山東省土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)服務(wù)功能交叉敏感性研究

路 昌 韓 笑 韓會(huì)芹

(山東建筑大學(xué)管理工程學(xué)院， 濟(jì)南 250101)

0 引言

作為土地利用/覆被變化(Land use/cover change，LUCC)重要研究?jī)?nèi)容之一，土地利用轉(zhuǎn)型[1]是指伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，與之相對(duì)應(yīng)的區(qū)域土地利用形態(tài)在時(shí)間序列上發(fā)生動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變的過程[2]。英國(guó)學(xué)者GRAINGER[3]最早提出土地利用轉(zhuǎn)型的概念，被龍花樓等[4]引入中國(guó)后，國(guó)內(nèi)學(xué)者在此基礎(chǔ)上圍繞土地利用轉(zhuǎn)型的理論與假說[5]、空間格局[6-7]和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[8-10]等方面開展了系統(tǒng)的研究工作。土地利用轉(zhuǎn)型過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的水土流失、大氣污染、生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列問題，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[11-13]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)形成的滿足人類生存的自然環(huán)境條件和基礎(chǔ)[14-15]，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem service value，ESV)是評(píng)判生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化的重要評(píng)估方法之一，對(duì)其變化量的研究在一定程度上可以反映生態(tài)系統(tǒng)受人類活動(dòng)的影響程度[16-17]。區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，分析土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生的影響，對(duì)于統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地資源和提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量均具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)自然和人類活動(dòng)反應(yīng)的敏感程度[18-20]。傳統(tǒng)的敏感性分析將KREUTER等[21]提出的敏感性系數(shù)作為判定當(dāng)量因子系數(shù)數(shù)值的主要方法，無法反映出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)每種土地利用類型相互轉(zhuǎn)換過程的響應(yīng)程度，存在一定的局限性?；诖?，普拉提·莫合塔爾等[22]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)交叉敏感性的概念與計(jì)算模型，但是由于土地面積轉(zhuǎn)換比率的基期選擇存在一定的偏差，故難以得出“地類之間轉(zhuǎn)換凈增加面積變動(dòng)1%引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變動(dòng)百分之幾”的結(jié)論，其計(jì)算結(jié)果難以表達(dá)出彈性系數(shù)應(yīng)有的現(xiàn)實(shí)意義[23]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)時(shí)期，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已由高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)至高質(zhì)量增長(zhǎng)階段，土地集約利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨的壓力持續(xù)增長(zhǎng)。山東省作為人口大省和經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省，在土地利用程度處于較高水平的同時(shí)，土地集約利用后備資源分布不均衡、供需不匹配、生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益凸顯，嚴(yán)重制約著區(qū)域國(guó)土資源的可持續(xù)利用[24-25]。在此背景下，省級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃編制指南、山東省生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃等一系列政策的出臺(tái)，對(duì)構(gòu)建科學(xué)合理的國(guó)土空間管控格局提出了更高的要求。本文基于2005、2010、2015年3期山東省土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，改進(jìn)交叉敏感性系數(shù)模型，探討不同地類間的凈轉(zhuǎn)型對(duì)促進(jìn)或抑制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的影響程度，進(jìn)而劃定敏感性分區(qū)，并分析各等級(jí)生態(tài)敏感區(qū)的空間分布特征，以期為優(yōu)化山東省土地利用格局、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地資源可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

山東省位于黃河下游、京杭大運(yùn)河中北段，地理坐標(biāo)34°22.9′～38°24.01′N，114°47.5′～122°42.3′E，包含16個(gè)地級(jí)市，地勢(shì)整體呈現(xiàn)“中部高四周低”的態(tài)勢(shì)，屬溫帶季風(fēng)氣候，年均光照時(shí)間2 290～2 890 h，年均降水量550～950 mm，由東南向西北遞減。截至2015年末，區(qū)域土地總面積1.56×107hm2，總?cè)丝?.98億人，GDP和糧食總產(chǎn)量分別占全國(guó)9.15%和7.58%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以二、三產(chǎn)業(yè)為主。作為全國(guó)經(jīng)濟(jì)大省和糧食主產(chǎn)區(qū)，近十年來，山東省城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)，土地利用格局劇烈變化，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與糧食安全、生態(tài)安全之間沖突日益突出。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

山東省2005、2010、2015年的土地利用變化遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的“全國(guó)陸地區(qū)域多時(shí)相土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫”(http:∥www.resdc.cn)，空間分辨率為30 m×30 m，根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)并借助ArcGIS軟件，將研究區(qū)土地利用類型劃分為森林、草地、農(nóng)田、濕地、水域、荒漠及建設(shè)用地7種地類。

2.2 研究方法

2.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算模型

基于謝高地等[26]的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值中單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，利用山東省當(dāng)量因子系數(shù)(山東省為1.38)[27]對(duì)其進(jìn)行修正，得到研究區(qū)農(nóng)田、草地、森林、濕地、水域、荒漠的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子分別為1.86、5.67、9.26、24.45、31.94、0.31萬元/hm2，并運(yùn)用COSTANZA等的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值公式[28]對(duì)2005、2010、2015年的各生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式為

PESV=∑SkVck

(1)

式中PESV——生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值，萬元

Sk——土地利用類型k的面積，hm2

Vck——修正后地類k生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子，萬元/hm2

2.2.2交叉敏感性系數(shù)模型

(1)交叉敏感性系數(shù)

交叉敏感性系數(shù)(Coefficient of cross-sensitivity, CCS)是指土地利用類型轉(zhuǎn)換面積的單位面積變化率所引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化率，主要用來衡量來自外界自然或人為的活動(dòng)對(duì)區(qū)域環(huán)境的干擾程度[22]。一般情況下，土地利用類型的轉(zhuǎn)換過程是雙向的，因此不同土地利用類型之間的凈轉(zhuǎn)型才導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價(jià)值的實(shí)際變化。當(dāng)一定面積的土地從地類k轉(zhuǎn)換為地類i時(shí)，假設(shè)其余地類之間此時(shí)未發(fā)生地類轉(zhuǎn)型，計(jì)算公式為

(2)

式中Pccski——第j+1年地類k轉(zhuǎn)換為地類i的交叉敏感性系數(shù)

ΔPESV——第j+1年與第j年的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化量，萬元

PESV(j)——第j年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值，萬元

ΔSki——第j+1年與第j年的地類k與地類i之間的凈轉(zhuǎn)換面積，hm2

Si——土地利用類型i的第j年的面積，hm2

式(2)雖然滿足敏感性形式，但是由于土地面積轉(zhuǎn)換比率的基期選擇存在一定的偏差，只能得出“土地凈轉(zhuǎn)移面積占初始兩地類面積平均值的比例增加1%，引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變動(dòng)百分之幾”的結(jié)論，計(jì)算結(jié)果難以表達(dá)彈性系數(shù)應(yīng)有的現(xiàn)實(shí)意義[23]。因此，本文提出改進(jìn)的交叉敏感性系數(shù)模型。

(2)改進(jìn)的交叉敏感性系數(shù)

改進(jìn)的交叉敏感性系數(shù)(Coefficient of improved cross-sensitivity, CICS)指某2種不同土地利用類型之間的凈轉(zhuǎn)型對(duì)促進(jìn)或抑制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化產(chǎn)生的影響程度。當(dāng)CICS大于0時(shí)，表明某2種地類之間的凈轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化起促進(jìn)作用，反之，則抑制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。CICS絕對(duì)值越大，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)于某2種土地利用類型的凈轉(zhuǎn)型越敏感，反之，則越不敏感。敏感性系數(shù)模型計(jì)算公式為

(3)

式中Pcicski——修改后的地類k轉(zhuǎn)換為地類i的交叉敏感性系數(shù)

Vci——修正后的地類i的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子，萬元/hm2

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用轉(zhuǎn)型分析

10年間，山東省土地利用空間格局相對(duì)穩(wěn)定，農(nóng)田分布范圍最廣，廣泛分布于山東省內(nèi)；其次是建設(shè)用地，主要分布在臨沂市、濰坊市和菏澤市；森林和草地主要分布在魯中南山地丘陵區(qū)和魯東丘陵區(qū)；而水域和濕地集中分布在南四湖和萊州灣地區(qū)，荒漠零星分布(圖1)。研究期內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型較為明顯，前期劇烈，后期趨緩，其中，水域、濕地和建設(shè)用地呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，農(nóng)田、森林、草地和荒漠呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張現(xiàn)象較為明顯，土地供需矛盾進(jìn)一步加劇，后備資源不足(表1)。

圖1 2005—2015年山東省土地利用空間格局Fig.1 Land use spatial patterns of Shandong Province from 2005 to 2015

表1 2005—2015年山東省土地利用結(jié)構(gòu)變化Tab.1 Change of land use structure in Shandong Province from 2005 to 2015 萬hm2

(1)2005—2010年，山東省各地類土地利用轉(zhuǎn)型較為明顯，農(nóng)田、草地、森林和荒漠呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，濕地、水域和建設(shè)用地呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中，變化最為劇烈的是建設(shè)用地，面積增加49.87萬hm2，表明城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)使得建設(shè)用地急劇擴(kuò)張；其次是草地，面積減少46.56萬hm2，主要原因是城市建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)草地的占用；此外，受益于黃河三角洲地區(qū)生態(tài)保護(hù)政策的推行，研究區(qū)水域面積增長(zhǎng)較為明顯，由46.92萬hm2增加到63.72萬hm2。

(2)2010—2015年，山東省各地類土地利用轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)變緩，整體土地利用結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，農(nóng)田、濕地和荒漠面積減少，水域和建設(shè)用地面積增加，草地和森林面積趨向穩(wěn)定。其中，面積變化最大的是農(nóng)田，面積減少11.36萬hm2，主要原因是退耕還林還草政策的實(shí)施；其次是建設(shè)用地，面積增加11.29萬hm2，增長(zhǎng)幅度明顯放緩。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化特征

以山東省140個(gè)縣(市)區(qū)為基本研究單位，從2005—2015年ESV總值、ESV變化量及地均ESV 3個(gè)方面，對(duì)山東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化特征進(jìn)行分析。

研究期間，山東省ESV總值呈現(xiàn)先大幅增加后小幅減少的趨勢(shì)，由2005年5 560.98億元增加至2015年5 780.71億元，增加219.73億元，主要原因是濕地和水域面積大幅增加。2005—2015年山東省140個(gè)縣(市)區(qū)ESV變化情況與土地利用轉(zhuǎn)型情況較為一致，整體以減少為主，其中100個(gè)行政單元是減少趨勢(shì)(圖2)。ESV減少區(qū)域分布較為廣泛，主要集中在魯中山地丘陵、魯西北平原和膠東半島北部地區(qū)，建設(shè)用地大規(guī)模擴(kuò)張占用其他地類導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少；ESV增加區(qū)域主要集中在濰坊市北部、東營(yíng)市中部、濱州市北部以及膠東半島南部等受人類活動(dòng)干擾較少的區(qū)域，得益于水域和濕地自然生態(tài)系統(tǒng)面積增大。2005—2015年地均ESV均值區(qū)域差異較為明顯，高值區(qū)(8.83～51.14萬元/hm2)在濟(jì)寧市市中區(qū)和微山縣，2005—2015年地均ESV均值分別為51.14萬元/hm2和20.55萬元/hm2，明顯高于省內(nèi)其他地區(qū)，該區(qū)域地屬南四湖流域，水域面積占比較高，生態(tài)環(huán)境優(yōu)異；低值區(qū)(0.28～2.93萬元/hm2)集中在青島市和魯西北平原地區(qū)，其中青島市四方區(qū)地均ESV最低，僅為0.29萬元/hm2，作為山東省城市發(fā)展核心區(qū)域，青島市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)安全之間的矛盾較為突出，而魯西北平原地區(qū)以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主，地類較為單一(圖2)。

圖2 2005—2015年山東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化Fig.2 Time and space changes in value of ecosystem services in Shandong Province from 2005 to 2015

3.3 生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性分析

2005—2010年和2010—2015年2個(gè)時(shí)間段7種地類之間21種轉(zhuǎn)型的交叉敏感性系數(shù)如圖3所示。由于2個(gè)地類間凈轉(zhuǎn)換面積是雙向?qū)ΨQ的，交叉敏感性也具有對(duì)稱性，因此本文僅展示單向的敏感性系數(shù)。通過分析可知，研究區(qū)內(nèi)農(nóng)田和水域向其他地類的轉(zhuǎn)型較為敏感，其中最敏感的是水域向濕地轉(zhuǎn)型，其次是水域向建設(shè)用地、農(nóng)田向建設(shè)用地以及農(nóng)田向水域的轉(zhuǎn)型，交叉敏感性系數(shù)均大于1；而草地、荒漠向其他土地利用類型轉(zhuǎn)型的交叉敏感性系數(shù)均較低，缺乏敏感性。

曬太陽幫助身體合成維生素D是促進(jìn)鈣吸收的關(guān)鍵一環(huán)，另外，還有多種因素影響鈣的吸收。因?yàn)樯攀呈菑?fù)合成分，其中有很多因素是互相影響的，例如，如果膳食中草酸、鞣酸量太高的話，會(huì)中和鈣，導(dǎo)致鈣不易被人體吸收；如果飲食中維生素含量較高的話，可以幫助鈣的吸收。所以，為了排除膳食因素對(duì)鈣質(zhì)吸收的影響，最好在餐后2小時(shí)喝奶。

(1)農(nóng)田與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性

圖3 山東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值交叉敏感性系數(shù)Fig.3 Cross-sensitivity coefficient of value of ecosystem services in Shandong Province

2005—2010年，農(nóng)田與森林、草地和濕地之間的轉(zhuǎn)型表現(xiàn)為農(nóng)田向森林、草地和濕地凈轉(zhuǎn)出，2010—2015年，隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度的提高，農(nóng)田向森林、草地和濕地凈轉(zhuǎn)入，研究期間CICS均為負(fù)值且CICS絕對(duì)值均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明農(nóng)田與森林、草地和濕地間的凈轉(zhuǎn)型對(duì)ESV的變化均起抑制作用，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此3類轉(zhuǎn)型缺乏敏感且研究后期敏感性明顯下降；農(nóng)田和水域之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致農(nóng)田減少、水域增加，ESV增加，同時(shí)CICS由0.57降低至-1.53，表明對(duì)ESV的變化由促進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐种疲鷳B(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型較為敏感且敏感性明顯增強(qiáng)；農(nóng)田和建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致農(nóng)田減少、建設(shè)用地增加，CICS由-0.37增加為1.82，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型較為敏感且敏感性明顯增強(qiáng)，表明區(qū)域建設(shè)用地急劇擴(kuò)張占用大量農(nóng)田，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響較為顯著；農(nóng)田和荒漠之間的轉(zhuǎn)型，前5年呈現(xiàn)荒漠向農(nóng)田的凈轉(zhuǎn)入，后5年呈現(xiàn)農(nóng)田向荒漠的凈轉(zhuǎn)入，CICS值較低，均小于0.05，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型缺乏敏感。

(2)森林與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性

森林和草地之間的轉(zhuǎn)型，2005—2010年呈現(xiàn)草地向森林的凈轉(zhuǎn)入，ESV增加，2010—2015年呈現(xiàn)森林向草地的凈轉(zhuǎn)入，ESV減少，對(duì)ESV的變化起促進(jìn)作用，研究期間CICS絕對(duì)值由0.01增加到0.02，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型不敏感；森林與水域、建設(shè)用地和荒漠之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致森林減少、其余3種地類增加，其中森林向建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的CICS絕對(duì)值由0.80下降到0.51，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)森林與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的敏感性下降，表明研究后期建設(shè)用地占用森林的現(xiàn)象發(fā)生明顯改善，森林和水域、荒漠之間轉(zhuǎn)型的CICS絕對(duì)值均小于0.05，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型缺乏敏感；森林和濕地之間的轉(zhuǎn)型，前5年呈現(xiàn)森林向濕地的凈轉(zhuǎn)入，后5年呈現(xiàn)濕地向森林的凈轉(zhuǎn)入，對(duì)ESV的變化起促進(jìn)作用，CICS絕對(duì)值均小于0.01，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型敏感程度較低。

(3)草地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性

草地與水域、濕地、建設(shè)用地和荒漠之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致草地減少、其余4種地類增加，其中由草地向水域和濕地的轉(zhuǎn)型引起ESV增加，對(duì)ESV的變化起先促進(jìn)后抑制的作用，草地向建設(shè)用地和荒漠的轉(zhuǎn)型引起ESV的減少，草地與荒漠間轉(zhuǎn)型對(duì)ESV的變化起先抑制后促進(jìn)的作用，與建設(shè)用地間轉(zhuǎn)型對(duì)ESV的變化起促進(jìn)作用；草地與水域、濕地、建設(shè)用地和荒漠之間轉(zhuǎn)型的CICS絕對(duì)值均小于0.50，表明生態(tài)服務(wù)功能對(duì)上述轉(zhuǎn)型均缺乏敏感。

(4)水域與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性

水域與濕地之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致水域增加、濕地減少，CICS與ESV的變化符號(hào)相同，CICS絕對(duì)值從0.02增加到3.43，此類轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)服務(wù)功能影響最為顯著；水域和建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)型，前5年呈現(xiàn)建設(shè)用地向水域的凈轉(zhuǎn)入，ESV增加，后5年呈現(xiàn)水域向建設(shè)用地的凈轉(zhuǎn)入，ESV減少，CICS絕對(duì)值由1.29降低為0.19，敏感程度降低較為明顯，反映出山東省施行的一系列生態(tài)保護(hù)制度政策已起到初步成效；水域與荒漠之間轉(zhuǎn)型的CICS絕對(duì)值分別為0.13和0.02，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型缺乏敏感。

濕地與建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致濕地減少、建設(shè)用地增加，同時(shí)CICS由-0.11增加為0.04，對(duì)ESV的變化起先抑制后促進(jìn)的作用；濕地和荒漠之間的轉(zhuǎn)型，前5年呈現(xiàn)荒漠向濕地的凈轉(zhuǎn)入，后5年呈現(xiàn)濕地向荒漠的凈轉(zhuǎn)入，對(duì)ESV的變化起促進(jìn)作用；生態(tài)服務(wù)功能對(duì)這兩類轉(zhuǎn)型均缺乏敏感。

(6)建設(shè)用地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性

建設(shè)用地與荒漠之間的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致建設(shè)用地增加、荒漠減少，ESV減少，CICS絕對(duì)值均小于0.01，生態(tài)服務(wù)功能對(duì)此類轉(zhuǎn)型缺乏敏感。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性分區(qū)

交叉敏感性等級(jí)反映了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受土地利用轉(zhuǎn)型的影響程度，交叉敏感性高的區(qū)域說明該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受此類土地利用轉(zhuǎn)型的影響較大?；谇拔膶?duì)山東省土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性的分析，選取其中交叉敏感性較高的6種土地利用轉(zhuǎn)型，在區(qū)分不同凈轉(zhuǎn)型方向的基礎(chǔ)上，借助ArcGIS的自然斷點(diǎn)法劃分4類敏感性等級(jí)區(qū)，得到山東省土地利用轉(zhuǎn)型的不同交叉敏感性等級(jí)分區(qū)面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)及空間分區(qū)圖(圖4)。

表2 山東省土地利用轉(zhuǎn)型交叉敏感性等級(jí)分區(qū)面積Tab.2 Area of cross-sensitivity grade partition of land use transformation in Shandong Province

圖4 山東省土地利用轉(zhuǎn)型的交叉敏感性等級(jí)分區(qū)Fig.4 Cross-sensitivity grade partition of land use transformation in Shandong Province

農(nóng)田與草地之間轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)分布范圍較廣，占總面積59.28%，主要分布在魯西北平原區(qū)。農(nóng)田與草地之間轉(zhuǎn)型的中、低生態(tài)敏感區(qū)主要集中分布于魯東丘陵區(qū)和膠東半島北部地區(qū)；研究期間高生態(tài)敏感區(qū)分布范圍最小，面積比例僅為4.63%，包括莒南縣、費(fèi)縣、蒼山縣和膠南市4個(gè)縣(市)。分析發(fā)現(xiàn)：農(nóng)田與草地之間的轉(zhuǎn)型主要表現(xiàn)為草地向農(nóng)田的轉(zhuǎn)型，126個(gè)縣(市)區(qū)為草地向農(nóng)田凈轉(zhuǎn)型區(qū)，主要分布于魯中南山地丘陵區(qū)，作為全國(guó)糧食大省，在保障糧食安全和追求經(jīng)濟(jì)利益雙重驅(qū)動(dòng)作用影響下，區(qū)域內(nèi)大量草地被開墾為農(nóng)田，農(nóng)田面積持續(xù)增加；7個(gè)縣(市)區(qū)為農(nóng)田向草地凈轉(zhuǎn)型區(qū)，主要分布于山東省中部地區(qū)。

農(nóng)田與水域之間轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)面積最大，占總面積的49.69%，集中分布在黃河沖擊平原區(qū)以及南部低山丘陵區(qū)，中、低生態(tài)敏感區(qū)主要分布于東部半島波狀丘陵區(qū)。高生態(tài)敏感性區(qū)分布范圍最小，占總面積的8.98%，主要分布在東營(yíng)市東部以及濱州市北部，作為黃河三角洲地區(qū)和京杭大運(yùn)河流經(jīng)地區(qū)，該區(qū)域的高生態(tài)敏感性主要源于水域被開發(fā)利用為農(nóng)田和水土流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重，高敏感區(qū)極易受到人為干擾，而且一旦破壞很難短期恢復(fù)，是生態(tài)保護(hù)核心區(qū)域。

農(nóng)田與建設(shè)用地之間轉(zhuǎn)型主要集中在魯中地區(qū)和膠東半島東部地區(qū)，以農(nóng)田向建設(shè)用地凈轉(zhuǎn)型為主。中、低生態(tài)敏感區(qū)分布范圍較大，面積比例分別為32.90%和34.83%，而高生態(tài)敏感區(qū)面積最小，僅占總面積的3.73%，主要分布在章丘市、歷下區(qū)、歷城區(qū)、蘭山區(qū)和諸城市5個(gè)市區(qū)，該區(qū)域近10年間經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，大量農(nóng)田被開發(fā)為建設(shè)用地，建設(shè)用地規(guī)模急劇擴(kuò)張，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響作用較為顯著，應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)耕地實(shí)行嚴(yán)格的保護(hù)管理制度，適度控制建設(shè)用地規(guī)模，引導(dǎo)山東省城鄉(xiāng)建設(shè)均衡發(fā)展。

水域與建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)型主要以建設(shè)用地向水域凈轉(zhuǎn)型為主，集中分布在黃河三角洲地區(qū)，研究期間，在出臺(tái)多項(xiàng)濕地保護(hù)政策法規(guī)背景下，區(qū)域內(nèi)自然保護(hù)區(qū)及濕地公園建設(shè)力度加大，人工濕地面積大量增加。非生態(tài)敏感區(qū)所占面積比例最大，高達(dá)82.38%，主要原因是由于人工生態(tài)系統(tǒng)形成后，對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型便不存在生態(tài)敏感性，成為非敏感區(qū)，土地利用方式較為穩(wěn)定。低生態(tài)敏感區(qū)主要在山東省東部沿海呈南北帶狀分布；中、高生態(tài)敏感性分布范圍很小，主要在濰坊市北部。

水域與濕地之間轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)分布范圍最廣，占總面積的52.84%，總體呈東北-西南方向分布。中、低生態(tài)敏感區(qū)所占比例分別為9.76%、20.73%，主要集中分布于沂河和沭河沿岸等部分縣(市)區(qū)；高生態(tài)敏感區(qū)所占總面積比例最小，約為4.49%。相較于其他轉(zhuǎn)型類型，水域與濕地之間轉(zhuǎn)型的無凈轉(zhuǎn)型區(qū)所占面積范圍較廣，占總面積的12.18%。

森林與建設(shè)用地之間主要表現(xiàn)為森林向建設(shè)用地凈轉(zhuǎn)型，森林與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)所占面積比例最大，為43.65%，主要分布在魯西北平原區(qū)和魯中南山地丘陵區(qū)，該區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)以農(nóng)田為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為單一，森林與建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)型不敏感。中、低生態(tài)敏感區(qū)所占比例分別為16.95%、32.45%，主要分布在魯東丘陵區(qū)以及魯中南山地丘陵區(qū)。高生態(tài)敏感區(qū)所占比例最小，為4.39%，主要分布在濟(jì)南市和威海市，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，應(yīng)嚴(yán)格限制森林向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型。

4 討論

改進(jìn)的交叉敏感性系數(shù)模型較好地反映了不同地類之間凈轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的影響程度。本文對(duì)山東省土地利用凈轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)下的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化的影響程度，以及生態(tài)敏感性空間分布特征進(jìn)行分析研究。研究期間，山東省內(nèi)水域向建設(shè)用地、農(nóng)田向水域、農(nóng)田向建設(shè)用地及水域向濕地轉(zhuǎn)型的交叉敏感性均處于較高水平，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)以上4類土地利用轉(zhuǎn)型的敏感性響應(yīng)較強(qiáng)。一方面，在糧食安全和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，山東省山地丘陵區(qū)大量草地被開發(fā)利用成農(nóng)田，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值下降；另一方面，在城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)的背景下，建設(shè)用地規(guī)模急劇擴(kuò)張，森林、草地面積下降，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，應(yīng)適度控制建設(shè)用地規(guī)模，加強(qiáng)黃河三角洲及京杭大運(yùn)河附近生態(tài)用地保護(hù)強(qiáng)度，減少國(guó)土空間資源不合理開發(fā)利用，引導(dǎo)城鄉(xiāng)建設(shè)均衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)功能的延續(xù)和提升。

5 結(jié)論

(1)2005—2015年，山東省土地利用轉(zhuǎn)型主要特征表現(xiàn)為：農(nóng)田分布較為廣泛，土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型較為明顯，前期劇烈，后期趨緩；農(nóng)田、森林、草地、荒漠呈現(xiàn)面積減小趨勢(shì)，水域、濕地和建設(shè)用地呈現(xiàn)面積增加趨勢(shì)，其中建設(shè)用地?cái)U(kuò)張現(xiàn)象較為明顯，土地供需矛盾進(jìn)一步加劇，后備資源不足。

(2)研究期內(nèi)，山東省ESV總值呈現(xiàn)先大幅增加、后小幅減小的趨勢(shì)，ESV總值增加219.73億元，水域和濕地對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)最大。ESV減小區(qū)域分布較為廣泛，主要集中在魯中山地丘陵、魯西北平原和膠東半島北部地區(qū)；ESV增加區(qū)域主要集中在濰坊市北部、東營(yíng)市中部、濱州市北部以及膠東半島南部等人類活動(dòng)干擾較少的區(qū)域。2005—2015年地均ESV均值區(qū)域差異較為明顯，高值區(qū)出現(xiàn)在濟(jì)寧市市中區(qū)和微山縣，低值區(qū)集中在青島市和魯西北平原地區(qū)。

(3)2005—2015年，山東省7種地類之間21種轉(zhuǎn)型的交叉敏感性分析結(jié)果表明，在土地利用轉(zhuǎn)型過程中，農(nóng)田和水域向其他地類轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)服務(wù)功能的影響較為敏感，其中最敏感的是水域向濕地的轉(zhuǎn)型，其次是水域向建設(shè)用地、農(nóng)田向建設(shè)用地以及農(nóng)田向水域的轉(zhuǎn)型，其敏感性系數(shù)均大于1；草地、荒漠向其他土地利用類型轉(zhuǎn)型的交叉敏感性系數(shù)均較低，缺乏敏感性。在受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)和缺少外部環(huán)保政策限制的情況下，生態(tài)價(jià)值當(dāng)量因子較高的地類向生態(tài)價(jià)值當(dāng)量因子較低的地類轉(zhuǎn)型，是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的重要影響因素。

(4)生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性分區(qū)結(jié)果表明：農(nóng)田與水域之間轉(zhuǎn)型的高生態(tài)敏感區(qū)面積占比最小，為8.98%，主要分布在東營(yíng)市東部以及濱州市北部；農(nóng)田和建設(shè)用地之間轉(zhuǎn)型的中、低生態(tài)敏感區(qū)面積比例均較大，分別為32.90%和34.83%，以農(nóng)田向建設(shè)用地凈轉(zhuǎn)型為主；水域與建設(shè)用地之間轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)所占面積比例最大，為82.38%，集中分布在黃河三角洲地區(qū)。研究期間，黃河三角洲地區(qū)水域向農(nóng)田的凈轉(zhuǎn)型以及濟(jì)南市農(nóng)田向建設(shè)用地的凈轉(zhuǎn)型是引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的重點(diǎn)區(qū)域。