品的大规模、

至腹地农业用地结构也发生了巨大变化，耕地面积减少，耕地转化为果园、苗圃（或花卉基地）以及兼业休闲用地，导致区域土地覆被／利用及其格局发生显著变化，最终使得植被覆盖度、生态系统初级生产力下植被对Ｏ降，Ｏ２的释放量和Ｃ２的固定能力下降。在城市绿地、广场、公园等的建设和道路绿化中大量引入外来物种，导致本地物种减少，生物多样性发生明进而影响到生物生境和资源。在这一过程显改变，

中，随着交通网络的延伸，特别是城市外围农业开发导致生物生境破碎化，改变生态及生产方式的转变，

景观的连接性，如水文过程、有机质与营养物质循环过程等，破坏或中断了生态系统水分和养分保持能力，影响了物种的分布、运动和迁移，改变了生态过程

［２１］

统水分和养分的正常传输和循环，进而对生态系统服

］１９，２２２３－。务功能产生影响［

１．３　城市居民对休闲需求的增大强化了自然景观与

生态系统的文化娱乐功能

自然景观与生态系统是科学文化艺术灵感的源为科学研究、教育以及休闲观光等提供重要的资泉，

源和实物，它在陶冶情操、丰富思维、开拓视野等方面可为人们提供休闲娱乐、审美功能具有无穷的潜力，

以及文化和精神方面的价值。随着城市化进程的推城市居民生活方式也发生了巨大转变，由以往的进，

物质需求逐渐转向亲近自然、接近自然的精神需求。特别是对长期生活在钢筋水泥形成的人造环境中的市民而言，追求自然的迫切需求使得城市居民到郊区及乡村地域的旅游需求增加，刺激了乡村地域农业兼娱乐休闲服务的出现和快速发展，由于乡村地域对生态系统服务功能的重视，从而加大了对自然景观与生态系统休闲娱乐项目及设施、服务的建设，促进了自然生态系统文化娱乐功能增强。

２　城市化对生态系统服务功能影响的

实证分析

２．１　研究区概况及选择

在城市化对生态系统服务影响机制的概念框架在位于西安市南部平原选择了一研究分析的基础上，

），样区（图２应用遥感和ＧＩＳ技术进行了实证分析。该样区范围北至西安市南二环、南到秦岭山脚下，东到浐河以蓝田县界，西至新河与沣河西部的户县县行政上隶属西安市雁塔区全部和长安区的平原部界，

分，共涉及３３个乡镇和。土地总面积９８５

２

，ｋｍ２００９年总人口１６３万。该区主要由渭河平原、秦岭北坡山麓冲积（洪积）平原、黄土台塬等地貌单元

。由此导致生态系统服务的孕育、传递及其格

使得生态系统提供和维持服务的局发生了巨大变化，能力发生变化。

１．２　人口聚集与工业化发展导致的消费与废物排放

增加，驱动生态系统服务功能变化

人口、工业及商业、服务业的大规模发展与集聚，使城市对各种资源及能源需求和消费增大。第一，城市工业用水、农业用水、生活用水和生态用水大量增加，结果导致大量开采地下水、引调外地水源，修建大、量的人工水坝（池）给排水渠系等，使得水系、水网以及水资源的“源”和“汇”发生极大变化，影响了水文循环过程。第二，对化石能源使用量的增加，一方面，大改变了局地气温，使得城市内部、郊区出量余热排放，

现明显的近地气温差异；另一方面，随着工农业发展及大量化石燃料的使用，大量无机肥、杀虫剂、除草剂及其他有毒物质、重金属等污染物排放到大气、水和土壤中，导致大气、水、土壤污染加剧。这一过程，伴随着植被盖度下降以及水文循环的改变，修改了Ｃ、，源”和“汇”使得营养元素的传Ｎ、Ｐ等营养元素的“

传输速率发生了变化。城区及郊区的河流、输路径、

给排水管道、道路、绿地等成为营养元素聚集和传输的主要途径。这些变化直接影响了生物生境、生态系

构成，平均海拔约４地势高差小；属暖温５０ｍ左右，带半湿润性季风气候，多年平均气温１降３．３℃，水量６相对均６０ｍｍ。区内自然地理条件差异很小，一。本区域作为西安市南部城市扩展的主要地域，已发展成为西安市南部重要的文化教育中心、居住中心、商贸旅游度假中心和高新技术研发中心。近年来，随着城市向南扩展和郊区城镇的快速发展，本区基础设施、商贸旅游度假区、高科技产业园、大学城以同时，随着人口和及住宅区等不断进行大规模建设；

产业的不断聚集，本区土地利用及生态景观格局变化频繁、生态环境污染严重，已经对本区生态系统结构及功能产生了巨大冲击，因此，本样区在研究城市化对生态系统服务功能的影响方面具有一定的典型性和代表性。

第５期城市化对生态系统服务功能的影响机制探讨与实证研究　　　　　　周忠学：

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由于本区面积小，从地貌单元上来看，主要以渭且二者在地形和海拔上差河平原和黄土台塬为主体，

别不大，可以看作一个自然地理条件均质的平原区经济和社会发展差异较大，由北部域。而本区人口、

的西安市建城区向东部、西部和南部等外围人口密度、经济社会发展水平等均逐渐降低。城市各种交通、管线及通讯设施网络等由建成区辐射状向外延住宅区、商贸旅游度假区、高新技术开发区以及大伸，

学城等围绕建城区或主要交通道路展布。因此，本区社会经济发展呈现出显著的圈层分异格局。正因为如此，假定本研究区内的经济、社会发展主要是受西安市城市化以及各乡镇自身城市化程度的影响所致。从北部建城区向南部、东部和西部的城市外围区，其城市化程度不同，使得本区内各乡镇格局变化不同，进而导致区内各乡的土地利用方式、

镇生态系统所能提供的生态系统服务功能及其大小也不同。

本文选择该样区，通过测度各乡镇单元的　　所以，

来定量城市化水平及其生态系统服务功能值的大小，分析不同城市化水平下对生态系统服务功能的影响，进一步分析城市化与生态系统服务功能之间的作用关系。

２．２　研究方法与结果

２．２．１　城市化水平测度方法　本文首先根据本区城市化发展的基本特征，构建城市化水平测度的指标体经济城市化水平和景观城市系。从人口城市化水平、

化水平三个方面分乡镇和为单元进行城市化并进一步计算综合城市化水平指数。在对水平测度，

各指标值运用极差标准化方法处理的基础上，采用加权平均法计算各城市化指数，其中指标权重通过专家打分和咨询法确定。选用的主要指标及其权重为：选用人口密度、非农业人口比例①人口城市化指数，

权重分别为０．两个指标，１４２６，０．１７００；　　②经济城市化指数，选用人均Ｇ规模以上工业产值、固定资产ＤＰ、社会消费品零售总额四个指标，权重分别为投资总额、

，，，；０．０７５９０．０７８６０．０７９５０．０７００　　　　③景观城市化指

。数，则选用建设用地比重一个指标，权重为０．３８３１　

城市化水平测算的原始数据主要来自《２００９年、《、《雁塔区经济统计年鉴》２００９年雁塔区年鉴》２００９、《。运年长安区经济统计年鉴》２００９年长安区年鉴》以乡镇、为空间单元，测评２用上述方法，００９年研究区３３个乡镇和的人口城市化水平指经济城市化水平指数、景观城市化水平指数和综数、

图２　研究区域

合城市化水平指数，详见表１。

表１　各乡镇城市化水平

景观城市化指数０．４１９３　０．１０８５　０．２１１７　０．４９４５　０．７９７０　０．６６１２　１．００００　０．８７９５　０．１６８６　０．８０４４　０．４８５３　０．９０６５　０．１０５４　０．４５００　０．１５７２　０．１４３５　０．１１５２　

综合城市化指数０．２０７６０．０５１２０．１２０５０．５２７３０．５１９４０．５０９９０．７４７１０．７１０８０．０９４９０．８７０８０．３６８９０．７１８７０．０６２５０．２５２９０．０６５８０．０６３４０．０５４９

乡镇街办韦曲　鸣犊　兴隆　杜曲　魏寨　引镇　王曲　黄良　五星　滦镇　王莽　东大　子午　太乙宫杨庄　五台　

人口城市化指数０．３９２７　０．０２４７　０．０２６８　０．０９２２　０．０１６３　０．０２４４　０．０３３１　０．０２７８　０．０４２７　０．０４６３　０．００８３　０．０２１８　０．０２１８　０．１５１１　０．００５０　０．０１１６　

经济城市化指数０．３０９２　０．００６８　０．０８８７　０．０２０４　０．００２９　０．０３６０　０．００４９　０．０１８８　０．００９４　０．０８０８　０．００５０　０．１１５１　０．０２７６　０．０２５０　０．０１０８　０．０１９９　

景观城市化指数０．４０５８　０．０８８３　０．１６７４　０．１４８４　０．０４４３　０．０１６６　０．０９３８　０．１４４７　０．１３０２　０．０２６８　０．０３４５　０．０４１３　０．０５２７　０．０３３６　０．００００　０．００１０　

综合城市化指数０．３７２３０．０４３６０．０９９５０．０９１９０．０２３００．０２４９０．０４７８０．０６９９０．０６６１０．０４９３０．０１７３０．０５７７０．０３５４０．０６７７０．００４９０．０１０１

乡镇街办王寺　高桥　斗门　鱼化寨丈八沟等驾坡电子城大雁塔马王　小寨　曲江　长延堡细柳　郭杜　砲里　灵沼　大兆　

人口城市化指数０．０３０４　０．０１８５　０．０４１２　０．３９９３　０．１６７９　０．３９１８　０．７５１２　０．８９８６　０．０８２９　１．００００　０．０５３７　０．６６６５　０．０３５８　０．０７８２　０．０１７９　０．０２２８　０．０１８１　

经济城市化指数０．１２３３　０．０１２６　０．０８７３　０．７００１　０．５３１２　０．４４０６　０．４２４４　０．３０５５　０．０１４３　０．８２１８　０．５４６３　０．５３５８　０．０３６０　０．１８４１　０．０００１　０．００４２　０．０１６６　

３６

８卷　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持研究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１

２．２．２　生态系统服务功能的测评方法　由于城市化导致的土地利用及其景观格局变化是对生态系统过程、结构及其功能产生影响的最重要方式之一。因本文采用Ｃ此，ｏｎｓｔａｎｚａ等人提出的通过土地利用类型来测评生态系统服务功能价值的方法，来测评本研究区生态系统服务功能大小。研究方法及单位土地面积上生态系统服务功能大小的测评，主要参考谢高地等人提出的方法及中国生态系统生态服务价值当

］２４２８－。量因子来确定［

林地、园地、草地、居民点ＥＲＤＡＳ９．０中解译出耕地、　

交通用地、水域和未利用地等土地利用及工矿用地、

类型，并结合实地考察进行更新，用以计算研究区栅格尺度的生态系统服务功能值。采用该方法测评的栅格尺度生态系统服务功能结果如附图５所示。２．２．３　城市化与生态系统服务功能定量关系分析　

在研究中，为了使城市化水平值与生态系统服务功能研究中把栅格尺度上的生态系统服值在空间上匹配，

务功能值汇总到乡镇和单元上。再以各乡镇和对应的城市化水平指数和生态系统服务功来定量分析城市化对生态系统服务能值为样本数据，

功能的影响，Ｐｅａｒｓｏｎ相关系数如表２所示。

废物处理

生物多样性保护

食物生产

娱乐文化

服务功能总值

生态系统服务功能测评数据，主要采用２００７年西安市南部的ＴＭ遥感影像、植被类型图ＤＥＭ数据、和２在０００年西安市土地利用现状图等数据资料，

城市化水平

指数

气体调节

气候调节

水源涵养

土壤形成与保护

表２　城市化水平指数与生态系统服务功能的相关系数

原材料

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

人口城市化－０．－０．３００９－０．３１５４－０．６２４４９８－０．６１２－０．５６７－０．６２０－０．６７２－０．５０７－０．６２３＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊经济城市化－０．３２８　－０．－０．３０６　－０．－０．０８６５－０．０４４０－０．４９９－０．３８４－０．５２０－０．６０３６２０４８４＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊景观城市化－０．－０．２４９２－０．１９３８－０．５８７４６８－０．５９９－０．５００－０．６１２－０．６５９－０．４１０－０．６３４＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊综合城市化－０．－０．２３７３－０．２０５３－０．４６９－０．６１４－０．５２２－０．６２８－０．６８９－０．４４０－０．６６７６０９

注：双侧）为０．相关性是显著的；双侧）为０．相关性是显著的。０１时，０５时，＊＊表示在置信度（＊表示在置信度（

综合城市化水平与生态系统服务功能　　可以看出，

总值之间存在较强的负相关关系，Ｐｅａｒｓｏｎ系数达到并通过０．表明随着城市－０．６０９，０１信度水平检验，化水平的提高，必然导致区域生态系统服务功能的降低。从研究区来看，２００６年研究区主要以耕地和建设分别占土地总面积的５用地为主，３．１２％和２２．１６％。据２本００２年和２００６年陕西土地利用现状数据计算，区２耕地减少０．年减少００２－２００６年间，４９万ｈｍ，

２

区人口规模大幅度增长，人口总量由２０００年到２００９年净增３其中非农业人口净增２０．７万人，４．７万人，人口城市化水平提高了７．６个百分点。这些大规模使得对生态系统起重要作用的生态生产性土的建设，

地，如耕地、园地、林地、草地、水体等大量丧失，特别是大量耕地转变为住宅、金融商务、广场、公园等用加上城市扩张及其无序蔓延还加剧了本区生态景地；

观的破碎化程度；人口聚集也使得各种生活资源消耗从而导致生态系统对气体调以及废物排放大量增加，

节、气候调节、土壤保护、水源涵养以及废物处理等功能的降低。

经济城市化主要导致土壤形成与保护、食物生产和废物处理功能显著降低，相关系数均低于－０．５０。随着西安高新技术开发区的快速发展以及西安市区工业经济发展迅速；同时，随工业企业向本区的迁入，

着住宅区开发和市内人口迁入，一方面带动了本区建材生产与市场的快速发展，如西安南大明宫建材市木塔寨、韦曲等建材市场及附近木材、家具工业快场、

速发展，另一方面，商业服务业也大量向本区扩散，如人人乐、麦德龙、华润万家、秋林等综合性服务超市等向本区扩散，使本区经济发展水平和产业结构都有了很大的提升。２００３－２００９年规模以上工业增加值增长了１２．３亿元。工商业发展对区域水资源和能源消耗增加，废弃物排放量增加，如浐河、潏河、沣河等河

建设用地增加了０．年增加速度为１．７５％；４３万ｈｍ，

２

耕地是本区生态系统服务功能的主要４．８％。因此，随着城市建设用地的扩展、耕地面提供者和维持者，

积的相对减少，必然导致生态系统服务功能的下降。但综合城市化对原材料生产和娱乐文化功能的影响相关系数小，且未通过信度检验。不显著，

但是从不同城市化侧面来看，其所导致的生态系统服务功能的变化存在很大的差异。人口城市化对生态系统的气候调节功能、土壤形成与保护功能、废食物生产功能和水源涵养功能均有较强物处理功能、

的负面影响，相关系数均低于－０．５５。西安高新技术开发区进一步发展建设，如曲江生态旅游文化区建长安大学城建设、西安国家民用航天基地的建设设、

等；同时，本区作为西安市南部重要的住宅建设区，如已建成的紫薇田园都市、智慧城、世家新城等大型综这些住宅小区的建设和入住，使得本合性住宅小区，

第５期城市化对生态系统服务功能的影响机制探讨与实证研究　　　　　　周忠学：

３７

流水域及附近湿地污染和富营养化严重，使微生物、水生生态系统功能损害，使生态系统的废弃物处理功能下降。

景观城市化对生态系统的大部分服务功能均具有显著的负面影响，如对气候调节、土壤形成与保护、废物处理、食物生产等的相关系数均低于－０．并６０，通过０．０１信度水平检验。本区城市化过程导致的景这种变化对生观格局变化主要表现在土地利用变化，

态系统的物质循环、能量流动、生物多样性以及生物对生态系统服务功能的提供生境等产生了巨大影响，

和维持具有综合性和根本性的影响。２００２－２００６年，本区土地利用变化主要以耕地大幅度减少和建设用地大幅度增加为基本特征，其他用地面积变化不大。

２，在此期间耕地减少０．年均减少１４９万ｈｍ２１０　

２，建设用地增幅达１其中增加最快的是居ｈｍ８．５％，２

，民点及工矿用地，增加了３．年增加率达８３万ｈｍ

耗量大增，同时，排放出大量的生活废弃物，进而导致土壤形成与保护、废弃物处理和食物生产气候调节、

等功能大幅下降。所以，本区工业化和城镇化的快速发展主要通过占用大量对生态环境起重要保护作用园地、林地、草地、水体等土地资源，排放更多的耕地、

的废弃物以及导致农业经营的多元化、小规模化等方式，加剧了城区及周边地域生态景观的破碎化和异质进而影响到本区生态系统结构、过程以及生物生化，

境，导致生态系统内在物质能量循环、物种与环境之对本区生间的作用关系等诸多方面更加复杂的改变，态系统提供服务功能产生了负面的影响。

３　结论

（）城市化过程中的人口聚集与工业化导致大量１

以及城市化引起的土地利用变资源消耗与废物排放，

化等，导致了生态景观格局的转变，改变了生物物理过程和生物栖息地，修改了主要生物地球化学循环，从而对生态系统服务功能产生重要影响。特别是城市化导致的生态景观格局变化是影响区域生态系统服务功能的最主要原因。

（）总体来看，城市化必然导致生态系统服务功２

能的降低，但人口城市化、经济城市化、景观城市化分别对生态系统的不同服务功能产生的影响不同，景观城市化对生态系统服务功能产生的负面影响更为显著。实证分析表明：在西北河谷平原地区，城市化对气候调节、土壤形成与保护、废物处理、食物生产等功而对生物多样性保护功能、能的负面影响比较显著，

原材料生产功能和娱乐文化功能等的影响不明确，也不显著。

本文是从比较宏观的视觉，从理论上总结了城市化对生态系统服务功能的影响机制，并以西北河谷平原的小区域为例，采用高精度的空间数据分析了综合城市化及不同城市化侧面对生态系统服务功能影响的量化关系。研究表明，采用土地利用及生态系统服务价值因子法可以直观便捷地测算出生态系统服务但也存在很大的局限性，由于功能值及其空间格局，

该方法是为不同土地利用类型赋予了一套生态系统服务价值系数，在不同的条件下使估算结果的准确性

］２９３０－。就本样区而言，受到质疑［如随着城郊农村观光

交通运输用地年均增幅达８．４．６％；５８％。在居民点

２，城市和建制镇用地增长２．及工矿用地中，４万ｈｍ

２

；增幅达４年均增加０．此外，随着都市４．５％，６万ｈｍ

本区有一部分耕地、林地转化为桃园、苹农业的发展，

果园、葡萄园、猕猴桃园以及苗圃和花卉基地；在穿过本区的主要交通干线如绕城高速、三环、西汉高速、西康高速，以及新建的主要公路干线如唐延路、子午大道、学府大道等两旁建设了绿化带；在浐河河岸建设在曲江建设了唐城墙遗址公园、了大面积人工水域；

大雁塔广场等等。这些土地利用及景观变化使以前优质耕地或者园地被小片的大面积连片的基本农田、

果园、苗圃及花卉基地、纵横交错的交通道路绿带所加上城市的蔓延及其点缀分布于乡村地域的乡分割，

镇用地、大学新校区建设用地、住宅用地以及大规模开发的乡村旅游兼业用地等，使得本区生态景观愈益破碎化和异质化。这些变化，一方面使得生态生产性用地减少，导致生产功能、土壤形成与保护功能下降；另一方面，导致生物多样性发生变化，总体上，在建城区，导致本地物种减少，但通过大量引进外来树（草）种进行公园、草地、道路绿带等建设，使外来植物物种增加；在乡村地域由于建设用地占用、苗圃与花卉基地的建设也导致外来物种增加，而本地种减少。因此，总体来看，由于生态景观破碎化、异质化，对生物多样性保护功能的影响是负面，但不是非常显著，相关系数仅为－０．４１０。

总体上，从人口城市化、经济城市化和景观城市人口城市化和景观城市化是导致生态化三方面来看，

系统总体功能下降的最主要原因，特别是人口和工商业的大量聚集，使得对水资源、土地资源和能源的消

旅游业发展及大学城建设，实际文化功能是逐渐增加的；在城市化过程中随着城市对垃圾和废水处理能力增强，对其引起的生态系统废弃物处理能力的下降具在不同地形条件生态系统水土保有一定的抵消作用；

持功能的发挥不同等等。这一测算方法没有考虑这些方面，在研究中尚需进一步完善和修正。由于城市

３８

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影响因素、响应机理及其各种过程之间的作用关系等在此基础上，结合遥感方面还需要进一步深入探讨，

和Ｇ构建一套从多个尺度和层面集成现有生ＩＳ平台，态系统服务功能测评方法的空间测评方法。

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