山東半島中心城市群土地利用變化土地生態(tài)服務(wù)價值影響評價

李兆楊

摘要：指出了研究土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響具有重要的意義。以山東半島中心城市群6期土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，探討了區(qū)域內(nèi)2009～2014年間土地利用變化及其所引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。結(jié)果表明：該區(qū)水域、耕地和林地是主要的土地利用類型，農(nóng)田面積基本保持不變，而未利用地面積逐漸減少；研究期內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈“下降-上升-下降”的趨勢。林地、耕地和水域是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成中貢獻最大的土地類型，占到總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的90%以上。

關(guān)鍵詞：山東半島中心城市群；土地利用；生態(tài)服務(wù)價值

中圖分類號：F301

文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0132-02

1 引言

土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值存在著相互影響又相互制約的關(guān)系。土地變化作為全球環(huán)境變化的核心領(lǐng)域，通過改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對生態(tài)系統(tǒng)維持其服務(wù)功能起決定性作用[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件和效用，包括對人類生存及生活質(zhì)量有貢獻的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)功能[2，3]。長期以來，由于對生態(tài)服務(wù)價值缺乏充分的認識，人們較多地考慮環(huán)境與資源可實現(xiàn)的直接經(jīng)濟價值，較少的顧及其潛在的社會與環(huán)境價值，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)造成了較大的損害，進而影響人類在整個生物圈中的可持續(xù)性[4]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)重視并開展了各尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估研究，現(xiàn)已成為生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)研究的熱點之一[5]。研究土地利用背景下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化對促進區(qū)域生態(tài)建設(shè)、研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

山東半島中心城市群全部位于“山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)”內(nèi)，其中東營市和濰坊市的寒亭區(qū)、壽光市、昌邑市同時屬于“黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)”，是山東省經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的重要區(qū)域。近年來山東半島中心城市群的土地利用發(fā)生了重大變化，因此對該區(qū)域的相關(guān)研究顯得尤為迫切。本文通過遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)對山東半島中心城市群2009～2014年間土地利用狀況進行解譯，旨在通過定量探討區(qū)域內(nèi)土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化情況，為該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

山東半島中心城市群位于山東半島中心位置，東經(jīng)118°05′～120°01′，北緯35°04′～38°15′，北靠渤海，南鄰黃海。山東半島中心城市群包含東營市、濰坊市、日照市3個地級市，共21個縣區(qū)。山東半島中心城市群地區(qū)土地總面積達2974497.58 hm2，占山東省土地總面積的18.9%，人均占地0.223 hm2。山東半島中心城市群地區(qū)總體地勢南高北低；北部是黃河沖積而成的魯北平原，是華北大平原的一部分；中南部突起，地形起伏較大，為魯中南低山丘陵區(qū)。山東半島中心城市群地區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，夏季盛行偏南風(fēng)，炎熱多雨；冬季以偏北風(fēng)為主，寒冷干燥；春季天氣多變，干旱少雨多風(fēng)沙；秋季天氣晴爽，冷暖適宜。全區(qū)多年年平均氣溫12～13℃。區(qū)內(nèi)降水具有明顯時空分布特征，從空間分布上，總體上降水量東部高于西部，南部高于北部；從時間分布上，降水多集中在7～9月，占全年降水量的70%，12月至翌年3月較小，僅占全年降水量的9%。年平均蒸發(fā)度在1100～2200 mm，全年分配不均，冬季較弱，春末夏初強烈，其空間分布與降水量相反，由西北向東南遞減。

山東半島中心城市群地區(qū)地帶性土壤為典型棕色森林土（俗稱山東棕壤），一般分布在緩坡地和排水良好的平地，多已辟為農(nóng)田和果園或者發(fā)育成熟化的耕作土。低山丘陵中上部殘積、坡積物上的粗骨棕壤土層淺薄，質(zhì)地較粗，多種植花生、甘薯等作物。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)處理

以研究區(qū)1∶100000地形圖為基礎(chǔ)，利用 ENVI 遙感圖像處理軟件，選擇高斯-克里格投影，采用二次多項式糾正方法對山東半島中心城市群2009～2014年的遙感影像進行幾何校正（誤差不超過0.5個像元）和區(qū)域裁剪。然后運用ENVI 軟件采取人機交互式解譯，結(jié)合相關(guān)資料查證，運用 Arc GIS 的空間分析功能，建立6期土地利用數(shù)據(jù)庫。結(jié)合《中國土地分類系統(tǒng)》流域內(nèi)景觀類型及遙感影像特點，將土地利用類型劃分為耕地、林地、園地、草地、水域、其他用地共 7 種類型。

3.2 生態(tài)服務(wù)價值評價

依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)與人類社會的供求關(guān)系，Costanza等按照其性質(zhì)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分為市場價值和非市場價值兩類。市場價值是一種能夠在市場機制中反映或取得貨幣價值的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，包括食物及原材料的生產(chǎn)服務(wù)；非市場價值是一種對人類有著非常重要的作用，卻又沒有在市場機制中得到反映的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。按照 Costanza 的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了分類，見表1。

依據(jù)當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)，對全國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行系數(shù)修正，考慮物價水平差異，結(jié)合物價指數(shù)變化，得出山東半島中心城市群地區(qū)單位土地面積生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)（表2）。

生態(tài)服務(wù)價值的計算公式為：

Va=Ak×Vk

式中：Va為研究區(qū)第k類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價值， 單位為元；Ak為研究區(qū)第k類土地利用類型的面積，單位為hm2；Vk為研究區(qū)第k類土地利用類型的單位面積土地生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)，單位為元/hm2。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地生態(tài)服務(wù)價值時序變化趨勢

4.1.1 整體變化趨勢

2009～2014年山東半島中心城市群生態(tài)服務(wù)功能價值大致呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的趨勢，從2009年的403.68億元下降至2014年的398.98億元，降低4.71億元，變化率為-1.17%，山東半島中心城市群生態(tài)服務(wù)功能價值總體上呈波動趨勢，但是近3年來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值呈現(xiàn)逐年下降趨勢，由2012年的400.67億元下降至2014年的398.98億元。

具體到每一種土地利用類型生態(tài)服務(wù)功能價值而言，耕地生態(tài)服務(wù)功能價值呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，由2009年的93.67億元下降至2014年的93.20億元，降低0.47億元，變化率為-0.51%。林地生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，由2009年的52.59億元下降至2014年的51.58億元，降低2.03億元，變化率為-1.91%。園地生態(tài)服務(wù)價值從2009年6.77億元下降至2014年的6.55億元，降低0.22億元，變化率為-3.30%。草地生態(tài)服務(wù)價值從2009年6.68億元下降至2014年的6.20億元，降低0.47億元，變化率為-7.07%。水域生態(tài)服務(wù)價值從2009年243.92下降至241.39億元，降低2.53億元，變化率為-1.04%。總體而言，2009～2014年各種土地利用類型生態(tài)服務(wù)價值大致呈降低趨勢，與山東半島中心城市群生態(tài)服務(wù)功能整體變化趨勢基本一致（圖1、表3）。

4.1.2 東營市土地生態(tài)服務(wù)功能價值變化特征

2009～2014年東營市生態(tài)服務(wù)價值呈現(xiàn)“下降-上升-下降”趨勢，從2009年175.60億元下降至2014年173.68億元，下降1.91億元，變化率為-1.09%。其中，耕地生態(tài)服務(wù)功能價值呈波動中提高的趨勢，由2009年的16.46億元提升至2014年的16.51億元，提高0.05億元，變化率為0.27%。林地生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，由2009年的5.44億元下降至2014年的5.33億元，降低0.11億元，變化率為-2.00%。園地生態(tài)服務(wù)價值從2009年的0.33億元降低至0.32億元，降低0.01億元，變化率-2.58%。草地生態(tài)服務(wù)價值從2009年1.15億元下降至2014年的1.10億元，降低0.05億元，變化率為-4.53%。水域生態(tài)服務(wù)價值從2009年152.22下降至150.43億元，降低1.79億元，變化率為-1.18%。東營市各土地類型生態(tài)服務(wù)價值基本都呈現(xiàn)下降趨勢（圖2、表4）。

4.1.3 濰坊市土地生態(tài)服務(wù)功能價值變化特征

2009～2014年濰坊市生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)“下降-上升-下降”趨勢，從2009年171.32億元下降至2014年169.48億元，下降1.84億元，變化率為-1.08%。其中，耕地生態(tài)服務(wù)功能價值呈下降趨勢，由2009年的59.30億元下降至2014年的58.93億元，降低0.37億元，變化率為-0.62%。林地生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，由2009年的28.73億元下降至2014年的28.27億元，降低0.45億元，變化率為-1.57%。園地生態(tài)服務(wù)價值從2009年的4.46億元下降至2014年的4.31億元，下降了0.15億元，變化率為-3.41%。草地生態(tài)服務(wù)價值從2009年4.52億元下降至2014年的4.22億元，降低0.30億元，變化率為-6.70%。水域生態(tài)服務(wù)價值從2009年74.28下降至73.71億元，降低0.56億元，變化率為-0.76%。因此，濰坊市各土地類型生態(tài)服務(wù)價值也基本都呈現(xiàn)下降趨勢（圖3、表5）。

4.1.4 日照市土地生態(tài)服務(wù)功能價值變化特征

2009～2014年日照市生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)“下降-上升-下降”趨勢，從2009年56.76億元下降至2014年55.81億元，下降0.95億元，變化率為-1.67%。其中，耕地生態(tài)服務(wù)功能價值呈下降趨勢，由2009年的17.91億元下降至2014年的17.76億元，降低0.15億元，變化率為-0.83%。林地生態(tài)服務(wù)價值也呈現(xiàn)逐年縮小的趨勢，由2009年的18.42億元下降至2014年的17.98億元，降低0.44億元，變化率為-2.40%。園地生態(tài)服務(wù)價值從2009年的1.98億元下降至2014年的1.92億元，下降0.06億元，變化率為-3.16%。草地生態(tài)服務(wù)價值從2009年1.00億元下降至2014年的0.88億元，降低0.12億元，變化率為-11.68%。水域生態(tài)服務(wù)價值從2009年17.42億元下降至17.25億元，降低了0.18億元，變化率為-1.02%（圖4、表6）。

4.2 土地生態(tài)服務(wù)價值空間演變特征

從表7可以看出，山東半島中心城市群土地生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域差異性較大，東營市和濰坊市生態(tài)服務(wù)功能價值占從總生態(tài)服務(wù)功能價值比重最大，比重平均值分別為43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值為13.97%。其中，耕地生態(tài)服務(wù)功能主要集中在東營西南部、濰坊大部分地區(qū)、日照西北部和東南部，其中濰坊地區(qū)耕地生態(tài)服務(wù)功能價值占總生態(tài)服務(wù)功能價值比例基本在60%以上，林地生態(tài)服務(wù)功能主要集中在濰坊西南部、日照中部和東南部，占總林地生態(tài)服務(wù)功能價值比例達到90%左右。草地生態(tài)服務(wù)功能主要分布在濰坊西南部，占總草地生態(tài)服務(wù)功能價值比例達65%以上。水域生態(tài)服務(wù)功能主要分布于東營黃河口濕地、黃河流域、峽山水庫等，占總水域生態(tài)服務(wù)功能價值比例高達92%以上。裸地主要分布于濰坊和日照等地區(qū)，東營市分布較少。

5 結(jié)論

（1）通過對山東半島中心城市群6期土地利用變化分析可以發(fā)現(xiàn)，水域、耕地和林地是該流域主要的土地利用類型，農(nóng)田面積基本保持不變，水域面積逐漸增加，而未利用地面積逐漸減少。

（2）2009～2014年間，區(qū)域內(nèi)總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表現(xiàn)出“下降-上升-下降”的趨勢，其中水域、耕地和林地總價值比例最高，達到 90%以上。各階段水域是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值構(gòu)成中貢獻最大的土地類型。水域、耕地和林地面積的變化對整個區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化起到?jīng)Q定性的作用。

（3）山東半島中心城市群土地生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域差異性較大，東營市和濰坊市生態(tài)服務(wù)功能價值占從總生態(tài)服務(wù)功能價值比重最大，比重平均值分別為43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值為13.97%。

由于該區(qū)域水域生態(tài)服務(wù)價值占總價值的比例很高，本研究并沒有考慮到生態(tài)服務(wù)價值評估中的各水域之間的生態(tài)服務(wù)價值差異，在下一步的工作中還需要繼續(xù)完善。

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