張永振 呂光輝

摘 要：本文利用寧遠(yuǎn)縣2000年、2005年、2010年的土地利用數(shù)據(jù)，通過測(cè)算信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度3個(gè)指標(biāo)，結(jié)合動(dòng)態(tài)度模型和土地利用程度綜合指數(shù)及變化模型對(duì)寧遠(yuǎn)縣土地利用變化進(jìn)行了分析，采用生態(tài)價(jià)值服務(wù)模型，定量計(jì)算了寧遠(yuǎn)縣生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值并對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的敏感性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：研究期間建設(shè)用地、草地和林地面積增大，耕地、濕地和其它用地面積減小。土地利用逐步合理化，土地利用結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)定。生態(tài)服務(wù)總價(jià)值略有提升，由2000年的215614.45萬元變?yōu)?010年的216068.18萬元，巨大的林地面積及對(duì)其有效保護(hù)成為了主要原因。各土地利用類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)均小于1，由大到小的順序?yàn)椋毫值?、濕地、耕地、草地、其它用地，生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的變化對(duì)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值影響不大，研究結(jié)果是可信的。

關(guān)鍵詞：土地利用變化；土地結(jié)構(gòu)；生態(tài)服務(wù)價(jià)值

中圖分類號(hào)：U412.1+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732001

土地利用/覆被變化，是由一組相互依存、交互作用強(qiáng)烈的要素通過物質(zhì)和信息的傳遞、能量的交換，形成的復(fù)雜的時(shí)空系統(tǒng)，反應(yīng)了土地生態(tài)作用的結(jié)果。土地利用是人類與生態(tài)環(huán)境之間聯(lián)系的重要一環(huán)，人類往往是通過改變土地結(jié)構(gòu)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能和布局產(chǎn)生影響[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)所形成和維持的可供人類生存和發(fā)展的收益和條件，這其中不但包括了人類所需要的生活食物和生產(chǎn)資料，同時(shí)也支撐著地球生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為人類的生產(chǎn)生活提供了必要的自然環(huán)境[4，13]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程的逐步加快，大量的環(huán)境問題日益顯現(xiàn)出來，國(guó)內(nèi)的學(xué)者們開始通過研究土地利用的變化，來探索生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的變化，但大多集中于對(duì)生態(tài)效益的定性評(píng)價(jià)，而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行定量分析的卻比較少見[3，7]。

寧遠(yuǎn)縣是湖南省承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移試點(diǎn)縣，生態(tài)文明示范工程試點(diǎn)縣，它的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)都處在一個(gè)重要的轉(zhuǎn)型期，大量的問題亟待解決。本文基于寧遠(yuǎn)縣土地利用變化數(shù)據(jù)，通過計(jì)算寧遠(yuǎn)縣不同時(shí)期生態(tài)服務(wù)價(jià)值量的大小，探求該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化情況，以期能更好的為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善提供科學(xué)有效的對(duì)策和建議。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

寧遠(yuǎn)縣位于湖南省西南部，永州市南6縣的中心位置，東與新田縣、嘉禾縣、藍(lán)山縣相連，南與江華瑤族自治縣接壤，西連道縣、雙牌縣，北鄰祁陽縣。地處E11042'～11227'，N2511'～2608'之間，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，土壤以紅壤、山地黃壤為主。地貌類型復(fù)雜，區(qū)域四面環(huán)山，水系眾多?，F(xiàn)轄4個(gè)街道辦，12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，4個(gè)民族鄉(xiāng)以及4個(gè)國(guó)有林場(chǎng)，2010年總?cè)丝跒?3.94萬，地方生產(chǎn)總值為63.55億。

1.2 數(shù)據(jù)來源

基于數(shù)據(jù)的可獲取性和遙感數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，本文采用了寧遠(yuǎn)縣2000年、2005年、2010年的Landsat TM遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過幾何校正，監(jiān)督分類、目視解譯等步驟，參照《生態(tài)十年環(huán)境感監(jiān)測(cè)土地覆蓋分類系統(tǒng)》（2013版），并考慮研究區(qū)土地資源實(shí)際情況，將研究區(qū)土地利用覆被分為草地、林地、耕地、濕地、其它用地（主要為裸巖和裸土）和建設(shè)用地，如圖1。采用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《寧遠(yuǎn)縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)

選取信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度這3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算[14]，分析寧遠(yuǎn)縣土地利用結(jié)構(gòu)變化。運(yùn)用信息熵來測(cè)度土地結(jié)構(gòu)中的無序性以及不確定性，計(jì)算公式如下：

引入均衡度是來判別區(qū)域用地的均質(zhì)性，它是實(shí)際熵值與極大熵值之比，均衡度公式如下。

優(yōu)勢(shì)度表示研究區(qū)內(nèi)某種用地類型支配該區(qū)域用地結(jié)構(gòu)的程度，其計(jì)算公式如下。

1.3.2 土地利用動(dòng)態(tài)度

運(yùn)用土地利用動(dòng)態(tài)度來研究寧遠(yuǎn)縣2000-2010年土地利用的動(dòng)態(tài)變化情況[6，12]，其計(jì)算公式如下。

式中：D-單一土地類型利用的動(dòng)態(tài)度；S1、S2-研究初期和末期土地利用類型的面積；T-時(shí)間段。

1.3.3 土地利用程度綜合指數(shù)及變化模型

土地利用程度指數(shù)[7]：

式中：Ai-分級(jí)指數(shù)；Ci-第i類土地占總土地的面積百分比；n-分級(jí)數(shù)土地利用程度變化模型[12]。

式中：△F-土地利用程度綜合指數(shù)的變化量；R-土地利用程度變化率；K1、K2-初期和末期的土地利用程度綜合指數(shù)；Ai，Ci同上。

1.3.4 生態(tài)價(jià)值服務(wù)評(píng)估

本文以謝高地等[9]的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值表為基礎(chǔ)（表1），對(duì)研究區(qū)內(nèi)的ESV進(jìn)行計(jì)算評(píng)估[1，5，10]，公示如下。

式中：ESV-生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)；Ak-研究區(qū)第k種土地利用類型的面積；VCk-第k類土地利用類型單位面積服務(wù)價(jià)值系數(shù)（元/hm2·年）。建設(shè)用地為硬化地面，生態(tài)服務(wù)價(jià)值較低甚至為負(fù)數(shù)，本研究不予以考慮。

1.3.5 敏感性分析

將單位面積的生態(tài)價(jià)值系數(shù)上下調(diào)整50%，來計(jì)算分析各土地類型的敏感性[11，8]，計(jì)算公式如下。

式中：Z-敏感指數(shù)；ESV1和ESV2-某種地類調(diào)整前后生態(tài)服務(wù)總價(jià)值；VCk1和VCk2-調(diào)整前后K種地類生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 土地利用變化分析

2.1.1 土地利用數(shù)量變化

在寧遠(yuǎn)縣的各類土地利用中，林地占比例最大，濕地最?。ū?）。由表3可知，2000—2005年耕地、林地和濕地面積均有所減少，其中濕地面積減少的幅度最大，年均減少量為1.250%，這源于對(duì)土地的開發(fā)利用不斷加大，加之缺乏生態(tài)保護(hù)的理念，特別是對(duì)濕地的保護(hù)，顯得十分匱乏。而草地，建設(shè)用地和其它用地面積有所增長(zhǎng)，其中以建設(shè)用地面積的增長(zhǎng)尤為顯著，年均增長(zhǎng)達(dá)到5.455%。2005—2010年，除耕地和其它用地面積減少，濕地的面積保持不變外，其余3種用地類型面積均增加了，其它用地年均減少幅度達(dá)到1.936%，建設(shè)用地的年均增長(zhǎng)度更是達(dá)到了6.667%，林地面積也有了明顯的增長(zhǎng)。這主要是由于城市化的加劇，城市建設(shè)的不斷擴(kuò)大，當(dāng)?shù)卣腿嗣褚查_始注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)了，他們加大了對(duì)其它用地的開發(fā)利用，濕地面積的減少也得到了逐步的遏制，并且實(shí)施了退耕還林等生態(tài)保護(hù)措施。

2.1.2 土地利用結(jié)構(gòu)變化

根據(jù)信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度的公式，計(jì)算得到了寧遠(yuǎn)縣2000年、2005年和2010年土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)，如表4所示。寧遠(yuǎn)縣2000—2010年，信息熵、均衡度不斷增大，優(yōu)勢(shì)度不斷減小，土地利用結(jié)構(gòu)趨于多樣化使用，無序性增高，結(jié)構(gòu)也越來越穩(wěn)定。2005—2010年整體變化要小于2000—2005年，這說明土地利用偏向在逐漸減小，政府正逐步重視土地利用的均衡發(fā)展。

2.1.3 土地利用程度變化

2000—2010年，寧遠(yuǎn)縣土地利用程度整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，如表5所示，土地利用指數(shù)由239.5538上升到239.8377，土地利用程度的變化率均大于0，并且，2000—2005年的變化率為0.001016，大于2005—2010年的0.000127，這主要是因?yàn)槿丝诤徒?jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，政府對(duì)土地整合和利用逐步合理化，土地利用程度日益擴(kuò)大，土地利用處于繁榮時(shí)期。

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

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)總價(jià)值變化分析

運(yùn)用生態(tài)服務(wù)價(jià)值模型計(jì)算寧遠(yuǎn)縣2000年、20005年、2010年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的總額，計(jì)算過程中價(jià)值系數(shù)按照以下原則：林地對(duì)應(yīng)森林，濕地對(duì)應(yīng)濕地和水域的平均值，其它用地對(duì)應(yīng)荒漠，草地、耕地不變。計(jì)算結(jié)果如表6所示，總體來看，林地，耕地的生態(tài)服務(wù)功能較強(qiáng)，草地和濕地的次之，其它用地較弱，這與寧遠(yuǎn)縣以山地和丘陵地貌為主的特征相吻合。寧遠(yuǎn)縣2000年生態(tài)服務(wù)總價(jià)值為215614.45萬元，2005年為214825.70萬元，2010年為216068.18萬元，呈先減少后增大的趨勢(shì)，2000年至2010年總價(jià)值增加了453.72萬元。

2000—2010年草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈上升趨勢(shì)，耕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值始終呈下降趨勢(shì)，共減少1419.16萬元，林地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值有先減后增的趨勢(shì)，最終增加了1894.31萬元，濕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)先減少后逐漸趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，其它用地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值有先增大后減少的趨勢(shì)?？傮w而言，寧遠(yuǎn)縣生態(tài)服務(wù)價(jià)值有上升的趨勢(shì)，其主要原因是林地和草地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的增大。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析

從整體來看，寧遠(yuǎn)縣土地類型生態(tài)服務(wù)總價(jià)值的敏感指數(shù)都小于1（表7），研究區(qū)內(nèi)的ESV對(duì)VC缺乏彈性，證明生態(tài)服務(wù)系數(shù)的變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的總量影響不大，評(píng)估的結(jié)果的可信的。從敏感性指數(shù)的排序來看，由大到小，依次為：林地、濕地、耕地、草地、其它用地。林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度最高，這與它巨大的服務(wù)價(jià)值和面積是有關(guān)的，濕地雖然面積不大，但其服務(wù)功能的強(qiáng)大，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也產(chǎn)生了較高的價(jià)值，其它用地最低，它對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度最低。

2000—2010年間，林地、草地的生態(tài)敏感性指數(shù)逐漸增大，說明林地和草地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度是逐漸增高的；耕地的生態(tài)敏感性指數(shù)逐漸減小，說明耕地對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度是逐漸降低的；濕地的生態(tài)敏感性先減小后增大，說明濕地對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度先降低后增高，其它用地則與之相反。

3 結(jié)論

研究期間寧遠(yuǎn)縣建設(shè)用地、草地和林地面積總體擴(kuò)大，耕地、濕地和其它用地面積減小。土地利用結(jié)構(gòu)趨于多樣化，結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)定，土地利用逐步合理化，處于繁榮時(shí)期。生態(tài)保護(hù)的理念在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中已有體現(xiàn)，但還需要加強(qiáng)對(duì)濕地的保護(hù)及對(duì)其它用地的開發(fā)利用。

2000—2010年，寧遠(yuǎn)縣生態(tài)服務(wù)總價(jià)值呈增大的趨勢(shì)，其中，林地和草地的增長(zhǎng)最為明顯，林地面積占總面積的55%以上，它對(duì)寧遠(yuǎn)縣的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)度最高，政府對(duì)林地的保護(hù)力度加大，成為生態(tài)服務(wù)總價(jià)值增大的主要原因。

各土地利用類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)均小于1，證明生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性，評(píng)估的結(jié)果是可信的。敏感性指數(shù)由大至小的順序?yàn)椋毫值?、濕地、耕地、草地、其它用地。雖然敏感性指數(shù)均小于1，但是生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的賦值可能會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，所以在以后的研究中，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，修正價(jià)值系數(shù)。

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