LUCC影響下遼東灣北部區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變

閆曉露, 鄭 歡, 李洪飛

( 1.遼寧師范大學(xué) 海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心,遼寧 大連 116029;2.遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116029)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Service Values，ESV)是指生態(tài)系統(tǒng)能夠?yàn)槿祟愄峁┑闹苯踊蜷g接的條件與支持，主要包括生態(tài)系統(tǒng)向人類社會(huì)成員提供的直接服務(wù)和向經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)間接輸入有用的物質(zhì)和能量，以及接受并轉(zhuǎn)化來(lái)自經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的廢棄物等[1-4].

土地利用是指人類施加于特定地點(diǎn)的管理方式，而覆被是特定條件下，存在于特定空間中的各種生態(tài)系統(tǒng)及其特質(zhì)，例如濕地、水系、土地、林木、裸地等.因此土地利用/覆被變化(Land Use And Land Cover Change，LUCC) 受生態(tài)系統(tǒng)與人類活動(dòng)的相互影響、相互制約，并成為其重要響應(yīng)之一.Lautenbach[5]等從歷史演變的角度，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)，探討區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的變化；James[6]等通過(guò)分析大自然的服務(wù)功能，得出社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)自然生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)，并呼吁社會(huì)發(fā)展應(yīng)當(dāng)與自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及恢復(fù)并重；陳陽(yáng)[7]等借助評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的方法對(duì)三江平原北部地區(qū)2市5縣1954—2009年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估量，較系統(tǒng)的探究了土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變；韓增林[8]等探究遼東灣北部區(qū)土地利用強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值引起的時(shí)間及空間的變化，為促進(jìn)濱海濕地資源合理配置及維持生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供重要依據(jù)；涂小松與龍花樓[9]運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估模型以及相關(guān)分維、空間統(tǒng)計(jì)等評(píng)估方法,分析鄱陽(yáng)湖地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間上的動(dòng)態(tài)變化.縱觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)土地利用/覆被變化下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化開(kāi)展研究，可以揭示人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)之間的影響關(guān)系，從而促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展.

遼東灣北部區(qū)位于我國(guó)渤海灣的北部，是我國(guó)海岸濱海濕地的主要分布區(qū)之一，因其珍貴的濕地資源而成為許多珍稀瀕危生物的重要棲息場(chǎng)所及繁殖基地，具有重要的直接或間接的生態(tài)功能.但是大規(guī)模的填海活動(dòng)使研究區(qū)濱海濕地面積急劇減小，濕地生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞.本研究在 GIS 及 ESV 評(píng)估模型的支持下，對(duì)1985、1993、2002、2014年遼東灣北部區(qū)土地覆蓋信息進(jìn)行ESV空間分布模型的描繪以及時(shí)空演變的探究，以期為研究區(qū)土地資源合理利用、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與保護(hù)，資源的可持續(xù)利用以及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

遼東灣位于中國(guó)渤海海域內(nèi)，具體包含了河北省大清河口到遼東半島南端老鐵山角以北的海域，因地處北緯39°左右，而成了中國(guó)緯度最高的海灣.其北部地區(qū)(東經(jīng)121°14′～122°9′，北緯40°32 ′～41°12′)囊括了遼河三角洲的中心區(qū)域，生態(tài)地位十分重要.研究區(qū)海岸線綿長(zhǎng)，臨港產(chǎn)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展前景巨大，并且擁有豐富的濕地生態(tài)資源、珍稀動(dòng)物資源、漁業(yè)資源以及油氣資源，近幾十年來(lái)引起人類的高度關(guān)注.由于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的不斷擴(kuò)大，土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度和程度不斷加大，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能受到削弱，破壞的情況也日益加劇.因此，基于土地利用及覆被變化的影響，對(duì)遼東灣北部地區(qū)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的評(píng)估，揭示其時(shí)間和空間的演變特點(diǎn)，對(duì)修復(fù)和完善區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要的實(shí)際意義.

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)勘探局網(wǎng)站(http://landsat.usgs.gov/)提供的研究區(qū)域1985、1993、2002、2014年的Landsat遙感影像.首先，以1∶50 000地形圖為基準(zhǔn)，結(jié)合“高分二號(hào)”衛(wèi)星的高清影像，借助ENVI5.1 軟件對(duì)獲得的4期遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，其次，運(yùn)用ArcGIS(10.2版本)軟件，將土地利用類型分為水田、草地、裸地、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旱田、濕地、水域及建設(shè)用地8個(gè)一級(jí)分類類型，繪制遼東灣北部區(qū)土地利用類型圖(1985—2014年).最后，為了達(dá)到更加準(zhǔn)確的表達(dá)效果，將研究區(qū)域劃分為500 m×500 m 大小的網(wǎng)格單元，計(jì)算研究區(qū)域每個(gè)網(wǎng)格單元的4個(gè)時(shí)期的ESV平均值，并將其賦值到網(wǎng)格矢量文件和單元幾何中心點(diǎn)矢量文件屬性表中，得到平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局圖.

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值ESV的核算方法

由于國(guó)外學(xué)者Costanza[10]等提出的ESV評(píng)估方法不能直接運(yùn)用于中國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究，本文采用謝高地[11]等改進(jìn)后提出的當(dāng)量因子法：

D=Sr×Fr+Sw×Fw+Sc×Fc.

(1)

其中，D為標(biāo)準(zhǔn)單位當(dāng)量因子，指全國(guó)平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年每公頃的自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2)，Sr、Sw、Sc為某年稻谷、小麥和玉米三種作物的播種面積分別占總播種面積的百分比(%)，F(xiàn)r、Fw、Fc為該年全國(guó)稻谷、小麥和玉米的凈利潤(rùn)(元/hm2).

計(jì)算遼寧省的地區(qū)修訂系數(shù)：

(2)

其中，φ為遼寧省修訂系數(shù)，Q為遼寧省單位面積糧食產(chǎn)量，Qo為全國(guó)單位面積糧食產(chǎn)量.

對(duì)研究區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積ESV進(jìn)行修訂：

Ei=φ×Eoi.

(3)

其中，Ei是經(jīng)地區(qū)修訂后的第i類土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能當(dāng)量，Eoi為第i類土地利用類型的全國(guó)平均生態(tài)服務(wù)功能當(dāng)量，i=1，…，8依次為水田、草地、裸地、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旱田、濕地、水域及建設(shè)用地.

本文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值ESV數(shù)據(jù)采用韓增林[8]等對(duì)遼東灣北部區(qū)近30年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用強(qiáng)度關(guān)系的研究.

1.3.2 空間自相關(guān)Global Moran’sI分析

Global Moran’sI用于描述研究區(qū)域各個(gè)單元ESV分布格局的空間相似程度，即空間自相關(guān)性[12].其中，-10時(shí)，為正相關(guān)；I<0時(shí)，為負(fù)相關(guān)；I=0時(shí)，不相關(guān)，即空間分布具有隨機(jī)性[8].I值越大，各單元的空間相關(guān)性越顯著，反之則越不顯著.計(jì)算公式如下:

(4)

統(tǒng)計(jì)的Z(I)得分按以下形式計(jì)算:

(5)

其中，zi、zj是空間單元i、j的ESV值與其平均值之差，wij是空間單元i和j之間的空間權(quán)重，n為選取的要素總數(shù)，So是所有空間權(quán)重的聚合,E(I)是I的期望值，V(I)是I的理論方差值.若Z(I)屬于[-1.65，1.65]，表明空間呈隨機(jī)分布的狀態(tài)，越大于此范圍表示空間聚集越顯著，越小于此范圍表示空間分散越顯著.

1.3.3 高/低聚類 Getis-Ord GeneralG分析

Global Moran’sI指數(shù)可以說(shuō)明ESV 空間自相關(guān)性的存在模式，而Getis-Ord GeneralG可用于探測(cè)空間單元 ESV 是否存在高值或低值聚集的空間分布模式[13]，其計(jì)算公式如下:

(6)

其中,xi、xj分別表示空間單元i、j的ESV值，wi、j是二進(jìn)制空間權(quán)重矩陣，n是選取的空間單元數(shù)量.G指數(shù)屬于[0，1]，值越大表明高值聚集越顯著，值越小越趨向于低值聚集.此外，運(yùn)用G值與它的理論期望值E(G)相比較，并判斷其標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量Z(G)的顯著性，分析ESV動(dòng)態(tài)演變的空間聚集的特點(diǎn).當(dāng)G>E(G)且Z(G)顯著時(shí)，表現(xiàn)為高值聚集；當(dāng)G

(7)

其中,xj是空間單元j的ESV指數(shù)變化量,wi, j是二進(jìn)制空間權(quán)重矩陣,n是空間單元數(shù)量.

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用/覆被變化

遼東灣北部地區(qū)的土地利用變化(表1)，在1985—2014年30 a間，從總體上表現(xiàn)為：旱地、水田、灌草叢、裸地、建設(shè)用地和水產(chǎn)養(yǎng)殖面積增加，分別增加了26.11 km2、102.84 km2、61.07 km2、95.59 km2、73.84 km2和278.86 km2；濕地和水系面積減少，分別減少了372.36 km2和265.95 km2.在變化率方面，裸地、旱地和水產(chǎn)養(yǎng)殖的變化幅度較大，分別為3 365.85%、2 637.37%和883.31%；建設(shè)用地、濕地、水系、水田和灌草叢的變化幅度較小，分別為191.39%、-94.82%、-75.61%、31.42%和12.19%.各個(gè)地類的面積變化呈現(xiàn)出的趨勢(shì)如下：水系、建設(shè)用地和水產(chǎn)養(yǎng)殖的波動(dòng)較小，其中水系面積逐年減少，建設(shè)用地和水產(chǎn)養(yǎng)殖面積逐年增加.而旱地、水田、灌草叢、濕地和裸地變化在不同的時(shí)間段出現(xiàn)了差異，呈波動(dòng)變化的態(tài)勢(shì).其中,旱地面積只有在1993-2002年減少了2.27 km2，而其他年份都增加，總體來(lái)說(shuō)仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；水田面積在2002年前一直呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，僅在2002—2014年變化率為-3.37%，總體為增長(zhǎng)狀態(tài)；灌草叢面積僅在1993—2002年間減少，其他年份均在增長(zhǎng)；濕地面積僅在1993—2002年間有所回升，增加了16.26 km2，其他年份都在減少；裸地面積變化的波動(dòng)較大，表現(xiàn)出先增加、又減少、再增加的交替變動(dòng)狀態(tài)，但總體上仍為增長(zhǎng)的狀態(tài).

表1 遼東灣北部區(qū)土地利用變化(1985—2014年)

通過(guò)制作并分析遼東灣北部區(qū)1985—2014年土地利用類型圖看出：水田主要分布于研究區(qū)的東部地區(qū)，并且有不斷向中部擴(kuò)張的趨勢(shì)；灌草叢主要分布于研究區(qū)的中部，即雙臺(tái)子河沿岸，有向沿海擴(kuò)張的趨勢(shì)，但整體上增加量不多；裸地的分布表現(xiàn)為波動(dòng)變化的狀態(tài)， 1985—1993年，人們對(duì)雙臺(tái)子河沿岸濕地進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其西側(cè)多用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，而東側(cè)則成為大面積裸地，導(dǎo)致裸地面積迅速增加，1993—2002年，雙臺(tái)子河?xùn)|側(cè)的大面積裸地被用于進(jìn)行水田種植，使裸地面積迅速減少，2002—2014年，由于填海造陸等原因，研究區(qū)沿海地區(qū)的東西兩側(cè)各出現(xiàn)了一塊裸地集中分布的區(qū)域，裸地面積再次增加；水產(chǎn)養(yǎng)殖在研究區(qū)西南側(cè)增長(zhǎng)迅速，到2014年幾乎全部為水產(chǎn)養(yǎng)殖用地；旱地零星地分布在研究區(qū)的邊緣地區(qū)，所占面積較少，總體呈增加狀態(tài)；濕地在1985年集中連片分布于雙臺(tái)子河入?？诘膬蓚?cè)，隨后迅速減少；水系主要包括雙臺(tái)子河以及研究區(qū)的沿海地區(qū)，因其大部分被用作水產(chǎn)養(yǎng)殖、建設(shè)用地和裸地，所以面積處于不斷減少的狀態(tài)；建設(shè)用地主要呈斑點(diǎn)狀散布于水田用地中，到2014年還有一部分呈塊狀集中分布于研究區(qū)域的東南側(cè)，其面積呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì).這些變化表明，在1985—2014年這30 a間，由于城市快速發(fā)展的需要，人類大面積開(kāi)發(fā)和占用濕地、沿海灘涂及水系、流域等自然土地，并將其用于滿足耕地種植、建設(shè)房屋和水產(chǎn)養(yǎng)殖等人為活動(dòng).

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

2.2.1 各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

1985—2014年遼東灣北部區(qū)各地類的ESV變化(表2)總體上表現(xiàn)為減少狀態(tài)，從1985—2014年共減少了4 789.86×106元，變化率達(dá)到52.95%，雖然在1985—1993年略有增加，但變化率僅有1.08%，此后從1993—2014年一直處于減少狀態(tài)，特別是2002—2014年，減少了4 449.44×106元，變

表2 遼東灣北部區(qū)各地類的 ESV 變化(1985—2014年)

化率高達(dá)51.12%.各個(gè)地類的ESV變化較大的有濕地、水系和水產(chǎn)養(yǎng)殖這三類用地，且這三類用地之間有密切聯(lián)系，濕地和水系的ESV雖在一些年份略有增加，但總體上迅速減少，30 a內(nèi)分別減少2 316.83×106元和4 072.34×106元，水產(chǎn)養(yǎng)殖的ESV一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；旱地、水田、灌草叢和裸地的ESV在不同的研究區(qū)間有增有減，呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，整體表現(xiàn)為增加態(tài)勢(shì)，從1985—2014年，變化率分別為2 440.30%、21.97%、4.12%和3 115.21%；建設(shè)用地的ESV值則幾乎可以忽略不計(jì).

遼東灣北部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)整體上呈退化狀態(tài)，且退化狀況不斷加重.其中，總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在1985-1993年因水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展而略有增加，但從1993—2014年，隨著濕地和水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的大量減少以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增長(zhǎng)率逐漸放緩，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總量不增反降，下降的速度越來(lái)越快.進(jìn)一步證明人類對(duì)自然生態(tài)資源的利用和索取的速度已經(jīng)超過(guò)了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)自身平衡以及繼續(xù)為人類提供各種服務(wù)的能力.在各地類的ESV變化中，以濕地和水系為代表的自然濱海濕地和以水產(chǎn)養(yǎng)殖為代表的人工濕地ESV變化最明顯.兩者之間密切聯(lián)系，許多自然濱海濕地以及河流流域被圍墾用于海水養(yǎng)殖或填海造陸，導(dǎo)致自然海岸濕地大量消失，人工濕地面積迅速增加.因此，自然濱海濕地和水系提供的ESV減少，而水產(chǎn)養(yǎng)殖的ESV增加.旱地、水田、灌草叢和裸地的ESV值雖然有所增加，但相比于濕地和水系的ESV減少量，其增加值可以說(shuō)是微不足道.此外，成倍增加的建設(shè)用地面積也在擠占本就不斷減少的自然濕地面積，這也是導(dǎo)致研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化不斷加重的原因之一.不同的土地利用方式會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值帶來(lái)間接影響，合理規(guī)劃土地利用方式，及時(shí)采取措施進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)工程建設(shè)刻不容緩.

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)構(gòu)變化

依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的對(duì)象的不同，可將生態(tài)系統(tǒng)在劃分為生產(chǎn)服務(wù)和生態(tài)調(diào)節(jié)兩類一級(jí)服務(wù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步劃分出11種單項(xiàng)服務(wù)功能(表3).從一級(jí)服務(wù)功能來(lái)看：生態(tài)系統(tǒng)為人類的食物和原料生產(chǎn)服務(wù)供給在增加，但水資源供給和美學(xué)景觀服務(wù)價(jià)值在下降，而為生態(tài)調(diào)節(jié)的ESV卻在下降.

表3 遼東灣北部區(qū)ESV 結(jié)構(gòu)變化(1985—2014年)

表3(續(xù))

從進(jìn)一步劃分出的11種單項(xiàng)服務(wù)功能來(lái)看：食物生產(chǎn)和原料生產(chǎn)的ESV一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，1985—2014年增長(zhǎng)率分別達(dá)到889.93%和143.62%；水資源供給和美學(xué)景觀的ESV一直在減少，1985—2014年分別減少了405.83×106元和265.78×106元；生態(tài)調(diào)節(jié)下進(jìn)一步劃分出的7種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都表現(xiàn)為減少狀態(tài)，但減少量不同，按減少量由多到少排列為：水文調(diào)節(jié)、生物多樣性、凈化環(huán)境、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、氣體調(diào)節(jié)和養(yǎng)分循環(huán)，分別為4 360.03×106元、425.44×106元、333.24×106元、145.87×106元、123.87×106元、69.56×106元和7.87×106元.

上述變化表明：1985—2014年，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了生產(chǎn)和生活等方面的需求，也為城市化進(jìn)程提供了大量支持，但與此同時(shí)，人類不斷加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的索取，削弱了生態(tài)調(diào)節(jié)功能，其中水文調(diào)節(jié)功能損害最為嚴(yán)重，以至于水資源供給功能甚至下降到幾乎無(wú)法為人類提供服務(wù)，進(jìn)一步證明遼東灣北部區(qū)自然濱海濕地的生態(tài)狀況急需保護(hù)和修復(fù).

2.3 平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布格局

在ESV空間分異分析方面，為達(dá)到更加精確的效果，在ArcGIS10.2環(huán)境下，將研究區(qū)域劃分為500 m×500 m 大小的網(wǎng)格單元，計(jì)算出研究區(qū)域內(nèi)每個(gè)格網(wǎng)單元的4個(gè)時(shí)期的ESV平均值，得到平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局圖.并將其劃分為五個(gè)等級(jí)：低值(0～0.39×106元)、 較低值(0.39×106～0.95×106元) 、中等值(0.95×106～1.72×106元) 、較高值(1.72×106～2.65×106元) 、高值(2.65×106～4.0×106元).由平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間格局圖分析得出，遼東灣北部區(qū)平均ESV的等級(jí)差別較大，在空間上總體呈現(xiàn)由海岸濱海濕地及河流沿岸向內(nèi)陸減少的趨勢(shì). ESV高值區(qū)與較高值區(qū)主要分布在研究區(qū)的南部和中部，與海岸濱海濕地及入海河流所在位置基本一致，區(qū)域內(nèi)主要是水田及水產(chǎn)養(yǎng)殖等水域用地；中值區(qū)主要位于較高值區(qū)與較低值區(qū)的過(guò)渡地帶，且呈偏向于沿海及河流的帶狀分布；低值區(qū)域與較低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的東部和西北部的內(nèi)陸地區(qū)，其原因主要是區(qū)域內(nèi)裸地和建設(shè)用地的分布比例較高.

2.4 空間自相關(guān)與冷熱點(diǎn)區(qū)演化

2.4.1 空間自相關(guān)分析

由表4可以得出，遼東灣北部區(qū)4個(gè)年份的ESV的I指數(shù)均大于0，表示空間呈正相關(guān)，單元間的相關(guān)性顯著，性質(zhì)相近，并且Z(I)得分均遠(yuǎn)高于1%顯著性水平的標(biāo)準(zhǔn)值1.65，表明區(qū)域ESV在空間上表現(xiàn)出聚集分布的格局，單元間的相關(guān)性也較強(qiáng).通過(guò)比較研究區(qū)4個(gè)年份ESV的I指數(shù)和Z(I)值的變化發(fā)現(xiàn)，I指數(shù)和Z(I)得分以1993年為界先增加后減少，但增加的幅度不明顯，且1985—2014年總體上在減少，這說(shuō)明研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的空間自相關(guān)性及空間集聚現(xiàn)象在總體上呈減弱趨勢(shì).隨后，從ESV動(dòng)態(tài)變化的空間自相關(guān)性角度分析，3個(gè)時(shí)間段DESV的I指數(shù)皆大于0，且通過(guò)與1%顯著性水平的標(biāo)準(zhǔn)值相比較，說(shuō)明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)演化過(guò)程也具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性并呈現(xiàn)出一定的空間聚集的現(xiàn)象.

表4 遼東灣北部區(qū)空間自相關(guān)與高/低聚類指數(shù)

2.4.2 空間分布模式

通過(guò)分析遼東灣北部區(qū)ESV的高/低聚類指數(shù)(表4)可得出，ESV的G值與 E(G) 值均較小且非常接近，但總體而言，各年份ESV的G值均高于其對(duì)應(yīng)的 E(G) 值，同時(shí)Z(G) 值也表現(xiàn)為顯著，這表明遼東灣北部區(qū) ESV的空間分布及其動(dòng)態(tài)演變均存在高/低值聚集的模式.但同時(shí)Z(G)值以1993年為界先增加后減少，但增加幅度不明顯，且總體上1985—2014年間在減少，這表明研究區(qū)ESV 空間分布及其動(dòng)態(tài)變化的高/低值聚集程度均在減弱，并且表現(xiàn)為一定程度的破碎化的空間分布格局.相對(duì)來(lái)說(shuō)，研究區(qū)ESV空間分布高值聚集的現(xiàn)象比低值聚集現(xiàn)象更加顯著一些.

2.4.3 冷/熱點(diǎn)區(qū)分布演化

從整體上看，研究區(qū)4個(gè)年份的ESV 熱點(diǎn)區(qū)均主要在南部沿海岸線呈帶狀分布，在雙臺(tái)子河兩側(cè)沿岸呈塊狀分布，行政區(qū)為盤錦市和錦州市凌海市的沿海地區(qū)(具體包括凌海市建業(yè)鎮(zhèn)、盤錦市盤山縣石新鎮(zhèn)、雙臺(tái)子區(qū)南尖子村、馮家灣村、興隆臺(tái)區(qū)葫蘆頭村、大洼區(qū)清水鎮(zhèn)及疙瘩樓水庫(kù)、營(yíng)口市西市區(qū)永遠(yuǎn)角濕地等)；而ESV 冷點(diǎn)區(qū)均主要分布在研究區(qū)西北部和東部地區(qū)，即距離海岸線和雙臺(tái)子河較靠近內(nèi)陸的地區(qū)，行政區(qū)包括盤錦市和錦州市.其主要原因是，研究區(qū)的南部及中部與沿岸濕地及河流分布位置基本一致，區(qū)域內(nèi)主要分布水田及水產(chǎn)養(yǎng)殖等水域用地，提供了較多的生產(chǎn)服務(wù)；而研究區(qū)的東部和西北部的裸地和建設(shè)用地的分布比例較高，提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值自然較少.

從ESV動(dòng)態(tài)變化上看，1983年ESV增值熱點(diǎn)區(qū)主要分布在與自然濕地及水域用地分布位置基本一致的中部和南部，位于研究區(qū)中部的雙臺(tái)子河沿岸受人類活動(dòng)干擾程度較低，所以成為高值區(qū)的聚集區(qū)域，但由于雙臺(tái)子河上游攔河大壩的建設(shè)，導(dǎo)致自然資源環(huán)境的破壞，使高值區(qū)與較高值區(qū)圍繞雙臺(tái)子河呈碎塊狀分布；而單位面積ESV的低值與較低值區(qū)域主要位于研究區(qū)的西北部和東部，其原因是裸地和建設(shè)用地分布比例較高.1985—1993年，大洼區(qū)三角洲地區(qū)開(kāi)展了大面積的圍墾活動(dòng)，使雙臺(tái)子河兩岸的土地利用類型由濕地和近岸水域轉(zhuǎn)化為水產(chǎn)養(yǎng)殖及水田，導(dǎo)致原本呈碎塊狀分布于雙臺(tái)子河兩岸的ESV增值熱點(diǎn)區(qū)由高值和較高值區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹兄祬^(qū)，從而減少了熱點(diǎn)區(qū)的范圍；而雙臺(tái)子河入?？跂|側(cè)的高值區(qū)和中值區(qū)都被低值區(qū)侵占，進(jìn)一步擴(kuò)大了冷點(diǎn)區(qū)范圍.1993—2002年，ESV增值熱點(diǎn)區(qū)的范圍沒(méi)有太大的變動(dòng)；而冷點(diǎn)區(qū)范圍有一定程度的縮小，其原因在于人為將大凌河河口進(jìn)行了向東河流的改道，這就在一定程度上擴(kuò)大了研究區(qū)西北部的中值區(qū)范圍，從而使低值區(qū)面積有所減少.2002—2014年，研究區(qū)東南側(cè)的ESV增值熱點(diǎn)區(qū)迅速減少且破碎成塊，并且不斷被冷點(diǎn)區(qū)侵占，但研究區(qū)西南側(cè)的ESV增值熱點(diǎn)區(qū)迅速擴(kuò)大并聚集成片，其主要原因是，東南部的土地利用方式中建設(shè)用地和裸地面積不斷增加，尤其是2005年遼東灣新區(qū)的建設(shè)，使東部的建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致東部的熱點(diǎn)區(qū)逐漸被冷點(diǎn)區(qū)侵占并逐漸向西擴(kuò)張，直至與研究區(qū)中部的低值區(qū)匯合；而研究區(qū)西南部的土地利用方式以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主，使低值區(qū)和中值區(qū)被高值區(qū)取代，也就擴(kuò)大了西南部的熱點(diǎn)區(qū)范圍.

從1985—2014年ESV總體動(dòng)態(tài)變化上看，ESV增值熱點(diǎn)區(qū)向沿海地區(qū)尤其是向雙臺(tái)子河流域聚集，并且由帶狀連片分布向孤立的塊狀分布演變，西北部成塊分布的熱點(diǎn)區(qū)有向中值區(qū)變化的趨勢(shì)，東部的熱點(diǎn)區(qū)逐漸減少并且不斷破碎化；ESV損失冷點(diǎn)區(qū)在研究區(qū)西北部由成片分布向碎塊化轉(zhuǎn)變，同時(shí)中值區(qū)范圍擴(kuò)大，而東部的冷點(diǎn)區(qū)范圍在擴(kuò)大并不斷侵占熱點(diǎn)區(qū)，并且略有破碎成塊的趨勢(shì).其主要原因?yàn)椋弘p臺(tái)子河流域的開(kāi)發(fā)利用以及沿海地區(qū)的圍墾和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展迅速，使其提供的ESV值增加，但由于沿海自然灘涂濕地被人為開(kāi)發(fā)為建設(shè)用地尤其是雙臺(tái)子河上游攔河大壩的修建，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值逐漸減弱，并導(dǎo)致ESV熱點(diǎn)區(qū)被破碎成塊.

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

人類的土地利用方式在區(qū)域資源開(kāi)發(fā)利用、快速城市化進(jìn)程、政策引導(dǎo)、生態(tài)環(huán)境工程等因素的影響下，常引起覆被變化以及空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，并由此驅(qū)動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及服務(wù)功能的變化，而特定的生態(tài)環(huán)境條件又決定著該區(qū)域的覆被狀況，進(jìn)而反過(guò)來(lái)影響人類的土地開(kāi)發(fā)利用方式[14].由此可見(jiàn)，各地區(qū)的土地開(kāi)發(fā)利用方式與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能各具特點(diǎn)且相輔相成.因此，土地利用與生態(tài)保護(hù)應(yīng)在因地制宜基礎(chǔ)上促成聯(lián)防聯(lián)控聯(lián)治式的區(qū)域合作關(guān)系,從全局的角度上協(xié)調(diào)區(qū)域之間的合作共贏，需要制定不同層級(jí)區(qū)域性合作方案, 構(gòu)建起環(huán)境保護(hù)區(qū)與經(jīng)濟(jì)受益區(qū)之間的生態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制, 加強(qiáng)各個(gè)區(qū)域之間的配合，大力支持生態(tài)恢復(fù)工程建設(shè)，反對(duì)并阻止盲目的開(kāi)發(fā)利用.本文基于土地利用/覆被變化相關(guān)數(shù)據(jù)，評(píng)估遼東灣北部區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并結(jié)合GIS空間自相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法，探討ESV的時(shí)空格局及其動(dòng)態(tài)演變.評(píng)估遼東灣北部區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值.研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值正呈下降趨勢(shì)，建設(shè)用地面積急劇擴(kuò)張，大量的草甸濕地、沼澤化草地等濕地被開(kāi)墾為耕地或用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，導(dǎo)致人為土地利用類型的增加, 削弱了生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的能力.當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)引起高度重視，加強(qiáng)土地管理，規(guī)劃好土地利用的搭配方式，重視生態(tài)問(wèn)題，加大力度保護(hù)濕地，在區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中要采取有力措施，保證人類社會(huì)初級(jí)生產(chǎn)能夠擁有足夠數(shù)量和質(zhì)量的地面空間.研究結(jié)果具有一定科學(xué)借鑒意義，并且可以為合理地制定土地利用配置方案提供學(xué)術(shù)支持.但本研究采用的樣本較少，客觀上存在一定的不確定性，若能利用較多的近期高分辨率的遙感影像資源進(jìn)行ESV評(píng)估，將進(jìn)一步提高研究結(jié)果的精準(zhǔn)度，其研究結(jié)果也將更加可靠.

3.2 結(jié) 論

(1)1985—2014年，遼東灣北部區(qū)的土地利用變化顯著.各地類的面積變化：除濕地和水域面積迅速減少外，其他地類的面積均增加；變化率方面：裸地、旱地和水產(chǎn)養(yǎng)殖的變化幅度較明顯，其余地類變化幅度較??；各地類的面積變化趨勢(shì)：水系、建設(shè)用地和水產(chǎn)養(yǎng)殖的波動(dòng)較小，旱地、水田、灌草叢、濕地和裸地變化呈波動(dòng)變化的態(tài)勢(shì).

(2)遼東灣北部區(qū)的ESV在1985—2014年這30年間的總體上表現(xiàn)為減少狀態(tài)，共減少了4 789.86×106元，變化率高達(dá)52.95%，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總量降低.在各地類的ESV變化中：以濕地和水系為主要代表的自然濱海濕地和以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主要代表的人工濕地的ESV變化最為明顯.在ESV結(jié)構(gòu)變化中：生態(tài)系統(tǒng)在為人類提供食物和原料生產(chǎn)服務(wù)供給的能力在提升，但其在水資源供給和美學(xué)景觀服務(wù)價(jià)值等方面的功能卻在下降，而為生態(tài)調(diào)節(jié)的ESV卻在下降，生態(tài)調(diào)節(jié)下進(jìn)一步劃分出的7種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都表現(xiàn)為減少狀態(tài)，但其減少量有所不同.

(3)遼東灣北部區(qū)平均ESV的等級(jí)差別較大，在空間上總體呈現(xiàn)由海岸濱海濕地及河流沿岸向內(nèi)陸減少的趨勢(shì). ESV高值區(qū)與較高值區(qū)主要分布于與研究區(qū)沿海濕地及河流分布位置基本一致的南部及中部地區(qū)；中值區(qū)則分布在過(guò)渡地帶，且略呈偏向于較高值區(qū)的帶狀；研究區(qū)的東部和西北部則成為ESV的低值區(qū)域與較低值區(qū).

(4)從整體上看，研究區(qū)4個(gè)年份的ESV 熱點(diǎn)區(qū)均主要在南部沿海岸線呈帶狀分布以及在雙臺(tái)子河兩側(cè)沿岸呈塊狀分布，這與濱海濕地及河流分布位置基本一致；而研究區(qū)西北部和東部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值少，成為ESV冷點(diǎn)區(qū).從動(dòng)態(tài)變化上看：ESV增值熱點(diǎn)區(qū)因圍墾和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)而快速發(fā)展，向沿海地區(qū)尤其是向雙臺(tái)子河流域聚集，并且由帶狀連片分布向孤立的塊狀分布演變，西北部成塊分布的熱點(diǎn)區(qū)有向中值區(qū)變化的趨勢(shì)，東部的熱點(diǎn)區(qū)逐漸減少并且不斷破碎化；ESV損失冷點(diǎn)區(qū)在研究區(qū)西北部由成片分布向碎塊化轉(zhuǎn)變，同時(shí)中值區(qū)范圍擴(kuò)大，因建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)張使東部的冷點(diǎn)區(qū)范圍在擴(kuò)大，不斷地侵占熱點(diǎn)區(qū)，并且略有破碎成塊的趨勢(shì).