基于地形梯度特征淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益

李 理, 朱文博, 李艷紅, 朱連奇, 徐帥博, 馮小燕

(河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 河南 開封 475004)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類通過生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能直接或間接得到的產(chǎn)品和服務(wù)[1-3]。自19世紀(jì)70年代Constanza基于17類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量化全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值后[4]，研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及價(jià)值成為國內(nèi)外[5-10]的熱點(diǎn)之一。我國學(xué)者謝高地通過對(duì)國內(nèi)200位生態(tài)學(xué)家進(jìn)行問卷調(diào)查修正Constanza的全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估量表，建立了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估體系[11-13]，然而土地利用/覆被變化能改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程，以此影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[14]。此后，國內(nèi)學(xué)者廣泛開展基于土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值定量研究[15-18]：文戴遠(yuǎn)基于三生空間理論研究福州新區(qū)2000—2015年土地利用功能轉(zhuǎn)變及生態(tài)服務(wù)價(jià)值的響應(yīng)[19]；史慧慧基于長三角城市群1990—2015年農(nóng)村地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，采用文獻(xiàn)查閱、多樣性指數(shù)模型、土地利用動(dòng)態(tài)度等技術(shù)分析城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化[20]；徐煖銀以典型的南方丘陵山地為研究區(qū)，利用遙感、地理信息技術(shù)和空間統(tǒng)計(jì)的方法分析土地利用變化，進(jìn)一步分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空差異的驅(qū)動(dòng)因素，將人均GDP、人口密度和城市化率3個(gè)驅(qū)動(dòng)因素與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行空間相關(guān)性分析[21]。雖然很多學(xué)者運(yùn)用不同方法和技術(shù)分析土地利用變化并估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，但對(duì)地形梯度上土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益研究不足[22]。高程、坡度和地形起伏度是重要的地形因素，更能對(duì)土地利用變化產(chǎn)生直接的影響[23]，以地形梯度為變量研究流域內(nèi)土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的差異性對(duì)人類福祉具有深遠(yuǎn)意義。因此，本文以淇河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，利用2000年、2015年兩期土地利用/覆被數(shù)據(jù)從地形因子視角研究流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用/覆被變化的響應(yīng)關(guān)系，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值、單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及敏感性指數(shù)分析地形梯度特征上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，以期為研究區(qū)內(nèi)土地資源合理利用及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

2000年淇河流域土地利用數(shù)據(jù)由國家地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)—黃河中下游科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.geodata.cn/)提供，2015年的土地利用數(shù)據(jù)是對(duì)2015年的Landsat 8遙感影像(來源于地理空間數(shù)據(jù)云，http:∥www.gscloud.cn/)進(jìn)行鑲嵌、裁剪并經(jīng)過人工目視解譯所得，精度為86%，研究區(qū)所有土地利用現(xiàn)狀圖均為1∶10萬的矢量圖，DEM數(shù)據(jù)(來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)，http:∥www.gsclod.cn)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒(2000—2015)》和《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒(2000—2015)》。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算 本文參照謝高地制訂的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表(表1),利用河南省2000—2015年平均糧食產(chǎn)量5 305.24 kg/hm2，2015年河南省單位面積糧食1.36元/kg進(jìn)行系數(shù)修正，根據(jù)式(1) 計(jì)算得到流域單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)功能價(jià)值為1 030.73元/hm2(淇河流域于河南境內(nèi)分布面積達(dá)64%，故采用河南省糧食產(chǎn)量和價(jià)格進(jìn)行系數(shù)修正,糧食單價(jià)來源于河南省物價(jià)局)。其他用地類型分別參考謝高地[11-24]、歐陽志云[25-27]等的研究成果進(jìn)行計(jì)算。

(1)

式中:Va是單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物生產(chǎn)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；m是作物種類(m=1，2，3，…，n)；pm是m種糧食作物的平均價(jià)格；qm是m種糧食單產(chǎn)；am是m種糧食種植面積；A是糧食種植面積。

Vij=eijVa

(2)

式中：Vij是單位面積j生態(tài)系統(tǒng)i項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值(i=1，2，3，…，n)；eij是j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)i項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子；i是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型；j是生態(tài)系統(tǒng)的類別。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損益值估算 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損益值由各土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的面積及對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)相乘計(jì)算得到[28]，其公式為:

PLij=(VCi-VCj)×Aij

(3)

式中：PLij定義為初期第i類景觀轉(zhuǎn)化為末期第j類景觀后的生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益值；VCi，VCj分別為第i類景觀和第j類景觀的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)；Aij表示i類景觀轉(zhuǎn)化為第j類景觀的面積。

表1淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量 元/hm2

2.2.3 地形因子分析 利用ArcGIS 10.3中自然斷裂點(diǎn)法將高程劃分<200 m，200～400 m，400～600 m，600～800 m，800～1 000 m，1 000～1 200 m，1 200～1 400 m，1 400～1 600 m和>1 600 m共九級(jí)，如圖1和表2所示，研究區(qū)200～400 m高程分級(jí)分布淇河中下游區(qū)域，面積占比最大(20.6%)。其次為400～600 m，主要分布在淇河中游地區(qū)及林州境內(nèi)；將坡度按自然斷裂點(diǎn)法劃分0°～5°，5°～8°，8°～15°，15°～25°，25°～35°和>35°共6類，坡度分級(jí)上15°～25°和8°～15°占比分別為24.9%，23.3%，主要分布于淇河中游地區(qū)及林州與鶴壁交界處?；?0 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)，采用鄰域分析和均值變點(diǎn)法，計(jì)算淇河流域最佳統(tǒng)計(jì)單元大小為0.13 km2，得到流域地形起伏度(0～503 m)，平均為105.7 m，參考張靜靜[30]等的研究將淇河流域地形起伏度劃分為平坦(0～30 m)、微起伏(30～70 m)、低起伏(70～200 m)和中起伏(>200 m)。淇河流域以小起伏為主(56.45%)，主要位于淇河上游和沿中起伏地區(qū)向東西兩側(cè)展開，其次為微起伏(20.58%)，主要分散分布在淇河下游地區(qū)，部分分布在最西端陵川和壺關(guān)境內(nèi)[29]。

圖1 高程、坡度和地形起伏度分布

2.2.4 敏感性分析 本文在采用中國單位面積陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表的基礎(chǔ)上，引入敏感性指數(shù)(Coefficient of Sensitivi-ty CS)[30]檢驗(yàn)謝高地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表的準(zhǔn)確性。若CS>1，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)調(diào)整富有彈性，表征本文研究結(jié)果可信程度低，反之，則本文研究結(jié)果可信程度高。其計(jì)算公式如下：

(4)

式中：ESV為研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元)；VC為各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)；i，j分別為調(diào)整后和調(diào)整前；k為研究區(qū)某一種土地利用類型。

3 結(jié)果與分析

3.1 淇河流域土地利用/覆被變化

淇河流域土地利用類型以耕地、草地和林地為主，面積比重之和達(dá)95%。2000—2015年研究區(qū)內(nèi)耕地減少了29 671.64 hm2，減幅最明顯；其次為林地減少了2 104.05 hm2。草地面積增加8 854.38 hm2，增幅最明顯；建設(shè)用地、水域和未利用地分別增加了4 235.10 hm2，1 998.80 hm2，632.14 hm2。從單一動(dòng)態(tài)度分析，未利用地單一動(dòng)態(tài)度最高為632.14%，其主要原因?yàn)?000年未利用地面積為10.97 hm2，2000—2015年增加面積為69.35 hm2；其次為水域和建設(shè)用地，分別為55.58%，53.65%(表3)。

表2 海拔、坡度、地形位分級(jí)及面積比例

表3 淇河流域2000-2015年土地利用/覆被變化

3.2 淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.2.1 淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值地形梯度特征分析 文章基于高程、坡度和地形起伏度并結(jié)合2000年、2015年研究區(qū)土地利用/覆被數(shù)據(jù)，根據(jù)本文修正后的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表和2000年、2015年各土地利用類型對(duì)應(yīng)的面積相乘計(jì)算得到2000年、2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化值，利用自然斷裂法分類的高程、坡度和地形起伏度分析不同高程、不同坡度和不同地形起伏度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化情形。如圖2A所示：高程分級(jí)上ESV增加呈U型分布，200～400 m高程分級(jí)上增減幅度最明顯，耕地ESV減幅最大(4 464.64萬元)，主要原因?yàn)檠芯繒r(shí)段內(nèi)耕地面積減少，建設(shè)用地面積增加。由于2000—2015年水域面積增加和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高等雙重因素，高程梯度上水域ESV增益顯著，其中400～600 m高程分級(jí)上增幅最大為2 354.88萬元；林地ESV在200～400 m，1 200～1 400 m和1 400～1 600 m高程分級(jí)上呈增加態(tài)勢(shì)，1 400～1 600 m增加最多(1 339萬元)，600～800 m高程分級(jí)上減幅最明顯為4 464萬元。研究期內(nèi)草地ESV在600～800 m高程分級(jí)上減少了903萬元，其他高程分級(jí)上呈增加趨勢(shì)，200～400 m增幅最大為1 675萬元，其主要原因?yàn)檠芯科趦?nèi)草地面積增加最多，但草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)低，所以草地ESV增幅不明顯。本研究區(qū)尚未考慮建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，因此建設(shè)用地面積的增加不會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值造成直接影響。圖2B坡度分級(jí)上ESV變化差異不顯著：耕地ESV表現(xiàn)為減少趨勢(shì)且集中分布于<25°坡度分級(jí)上，0°～5°坡度分級(jí)ESV減幅最大(3 197萬元)、其次為8°～15°分級(jí)上減少2 923萬元；林地ESV在25°～35°和>35°坡度分級(jí)上減幅明顯，分別減少了3 547萬元和4 293萬元，0°～15°坡度分級(jí)上增幅明顯，以8°～15°區(qū)間增幅最大(2 593萬元)，林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高是主要原因；水域ESV隨坡度增加呈倒U型分布，15°～25°坡度分級(jí)上水域ESV增幅最大(2 332萬元)；草地ESV變化幅度不明顯。圖2C地形起伏度上ESV增益值隨地形起伏度增加呈先增后減趨勢(shì)，ESV減損值隨地形起伏度增加逐漸增多：耕地ESV減損值分布于平坦(0～30 m)、微起伏(30～70 m)和小起伏地區(qū)(70～200 m)較多，平坦地區(qū)減損值最大為3 720萬元，主要原因?yàn)楦孛娣e集中分布在微起伏地區(qū)，受人類活動(dòng)干擾影響強(qiáng)[30]；水域ESV增幅最大為小起伏地區(qū)(5 940萬元)，水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高是水域ESV增益明顯的主要原因；林地ESV在平坦地區(qū)(0～30 m)和微起伏地區(qū)(30～70 m)呈增加趨勢(shì)、小起伏地區(qū)和中起伏地區(qū)呈減少趨勢(shì)，增幅最大為微起伏地區(qū)(3 967萬元)，減幅最大為中起伏地區(qū)(5 492萬元)，表征2000—2015年來淇河流域林地面積轉(zhuǎn)移趨勢(shì)，反映流域內(nèi)中下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境明顯改善，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到提升；研究時(shí)段內(nèi)淇河流域草地面積增加，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)不高，故草地ESV增幅不顯著，平坦地區(qū)增益最大(1 118萬元)。

3.2.2 淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化 本文采用修正后的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表分析研究區(qū)內(nèi)2000—2015年各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化情形，有利于分析流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，科學(xué)探討流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)在聯(lián)系?；谝患?jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能視角，分析2000—2015年各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值及貢獻(xiàn)率(表4)：研究區(qū)內(nèi)支持服務(wù)ESV最高，2000年、2015年分別為9.27億元和9.18億元，貢獻(xiàn)率分別達(dá)到47.42%，47.32%，貢獻(xiàn)等級(jí)排序第一；其次為調(diào)節(jié)服務(wù)，2000年ESV為6.66億元、貢獻(xiàn)率為34.07%，2015年ESV為6.68億元、貢獻(xiàn)率為34.43%；2000年供給服務(wù)和文化服務(wù)ESV分別為2.83億元、0.78億元，貢獻(xiàn)率分別為14.47%和3.99%，2015年供給服務(wù)和文化服務(wù)ESV分別為2.69億元、0.85億元，貢獻(xiàn)率分別為13.81%和1.38%。研究區(qū)在研究時(shí)段內(nèi)供給服務(wù)ESV減少最多(0.14億元)，其次為文化服務(wù)ESV減少了0.09億元；文化服務(wù)ESV增幅最大(0.07億元)、調(diào)節(jié)服務(wù)增加了0.02億元。2000—2015年文化服務(wù)貢獻(xiàn)率增加最多(0.39%)，其次調(diào)節(jié)服務(wù)貢獻(xiàn)率增加0.36%，而支持服務(wù)和供給服務(wù)貢獻(xiàn)率分別減少了0.1%，0.66%，表明淇河流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)功能變化趨勢(shì)。按照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能貢獻(xiàn)率進(jìn)行等級(jí)排序：支持服務(wù)>調(diào)節(jié)服務(wù)>供給服務(wù)>文化服務(wù)。

圖2 2000-2015年高程、坡度和地形起伏度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.3 地形梯度上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化特征

研究時(shí)段內(nèi)淇河流域高程梯度上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化(圖3)：各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在高程梯度上變化幅度不同，水源涵養(yǎng)、廢物處理和娛樂文化等單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在研究時(shí)段內(nèi)不同高程分級(jí)上呈增加態(tài)勢(shì)，其他單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型價(jià)值減少；400～600 m高程分級(jí)上水源涵養(yǎng)ESV增幅最大(944萬元)，主要原因?yàn)?000—2015年水域面積增加了578.93 hm2，水域的水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高(18 440.2元)；廢物處理ESV高程分級(jí)上增益不一致，增幅最明顯為400～600 m高程分級(jí)上，ESV增加了597萬元，水域面積增加和廢物處理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高(16 086.6元)是導(dǎo)致廢物處理ESV增益的主要原因；土壤形成與保護(hù)ESV在不同高程分級(jí)上呈減損態(tài)勢(shì)，200～400 m高程分級(jí)減幅最明顯(739萬元)，主要原因?yàn)楦孛娣e減少了6 268.50 hm2，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高(1 504.87元)，而草地和水域面積增加在一定程度上補(bǔ)償了由耕地面積減少引起的土壤形成與保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)減損；食物生產(chǎn)ESV在高程分級(jí)上減幅不同，耕地面積減少是食物生產(chǎn)ESV減損的主要原因。

基于坡度分級(jí)上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化所示(圖4)，坡度分級(jí)上各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度不一致，25°～35°坡度分級(jí)上水域涵養(yǎng)和廢物處理增益最明顯，分別增加了4 703萬元和4 322萬元，研究時(shí)段內(nèi)水域、草地、未利用地面積增加是主要原因。

2000—2015年地形起伏度上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化特征(圖5)，水源涵養(yǎng)、廢物處理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈增加趨勢(shì)，土壤形成與保護(hù)、食物生產(chǎn)和原材料等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈減少趨勢(shì)：變化最明顯為小起伏地區(qū)(70～200 m)，其中水源涵養(yǎng)ESV增幅最大(2 184萬元)，其次為廢物處理ESV增加了1 814萬元，低起伏地區(qū)水域面積增加了1 460.46 hm2和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高是引起水源涵養(yǎng)和廢物處理ESV增益的主要因素；土壤形成與保護(hù)在各個(gè)地形起伏度上變化呈減少趨勢(shì)，70～200 m地形起伏度上減幅(833萬元)最大，其主要原因?yàn)榈推鸱貐^(qū)耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地。

表4 淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化率

圖3 基于高程梯度上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖4 基于坡度分級(jí)上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值地形起伏度空間特征分析

利用2000年、2015年兩期土地利用數(shù)據(jù)，分析不同地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化，探討流域內(nèi)地形因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，本文將研究區(qū)內(nèi)0～30 m(平坦地區(qū))、30～70 m(微起伏地區(qū))、70～200 m(小起伏地區(qū))和>200 m(中起伏地區(qū))分別對(duì)應(yīng)abcd。以5 km×5 km為網(wǎng)格單元按照ArcGIS中自然斷裂法將各地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為<6 000元、6 000～12 000元、12 000～30 000元和>30 000元4類，2000—2015年地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)劃分為增加區(qū)域、不變區(qū)域和減少區(qū)域(圖6)。如圖6所示，不同地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分布不一致，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值>30 000元主要分布于小起伏地區(qū)(70～200 m)，其主要原因?yàn)樗?、林地和草地分布面積廣，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高。平坦地區(qū)(0～30 m)在研究區(qū)分布面積小，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值<6 000元主要分布于淇河下游地區(qū)。微起伏地區(qū)(30～70 m)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值<6 000元主要分布于上游草地覆蓋的地區(qū)，主要原因?yàn)椴莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)小；介于6 000～12 000元和12 000～30 000元分布于耕地覆蓋的地區(qū)，主要原因是耕地面積分布廣和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)高。中起伏地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值>30 000元分布于林地覆蓋的地區(qū)，林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高是其主要原因。2000—2015年地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值處于動(dòng)態(tài)變化過程中：變化最為明顯的小起伏地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加的區(qū)域主要為草地和水域面積增加[32]，耕地和林地面積減少導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值減少；淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值減少了0.14億元(表4)，表明研究區(qū)在研究期內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能呈衰退狀態(tài)。

圖5 基于地形起伏度上單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖6 2000年、2015年地形起伏度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化

4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析

本文將研究區(qū)采用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表中各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)分別上下調(diào)整50%后與對(duì)應(yīng)的土地利用類型面積相乘得到2000年、2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及敏感性指數(shù)(表5)。由表5可以看出，各項(xiàng)土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)均小于1，其中2000年林地敏感性指數(shù)最高(0.53)，2015年未利用地敏感性指數(shù)最低(0.000 1)，表明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性，進(jìn)一步說明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的改變對(duì)淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響不顯著。

表5 調(diào)整后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及敏感性指數(shù)

5 結(jié)論與討論

5.1 討 論

學(xué)界研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化集中采用單位面積價(jià)值法和單位面積服務(wù)功能法測(cè)度，而單位面積價(jià)值法具有輸入?yún)?shù)少，計(jì)算過程簡單，對(duì)于流域等小尺度地區(qū)應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)[32]，故本文利用單位面積價(jià)值法測(cè)定淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。由于供給服務(wù)、支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)等服務(wù)功能主要是耕地、林地、草地、水域等土地利用類型提供，建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的供給不產(chǎn)生直接影響，參照謝高地等[11-13]的研究，本文不對(duì)建設(shè)用地進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。淇河流域地形復(fù)雜，處于太行山南段向華北平原的山地平原過渡地帶，運(yùn)用地形因子研究山區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值展開了思路，對(duì)深入分析土地利用/覆被變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相互關(guān)系具有重要價(jià)值。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的集成與測(cè)度一直是地理學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)，然而對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究范式成為學(xué)界的難題[5]。目前，多數(shù)學(xué)者利用土地利用/覆被的變化研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化，其中RUSLE、InVEST和VER等模型成為研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的主要手段，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的精準(zhǔn)化和小尺度已成為趨勢(shì)，然而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的影響因素尚不多見。因此，筆者今后將在本文的基礎(chǔ)上運(yùn)用模型分析淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，進(jìn)一步探討小尺度地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和功能的外部影響因素及人類活動(dòng)強(qiáng)度的干擾程度。

5.2 結(jié) 論

(1) 淇河流域內(nèi)以林地、草地和耕地為主，比重之和占研究區(qū)總面積的95%：2000—2015年研究區(qū)內(nèi)耕地面積減少了29 671.64 hm2，減幅最明顯；草地面積增加8 854.38 hm2，增幅最大；未利用地單一動(dòng)態(tài)度最高為632.14%。

(2) 2000—2015年地形因子上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化顯著：200～400 m高程分級(jí)上耕地ESV減幅最大(4 464.64萬元)，600～800 m高程分級(jí)上林地ESV減幅最明顯(4 464萬元)，水域ESV在400～600 m上增益2 354.88萬元；耕地ESV在0°～5°坡度分級(jí)上減幅最大(3 197萬元)，林地ESV在>35°坡度分級(jí)上減幅最大(4 293萬元)，8°～15°坡度分級(jí)上增加了2 593萬元，水域ESV在15°～25°坡度分級(jí)上增幅最大(2 332萬元)；耕地ESV在平坦地區(qū)減幅最大(3 720萬元)，水域ESV在微起伏地區(qū)增幅最大(5 940萬元)，林地ESV在中起伏地區(qū)減幅最大(5 492萬元)、微起伏地區(qū)增幅最大(3 967萬元)。

(3) 2000—2015年各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在高程、坡度和地形起伏度損益幅度不同，其中廢物處理和水源涵養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值增益最明顯，土壤形成與保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減損最多。從一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型分析，研究時(shí)段內(nèi)調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)價(jià)值呈增加趨勢(shì)、供給服務(wù)和支持服務(wù)價(jià)值呈減少趨勢(shì)；支持服務(wù)貢獻(xiàn)率等級(jí)最大、調(diào)節(jié)服務(wù)次之。

(4) 2000—2015年淇河流域內(nèi)敏感性指數(shù)均小于1，證明本文研究結(jié)果真實(shí)可信。