生態(tài)服務(wù)是指人類(lèi)直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)功能中得到利益。生態(tài)服務(wù)功能可以理解為生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及維持人類(lèi)賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，生態(tài)服務(wù)功能在土地利用中表現(xiàn)為土地利用類(lèi)型，人們通過(guò)利用土地，改變土地利用方式，滿足自己的生產(chǎn)生活需要，形成了對(duì)土地利用的干擾，影響了土地系統(tǒng)中生態(tài)服務(wù)價(jià)值。近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)土地系統(tǒng)中生態(tài)服務(wù)價(jià)值的估算開(kāi)展了大量的研究，并取得了令人矚目的成果，如Costanza等人對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行分類(lèi)與評(píng)估，提出了全球各種土地利用類(lèi)型生態(tài)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算法；歐陽(yáng)志云對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行論述，評(píng)估了中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的6種服務(wù)功能；針對(duì)我國(guó)具體國(guó)情，謝高地等建立了中國(guó)不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值，同時(shí)計(jì)算出各土地利用類(lèi)型單位面積上不同功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總和。近年來(lái)，隨著全球氣候變暖、生物多樣性銳減和土地荒漠化等全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的加劇，生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能研究越來(lái)越受到關(guān)注。其他國(guó)內(nèi)學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程、服務(wù)功能的維持及提高生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值等多方面對(duì)不同的地區(qū)開(kāi)展了多方面的研究，如對(duì)海河上游、和田河流域、洞庭湖地區(qū)以及東北樣帶和青藏高原等多個(gè)地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)服務(wù)價(jià)值的定量評(píng)估。

土地利用是人與自然交叉最為密切的環(huán)節(jié)，區(qū)域土地利用變化的研究已成為“國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)”的重要組成部分。土地利用/覆被變化必然影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，其變化過(guò)程對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能起著決定性的作用。因此，研究土地利用變化情況下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化具有重要意義。本文在研究石羊河流域7個(gè)市縣土地利用變化的基礎(chǔ)上，通過(guò)評(píng)價(jià)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以及各種土地類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化來(lái)反映其環(huán)境效應(yīng)，為區(qū)內(nèi)土地資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河西走廊東部，祁連山北麓，東以烏鞘嶺與黃河流域?yàn)榻纾饕源簏S山與黑河流域?yàn)榻?，流域面積40579.02 km2，介于東經(jīng)101°40'-104d°20'、北緯37°7'-39°29'之間。行政上包括武威市的涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣，金昌市的金川區(qū)和永昌縣和天祝藏族自治縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及張掖地區(qū)肅南裕固族自治縣東部飛地，共2區(qū)5縣，總?cè)丝诩s240萬(wàn)人。整個(gè)流域地勢(shì)南高北低，自西南向東北傾斜。整個(gè)流域由南向北總體上可分為三個(gè)地貌單元：祁連山區(qū)、中部平原區(qū)和北部荒漠區(qū)。屬大陸性溫帶干旱氣候，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照充足，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣干燥。流域水系發(fā)源于祁連山，全長(zhǎng)約300km，自東向西由大靖河、古浪河、黃羊河、雜木河、金塔河、西營(yíng)河、東大河、西大河等8條河流組成，河流補(bǔ)給來(lái)源為山區(qū)大氣降水和高山冰雪融水，產(chǎn)流面積1.1×104 km2，多年平均徑流量15.6億m3。整個(gè)水系呈掃帚狀，具有典型的內(nèi)陸河系特征。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，流域內(nèi)農(nóng)業(yè)人口迅速增加，對(duì)耕地的需求也隨之急劇擴(kuò)大，地下水資源的過(guò)量開(kāi)采、林木資源的超量采伐和對(duì)土地資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，致使流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境日趨惡化。目前在中國(guó)內(nèi)陸河流域中石羊河流域是甘肅省河西內(nèi)陸河流域中人口最密集、水資源開(kāi)發(fā)強(qiáng)度最大、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題最嚴(yán)重、水資源對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展制約性最強(qiáng)的地區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以研究區(qū)兩期(2000年和2008年)的同一時(shí)相Landsat TM遙感影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合該區(qū)1：25萬(wàn)地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖及其他輔助圖件，并參考研究區(qū)域的氣候、土壤、植被等自然地理資料，在地理信息系統(tǒng)軟件的支持下，對(duì)2000年影像進(jìn)行人機(jī)交互目視解譯，獲得2000年矢量格式的全區(qū)土地利用/覆蓋現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。在此基準(zhǔn)上將2008年影像與2000年的矢量數(shù)據(jù)套合，提取2000～2008年土地利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，最后運(yùn)用GIS空間分析方法，得到2008年的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

在信息提取的過(guò)程中，參照全國(guó)土地利用分類(lèi)方法，將全區(qū)景觀按生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6個(gè)一級(jí)類(lèi)型，在一級(jí)土地利用類(lèi)型的基礎(chǔ)上又分為25個(gè)子類(lèi)(見(jiàn)表1)，主要對(duì)二級(jí)類(lèi)型進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析。其它自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自研究區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法

謝高地等人參考Costanza等的研究成果，結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況就森林、草地、農(nóng)田、濕地、水體和荒漠6類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的9類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對(duì)于農(nóng)田食物生產(chǎn)價(jià)值的相對(duì)重要性(當(dāng)量因子)，對(duì)國(guó)內(nèi)200多位生態(tài)學(xué)者進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，得出中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表(見(jiàn)表2)。同時(shí)考慮到研究區(qū)實(shí)情，本文基于Costanza的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論，結(jié)合謝高地等對(duì)我國(guó)平均狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表，研究石羊河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化，公式為：

ESV：∑VCi×Ai

i=1

其中，ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元)；VC；為第i類(lèi)土地利用類(lèi)型單位面積的生態(tài)功能總服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)；A；為研究區(qū)內(nèi)第i類(lèi)土地利用類(lèi)型的面積(hm2)，n為土地利用類(lèi)型數(shù)目。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

通過(guò)對(duì)流域2000和2008年兩期土地利用現(xiàn)狀的統(tǒng)計(jì)分析，得到近10年來(lái)石羊河流域土地利用類(lèi)型的面積變化表(見(jiàn)表3)。從表3中可以看出，近10年來(lái)全區(qū)土地利用類(lèi)型出現(xiàn)了明顯的變化，主要體現(xiàn)在流域中下游地區(qū)，以耕地、未利用地和草地為主。這說(shuō)明耕地、草地和未利用地是研究區(qū)土地利用變化的重點(diǎn)，它們的變化主導(dǎo)著流域的土地利用格局變化，對(duì)本區(qū)域的生態(tài)環(huán)境變化起關(guān)鍵作用。

土地利用類(lèi)型變化最為明顯的是流域最下游以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主的民勤縣，自2000年來(lái)，民勤縣境內(nèi)內(nèi)耕地面積急劇增加，增加面積為96.85 km2，變化率高達(dá)6.4％，主要由未利用地和草地轉(zhuǎn)入，這主要由農(nóng)作物的市場(chǎng)價(jià)格大幅上漲刺激農(nóng)民大量開(kāi)墾荒地所造成。另外區(qū)內(nèi)人口增長(zhǎng)也是一個(gè)重要的因素。涼州區(qū)位于流域中部平原地區(qū)，人口眾多，城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加明顯，林地面積也有較大的增加，但耕地變化很小，這主要由于退耕還林政策和三北防護(hù)林工程的實(shí)施。金昌市、永昌縣和古浪縣地處流域中游，土地利用類(lèi)型變化基本一致，都主要體現(xiàn)在耕地、草地和未利用地之間的轉(zhuǎn)化上。大體上為耕地增加，未利用地減少。區(qū)內(nèi)人口增加和市場(chǎng)因素是造成這一變化的兩大因素。流域上游天祝藏族自治縣和肅南裕固族自治縣同屬祁連山區(qū)，人口稀少，近10年來(lái)土地利用變化較小，主要體現(xiàn)為林地減少，耕地和草地少量增加。近10年來(lái)各市縣的城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積都呈緩慢平穩(wěn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中涼州區(qū)、金昌市和天祝藏族自治縣變化率最大，城市化進(jìn)程相對(duì)較快。流域內(nèi)各市縣水域面積相對(duì)較小，但近10年來(lái)其微小的變化造成土地利用變化率得到放大，因此變化率最大的土地類(lèi)型都出現(xiàn)在水域上，其中民勤縣水域變化率最大，高達(dá)64.43％。這主要與境內(nèi)紅崖山水庫(kù)蓄水量的多少存在直接關(guān)系。

3.2 土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間梯度分異

運(yùn)用Costanza等人計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的方法，對(duì)石羊河流域各市縣的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4(建設(shè)用地未列入計(jì)算)。從表中可以看出，就單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值而言，各市縣差異非常明顯，天?？h>肅南縣>古浪縣>涼州區(qū)>永昌縣>金昌市>民勤縣，這與各市縣在流域內(nèi)從上游到下游的空間分布基本吻合。整個(gè)流域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化存在明顯的空間梯度差異。天?？h和肅南縣屬于上游祁連山區(qū)，整個(gè)流域的自然林地主要分布在其中，未利用地類(lèi)型中只有少量的裸巖分布，單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值自然較高，高達(dá)50～70萬(wàn)元/km2·a-1；中部平原區(qū)古浪縣、涼州區(qū)和永昌縣從東往西依次分布，區(qū)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)一定數(shù)量的沙地、鹽堿地和裸土地等未利用地分布，林地相對(duì)上游地區(qū)有了很大減少，代之為大面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)較小的耕地，導(dǎo)致單位面積價(jià)值降至25～35萬(wàn)元/km2·a-1；流域最下游北部荒漠區(qū)的金昌市和民勤縣，區(qū)內(nèi)主要土地類(lèi)型以未利用地為主導(dǎo)，林地零散分布，且多為灌叢植株。另外耕地在區(qū)內(nèi)總土地面積中所占比例較高，其中金昌市2008年高達(dá)25.97％，這些因素導(dǎo)致兩市縣的單位面積價(jià)值最低，僅為10～20萬(wàn)元/kin2·a-1。

3.2.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值的動(dòng)態(tài)演變

從時(shí)間變化來(lái)看，近10年來(lái)石羊河流域中下游地區(qū)如古浪縣、涼州區(qū)、永昌縣、金昌市和民勤縣的生態(tài)服務(wù)總價(jià)值均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，這主要來(lái)自耕地面積急劇增加和未利用地面積大幅減少的貢獻(xiàn)。其中民勤縣價(jià)值增幅最為突出，總價(jià)值增長(zhǎng)了2386.77萬(wàn)元。上游山區(qū)天祝縣和肅南縣生態(tài)服務(wù)總價(jià)值呈降低趨勢(shì)，但降幅很小，其中肅南縣僅僅減少了276.44萬(wàn)元。這主要是與上游山區(qū)人類(lèi)對(duì)林區(qū)的樵采活動(dòng)和保護(hù)不足有關(guān)。

近10年來(lái)流域內(nèi)7個(gè)市縣的耕地面積均出現(xiàn)不同程度的增加，其生態(tài)價(jià)值也呈增加趨勢(shì)，尤其是中下游地區(qū)永昌縣、古浪縣和民勤縣，都是以發(fā)展農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)人口增長(zhǎng)迅速，致使大量林地、草地和未利用地被開(kāi)墾成農(nóng)田。林地價(jià)值只有在涼州區(qū)和金昌市兩個(gè)地級(jí)市出現(xiàn)了增長(zhǎng)，其余地區(qū)均為減少。整個(gè)流域內(nèi)草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值也主要表現(xiàn)為不同程度的損失，只有古浪縣和上游山區(qū)兩個(gè)縣出現(xiàn)了小幅增長(zhǎng)，這表示區(qū)內(nèi)的退耕還林還草政策并未在土地利用上得到充分的印證。就水域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化而言，各地區(qū)間均呈現(xiàn)較大的變動(dòng)，尤其是在流域內(nèi)人為活動(dòng)較為密集的中下游地區(qū)，民勤縣增加了63.43％，而金昌市減少了34.92％。各地區(qū)的未利用地生態(tài)服務(wù)價(jià)值無(wú)一例外的呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，這與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境治理政策存在很大的關(guān)系。

從各地區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的空間分異和時(shí)間變化上來(lái)看，生態(tài)環(huán)境相對(duì)較差的中下游地區(qū)呈增加趨勢(shì)，而生態(tài)環(huán)境較好的上游地區(qū)呈減少趨勢(shì)，且中下游地區(qū)變化明顯要大于上游山區(qū)，這表明中下游地區(qū)受到強(qiáng)烈的外界干預(yù)，朝著有利于生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的方向轉(zhuǎn)變，而上游山區(qū)生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)有所惡化的趨勢(shì)。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)流域2000和2008年兩期土地利用數(shù)據(jù)分析，近10年來(lái)石羊河流域土地利用類(lèi)型出現(xiàn)了明顯的變化，以耕地、未利用地和草地為主，主要體現(xiàn)在流域中下游地區(qū)。大體上表現(xiàn)為耕地的增加以及未利用地和草地的減少，其中民勤最為突出，這三種土地類(lèi)型的變化面積分別為96.85km2，62.65 km2和34.51 km2。上游山區(qū)土地利用變化相對(duì)較小，主要表現(xiàn)為耕地和草地的少量增加以及林地的減少。

(2)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究表明，單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化在整個(gè)流域空間上存在明顯的自上而下的梯度差異。天?？h>肅南縣>古浪縣>涼州區(qū)>永昌縣>金昌市>民勤縣，上游山區(qū)約為中游地區(qū)的兩倍，高達(dá)50萬(wàn)～70萬(wàn)元/km2·a-1，下游最低，僅為10萬(wàn)～20萬(wàn)元/km2·a-1。從時(shí)間變化來(lái)看，流域中下游地區(qū)如古浪縣、涼州區(qū)、永昌縣、金昌市和民勤縣的生態(tài)服務(wù)總價(jià)值均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，這主要是來(lái)自于耕地面積急劇增加和未利用地面積大幅減少的貢獻(xiàn)。上游山區(qū)天祝縣和肅南縣呈減少趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在林地的減少。各地區(qū)間的水域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化均呈現(xiàn)較大的變動(dòng)，尤其是在流域內(nèi)人為活動(dòng)較為密集的中下游地區(qū)。

(3)從各地區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化來(lái)看，生態(tài)環(huán)境相對(duì)較差的中下游地區(qū)呈增加趨勢(shì)，而生態(tài)環(huán)境較好的上游地區(qū)反而呈減少趨勢(shì)，且中下游地區(qū)變化明顯要大于上游山區(qū)，這表明中下游地區(qū)受到強(qiáng)烈的外界干預(yù)，近年來(lái)政府實(shí)施的試圖減緩和抑制環(huán)境繼續(xù)惡化的生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理政策有所見(jiàn)效，區(qū)內(nèi)環(huán)境正朝著有利于生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的方向轉(zhuǎn)變，而上游山區(qū)生態(tài)環(huán)境則呈現(xiàn)有所惡化的趨勢(shì)，這也提示上游山區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理也是今后石羊河流域綜合治理的重點(diǎn)之一。

(編輯：李琪)