武愛(ài)彬，趙艷霞

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壩上高原生態(tài)用地時(shí)空格局演變與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

武愛(ài)彬，趙艷霞

（河北省科學(xué)院地理科學(xué)研究所，石家莊 050021）

為了給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)用地保護(hù)和區(qū)域間生態(tài)補(bǔ)償提供科學(xué)依據(jù)，該研究在壩上高原地區(qū)1990、1995、2000、2005、2010和2015年6期土地利用解譯數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)GIS等工具分析了研究區(qū)域1990－2015年間生態(tài)用地格局演變的基本特征，并對(duì)生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算。主要結(jié)論如下：1990－2015年期間，研究區(qū)域生態(tài)用地?cái)?shù)量呈減少趨勢(shì)，其中林地和其他生態(tài)用地?cái)?shù)量在增加，草地和濕地?cái)?shù)量在減少。生態(tài)用地活躍程度在2000－2015年比1990－2000年期間更高。林地的空間穩(wěn)定性最好，然后為草地和濕地，其他生態(tài)用地穩(wěn)定性最差。生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由46.01億元上升到428.26億元，增加了8.31倍，林地和濕地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最大，其次為草地，其他生態(tài)用地最小，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)生態(tài)防護(hù)林建設(shè)，采取生物恢復(fù)技術(shù)，人工補(bǔ)水，科學(xué)禁牧、休牧、輪牧，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等措施恢復(fù)和增加林地、濕地和草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

生態(tài)系統(tǒng)；土地利用；GIS；生態(tài)用地；格局演變；服務(wù)價(jià)值；壩上高原

0 引 言

土地是人類活動(dòng)的載體，是人類社會(huì)生存和發(fā)展最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)。在各種土地利用類型中，生態(tài)用地提供了涵養(yǎng)水源、保護(hù)土壤、防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)氣候、凈化環(huán)境、保護(hù)生物多樣性等多方面的生態(tài)服務(wù)功能，是維持區(qū)域生態(tài)平衡、確保區(qū)域生態(tài)安全最重要的生態(tài)系統(tǒng)[1]。近年來(lái)，中國(guó)在自然資源管理中對(duì)生態(tài)用地的保護(hù)日臻重視，2000、2008和2010年分別頒布《全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》、《全國(guó)土地利用總體規(guī)劃綱要》和《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》，均明確提出了“加強(qiáng)保護(hù)生態(tài)用地”的概念和要求。在學(xué)術(shù)界，“生態(tài)用地”一詞最早由董雅文在1999年提出[2]，2001年石元春院士和石玉林院士在研究中對(duì)生態(tài)用地做了進(jìn)一步闡述[3]。隨后針對(duì)生態(tài)用地的概念，岳健等[4]從土地空間形態(tài)角度，龍花樓等[5]從土地生態(tài)功能角度，鄧紅兵等[6]從土地主體功能角度進(jìn)行了定義和探討。許多學(xué)者圍繞生態(tài)用地內(nèi)涵與分類[7-10]、空間識(shí)別[11-13]、需求測(cè)算[14-15]、景觀格局變化[16-17]、演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制[18-20]、管控優(yōu)化策略[21-22]等方面開(kāi)展了廣泛研究。研究區(qū)域大多集中在北京、天津、重慶、武漢等大型城市區(qū)和京津冀、長(zhǎng)三角、長(zhǎng)株潭、西北干旱區(qū)等典型區(qū)域，針對(duì)高原地區(qū)的研究很少。

壩上高原地區(qū)是河北省建設(shè)京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)中5個(gè)生態(tài)區(qū)之一，在防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)、防止水土流失等方面起到特殊的生態(tài)保護(hù)作用。作為京津冀最重要的生態(tài)屏障，壩上地區(qū)需要承擔(dān)恢復(fù)草地植被、打造防風(fēng)固沙林、緩解京津風(fēng)沙危害等生態(tài)建設(shè)任務(wù)，同時(shí)該區(qū)域所包括的6個(gè)縣（市）皆為國(guó)家級(jí)貧困縣，經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻，生產(chǎn)生活用地與生態(tài)用地矛盾突出。針對(duì)生態(tài)用地具有尺度性、區(qū)域性的特點(diǎn)[23]，本研究根據(jù)壩上高原土地利用的特殊性，從土地主體功能角度將壩上高原生態(tài)用地定義為：生態(tài)用地是相對(duì)于生產(chǎn)生活用地，以提供防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性等重要生態(tài)服務(wù)功能為主的用地類型。通過(guò)研究分析壩上高原區(qū)近20多年生態(tài)用地的數(shù)量結(jié)構(gòu)、布局形態(tài)變化，認(rèn)識(shí)和理解其生態(tài)用地格局演化過(guò)程及變化的基本特征規(guī)律，計(jì)算其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，可以為分析其演化驅(qū)動(dòng)機(jī)制、優(yōu)化生態(tài)用地格局、模擬分析和預(yù)測(cè)生態(tài)用地演變過(guò)程提供研究基礎(chǔ)，為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)用地保護(hù)、土地利用規(guī)劃以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

壩上高原位處河北省北部，內(nèi)蒙古高原的東南緣（114°35′～116°45′E，41°00′～42°20′N），如圖1所示，為中國(guó)北方干旱與半干旱、農(nóng)區(qū)與牧區(qū)接壤的過(guò)渡地帶，是京津境內(nèi)眾多河流的發(fā)源地及上游所在地，也是京津等地的重要沙源地。壩上高原東西約330 km，南北約212 km，總面積約18 967 km2。海拔1 100～2 200 m，受蒙古高壓的長(zhǎng)期控制，氣候特征為低溫、少雨、多風(fēng)、高蒸發(fā)，年平均溫度2～5 ℃，年均降水量330～460 mm。土壤質(zhì)地主要為沙質(zhì)和黏質(zhì)土，西部土壤類型以栗鈣土為主，東部主要為灰色森林土。行政區(qū)域包括張家口市的張北縣、康?？h、沽源縣、尚義縣全部區(qū)域和承德市的豐寧滿族自治縣、圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣部分區(qū)域。至2014年末研究區(qū)域總?cè)丝诩s200.67萬(wàn)人，國(guó)民生產(chǎn)總值約387.99億元。

1.2 生態(tài)用地分類體系

根據(jù)定義將研究區(qū)域生態(tài)用地分為草地、林地、濕地和其他生態(tài)用地4個(gè)一級(jí)類，15個(gè)二級(jí)類，分類結(jié)果如表1所示。其中草地指以生長(zhǎng)草本植物為主，覆蓋度在5%以上的各類草地，包括以牧為主的灌叢草地和郁閉度在10%以下的疏林草地；林地指生長(zhǎng)喬木、灌木、竹類以及沿海紅樹(shù)林地等林業(yè)用地；濕地指天然的或人工、常年或季節(jié)性，蓄有靜止或流動(dòng)的淡水、半咸水或咸水的沼澤地、泥炭地或水域；其他生態(tài)用地指草地、林地、濕地以外的生態(tài)用地。

表1 壩上高原生態(tài)用地統(tǒng)一分類體系

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究采用的土地覆被數(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，為1990、1995、2000、2005、2010和2015年中國(guó)1:10萬(wàn)比例尺土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)解譯數(shù)據(jù)[24]，該解譯數(shù)據(jù)對(duì)全國(guó)LUCC （land use/cover change）共劃分了6個(gè)一級(jí)類，25個(gè)二級(jí)類，從中提出研究需要的生態(tài)用地類型。該解譯數(shù)據(jù)柵格大小為1 000 m× 1 000 m，根據(jù)柵格數(shù)量可計(jì)算出生態(tài)用地面積。研究區(qū)域1990－2015年期間研究區(qū)域生態(tài)用地分布如圖2所示。

1.4 土地利用轉(zhuǎn)移速率和動(dòng)態(tài)度

土地利用類型轉(zhuǎn)移速率反映一段時(shí)間內(nèi)某類土地利用類型的轉(zhuǎn)移量[25]。

該模型為

式中P為第種土地利用類型的轉(zhuǎn)移速率；S為研究期末第種土地類型面積，hm2；S為研究期始第種土地類型面積，hm2；為研究時(shí)間段，a。

土地利用動(dòng)態(tài)度模型反映不同區(qū)域土地利用變化的總體及綜合活躍程度[24]。

該模型為：

式中為時(shí)段對(duì)應(yīng)的研究區(qū)土地利用綜合動(dòng)態(tài)度；S為時(shí)段開(kāi)始第類土地利用類型的面積，hm2；?S-j為時(shí)段從開(kāi)始到結(jié)束第類土地利用類型轉(zhuǎn)化為其他類土地利用類型的面積總和，hm2；為時(shí)間段，a；為土地利用類型總數(shù)。

1.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

Costanza等在總結(jié)過(guò)去幾十年生態(tài)系統(tǒng)公益價(jià)值評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，將生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤形成、物質(zhì)循環(huán)、娛樂(lè)及文化價(jià)值等17種，并進(jìn)行了貨幣化測(cè)算[26]。

該模型為：

式中為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值，元/a；A為研究區(qū)第種土地利用類型的面積，hm2；VC為第種土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，元/hm2·a。

謝高地等2008年在Costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)實(shí)際情況構(gòu)建了一種基于專家知識(shí)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法[27]，該方法將農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)的服務(wù)價(jià)值定義為1，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)的服務(wù)價(jià)值的比值即為該生態(tài)系統(tǒng)的當(dāng)量因子，并在2015年進(jìn)行了修訂和補(bǔ)充，建立了不同生態(tài)系統(tǒng)類型、不同生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的時(shí)間和空間動(dòng)態(tài)評(píng)估方法[28]。本研究借鑒該研究方法和研究成果，計(jì)算歸納得出壩上高原區(qū)生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，如表2所示?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中難以完全消除人為因素的干擾，準(zhǔn)確衡量出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自然條件下糧食生產(chǎn)的服務(wù)價(jià)值[28]，本研究中將1 hm2農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)的凈利潤(rùn)作為替代。依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[29-30]計(jì)算得到壩上高原區(qū)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)的服務(wù)價(jià)值在1990、1995、2000、2005、2010和2015年分別為273.50、424.60、711.00、1 236.80、1 945.50和2 496.00元/hm2。

表2 壩上高原區(qū)生態(tài)用地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)用地格局演變的基本特征

如圖3所示，研究區(qū)域1990－2015年間生態(tài)用地?cái)?shù)量呈減少趨勢(shì)，由1990年90.45萬(wàn)hm2、占總用地的47.69%，減少至2015年88.18萬(wàn)hm2、占總用地的46.49%。其中林地?cái)?shù)量和其他生態(tài)用地?cái)?shù)量呈增加趨勢(shì)，分別由27.50萬(wàn)、0.83萬(wàn)hm2增加至32.49萬(wàn)、1.13萬(wàn)hm2，所占總用地的比例分別由14.50%、0.44%，增加至17.13%、0.60%；草地?cái)?shù)量和濕地?cái)?shù)量呈下降趨勢(shì)，分別由50.15萬(wàn)、11.97萬(wàn)hm2減少到43.73萬(wàn)、10.83萬(wàn)hm2，所占總用地的比例分別由26.44%、6.31%，減少到23.06%、5.71%。二級(jí)地類中，其他林地、低覆蓋度草地、河渠、有林地和鹽堿地?cái)?shù)量有較大幅度增加，分別增加了540.00%、103.03%、73.91%、44.90%和36.14%，灘地、沼澤地、水庫(kù)坑塘和高覆蓋度草地?cái)?shù)量有較大幅度減少，分別減少了65.26%、27.51%、21.74%和17.24%，其他二級(jí)地類數(shù)量變化幅度較小。

2.2 生態(tài)用地轉(zhuǎn)移特征

2.2.1 生態(tài)用地轉(zhuǎn)移速率與動(dòng)態(tài)度

轉(zhuǎn)移速率可以衡量該類型用地轉(zhuǎn)移的快慢，綜合動(dòng)態(tài)度值的大小可以整體反映生態(tài)用地轉(zhuǎn)移的活躍程度。如表3所示，研究區(qū)域生態(tài)用地1990－2015年期間綜合動(dòng)態(tài)度為1.28%，其中其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移速率最快，達(dá)到了1.45%；其次為林地，為0.73%；草地和濕地的轉(zhuǎn)移速率分別為?0.51%和?0.38%。研究區(qū)域1990－2000年、2000－2015年期間生態(tài)用地綜合動(dòng)態(tài)度分別為?0.50%、2.43%，說(shuō)明與1990－2000年相比較，2000－2015年期間研究區(qū)域生態(tài)用地綜合活躍程度更高。其中草地減少的速率和林地增加的速率在加快，濕地減少的速率在減慢，其他生態(tài)用地由減少變?yōu)樵黾?，主要是因?yàn)?000年以后，國(guó)家圍繞“沿邊、沿壩、壩上林網(wǎng)、潮河流域、灤河流域、窗口地帶”六大工程體系布局，在壩上高原地區(qū)連續(xù)實(shí)施了京津風(fēng)沙源治理、“一退雙還”、千松壩造林、壩上生態(tài)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)等一批重點(diǎn)生態(tài)工程[31]，進(jìn)行了大量的生態(tài)建設(shè)投資，直接導(dǎo)致林地?cái)?shù)量快速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，由于氣候趨于干燥化，尤其是2007、2009年2次嚴(yán)重的旱災(zāi)，加上大面積對(duì)草原的開(kāi)墾、過(guò)度載畜、地下水超采和農(nóng)田不合理灌溉、蔬菜種植面積激增、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等因素，致使壩上地區(qū)草地、濕地?cái)?shù)量仍在持續(xù)減少，部分濕地轉(zhuǎn)變?yōu)辂}堿地，導(dǎo)致其他生態(tài)用地?cái)?shù)量大幅度增加。

表3 壩上高原1990－2015年生態(tài)用地轉(zhuǎn)移速率及動(dòng)態(tài)度

2.2.2 生態(tài)用地轉(zhuǎn)移類型

各土地利用類型保持自身面積不變的比例即保留率，可比較分析不同土地利用類型在研究時(shí)段內(nèi)的穩(wěn)定性情況[32]，某一土地利用類型保留率越大，其空間穩(wěn)定性也越大，在區(qū)域尺度上更有利于景觀自身功能和過(guò)程的正常運(yùn)行與多樣性的維持。利用ArcGIS軟件的Tabulate Area工具將研究區(qū)域1990年和2015年生態(tài)用地分布圖疊加分析后，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。在1990－2015年期間，林地的保留率最高，達(dá)到了63.22%，其次為草地和濕地，保留率分別為41.23%和34.88%，其他生態(tài)用地的保留率最低，僅為11.90%，說(shuō)明在研究期間，林地的空間穩(wěn)定性最好，其次為草地和濕地，其他生態(tài)用地穩(wěn)定性最差。

草地的主要轉(zhuǎn)移類型為非生態(tài)用地，轉(zhuǎn)移比例達(dá)到了38.08%，轉(zhuǎn)移為林地、濕地和其他生態(tài)用地的比例分別為16.40%、3.97%和0.32%，是由于對(duì)草原過(guò)度開(kāi)墾、無(wú)序旅游開(kāi)發(fā)、違規(guī)建造宅基地等使大量草地被轉(zhuǎn)變?yōu)楦亍⒔ㄔO(shè)用地等非生態(tài)用地。林地的主要轉(zhuǎn)移類型為草地和非生態(tài)用地，比例分別為20.75%和14.54%，轉(zhuǎn)移為濕地和其他生態(tài)用地的比例僅為1.39%和0.11%。濕地的主要轉(zhuǎn)移類型為非生態(tài)用地，比例達(dá)到了44.41%，轉(zhuǎn)移為草地、林地和其他生態(tài)用地的比例分別為13.54%、5.67%和1.50%，壩上地區(qū)濕地退化形勢(shì)十分嚴(yán)峻，除了研究期間年均溫上升、年降水量下降以及大風(fēng)出現(xiàn)頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等自然因素，圍湖造田、水澆地?cái)?shù)量大幅度增加、居民生產(chǎn)生活用水總量急劇增長(zhǎng)、透支地下水等人為因素也加劇了濕地的退化。其他生態(tài)用地的主要轉(zhuǎn)移類型為濕地，比例為51.19%，轉(zhuǎn)移為非生態(tài)用地和草地的比例分別為20.24%和16.67%，沒(méi)有發(fā)生向林地轉(zhuǎn)移。非生態(tài)用地的轉(zhuǎn)移主要類型為草地，轉(zhuǎn)移比例為16.28%，轉(zhuǎn)移為林地、濕地和其他生態(tài)用地的比例分別為6.55%、3.65%和0.76%。從數(shù)量上看，研究區(qū)域在1990－2015年期間，生態(tài)用地的演變過(guò)程主要集中在草地向非生態(tài)用地、林地轉(zhuǎn)移，林地向草地轉(zhuǎn)移，濕地向非生態(tài)用地轉(zhuǎn)移以及非生態(tài)用地向草地、林地轉(zhuǎn)移。這也反映了研究期間壩上地區(qū)草地、濕地的退化形勢(shì)嚴(yán)峻，其中非生態(tài)用地向草地、林地的轉(zhuǎn)移說(shuō)明21世紀(jì)以來(lái)一系列生態(tài)建設(shè)工程已經(jīng)初見(jiàn)成效。

表4 壩上高原地區(qū)1990－2015年生態(tài)用地轉(zhuǎn)移

2.3 生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化特征

研究區(qū)域生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算結(jié)果如表5所示，由1990年的46.01億元，上升到2015年的428.26億元，增加了8.31倍，其中1990－2000年期間生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值年均增長(zhǎng)幅度為15.82%，2000－2015年期間年均增長(zhǎng)幅度略有增加，達(dá)到17.37%。

研究期間林地和濕地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最大、然后為草地，其他生態(tài)用地最小。林地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要為氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、氣體調(diào)節(jié)等，1990－2015年期間林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由17.31億元增加至186.70億元，增長(zhǎng)幅度為978.84%，1990－2000年期間年均增長(zhǎng)幅度為16.82%，2000－2010年增大至20.15%，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)采取封山育林，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)林建設(shè)，采取適宜鄉(xiāng)土樹(shù)種人工造林，提高林木成活率，構(gòu)建多層次林分結(jié)構(gòu)，增加林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。濕地提供的最為重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是水文調(diào)節(jié)，1990－2015年期間濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由17.45億元增加至147.22億元，增長(zhǎng)幅度為743.84%，壩上地區(qū)是京津冀最重要的水源涵養(yǎng)地，直接決定了京津的用水安全和生態(tài)平衡，壩上地區(qū)應(yīng)實(shí)行更嚴(yán)格的濕地保護(hù)制度，同時(shí)針對(duì)不同的濕地退化程度，采取生物恢復(fù)技術(shù)、人工補(bǔ)水等措施，使?jié)竦厣鷳B(tài)功能能得以恢復(fù)和增強(qiáng)。草地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要為氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)和水土保持等。1990－2015年期間草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由11.25億元增加至94.29億元，增長(zhǎng)幅度為738.00%，1990－2000年期間年均增長(zhǎng)幅度為15.84%，2000－2015年期間略有下降，為14.95%，低于其他類型生態(tài)用地，壩上草原是河北省最重要的旅游地之一，畜牧業(yè)在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比例，草地保護(hù)壓力巨大，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)種草、改良草場(chǎng)，合理禁牧、休牧和劃區(qū)輪牧，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力提倡節(jié)水灌溉，做好鼠蟲(chóng)害防治，建造護(hù)林帶等改善措施，有效利用和保護(hù)草原。研究區(qū)的其他生態(tài)用地全部為鹽堿地，提供的生態(tài)功能主要為土壤保持，1990－2015年期間提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值很小。

表5 壩上高原區(qū)1990－2015年生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3 結(jié) 論

本研究在壩上高原地區(qū)1900、1995、2000、2005、2010和2015年6期生態(tài)用地解譯數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了研究區(qū)域1990－2015年期間生態(tài)用地格局演變的基本特征，并對(duì)生態(tài)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算，主要結(jié)論有：

1）研究區(qū)域在研究期間生態(tài)用地?cái)?shù)量呈減少趨勢(shì)，其中林地和其他生態(tài)用地?cái)?shù)量在增加，草地和濕地?cái)?shù)量在減少。

2）時(shí)間角度上研究期間林地的轉(zhuǎn)移速率最高，其次為其他生態(tài)用地和草地，濕地最低。由于2000年以后在壩上地區(qū)的實(shí)施了京津風(fēng)沙源治理等一系列生態(tài)工程建設(shè)項(xiàng)目，生態(tài)用地2000－2015年生態(tài)用地活躍程度遠(yuǎn)高于1990－2000年，綜合動(dòng)態(tài)度值分別為2.43%和?0.50%。

3）空間角度上研究期間林地的空間穩(wěn)定性最好，草地和濕地次之，其他生態(tài)用地穩(wěn)定性最差。生態(tài)用地的演變過(guò)程主要集中在草地向非生態(tài)用地、林地轉(zhuǎn)移，林地向草地轉(zhuǎn)移，濕地向非生態(tài)用地轉(zhuǎn)移以及非生態(tài)用地向草地、林地轉(zhuǎn)移。

4）研究期間生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由1990年的46.01億元，上升到2015年的428.26億元，增加了8.31倍，主要是由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量從1990年的273.50元提高到2015年的2 496.00元，提高了8.13倍。應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)生態(tài)防護(hù)林建設(shè)，采取生物恢復(fù)技術(shù)、人工補(bǔ)水，科學(xué)禁牧、休牧、輪牧，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等措施恢復(fù)和增加林地、濕地和草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

壩上高原地區(qū)是京津冀地區(qū)的重要生態(tài)屏障，同時(shí)也是京津冀的水涵養(yǎng)地和生物多樣性保護(hù)的重要基地，對(duì)保障京津冀地區(qū)的生態(tài)安全和水資源供給有著不可替代的作用。通過(guò)對(duì)近20多年生態(tài)用地格局演變的研究，掌握其演變規(guī)律，可以為下一步分析人文驅(qū)動(dòng)和自然驅(qū)動(dòng)因子提供研究基礎(chǔ)，為未來(lái)時(shí)期演變模擬提供驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)生態(tài)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貨幣化計(jì)算，可以為區(qū)域間生態(tài)補(bǔ)償?shù)膶?shí)施提供參考借鑒。

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Analysis of ecological land pattern evolution and ecosystem service value in Bashang plateau

Wu Aibin, Zhao Yanxia

(,050021,)

Ecological land is of great significance in safeguarding important ecological processes and providing essential ecosystem services, and the classification and evaluation of the ecosystem services of ecological land have become increasingly important in recent years. In order to change the trend of ecological land loss caused by blind economic development and to improve the regional pattern for ecological security, it is necessary to study the rational allocation of the quantitative structure and the spatial patterns of ecological land. Based on land use data of Bashang plateau in 1990, 1995, 2000, 2005, 2010 and 2015, GIS (geographic information system) technology was used to analyze ecological land pattern evolution and ecosystem service values of Bashang plateau. The results were as follows: (1) The ecological land in Bashang plateau was classified into 4 types (forest, grassland, wetland and other ecological land) and 15 sub-types; the quantity of ecological land decreased from 904 500 to 881 800 hm2during 1990- 2015 due to the decreased grassland and wetland and the increased forest and other ecological land. The quantities of forest and other ecological land increased from 275 000 and 8 300 to 324 900 and 11 300 hm2respectively, and meanwhile the quantities of grassland and wetland decreased from 501 500 and 119 700 to 437 300 and 108 300 hm2respectively. (2) The transfer rates of forest, other ecological land, grassland and wetland were 1.45%, 0.73%, -0.51% and -0.38% from 1990 to 2015, respectively. The dynamic degree during 1990-2000 was -0.50%, while it was 2.43% during 2000-2015, which indicated that the activity degree of ecological land in 2000-2015 was much higher than that in 1990-2000. The decrease of grassland and the increase of forest land accelerated, while the reduction of wetland slowed down, and other ecological land change increased. All of these were mainly due to a series of key ecological projects that were carried out in Bashang plateau to control sandstorm source of Tianjin and Beijing, which have led to the rapid growth of forest; meanwhile, as the climate of Bashang plateau tended to be dry after entering 21 century, as well as the unreasonable utilization of grassland and wetland resources, the areas of grassland and wetland decreased. (3) The retention land rates of forest, grassland, wetland and other ecosystem land in the study area were 63.22%, 41.23%, 34.88% and 11.90% respectively, indicating that the spatial stability of forest was the best, followed by grassland and wetland, and the stability of other ecological land was the worst. The ecological evolution process was mainly concentrated in the transfer from grassland to non-ecological land and forest, the transfer from forest to grassland, the transfer from wetland to non-ecological land and the transfer from non-ecological land to grassland and forest. The transfer from non-ecological land to grassland and forest land showed that the series of ecological construction projects had achieved initial success. (4) The ecosystem service values of ecological land decreased from 46.01×108yuan in 1990 to 428.26×108yuan in 2015, enlarged by 831%. The average annual growth rate of ecosystem service values increased from 15.82% during 1990-2000 to 17.37% during 2000-2015. The forest ecosystem service values were the maximum, while the other ecological land ecosystem service values were the minimum. We should continue to strengthen the construction of ecological nature preserves, use biological recovery technology and artificial replenishment such as scientific grazing, adjust the industrial structure and use other measures to restore and increase the forest, wetland and grassland ecosystems.

ecosystem; land use; geographic information systems; ecological land; pattern evolution; service value; Bashang plateau

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.039

P964; Q149

A

1002-6819(2017)-02-0283-08

2016-08-18

2016-11-11

河北省社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（HB16YJ064）；河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（D2014302007）；河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目（15457672D）；河北省科學(xué)院青年創(chuàng)新項(xiàng)目（2017）

武愛(ài)彬，男，河北石家莊人，助理研究員，主要從事區(qū)域生態(tài)學(xué)、遙感與地理信息等方面的研究。石家莊 河北省科學(xué)院地理科學(xué)研究所，050021。Email：wu.ai.bin@163.com

武愛(ài)彬，趙艷霞. 壩上高原生態(tài)用地時(shí)空格局演變與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(2)：283－290. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.039 http://www.tcsae.org

Wu Aibin, Zhao Yanxia. Analysis of ecological land pattern evolution and ecosystem service value in Bashang plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 283－290. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.039 http://www.tcsae.org