基于RS與GIS的沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究

王 鵬, 王亞娟, 劉小鵬,2, 陳 曉, 孔福星

(1.寧夏大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 銀川 750021; 2.寧夏(中阿)旱區(qū)資源評價與環(huán)境調(diào)控重點實驗室, 銀川 750021)

生態(tài)系統(tǒng)是自然界在一定的地域時空范圍內(nèi)，生物和環(huán)境相互作用、相互影響而形成的統(tǒng)一整體，是人類生存和發(fā)展的重要基石，同時也是無法替代的自然資源和自然資產(chǎn)[1-2]。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是通過生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品(如食物、原材料)和服務(wù)(如廢棄物同化)，具有巨大的間接和直接的經(jīng)濟(jì)價值，是生態(tài)資產(chǎn)的重要組成部分，也是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境條件[3-4]。但近300年來，人類在財富利益的驅(qū)使下，世界各國把工業(yè)化為主流的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要發(fā)展道路，并加速推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程，不斷征服和改造自然。加之全球范圍內(nèi)人口數(shù)量的極速增長，城市化水平的不斷提高，使得生態(tài)系統(tǒng)不斷受到侵占和破壞，生態(tài)系統(tǒng)多樣性銳減，其服務(wù)功能逐步下降，人與自然的矛盾惡化，全球性和區(qū)域性的生態(tài)危機(jī)不斷加劇。在這一背景下，如何保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)及其多樣性、提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給功能以及對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行合理評價成為生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)以及地理學(xué)等相關(guān)學(xué)科研究的熱點話題。

土地利用是人與自然聯(lián)系最為密切的環(huán)節(jié)[5]。土地利用變化及其空間分布格局對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生巨大影響，直接導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的下降和喪失影響著土地利用的結(jié)構(gòu)和效率，嚴(yán)重影響人類安全和健康，直接威脅著區(qū)域乃至全球的生態(tài)安全[6]，擴(kuò)大其生態(tài)風(fēng)險程度。因此，研究土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響，有利于優(yōu)化區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)、降低區(qū)域生態(tài)風(fēng)險、促進(jìn)區(qū)域生態(tài)—經(jīng)濟(jì)—社會系統(tǒng)的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價是量化和分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)弱，是制定區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償政策的第一步[7]。目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行分析研究，進(jìn)一步豐富和發(fā)展了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的理論和方法。自Costanza等[8]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算原理和方法，并對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行估算后，R?nnb?ck[9]、Bolund等[10]利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值理論和方法對農(nóng)業(yè)和城市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了評價；Polasky[11]，Kozak[12]等則基于土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值響應(yīng)進(jìn)行了實證分析。我國學(xué)者謝高地等[13]在參照Costanza等[8]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算原理和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際情況，提出了“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量”表，為我國開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算、評價提供了重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。陳陽[14]、劉桂林[15]、涂小松[16]、魏慧[17]、李全[18]等基于土地利用變化狀況分別對三江平原北部、長三角地區(qū)、鄱陽湖地區(qū)、山東省德州市、武漢市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行估算。但大多研究主要集中在東中部發(fā)達(dá)地區(qū)和平原地區(qū)[19-20]，對于西部干旱地區(qū)的研究較少。本文以寧夏沙坡頭區(qū)為例，以2000年、2007年、2013年遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行估算評價，以期為研究區(qū)土地利用總體規(guī)劃、土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整以及區(qū)域生態(tài)安全及其可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

沙坡頭區(qū)隸屬于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市，位于寧夏自治區(qū)中西部，位于北緯36°58′—37°42′，東經(jīng)104°17′—105°34′，東鄰中寧縣，南鄰?fù)目h、海原縣，西面與甘肅省景泰縣相接，北部與內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗相鄰。沙坡頭區(qū)東西長115.3 km，南北寬81.4 km，區(qū)域總面積為5 922.4 km2，總?cè)丝诩s40萬人。其地形由西向東、由南向北傾斜，分為沙漠、黃河沖積平原、臺地、山地和盆地五大地貌單元，平均海拔在2 000 m左右。沙坡頭區(qū)深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，靠近沙漠，屬半干旱氣候，具有典型的大陸性季風(fēng)氣候的特點。年平均氣溫在8.5℃左右，年均降水量186.2 mm，年蒸發(fā)量為1 829.6 mm，降水量主要集中在6—8月，占全年降水量的60%，全年無霜期平均167 d，全年日照時數(shù)2 870 h。2015年全區(qū)GDP為146.2億元，其中第一、二、三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重分別為15.9%，38.3%和45.8%，人均GDP約為36 394元。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所使用的2000年、2007年、2013年3期遙感數(shù)據(jù)是在美國http:∥glovis.usgs.gov/網(wǎng)站下載獲得的landsat-5 TM影像，無云層覆蓋，影像質(zhì)量良好。將獲取的影像在ENVI 5.0軟件支持下進(jìn)行圖像配準(zhǔn)、幾何矯正等圖像預(yù)處理，然后利用5，4，3波段合成沙坡頭區(qū)圖像，依據(jù)研究區(qū)行政邊界區(qū)范圍對經(jīng)過處理的遙感影像進(jìn)行裁剪，提取研究區(qū)影像數(shù)據(jù)。依據(jù)全國土地資源分類系統(tǒng)，再結(jié)合研究區(qū)的土地利用現(xiàn)狀特點，按照區(qū)分差異性、歸納共同性的方法[21-22]，將研究區(qū)分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類土地利用類型。然后進(jìn)行監(jiān)督分類，而后對監(jiān)督分類結(jié)果進(jìn)行后期處理。最后經(jīng)過處理得到研究區(qū)三期土地利用數(shù)據(jù)。結(jié)合實地調(diào)查采樣點數(shù)據(jù)，對分類結(jié)果進(jìn)行精度檢驗后發(fā)現(xiàn)總精確度和Kappa指數(shù)等均接近或大于0.82，達(dá)到研究所需要求。

2.2 土地利用變化動態(tài)度

區(qū)域土地利用的變化速度可用土地利用動態(tài)度來描述，對比較土地利用的區(qū)域差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢具有重要作用[23-24]。單一土地利用動態(tài)度(K)表示研究區(qū)在一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的變化狀況，其計算公式為：

(1)

式中：K為研究區(qū)研究時段內(nèi)某一種土地利用類型變化動態(tài)度；Ua和Ub分別為研究區(qū)研究初期和研究末期某一種土地利用類型的面積；T為研究區(qū)某種土地利用類型變化年份。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價方法

2.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)修正 Costanza等[8]在1997年對全球的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了評估，并在《自然》雜志上發(fā)表了“全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和自然資本”一文，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算的原理和方法得到了科學(xué)的明確。謝高地等[13]在Costanza等提出的評價模型基礎(chǔ)上，對我國200位生態(tài)學(xué)者進(jìn)行了生態(tài)問卷調(diào)查，根據(jù)中國的實際情況，結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為9項，建立了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表，并確定了1個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價值量等于當(dāng)年全國平均糧食單產(chǎn)市場價值的1/7。本文根據(jù)沙坡頭區(qū)的實際情況，參考謝高地等的研究成果，利用公式(2)計算研究區(qū)單位面積農(nóng)田系統(tǒng)提供的食物生產(chǎn)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價值，進(jìn)而對研究區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值系數(shù)進(jìn)行修正，得到適合研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)表(表1)。

(2)

式中：E為單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供的食物生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價值(元/hm2)；i農(nóng)作物種類；mi為第i中糧食作物的面積；pi為第i種作物的全國平均價格(元/t)；qi為第i種糧食作物單產(chǎn)(t/hm2)；M為糧食作物總面積；1/7為在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的糧食生產(chǎn)服務(wù)價值的1/7。

表1 沙坡頭區(qū)土地利用類型生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)

2.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算 利用Costanza等提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分析模型計算沙坡頭區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)價值，其計算公式為：

ESV=∑Ak×VCk

(3)

ESVf=∑Ak×VCfk

(4)

式中：ESV表示表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(元)；Ak表示表示研究區(qū)k種土地利用類型的面積(hm2)；VCk表示表示生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)[元/(hm2·a)]；ESVf表示表示第f種類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總價值(元)；VCfk表示表示第f種類型的第k種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值[元/(hm2·a)]。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)敏感性指數(shù)計算

為驗證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型對土地利用變化的代表性及生態(tài)價值系數(shù)的準(zhǔn)確性，確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)隨時間的變化對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值指數(shù)(VC)的依賴程度[25-26]，在參考相關(guān)文獻(xiàn)，選取經(jīng)濟(jì)學(xué)中的彈性系數(shù)概念來計算價值系數(shù)的敏感性指數(shù)(CS)。敏感性指數(shù)是指生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)變動1%引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化情況，若CS>1，說明ESV相對于VC是富于彈性的；若<1，則說明不具有彈性，比值越大，說明生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)的準(zhǔn)確性就越大。其計算公式為：

(5)

式中：CS為生態(tài)服務(wù)價值敏感性指數(shù)；ESVi和ESVj分別為調(diào)整前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；VCi和VCj分別為調(diào)整前后的生態(tài)價值系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用動態(tài)變化分析

通過分析沙坡頭區(qū)3期土地利用數(shù)據(jù)(表2)可以看出，研究期間，沙坡頭區(qū)草地和未利用地面積最大，分布廣泛，占總面積的80%以上；水域面積最小，僅為全區(qū)面積的1%左右；耕地與建設(shè)用地主要分布在中部地區(qū)；林地則呈零散狀分布。

2000—2013年沙坡頭區(qū)土地利用類型發(fā)生明顯變化。耕地面積明顯減少，2000—2007年減少了23 841.29 hm2，2007—2013年減少了16 110.61 hm2，研究期間耕地面積共減少了39 951.90 hm2，前一階段主要是由于農(nóng)業(yè)科技水平的提高和農(nóng)村外出務(wù)工人口的增加，降低了對耕地的需求，同時國家實施退耕還林(草)政策，且效果顯著。后一階段主要是沙坡頭區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展和生態(tài)保護(hù)措施的實施，使得耕地、未利用地面積減少，其他土地利用類型面積不斷增加。林地面積在研究期間呈現(xiàn)出逐年增加的變化趨勢，年變化率為2.15%，尤其是在2007—2013年增加速度最快，年變化率達(dá)到2.77%，這主要也得益于當(dāng)?shù)卣鷳B(tài)保護(hù)政策的實施。草地面積在研究區(qū)分布最為廣泛，且增加速度也最快，年變化率達(dá)到10.58%，在13 a間共增加了241 674.95 hm2，但由于草地是沙坡頭區(qū)的景觀基質(zhì)，因此草地面積變化較大，除此之外，沙坡頭區(qū)大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)，開墾了大量的未利用地，并進(jìn)行綠化建設(shè)，促使草地面積急劇增加。水域面積呈現(xiàn)出先減后增的波動變化趨勢，雖然沙坡頭區(qū)水域面積較小，但由于其位于寧夏北部沿黃灌區(qū)，衛(wèi)寧水利工程、青銅峽水利工程等水利灌溉工程的建立，使得沙坡頭區(qū)的水域面積不斷擴(kuò)大。建設(shè)用地面積由2000年的28 321.4 hm2增加至2013年的60 357.64 hm2，在13 a間共增加了32 036.24 hm2，主要是沙坡頭區(qū)不斷加快城鎮(zhèn)化建設(shè)的原因。未利用地面積在2000—2013年不斷減少，且在2007—2013年下降速度最快，減少173 734.49 hm2，年變化率達(dá)12.06%。這主要沙坡頭區(qū)大力發(fā)展旅游業(yè)帶來的影響，同時沙坡頭歷屆政府能夠始終立足于實際，把防沙治沙、做好沙區(qū)治理工程作為改善生態(tài)環(huán)境的重點工作，不僅鞏固了沙區(qū)防沙治沙工程的建設(shè)，還促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣钞a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。沙坡頭北部地區(qū)形成的林紙一體化的產(chǎn)業(yè)經(jīng)營模式及其建立的以生產(chǎn)紙漿原料林為主的速生林基地等林地建設(shè)項目的形成改變了沙坡頭區(qū)土地利用的布局。

表2 沙坡頭區(qū)土地利用面積變化

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化分析

通過利用上述公式(3)計算得到各不同土地利用類型在不同時期的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值表(表3)，由此可以看出，2000—2013年沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體上呈不斷上升趨勢，特別是2007年后增加幅度開始變快，年變化率達(dá)1.904 4%。研究期間沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由2000年的7.010 2億元增加到2007年的8.203 1億元而后劇增至2013年的11.675 6億元，凈增加4.665 4億元，年變化率為4.962 4%，變化較為顯著。研究期間土地利用類型結(jié)構(gòu)的變化對沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值具有較大影響，按價值大小排序依次為草地>林地>水域>耕地>未利用地>建設(shè)用地，其中草地和林地對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值產(chǎn)生的影響最為顯著。而各類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化存在明顯的差異，草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加顯著，由2000年的3.697 5億元增加至2013年的8.784 2億元，凈增加5.086 7億元，年變化率高達(dá)10.58%；林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值雖有增加，但幅度不大，2000—2013年凈增0.330 2億元；水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值先減少后增加，變化幅度較??；耕地與未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值整體呈現(xiàn)出下降的變化趨勢。研究期間，沙坡頭區(qū)耕地和未利用地面積不斷下降，草地、林地、水域以及建設(shè)用地面積逐年增加，由于建設(shè)用地不會增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，因此草地、林地以及水域面積的增加是沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷增加的主要原因。

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的構(gòu)成及貢獻(xiàn)率來看，草地在研究區(qū)生態(tài)系服務(wù)總價值中占據(jù)主導(dǎo)地位，其貢獻(xiàn)率為52.74%～75.24%；其次是林地和耕地，二者的貢獻(xiàn)率分別為12.96%～16.88%和2.83%～15.66%；水域面積最小，但其貢獻(xiàn)率卻接近10%；而未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值平均貢獻(xiàn)率僅有3.2%。沙坡頭區(qū)草地和林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷增加，生態(tài)服務(wù)功能逐步增強(qiáng)，推動沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值格局的良性轉(zhuǎn)變。

3.3 沙坡頭區(qū)各單項生態(tài)服務(wù)功能價值變化分析

通過計算得到2000年、2007年以及2013年各單項生態(tài)服務(wù)功能價值(表4)，分析不同時期各單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其所占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的比重可知，氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理以及生物多樣性保護(hù)的生態(tài)服務(wù)功能價值占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的90.29%～92.27%，而食物生產(chǎn)、原材料和娛樂文化的生態(tài)服務(wù)功能價值僅占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的7.73%～9.71%。2000—2007年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加了1.193億元，從各單項生態(tài)服務(wù)功能價值來看，除氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)以及土壤形成與保護(hù)3項的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的比重有所上升外，其余各項的生態(tài)服務(wù)功能價值的比重都呈現(xiàn)出下降的變化趨勢，其中，下降最明顯的是食物生產(chǎn)，主要是由于耕地面積減少，且其生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)較低所帶來的結(jié)果。2007—2013年在各單項生態(tài)服務(wù)功能價值中，除生物多樣性保護(hù)、食物生產(chǎn)和原材料的生態(tài)服務(wù)功能價值下降外，其余各項均呈現(xiàn)增加態(tài)勢。而這一期間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值迅速增加，凈增加3.472 5億元。主要是因為林地、草地以及水域的氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理各項生態(tài)功能價值系數(shù)較大，研究期間，林地、草地和水域面積逐年增加，相應(yīng)的生態(tài)服務(wù)功能價值隨之增加。耕地和未利用地的食物生產(chǎn)、原材料和娛樂文化的生態(tài)功能價值系數(shù)不大，但研究期間其面積急劇下降，是造成各單項生態(tài)服務(wù)功能價值下降的主要原因。

表4 沙坡頭區(qū)各項生態(tài)服務(wù)功能價值變化

3.4 敏感性指數(shù)變化分析

本研究通過將各類生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)(VC)分別上調(diào)和下調(diào)50%，從而計算得到各年份各類生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)(VC)的敏感性指數(shù)(CS)(表5)。由此可知，研究期間，沙坡頭區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值對生態(tài)價值系數(shù)的敏感性指數(shù)均小于1，說明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值對生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)缺乏彈性，所使用的生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)較為合適，同時也進(jìn)一步說明本研究估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值結(jié)果是可靠的。CS值由高到低依次排列為草地>林地>耕地>水域>未利用地>建設(shè)用地，同時也反映了不同土地利用類型生態(tài)功能服務(wù)價值對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的重要性。其中草地的敏感性指數(shù)最大(0.376 2)，說明當(dāng)草地的生態(tài)價值系數(shù)增加1%時，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值增加0.376 2%；這主要是草地面積不斷增加和生態(tài)功能價值系數(shù)大造成的原因。而未利用地的敏感性指數(shù)最小(0.003 5)，說明當(dāng)未利用地的生態(tài)價值系數(shù)增加1%時，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值增加0.003 5%，這與未利用地面積的急劇下降密切相關(guān)。比較不同時期的敏感性指數(shù)發(fā)現(xiàn)，草地的敏感性指數(shù)逐年增加，而耕地和未利用地的敏感性指數(shù)在逐年減小，從而說明草地和耕地與林地對沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值具有放大和縮小作用。

表5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值敏感性指數(shù)

4 討論與結(jié)論

2000—2013年沙坡頭區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，耕地面積和未利用地面積呈現(xiàn)出逐年下降趨勢，其他土地利用類型呈現(xiàn)出逐年增加的態(tài)勢。2000—2007年耕地面積減少最大，而草地、林地面積增加較快，反映出沙坡頭區(qū)退耕還林還草工程成果顯著。2007—2013年，未利用地面積急劇下降，耕地面積也逐年減少，而草地面積和林地面積迅速上升，同時建設(shè)用地面積和水域面積也逐漸增加，主要是沙坡頭區(qū)的城鎮(zhèn)化速度加快，旅游產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展和生態(tài)保護(hù)措施的實施，促使草地、林地、建設(shè)用地和水域面積不斷增加。土地利用結(jié)構(gòu)的顯著變化不僅受自然環(huán)境的作用，還受人為過程的干擾和影響，尤其是相關(guān)政策制度的頒布和生態(tài)環(huán)境工程的實施對土地利用結(jié)構(gòu)格局的改變起到至關(guān)重要的作用。

研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化及其轉(zhuǎn)變過程對研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值具有決定性作用，研究期間，沙坡頭區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化顯著，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值隨之變化。2000—2007年沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加緩慢，而2007—2013年其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加較快，主要是后期土地利用結(jié)構(gòu)變化顯著，草地和林地面積迅速增加帶來的結(jié)果。從各土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的貢獻(xiàn)率來看，草地和林地是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的主要構(gòu)成部分，兩者的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比67%～87%，在補(bǔ)償由于耕地面積減少而帶來的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值損失的同時，促使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的不斷上升，從而推動沙坡頭區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值結(jié)構(gòu)格局發(fā)生良性轉(zhuǎn)變。從研究區(qū)各單項生態(tài)功能服務(wù)價值來看，土壤形成與保護(hù)、廢物處理和生物多樣性保護(hù)占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的比重最大，三者之和占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的55%左右。2000—2013年廢物處理處于先減后增的變化趨勢，而除氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤形成與保護(hù)始終保持增加狀態(tài)，其余各項均處于持續(xù)下降的態(tài)勢。

不同時期各類土地利用類型的敏感性指數(shù)存在較大差異，說明土地利用結(jié)構(gòu)的改變對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值產(chǎn)生影響，各類生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)的敏感性指數(shù)均小于1，說明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值缺乏彈性，本研究結(jié)果可信。

本研究利用不同時期的土地利用變化對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行估算具有一定的局限性。事實上，土地利用格局的變化受制于人類活動和政策向?qū)У闹苯佑绊?，人類通過自身的行為過程對生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能造成影響，甚至改變其原始的形態(tài)，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。而在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算時，對每種土地利用類型采用相同的生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)顯然不太合理，不同土地利用類型都包括幾種不同的生態(tài)系統(tǒng)類型，如草地就有高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地，對于不同覆蓋度的草地其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不同。若能進(jìn)一步細(xì)分，并賦予其生態(tài)功能相符合的生態(tài)服務(wù)功能價值系數(shù)，將會使研究結(jié)果更加接近實際情況。而在今后的研究中加強(qiáng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動過程中各要素對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響的探討和進(jìn)一步細(xì)分土地利用類型將更有利于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價研究，這也是本文需要進(jìn)一步深入研究的部分。

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