王新闖，陸鳳連，吳金汝，王世東

(河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，454000，河南焦作)

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展和人口急劇膨脹，區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重。土地利用狀況的惡化，改變了生態(tài)系統(tǒng)原有的景觀格局，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能降低，景觀格局演變及其生態(tài)響應(yīng)成為景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)［1-3］。

景觀格局是指不同形狀、大小和數(shù)量的景觀斑塊在空間上的排列狀況，反映了各種生態(tài)過程在不同尺度上的作用結(jié)果，通常用不同的景觀格局指數(shù)來描述對(duì)應(yīng)尺度的景觀格局［4-5］。通過對(duì)景觀格局的動(dòng)態(tài)分析，可以明確人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成的影響，發(fā)現(xiàn)景觀格局演變的內(nèi)在規(guī)律［6］。而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是生態(tài)過程所形成的維持人類生存與發(fā)展的資源［7］，其變化的實(shí)質(zhì)就是景觀格局演變的定量化反映［8］。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化能夠有效地反映區(qū)域景觀格局變化，因此，研究景觀格局演變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，對(duì)于了解區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化，改善區(qū)域土地利用狀況具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義［9］。

目前，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者已對(duì)各種尺度上的景觀格局變化及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了研究，但對(duì)景觀格局的研究，主要集中在景觀格局變化及其驅(qū)動(dòng)力分析方面。如陽(yáng)文銳［10］對(duì)北京市景觀格局時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析，佟光臣等［11］對(duì)南京市1986—2013年土地利用/覆被景觀格局時(shí)空及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究，主要集中在單一生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)方面，如葉延瓊等［12］對(duì)城市化背景下，廣佛都市圈農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行定量化評(píng)估，史洋洋等［13］對(duì)江蘇沿海地區(qū)耕地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化響應(yīng)進(jìn)行研究，而將土地利用景觀格局變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行耦合的研究相對(duì)較少。筆者以近年來土地利用景觀格局發(fā)生顯著變化的新鄭市為研究區(qū)，依托新鄭市2005、2010和2015年3期遙感影像，以景觀生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)，借助遙感和地理信息技術(shù)，對(duì)新鄭市土地利用景觀格局演變進(jìn)行分析;同時(shí)，以謝高地等［14-17］的研究為基礎(chǔ)，結(jié)合敏感性分析，定量分析新鄭市土地利用景觀格局演變的生態(tài)響應(yīng)。研究成果可以為新鄭市水土保持工程的生態(tài)效益提供科學(xué)評(píng)估，為土地利用總體規(guī)劃提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

新鄭市位于河南省中部(E 113°30'～113°54'，N 34°16'～ 34°39')，北靠鄭州市，東鄰中牟、尉氏，南連長(zhǎng)葛、禹州市，西接新密市(圖1)，南北長(zhǎng)42 km，東西寬36 km，總面積873 km2。屬豫西山區(qū)向豫東平原過度地帶，市域西部和南部淺山連綿，丘陵起伏，溝壑縱橫，海拔多在200 m以上，屬豫西山區(qū)范疇;東部為黃河古階地，崗?fù)菹嚅g，地勢(shì)較平緩，海拔一般為100～150 m之間，屬黃淮海平原一隅。屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，春季冷暖多變，夏季炎熱多雨，秋季冷暖適中。境內(nèi)地形多樣，地貌多姿，分為平原區(qū)、丘陵區(qū)和沙崗區(qū)3種不同的生態(tài)區(qū)，素有“河南縮影”之稱。

圖1 研究區(qū)地理區(qū)位圖Fig．1 Geographical map of the study area

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

以2005、2010和2015年3期landsat遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，利用ENVI 5.1軟件，對(duì)遙感影像作幾何校正、融合和裁剪等預(yù)處理后，采用支持向量機(jī)(SVM)的監(jiān)督分類方法，對(duì)上述遙感影像進(jìn)行分類(圖2)。參考《土地利用現(xiàn)狀分類》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合遙感圖像分辨率和研究區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)土地利用景觀類型劃分為耕地、林地、建設(shè)用地、水域和草地。最后對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，總體分類精度均在90%以上，滿足研究對(duì)土地利用分類數(shù)據(jù)的精度要求［18］。

2.2 研究方法

2.2.1 景觀格局指數(shù)選擇 景觀格局指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間分布特征的簡(jiǎn)單定量指標(biāo)，是對(duì)景觀的大小、形狀等特征的定量描述［19-20］。這些景觀指數(shù)能從不同角度描述景觀格局及變化，進(jìn)而建立景觀格局與過程之間的聯(lián)系，更好地解譯景觀功能［21］。筆者綜合考慮研究目的和研究區(qū)特色，從斑塊類型水平上，選擇了斑塊面積、面積百分比、斑塊密度(PD)、斑塊分維數(shù)(FRACT)、最大斑塊指數(shù)(LPI)和分離度指數(shù)(DIVISION)等6個(gè)景觀指數(shù)，用來分析各景觀類型格局變化;從景觀水平上，選擇了香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(LDI)和破碎度指數(shù)(LFI)等4個(gè)景觀指數(shù)，來分析整體景觀格局變化。以3個(gè)時(shí)期的土地利用景觀類型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用景觀格局分析軟件FRAGSTATS4.2和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件EXCEL，進(jìn)行景觀指數(shù)計(jì)算。

圖2 新鄭市2005、2010、2015年土地利用分類圖Fig．2 Land use classification map at 2005，2010 and 2015 year in Xinzheng city

2.2.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值測(cè)算 謝高地等［14］在Costanza提出的生態(tài)服務(wù)價(jià)值(ESV)估算原理及方法的基礎(chǔ)上，綜合中國(guó)700位專業(yè)人士的生態(tài)問卷調(diào)查結(jié)果，得出適合于中國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估體系。筆者在前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合新鄭市土地利用狀況，求得新鄭市2000—2015年3期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量，具體實(shí)現(xiàn)過程如下。

1)參考謝高地等［15］研究成果，結(jié)合新鄭市生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，將新鄭市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能確定為食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理、保持土壤、維持生物多樣性和提供美學(xué)景觀等9種服務(wù)功能。

2)根據(jù)謝高地等［16］研究成果，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)服務(wù)價(jià)值量，等于1 hm2全國(guó)平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，即單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)的凈利潤(rùn)。由李超等［22］研究可知，2005年全國(guó)平均糧食生產(chǎn)的單位面積凈利潤(rùn)為449.1元/hm2，結(jié)合2006年《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)，得知2005年河南省平均糧食產(chǎn)量為5 006 kg/hm2。又查知當(dāng)年全國(guó)平均糧食產(chǎn)量為5 896 kg/hm2，據(jù)此，對(duì)全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值進(jìn)行系數(shù)修正，計(jì)算得到河南省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的價(jià)值為381.3元/hm2，即新鄭市1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的價(jià)值為381.3元/hm2。

3)根據(jù)公式，陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)=單個(gè)當(dāng)量?jī)r(jià)值!當(dāng)量數(shù)，借助謝高地的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，并參考謝高地等［17］制定的我國(guó)不同省份的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子表，對(duì)中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量系數(shù)進(jìn)行區(qū)域修正(河南省的修正系數(shù)為1.39)，得到新鄭市生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表。將新鄭市單個(gè)當(dāng)量?jī)r(jià)值與其生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表相乘，即可得到新鄭市不同景觀類型的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表1)。其中，筆者劃分的景觀類型，對(duì)照文獻(xiàn)中生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量的關(guān)系為:耕地對(duì)應(yīng)農(nóng)田，林地對(duì)應(yīng)森林，建設(shè)用地對(duì)應(yīng)荒漠，水域?qū)?yīng)河流湖泊，以及草地對(duì)應(yīng)草地。

表1 新鄭市不同景觀類型單位面積ESV系數(shù)表Tab．1 ESV coefficient table per unit area of different landscape in Xinzheng City yuan/hm2

4)利用R．Costanza等［23］的生態(tài)服務(wù)價(jià)值分析模型，計(jì)算出各時(shí)期的新鄭市各景觀類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)服務(wù)總價(jià)值。其計(jì)算公式為

式中:ESV為研究區(qū)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值，元;n為景觀類型的數(shù)量;Ck為第k類景觀類型的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，元/hm2;Ak為第k類景觀類型的面積，hm2。

2.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益計(jì)算 以新鄭市景觀類型轉(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，快速實(shí)現(xiàn)新鄭市不同景觀類型間相互轉(zhuǎn)化引起的ESV損益的定量計(jì)算。其計(jì)算公式［24］如下:

式中:Pij為第i類景觀類型轉(zhuǎn)化為第j類景觀類型后的ESV損益;Ci、Cj分別為第i、j類景觀類型的ESV系數(shù);Aij為第i類景觀轉(zhuǎn)化為第j類景觀的面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀格局特征變化

3.1.1 景觀類型轉(zhuǎn)換及面積變化 運(yùn)用Arc-GIS10.1軟件，對(duì)已獲得的2005和2015年土地分類數(shù)據(jù)，采用轉(zhuǎn)移矩陣方法進(jìn)行分析，從而確定景觀類型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。表2顯示，2005—2015年研究區(qū)域最明顯的景觀類型變化是建設(shè)用地與耕地之間的轉(zhuǎn)化，耕地有9 707.74 hm2轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地，建設(shè)用地有1 184.94 hm2轉(zhuǎn)回耕地，同時(shí)，受退耕還林政策及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響，部分耕地向林地和水域轉(zhuǎn)化，形成園林、水庫(kù)等人工生態(tài)景觀。

表2 新鄭市2005—2015年景觀類型面積轉(zhuǎn)移矩陣Tab．2 Transfer matrix of landscape type area from 2005 to 2015 in Xinzheng City hm2

運(yùn)用FRAGSTATS4.2軟件，提取出各類型景觀格局指數(shù)(表3)。從表3可知，新鄭市土地利用以耕地、建設(shè)用地為主，這2種景觀類型占研究區(qū)總面積的94%以上。其中，耕地面積占研究區(qū)總面積的69%以上，建設(shè)用地次之，占研究區(qū)總面積的16%以上，而林地、水域和草地所占的比例較小，三者面積之和僅占研究區(qū)總面積的6%以下。從面積變化來看，在2005—2015年間，建設(shè)用地一直保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，由 1萬(wàn) 4 608.38 hm2增長(zhǎng)到 2萬(wàn) 3 252.59 hm2，增加了8 644.21 hm2，增長(zhǎng)幅度達(dá)到59.17%;耕地則呈持續(xù)減少趨勢(shì)，由6萬(wàn)9 255.59 hm2減少到6萬(wàn)1 119.94 hm2，減少8 135.65 hm2，減少幅度達(dá)到11.75%;林地和草地面積呈先不變后減少趨勢(shì)，水域面積則先減少后增加。

表3 新鄭市2005—2015年各斑塊類型水平格局指數(shù)Tab．3 Horizontal pattern index of each patch type from 2005 to 2015 in Xinzheng City

3.1.2 景觀類型格局變化 由2005、2010和2015年3個(gè)年份的新鄭市景觀類型水平格局指數(shù)(表3)可以看出，新鄭市各地類景觀指數(shù)的變化情況及趨勢(shì)。15年間，新鄭市耕地斑塊密度先增加后減少，斑塊分維數(shù)持續(xù)下降，分離度持續(xù)增加。表明由于人類對(duì)耕地的改造變化，使其斑塊形狀日趨規(guī)則化，但隨著人口增加，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，耕地趨于破碎化。林地斑塊密度、最大斑塊指數(shù)不斷降低，表明新鄭市林地處于集中縮小的趨勢(shì);同時(shí)，林地的斑塊分維數(shù)呈先不變后增加的變化趨勢(shì)，使得林地形狀不規(guī)則化。建設(shè)用地斑塊密度有所下降，最大斑塊指數(shù)不斷增大，這是城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地呈“攤大餅”和“集中式”的擴(kuò)張模式所致。水域斑塊密度、分離度有所降低，是新鄭市南水北調(diào)工程的開展及其他水利工程的實(shí)施，將原本支離破碎的水域連接起來，使得水域面積增大，斑塊形狀變得不規(guī)則。草地景觀的各項(xiàng)景觀指數(shù)變化不大。其中，斑塊密度、最大斑塊指數(shù)及斑塊分維數(shù)有所下降，這是原來分布在林地斑塊之間的破碎草地，隨著旅游業(yè)的興盛，被逐步轉(zhuǎn)化成人工林地的結(jié)果。

3.1.3 景觀水平格局變化 由表4可知，整個(gè)新鄭市土地利用的空間格局，其多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的排序?yàn)?005年＜2010年＜2015年，而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和破碎度指數(shù)的大小順序則相反，排序?yàn)?015年＜2010年＜2005年。上述結(jié)果表明，從2005年到2015年的10年間，新鄭市各土地類型所占比例差別不斷減小，景觀優(yōu)勢(shì)類別對(duì)景觀整體的控制作用減弱;但由于最具優(yōu)勢(shì)，且生態(tài)環(huán)境影響大的耕地景觀，仍占整體景觀的大多數(shù)，土地利用優(yōu)勢(shì)性沒有得到明顯改善，同時(shí)，隨著新鄭市城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快，其建設(shè)用地集中連片發(fā)展，小塊耕地向大塊耕地融合，從而使新鄭市景觀破碎化程度降低，景觀異質(zhì)性程度提高。

表4 新鄭市2005—2015年各景觀級(jí)別水平格局指數(shù)Tab．4 Pattern index of each landscape level in Xinzheng City from 2005 to 2015

3.2 景觀格局演變的生態(tài)響應(yīng)

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間變化 根據(jù)表1，結(jié)合表3中2005—2015年新鄭市各景觀類型面積數(shù)據(jù)，通過公式1計(jì)算出新鄭市不同生態(tài)服務(wù)功能ESV，及不同景觀類型ESV變化(表5、表6)。

表5 2005—2015年新鄭市ESV時(shí)間變化Tab．5 ESV changes with time from 2005 to 2015 in Xinzheng City

由表5可知，2005—2015年，新鄭市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的ESV，均呈現(xiàn)先緩慢后急劇的下降趨勢(shì)，但減少程度不同。其中:保持土壤功能的ESV貢獻(xiàn)最大、減少量亦最多，期間共減少663萬(wàn)元;其次為廢物處理和氣候調(diào)節(jié)功能，其ESV分別減少514萬(wàn)和468萬(wàn)元;其余各項(xiàng)功能的ESV減少量相對(duì)較少。結(jié)合表6，2005—2015年新鄭市5種景觀類型ESV亦呈現(xiàn)不同程度的變化。其中:減少最多的為耕地，10年間耕地的ESV減少3萬(wàn)406萬(wàn)元，變化率達(dá)到11.75%;變化最明顯的為建設(shè)用地，10年間建設(shè)用地的ESV增加636萬(wàn)元，變化率達(dá)到59.17%;林地和草地的ESV出現(xiàn)不同程度減少，分別減少750萬(wàn)和14萬(wàn)元;水域的ESV則呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，總體來看其ESV增長(zhǎng)了4萬(wàn)元。

綜合表3和表6可知，2005—2015年新鄭市耕地所占區(qū)域面積比例達(dá)69%以上，其ESV貢獻(xiàn)量亦達(dá)75%以上，表明耕地成為維持新鄭市ESV的景觀類型;林地和水域所占區(qū)域面積比例分別為4%和0.85%左右，ESV貢獻(xiàn)量卻達(dá)到14%和4.5%，說明林地和水域是引起新鄭市ESV變化的主要景觀類型。2005—2015年新鄭市ESV呈先緩慢后急劇的減少趨勢(shì)。其中:2005—2010年，新鄭市 ESV減少280萬(wàn)元，變化率為0.75%;2010—2015年，ESV減少3 214萬(wàn)元，變化率為11.83%。表明新鄭市生態(tài)功能急劇衰減，造成這種變化的主要原因是2012年以來，隨著中原經(jīng)濟(jì)區(qū)與鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)等國(guó)家戰(zhàn)略在河南的實(shí)施，新鄭市作為鄭州市的毗鄰縣級(jí)市，及鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)的核心區(qū)，新鄭市更多的耕地和林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化，使得整體景觀生態(tài)價(jià)值明顯下降。

表6 2005—2015年新鄭市不同景觀類型的ESV及其變化Tab．6 ESV of different landscape types and their changes from 2005 to 2015 in Xinzheng City

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益分析 基于式(2)和表2，得到新鄭市ESV流向損益矩陣(表7)。其中，橫向表示各景觀類型轉(zhuǎn)出面積的ESV變化量，縱向表示各景觀類型轉(zhuǎn)入面積的ESV變化量。

表7 2005—2015年新鄭市ESV流向損益矩陣Tab．7 ESV flowing loss and profit matrix in Xinzheng City from 2005 to 2015 104 yuan

由表7可知，2005—2015年間，新鄭市 ESV減少3 493.99萬(wàn)元，主要由耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地、林地轉(zhuǎn)耕地和水域轉(zhuǎn)耕地產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失構(gòu)成。其中，耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地?fù)p失最多，達(dá)3 349.91萬(wàn)元;ESV增值主要由建設(shè)用地轉(zhuǎn)耕地、耕地轉(zhuǎn)水域產(chǎn)生，耕地轉(zhuǎn)水域增值最多，達(dá)498.3萬(wàn)元。所有景觀類型轉(zhuǎn)水域均為正流向，增值558.94萬(wàn)元，所有景觀類型轉(zhuǎn)建設(shè)用地均為負(fù)流向，損失3 602.61萬(wàn)元。由此可見，10年間快速城鎮(zhèn)化造成的大量建設(shè)用地轉(zhuǎn)入，是導(dǎo)致新鄭市ESV損失的根本原因。

3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間變化 從圖3上可知，新鄭市僅西南與西北部分地區(qū)坡度較陡，為山地丘陵區(qū)，其他地區(qū)坡度均較低，為平原區(qū)。整個(gè)新鄭市ESV呈現(xiàn)出中心平原區(qū)以及東部平原較低，西南山區(qū)、西北丘陵區(qū)較高的空間分布規(guī)律。

2005—2015年新鄭市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)ESV呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，ESV低值區(qū)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并由新鄭市區(qū)逐漸向周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)散。其中，山區(qū)面積較多的辛店鎮(zhèn)ESV最高，且基本保持不變，孟莊、薛店鎮(zhèn)、和莊鎮(zhèn)、八千鄉(xiāng)和龍王鄉(xiāng)等平原鄉(xiāng)鎮(zhèn)ESV減幅較大，同是平原區(qū)的觀音寺鎮(zhèn)和梨河鎮(zhèn)，因其境內(nèi)河流穿過，ESV減幅較小。結(jié)合表6和表7可知，新鄭市ESV增值主要來源于林地和水域生態(tài)價(jià)值貢獻(xiàn)，而林地和水域的分布又依賴于地形因素，故其ESV空間分布不均衡，且隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，新鄭市東部平原地區(qū)建設(shè)用地迅速擴(kuò)張，交通等基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)耕地的占用分割，導(dǎo)致其整體空間ESV不斷減少。

圖3 2005—2015年新鄭市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)ESV空間分布圖Fig．3 Spatial distribution of ESV in each town of Xinzheng City from 2005 to 2015

4 結(jié)論與討論

1)2005—2015年新鄭市景觀類型以耕地和建設(shè)用地為主，這2種類型景觀占研究區(qū)總面積的94%以上，10年間水域面積整體上呈增加趨勢(shì)，建設(shè)用地面積增加顯著，而林地和草地有所減少，耕地面積則是大幅減少。這表明新鄭市景觀類型主要由耕地、林地和草地向建設(shè)用地和水域轉(zhuǎn)化。

2)2005—2015年新鄭市各類景觀斑塊密度、最大斑塊指數(shù)及空間格局發(fā)生了不同程度的變化。整體景觀多樣性增加，景觀優(yōu)勢(shì)類別控制作用減弱，破碎化有所改善，異質(zhì)性提高。景觀優(yōu)勢(shì)類別對(duì)景觀整體的控制作用減弱，這在一定程度上有利于景觀功能穩(wěn)定性的維持，但隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，耕地和林地面積將繼續(xù)減少，生態(tài)安全問題凸顯。

3)2005—2015年新鄭市ESV呈現(xiàn)先緩慢后急劇的下降趨勢(shì)，10年間減少3 494萬(wàn)元，各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能ESV亦呈現(xiàn)上述年際變化特征。其中，保持土壤ESV貢獻(xiàn)最大、減少量亦最多，共減少663萬(wàn)元，其次為廢物處理。10年間5種景觀類型ESV亦出現(xiàn)不同程度變化。其中，減少最多的是耕地景觀，減少3 406萬(wàn)元，其次為林地，減少750萬(wàn)元，變化最顯著的是建設(shè)用地，變化率為59.17%。這10年間，耕地和林地的大幅度減少，特別是耕地大量轉(zhuǎn)入建設(shè)用地，是導(dǎo)致新鄭市ESV下降的根本原因。10年間在空間上，新鄭市ESV呈中心平原區(qū)低，西南山區(qū)、西北丘陵區(qū)高的空間分布規(guī)律，其ESV低值區(qū)不斷向周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)散，進(jìn)一步導(dǎo)致ESV空間分布不均衡。為了保持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的可持續(xù)發(fā)展，有必要對(duì)當(dāng)前新鄭市土地利用景觀格局進(jìn)行優(yōu)化配置，制定合理的土地利用規(guī)劃方案;因此，建議在不影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類需求的前提下，盡量減少干擾，以免破碎化加劇，可將生態(tài)價(jià)值低的草地等轉(zhuǎn)為生態(tài)價(jià)值相對(duì)較高的林地等，調(diào)節(jié)生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4)筆者對(duì)ESV指數(shù)從生物量和宏觀空間尺度進(jìn)行了修正，尚未考慮具體的小區(qū)域尺度對(duì)ESV指數(shù)的影響;同時(shí)，研究對(duì)1個(gè)當(dāng)量?jī)r(jià)值的計(jì)算，未考慮到物價(jià)上漲因素對(duì)主要糧食單位面積產(chǎn)值的影響，這些都會(huì)對(duì)最終不同景觀類型ESV指數(shù)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生一定的影響，需要今后做進(jìn)一步深入研究。此外，研究未對(duì)景觀格局如何影響ESV作詳細(xì)的分析，這是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，需要大量的案例研究來探討其影響機(jī)制。盡管如此，筆者研究的結(jié)果亦反映出新鄭市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)正面臨著巨大壓力，如何維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，顯得越來越重要。

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