黃土丘陵區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)研究

劉春芳　劉立程　何瑞東

摘要：隨著區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能提升與生產(chǎn)功能增強(qiáng)同步成為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主要目標(biāo)，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)的定量化評估成為“生態(tài)型”農(nóng)田建設(shè)措施優(yōu)化與決策的技術(shù)前提。論文以榆中縣已實施完成的三個典型高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)剛建沒項目為例，應(yīng)用InVEST模型，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，定量分析了生境維持、土壤保持、食物供給和景觀美學(xué)四項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)實施的變化響應(yīng)及其空間分異特征。結(jié)果表明：①高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目的實施，使得研究區(qū)田坎系數(shù)降低，溝渠道路布局更為合理，提高了土地利用的節(jié)約集約化程度。但北、中、南部項目由于建設(shè)內(nèi)容的不同，土地利用結(jié)構(gòu)及格局變化存在較大差異。②通過重新分配十地資源利用，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)改變了田面坡度，降低了土壤侵蝕，進(jìn)而改善或提高了項目區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力。但四項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的變化卻呈現(xiàn)小差異，除了景觀美學(xué)服務(wù)能力變化不明顯外，生境維持服務(wù)能力穩(wěn)定中略有提升，土壤保持服務(wù)能力得到增強(qiáng)，糧食產(chǎn)量則表現(xiàn)出大幅度提升。③高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)具有明顯的北、中、南部空間差異性，且在項目區(qū)內(nèi)部田塊尺度上的響應(yīng)也不盡相同。尤其是景觀美學(xué)服務(wù)能力往北部、中部和南部項目區(qū)的響應(yīng)差異較大。論文最后初步探討了黃土丘陵區(qū)“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的優(yōu)化策略，強(qiáng)調(diào)需根據(jù)“區(qū)域—項目—田塊”不同尺度自然地理環(huán)境要素及其組合的差異，著眼于生態(tài)服務(wù)正效應(yīng)的提升及負(fù)效應(yīng)的降低，確定系統(tǒng)化、差別化、精準(zhǔn)化、綠色化的建設(shè)內(nèi)容及措施。

關(guān)鍵詞 ：高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；InVEST模型；響應(yīng)

中圖分類號 S284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2018）12-0124-07 [WTHZ]DOI：10.12062/cpre.20180717

作為“藏糧于地，藏糧于技”國家戰(zhàn)略實施的重要舉措，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)已在全國范圍內(nèi)廣泛開展并不斷深入。隨著生態(tài)文明理念的不斷落實和耕地多功能管理的轉(zhuǎn)型需求，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)也逐漸向“生態(tài)型”轉(zhuǎn)變，這標(biāo)志著耕地生態(tài)服務(wù)功能提升與生產(chǎn)功能的增強(qiáng)已同步成為“新時代”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的核心目標(biāo)。因此，研究高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)，厘清高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)措施與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的互動關(guān)系，是制定“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)策略的前提，更是進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)分區(qū)、實施和管理的基礎(chǔ)性工作，具有重要的學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義。

1 文獻(xiàn)綜述

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類從生態(tài)系統(tǒng)中所獲得的各種惠益，是人類賴以生存和發(fā)展的資源與環(huán)境基礎(chǔ)[1-2]。土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有著密切的關(guān)系[3-4]，耕地更是維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程完整和區(qū)域生態(tài)安全格局不可或缺的重要組成部分[5-6]。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是我國鄉(xiāng)村地區(qū)土地整治的重點工作，對于提高耕地質(zhì)量、保護(hù)糧食安全、改善區(qū)域民生和生態(tài)服務(wù)具有重要意義。20世紀(jì)60年代，國外學(xué)者就開始關(guān)注土地整治對生態(tài)環(huán)境的影響，并提倡將景觀與環(huán)境保護(hù)納入到土地整治之中[7]。學(xué)者們重點關(guān)注了土地整治對區(qū)域土壤的碳存儲量、理化性質(zhì)等各方面的影響[8-9]，土地整治中的生物多樣性保護(hù)、氣候變化等[10-12]，土地整治過程中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估[13-14]，以及土地復(fù)墾對生態(tài)環(huán)境的影響及優(yōu)化[15-16]等方面的理論與實踐研究。2000年以來，隨著土地整治所引發(fā)的生態(tài)問題愈來愈多，國內(nèi)學(xué)者開始關(guān)注生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價的理論與方法，探討了土地整治的生態(tài)效益評價、土地整治引起的環(huán)境問題及管理對策、土地整治的生態(tài)損失及補(bǔ)償?shù)萚17-19]方面的內(nèi)容。同時，也開展了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估[20-21]。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從理論層面探討了土地整治的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響及響應(yīng)[22-25]，以及基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的土地利用規(guī)劃環(huán)境影響評價[26-28]。

總體來看，國外在土地整治對生態(tài)環(huán)境影響的研究主要集中在實證層面，即通過分析土地整治活動對生態(tài)環(huán)境具體某一方面的正負(fù)作用，得到定量化的研究結(jié)果。國內(nèi)對這一主題也進(jìn)行了較多的理論探討，關(guān)注了土地利用及其變化相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效應(yīng)，但針對土地整治措施的生態(tài)環(huán)境要素、生態(tài)系統(tǒng)格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等效應(yīng)的實證研究相對較少。同時，以往研究多以具體項目區(qū)為對象，從“田塊—項目—區(qū)域”綜合視角系統(tǒng)梳理其生態(tài)環(huán)境影響的研究鮮見，這使得評估的空間指引性及工程措施針對性明顯不足。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)作為推動鄉(xiāng)村土地可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響尤為顯著。因此，論文以榆中縣已實施完成的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目為例，運用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的理論方法來定量化評估區(qū)域生境維持、土壤保持、食物供給和景觀美學(xué)四類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的變化響應(yīng)及空間分異特征，探討面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升的黃土丘陵區(qū)“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)措施優(yōu)化策略。理論上，這不僅能夠厘清高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的互動關(guān)系，從“格局—功能—服務(wù)”反映土地整治所引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化，從而更準(zhǔn)確地優(yōu)化“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)措施，凸顯高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的“山水林田湖草生命共同體”綜合整治效應(yīng)。實踐上，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效應(yīng)評估可為完善高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目運行機(jī)制、實現(xiàn)“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的有效實施和科學(xué)管理提供技術(shù)參考，對維持土地利用系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)功能和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)評估

2.1 研究區(qū)概況

榆中縣地處甘肅省會蘭州市的東部，位于黃土高原、青藏高原兩大高原和三大自然區(qū)的交匯處，特殊的地理位置和自然條件，使其形成了從南至北明顯的過渡性特征[29]：南部為高寒石質(zhì)山區(qū)，氣候濕潤，區(qū)內(nèi)植被茂密，是全縣的生態(tài)屏障；北部為溝壑縱橫的黃土丘陵區(qū)， 干旱少雨、植被稀疏，為典型的生態(tài)脆弱區(qū)和整治重點區(qū)；中部是川塬河谷區(qū)，地勢平坦、交通便利、水源豐富，是縣內(nèi)主要城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)。

過渡性地理與生態(tài)格局使該縣高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項目建設(shè)內(nèi)容呈現(xiàn)出明顯北、中、南三大地域性特征。北部農(nóng)地以坡耕地為主，無灌溉水源，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)以土地平整、道路建設(shè)和農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)為主；中部農(nóng)地均為水澆地，但水利設(shè)施老化，水資源利用效率較低，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)以農(nóng)田水利建設(shè)為主；南部農(nóng)地以坡旱地為主，但隨著縣域“引洮”等重大水利工程的建設(shè)和水利基礎(chǔ)設(shè)施的完善，區(qū)域灌溉水源覆蓋面不斷擴(kuò)大，故高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)以土地平整、農(nóng)田水利建設(shè)、道路建設(shè)和農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)為主，建設(shè)內(nèi)容較為全面。因此，本研究在縣域北部、中部和南部各選取一個集中連片、建設(shè)內(nèi)容能夠代表所在區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目特征，且近年在該區(qū)域未實施過其他土地整治措施的典型區(qū)域進(jìn)行分析（見表1）。

2.2 研究方法

研究區(qū)自然環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重。針對該區(qū)域自然條件及發(fā)展水平，結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的“集中連片、設(shè)施配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好”的基本要求，從“生境維持、土壤保持、食物供給、景觀美學(xué)”四個方面對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效應(yīng)進(jìn)行評估。

2.2.1 生境維持服務(wù)評估

使用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊（Habitat quality）對各高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項目區(qū)生境維持服務(wù)進(jìn)行評估，該模型中的生境是指被物種占有并可為其提供資源和生存及繁育的空間。模型需要自定義區(qū)域生境威脅源?？紤]到建設(shè)用地是所有土地利用類型中人類活動較為集中的地類，它會對區(qū)域生物多樣性造成威脅。因此，本文將所有建設(shè)用地設(shè)為威脅源，其余不同的地類代表了不同的生境類型。生境質(zhì)量計算公式：

其中，Qxj為生境類型j中x柵格的生境質(zhì)量指數(shù)；Dxj為生境類型j中x柵格的生境退化度；Hj為生境類型j的生境適宜度，值域為[0，1]；k為半飽和常數(shù)，取最大生境退化度（由模型運算一次得到）的一半；z為歸一化常量，通常設(shè)為2.5[31]。

2.2.2 土壤保持服務(wù)評估

由于地處黃土高原區(qū)，榆中縣長期以來遭受著較為嚴(yán)重的水土流失，因此土壤保持服務(wù)提升是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)重要的建設(shè)目標(biāo)之一。使用InVEST模型中泥沙輸出（Sediment Delivery Rate）模塊評估各項目工程建設(shè)前后的土壤保持情況，模型基于修正土壤流失通用方程（RUSLE）對區(qū)域土壤侵蝕量進(jìn)行估算。計算公式為：

A=R×K×LS×P×C（2）

其中，A是年均土壤侵蝕量，t ·hm-2·a-1；R為降雨侵蝕因子，MJ·mm·hm-2·h-1· a-1；K為土壤可侵蝕因子，t·hm2·h·hm-2 ·MJ-1·mm-1；LS為坡長坡度因子；P為工程措施因子；C為植被覆蓋因子。

2.2.3 食物供給服務(wù)評估

食物供給是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中較為重要的一項服務(wù)，對人類的生存和發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。榆中縣作為蘭州市的糧食主產(chǎn)區(qū)和國家高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)示范縣，評估其食物供給狀況顯得更為重要。本文依據(jù)各項目區(qū)土地利用數(shù)據(jù)和實地抽樣調(diào)查糧食產(chǎn)量來評估各項目區(qū)的食物供給情況，計算各項目區(qū)的糧食產(chǎn)量。計算公式為：

Gi=GsumiSi（3）

其中，Gi糧食供給能力（kg·hm-2）；Gsumi為i村的糧食供給總量（kg）；Si表示i村的耕地面積（hm2）。

2.2.4 景觀美學(xué)服務(wù)評估

基于“田成方、路成網(wǎng)、林成行”的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的景觀美學(xué)目標(biāo)，研究分別選取植被覆蓋度、平均斑塊面積、分維數(shù)倒數(shù)三項指標(biāo)對項目區(qū)斑塊規(guī)模、斑塊形狀規(guī)則程度等景觀美學(xué)效應(yīng)進(jìn)行評估。各項指標(biāo)值由Fragstats4.2軟件計算獲取，并采用Z-score方法對所有數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，各指標(biāo)權(quán)重依據(jù)已有研究[32-34]確定。計算公式如下：

LAI=0.5F+0.3PA+0.2FD（4）

其中，LAI為景觀美學(xué)指數(shù)；F為植被覆蓋度；PA為平均斑塊面積；FD為分維數(shù)倒數(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)來源

本文所需數(shù)據(jù)主要有：①研究區(qū)實施前與實施后土地利用數(shù)據(jù)來源于榆中縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)；②降雨數(shù)據(jù)來自于榆中縣氣象局；③土壤數(shù)據(jù)來源于榆中縣第二次土壤普查報告（2008年）與榆中縣農(nóng)用地分等定級數(shù)據(jù)庫（2015年）；④糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于課題組2016年9月至12月對研究區(qū)進(jìn)行的分層隨機(jī)抽樣問卷[30]。⑤DEM高程數(shù)據(jù)來源于項目實施前后的實測地形數(shù)據(jù)。

3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)結(jié)果分析

3.1 土地利用變化

項目實施前后，各項目區(qū)的土地利用類型均以耕地、林地和草地為主（表2），三者占研究區(qū)總面積的87.42%以上。其中耕地是最主要的土地利用類型，占總面積的69.20%以上。項目實施后，各項目區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)顯著地單調(diào)遞變，主要表現(xiàn)為：耕地和交通運輸用地增加，水利工程用地、草地及其他用地減少，林地、園地和建設(shè)用地基本保持不變。具體而言，項目實施后，旱地面積凈減少168.75 hm2，水澆地凈增加207.84 hm2，耕地面積凈增加33.46 hm2，農(nóng)村道路增加3.81 hm2，溝渠減少5.67 hm2，草地減少2.80 hm2，田坎占地減少34.22 hm2 。項目實施后，其他地類對耕地累積補(bǔ)充38.88 hm2，新增耕地的主要來源依次是：田坎（30.41 hm2）>溝渠（5.67 hm2）>草地（2.80 hm2）?？偟膩碚f，項目實施后，研究區(qū)田坎系數(shù)降低，溝渠道路布局更為合理，土地利用的節(jié)約集約化程度明顯提高。雖然建設(shè)實施使各項目區(qū)資源配置更為合理、土地利用格局均得到優(yōu)化，但北、中、南部項目由于建設(shè)內(nèi)容的不同，土地利用結(jié)構(gòu)及格局變化存在較大差異。北部項目建設(shè)以坡耕地改造為主，項目實施后土地利用變化主要表現(xiàn)為田坎系數(shù)的降低、道路通達(dá)度的提升和耕地面積的增加，新增耕地來源主要為田坎；中部項目建設(shè)以農(nóng)田水利設(shè)施提升改造為主，項目實施后，土地利用變化主要表現(xiàn)為農(nóng)田水利設(shè)施用地的降低和耕地面積的增加，新增耕地全部由溝渠轉(zhuǎn)入；南部項目建設(shè)以坡耕地改造和農(nóng)田水利設(shè)施完善為主，項目實施后，土地利用變化主要表現(xiàn)為旱地向水澆地大規(guī)模轉(zhuǎn)入和草地、田坎占比的降低，新增耕地主要來源于草地和田坎。

3.2 生境維持服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的響應(yīng)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目實施后，研究區(qū)的生境維持服務(wù)能力總體保持穩(wěn)定，略有提升。生境質(zhì)量指數(shù)從工程實施前的0.388提高到工程實施后的0.414，提高了6.62%。北部、中部和南部的生境質(zhì)量指數(shù)分別為提高了0.001、0.001和0.076，增幅分別為0.26%、0.24%和20.65%，南部對整個研究區(qū)生境維持服務(wù)提升的貢獻(xiàn)率最高，達(dá)97%（表3）。究其原因，主要與項目實施的工程內(nèi)容不同有關(guān)。北部和中部項目雖然通過農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)建設(shè)和種樹優(yōu)化，提高了項目區(qū)內(nèi)的植被覆蓋度，實現(xiàn)了區(qū)域農(nóng)田小氣候調(diào)節(jié)及水分蒸發(fā)的減少，但由于生境基礎(chǔ)較差且建設(shè)規(guī)模較小，區(qū)域生境維持服務(wù)能力的提高相對有限。南部項目通過農(nóng)田水利及農(nóng)田防護(hù)工程的實施，增加了灌溉面積，使得項目區(qū)內(nèi)原旱地大規(guī)模轉(zhuǎn)變?yōu)樯尺m宜度更高的水澆地，從而較大的提升了項目區(qū)的生境質(zhì)量，最終改善了區(qū)域的生境維持服務(wù)。

雖然建設(shè)項目實施后，北、中、南各項目區(qū)生境維持服務(wù)能力均得到提升，但區(qū)域內(nèi)部田塊尺度的生境維持服務(wù)響應(yīng)并不相同。北部項目生境質(zhì)量變化區(qū)域沿田

塊呈連續(xù)線狀規(guī)律分布，提升區(qū)域為農(nóng)田防護(hù)林帶分布區(qū)，降低區(qū)域為新增的田間道路分布區(qū)；中部項目生境質(zhì)量變化區(qū)域沿田塊呈不連續(xù)線狀分布，提升區(qū)域為田間溝渠分布區(qū)，降低區(qū)域為新增的田間道路分布區(qū)；南部項目生境質(zhì)量提升區(qū)呈面狀分布，主要為新增水澆地分布區(qū)域，生境質(zhì)量降低區(qū)沿田塊呈連續(xù)線狀分布，主要是新增的田間道路分布區(qū)域?？偟膩碚f，生境質(zhì)量變化的空間分布與各項目區(qū)土地利用類型的變化格局基本一致，但因項目建設(shè)內(nèi)容的不同而表現(xiàn)出差異。

3.3 土壤保持服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的響應(yīng)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目實施后，研究區(qū)土壤侵蝕量呈明顯下降，單位土壤侵蝕量從實施前的3.682 t/hm2·a降低到實施后的2.071 t·hm-2·a-1，降低了48.29%。北部、中部和南部項目區(qū)的單位土壤侵蝕量分別降低了3.63 t·hm-2·a-1、0.02 t·hm-2·a-1和1.183 t·hm-2·a-1，降幅分別為55.29%、6.57%和27.84%，說明各項目區(qū)的土壤保持服務(wù)能力均得到不同程度的增強(qiáng)。北部和南部項目區(qū)土壤侵蝕量的降幅明顯，主要是由于北部項目位于全縣土壤侵蝕極敏感區(qū)，地形起伏度較高、降水侵蝕力強(qiáng)。通過田面的平整和田坎的修筑，區(qū)內(nèi)原有的坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘萏?，進(jìn)而減小了田面坡長，降低了田面坡度，增加了土層厚度，增強(qiáng)了田間保水保土能力，顯著地改善了北部項目區(qū)的土壤保持服務(wù)；中部項目區(qū)位于河谷川區(qū)，屬于全縣土壤侵蝕不敏感區(qū)，水土流失并不突出，土壤侵蝕量較工程實施前只是小幅降低。

北、中、南各項目區(qū)內(nèi)部田塊尺度土壤保持服務(wù)響應(yīng)空間差異明顯。北部和南部項目土壤侵蝕量降低區(qū)域依田塊形狀呈面狀分布，增加區(qū)域沿田坎呈線狀分布。田面的降坡平整措施使田塊內(nèi)部土壤侵蝕明顯降低，而田塊之間的田坎區(qū)由于坡度增大而使侵蝕發(fā)生的可能

性增加。同時，由于南部項目實施前田面坡度較北部項目平緩，因此單位面積土壤侵蝕減少量也相比較小。中部項目土壤保持服務(wù)變化區(qū)域沿田塊邊緣呈不連續(xù)線狀分布，增加區(qū)域為田間溝渠邊坡分布區(qū)，降低區(qū)域為新增的田間道路分布區(qū)?？偟膩碚f，土壤保持服務(wù)變化的空間分布與各項目區(qū)微地形變化格局基本一致。

3.4 糧食供給服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的響應(yīng)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目實施前，研究區(qū)的單位面積糧食單產(chǎn)平均為3 354.75 kg·hm-2，總體單產(chǎn)較低。其中中部項目區(qū)單產(chǎn)最高（5 208 kg·hm-2），南部次之（3 075 kg·hm-2），北部最低（1 781.25 kg·hm-2），呈現(xiàn)出由中部向北

部和南部遞減的空間分布趨勢。主要是由于中部項

目區(qū)地形平坦、土地肥沃、灌溉水源充足，糧食單產(chǎn)較高。北部和南部項目區(qū)以山旱地為主，土地貧瘠，水資源利用率低，耕地保土保水保肥能力差，糧食單產(chǎn)較低。同時，由于南部降雨較北部更為豐富，所以南部項目區(qū)的糧食單產(chǎn)高于北部。

項目實施后研究區(qū)糧食供給服務(wù)的空間分布格局依然沒有改變，但各項目區(qū)的糧食產(chǎn)量均有較大幅度的提升。研究區(qū)的單位平均糧食產(chǎn)量增加到3 965.85 kg·hm-2，凈增加611.10 kg·hm-2，增長率為18.22%，其中以南部和北部項目區(qū)的提升尤為顯著。南部項目通過農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)，使原來水資源利用受限的山旱地變?yōu)楹禎潮Ｊ盏乃疂驳?，顯著提升了項目區(qū)的糧食供給能力，單產(chǎn)增長幅度最高，凈增加1 435.05 kg·hm-2，增長率達(dá)46.67%；北部項目通過田面平整，田坎修筑、土壤改良等工程措施增強(qiáng)了區(qū)內(nèi)耕地的保土保水保肥能力，單產(chǎn)增長幅度次之，凈增加281.25 kg·hm-2，增長率為15.79%；中部項目由于只是對原有的土渠進(jìn)行襯砌硬化，提高水資源利用率，因此糧食供給服務(wù)提升幅度較小，凈增加117 kg·hm-2，增長率為2.25%。

3.5 景觀美學(xué)服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的響應(yīng)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目實施后，研究區(qū)景觀美學(xué)服務(wù)能力總體變化并不明顯，中部高、北部和南部低的空間分布格局也并未改變（見表4）。北部項目區(qū)的植被覆蓋度（F）雖然由0.89提升到0.90，但由于考慮到造價成本及田坎高度因素，田面改造使部分大塊坡地分割，從而導(dǎo)致田塊區(qū)內(nèi)平均斑塊面積（PA）由0.29 hm2減小到0.24 hm2，分維數(shù)倒數(shù)（PD）由0.94降低到0.87。因此，北部景觀美學(xué)指數(shù)降低了0.02，降幅為2.78%，這意味著北部項目區(qū)內(nèi)平均斑塊面積變小，景觀破碎化程度的加劇，景觀美學(xué)服務(wù)能力下降。中部項目區(qū)建設(shè)前景觀美學(xué)服務(wù)能力相對較高，加之項目實施未對區(qū)內(nèi)土地利用格局進(jìn)行調(diào)整，因此景觀美學(xué)指數(shù)未發(fā)生變化。南部項目建設(shè)實施后，景觀美學(xué)指數(shù)略有提升，增幅為1.43%。項目區(qū)的植被覆高到0.89，平均斑塊面積由0.29 hm2降低到0.26 hm2，而分維數(shù)倒數(shù)則由0.88提高到0.94。雖同北部一樣有田塊分割的情況，但由于南部山區(qū)為了滿足灌溉要求使田塊規(guī)整度有了明顯提高，所以該項目區(qū)的景觀美學(xué)指數(shù)略有提升。

4 結(jié)論與討論

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的本質(zhì)是對鄉(xiāng)村土地資源及其利用方式的再組織和再優(yōu)化，也是對人地關(guān)系的再調(diào)節(jié)，對土地的供給、調(diào)節(jié)、文化、支持等服務(wù)功能的綜合權(quán)衡。在國家大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的背景下，研究高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作以及生態(tài)保護(hù)工作意義重大。本文通過對榆中縣高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行定量化評估，從“格局—功能—服務(wù)”系統(tǒng)分析了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)對各項目區(qū)生境維持、土壤保持、糧食供給和景觀美學(xué)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，說明了各項服務(wù)對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程實施響應(yīng)的時空差異。主要結(jié)論如下：

（1）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目實施前后，土地利用類型均以耕地、林地和草地為主。但項目實施后，研究區(qū)田坎系數(shù)降低，溝渠道路布局更為合理，土地利用的節(jié)約集約化程度明顯提高。

（2）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)重新分配了土地資源利用，改變了田面坡度，降低了土壤侵蝕，進(jìn)而改善或提高了生態(tài)服務(wù)能力。但這種提升效應(yīng)，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的不同方面呈現(xiàn)出差異。具體表現(xiàn)在：從生境維持服務(wù)、土壤保持

服務(wù)、食物供給服務(wù)及景觀美學(xué)服務(wù)四個方面來看，除了景觀美學(xué)服務(wù)能力變化不明顯外，都得到了不同程度的提升。其中，生境維持服務(wù)能力穩(wěn)定中略有提升，土壤保持服務(wù)能力也得到增強(qiáng)，食物供給服務(wù)則表現(xiàn)出大幅度提升。

（3）高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)具有明顯的北、中、南部空間差異性，且生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在項目區(qū)內(nèi)部田塊尺度的響應(yīng)也不盡相同。項目實施后，北、中、南各項目區(qū)生境維持服務(wù)能力、土壤保持服務(wù)能力和糧食供給服務(wù)能力均得到提升，但在不同區(qū)域以及同一區(qū)域內(nèi)部田塊尺度的服務(wù)響應(yīng)程度并不相同。建設(shè)項目實施后，景觀美學(xué)服務(wù)能力在北部、中部和南部項目區(qū)的響應(yīng)差異較大。北部項目區(qū)的景觀美學(xué)功能有所下降，中部項目區(qū)景觀美學(xué)功能保持不變，南部項目區(qū)景觀美學(xué)功能提升。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)引起的各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化并不是獨立、片面、靜止的，而是互相流動、緊密地有機(jī)聯(lián)系在一起的。厘清生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“源”和“匯”及其之間的流動關(guān)系與權(quán)衡關(guān)系將是今后“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作的重要方向。

因此，為優(yōu)化高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)措施，促進(jìn)“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，需要從“格局—功能—服務(wù)”視角，系統(tǒng)化地考慮高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的生態(tài)效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)“區(qū)域—項目—田塊”不同尺度自然地理環(huán)境要素及其組合的差異，著眼于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)正效應(yīng)的提升及負(fù)效應(yīng)的降低，確定系統(tǒng)化、差別化、精準(zhǔn)化、綠色化的建設(shè)內(nèi)容及措施。這對于穩(wěn)步推進(jìn)“生態(tài)型”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，實現(xiàn)鄉(xiāng)村地域“生產(chǎn)發(fā)展—生活服務(wù)—生態(tài)良好”的建設(shè)目標(biāo)至關(guān)重要。

（編輯：于 杰）

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Abstract With the synchronization enhancement of regional ecological service function and production service function as the main goal of the wellfacilitated farmland construction， the quantitative evaluation of the response of ecosystem services value to the wellfacilitated farmland construction project has become the technical prerequisite for the optimization and decision of the ecological wellfacilitated farmland construction. Taking three typical wellfacilitated farmland construction projects completed in Yuzhong County as an example， the paper quantitatively analyzed the response and spatial differentiation characteristics of four ecosystems services，including habitat maintenance， soil conservation， food supply and landscape aesthetics， and analyzed their response to wellfacilitated farmland by using the INVEST model and GIS technology. The results showed that： ①The implementation of wellfacilitated farmlands construction projects， reduced the field ridge coefficient of the study area， rationalized the layout of ditches and roads， and significantly increased the degree of intensive land use. However， due to the different construction contents of each project， the land use structure and pattern change of the north， central and south projects are quite different. ②By redistributing the use of land resources，the construction of wellfacilitated farmland changed tile slope of the field， reduced soil erosion，and improved or enhanced the ecosystem services capacity of the project area，but there were differences in habitat maintenance service， soil conservation service， food supply and landscape aesthetics. While， the four ecosystem services showed different changes. Except landscape aesthetic services， the habitat maintenance services improved slightly， the soil conservation services raised a little higher， and food supply services increased significantly. ③The response of the ecosystem services in the construction of wellfacilitated farmland has obvious spatial differences in the north， middle and south， and the response of different field scale inside the project area is also different. In particular， the response of landscape aesthetics service ability in northern， middle and southern project areas is quite different. Lastly， the optimization strategy of ecological wellfacilitated farmland construction in Loess Hilly Region was also discussed. It is emphasized that the construction contents and measures of systematization， differentiation，precision and greening should be determined according to the differences of different scales of natural geographic environment elements and their combinations of ‘regionalprojectfield and

the improvement of positive and negative effects of ecological services.

Key words wellfacilitated farmland construction； ecosystem service； InVEST model； response