岷江流域三江匯流區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化

武克軍，王 娟，吳成靜

(1.樂山師范學(xué)院旅游學(xué)院，四川樂山 614000；2.四川旅游發(fā)展研究中心，四川樂山 614000；3.四川旅游生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程中心，四川樂山 614000)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Services Value，ESV)作為聯(lián)系自然和人文過程的橋梁，已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)和地理學(xué)的研究熱點(diǎn)[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是指直接或間接促進(jìn)人類福祉的生態(tài)特征、功能和過程，主要包括供給服務(wù)、支持服務(wù)、調(diào)解服務(wù)和文化服務(wù)[2-4]。人類的土地利用活動(dòng)改變了土地覆蓋狀況，影響生態(tài)系統(tǒng)格局與過程，從而改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[1，4-5]。因此，在人類活動(dòng)頻繁地區(qū)，人類干擾強(qiáng)烈，從而使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受到嚴(yán)重威脅[6]。

長(zhǎng)江流域是世界上人口最多的巨型流域，地形地貌復(fù)雜多變，人類活動(dòng)干擾強(qiáng)烈，是我國(guó)生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分[7]。因此，長(zhǎng)江流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)我國(guó)生態(tài)平衡具有重要的影響[8]。隨著人類各種活動(dòng)的加劇，使得生態(tài)環(huán)境退化等問題凸顯[9]。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者關(guān)注了長(zhǎng)江流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[8-10]，眾多研究主要關(guān)注流域或城市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化，比如長(zhǎng)三角城市化地區(qū)[11-12]、太湖流域[13]、長(zhǎng)江中上游城市[14-15]、漢江上游[16]和岷江流域城市[17-18]等。這些研究成果極大地促進(jìn)了人們對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的認(rèn)知，為長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了有益參考。

2008年10月23日，中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部出臺(tái)了《全國(guó)土地利用總體規(guī)劃綱要(2006—2020年)》[19]，國(guó)土資源部莊嚴(yán)承諾堅(jiān)決守住“18億畝耕地紅線”[20]，從此全國(guó)各地開始嚴(yán)守土地紅線政策。因此，為了進(jìn)一步深入揭示長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化，筆者以長(zhǎng)江上游具有重要生態(tài)功能的岷江流域三江匯流區(qū)——樂山市中區(qū)為研究區(qū)域，選擇嚴(yán)守耕地紅線政策前后各5年土地利用史，分析土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化，為保護(hù)土地資源、提升今后的合理調(diào)控土地利用、改善岷江流域三江匯流區(qū)的生態(tài)環(huán)境提供參考。

1 資料與方法

1.1研究區(qū)概況岷江流域三江匯流區(qū)處于岷江中下游的樂山市中區(qū)(103°31′56″～103°59′25″E，29°28′05″～29°45′45″N)，岷江由北向南貫穿境內(nèi)中部，岷江支流大渡河、青衣江、峨眉河、臨江河、泥溪河、凌云河從東西兩側(cè)匯流于此，形成岷江、大渡河、青衣江三江交匯區(qū)。地形總趨勢(shì)表現(xiàn)為西北高、東南低，四周高、中部低。全區(qū)幅員面積837 km2，屬于山地丘陵地貌，海拔372.4～513.7 m，中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均降水量在1 000 mm以上，年均氣溫16.5～18.0 ℃。2016年末戶籍人口62.59萬(wàn)，其中，城鎮(zhèn)人口36.7萬(wàn)，鄉(xiāng)村人口25.88萬(wàn)。全年農(nóng)作物總播種面積30 490 hm2；森林面積3.1萬(wàn)hm2，森林覆蓋率37.1%。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源該研究土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于《樂山市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》和樂山市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)調(diào)整完善方案 2014年調(diào)整完善版。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類 (GB/T 21010—1996)》分類，結(jié)合市中區(qū)土地利用現(xiàn)實(shí)，研究期間水域面積沒有變化，因此將市中區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、草地、園地和建設(shè)用地5類。耕地對(duì)應(yīng)農(nóng)田，林地對(duì)應(yīng)森林，園地取森林和草地的平均值，建設(shè)用地對(duì)應(yīng)荒地。

1.3研究方法

1.3.1土地利用變化。

1.3.1.1土地利用類型變化。土地利用類型變化指土地利用從a時(shí)期到b時(shí)期的變化[21]，計(jì)算公式如下：

(1)

式中，Ki為i種土地利用類型變化率；i=1，2，…，n，為土地利用類型；Uai為研究初期a時(shí)間段i種土地利用類型面積；Ubi為研究末期b時(shí)間段i種土地利用類型面積；T為研究時(shí)間段，單位為年。

1.3.1.2土地利用程度變化。土地利用程度變化反映土地利用綜合水平和變化趨勢(shì)[22]，計(jì)算公式為：

(2)

(3)

式中，R為土地利用程度變化率，若R>0，土地利用處于發(fā)展時(shí)期；R<0，土地利用處于衰退期；R=0，土地利用處于穩(wěn)定期。L為土地利用程度綜合指數(shù)；La、Lb分別為a和b時(shí)期的土地利用程度綜合指數(shù)；Ai為i級(jí)土地分級(jí)指數(shù)，指數(shù)參照高志強(qiáng)等[23]的研究；Ci為i級(jí)土地類型面積百分比。

1.3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法。采用謝高地等[24-26]單位面積當(dāng)量法進(jìn)行評(píng)價(jià)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式如下：

(4)

式中，Aj為j類生態(tài)系統(tǒng)面積(hm2)；Erj為j種生態(tài)系統(tǒng)r種生態(tài)服務(wù)功能單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

我國(guó)地形復(fù)雜，生物量差異顯著，為了反映各省份生態(tài)服務(wù)單價(jià)，將謝高地等[24-26]研究出四川修正系數(shù)1.35相乘得出樂山市中區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表1)。

表1 樂山市中區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù) Table 1 Ecological service value coefficient in central district of Leshan City 元/(hm2·a)

2 結(jié)果與分析

2.1土地利用變化

2.1.1各土地利用類型面積變化。從表2可以看出，2005—2014年樂山市中區(qū)土地利用變化表現(xiàn)為“三減兩增”。耕地、園地和草地面積減少，林地和建設(shè)用地面積增加。10年平均面積減少的類型依次為園地(-488.90 hm2)、耕地(-376.10 hm2)和草地(-3.10 hm2)；林地面積增加較多(769.20 hm2)，其次為建設(shè)用地(616.10 hm2)。建設(shè)用地變化最迅速(8.20%)，草地變化最緩慢(-0.16%)。

2.1.2各土地利用程度率變化。從表2可以看出，2005—2014年樂山市中區(qū)土地利用程度表現(xiàn)為“一衰退四發(fā)展”。耕地(-1.19)處于衰退期，林地(0.12)、園地(0.22)、草地(0.10)和建設(shè)用地(0.06)處于發(fā)展期。土地利用程度綜合指數(shù)表現(xiàn)為“三降低二增加”；耕地、園地和草地的利用程度降低，林地和建設(shè)用地的利用程度增加。總體而言，耕地利用程度最高，其次是林地、建設(shè)用地、草地和園地。

2.2土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值

2.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其年均變化。從表3可看出，2005—2014年樂山市中區(qū)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值緩慢增加，10年平均ESV價(jià)值增加875.99萬(wàn)元。從土地利用類型來(lái)看，與2005年比較，整體表現(xiàn)為“三減兩增”趨勢(shì)，其中耕地、園地和草地的ESV減少，林地和建設(shè)用地的ESV增加；林地的ESV年均增加量最多(2 007.68萬(wàn)元)。從ESV的年均變化率來(lái)看，與2005年比較，園地ESV年均減少最迅速(-7.00%)，而建設(shè)用地的ESV增加最快(8.20%)。

2.2.2一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。2005—2014年樂山市中區(qū)各土地類型一級(jí)服務(wù)ESV及其變化年均變化較慢，整體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。與2005年比較，10年內(nèi)供給服務(wù)年均增加110.21萬(wàn)元，調(diào)節(jié)服務(wù)年均增加398.53萬(wàn)元，支持服務(wù)年均增加287.92萬(wàn)元，文化服務(wù)年均增加79.34萬(wàn)元。盡管文化服務(wù)年均增加量較少，但是在一級(jí)服務(wù)類型中，文化服務(wù)是增長(zhǎng)率最快的(1.75)。

表2 2005—2014年樂山市中區(qū)土地利用變化

表3 樂山市中區(qū)土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其年均變化率

表4 樂山市中區(qū)土地類型一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其年均變化率

2.2.3二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。從表5可看出，2005—2014年樂山市中區(qū)各土地類型二級(jí)服務(wù)ESV呈現(xiàn)“二減七增”的緩慢增加趨勢(shì)(0.84%)。與2005年比較，從年均增加的ESV來(lái)看，氣體調(diào)劑(173.28萬(wàn)元)、生物多樣性(165.24萬(wàn)元)、原材料生產(chǎn)(157.01萬(wàn)元)和水源涵養(yǎng)(152.18萬(wàn)元)增加量較多。從年均變化率來(lái)看，10年內(nèi)年均ESV增加的有娛樂文化(1.75%)、原材料(1.66%)、氣體調(diào)節(jié)(1.20%)、生物多樣性(1.12%)、水源涵養(yǎng)(1.11%)、氣候調(diào)節(jié)(0.79%)和土壤形成(0.62%)；年均ESV減少的土地類型有食物生產(chǎn)(-1.18%)和廢物處理(-0.27%)。

表5 樂山市中區(qū)各土地類型二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其年均變化率

3 結(jié)論與討論

(1)岷江流域三江匯流區(qū)林地面積增加最迅速，園地面積減少最迅速，草地變化緩慢。2005—2014年土地利用程度表現(xiàn)為“一衰退四發(fā)展”。耕地利用程度最高且處于衰退期，園地等4種土地類型處于發(fā)展期。表明今后的土地利用應(yīng)該在保護(hù)耕地紅線的基礎(chǔ)上，積極發(fā)展其他類型。

(2)岷江流域三江匯流區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值緩慢增加，主要?dú)w因于林地的ESV年均增加量最多(2 007.68萬(wàn)元)。表明林地在市中區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中具有不可替代的主導(dǎo)作用，今后的土地利用需要繼續(xù)林地的面積。

(3)岷江流域三江匯流區(qū)調(diào)節(jié)服務(wù)功能年均增加最多(398.53萬(wàn)元)，而文化服務(wù)年均增加速度最快(1.75%)。揭示了市中區(qū)今后需要繼續(xù)增強(qiáng)調(diào)節(jié)服務(wù)功能和文化服務(wù)功能。

(4)岷江流域三江匯流區(qū)氣體調(diào)節(jié)功能的年均增加量最多(173.28萬(wàn)元)，而文化娛樂功能的年均增加率最高(1.75%)。表明氣體調(diào)節(jié)和文化娛樂功能在市中區(qū)具有重要的價(jià)值，今后的土地利用應(yīng)該加強(qiáng)這2種功能的維護(hù)。