洞庭湖區(qū)土地利用時空演變及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估

袁淑君，李慎鵬，王瑩

摘? ?要? ?本文選取2000、2010和2018年作為研究時段。在分析洞庭湖區(qū)域土地利用現(xiàn)狀情況下對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行測算與評估。研究結(jié)果表明：2000—2018年，建設(shè)用地、濕地面積呈增加態(tài)勢，耕地、林地面積呈減少態(tài)勢，草地、未利用地面積雖有所減少但變化不顯著。2000—2018年，洞庭湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共計提升1 692×108元，呈先升后降再升的變化趨勢。

關(guān)鍵詞? ?洞庭湖區(qū);土地利用;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A

Spatial and Temporal Evolution of Land Use and Assessment of Ecosystem Service Values in Dongtinghu Area

Yuan Shujun， Li Shenpeng， Wang Ying

（Hunan Vocational College of Engineering， Hunan Changsha 410151）

Abstract： Based on the actual situation of Dongtinghu area and important nodes of social and economic development， 2000， 2010 and 2018 were selected as the research time periods and the ecological service value of Dongtinghu area was assessed based on land use change data. The results show that during 2000—2018， the construction land and wetland increase， the arable land and forest land decrease， and the area of grassland and unused land decrease but the change is not significant. The total value of ecosystem services in Dongtinghu area of Hunan increase from 339 885.68×108 yuan to 340 054.88×108 yuan during 2000—2018， with a total increase of 1692×108 yuan. It shows a trend of change of firstly increase， then decrease and finally increase.

Keywords： Dongtinghu area; land use; ecosystem service value

隨著工業(yè)主義發(fā)展模式在全球范圍內(nèi)的不斷擴張，世界人口持續(xù)增長、全球自然資源加速耗竭，嚴重威脅人類生存與發(fā)展。如何恢復(fù)、修復(fù)和重建被污染、退化的生態(tài)環(huán)境，并使其穩(wěn)定而持續(xù)地發(fā)揮其功能，已成為中國和世界關(guān)注的重點問題。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程直接或者間接獲得生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)的過程。研究區(qū)域的土地利用狀況對于該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，目前針對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值主要是基于謝高地所引入國內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表，其將難以度量的生態(tài)服務(wù)轉(zhuǎn)換為可量化的經(jīng)濟價值，該項突破對于衡量生態(tài)價值、加大生態(tài)保護提供了重要借鑒與幫助[1]。

洞庭湖區(qū)作為長江不可缺少的重要組成部分，其生態(tài)安全關(guān)乎湖南的發(fā)展全局以及全面融入長江經(jīng)濟帶建設(shè)。湖南省委、省政府針對洞庭湖生態(tài)保護治理開展了一系列工作，如退田還湖、清除圍湖堤壩、全面清除黑楊等都已全面落實[2-3]。

鑒于此，本研究針對洞庭湖區(qū)，以2000、2010和2018年土地利用變化對其生態(tài)系統(tǒng)功能服務(wù)價值進行測算，以期為后期生態(tài)修復(fù)評價與國土空間管理提供依據(jù)，同時能更好地指導(dǎo)洞庭湖區(qū)的土地利用。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

洞庭湖區(qū)地理位置上位居長江中游，地屬湖南省，地勢上四周高中間低，為一碟形盆地。行政區(qū)劃上包括4市1區(qū)：即湖南岳陽市、常德市、益陽市，湖北荊州市，湖南長沙市望城區(qū)，共計33個縣（市、區(qū)），總面積6.0萬km2。其中湖南部分土地面積3.17萬km2，占全省面積的15%。綜合考慮數(shù)據(jù)可得性及研究的準確性，本文研究對象只選取湖南省內(nèi)的3市1區(qū)，共計25個縣（市、區(qū)）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理

本文用到的數(shù)據(jù)分為矢量數(shù)據(jù)及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)兩大類。其中土地利用矢量數(shù)據(jù)是在對湖南洞庭湖區(qū)2000、2010和2018年的土地覆被遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)（空間分辨率為30m）解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)所屬市區(qū)的行政區(qū)劃圖、地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖等進行修正補充，并將該區(qū)域土地利用類型分為耕地、林地、草地、濕地、建設(shè)用地和未利用地等六類，其中濕地是根據(jù)研究區(qū)實地情況以及《濕地公約》分類系統(tǒng)進行劃分，具體包括河流濕地、湖泊濕地、沼澤和庫塘，以此構(gòu)建三期土地利用分類數(shù)據(jù)庫。

其中涉及的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來自于湖南省及研究區(qū)所屬市區(qū)的統(tǒng)計年鑒和相關(guān)統(tǒng)計文件及資料。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用的時空分析

以2000、2010和2018年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從土地利用變化幅度、土地利用動態(tài)度和土地利用程度三個維度對洞庭湖區(qū)的土地利用情況進行時空分析。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

在參考謝高地等學(xué)者于2015年最新改進的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表的基礎(chǔ)上，綜合考量研究區(qū)實際情況，對洞庭湖區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行調(diào)整[4]：耕地的ESV指標取水田和旱地價值當(dāng)量因子系數(shù)的加權(quán)和，其中研究區(qū)各縣（市、區(qū)）統(tǒng)計年鑒中水田與旱地面積比為8∶2;因洞庭湖區(qū)域的林木樹種主要以闊葉林為主，故林地代表闊葉林;草地代表灌草叢;濕地的ESV指標取水系和濕地的指標平均值;未利用地與裸地相對應(yīng);其中建設(shè)用地的生態(tài)服務(wù)價值，目前尚未形成較為權(quán)威統(tǒng)一的測算方法，因此本研究暫不考慮，其當(dāng)量因子以0計算，具體見表1。

（1）

式中，ESV表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值;Ai表示研究區(qū)第i種土地利用類型的面積;VCi代表第i種土地利用類型的單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù);ESVj是研究區(qū)單項生態(tài)服務(wù)功能服務(wù)價值;VCij 表示第i種土地利用類型的第j項生態(tài)服務(wù)功能服務(wù)價值系數(shù);i可分為耕地、林地、草地、濕地、建設(shè)用地、未利用地6種土地利用類型，表示氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)等10項生態(tài)服務(wù)功能，見表1。

為研究人類活動對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變動的影響程度，主要通過計算及分析人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占用量，計算公式如下：

（2）

式中，Ave（ESV）代表人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量，ESV代表生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量，P表示當(dāng)年人口數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 洞庭湖區(qū)土地利用時空分析

1）總體來看，2000—2018年，洞庭湖區(qū)林地、耕地、濕地、建設(shè)用地、草地、未利用地等六種類型中，林地面積最大，未利用地最少。具體情況見表2。

2）從土地利用變化幅度來看：2000—2018年洞庭湖區(qū)濕地和建設(shè)用地兩大地類面積呈增加態(tài)勢，耕地、林地和草地三大地類面積呈減少態(tài)勢，未利用地面積變化不顯著。不同研究時段內(nèi)，各用地類型增減幅度存在差異，見表3。

3）從土地利用動態(tài)度來看：洞庭湖區(qū)土地利用動態(tài)度K1、K2由高到低排列順序為建設(shè)用地>未利用地>草地>濕地>耕地>林地，見表4。

4）從土地利用程度來看：2000、2010和2018年研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)依次為241.76、242.26、243.10，土地利用程度呈上升趨勢，總上升幅度為84%?？傮w而言，建設(shè)用地變動較大，指數(shù)上升5.04;其他土地利用類型變動較小，指數(shù)變化絕對值均在4.0以下，洞庭湖區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定（見表5）。

2.2 洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化分析

2.2.1 生態(tài)服務(wù)價值總量計算

根據(jù)公式1及表1計算出洞庭湖區(qū)各時間點的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量?？傻茫?000—2018年間，洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共計提升169.2×108元，總體呈現(xiàn)先升后降再升的變化趨勢，2010年達到研究期內(nèi)最大值341 400.35×108元，增長率為0.45%，主要原因是此階段湖區(qū)生態(tài)保護進程加快，進行了大規(guī)模移民建鎮(zhèn)、退田還湖建設(shè)活動，水域生態(tài)修復(fù)取得明顯成效;2010—2018年間洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值下降，比上一階段減少1 345.47×108元，減少率為0.39%，綜合考慮可能是因為人類活動及氣候變化所影響（見表6、圖1）。

2.2.2 各地類生態(tài)服務(wù)價值變化

根據(jù)表1和洞庭湖區(qū)各土地利用類型面積，得到2000、2010和2018年該區(qū)域各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值?？芍?000—2018年間該區(qū)域內(nèi)各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量由大到小依次是林地、濕地、耕地、草地和未利用地;2018年，林地和濕地生態(tài)服務(wù)價值占比共計達88.80%。從各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化情況來看，研究期間內(nèi)，伴隨著耕地、林地、草地面積不斷減少，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也均呈現(xiàn)逐年遞減的變化趨勢，分別降低346.33×108元、1 083.40×108元和6.91×108元;濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化有波動，研究期末增加91.24×108元，由于濕地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量較高，故濕地面積即使增長幅度較小也對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值貢獻明顯;未利用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值雖逐年減少，但由于其服務(wù)本底值不高，減少不顯著，見圖2。

2.2.3 各單項生態(tài)服務(wù)價值變化

根據(jù)公式（1）分析洞庭湖區(qū)2000-2018年各單項生態(tài)服務(wù)功能的價值量變化情況?？芍?000—2018年間，研究區(qū)各單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中，氣候調(diào)節(jié)和水源涵養(yǎng)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量貢獻位居前列，且總變化量也呈現(xiàn)最大。其中研究期間水源涵養(yǎng)價值量增加834.81×108元，對區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值上升貢獻最大，這是由于研究區(qū)內(nèi)擁有洞庭湖、湘江、資江、沅江、澧水干流等重要河流，濕地面積分布廣且持續(xù)增長[5];氣候調(diào)節(jié)功能主要來源于林地，研究區(qū)內(nèi)林業(yè)用地占比達45.80%。

從各單項生態(tài)系統(tǒng)價值量變化來看，2000—2018年，在10項生態(tài)服務(wù)類型中，氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)6項生態(tài)服務(wù)價值量持續(xù)下降。其中，氣體調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)下降最為明顯，分別降低了307.59×108元和480×108元。主要是由于研究期間內(nèi)洞庭湖區(qū)林地、耕地面積持續(xù)減少;水源涵養(yǎng)、凈化環(huán)境、維護生物多樣性和美學(xué)景觀4項生態(tài)服務(wù)價值量先增后減，研究期末分別降低47.79×108元、13.33×108元、15.93×108和6.9×108元，這主要是由于2000—2010年研究區(qū)內(nèi)濕地面積轉(zhuǎn)入較快，故而帶動生態(tài)服務(wù)價值量的快速增加，2010—2018年區(qū)域內(nèi)濕地面積轉(zhuǎn)入速率下降，而耕地、林地轉(zhuǎn)出速率加快，最終綜合效應(yīng)導(dǎo)致這4項生態(tài)服務(wù)價值量呈現(xiàn)下滑趨勢，見圖3。

2.2.4? 人均生態(tài)服務(wù)占有量分析

基于公式（2），查閱研究區(qū)各縣（市、區(qū)）統(tǒng)計年鑒公布的人口數(shù)據(jù)，計算洞庭湖區(qū)2000—2018年各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值人均占有量?？傻茫?000—2018年，洞庭湖區(qū)總?cè)丝诠苍黾?3.7萬人。隨著人口增長、經(jīng)濟發(fā)展，建設(shè)用地擴張，相對應(yīng)的土地利用結(jié)構(gòu)也發(fā)生變動。由圖4可知，2000—2018年期間洞庭湖區(qū)域的人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占有量呈減少趨勢，2000、2010和2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值人均占有量依次為212.56萬元/人、212.95萬元/人、204.52萬元/人，人均減少10.74萬元/人，其中各時段年均減少量依次為21.26萬元/人和1.05萬元/人，人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量變化速率持續(xù)下降。綜合分析這5類土地利用類型人均生態(tài)系服務(wù)占有量的變化，均有不同程度的減少，其中林地生態(tài)服務(wù)價值人均占有量減少量最多，共減少7.33萬元/人;其次為耕地和濕地，分別減少1.69萬元/人和1.28萬元/人，而這三大土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值人均減少量占到總量的98.34%。

研究期內(nèi)各地類人均服務(wù)價值量下降速率有所放緩，表明2000—2018年來，洞庭湖區(qū)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)成效顯著，社會經(jīng)濟發(fā)展及人口增長速度比生態(tài)環(huán)境建設(shè)速度快，但隨著洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的建設(shè)發(fā)展及一系列生態(tài)保護政策措施的落地生效，人口—資源—環(huán)境三者整體發(fā)展向好。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1）2000—2018年間，洞庭湖區(qū)各土地利用類型面積從大到小依次為林地、耕地、濕地、建設(shè)用地、未利用地?？傮w而言，建設(shè)用地和濕地表現(xiàn)為增加態(tài)勢，耕地和林地呈減少態(tài)勢，草地和未利用地雖有減少但變化不顯著。從變化幅度來看，建設(shè)用地和耕地變化最大;從土地利用動態(tài)度來看，單一土地利用動態(tài)度從高到低依次為建設(shè)用地、未利用地、草地、濕地、耕地、林地。

2）2000—2018年間，洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值由339 885.68×108元增加到340 054.88×108元，總提升1 692×108元，呈先升后降再升的變化趨勢;從單項地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值來看，林地和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比最大，對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持至關(guān)重要;從單項生態(tài)服務(wù)功能來看，氣候調(diào)節(jié)和水源涵養(yǎng)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量貢獻位居前列;從人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值看，研究期間表現(xiàn)為持續(xù)下降，共減少10.74萬元/人，但下降速率有所放緩，人口—資源—環(huán)境發(fā)展總體向好。

3.2 討論

本文對于洞庭湖區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的測算對于洞庭湖區(qū)生態(tài)保護及后期生態(tài)修復(fù)有一定借鑒和參考意義。但是本研究也存在一定的不足，即對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值測算上仍舊依托于謝高地的當(dāng)量因子法還缺少實質(zhì)性的創(chuàng)新成果，后期基于此成果的生態(tài)修復(fù)評價還需要結(jié)合相關(guān)文獻及實際調(diào)研進行進一步深化研究與突破創(chuàng)新。

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