成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間關(guān)系

武 燕, 吳映梅, 高彬嬪, 李 琛, 鄭可君，2, 李 嬋

(1.云南師范大學(xué) 地理學(xué)部, 昆明 650500; 2.云南省社會(huì)科學(xué)院, 昆明 650000)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，劇烈土地利用的變化帶來(lái)了城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與自然環(huán)境持續(xù)退化等問(wèn)題[1]，威脅著區(qū)域生態(tài)安全，制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)城市空間需求增加、環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此，快速城鎮(zhèn)化引發(fā)的大規(guī)模人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的作用關(guān)系逐漸成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題[2-3]。

人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度是指一定面積的區(qū)域受人類(lèi)活動(dòng)的影響而產(chǎn)生的擾動(dòng)程度[4-5]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Services Value，ESV)是人類(lèi)從支持地球生命的自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)中獲得的利益[6]，是生態(tài)系統(tǒng)功能效用的價(jià)值表現(xiàn)、衡量區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是突出自然資產(chǎn)對(duì)人類(lèi)福祉重要性的有效工具[7]。千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估指出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括供給、調(diào)節(jié)、支持與文化服務(wù)，認(rèn)為全球60%的生態(tài)系統(tǒng)功能正在或者已經(jīng)退化，最主要原因是受到人類(lèi)活動(dòng)的干擾[8]。由于生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值是在與人類(lèi)的相互作用之中實(shí)現(xiàn)的，受到人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，二者有著十分密切的關(guān)系。土地利用變化作為人類(lèi)活動(dòng)最直接的表現(xiàn)形式[9-10]，其通過(guò)直接或間接地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)格局與過(guò)程的影響，正在改變著地表景觀格局，導(dǎo)致地表生態(tài)過(guò)程發(fā)生急劇變化[11]，從而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)品與服務(wù)的供給，同時(shí)不同的土地利用類(lèi)型代表著不同的人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度[12]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值起著決定性作用[13]，進(jìn)而深刻影響到人類(lèi)福祉[14]。目前有關(guān)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間關(guān)系研究多集中在自然保護(hù)地[15]、濕地景區(qū)[16]、植被覆蓋[17]，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類(lèi)活動(dòng)的空間關(guān)系研究早有學(xué)者對(duì)其產(chǎn)生關(guān)注：張彩霞等[9]以黃土高原典型丘陵溝壑區(qū)安塞縣紙坊溝為例關(guān)注了長(zhǎng)時(shí)間序列的人類(lèi)活動(dòng)以及政策對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，隨后不同學(xué)者針對(duì)不同區(qū)域探討了二者的空間關(guān)系：南箔等[18]以華陽(yáng)河湖群地區(qū)為例運(yùn)用數(shù)理化分析方法測(cè)算了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性；李理等[19]測(cè)算了淇河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，并且引入人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)評(píng)估模型分析人類(lèi)活動(dòng)影響空間特征；王庭輝等[20]分析了丹江口庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的時(shí)空關(guān)聯(lián)特征。從現(xiàn)有研究可知，大多數(shù)研究多從探究二者的時(shí)空關(guān)聯(lián)性出發(fā)，往往不能全面具體地揭示人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的深刻影響程度。此外研究區(qū)多集中于庫(kù)區(qū)[20]、河湖群等[18]生態(tài)保護(hù)地區(qū)，有關(guān)人類(lèi)活動(dòng)密集的城市群地區(qū)仍不多見(jiàn)，作為國(guó)家新型城鎮(zhèn)化的空間主體，也是人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境相互作用最為頻繁的地區(qū)之一[21]，城市群在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力空間布局中承擔(dān)著增長(zhǎng)極和戰(zhàn)略支撐點(diǎn)的重要作用，同時(shí)良好的生態(tài)發(fā)展?fàn)顩r既體現(xiàn)了城市群綜合發(fā)展水平也是城市群高質(zhì)量發(fā)展的必然要求[22-23]。鑒于不合理的人類(lèi)活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡，因此關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的損益情況，對(duì)城市群綠色可持續(xù)發(fā)展而言至關(guān)重要。

作為長(zhǎng)江上游的國(guó)家級(jí)城市群之一，西部大開(kāi)發(fā)的重要平臺(tái)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的戰(zhàn)略支撐，國(guó)家推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的重要示范區(qū)，成渝城市群一方面承擔(dān)著西部新型城鎮(zhèn)化的主體角色，另一方面也具有保障長(zhǎng)江上游生態(tài)具有服務(wù)供給的重大責(zé)任，同時(shí)當(dāng)前發(fā)展面臨著經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)與環(huán)境承載能力有限、經(jīng)濟(jì)短期發(fā)展與長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的城市發(fā)展矛盾。因此本文基于2000年、2010年、2018年三期土地利用數(shù)據(jù)，運(yùn)用當(dāng)量因子法估算2000—2018年成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及測(cè)度其損益情況，并通過(guò)計(jì)算人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)識(shí)別人類(lèi)高集聚活動(dòng)區(qū)域，利用雙變量空間自相關(guān)模型探究人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值二者的時(shí)空關(guān)聯(lián)性特征，同時(shí)采用在GWR(地理加權(quán)回歸)上進(jìn)行帶寬改進(jìn)的MGWR(多尺度地理加權(quán)回歸)對(duì)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響程度進(jìn)行補(bǔ)充分析，旨在全面揭示成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間關(guān)系特征，以期為快速城鎮(zhèn)化過(guò)程中培育和發(fā)展城市群，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能效用，保障國(guó)土安全和優(yōu)化國(guó)土布局等提供相關(guān)理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

成渝城市群位于我國(guó)西南(27°39′—33°03′N(xiāo)，101°56′—110°11′E)，地處長(zhǎng)江上游，四川盆地腹地，地勢(shì)西低東高，地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣，主要以平原和丘陵為主，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，年均降水量達(dá)到1 000～1 300 mm。根據(jù)2016年 5月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)《成渝城市群發(fā)展規(guī)劃》[24]劃定，其具體范圍包括重慶市的29個(gè)區(qū)(縣)以及四川省15個(gè)市，總面積 185 000 km2，成渝城市群2018年城鎮(zhèn)化率達(dá)53.8%、屬西南地區(qū)最高，因處于全國(guó)“兩橫三縱”城市化戰(zhàn)略格局沿長(zhǎng)江通道橫軸和包昆通道縱軸的交匯地帶，發(fā)展戰(zhàn)略地位突出。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源、研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2000年、2010年、2018年土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/)，空間分辨率為30 m×30 m，依據(jù)中國(guó)科學(xué)院生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類(lèi)體系，將研究區(qū)土地利用類(lèi)型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地共6類(lèi)；糧食作物的播種面積、糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》及各地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)公報(bào)，糧食價(jià)格數(shù)據(jù)來(lái)源于《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編2019》。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算 以謝高地[25]提出的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量為評(píng)估基準(zhǔn)，即1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為當(dāng)年全國(guó)平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的 1/7進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)研究區(qū)的具體情況對(duì)當(dāng)量表進(jìn)行修訂[26]：成渝地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的平均生物量因子為1.28，2000—2018年成渝城市群平均糧食產(chǎn)量為5 551.98 kg/hm2，2018年成渝地區(qū)平均糧食價(jià)格為2.32元/kg，由此計(jì)算出成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量為1 836.72元/hm2。將此與各生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量值相乘，最終得出成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值系數(shù)表(表1)。

(1)

ESVf=∑(Ak×VCfk)

(2)

式中:ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值；Ak為土地利用類(lèi)型k的面積；VCk為單位面積上土地利用類(lèi)型k的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;ESVf為生態(tài)系統(tǒng)第f項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值；VCfk為單位面積上土地利用類(lèi)型k的生態(tài)系統(tǒng)第f項(xiàng)服務(wù)價(jià)值。

表1 成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù) 元/(hm2·a)

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益估算 以土地利用轉(zhuǎn)移矩陣為基礎(chǔ)，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益計(jì)算公式，可對(duì)人類(lèi)活動(dòng)干擾下不同土地類(lèi)型間相互轉(zhuǎn)化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益進(jìn)行定量計(jì)算，揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值內(nèi)部增損情況，計(jì)算公式如下[27]：

Pij=(VCi-VCj)Aij

(3)

式中:Pij為土地利用類(lèi)型由i類(lèi)轉(zhuǎn)為j類(lèi)時(shí)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益;VCi,VCj為i地類(lèi)、j地類(lèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù);Aij為i地類(lèi)轉(zhuǎn)為j地類(lèi)的面積。

2.2.3 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)評(píng)估模型 人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致了土地利用變化，參考以往研究[10,20,28]確定各土地利用類(lèi)型對(duì)應(yīng)的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)，將不同土地利用類(lèi)型對(duì)應(yīng)的人類(lèi)活動(dòng)系數(shù)代入人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)評(píng)估模型進(jìn)行計(jì)算。數(shù)值越大表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的干擾越強(qiáng);反之表示人類(lèi)干擾越小。將人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)依次劃分為低影響(HAI≤0.2)、較低影響(0.2

(4)

式中: HAI為人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù);N為土地利用類(lèi)型數(shù)量;Ai為第i種土地利用類(lèi)型面積;Pi為第i種地類(lèi)所代表的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù);TA為土地利用總面積。

表2 不同土地類(lèi)型人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)

2.2.4 雙變量空間自相關(guān) 空間自相關(guān)可以反映出一個(gè)區(qū)域單元上某種地理現(xiàn)象或某一屬性值與鄰近區(qū)域單元上同一現(xiàn)象或?qū)傩灾迪嚓P(guān)程度[30]。選用雙變量空間自相關(guān)來(lái)表征二者之間的空間關(guān)聯(lián)性，該模型包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)，公式為[31]:

(5)

(6)

考慮到可塑性面積單元問(wèn)題，結(jié)合前人研究成果以及研究區(qū)實(shí)際情況[32-34]，創(chuàng)建等不同格網(wǎng)尺度對(duì)比二者的空間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)5 km×5 km格網(wǎng)劃分下可視化效果較好，能夠更好表達(dá)出成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間信息特征。

2.2.5 空間回歸分析 參考過(guò)往有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度關(guān)聯(lián)性研究[18-20]，往往忽略了二者間的影響作用程度。因此引入多尺度地理加權(quán)回歸模型(MGWR)分析人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響作用程度[35]。選用美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)空間分析研究中心(SPARC)開(kāi)發(fā)的MGWR 2.2軟件(https:∥sgsup.asu.edu/SPARC)進(jìn)行操作，其結(jié)構(gòu)如下。

(7)

式中:(ui,vi)為位置i處的中心坐標(biāo);vi為i處的屬性值;bwj代表第i個(gè)變量回歸系數(shù)使用的帶寬;βbwj(ui,vi)為i處第j個(gè)變量的回歸系數(shù);β0(ui,vi)，εi分別是為模型在i處的截距和誤差項(xiàng)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化情況

人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度作用過(guò)程主要體現(xiàn)在土地利用變化的速度、轉(zhuǎn)移方向和土地利用程度3個(gè)方面[36]。研究區(qū)土地利用類(lèi)型以耕地、林地和草地為主，3類(lèi)土地面積總和占成渝城市群總面積的94.61%以上，其中耕地面積占比最大，3個(gè)時(shí)期占比均在61.99%以上;從變化度來(lái)看，2000—2018年以建設(shè)用地變化速度最快，2000年建設(shè)用地面積為3 048.56 km2，2018年增至7 076.45 km2，近二十年間增加了4 027.89 km2，變化率高達(dá)132.12%，這是由于城市群空間建設(shè)發(fā)展的迫切需求，逐漸加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入，使建設(shè)用地的面積快速增加；同時(shí)，在研究期間，耕地總面積減少了3 540.23 km2，草地總面積減少了2 453.82 km2，此外林地面積有所增加，增加面積達(dá)1 504.86 km2，變化率達(dá)12.55%，由于生態(tài)文明建設(shè)逐步開(kāi)展，退耕還林效果較為顯著，一部分耕地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?表3)。

從各類(lèi)土地利用類(lèi)型相互轉(zhuǎn)移來(lái)看(表4)，成渝城市群各地類(lèi)變化上以耕地、建設(shè)用地以及林地三者之間轉(zhuǎn)換為主，其中以耕地轉(zhuǎn)為林地轉(zhuǎn)出的面積最多，達(dá)4 281.61 km2，耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地面積為4 065.15 km2；從轉(zhuǎn)移強(qiáng)度來(lái)看，耕地、林地轉(zhuǎn)化最活躍，且二者之間相互轉(zhuǎn)化基本平衡，可見(jiàn)成渝城市群地區(qū)在進(jìn)行退耕還林保護(hù)工程實(shí)施取得成效的同時(shí)也有相當(dāng)大的一部分林地因城市化擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的需要轉(zhuǎn)為耕地。

表3 各土地利用面積及其變化 km2

表4 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算及空間分布 2000—2018年，成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值由5 064.6億元下降到5 061.27億元，變化量為3.33億元。各土地利用類(lèi)型ESV從高到低依次為林地>耕地>草地>水域>未利用地>建設(shè)用地(表5)。耕地、草地ESV在2000—2010年變化顯著，且均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中，耕地、草地ESV各下降了30.54億元、32.79億元，而林地ESV增加了50.79億元，這是由于退耕還林以及禁牧政策實(shí)施起到了非常大的作用，使得成渝城市群林地面積增加的同時(shí)ESV顯著提升。2010—2020各地類(lèi)ESV的變化情況與前10 a相似，耕地、草地ESV呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，林地ESV呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。從各單項(xiàng)態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來(lái)看，ESV排序由高到低依次為：調(diào)節(jié)服務(wù)>支持服務(wù)>供給服務(wù)>文化服務(wù)(表6)，其中供給服務(wù)以及支持服務(wù)ESV呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，耕地以及草地面積的下降使得供給服務(wù)能力有所損耗，同時(shí)調(diào)節(jié)服務(wù)是成渝城市群首要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，占4類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值量50%以上。2000—2018年調(diào)節(jié)服務(wù)ESV總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，升值達(dá)9.46億元，調(diào)節(jié)服務(wù)ESV的上升與林地面積增大息息相關(guān)：由于自1998年以來(lái)實(shí)施的退耕還林工程，大量耕地、草地轉(zhuǎn)為林地，使得林地面積呈現(xiàn)恢復(fù)趨勢(shì)，ESV整體顯著提升。

通過(guò)劃定5 km×5 km格網(wǎng)，并運(yùn)用自然斷點(diǎn)法將不同時(shí)間段內(nèi)ESV進(jìn)行分為低價(jià)值、較低價(jià)值、中價(jià)值、較高價(jià)值、高價(jià)值5類(lèi)，同時(shí)基于ArcGIS進(jìn)行可視化表達(dá)。由圖1可以看出，在空間上成渝城市群ESV以成都、重慶兩地為核心呈現(xiàn)出由低到高的“圈層式”空間分布特征：ESV低價(jià)值區(qū)分布于城鎮(zhèn)化水平高、人類(lèi)活動(dòng)作用強(qiáng)、建設(shè)用地的集中連片的成都、重慶雙城及周邊地區(qū)；而城市郊區(qū)因分布大量的耕地農(nóng)田，自然生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，ESV呈現(xiàn)中價(jià)值分布；再往外過(guò)渡至外圍邊緣地區(qū)為林、草地密集分布區(qū)，生態(tài)環(huán)境優(yōu)質(zhì)，ESV呈現(xiàn)較高價(jià)值或高價(jià)值。此外，在2000—2018年ESV低價(jià)值區(qū)在成都、重慶“雙核”地區(qū)有所擴(kuò)大，但在重慶市以東的黔江區(qū)及周邊地區(qū)ESV呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，這是由于該區(qū)域?yàn)槲覈?guó)退耕還林工程首批示范區(qū)縣，之前因煤礦開(kāi)采使其生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，后續(xù)以森林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)建設(shè)為重點(diǎn)，著力實(shí)施天然林保護(hù)、退耕還林還草等工程，使其生態(tài)環(huán)境得到較大程度的改善，ESV顯著提高。

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益分析 基于2000—2018年成渝城市群土地利用轉(zhuǎn)移矩陣測(cè)算近20年間ESV損益情況，具體見(jiàn)表7。大部分耕地轉(zhuǎn)換為林地使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失了147.43億元，此外還有一部分損失來(lái)自耕地轉(zhuǎn)為水域，同時(shí)草地轉(zhuǎn)為林地?fù)p失了74.40億元。ESV增加部分主要以林地轉(zhuǎn)為耕地最為突出，增加了146.45億元，可以看出成渝城市群近20年間退耕還林、還草工程實(shí)施到位的同時(shí)也有面積相對(duì)大的一部分林地、水域因城市經(jīng)濟(jì)、人口發(fā)展需要轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、建設(shè)用地。ESV更高的林地、水域被耕地、建設(shè)用地取代，成為研究區(qū)ESV損失的主要原因，今后應(yīng)該高度重視在城市快速發(fā)展下對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，樹(shù)立林草地保護(hù)意識(shí)。

表5 2000-2018年成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化

表6 2000-2018年成渝城市群各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值及變化

圖1 成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布

表7 2000-2018年成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益情況 億元/hm2

3.3 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度分析

成渝城市群在研究時(shí)段內(nèi)，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度(HAI)在空間上呈現(xiàn)“雙核圈層模式”分布，高強(qiáng)度區(qū)主要分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集的成都、重慶“雙核地區(qū)”，較高強(qiáng)度以及中強(qiáng)度區(qū)圍繞“雙核地區(qū)”集中分布于中部平原地區(qū)，城市外圍地區(qū)則以較低強(qiáng)度、低強(qiáng)度區(qū)為主，空間變化顯著。從時(shí)間變化趨勢(shì)上來(lái)看，2000年以來(lái)高強(qiáng)度區(qū)域在“雙核地區(qū)”面積增大，城市化快速推進(jìn)過(guò)程中土地利用轉(zhuǎn)變加劇等人類(lèi)活動(dòng)影響使其增加迅速，而在成都市以北的城市邊緣地區(qū)，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較小，總體以低強(qiáng)度為主。城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展導(dǎo)致城市群核心區(qū)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度集聚，結(jié)合圖1，圖2可知成渝城市群HAI與ESV在空間上存在一定相關(guān)性。

3.4 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間相關(guān)性分析

3.4.1 雙變量空間相關(guān)性分析 利用 SPSS軟件對(duì)ESV和HAI進(jìn)行 K-S( Kolmogorov-Smirnov)正態(tài)性檢驗(yàn)，同時(shí)采用 Spearmen相關(guān)分析確定兩變量之間的相關(guān)關(guān)系。2000年、2010年、2018年二者相關(guān)系數(shù)為-0.867，-0.878，-0.889，均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明當(dāng)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度減弱時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨之增加。

為進(jìn)一步驗(yàn)證成渝城市群ESV與HAI的關(guān)聯(lián)性，依托雙變量空間自相關(guān)模型采用Geoda1.1.14空間分析工具，建立空間權(quán)重矩陣，計(jì)算二者的雙變量空間自相關(guān)指數(shù)，由圖3可知，2000年、2010年、2018年二者的雙變量空間自相關(guān)指數(shù)分別為-0.677，-0.692，-0.703，進(jìn)一步說(shuō)明其存在較為明顯的空間負(fù)相關(guān)關(guān)系，且這種負(fù)相關(guān)關(guān)系在研究時(shí)間期內(nèi)隨時(shí)間推進(jìn)呈現(xiàn)增加的變化趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)。

圖2 成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間分布

圖3 成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度Moran散點(diǎn)

在z檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上 (p=0.05)繪制雙變量局部空間自相關(guān)LISA聚集圖。由圖4可知，成渝城市群ESV和HAI在局部空間聚集形態(tài)上以高活動(dòng)—低服務(wù)型區(qū)域和低活動(dòng)—高服務(wù)型區(qū)域?yàn)橹鳎突顒?dòng)—低服務(wù)型區(qū)域以及高活動(dòng)—高服務(wù)型區(qū)域零星分布。高活動(dòng)—低服務(wù)型區(qū)域主要分布在研究區(qū)中部地形較為平坦、城鎮(zhèn)化集中發(fā)展的區(qū)域，而城市群外圍林、草地密集區(qū)域則大多為低活動(dòng)—高服務(wù)型區(qū)域。從現(xiàn)實(shí)情況分析，這與成渝城市群“雙城”經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心相對(duì)吻合，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)干擾強(qiáng)度顯著增加，由于生態(tài)用地保護(hù)機(jī)制欠缺而建設(shè)用地?cái)U(kuò)張迅速，阻礙了生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，從而ESV降低，而外圍地區(qū)自然環(huán)境較優(yōu)，且地勢(shì)相對(duì)較高，受人類(lèi)活動(dòng)干擾程度較小。

注：N表示不顯著; H—H表示高活動(dòng)—高服務(wù); L—L表示低活動(dòng)—低服務(wù); L—H表示低活動(dòng)—高服務(wù); H—L表示高活動(dòng)—低服務(wù)。

3.4.2 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的空間分異特征 為揭示ESV與HAI二者相互影響作用機(jī)制，分別運(yùn)用OLS(普通最小二乘法)、GWR，MGWR這3種空間回歸模型對(duì)比成渝城市群HAI對(duì)ESV空間格局影響程度(表8)，運(yùn)用3種不同模型對(duì)比結(jié)果顯示：MGWR相較于OLS以及GWR的R2更高，同時(shí)AICc更低，表明引入的 MGWR取得了更接近于真實(shí)值的擬合效果，擁有更佳的解釋力效果，總體來(lái)看模型構(gòu)建較好。

從時(shí)間變化來(lái)看，2000—2018年成渝城市群HAI對(duì)ESV整體回歸系數(shù)由-0.848逐漸下降到-0.876，具有顯著負(fù)向效應(yīng)，絕對(duì)值增大，影響程度不斷增強(qiáng)。2000年在遂寧市、廣安市、南充市以及重慶市北部交匯地區(qū)負(fù)向關(guān)系影響劇烈且呈團(tuán)塊化空間分布，該區(qū)域以耕地為主要地類(lèi)，林、草地密集穿插分布，由于人類(lèi)活動(dòng)增強(qiáng)以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的需要使得本底脆弱的大量林、草地區(qū)域慢慢轉(zhuǎn)化為耕地或建設(shè)用地，而建設(shè)用地的增加以及耕地?cái)U(kuò)張使得該地區(qū)ESV受HAI增強(qiáng)而減少加劇，至2018年快速城鎮(zhèn)化發(fā)展時(shí)期，耕地、建設(shè)用地的布局已形成較為穩(wěn)定態(tài)勢(shì)使得該區(qū)域內(nèi)部收縮加劇逐漸形成破碎化分布特征，即在閬中市、鹽亭縣、射洪縣、船山區(qū)以及西充縣和蓬溪縣交界處回歸系數(shù)絕對(duì)值降低，影響程度減弱(圖5)。

表8 2000-2018年成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響回歸模型結(jié)果對(duì)比

從地理空間分布看，HAI對(duì)ESV影響的空間差異較大，總體回歸系數(shù)值絕對(duì)值呈現(xiàn)出中間高邊緣低的分布特征。成渝城市群中部大面積地區(qū)由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程發(fā)展需要，HAI對(duì)ESV影響程度高，而在研究區(qū)西北大部分地區(qū)回歸系數(shù)變化穩(wěn)定，該區(qū)域大面積屬川滇生態(tài)屏障區(qū)一線(xiàn)，林、草地密集分布，地勢(shì)地形復(fù)雜多樣，受HAI影響較弱，加之對(duì)于生態(tài)屏障區(qū)綠色保護(hù)的重視使得該區(qū)域ESV受HAI影響程度呈穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。同時(shí)在研究區(qū)東南角的重慶市黔江區(qū)及周?chē)貐^(qū)HAI與ESV回歸系數(shù)絕對(duì)值逐漸增大，對(duì)該區(qū)域而言因HAI減弱而ESV增加的負(fù)向效應(yīng)增強(qiáng)。這與上文所提到的黔江區(qū)退耕還林還草措施實(shí)施到位，植被增加以及人們生態(tài)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)使得該地區(qū)使得生態(tài)系統(tǒng)得以恢復(fù)相吻合(圖5)。

圖5 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分異格局

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1) 鑒于城市發(fā)展進(jìn)程加快導(dǎo)致HAI和ESV負(fù)相關(guān)程度加劇。成渝城市群在研究時(shí)間段內(nèi)以高活動(dòng)—低服務(wù)型和低活動(dòng)—高服務(wù)型區(qū)域占比較高，未來(lái)可著重對(duì)于不同類(lèi)型區(qū)域精準(zhǔn)實(shí)施管理調(diào)控：高活動(dòng)—低服務(wù)型區(qū)域應(yīng)注重在經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識(shí)，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，完善生態(tài)文明領(lǐng)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型；對(duì)于低活動(dòng)—高服務(wù)型區(qū)域應(yīng)繼續(xù)以生態(tài)保護(hù)為首要任務(wù)，遵循科學(xué)規(guī)劃、生態(tài)優(yōu)先、嚴(yán)格保護(hù)的原則，實(shí)施生態(tài)環(huán)境共保聯(lián)治，同時(shí)應(yīng)注重對(duì)生態(tài)屏障區(qū)的保護(hù)，加強(qiáng)生態(tài)資金支持力度，筑牢長(zhǎng)江上游安全屏障，維護(hù)城市群生態(tài)安全。

(2) 退耕還林還草工程實(shí)施對(duì)成渝城市群水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體提升具有一定效果。從黔江區(qū)可以看出，由于退耕還林工程設(shè)施的實(shí)施到位以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升，人類(lèi)活動(dòng)負(fù)向影響強(qiáng)度的減弱使得該區(qū)ESV得到明顯提升。未來(lái)成渝城市群應(yīng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中注重生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的連通性和完整性，減少因人類(lèi)活動(dòng)對(duì)城市群生態(tài)環(huán)境的損害，將城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)統(tǒng)合起來(lái)，同時(shí)把生態(tài)優(yōu)化放在更為突出的位置上，繼續(xù)推進(jìn)退耕還林保護(hù)工程實(shí)施，共筑美麗中國(guó)。

(3) 隨著人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在“雙核地區(qū)”降低范圍不斷擴(kuò)大，成渝城市群正處在一個(gè)由雙核聚集向網(wǎng)絡(luò)化演變的中心過(guò)渡地帶，極化效益與擴(kuò)散效益并存，因此在此發(fā)展階段，聚焦“雙城”、“雙核”，思考其因人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)于區(qū)域綠色發(fā)展格局產(chǎn)生的影響，對(duì)后續(xù)城市群可持續(xù)發(fā)展而言意義重大。

(4) 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度以土地利用變化為主要表征形式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益情況影響突出，但如何更準(zhǔn)確評(píng)估二者之間的內(nèi)在關(guān)系和影響機(jī)理有待進(jìn)一步探究，未來(lái)也可細(xì)分小區(qū)域研究可適當(dāng)調(diào)整研究方法以反映地區(qū)實(shí)際情況。

4.2 結(jié) 論

(1) 成渝城市群土地類(lèi)型以耕地和林地為主要類(lèi)型，2000—2018年土地利用變化以耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、林地最為突出，城市化進(jìn)程加快的過(guò)程中退耕還林還草工作顯著，但仍有一部分林地因經(jīng)濟(jì)需要轉(zhuǎn)化為耕地。

(2) 從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來(lái)看，2000—2018年成渝城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量下降明顯，其中耕地下降最為突出；在空間分布上“雙核地區(qū)”生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)低值分布，高值區(qū)則多分布于成渝城市群邊緣林地、草地較為富集的地區(qū)，近年來(lái)黔江區(qū)因退耕還林還草工程實(shí)施到位，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)。

(3) 從人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度來(lái)看，2000—2018年成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度呈現(xiàn)出“邊緣低中間高”的分布態(tài)勢(shì)，以“雙核地區(qū)”人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度最大，中部平原地區(qū)因耕地種植，受人類(lèi)活動(dòng)影響較強(qiáng)，邊緣大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境良好，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較弱，在空間分布來(lái)看人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在一定的負(fù)向關(guān)聯(lián)性。

(4) 2000—2018年，成渝城市群人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之間存在顯著的影響作用，二者回歸系數(shù)上存在明顯負(fù)向效應(yīng)且程度加劇，其中成渝城市群中部地區(qū)負(fù)向效應(yīng)嚴(yán)重，但部分地區(qū)已達(dá)城市發(fā)展穩(wěn)定形態(tài)，內(nèi)部收縮加劇呈現(xiàn)破碎化特征。