伊河流域上游欒川縣景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務研究

位賀杰， 楊一鳴， 熊廣成， 曹瑩瑩

（1.河南農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，鄭州 450002； 2.河南省自然資源科技創(chuàng)新中心，鄭州 450016；3.河南省土地整理中心，鄭州 450016）

景觀格局是大小和形狀各異的景觀要素在空間上的排列和組合，包括構(gòu)成景觀的生態(tài)系統(tǒng)類型、數(shù)目及空間分布和配置［1］. 景觀格局演變與生態(tài)過程相互作用，共同驅(qū)動著景觀的變化，并呈現(xiàn)出一定的景觀功能特征——生態(tài)系統(tǒng)服務. 生態(tài)系統(tǒng)服務是指自然生態(tài)系統(tǒng)以及物種所提供的能夠滿足人類生活需要的條件和過程，是人類社會賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)［2-3］. 區(qū)域尺度上，景觀格局的變化主要表現(xiàn)為土地利用或覆被狀況的改變［1］. 隨著社會的不斷發(fā)展，人們對土地的利用強度越來越大，因而導致景觀的自然演替受人為干擾的程度不斷加大，生態(tài)系統(tǒng)服務價值也受到嚴重影響. 開展景觀格局變化及其對于生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響的研究對于改善景觀利用狀況、保護自然資源、促進人類福祉具有積極作用.

定量評估生態(tài)系統(tǒng)服務價值已成為國際可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一，是當前景觀生態(tài)學、生態(tài)經(jīng)濟學、環(huán)境科學以及土地資源管理科學的交叉前沿領(lǐng)域［4］. 對于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的定量評估，在國內(nèi)主要以謝高地等［5-7］的研究成果為基礎(chǔ)，根據(jù)不同研究區(qū)域特點調(diào)整其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子，從而估算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值. 目前關(guān)于景觀格局及生態(tài)系統(tǒng)服務的研究報道已有很多，從研究區(qū)域的類型特點來看，主要有針對生態(tài)保護區(qū)［8］、城市開發(fā)區(qū)［9］、西北干旱地區(qū)［10-11］、河流流域地區(qū)［12］、沿海地區(qū)［13］等區(qū)域的研究；就研究區(qū)域的尺度而言，有對縣級以下［14］、縣級［15］、市級［16］、省級［17］以及跨行政區(qū)［18］等不同地區(qū)尺度的研究；且已有研究表明景觀內(nèi)斑塊密度低、連接度高以及生物多樣性提高、景觀破碎化降低均有利于提升生態(tài)系統(tǒng)服務價值［19-20］，而土地利用強度的提高、水田和林地面積的下降則會降低生態(tài)系統(tǒng)服務價值［13，21］. 雖然目前已有關(guān)于中原地區(qū)自然資源豐富的縣、區(qū)的土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務關(guān)系的研究，但是對于該類地區(qū)景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務價值相關(guān)性的研究較少，對于該類地區(qū)景觀格局變化特征對生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響的闡述也還不夠清晰.

欒川縣位于河南省西部海拔較高的山區(qū)、伊河流域上游，當?shù)刂脖回S富、生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，自然資源稟賦極高. 本研究以欒川縣為研究區(qū)域，對其景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務及兩者的相關(guān)性進行了研究，可為該地區(qū)生態(tài)價值核算體系的構(gòu)建和生態(tài)保護補償制度的建設(shè)提供一定的參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 欒川縣高程及行政區(qū)劃Fig.1 Elevation and administrative division of Luanchuan County

欒川縣位于伊河流域上游，境內(nèi)陶灣鎮(zhèn)三合村是伊河流域的源頭. 其地理位置介于111°11′E～112°01′E，33°39′N～34°11′N 之間，屬河南省西部的洛陽市，東與嵩縣毗鄰，西與盧氏縣接壤，南與西峽縣抵足，北與洛寧縣摩肩，素有“洛陽后花園”的美譽. 現(xiàn)轄12鎮(zhèn)2鄉(xiāng)1個管委會、213 個行政村（居委會），總?cè)丝?5 萬人，其中農(nóng)業(yè)人口29.9 萬人. 欒川縣總面積2477 km2，地勢為西南高、東北低，地貌具有中山、低山和河谷三種類型. 境內(nèi)主要為伏牛山脈，屬秦嶺山脈東段，海拔千米以上的中山區(qū)面積占全縣總面積的49.4%. 欒川縣屬暖溫帶大陸性季風氣候，夏季濕潤多雨、冬季寒冷干燥. 欒川縣內(nèi)：礦產(chǎn)資源豐富，是全國16個重要多金屬成礦帶的核心區(qū)域；森林資源豐富，森林覆蓋率名列中原地區(qū)之最；旅游資源豐富，作為“中國旅游強縣”，擁有14家“A級”景區(qū).

1.2 數(shù)據(jù)收集及處理

本研究的主要數(shù)據(jù)包括社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù). 社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來源于欒川縣統(tǒng)計年鑒、欒川縣農(nóng)業(yè)局統(tǒng)計站. 欒川縣1980年、1990年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年這7期土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/），數(shù)據(jù)的空間分辨率為30 m. 高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，空間分辨率為30 m. 根據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類以及景觀類型特點，將欒川縣景觀類型分為5種，分別為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地. 根據(jù)不同時期經(jīng)濟發(fā)展和社會變革速度及其對景觀格局的影響，將整個研究時期分為6個研究時段：2000年以前每10年為一個研究時段，2000年之后每5年為一個研究時段，2015—2018年單獨作為一個研究時段.

1.3 研究方法

1.3.1 景觀動態(tài)度及景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣

1）景觀動態(tài)度可以反映一定時期內(nèi)研究區(qū)域中某種景觀類型數(shù)量變化的劇烈程度，也可以反映某種景觀類型的變化幅度和平均變化速度［22］. 其數(shù)學表達式為：

式中：K為景觀動態(tài)度；Uj為研究初期某種景觀類型的面積，hm2；Ui為研究末期某種景觀類型的面積，hm2；T為研究時段，a.

2）景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣不僅可以反映研究初期和研究末期的景觀類型結(jié)構(gòu)，同時還可以反映研究時期內(nèi)景觀類型的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量［23］，一般通過ArcGIS10.5軟件進行計算. 其數(shù)學表達式為：

式中：Sij表示第i種景觀類型轉(zhuǎn)入第j種景觀類型的面積，hm2；n表示景觀類型的種類.

1.3.2 景觀格局指數(shù) 景觀格局指數(shù)高度濃縮了景觀格局信息，能體現(xiàn)景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面特征，是能夠反映景觀格局演變及生態(tài)過程影響的定量指標［24］. 景觀格局指數(shù)可以通過Fragstats4.2軟件進行計算. 選定的景觀格局指數(shù)及其生態(tài)學意義如表1所示.

1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估 通過對謝高地等［6-7］提出的生態(tài)系統(tǒng)服務價值（ESV）評估模型進行適當修正后，構(gòu)建出了欒川縣的ESV評估模型. 以欒川縣1980—2018年主要糧食作物的播種面積、單位面積產(chǎn)量、價格為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算出其主要糧食作物的單位面積經(jīng)濟價值. 自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟價值是研究區(qū)現(xiàn)有主要糧食作物單位面積經(jīng)濟價值的1/7［25］，然后得出欒川縣標準的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子為1 107.20 元/hm2，進而獲得欒川縣各景觀類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值（表2）. 由于建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值幾乎為零，因此本研究不對其進行估算. 生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算公式如下：

表2 欒川縣各景觀類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值Tab.2 Ecosystem service value per unit area of each landscape type in Luanchuan County

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務價值，元；n為景觀類型的個數(shù)；Ai為第i類景觀類型的面積，hm2；VCi為第i類景觀類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值，元/hm2.

1.3.4 Pearson相關(guān)系數(shù) Pearson相關(guān)系數(shù)主要用于探究兩個獨立的連續(xù)性數(shù)字型變量間線性相關(guān)的強弱程度［26］. 以Pearson相關(guān)系數(shù)作為指標，通過SPSS20.0軟件，采取雙尾t檢驗，對生態(tài)系統(tǒng)服務價值與景觀格局指數(shù)在時間序列的相關(guān)性進行顯著性檢驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 景觀類型動態(tài)分析

2.1.1 景觀類型數(shù)量變化分析 從1980—2018 年欒川縣各景觀類型面積變化的總體趨勢來看（圖2），除了建設(shè)用地面積呈增加趨勢外，其他景觀類型的面積均呈減少趨勢. 建設(shè)用地面積在整個研究時期內(nèi)持續(xù)增加，共增加了3 050.25 hm2. 2005—2010 年的研究時段內(nèi)，建設(shè)用地面積增加的絕對數(shù)量最多，分析原因可能是該研究時段欒川縣以旅游業(yè)為主導的服務業(yè)蓬勃發(fā)展，城市建設(shè)速度加快，中心城區(qū)不斷擴展；另外在提倡“全域旅游”的號召下，全縣各區(qū)域景區(qū)、景點的數(shù)量快速增加；旅游業(yè)的發(fā)展也會帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，從而使當?shù)鼐用裼薪?jīng)濟能力進行自住房屋建設(shè). 在整個研究時期內(nèi)水域面積減少的最多，共減少了1 096.07 hm2. 在整個研究時期中，僅2000—2005 年這個研究時段內(nèi)水域面積有少量增加，其余5個研究時段內(nèi)水域面積均有所減少，在2005—2010 年的研究時段內(nèi)水域面積減少量達到峰值. 欒川縣位于伊河流域上游，近幾十年來伊河流域的河流徑流量減少，河道變窄且部分河道干涸，從而導致欒川縣的水域面積總體呈減少趨勢. 草地面積的減少量僅次于水域，共減少了1 070.36 hm2，其中在1990—2000 年的研究時段內(nèi)草地面積減少的最多. 該地區(qū)的草地大多為荒草地，在社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)中，荒草地被開墾并轉(zhuǎn)化為其他景觀類型. 1980—2018 年欒川縣的耕地和林地面積減少的較少，耕地面積減少了293.98 hm2，林地面積減少了589.85 hm2，這兩類景觀的面積雖在逐漸減少，但減少的幅度相對較小，這與當?shù)卣畬Ω睾土值氐谋Ｗo力度有較大關(guān)系.

圖2 1980—2018年欒川縣各景觀類型的面積Fig.2 Area of each landscape type in Luanchuan County from 1980 to 2018

表3 反映了1980—2018 年欒川縣各景觀類型的景觀動態(tài)度. 1980—2018 年欒川縣單一景觀類型變化的速度由大到小分別為：建設(shè)用地（10.46%）＞水域（-1.72%）＞草地（-0.37%）＞耕地（-0.02%）＞林地（-0.01%）.在整個研究時期內(nèi)，除建設(shè)用地的景觀動態(tài)度始終為正數(shù)外，其余景觀類型在大多數(shù)研究時段的景觀動態(tài)度為負數(shù)，說明在整個研究時期內(nèi)，除建設(shè)用地外，其他景觀類型主要朝著減少的方向發(fā)展. 1980—2018年，林地的景觀動態(tài)度最小，是最穩(wěn)定的景觀類型，建設(shè)用地的景觀動態(tài)度最大，是轉(zhuǎn)移最為活躍的景觀類型.除草地外，其他四種景觀類型在2005—2010 年的研究時段中的景觀動態(tài)度均最大，說明該研究時段這四種景觀類型的變化程度最大，這與該研究時段欒川縣建設(shè)用地面積大量增加相對應. 該研究時段欒川縣以旅游業(yè)為主導的產(chǎn)業(yè)體系快速發(fā)展，社會快速變革，景觀類型結(jié)構(gòu)相應地大幅調(diào)整，該研究時段欒川縣景觀類型的主要變化為其他景觀類型的減少和建設(shè)用地的增加. 總體來說，除建設(shè)用地外，其他各景觀類型的景觀動態(tài)度均相對較小，變化程度不大.

表3 1980—2018年欒川縣各景觀類型的景觀動態(tài)度Tab.3 Landscape dynamic degree of each landscape type in Luanchuan County from 1980 to 2018

2.1.2 景觀類型轉(zhuǎn)移分析 表4和表5說明了1980—2018年欒川縣各景觀類型之間相互轉(zhuǎn)移的情況. 就轉(zhuǎn)出面積來說，耕地轉(zhuǎn)出的面積最多，共轉(zhuǎn)出了3 547.34 hm2，主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)出比例達6.31%，這是由于欒川縣作為山地城市，土地資源稀缺，大部分耕地又分布于山間平地，而生產(chǎn)建設(shè)用地大多需要交通便利、平坦的土地，因此大部分耕地被開發(fā)用作建設(shè)用地. 從轉(zhuǎn)出比例來看，水域的轉(zhuǎn)出比例最大，為72.48%，其中67.86%被轉(zhuǎn)化為耕地，轉(zhuǎn)為其他景觀類型的量較少，這是因為伊河流域的河流流量變小后，原來的河道被農(nóng)民開墾為耕地進行種植. 就總的轉(zhuǎn)入面積而言，轉(zhuǎn)入面積最多的是耕地，共轉(zhuǎn)入了3 253.36 hm2，建設(shè)用地和林地的轉(zhuǎn)入面積次之，分別轉(zhuǎn)入了3 160.42 hm2、2 573.81 hm2. 通過對比各景觀類型的轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)入面積可以看出，耕地的轉(zhuǎn)移面積變化最大，但數(shù)量較穩(wěn)定，這是因為欒川縣嚴格實施耕地占補平衡制度，所以保持了其耕地總量的動態(tài)平衡. 欒川縣森林覆蓋率常年在80%以上，素有“中原肺葉”之稱，當?shù)卣恢睂⑸鷳B(tài)文明建設(shè)、保護森林資源作為政府的工作目標，林地被占用破壞后，當?shù)卣芗皶r植樹造林、補充林地.從總的轉(zhuǎn)入比例來看，轉(zhuǎn)入比例最高的為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)入比例總共為82.79%，由于欒川縣以“工業(yè)強縣、旅游富縣”為戰(zhàn)略，因此當?shù)卣罅Υ龠M其經(jīng)濟發(fā)展和地區(qū)建設(shè)，從而導致該地區(qū)的工礦、旅游設(shè)施、城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點等建設(shè)用地大量增加.

表4 1980—2018年欒川縣景觀類型轉(zhuǎn)移面積矩陣Tab.4 Landscape type transfer area matrix in Luanchuan County from 1980 to 2018

表5 1980—2018年欒川縣景觀類型轉(zhuǎn)移比例矩陣Tab.5 Landscape type transfer scale matrix in Luanchuan County from 1980 to 2018

2.2 景觀格局演變特征分析

2.2.1 類型水平上景觀格局演變特征分析 圖3 顯示了1980—2018 年欒川縣在類型水平上的景觀格局指數(shù)變化情況. 1980—2018 年，林地的景觀類型比例最大，始終穩(wěn)定在80%以上，是整個研究時期內(nèi)占絕對優(yōu)勢的景觀類型. 各景觀類型的景觀類型比例在各研究時段都比較穩(wěn)定，表明在整個研究時期內(nèi)欒川縣的景觀結(jié)構(gòu)變動不大. 從整個研究時期看，除水域的景觀形狀指數(shù)呈下降趨勢外，其他景觀類型的景觀形狀指數(shù)均呈上升趨勢，其中耕地的景觀形狀指數(shù)最大，且呈穩(wěn)定上升趨勢，說明耕地斑塊的形狀趨于不規(guī)則.耕地的斑塊密度相對其他景觀類型而言一直維持在較高水平，說明耕地的景觀破碎程度較大，這與該地區(qū)的山地地形有關(guān). 欒川縣土地資源稀缺，因此在社會發(fā)展中平地的耕地被占用后，其只能在山坡上、山谷間補充. 建設(shè)用地的斑塊密度呈上升趨勢，其原因是增加的建設(shè)用地以小塊面積為主，大塊增加的情況較少. 林地是欒川縣的基質(zhì)景觀，其斑塊聚集度一直保持在99.9%左右，說明欒川縣的林地高度聚集，分布集中，連通性好. 水域的斑塊聚集度呈下降趨勢，說明水域的連通性下降，這與該地區(qū)河流水系流量的減少有關(guān). 建設(shè)用地的斑塊聚集度呈上升趨勢，這是由于建設(shè)用地在數(shù)量上大幅度增加，從而提高了其在空間上的聚集性. 林地的平均斑塊面積最大，且遠高于其他景觀類型，說明林地的破碎化程度最小，連接、通達性最好.

圖3 1980—2018年欒川縣各景觀類型在類型水平上的景觀格局指數(shù)變化Fig.3 Landscape pattern index change of each landscape type in class scale in Luanchuan County from 1980 to 2018

2.2.2 景觀水平上景觀格局演變特征分析 圖4 顯示了1980—2018 年欒川縣在景觀水平上的景觀格局指數(shù)變化情況. 景觀分離度指數(shù)和斑塊密度可反映總體景觀的破碎化程度. 在整個研究時期內(nèi)，欒川縣景觀的景觀分離度指數(shù)呈逐步上升趨勢，而斑塊密度在短暫下降后一直呈上升趨勢，這表明欒川縣的整體景觀趨于破碎化，斑塊個數(shù)增多，景觀分離程度增大. 最大斑塊指數(shù)呈下降趨勢，說明林地斑塊在整個景觀中的優(yōu)勢度有所下降. 整個研究時期中欒川縣景觀的周長面積分維數(shù)先上升后下降，研究末期的周長面積分維數(shù)數(shù)值高于研究初期，這反映了各景觀類型斑塊形狀先趨于復雜，后趨向簡單規(guī)整，但整體景觀類型斑塊形狀趨于復雜，這可能是因為欒川的支柱產(chǎn)業(yè)自2000年以后從工礦業(yè)向旅游服務業(yè)轉(zhuǎn)型，所以欒川縣各景觀類型呈交叉分布. 在整個研究時期中欒川縣景觀的聚集度呈下降趨勢，反映了該地區(qū)斑塊分布趨于分散，聚集程度下降. 香農(nóng)多樣性指數(shù)呈上升趨勢，說明該地區(qū)斑塊類型趨于多樣，景觀豐富度提高，其原因在于同一區(qū)域用地類型的多樣化. 蔓延度指數(shù)與邊緣密度呈負相關(guān)，與優(yōu)勢度指標呈正相關(guān). 蔓延度指數(shù)呈下降趨勢，說明不同斑塊類型的鄰接概率降低，景觀趨向多要素的散布格局，景觀的破碎化程度提高. 在整個研究時期內(nèi)，欒川縣景觀的邊緣密度數(shù)值逐步提高，表明該地區(qū)景觀的豐富度在不斷提高，景觀的異質(zhì)性在不斷增加.

圖4 1980—2018年欒川縣各景觀類型在景觀水平上的景觀格局指數(shù)變化Fig.4 Landscape pattern index change of each landscape type in landscape scale in Luanchuan County from 1980 to 2018

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化分析

2.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務價值時間變化分析 由表6可知，在整個研究時期內(nèi)，欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值僅在1990—2000年這個研究時段內(nèi)有較少增加，在其余各研究時段內(nèi)均有所減少，但減少的幅度相對較小. 在各個研究時段中，對生態(tài)系統(tǒng)服務總價值貢獻最大是林地，林地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值僅次于水域，但是林地的景觀類型比例始終維持在80%左右，所以林地是主導生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的景觀類型. 在整個研究時期中，耕地、林地、草地、水域這四種景觀類型的末期生態(tài)系統(tǒng)服務價值較初期均有所減少，主要原因是這四種景觀類型都有轉(zhuǎn)入建設(shè)用地的情況. 1990—2000年欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的提高主要是由于耕地和草地較多地轉(zhuǎn)為了單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高的林地. 2005—2010年欒川縣各景觀類型的變化程度均較大，特別是水域面積的大幅減少較大程度地導致了該研究時段欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的降低，其余研究時段欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的減少主要是因為林地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的減少. 總之，各研究時段以及整個研究時期欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的減少都與建設(shè)用地面積的持續(xù)增加有關(guān). 在該地區(qū)社會發(fā)展的過程中，以采礦為主導的工業(yè)和以旅游為主導的服務業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，建設(shè)用地需求不斷增加，導致四種單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高的景觀類型不斷轉(zhuǎn)為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值較低的建設(shè)用地，從而使欒川縣的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值不斷減少.

表6 1980—2018年欒川縣各景觀類型生態(tài)系統(tǒng)服務價值及總價值Tab.6 Ecosystem service value of each landscape type and total value in Luanchuan County from 1980 to 2018

2.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間變化分析 圖5顯示了部分研究時段欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間差異，各研究時段的最高單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值均未超過13.91萬元/hm2. 從圖中可看出，各研究時段生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間分布整體變化不大，欒川縣北部和南部兩個橫向帶狀地區(qū)以及中東部兩個縱向帶狀地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值最低，由于這些地區(qū)是海拔較低處，是主要的人群集聚地，同時也是當?shù)鼐用裆畹牡貐^(qū)，對自然景觀的干擾、破壞程度大，因此這些地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值較低. 另外，欒川縣中部靠西地帶的生態(tài)系統(tǒng)服務價值也較低，由于這里是海拔較高的山區(qū)地帶，有豐富的礦產(chǎn)資源，因此吸引了大量人群來此建廠采礦，從而導致了該地區(qū)原始自然景觀向工礦建設(shè)用地轉(zhuǎn)移的較多. 1990—2000年內(nèi)，欒川縣西北部地區(qū)有四處面積較大的塊狀地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值明顯提高，這是由于該研究時段該地區(qū)人口大量外流，減少了對生態(tài)的擾動，而東北部、中部偏東、中部偏西的部分區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值則有所減少，且這些生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少的區(qū)域分布零散. 2000—2005年內(nèi)，欒川縣中部偏西礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)中有一處面積偏大的地區(qū)和四處面積偏小的地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值均有所減少，這與此時欒川縣的工礦業(yè)發(fā)展火熱，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大有關(guān). 2005—2010 年內(nèi)，欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間分布變化較大，除中部偏西礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)中有大塊地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少外，南部和東部地區(qū)也有明顯的生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少的情況. 該時期欒川縣旅游業(yè)迅速發(fā)展，處處開始興建旅游景區(qū)，城南老君山景區(qū)的擴展建設(shè)是南部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少的主要原因；另外，由于伊河水系流量的減少以及G241、S322、X062公路和一些鄉(xiāng)村公路的修建，欒川縣東部地區(qū)大量連續(xù)的線狀地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少. 除以上這三個研究時段外，其余研究時段內(nèi)欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間變化較小.

圖5 部分研究時段欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間分布Fig.5 Spatial distribution of ecosystem service value of some study periods in Luanchuan County

2.4 景觀格局變化對ESV的影響

景觀格局變化可反映在景觀格局指數(shù)的變化上，因此可通過景觀格局指數(shù)分析景觀格局對ESV 的影響. 由表7可知，生態(tài)系統(tǒng)服務總價值、供給服務價值、調(diào)節(jié)服務價值、支持服務價值、文化服務價值與景觀分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)呈顯著負相關(guān)，與最大斑塊指數(shù)和蔓延度指數(shù)顯著正相關(guān)，另外，支持服務價值與聚集度、邊緣密度呈正相關(guān)，這兩項指數(shù)也在一定程度上反映了景觀的破碎化程度. 景觀分離度指數(shù)和香農(nóng)多樣性指數(shù)均呈上升趨勢，說明該地區(qū)景觀分離程度增大、景觀異質(zhì)性增加、景觀趨于破碎化. 最大斑塊指數(shù)和蔓延度指數(shù)度量的均為林地的景觀特征，而在該地區(qū)這兩項指數(shù)均呈下降趨勢，說明該地區(qū)的優(yōu)勢景觀（林地）的優(yōu)勢度也有所下降，其團聚程度或延展趨勢降低. 這四項指數(shù)的變化均表明欒川縣景觀在演替過程中，其景觀空間結(jié)構(gòu)的改變受生產(chǎn)建設(shè)等人為活動的影響較大，景觀類型比例均朝著建設(shè)用地增加的方向改變，建設(shè)用地的增加不是成片集中地增加，而是零星、分布零散地增加，不斷侵占著其他景觀類型. 在整個研究時期中，欒川縣各景觀的景觀類型比例變化不大，即縣域景觀的結(jié)構(gòu)改變不大，所以欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的變化幅度也相對較小.

表7 欒川縣景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的相關(guān)性Tab.7 The correlation between landscape pattern index and ecosystem service value in Luanchuan County

1990—2010年，欒川縣工礦業(yè)發(fā)展火熱，尤其是在冷水鎮(zhèn)、三川鎮(zhèn)地區(qū)，大小廠礦不斷興起，而這些廠礦往往建設(shè)在植被茂密、生態(tài)性能良好的山谷中，這便破壞了整體景觀的完整性，導致了景觀的破碎化. 2000年往后欒川縣旅游產(chǎn)業(yè)逐漸成為支柱行業(yè)，由于當?shù)卣岢隽恕叭蚵糜巍钡奶栒?，因此各鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少有1～2處旅游景區(qū)以及眾多的旅游鄉(xiāng)村，這就加大了人為建設(shè)因素對原有自然景觀的演替影響，使得林地面積減少、優(yōu)勢度下降，而建設(shè)用地在全縣各區(qū)域不斷地呈點狀、線狀小規(guī)模地增加，不斷地破壞著原有各類景觀的完整性. 水域的供給服務功能、調(diào)節(jié)服務功能要遠遠優(yōu)于其他景觀類型，但是其減少的面積及比例最多，幾乎每個研究時段都有水域轉(zhuǎn)為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值較小的其他景觀類型，特別是其轉(zhuǎn)為建設(shè)用地嚴重削減了欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值. 耕地、草地在食物供給、原料供給等方面有一定貢獻，林地在氣候調(diào)節(jié)等方面也具有一定的貢獻，但是它們的轉(zhuǎn)移、減少導致了欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的降低. 欒川縣作為山地城市，工礦、旅游用地以及城區(qū)建設(shè)用地的樹枝狀擴展使其景觀格局被分割，造成了自然景觀的破碎化，降低了景觀的連通性，破壞了生物生境，削弱了支持服務價值和文化服務價值，從而造成了其生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的降低. 總之，欒川縣的建設(shè)用地在不斷細碎化地侵占著林地等自然景觀，造成了其生態(tài)系統(tǒng)服務價值的降低，也就是說景觀破碎化造成了與欒川縣等類似的山區(qū)地帶的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的降低，而景觀集中分布、聚集發(fā)展則可以提高生態(tài)系統(tǒng)服務價值.

3 結(jié)論

1）通過對欒川縣1980—2018年的景觀類型動態(tài)進行分析得出：在整個研究時期中，建設(shè)用地是唯一一種面積增加的景觀類型，且建設(shè)用地的變化率最大；轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出面積最大的景觀類型均為耕地，且總量基本持平，這與欒川縣嚴格實施耕地占補平衡制度有關(guān)；轉(zhuǎn)出比例最大的是水域，轉(zhuǎn)入比例最大的是建設(shè)用地；整個研究時期內(nèi)各景觀類型變化的速度由大到小分別為：建設(shè)用地＞水域＞草地＞耕地＞林地.

2）通過對欒川縣1980—2018年的景觀格局演變特征進行分析得出：林地是優(yōu)勢景觀，其聚集程度最高，連通性最好，破碎化程度較??；除水域外，其他四種景觀類型均趨于復雜；耕地的景觀破碎化程度最大，建設(shè)用地的破碎化程度不斷上升；景觀水平上優(yōu)勢景觀類型的優(yōu)勢度下降，景觀類型斑塊形狀趨于復雜；總體來看，欒川縣的景觀聚集度下降，景觀破碎化程度提高，景觀豐富度及多樣性水平提高.

3）通過對欒川縣1980—2018 年的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行分析得出：1980—2018 年欒川縣的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值呈下降趨勢，價值下降地區(qū)的空間分布零散、細碎；從構(gòu)成來看，林地對欒川縣生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的貢獻最大；耕地、林地、草地、水域這四種景觀類型的末期生態(tài)系統(tǒng)服務價值較初期均有所減少.

4）通過對欒川縣景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的相關(guān)性進行分析得出：供給服務價值、調(diào)節(jié)服務價值、支持服務價值、文化服務價值以及生態(tài)系統(tǒng)服務總價值均與景觀分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)呈顯著負相關(guān)，與最大斑塊指數(shù)和蔓延度指數(shù)呈顯著正相關(guān)；景觀破碎化造成了生態(tài)系統(tǒng)服務價值的降低，而景觀集中分布、聚集發(fā)展則有利于提高生態(tài)系統(tǒng)服務價值.