三峽庫區(qū)生態(tài)敏感區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)安全變化
——以重慶市云陽、奉節(jié)、巫山三縣為例

李 燦,吳 嬌.,李月臣

(1.重慶欣榮土地房屋勘測技術(shù)研究所,重慶400020;2.重慶市規(guī)劃和自然資源調(diào)查監(jiān)測院,重慶 400020;3.西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,重慶400715)

生態(tài)系統(tǒng)景觀改變的表現(xiàn)形式是地表覆被變化[1-2]，生態(tài)景觀的穩(wěn)定對維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用，是保持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能穩(wěn)定和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[3-4]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程向人類直接或間接地提供生命支持產(chǎn)品和服務(wù)的經(jīng)濟(jì)度量[5]，定量評估區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值是實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源合理配置與高效利用的基礎(chǔ)[6]，也是以生態(tài)服務(wù)價(jià)值構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全評估的重要前提[7]。當(dāng)前，生態(tài)環(huán)境效益損益通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來量化[8]，以土地利用/土地覆被變化為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究可以為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的管理提供理論支持，是后期生態(tài)環(huán)境建設(shè)補(bǔ)償政策提出的保障。

生態(tài)安全是指區(qū)域的生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、布局合理，資源可持續(xù)利用，人類享受的各種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)益不受威脅的狀態(tài)[9-10]。當(dāng)前，關(guān)于生態(tài)安全的研究多集中在區(qū)域尺度和生態(tài)系統(tǒng)尺度為主的生態(tài)敏感區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)[11-12]，以“狀態(tài)—壓力—響應(yīng)”模型為基礎(chǔ)，采用生態(tài)足跡法[13]、綜合指數(shù)法[14-15]、層次分析法[16]等測算區(qū)域生態(tài)安全，但評價(jià)體系多以專家打分為主，指標(biāo)體系缺乏動(dòng)態(tài)性特征，且受主觀因素較大，無法客觀地從多個(gè)角度窺視生態(tài)環(huán)境空間特征。生態(tài)安全包括環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及相互作用、聯(lián)系等系統(tǒng)屬性[9]，而生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)與環(huán)境相互作用機(jī)制可以通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系來體現(xiàn)[17]。土地利用變化是人類活動(dòng)對環(huán)境影響最直接的表現(xiàn)形式[18]，其變化直接關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)功能及價(jià)值。目前主要集中土地覆被變化下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評價(jià)與研究，將生態(tài)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)安全相結(jié)合的研究較少。因此本研究擬引進(jìn)人為干擾度和景觀脆弱度，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化關(guān)系來表征云陽—奉節(jié)—巫山生態(tài)安全格局，結(jié)合統(tǒng)計(jì)法、網(wǎng)絡(luò)分析法、空間插值法實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)安全評價(jià)在時(shí)間動(dòng)態(tài)、空間可視化的四維表達(dá)，并探討生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化下的生態(tài)安全格局動(dòng)態(tài)變化趨勢，這區(qū)別于以往學(xué)者用靜態(tài)性的指標(biāo)體系對生態(tài)安全研究，為進(jìn)一步提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，維持地區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

云陽、奉節(jié)、巫山地處重慶市東北部，長江上游三峽庫區(qū)腹心，是渝東北三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群重要組成部分，轄100個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，幅員面積為10 723.52 km2。云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)地形地貌復(fù)雜，氣候特征明顯，氣候條件溫和，屬于濕潤亞熱帶季風(fēng)型氣候，多年年均氣溫16.73℃，年均降雨量1 132 mm；土壤類型有7個(gè)土類，11個(gè)亞類；區(qū)域內(nèi)降雨充沛、溪河較多，礦產(chǎn)資源豐富、儲(chǔ)量較多；動(dòng)植物資源豐富，其中植被有4 000多種，動(dòng)物1 500余種。2018年末，云陽、奉節(jié)、巫山常住人口211.15萬人，占全市總?cè)丝诘?.81%，其中城鎮(zhèn)人口為91.62萬人，城鎮(zhèn)化率為43.39%。研究區(qū)地形起伏較大、山體地質(zhì)情況復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境本底較脆弱，石漠化和水土流失較為嚴(yán)重。根據(jù)2018年重慶市水土保持公報(bào)，云陽、奉節(jié)、巫山水土流失面積4 825.83 km2，占研究區(qū)總面積的45.15%，其中，中度及以上侵蝕1 240.34 km2，占幅員面積的11.60%，水土流失強(qiáng)烈侵蝕以上(強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈)面積670.56 km2，占幅員面積的6.27%；石漠化面積超過幅員面積的10%。近年來，當(dāng)?shù)卣嗬^實(shí)施了坡改梯、擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)林范圍、封禁治理等工程措施，研究區(qū)森林面積增加，生態(tài)環(huán)境得到進(jìn)一步改善。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究選擇云陽、奉節(jié)、巫山3個(gè)地區(qū)2000年、2006年、2012年和2018年月份相近(6—9月)且云量較少的TM影像(http:∥www.csdb.cn./)，分辨率為25 m，進(jìn)行遙感影像解譯。為了分析研究區(qū)土地利用覆被變化情況，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況和本次研究目的，參照《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T21010—2007)，將研究區(qū)土地利用類型分為6大類：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地。分別對每期分類結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，四期的精度都超過了87.3%，符合本次精度要求。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《重慶統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 研究方法

2.1 生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的確定

根據(jù)相關(guān)研究，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高低除了與土地利用類型相關(guān)，還與NPP(Net Primary Productivity)、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)、EVI(Enhanced vegetation index)等高度相關(guān)，參照相關(guān)學(xué)者[19]以NPP，NDVI為數(shù)據(jù)源對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的修正，在Constanza[5]和謝高地[7]等研究成果的基礎(chǔ)上，并結(jié)合其他學(xué)者[20]對重慶市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的修訂成果，進(jìn)一步對云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子進(jìn)行修正，得到研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能當(dāng)量因子(表1)。

表1 修正后的研究區(qū)各土地利用類型各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能當(dāng)量因子

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能單位面積價(jià)值的確定：

標(biāo)準(zhǔn)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相對于農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)貢獻(xiàn)的大小，具體計(jì)算方式為：

(1)

式中：Hn表示某種土地利用類型的某種服務(wù)功能1 hm2提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2);Ti表示標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2)，本研究中取2000—2018年云陽、奉節(jié)、巫山3個(gè)區(qū)縣多年農(nóng)田作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值的平均值；m為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子，1/7是指在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7。

根據(jù)下列公式計(jì)算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值：

(2)

(3)

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值；Ak為k類景觀類型的分布面積；Ck為k類型景觀單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；m為研究區(qū)土地利用種類，為6。

2.2 人為干擾度指數(shù)

參照嚴(yán)恩萍等[21]的研究，在本研究中，對林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地的人為影響強(qiáng)度系數(shù)分別賦值為0.12，0.61，0.09，0.12，0.94，0.08。人為干擾具體計(jì)算公式為[22]:

(4)

式中：HAI代表研究區(qū)受到的人為干擾；N代表土地利用類型數(shù)，為6，表示景觀類型的數(shù)量；Ai，Pi分別為第i種土地利用類型的面積以及該類型的人為影響強(qiáng)度系數(shù)；S為表示所研究區(qū)的總面積。

2.3 景觀脆弱度指數(shù)

景觀脆弱程度受外界干擾的影響，根據(jù)對景觀脆弱度的研究[23]，對本研究中林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地的景觀脆弱度指數(shù)賦值，分別為0.25，0.55，0.35，0.77，0.10，0.90。景觀脆弱度指數(shù)U的計(jì)算過程跟人為干擾度指數(shù)HAI的計(jì)算方式類似。

2.4 生態(tài)安全指數(shù)的構(gòu)建

區(qū)域的人為活動(dòng)越強(qiáng)，區(qū)域景觀受到的人為影響就相對較大，使區(qū)域景觀脆弱化，景觀脆弱度越低的區(qū)域，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越大，生態(tài)安全程度就越低，根據(jù)景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，引入生態(tài)安全度(ES)，其計(jì)算公式為：

ES=1-HAI×U

(5)

式中：ES為生態(tài)安全指數(shù)；HAI為人為干擾指數(shù)；U為景觀脆弱度指數(shù)。

本文參照相關(guān)研究[24-25]，將生態(tài)安全分為5個(gè)等級(表2)，等級越低，生態(tài)安全越差，相反，等級越高，生態(tài)安全度越高。

表2 生態(tài)安全等級標(biāo)準(zhǔn)

為了直觀地從空間上反映出研究區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)安全格局情況，對比生態(tài)服務(wù)價(jià)值與生態(tài)安全在空間上的差異，本文應(yīng)用網(wǎng)格分析法、Kriging空間插值分析生態(tài)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)安全的空間變化與差異，具體操作參見文獻(xiàn)[20]。

3 結(jié)果與分析

3.1 云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)土地利用變化特征

3.1.1 土地利用時(shí)間變化 云陽、奉節(jié)、巫山四期不同土地利用類型面積及比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表3)：(1) 林地和耕地是研究區(qū)主要土地利用類型，水域、建設(shè)用地、未利用地面積相對較少；(2) 草地在前兩期占比較大，從2012年后草地面積減少明顯；(3) 隨著退耕還林等政策實(shí)施，政策效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，林地面積增加較多，截至2018年底林地面積所占比例增加了11.16%；(4) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類干擾活動(dòng)加強(qiáng)，建設(shè)用地不斷拓展，2000—2018年建設(shè)用地面積從33.53 km2增加到176.28 km2；(5) 研究區(qū)是三峽庫區(qū)重要地區(qū)，受庫區(qū)的影響較大，2000—2018年水域面積從136.80 km2增加到295.69 km2，水域面積在2000年的基礎(chǔ)上增加了一倍多。

表3 云陽、奉節(jié)、巫山四期土地利用面積、比例及變化情況

3.1.2 土地利用空間變化 由圖1可以看出，2000—2018年土地利用覆被變化較為顯著：(1) 草地面積逐漸減少，耕地、草地減少幅度較大的地區(qū)主要集中在云陽東部、南部，奉節(jié)中部，巫山西北部、中部；(2) 人為活動(dòng)加強(qiáng)，建設(shè)用地在原有的中心城區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大，其中云陽縣城城區(qū)拓展最為明顯；(3) 水域變化也較為明顯，水域面積在原有的流域基礎(chǔ)上進(jìn)一步向兩岸擴(kuò)張；(4) 全域林地均有一定的增加，主要分布在區(qū)域北部、中部和東部，長江流域沿線一帶。

圖1 云陽、奉節(jié)、巫山2000-2018年土地利用類型空間分布

3.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化情況

3.2.1 不同土地類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化情況 從表4可以看出，2000年、2006年、2012年、2018年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值總體呈現(xiàn)增長趨勢，其中2018年較2012年略微下降。耕地產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量先減少后增加；草地產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在前兩期較多，后兩期則驟減；林地、水域提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值跟研究區(qū)生態(tài)價(jià)值變化趨勢一致，先增加后略微減少；其中林地對生態(tài)服務(wù)價(jià)值的總量貢獻(xiàn)最大，建設(shè)用地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)最小，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類改造自然的活動(dòng)能力增強(qiáng)，建設(shè)用地面積擴(kuò)張，建設(shè)用地產(chǎn)生更多負(fù)向生態(tài)服務(wù)價(jià)值。未利用地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值可忽略不計(jì)。

表4 2000-2018年云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)類型的價(jià)值變化 萬元

3.2.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間變化 為了從空間上反映出生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化情況，結(jié)合前面修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能當(dāng)量因子表和公式，利用處理后的研究區(qū)土地利用覆蓋數(shù)據(jù)，得到2000—2018年研究區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布圖，見圖2。

圖2 2000-2018年云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布

可以看出，研究區(qū)土地利用空間格局分布決定了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間分布情況，云陽北部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量低于南部，奉節(jié)中部長江沿線、巫山北部、東部地區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高；生態(tài)服務(wù)價(jià)值低值區(qū)主要分布于建設(shè)用地及耕地、草地為主的研究區(qū)西部地區(qū)。根據(jù)研究可知，單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高的是水域，其次是林地、草地，而建設(shè)用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為負(fù)，而研究區(qū)優(yōu)勢土地利用類型為林地，因此高價(jià)值區(qū)與林地分布趨勢一致，低值區(qū)的分布與耕地、草地、建設(shè)用地格局一致。由于政府實(shí)施的相關(guān)生態(tài)修復(fù)政策效應(yīng)具有滯后性，2012年與2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)面積比前兩年高值區(qū)的面積大，而2018年城鎮(zhèn)開發(fā)強(qiáng)度進(jìn)一步加強(qiáng)，生態(tài)服務(wù)產(chǎn)生的負(fù)向價(jià)值比2012年較多，這是導(dǎo)致2018年生態(tài)服務(wù)價(jià)值較2012年相比略微下降的原因，該變化趨勢與之前學(xué)者研究的相符合[21]。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布受區(qū)域景觀格局的影響，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值重要區(qū)主要分布在林地、水域等區(qū)域[26]。研究區(qū)屬于典型的山地生態(tài)系統(tǒng)，空間異質(zhì)性明顯，研究區(qū)中部、南部和東部一帶林地分布較多，森林覆被較高，區(qū)內(nèi)的長江流域是重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)主要集中分布在林地、長江流域一帶；而建設(shè)用地屬于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的低值區(qū)，從研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值在空間上的分布看，分布規(guī)律符合傅伯杰等[27]的研究規(guī)律。在研究期內(nèi)，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值逐漸增加，主要在于對庫區(qū)環(huán)境的高度重視以及不斷實(shí)施的生態(tài)保護(hù)工程，使庫區(qū)整體的生態(tài)環(huán)境得到改善，增強(qiáng)了各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

3.3 生態(tài)安全變化情況

3.3.1 生態(tài)安全時(shí)間變化 表5是2000—2018年研究區(qū)不同生態(tài)安全等級面積的變化情況。由表可知，近18 a來，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境安全情況變化較小，研究區(qū)生態(tài)情況主要以生態(tài)較安全和生態(tài)安全為主。2000年和2006年研究區(qū)存在小面積的生態(tài)較不安全的區(qū)域，分別占研究區(qū)面積的1.28%和0.29%，2012年和2018年生態(tài)較不安全的面積比前兩期生態(tài)較不安全的面積大，其中2018年生態(tài)較不安全面積比2000年多20.33 km2；生態(tài)不安全區(qū)、生態(tài)穩(wěn)定區(qū)、生態(tài)安全區(qū)有一定的減少，其中較不安全區(qū)域減少最為顯著，面積減少610.45 km2，減少比例5.51%；生態(tài)穩(wěn)定區(qū)、生態(tài)不安全區(qū)和生態(tài)安全區(qū)有一定減少，其中生態(tài)安全區(qū)減少最多，減少面積239.17 km2；其他區(qū)域增加，生態(tài)較不安全區(qū)和生態(tài)較安全區(qū)面積有一定增加，其中生態(tài)較安全區(qū)面積增加372.05 km2。整體而言，云陽、奉節(jié)、巫山距離主城較遠(yuǎn)，承接主城輻射帶來的影響也較小，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境情況較好。

表5 2000-2018年研究區(qū)不同生態(tài)安全等級的面積、比例及變化情況

3.3.2 生態(tài)安全空間變化 為了從空間上直觀看出研究區(qū)2000—2018年4個(gè)時(shí)期生態(tài)安全變化情況，利用Kriging空間插值法，得到研究區(qū)四期的生態(tài)安全指數(shù)的空間分布圖，見圖3。

圖3 2000-2018年云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)生態(tài)安全空間分布

可以看出，2000—2018年研究區(qū)生態(tài)安全指數(shù)西部明顯低于東部，南部高于北部，中部地區(qū)較低，這主要與研究區(qū)的土地利用覆被情況極大相關(guān)，云陽、奉節(jié)、巫山中心城區(qū)周圍主要以生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差的耕地、草地為主，而云陽東部、奉節(jié)中部、南部以及巫山北部、東部地區(qū)主要以林地為主，這些地區(qū)生態(tài)安全狀況較好；在研究區(qū)內(nèi)，生態(tài)安全指數(shù)的空間格局整體變化較小，低值區(qū)和高值區(qū)中心位置沒有發(fā)生顯著改變，研究區(qū)生態(tài)安全指數(shù)在空間上的分布趨勢與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化趨勢保持一致。

整個(gè)研究期內(nèi)，2000年生態(tài)安全指數(shù)的低值和高值分別小于期余三期的生態(tài)安全指數(shù)的低值和高值，這與研究區(qū)的土地覆被變化相符合。云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)作為渝東北三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群重要組成部分，隨著城鎮(zhèn)化速度加快，城鎮(zhèn)區(qū)域在原有的基礎(chǔ)上明顯擴(kuò)張，這些區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相對頻繁，但政府在城鎮(zhèn)建設(shè)的同時(shí)進(jìn)一步促進(jìn)土地的節(jié)約集約利用，減少閑置土地，同時(shí)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，生態(tài)安全情況在原有的基礎(chǔ)上逐漸好轉(zhuǎn)。受地形條件的影響，研究區(qū)內(nèi)的林地多分布在地形起伏大、海拔較高的區(qū)域，這些區(qū)域交通閉塞，人煙稀少，且隨著“退耕還林”政策、各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工程效應(yīng)的逐漸顯現(xiàn)，林地等生態(tài)系統(tǒng)受到更好的保護(hù)，生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境逐漸改善，使而林地作為研究區(qū)的優(yōu)勢利用類型，對整個(gè)研究區(qū)生態(tài)安全程度逐漸提高至關(guān)重要。

3.4 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對生態(tài)安全的影響

從時(shí)間上看，2000—2018年，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值從687 654.93萬元增加到759 968.85 萬元，生態(tài)較安全及安全的面積從9 126.34 km2增加到9 259.23 km2；從空間上看，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局與研究區(qū)土地利用覆被變化趨勢保持一致，林地受人為影響小，區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高，生態(tài)環(huán)境狀況也相對較好，而生態(tài)服務(wù)價(jià)值低值區(qū)和生態(tài)安全指數(shù)較低區(qū)主要是分布在受人為活動(dòng)較為強(qiáng)烈的建設(shè)用地、耕地等區(qū)域，生態(tài)安全格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間趨勢保持一致，生態(tài)安全指數(shù)較高的區(qū)域主要集中在林地分布較多的區(qū)域，而城鎮(zhèn)、耕地等區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)則較低。

生態(tài)系統(tǒng)為人類的生存和發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的功能服務(wù)在區(qū)域的生態(tài)安全中占據(jù)著重要位置。云陽、奉節(jié)、巫山是國家重點(diǎn)生態(tài)功能縣，渝東北涵養(yǎng)區(qū)的重要組成部分，良好的生態(tài)環(huán)境是該片區(qū)域最大的優(yōu)勢，在推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)文明的建設(shè)，對整個(gè)渝東北乃至更大區(qū)域的生態(tài)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展都至關(guān)重要。云陽、奉節(jié)、巫山具有典型的山地生態(tài)系統(tǒng)特征，區(qū)域地形起伏大，海拔較高，近年來，城市化加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相對頻繁，從而加速耕地、草地破壞或向其他土地利用方式轉(zhuǎn)變，促使耕地、草地景觀趨于破碎化，從而導(dǎo)致耕地、草地等區(qū)域生態(tài)安全程度較低，這與韓逸等[28]的研究一致，而景觀破碎度與生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈負(fù)相關(guān)[29]。

在研究期內(nèi)，草地提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值在逐漸減少，林地提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值顯著增加，耕地提供的價(jià)值變化幅度較小，各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值整體上呈現(xiàn)增加趨勢增加，區(qū)域生態(tài)安全水平整體在提高。一方面，區(qū)域草地受地形起伏影響，草地主要分布于海拔較低的區(qū)域，再加上鄉(xiāng)村人口逐漸城鎮(zhèn)化，合適放牧的草地撂荒嚴(yán)重[26]，使草地抵御生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的能力下降，草地向林地等土地利用類型轉(zhuǎn)化；另一方面，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，人類活動(dòng)的加強(qiáng)，大量草地、部分耕地被非農(nóng)建設(shè)占用，但隨著政府對耕地保護(hù)的不斷加強(qiáng)，使耕地在研究期內(nèi)變化較小。退耕還林政策效應(yīng)是一個(gè)累積與滯后的反應(yīng)過程，再加上政府實(shí)施對區(qū)域石漠化的治理，進(jìn)一步加快對長江生態(tài)屏障工程的建設(shè)，各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)政策、生態(tài)工程在2005年后才逐漸起到了改變景觀格局的作用，這是2012年后林地面積增加較多的主要原因。此外，林地集中分布在海拔較高，距居民點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域，受到人為干擾的影響較小，林地生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)穩(wěn)定，景觀破碎化程度降低，且林地生態(tài)系統(tǒng)具有潛在的生態(tài)效益，在涵養(yǎng)水域和水土保持方面發(fā)揮著巨大的作用，是保障研究區(qū)生態(tài)環(huán)境最主要的屏障，再加上林地是云陽、奉節(jié)、巫山地區(qū)主要的土地利用類型，對整個(gè)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)最大，進(jìn)而提升了整個(gè)區(qū)域的生態(tài)安全水平。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

人類活動(dòng)主要集中在地形條件較好且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)[30]，其活動(dòng)干擾會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞、功能衰退、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境退化現(xiàn)象。奉節(jié)、巫山均地處長江沿線，再加上三峽庫區(qū)的修建和運(yùn)行，大量的移民遷入，不斷地遷建導(dǎo)致保留的中心城區(qū)、場鎮(zhèn)在原有的基礎(chǔ)上逐漸擴(kuò)大，由于毗鄰城鎮(zhèn)，這一部分長江流域受到的人為干擾就較大，從而對局部區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的連通性和完整性產(chǎn)生一定程度的破壞，再加上耕地、草地大多分布在地形起伏相對較低的區(qū)域，且生態(tài)結(jié)構(gòu)單一。近年來，政府加大對渝東北經(jīng)濟(jì)發(fā)展的投入，研究區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，大量非農(nóng)建設(shè)占用耕地、草地，局部地區(qū)受到的人為干擾活動(dòng)較大，但政府在開展各類建設(shè)的同時(shí)又針對性地提出保護(hù)和建設(shè)策略，在堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的前提下嚴(yán)格控制建設(shè)開發(fā)規(guī)模和強(qiáng)度，進(jìn)而出現(xiàn)了低生態(tài)安全區(qū)向四周擴(kuò)張，整體的生態(tài)安全指數(shù)呈逐漸增加趨勢。而林地分布主要集中于海拔較高或地形起伏較大地區(qū)，人為活動(dòng)較少，高生態(tài)安全區(qū)域則集中在這些區(qū)域。單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能產(chǎn)生的價(jià)值由自然生態(tài)系統(tǒng)健康程度決定[31]，生態(tài)安全空間格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間分布趨勢一致。

本研究數(shù)據(jù)來源于遙感影像，數(shù)據(jù)處理過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價(jià)值的估算結(jié)果與實(shí)際有一定偏差。采用間接評價(jià)法對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評估，根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，對當(dāng)量因子進(jìn)行了修正，對單位面積不同生態(tài)系統(tǒng)不同服務(wù)類型價(jià)值進(jìn)行賦值，生態(tài)安全評價(jià)考慮了土地利用類型，避免了因利用類型不同其內(nèi)部穩(wěn)定性、安全性不一樣的影響，最后獲得的評價(jià)結(jié)果能從大尺度上反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)安全的空間分布格局和演變規(guī)律。此外為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，生態(tài)服務(wù)價(jià)值與生態(tài)安全間的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4.2 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)耕地和林地是主要景觀類型，2000—2018年期間，草地面積銳減，林地面積增加較多。

(2) 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈現(xiàn)逐漸增長趨勢；從不同生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值上看，林地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)較大，其次是耕地，而建設(shè)用地對生態(tài)服務(wù)價(jià)值為負(fù)向貢獻(xiàn)；從生態(tài)服務(wù)價(jià)值的空間分布上看，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間分布上受景觀空間格局的影響，生態(tài)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)集中分布在林地區(qū)域，低值區(qū)集中分布在城鎮(zhèn)一帶。

(3) 自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)相互作用影響區(qū)域的生態(tài)安全狀況，在環(huán)保意識逐漸加強(qiáng)及各種環(huán)保政策有效實(shí)施的背景下，研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境水平逐漸提高，生態(tài)環(huán)境逐漸改善，生態(tài)安全系數(shù)逐漸增大，研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)安全格局跟生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布格局大體一致，生態(tài)安全高值區(qū)主要集中于生態(tài)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)，生態(tài)安全低值區(qū)主要集中分布在生態(tài)服務(wù)價(jià)值較低區(qū)域。