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土地整理论文生态服务价值论文 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途土地整理论文生态服务价值论文：土地整理对区域蓝绿水资源配置的影响摘要 绿水是流域内对植物和生态有积极作用的水量，是通过蒸散发流向大气圈的水汽流。绿水概念的提出有助于强化人类对自然界生态需水的重视.论文分析了大尺度水文循环中绿水流的影响因素，阐述了绿水资源对维持全球生态系统服务功能的积极意义。论文以土地整理过程为研究对象，按照水资源配置的公平性要求,构建符合土地整理特点的蓝绿水资源配置模型.模型综合考虑了蓝绿水生成机理、区域水权配置原则、上下游水量传输规律及区域水量配置方法等关键技术。最后以湖北省武汉市新洲区汪集街孔埠新农村试点土地整理工程为实例，对该区域蓝绿水配置情况进行深入研究。结果表明,土地整理中的土地利用/覆被变化影响区域耕地结构和生态系统服务价值,从而改变区域蓝水和绿水配置权值，实施区域内的人胜村、姚堤村、程山村的蓝绿水配置水量分别增加了4799 m3/a、779m3/a、21539m3/a，而堤围村、吴河村则分别减少了14372m3/a、12745m3/a.关键词 土地整理；绿水；蓝水；配置；生态服务价值“绿水”的概念首先由falkenmark1提出,用以与存在于河流、湖泊、湿地、海洋中的传统“蓝水”相区别。相关观点认为,区域或流域内降雨转变为两个主要部分蓝水和绿水，其中“蓝水”是指区域或流域内的液态水,主要用于农业灌溉及生活用水等方面，而“绿水”是指流域内存留于非饱和土壤的土壤水，其主要表现为包括植物蒸腾、水面蒸发、土壤蒸发和其它形式的蒸散发.从广义上来看，绿水可以解释为区域或流域内的蒸散发总量；从狭义上来看，绿水是指区域或流域内对植物和生态有益的蒸发量，不包括土壤蒸发和水面蒸发等形式消耗的其他水量.根据上述定义,全球范围内的灌溉农业不仅需要通过灌溉方式获得的蓝水,同时也需要通过降雨直接获得的绿水；而雨养农业则主要依赖于绿水2。目前国内外诸多学者开始将“绿水”引入资源、生态、环境等领域的科学研究中。jansson等3、hope等4提出要摒弃片面强调蓝水作用的传统观念，强调绿水对维系生态系统功能、发展农业经济的重要性。rokstrom5认为绿水是地球水资源返回大气的一种特殊形式的径流。从水文循环角度分析，全球尺度内65%的降水通过深林、湿地、草地、农田的蒸发和散发返回到大气，成为绿水,其余35%的降水存储于河流、湖泊及土壤含水层中，成为传统意义上的蓝水6。相关定量研究结果表明，全球用于生态系统运行和人类生活的食物需求的绿水资源约为6。06.9105km3/a7-8， 地表水资源匮乏的非洲地区更为依赖绿水资源：尼罗河流域的粮食生产所需水源有83来自绿水,预计到2050年该地区对绿水的需求量会增长103%，对蓝水的需求量只增长29%9.本文从分析绿水资源的内涵入手,探讨大气地球水文循环中绿水流的影响因素，同时剖析绿水资源对维持全球生态系统服务能力的重要意义。在此基础之上,以土地整理为研究对象，从水资源公平配置的原则出发，重点研究土地整理中土地利用/覆被变化对区域蓝水、绿水配置的影响，为维护生态环境可持续发展和土地整理规划提供科学的支持信息。1 绿水的功能绿水的本质是通过蒸散发的途径流向大气圈的水汽流，因此影响蒸散发的因素都将会影响绿水。宏观尺度上，绿水主要受气候因素影响；在微观尺度上,绿水还受作物的生物和生理特征以及土壤水分有效性影响。因此绿水流决定于生物物理条件、田间管理水平和土地利用方式。其中，不论是在全球尺度还是流域尺度，人类活动一直在改变土地利用与覆被状况，并以此深刻影响着绿水流的变化。对土地利用改变所导致绿水流变化的估算结果表明6，从原始社会状态开始到1950年左右，绿水流逐年减少，累计减少总量约为3 700 km3/a；1950年之后,随着农业技术的发展，绿水流又开始增加,到1980年累计增加约为2 900 km3/a。人类对土地利用/覆被的改变（主要表现为砍伐森林、开荒种田)导致全球蒸散发量比原始状态减少了7.4%，相应的全球蓝水流也增加了2。2%10。考虑到农田蒸散发量远低于森林蒸散发量,因此全球绿水流持续减少与全球耕地面积增加的趋势保持一致.与传统观念中“蓝水”相比，“绿水”是一种视觉上不可见但具有相当重要意义的水资源。就全球范围而言，当前雨养农业是生产人类生存所需粮食的重要途径之一，而60%的粮食生产以及全部的畜牧业肉产品、林产品生产都依赖于绿水8。源自农田、水域、湿地、林地等不同土地类型的绿水流，源源不断地流向大气圈，从而为全球农业（尤其是雨养农业）的可持续发展和世界粮食生产提供了重要的支持力量。有学者引入生态学范畴中的生态系统服务功能和生态服务价值等相关概念进行测算,则全球生物群系为了生产各种生态系统产品，每年需要6。2105km3绿水资源支撑11。从上述结果可以得出，一方面生态系统可以为人类提供诸多的环境服务功能和福利贡献；另一方面绿水在维护地球生态系统生产功能和服务功能方面具有不可替代的作用。2 区域蓝绿水配置模型大尺度水文循环过程中，蓝水与绿水是密切联系、相互转换的。地表径流下渗形成的绿水，经过一系列的物理、生化过程，转化成水汽流进入大气，通过迁移、凝结、下降等环节再次形成绿水和蓝水.对于地表液态水而言,如果被提取用于灌溉，则按其用途被分类为蓝水；若直接发生水面蒸发、调节局部气候,则被划分为绿水。由此可见，蓝绿水的定义只针对某一次循环过程内部的相对作用。当前的水资源集成化管理往往只关注蓝水资源和基础设施的优化管理，忽略了绿水资源在农业生产和生态环境维护中的作用.“绿水”是极具价值的资源，研究一定条件下绿水资源的配置规律存在其理论和实践意义，不考虑绿水只考虑蓝水的配置模式无法对水资源系统配置机理作出公平而真实的解释。故本文提出兼顾蓝绿水的配置模式，强调在水资源分配中尊重各方利益主体平等享有水权的权利。在蓝绿水配置模式的研究中,假定流域内划分为n个子区域，各子区域具有确定的拓扑结构（上下游关系)。具体计算步骤及公式如下:（1）区域蓝绿水量用径流系数法12估计区域产生的蓝水量和绿水量：qb，i=10ipiaii=1，2,n(1)qg,i=10(1-i)piaii=1，2，,n(2)其中:qb,i为第i个子区域产生的蓝水量（m3/a）；qg,i为第i个子区域产生的蓝水量(m3/a）；ai为第i个子区域的面积（hm2）；i为第i个子区域的径流系数；pi为第i个子区域的年设计降雨量（mm/a）.上式表明,降雨除形成蓝水（地表径流)外全部生成绿水，包括植物蒸腾、水面蒸发、土壤蒸发等部分。可见，根据径流系数法划分蓝绿水，属于本文阐述的广义绿水概念。 (2)区域配置水权从最上游区开始，依次计算每个子区应享有的水权：qr,i=qt，i+k=nk=i（1rk）qb,kdik=nk=idk+wgk=nk=iqg，ksik=nk=iski=1，2，n （3）其中：qr，i为第i个子区域应享有水权（m3/a)；qi，j为上游传送到第i个子区域的蓝水量（m3/a）;ri为第i个子区域内坑塘水域存留蓝水(地表径流)的比例系数，即假定区域生成蓝水中有riqb，i仅满足本区基本需要,不参与全流域水权公平配置；di表示第i个子区域的耕地面积；n表示第i个子区域下游最末端的子区域，即参与水权分配的区域共有(ni+1)个；wg为绿水当量系数，即绿水相对于蓝水的权重，通过该系数将绿水折算成蓝水,使绿水能参与系统水量配置;si为表征绿水配置公平性的变量，本文建议采用区域生态服务价值代替,即：si=mbmvmi=1，2，,n(4）其中：si为第i个子区域的生态服务价值（元/a）；bm为子区域内第m种土地利用类型面积（hm2）；vm为该种土地利用类型的生态服务价值系数(元/hm2/a）.（3）区域传输水量本区内可利用水资源（非存留蓝水量、上游区域转移水量）与配置水权比较，过剩的蓝水传送到下游区：qt,j=minqt,i+wgqg,i+(1ri)qb，i-qr,i，qt,i+(1-ri）qb,ii=1，2，n （5)qt，j=maxqt，j,0i=1,2,，n(6）其中:qt,j为第i个子区域向其下游（第j个子区域)传输的蓝水量（m3/a）。式（5）表明,以wgqg，i-qr，i为判断阈值，当wgqg，iqr,i时，区域内多余的水资源量qt，i+(1-ri)qb，i被传输至下游，多余部分绿水仍然存留在区域内；反之,当量绿水小于分配的区域水权时,绿水及部分蓝水被利用，盈余水量qt，i+wgqg,i+(1-ri)qb,iqr，i被传输。式（5）保证了流域水资源管理过程中绿水的不可传输性全部消耗于本区域内绿色植物或作物的生态功能中。此外，式(6)体现了分配过程中传送水量qt，j的非负性。若qr,j为较大的值，即应享有的水权较大，本区产生的蓝、绿水以及上游传送所得水资源仍不能满足水权需要，（5）式得到qt,j为负值，表明本区本身“缺水，无能力向下游传送水量,需要通过调水工程从区域外获得一定水资源来补充本区用水。如果采用流域内调水保证整个流域自身的水量平衡，此时流域的总水权等于流域内可用于分配的总水量.如果采用流域外调水方式,此时流域的总水权大于流域内可用于分配的总水量.若流域形状为分叉型，当第i个子区域需要同时向多个下游区域传输水资源，则采用公平性原则，按耕地面积比例分配传送的蓝水量.若当前区域不存在下游子区，即不需要再向其他区域输送蓝水，则（6）式可简化为：qt,j=0（7）(4）区域实际配置水量本区产生的蓝水量与上游传输水量之和扣除传送给下游的水量，即为本区实际配置水量.且计算方法为：qi=qt,i+wgqg,j+qb，jqt，ji=1,2，n(8)（5）按照上述计算步骤，依次计算下一个子区配置水量.同时从上述数学模型可以看出，令wg=0，即绿水的效率当量为0或者是忽略绿水存在，则模型反映的是仅考虑蓝水存在于水资源系统的特殊情况.3 实例分析3。1 研究区概况以武汉市新洲区汪集街孔埠新农村试点土地整理工程为研究对象，研究区域位于武汉市新洲区汪集西北部，涉及人胜村、堤围村、姚堤村、吴河村、程山村等5个行政村，地跨东经11439061144112,北纬304833305035，所在图幅号为h50-38(27）、h-50-38-（35)。研究区属冲积平原，地势西北高、东南低，农业用水水源主要为当地降雨和研究区南面的万米长渠（连接倒水河），内部主要水系较完善（见图1).研究区多年平均降雨量1191。2mm，多年平均径流深600mm，总面积766.22 hm2，建设规模666。14hm2（扣除不动工面积）。土地整理的实施会改变区域内土地利用和覆被情况，而土地利用是人与自然交融最为密切的环节,其变化必然影响农业需水结构和生态系统的服务功能。研究区土地利用变化情况如下表所示：3。2 模型参数根据武汉市新洲区汪集街孔埠新农村试点土地整理规划（2009.10）,研究区区域径流系数0.44，坑塘水域存留蓝水比例取ri=0.2，研究区内水系从万米长渠中平均引水量为q0=2.183105m3/a。经过水资源平衡分析，研究区可供水量完全满足农业用水和居民生活用水、生态环境用水需求。此外，本文采用zaag等人10的研究成果，假设绿水相对与蓝水的比重wg=0。5，即一单位绿水与半单位的蓝水效用相当.在生态服务价值计算中,主要参考生态资产价值评估理论体系13中不同类型用地的单位面积生态服务价值（见下表）.谢高地等人13以全球生态系统服务价值评估的部分成果为参考，综合了对国内200位生态学者进行的问卷调查结果，建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表。将研究区划分为森林、 草地、 农田、 湿地、 水面、 荒漠等六个一级地类，每个地类的承担气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产、休闲娱乐等九类生态服务功能，假定生态服务功能强度与该生态系统内的生物量成线性关系，对生态系统单位面积生态服务价值当量做修订，得到生态服务价值单价.由于研究对象存在较大差异性，本文研究中的耕地、林地、水域等地类的单位面积生态服务价值直接对应于上述文献中的农田、森林、水体的单位面积生态服务价值；园地的单位面积生态服务价值采用森林和草地的均值；荒草地的单位面积生态服务价值采用草地和荒漠的均值;交通用地和居民点等地类的单位面积生态服务价值则参考张正峰14的推荐值。通过以上途径构建的地类单位面积生态服务价值表更加科学,符合土地整理事业本身发展的特色和要求。3。3 主要结论与分析结合研究目的，模型参数选择、整理后,采用前文提出的区域蓝绿水配置模型对研究区内水资源配置情况进行模拟,并对土地整理实施前后的结果进行对比分析.研究区内各个行政区域生成的蓝绿水资源及生态服务价值结果如图2、表3所示：按照径流系数法的计算原则,研究区内各个行政区域(人胜村、堤围村、姚堤村、吴河村、程山村）产生的蓝绿水数量和区域土地总面积呈线性正比例关系。各行政村年均生成蓝水量最大的是人胜村1。191106 m3，其次是程山村1。013106 m3，堤围村0。902106 m3，吴河村0.684106 m3，面积最小的姚堤村产生的蓝水量仅为0。226106 m3。相应各区域的绿水量为1.515106 m3、1。289106 m3、1。149106 m3、0。870106 m3、0.288106 m3。由于研究区的水文参数特性（径流系数=0。44），绿水生成量均大于同区域内蓝水生成量。 区域生态服务价值评估结果的排序与蓝绿水生成量基本一致。以土地整理实施前为例，研究区全年生态服务价值总额为6 623 177元，其中程山村提供生态服务价值2 028 576元,占30。6%，人胜村提供生态服务价值1 755 363元，占26.5%，堤围村、姚堤村、吴河村合计提供生态服务价值2 839 238元，贡献率为42.9.由于不同土地利用类型的单位面积生态服务价值上的差异,使得总面积不占优的程山村高于人胜村的生态服务价值：其水域面积可提供1 141 380元的生态服务价值，远远超出人胜村水域面积的560 521元。可见,在土地利用管理中，要充分重视水体对维护生态环境的积极意义；在土地整理进程中，不仅从工程技术角度保证水资源的安全性，还要进一步地发挥水资源在水源涵养、废物处理、生物多样性保护等方面的生态作用，促进研究区社会经济的可持续发展。通过一系列综合措施对研究区的土地进行整治,在完善农业基础设施、提高生产能力的同时，土地整理也改变了整治对象的生态结构，提高了研究区的生态服务能力。根据计算结果，研究区全年生态服务价值总额由6 623 177元增加到6 684 450元，单位面积值也由8 644元/hm2增加到8 724元/hm2，平均增幅为0.93%.研究区生态服务功能的有效增加，与土地利用/覆被变化情况直接相关。本研究实例中，土地利用变化主要表现为开发荒草地、合理布置田间道路工程，以增加农业耕地面积；其他用地类型面积数维持不变。土地整理后，研究区增加有效耕地15.32/hm2，提高年均生态服务价值93671元，扣除荒草地减少带来的生态服务价值消减影响，研究区共增加年均生态服务价值61 273元,折合79.97元/hm2.上述分析说明，科学的土地整理规划不仅能增加耕地的面积，还能提高生态服务价值，土地整理可以实现与生态环境的维护妥善结合.基于区域蓝绿水量和生态服务价值结果,对区域水资源的合理配置做进一步探讨.模拟结果如下表所示：表中数据分别为各个行政村承接上游来水、向下游输水及区域实际配置水量变化情况，各系列水量满足水资源系统水量动态平衡基本原理。由于吴河村、堤围村的下游区域通过土地整理提高了耕地面积和生态服务价值的相对份额,依据配置规则增加了区域蓝水和绿水配置水权,直接导致该村向下游输送水量的增加（分别增加21 539 m3、14 372 m3）;该部分水量转换为各自下游区的新增来水量：程山村增加上游来水21 539 m3，人胜村、姚堤村、吴河村共增加上游来水14 372 m3.需要注意的是，人胜村、姚堤村、程山村位于水系末端，不存在下游区域，因此不需要向下游输送水资源;堤围村位于研究区最上游，其上游来水量恒等于来自万米长渠的年总引水量。各行政区域的来水量增减值与向下游输水增减值的代数和，即为本区域的实际配置水量的变化值,其中人胜村、姚堤村、程山村由于增加承接上游来水而提高了实际配置水量（分别增加4 799 m3、779 m3、21 539 m3）,堤围村由于增加下游输水量而降低本区域实际配置水量（降低14 372 m3），吴河村因下游输水增加幅度大于上游来水增加幅度,实际上也降低了本区域实际配置水量（降低12 745 m3）。文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理,来源于网络土地整理前后区域水资源配置变化的直接原因为土地利用/覆被变化，或者说是区域耕地面积和生态服务价值变化.前者反映的是区域灌溉需水量（蓝水）,后者代表的是维护生态环境和谐发展的绿水总量。为了深入刻画该种机理,本文构建的数学模型中定义了“区域水权”，并以此界定区域实际享有水资源的权利。区域水权可理解为区域蓝水和绿水数量的一种线性空间组合，其中蓝水水权配置权重为dik=nk=idk，绿水水权配置系数sik=nk=isk。以吴河村为例，土地整理前区域蓝水水权配置系数为0。436,绿水水权配置系数0.323,整理后蓝水水权配置系数为0.427，绿水水权配置系数为0.321。综合考虑区域承接上游来水变化、水权配置系数变化、绿水当量权重、蓝水存蓄能力等因素，土地整理后吴河村蓝水水权减少9 867 m3,绿水水权减少2 878 m3，该村享有水权共减少12 745 m3(其中蓝水占77。4，绿水占22。9）。经过一系列的平衡计算,吴河村实际获得的水资源配置量同样也减小12 745 m3，模型这一设计体现了“水权”概念在区域水资源公平分配过程中的重要效用。4 小 结论文以土地整理区域水资源配置变化为研究对象,将传统意义上的水资源分解为绿水、蓝水两类概念，分别对应于绿色植物需水和其他需水,为土地整理规划设计和区域水资源管理提供了一种新的思维和视角。论文主要通过数学模型深入模拟土地整理实施前后蓝绿水配置差异。模型构建过程中,采用一些重要参数概化、阐释配置关系和内部机理，如存留蓝水系数表明区域内坑塘拦蓄地表径流、满足当地作物需水的能力；绿水当量权重将绿水和蓝水这两种不同类型、不同用途的水资源纳入同一个统计口径中，便于水资源系统的整体协调与管理；蓝水水权配置权重采用相对耕地面积比例,综合反映了区域的农业灌溉需水程度和农业生产承载能力；绿水水权配置权重采用生态服务价值相对比例，放映了绿水资源在满足生态耗水、提供生态服务贡献等方面的重要作用。论文以武汉市新洲区汪集街孔埠新农村试点土地整理工程为例，对构建的数学模型进行实例研究。研究结果表明，土地整理实现了土地生态服务价值的提高，影响了上下游区域的配置水权、承接上游来水和向下游的传输水量，从而最终改变了研究区域的蓝绿水配置。研究实例未涉及生态服务价值降低的现象（土地整理对生态环境的负面影响），是本文不足之处。参考文献（references)1falkenmark m。 coping with water scarcity under rapid population growthr。 conference of sadc ministries， pretoria, 2324, novermber， 1995。2hoffb h, falkenmark m， gertena d, et al。 greening the global water systemj. journal of hydrology， 2010, 384(34）: 177186。3jansson asa， nohrstedt peter 。 carbon sinks and human freshwater dependence in stockholm countyj. ecological economics, 2001, 39（3）： 361-370.4hope r a， jewitt g p w, gowing j w. linking the hydrological cycle and rural 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consolidation on regional greenblue water resources allocationzhao wei（college of land management, huazhong agricultural university, wuhan hubei 430070， china）abstract green water, a kind of vapor flow returning to atmosphere via evaporation or emission， is positive to the plant and ecology in the basin。 the raising of the concept of the “green water” will improve humans understanding of the natures demand on water。 this paper analyzes the influence factors for green water in a largescale hydrological cycle. further more, for general land consolidation， a greenblue water resources allocation model is established according to the requirement of equity in the water resource allocation。 in this model, key technologies including the generation mechanism of greenblue water， regional water right allocation principle， water transfer law between upstream water resource and downstream water resource， and regional water resource allocation methods have been comprehensively considered in the model。 finally， a case studyof kongbu， xinzhou district, wuhan city, is carried out to verify the validity of the proposed model. the results showed that land use and cover change (lucc) in land consolidation have influenced the farmland use structure and ecosystem service value, and consequently altered the weight assignment of the regional bluegreen water。 that is: the bluegreen water resource allocation in rensheng village， yaodi village， and chengshan village has increased by 4799 m3/a， 779 m3/a， and 21539 m3/a respectively while the values in weidi village and wuhe village has decreased by 14372 m3/a and 12745 m3/a respectively。文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络key words land consolidation； green water; blue green; allocation； ecosystem service value