半干旱生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)服務(wù)價值時空演變及地理探測機(jī)制

邢曉露， 郭 嵐， 楊梅煥， 張全文， 李琛強(qiáng)

(西安科技大學(xué) 測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 陜西 西安 710054)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從自然生態(tài)系統(tǒng)中直接或間接獲得的各種利益，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值則是通過價值量形象直觀地表達(dá)出人類從自然生態(tài)系統(tǒng)中獲得的福利[1-2]。土地利用變化和類型轉(zhuǎn)變是人類在滿足其經(jīng)濟(jì)目的的同時，對土地長期進(jìn)行開發(fā)、經(jīng)營等各種實踐活動造成自然環(huán)境的變化，是衡量生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，也在一定程度上反映出環(huán)境的好壞[3-5]。土地利用變化會造成地球表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，也會影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與人類生存發(fā)展息息相關(guān)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)生損失會造成生態(tài)環(huán)境惡化，導(dǎo)致土壤類型轉(zhuǎn)變，沙漠化、鹽堿化現(xiàn)象嚴(yán)重，最終導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價值發(fā)生損失[6-10]。

目前，我國開展的國土空間規(guī)劃始終強(qiáng)調(diào)土地利用規(guī)劃與生態(tài)紅線協(xié)調(diào)整合，更好地建設(shè)生態(tài)文明、保護(hù)生態(tài)資源，提升國土空間的生態(tài)服務(wù)價值。故分析土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值兩者的關(guān)系具有實際且重大的意義。依據(jù)兩者的相互關(guān)系，挖掘生態(tài)用地潛力，改善生態(tài)用地類型、功能和空間結(jié)構(gòu)，在特定的區(qū)域下，創(chuàng)造合適的環(huán)境模式和提高土地利用率來改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，同時根據(jù)地區(qū)的基本情況，協(xié)調(diào)每類生態(tài)用地份額進(jìn)而彌補(bǔ)不足[11]。

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下，土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究受到了國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注，已成為生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等多個學(xué)科爭相研究的熱點問題。Brown[12]在全球尺度下研究土地利用/覆蓋變化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的社會價值兩者之間的關(guān)系。Lautenbach等[13]將生態(tài)服務(wù)功能分為4個方面并基于專家知識分析了德國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。劉桂林等[14]是以特殊的長三角地區(qū)為研究區(qū)域，分析了30年的土地利用變化對該地區(qū)的生態(tài)服務(wù)價值造成的影響。戴文遠(yuǎn)等[15]在三生空間的基礎(chǔ)上分析土地類型、功能轉(zhuǎn)變與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空演變，對“三生空間”的管控具有重要的意義。王慧[16]利用三期南京市土地利用數(shù)據(jù)，在分析土地變化和景觀格局特征基礎(chǔ)上，采用Markov模型預(yù)測南京市未來景觀格局的發(fā)展趨勢。

目前研究多集中于土地類型變化快、發(fā)達(dá)的大型城市內(nèi)部和典型流域等地區(qū)，相比較而言，對于西北山區(qū)研究很少，尤其對西北部半干旱生態(tài)脆弱區(qū)的研究更為薄弱。

從干旱山區(qū)的角度講，影響干旱山區(qū)發(fā)展的因素很多，已有學(xué)者利用灰色關(guān)聯(lián)法和主成分分析等多種方法分析土地利用變化與影響因子之間的關(guān)系[17-20]，采用地理探測器模型對干旱山區(qū)土地演變格局與驅(qū)動因子關(guān)系的分析較少。地理探測器模型能夠在不需要過多假設(shè)條件情況下分析多個自變量與一個因變量之間的關(guān)系，且能夠克服在處理變量時的局限性[21]。

景泰縣屬甘、寧、蒙三省交界區(qū)域，是我國西北地區(qū)的典型生態(tài)脆弱區(qū)，縣域內(nèi)鹽堿危害、干旱和風(fēng)沙共存，水資源缺乏，生態(tài)功能弱，生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)差，集約土地利用、提高生態(tài)服務(wù)價值尤為迫切。隨著人口不斷增長以及對土地開發(fā)程度的加大，起到防護(hù)作用的林草地在持續(xù)減少，生態(tài)系統(tǒng)失衡現(xiàn)象嚴(yán)重。深入分析景泰縣土地演變的規(guī)律和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空評估，以期為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善和“鄉(xiāng)村振興”提供數(shù)據(jù)支持和戰(zhàn)略支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

景泰縣位于甘肅省中部(103°33′～104°43′ E，36°43′～37°38′ N)，地處騰格里沙漠南部且向黃土高原過渡，地勢西南高，東北低，見圖1?？h域總面積為548 630 hm2，境內(nèi)山巒丘陵居多，其面積為411 472 hm2，約占研究區(qū)總面積的75%。氣候為溫帶干旱型大陸氣候，年均降水量僅為185 mm，蒸發(fā)量達(dá)到2 303 mm。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Location map of study area

1.2 數(shù)據(jù)收集

本文采用的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)來源于景泰縣2009，2013和2017土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于甘肅省景泰縣統(tǒng)計年鑒(2010—2018)、《中國農(nóng)產(chǎn)品價格調(diào)查年鑒》(2010—2018)和國家統(tǒng)計局網(wǎng)站。根據(jù)景泰縣實際用地情況以及研究需要，將景泰縣土地利用類型合并提取，最終劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種土地利用類型。

1.3 土地利用信息熵

在人類的實踐活動中，土地利用結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生演變對土地利用系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不同程度的影響。本文采用土地利用信息熵表示景泰縣土地利用系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)熵值的大小形象直觀地看出土地利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和有序程度，熵值越小，土地利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好，有序程度越高，反之亦然[22]。表達(dá)式為：

(1)

H=-∑p(xi)lnp(xi)

(2)

式中：A為區(qū)域內(nèi)面積的總和；A(xi)(i=1, 2, …,n)表示區(qū)域內(nèi)各種土地利用類型的面積；P(xi)表示各種土地類型的面積所占總面積的比例；H為土地利用結(jié)構(gòu)信息熵。

1.4 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地轉(zhuǎn)移矩陣可以反映出區(qū)域內(nèi)各種地類之間的轉(zhuǎn)換動態(tài)過程信息[23]。采用空間疊加分析方法得到研究區(qū)各土地類型轉(zhuǎn)換面積，土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表達(dá)形式為：

(3)

式中：Nij為面積；n為土地類型的數(shù)量；i，j分別為轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)移后的土地類型。

1.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

Costanza等研究出全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算方法，謝高地等在此基礎(chǔ)上制定出中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表[24-25]。參考謝高地等的研究成果，修正糧食單產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價值和土地利用類型。根據(jù)2009、2013、2017年景泰縣平均糧食產(chǎn)量5 399.144 kg/hm2，平均糧食價格為2.243元/kg，修正計算得到景泰縣的一個當(dāng)量因子為1 730.04元/hm2，土地利用類型的修正以荒漠-未利用地、水體-水域、森林-林地、農(nóng)田-耕地形式與中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表對應(yīng)。最終得到景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)(表1)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算公式為：

表1 景泰縣不同土地利用類型的ESV系數(shù)Tab.1 Parameters of ESV for different land-use categories in Jingtai County

ESV=(Ak×VCk)

(4)

ESVf=(Ak×VCfk)

(5)

式中：ESV是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Ak為第k類土地類型的面積；VCk為第k類土地類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)；ESVf為第f類生態(tài)功能價值；VCfk為第k類土地類型的第f種服務(wù)功能價值系數(shù)[26]。

1.6 生態(tài)貢獻(xiàn)率

生態(tài)貢獻(xiàn)率表示的是在特定時間段內(nèi)，各個土地類型的生態(tài)服務(wù)價值的變化量對整個研究區(qū)總服務(wù)價值變化量的影響。表達(dá)式為：

(6)

式中：SKT為K類生態(tài)系統(tǒng)在T時間段內(nèi)生態(tài)貢獻(xiàn)率；ΔESVKT為K類生態(tài)系統(tǒng)在T時間段內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價值變化量[27]。

1.7 地理探測器

地理探測器是探測空間分異性且能揭露其背后驅(qū)動因子的模型，該模型由風(fēng)險探測器、因子探測器、生態(tài)探測器和交互作用探測器組成[28-31]。本文選取因子探測器來分析影響景泰縣生態(tài)系統(tǒng)分布格局的各個驅(qū)動因素，公式為:

(7)

在復(fù)雜的社會環(huán)境下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化不僅受到土地間空間配置的影響，也會受到自然環(huán)境以及人文因素的作用。本研究從通達(dá)性、聚集性和適宜性三方面對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值驅(qū)動力進(jìn)行分析。首先，根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)地理的網(wǎng)絡(luò)理論，聚集性因子代表選取到行政中心的距離、人口密度；選取到主要公路的距離、到主要河流的距離作為通達(dá)性因子代表；又考慮到自然環(huán)境的影響，選取高程和坡度為適宜性因子代表[32]。由上所述，三方面共選取6個變量作為影響生態(tài)系統(tǒng)分布格局的表征因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化

2.1.1土地利用變化/土地覆蓋

見圖2，2009—2017年間，景泰縣的土地利用變化較為顯著，在3個時期，草地和未利用地是景泰縣的主要土地覆蓋類型。景泰縣8年間土地類型變化大的為林地、草地和建設(shè)用地。研究區(qū)域內(nèi)寺灘鄉(xiāng)、紅水鎮(zhèn)、漫水灘鄉(xiāng)和喜泉鎮(zhèn)人類活動干預(yù)性強(qiáng)，較大部分的林草地和未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、耕地。變化最大的土地類型是草地，從2009年的48.40%，減少到2017年的47.86%。

圖2 2009—2017年景泰縣土地利用變化圖Fig.2 Land-use change of Jingtai County during 2009—2017

見表2，總體上，景泰縣變化幅度最大的土地利用類型為草地，變化幅度最小則是水域。林地、草地和未利用地不斷減少，耕地、建設(shè)用地快速增加，主要原因為是經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，未利用地得到有效利用，耕地面積擴(kuò)大，同時景泰縣人口增加以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展都需要以土地為承載力，才能其滿足城鎮(zhèn)建設(shè)的需求。

表2 2009—2017年間景泰縣土地利用變化格局Tab.2 Change patterns of land-use in Jingtai County from 2009 to 2017

2.1.2土地利用信息熵分析

根據(jù)表2以及式(1)算出3個時期的土地利用信息熵，分別為1.730 0、1.743 5、1.752 0。土地利用信息熵日益增加，說明景泰縣土地利用的有序度在下降，無序度日漸上升，土地利用系統(tǒng)沒有良好的穩(wěn)定性。中國在不斷向前發(fā)展，城鎮(zhèn)化率也日益增加，建設(shè)用地的需求更加明顯，侵占了大量的生態(tài)用地，導(dǎo)致景泰縣的整個土地利用系統(tǒng)發(fā)生改變，朝著不穩(wěn)定的趨勢發(fā)展。2009—2013年土地利用信息熵增長率較高，為0.78%，此階段內(nèi)，人類干預(yù)力度較大，注重城鎮(zhèn)化的發(fā)展，土地利用不合理，而后階段土地利用信息熵增長率呈現(xiàn)下降趨勢，主要由于主張發(fā)展以人為本的新型城鎮(zhèn)化的提出，同時景泰縣在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，注重人居生態(tài)質(zhì)量，對土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。

2.1.3土地利用轉(zhuǎn)移

土地類型的相互轉(zhuǎn)換在一定程度上能反映出研究區(qū)域內(nèi)土地利用的整體發(fā)展方向以及各個土地類型的演變過程。見表3，2009—2017年間，研究區(qū)域的6種土地類型都發(fā)生了不同程度的變化，變化程度較大是林地和草地，8年間林地、草地轉(zhuǎn)出面積分別為447.3hm2、2 982.71hm2，主要轉(zhuǎn)出類型為耕地和建設(shè)用地，林地轉(zhuǎn)為耕地和建設(shè)用地的面積分別為318.54hm2、122.70hm2，草地轉(zhuǎn)為耕地和建設(shè)用地的面積分別為1 772.56 hm2、1 119.63 hm2，較少面積轉(zhuǎn)為未利用地、水域。說明由于景泰縣農(nóng)業(yè)在經(jīng)濟(jì)的帶動下有所發(fā)展，轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的原因主要來源于氣候變化以及人類活動的影響，破壞林地、草地進(jìn)行開荒，致使農(nóng)林業(yè)種植結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，對森林的砍伐以及對草地的占用使得土地類型發(fā)生改變。耕地的轉(zhuǎn)換也有很大變化，約有548.73 hm2轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，景泰縣城鎮(zhèn)化速度加快導(dǎo)致城鎮(zhèn)附近的耕地被侵占，耕地轉(zhuǎn)換也與因土壤貧瘠的耕作條件出現(xiàn)農(nóng)田撂荒有關(guān)。建設(shè)用地也發(fā)生較小的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)為各個類型的總面積為4.76 hm2，其中轉(zhuǎn)為耕地的面積為2.17 hm2，可能與村落整理以及工業(yè)廢棄地復(fù)墾相關(guān)。水域轉(zhuǎn)出量最少，僅為4.04 hm2，主要建設(shè)用地的利用。研究周期內(nèi)，未利用地也發(fā)生了較為顯著的變化，主要流向為建設(shè)用地、耕地、水域和草地，轉(zhuǎn)出面積分別為496.06 hm2、120.39 hm2、42.16 hm2、9.22 hm2，主要受到農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境的修復(fù)和建設(shè)活動等多重因素的影響。

表3 2009—2017年間景泰縣土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Tab.3 Transition matrix of LUCC in Jingtai County from 2009 to 2017 單位：hm2

2.2 ESV變化

2.2.1ESV總量變化

見表4，2009—2017年景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值由每年5 204.84×106元減少到5 182.76×106元，共減少約22.08×106元。其中耕地和水域ESV呈上升趨勢，林地、草地和未利用地ESV下降趨勢。草地ESV占總價值高達(dá)60%，但呈持續(xù)下降的趨勢，林地和未利用地的ESV也相對較高，但都呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，而未利用地下降幅度較大。

表4 2009—2017年間景泰縣各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及變化Tab.4 ESV values and its change in Jingtai County from 2009 to 2017

2009—2017年間景泰縣耕地的ESV增加幅度較大，變化率為1.98%，從景泰縣整個研究區(qū)來看耕地面積較少，但其ESV增加值較大。研究區(qū)內(nèi)水域面積較少，但對景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的貢獻(xiàn)較大，對于生態(tài)脆弱區(qū)域來說水域的作用很大，是改善研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境、提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分。

2.2.2ESV類型間的變化

見表5，2009—2017年間，景泰縣的水源涵養(yǎng)、廢物處理、食物生產(chǎn)和娛樂文化價值均有呈現(xiàn)出增加的趨勢，其他服務(wù)項目價值則均有不同程度的減少。水域?qū)ι鷳B(tài)服務(wù)價值的作用顯著，水源涵養(yǎng)價值的增加主要源于多個水庫的擴(kuò)建。廢物處理、食物生產(chǎn)和娛樂文化價值服務(wù)項目價值升高的主要是因為耕地和建設(shè)用地面積的擴(kuò)大。減少的價值中原材料和氣體調(diào)節(jié)的減少幅度較大，這是由于城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，林地、草地面積大幅減少的結(jié)果。

表5 2009—2017年景泰縣各類型ESV的變化Tab.5 ESV change in Jingtai County from 2009 to 2017

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能上看，土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性保護(hù)和氣候調(diào)節(jié)排在前列，且是影響景泰縣整個研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的四大主要生態(tài)功能，其價值比率高達(dá)68%；而娛樂文化、原材料和食物生產(chǎn)的價值比率僅為9.16%。為此，可以看出景泰縣的服務(wù)性功能強(qiáng)，但是生產(chǎn)性功能較弱。

2.2.3ESV空間差異

見表6，景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量呈減少的趨勢，但波動幅度較小。為形象直觀地看出景泰縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的差異，本文利用ArcGIS中的自然間斷點分級法將景泰縣2009—2017年生態(tài)服務(wù)價值劃分為5個等級，見圖3。

表6 2009—2017年景泰縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)服務(wù)價值變化Tab.6 Changes in ESV of each township in Jingtai County from 2009 to 2017

研究期內(nèi)，條山集團(tuán)和一條山鎮(zhèn)的生態(tài)服務(wù)價值總體處于低值范圍，漫水灘鄉(xiāng)、五佛鄉(xiāng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是一直處于較低水平，總體處于中等范圍的有紅水鎮(zhèn)、蘆陽鎮(zhèn)、草窩灘鎮(zhèn)。上沙沃鎮(zhèn)、正路鎮(zhèn)、喜泉鎮(zhèn)、中泉鎮(zhèn)的生態(tài)服務(wù)價值為較高水平，高價值范圍的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值僅有寺灘鄉(xiāng)。總體上，景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈西南高、東北低的分布格局，在景泰縣西南部有明顯的高聚集區(qū)，在其東北部平原及其輻射區(qū)域構(gòu)成低值地帶，說明景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間差異與該地區(qū)的地形地貌有密切關(guān)聯(lián)?？傮w上，西南部和西北部山地丘陵區(qū)林草覆蓋率較高，占到相應(yīng)土地面積的1/2，良好的生態(tài)資源條件賦予了較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；東部平原地區(qū)，耕地、建設(shè)用地資源多，森林覆蓋率低，水域資源優(yōu)勢不明顯，一定程度上對該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值產(chǎn)生影響。

見圖3，從2009—2017年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間變化來看，8年間景泰縣西部地區(qū)的生態(tài)優(yōu)勢有削減的趨勢。東部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化較大，一條山鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由較低等級轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷燃墸莞C灘鎮(zhèn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中等水平變?yōu)檩^低水平。同時，變化后的景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的分布格局具有一定規(guī)律，景泰縣西南和西北方向形成以寺灘鄉(xiāng)高價值水平向四周下降，而西南方向呈現(xiàn)出逐次減弱梯度的分布特征。

圖3 景泰縣 2009—2017年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間分異Fig.3 Spatial differences of the ESV in Jingtai County from 2009 to 2017

2.2.4生態(tài)貢獻(xiàn)率

見表7，2009—2013年和2013—2017年兩個時段，草地對生態(tài)服務(wù)價值變化的貢獻(xiàn)率最大，分別是52.6%和36%，未利用地對生態(tài)服務(wù)價值變化的貢獻(xiàn)率最小，分別為0.82%和0.36%。2009—2013年，水域、耕地、林地的生態(tài)貢獻(xiàn)率依次為20.27%、18.6%和7.75%，2013—2017年，林地、耕地和水域的生態(tài)貢獻(xiàn)率為27.6%、24.4%以及11.6%。2009—2017年草地、耕地和林地的生態(tài)貢獻(xiàn)率分別為42.84%、22.03%和19.44%，三者之和高達(dá)84.31%。兩個時期中的林地、草地和水域的生態(tài)貢獻(xiàn)率變化較大，分別是19.85%、16.6%和8.67%，說明景泰縣總服務(wù)價值受到林地、草地和水域產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)價值變化量影響較大。因此，耕地、草地和水域是主要的貢獻(xiàn)因子和敏感因子。

表7 2009—2017年景泰縣不同土地利用類型生態(tài)服務(wù)價值變化的貢獻(xiàn)率

2.2.5ESV變化驅(qū)動因素分析

不同影響因素使得景泰縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值發(fā)生不同程度的變化，根據(jù)地理探測器軟件數(shù)據(jù)處理要求，將各影響因子數(shù)據(jù)通過ARCGIS軟件進(jìn)行離散化處理，高程、坡度、到主要河流的距離、到主要公路的距離以及到行政中心的距離分為9類，人口密度以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位分為12類，便于在模型中進(jìn)行分析。

通過GeoDetector軟件處理數(shù)據(jù)，得到2009、2013、2017年土地演變各驅(qū)動因子在因子探測器模塊中影響強(qiáng)度值q，q值越大表示該因子對土地演變空間分異性作用強(qiáng)，也就是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的主要因素。表8為因子探測器計算結(jié)果，景泰縣地區(qū)土地格局影響因子作用強(qiáng)度值從大到小排列依次是：人口密度(0.236 4)、到行政中心的距離(0.178 0)、海拔高程(0.045 7)、到主要公路的距離(0.029 3)、到主要河流的距離(0.021 0)、坡度(0.005 4)。景泰縣地區(qū)土地利用格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化，是多個因子共同作用的結(jié)果。第一，聚集性因子起到主導(dǎo)作用，聚集性因子q值統(tǒng)計量合計達(dá)到40%，人口密度(X6)對于土地變化的影響最為顯著，區(qū)域發(fā)展是人口與經(jīng)濟(jì)在生態(tài)系統(tǒng)的兩個主體，土地變化程度與人口密度有關(guān)，生態(tài)環(huán)境也會受到社會經(jīng)濟(jì)活動的干擾；其次是到行政中心的距離(X5)，因為行政中心周圍出現(xiàn)集聚可能性大，且距行政中心近的地區(qū)，土地擴(kuò)張現(xiàn)象嚴(yán)重，在一定程度上更利于生態(tài)用地的形成。第二，通達(dá)性因子影響強(qiáng)度較高，到主要公路的距離(X1)和到主要河流的距離(X2)兩個因素關(guān)系著人們的衣食住行，道路的通達(dá)性會影響人們對土地的開發(fā)力度，從而引起土地類型演變，造成生態(tài)環(huán)境發(fā)生不同程度的變化。充分的水資源更有利于周圍植被的生長，河流周圍人們活動也會有所增加，生態(tài)效益得到提升。第三，在適宜性因子中，海拔高程和坡度q值統(tǒng)計量合計僅為5%，影響強(qiáng)度較弱，表明景泰縣土地利用變化受自然地理條件的制約不明顯?？傊?，人為因素和自然因素共同對土地格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值產(chǎn)生影響。

表8 泰縣土地利用變化影響因子探測Tab.8 Detection of impact factors ofland use change in Jingtai County

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

本文是以縣域為單位，基于土地利用變化研究景泰縣的生態(tài)服務(wù)價值，著重從土地利用信息熵、土地利用矩陣和生態(tài)貢獻(xiàn)率等方面分析生態(tài)服務(wù)價值時空演變，通過地理探測器模型分析土地類型變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變的驅(qū)動力。本文選用的評估方法參數(shù)少，操作容易，但由于建設(shè)用地的復(fù)雜性，定量分析其生態(tài)服務(wù)價值和對生態(tài)環(huán)境的影響較難，因此本文沒有計算建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，以及該評估方法存在多方面的不確定性。全國各個城市發(fā)展需求導(dǎo)向不同，核算生態(tài)服務(wù)價值選擇參數(shù)就會有一定的局限性。土地利用分類結(jié)果細(xì)化以及生態(tài)系統(tǒng)功能改變也會對評估結(jié)果造成影響，地理探測器模型最大優(yōu)勢就是無假設(shè)條件，能有效克服傳統(tǒng)數(shù)學(xué)統(tǒng)計模型局限性，但由于數(shù)據(jù)的可獲取性，沒有考慮規(guī)劃調(diào)控、經(jīng)濟(jì)管理等政策因素對土地演變及生態(tài)服務(wù)價值變化的影響。今后研究中可以改進(jìn)評估方法，另外應(yīng)全面考慮驅(qū)動因素，使得評估結(jié)果和探測結(jié)果更準(zhǔn)確。

3.2 結(jié) 論

1) 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，景泰縣土地利用發(fā)生了明顯的變化。2009—2017年間，耕地和建設(shè)用地面積增長較多，分別從2009年的14.58%和1.90%增加到2017年的14.87%和2.31%；林地、草地和未利用地面積較少，但減少幅度較劇烈；水域小幅度增加。

2) 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量呈不斷減少的趨勢，8年間共減少22.08×106元。其中耕地和水域ESV呈上升趨勢，林地、草地和未利用地ESV下降趨勢。草地ESV占總價值高達(dá)60%，但呈持續(xù)下降的趨勢。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)功能是影響景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的四大主要生態(tài)功能，其價值比率高達(dá)68%；而娛樂文化、原材料和食物生產(chǎn)的價值比率僅為9.16%。

3) 景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量呈減少的趨勢，但波動幅度較小?？傮w上，景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布格局呈西南高、東北低。

4) 景泰縣土地格局和ESV變化受通達(dá)性因子、聚集性因子和適宜性因子的共同影響。短時間內(nèi)適宜性因素對景泰縣的影響較小，聚集性和通達(dá)性的影響能力較強(qiáng)，尤其是人口密度因子和到行政中心的距離因子影響特別顯著，因此人文因素是景泰縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空變化的主要驅(qū)動因素。