湯 峰, 殷彥玲, 張蓬濤,3, 白 寧

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院, 河北 保定 071001; 2.高陽縣工商業(yè)聯(lián)合會(huì),河北 高陽 071500; 3.河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河北 保定 071001)

土地是各種生態(tài)系統(tǒng)的載體，人類在土地上的經(jīng)營活動(dòng)對(duì)地表的土地覆被狀況產(chǎn)生了巨大的影響，驅(qū)動(dòng)著生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)能力的變化[1]。土地利用變化是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)最直接的人為驅(qū)動(dòng)因素之一，其引起的碳排放量是僅次于化石能源燃燒的碳源[2]。研究土地利用變化下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的變化，對(duì)于了解土地利用變化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)低碳土地利用具有重要意義。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究起源于19世紀(jì)60年代，到20世紀(jì)90年代末隨著Costanza等[3]學(xué)者的研究成果相繼問世以及由聯(lián)合國資助的千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估項(xiàng)目[4]的開展，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究推向了新的高度，其已成為生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和前沿。國內(nèi)外學(xué)者已在不同尺度、不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其評(píng)價(jià)技術(shù)框架與方法研究方面取得了豐碩成果[5-8]，并應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策與管理規(guī)劃的制定[9]、為生態(tài)補(bǔ)償提供依據(jù)[10]、引導(dǎo)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[11]、生態(tài)源地的確定[12]等諸多方面。20世紀(jì)90年代起，有關(guān)土地利用對(duì)碳排放的影響研究開始興起，眾多學(xué)者已從國家[13]、區(qū)域[14]、省[15]、市[16]等空間尺度對(duì)土地利用變化的碳排放效應(yīng)[17]、土地利用、能源消費(fèi)與碳排放關(guān)系[18]、低碳土地利用優(yōu)化[19]、土地利用碳排放風(fēng)險(xiǎn)[20]等方面進(jìn)行了大量研究，但是，研究多集中在對(duì)碳排放量的測算及時(shí)序變化分析上，對(duì)空間格局變化研究較少，且主要以行政區(qū)劃為評(píng)價(jià)單元，不能夠充分揭示碳排放的空間分布特征，對(duì)于縣域尺度的碳排放研究也較少。

土地利用變化既會(huì)影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，也會(huì)導(dǎo)致碳排放發(fā)生變化，然而現(xiàn)有研究對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地利用碳排放均是單獨(dú)開展的，將二者結(jié)合起來進(jìn)行研究的極少。鑒于此，本文基于縣域尺度，以河北省高陽縣為例，在分析土地利用變化的基礎(chǔ)上利用網(wǎng)格法劃分評(píng)價(jià)單元，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變研究，探討土地利用、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和碳排放風(fēng)險(xiǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，以期為高陽縣土地科學(xué)利用、決策與管理，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

高陽縣(115°38′—115°39′E，38°30′—38°46′N)隸屬于河北省保定市，位于河北省中部腹地；縣域地勢平坦開闊，東西長達(dá)30 km，南北縱跨28.5 km，國土總面積為49 476.81 hm2；屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，常年平均氣溫11.9℃，年平均降水量515.2 mm；境內(nèi)共有潴龍河、孝義河和小白河3條匯入白洋淀的季節(jié)性河流。截至2016年末，高陽縣下轄4鎮(zhèn)5鄉(xiāng)共181個(gè)行政村，總?cè)丝?5.73萬人，城鎮(zhèn)化率45.34%；全縣生產(chǎn)總值完成96.3億元，增長9.4%，一二三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占比為8.87∶61.59∶29.54。近年來，隨著京津冀一體化的開展，高陽縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，土地開發(fā)利用程度加劇，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能被損害的風(fēng)險(xiǎn)增大，同時(shí)碳排放風(fēng)險(xiǎn)變化也劇烈，因此，對(duì)該縣域進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及其時(shí)空演變研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

土地利用數(shù)據(jù)來源于高陽縣2009年和2016年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2009年和2016年《高陽縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料》和國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站。本文根據(jù)研究需要和高陽縣實(shí)際用地情況，參考2007年全國土地分類標(biāo)準(zhǔn)，將高陽縣土地利用類型分為耕地、園地、林地、建設(shè)用地、水域和未利用地共六大類，具體分類規(guī)則如表1所示。利用網(wǎng)格法將研究區(qū)按250 m×250 m大小的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，共得到8 302個(gè)評(píng)價(jià)單元。

表1 土地利用分類

2 研究方法

2.1 土地利用變化分析

根據(jù)表1的土地利用分類原則，基于ArcGIS 10.2軟件將2009年和2016年高陽縣土地利用現(xiàn)狀圖重分類并對(duì)各土地利用類型的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算出各土地類型的轉(zhuǎn)化方向。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

2.2.1 計(jì)算模型 利用Costanza等[3]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析模型計(jì)算高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Vt為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元)；Si為第i類土地利用類型面積(hm2)；Mij為第i類生態(tài)系統(tǒng)的第j類生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)；i為生態(tài)系統(tǒng)類型個(gè)數(shù)；j為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型個(gè)數(shù)。

2.2.2 模型修正 謝高地等[21]在Costanza等[3]研究的基礎(chǔ)上制定了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，本文在此基礎(chǔ)上，從糧食單產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值、土地利用類型、區(qū)域差異系數(shù)和社會(huì)發(fā)展系數(shù)4個(gè)方面對(duì)中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表進(jìn)行修正。

(1) 糧食單產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值修正。參照謝高地等[21]的研究結(jié)果，利用高陽縣2009年和2016年糧食種植面積和產(chǎn)值計(jì)算單位面積糧食價(jià)格，取兩年平均值的1/7進(jìn)行修正，得到1個(gè)單位當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為2 545.85元/hm2。

(2) 土地利用類型修正。本文根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際土地利用情況，將林地對(duì)應(yīng)謝高地的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表[21]中的森林系統(tǒng)，耕地對(duì)應(yīng)農(nóng)田系統(tǒng)，水域?qū)?yīng)水體系統(tǒng)，未利用地對(duì)應(yīng)荒漠系統(tǒng)。研究區(qū)園地主要是種植果樹和其他灌木，生態(tài)系統(tǒng)介于林地和耕地之間，生態(tài)作用相當(dāng)于人工林地，因此本文取森林和農(nóng)田系統(tǒng)和的一半作為園地的當(dāng)量因子。由于中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表中沒有建設(shè)用地，因此，本文主要參考宗躍光[22]和李曉賽[23]等的研究成果確定研究區(qū)建設(shè)用地的當(dāng)量因子。

(3) 區(qū)域差異系數(shù)修正。由于各個(gè)地區(qū)地理環(huán)境狀況不同，生物量也有所差異，而生物量越大，其所具有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也就越強(qiáng)。根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，本文采用凈初級(jí)生產(chǎn)潛力代替生物量的方式，對(duì)當(dāng)量因子加以修正，具體計(jì)算公式[24]如下：

(2)

NPP=3000[1-e-0.0009695(V-20)]

(3)

(4)

L=3000+25t+0.05t3

(5)

式中：Qt為第t年的區(qū)域差異系數(shù)；NPP為自然植被凈初級(jí)生產(chǎn)潛力t/(hm2·a)；NPPmean為所有類型植被的平均凈初級(jí)生產(chǎn)力；V為年實(shí)際蒸散量(mm)；L為年平均蒸散量(mm)；t為年平均氣溫(℃)；R為年平均降水量(mm)。

本文從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)和高陽縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料中獲取全國和高陽縣常年平均氣溫、常年降雨量，再根據(jù)上述公式計(jì)算得到高陽縣區(qū)域差異系數(shù)為0.86。

(4) 社會(huì)發(fā)展系數(shù)修正。Wilson等[25]認(rèn)為，人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的認(rèn)識(shí)，是一個(gè)循序漸進(jìn)、逐步深入的動(dòng)態(tài)過程，其價(jià)值量的大小與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段密切相關(guān)。本文用皮爾生長曲線模型表示社會(huì)發(fā)展系數(shù)來對(duì)當(dāng)量因子加以修正。具體計(jì)算公式如下[26]：

(6)

(7)

式中：S為社會(huì)發(fā)展修正系數(shù)；l為與現(xiàn)實(shí)支付意愿有關(guān)的社會(huì)發(fā)展階段系數(shù)；L為極富階段的支付意愿，取值為1；En為恩格爾系數(shù)。

本文從高陽縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料和國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站獲取2009年和2016年高陽縣和全國恩格爾系數(shù)，再根據(jù)上述公式計(jì)算社會(huì)發(fā)展修正系數(shù)，得到兩年的平均值為1.34。

通過糧食單產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值修正、土地利用類型修正、區(qū)域差異系數(shù)修正和社會(huì)發(fā)展系數(shù)修正后得到高陽縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，如表2所示。

表2 高陽縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù) 元/hm2

2.3 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.3.1 評(píng)估模型 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大小由評(píng)價(jià)單元內(nèi)的各土地利用類型面積大小以及各地類的碳排放系數(shù)共同決定，碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)越大說明單位區(qū)域內(nèi)碳排放量越大。計(jì)算公式[20]如下：

(8)

式中：CRI為土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Si為第i種土地利用類型的面積；S為區(qū)域土地利用總面積；Pi為第i種土地利用類型的碳排放系數(shù)。

2.3.2 碳排放系數(shù)確定 本文在參考Cai等[27]、賴力[17]、方精云等[28]的研究成果基礎(chǔ)上，確定耕地、園地、林地、水域和未利用地的碳排放系數(shù)分別為0.372，-0.398，-0.644，-0.410，-0.005 t/(hm2·a)。

建設(shè)用地的碳排放系數(shù)根據(jù)研究區(qū)化石能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放總量與建設(shè)用地面積的比值確定。其中化石能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放總量計(jì)算公式[20]如下：

E=∑ej=∑Ej×μj×εj

(9)

式中：E為碳排放總量；ej為第j種能源消耗所產(chǎn)生的碳排放量；Ej為第j種能源的消耗量；μj為第j種能源轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；εj為第j種能源的碳排放系數(shù)。各種化石能源轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)來源于2006年IPCC國家溫室氣體清單指南，見表3。

通過查找高陽國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料，按規(guī)模以下工業(yè)企業(yè)主要能源消費(fèi)量、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)能源消費(fèi)情況和有關(guān)行業(yè)能源消費(fèi)量這3類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年和2016年的各種能源消耗量，見表4。

表3 各種能源轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)

表4 高陽縣各種能源消耗統(tǒng)計(jì)

根據(jù)公式(9)和表3—4，結(jié)合高陽縣建設(shè)用地情況，計(jì)算得到建設(shè)用地的碳排放系數(shù)為20.298 t/(hm2·a)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

高陽縣2009年和2016年主要的土地類型為耕地和建設(shè)用地，兩者總占比超過高陽縣國土總面積的87%(圖1)。2009—2016年，除了耕地和建設(shè)用地面積增加外，園地、林地、水域和未利用地面積均呈不同程度減少。建設(shè)用地面積增加最多達(dá)394.33 hm2，增幅為3.91%；耕地面積增加了287.46 hm2，由于基數(shù)大，增幅僅為0.86%；水域用地下降幅度最大達(dá)20.31%，面積減少了385.76 hm2；未利用地面積減少也較大，達(dá)257.52 hm2，減幅為11.44%；林地和園地變化較小，面積分別減少了34.81，3.70 hm2，減幅分別為2.72%，0.61%?？傮w來講高陽縣這一時(shí)期土地利用變化的特點(diǎn)是建設(shè)用地迅速擴(kuò)張、水域等生態(tài)類用地逐漸減少，主要是因?yàn)樵谘芯科陂g高陽縣經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口不斷增加、城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)，需要以一定的土地作為承載，這導(dǎo)致大量的未利用地、林地和水域用地被開發(fā)成為耕地和建設(shè)用地，以滿足人口增長對(duì)糧食的需求和經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)擴(kuò)張的需要。

為更加全面詳細(xì)地了解高陽縣在這一時(shí)期土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表5)。

圖1 土地利用類型面積變化

從轉(zhuǎn)出角度分析，2009—2016年耕地、園地、林地、水域、建設(shè)用地和未利用地均發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)出量；轉(zhuǎn)出量最大的是水域用地，共轉(zhuǎn)出了385.76 hm2，主要轉(zhuǎn)出方向?yàn)楦睾徒ㄔO(shè)用地，其中耕地占轉(zhuǎn)出量的95.80%，建設(shè)用地占水域轉(zhuǎn)出量的4.20%；其次是未利用地，轉(zhuǎn)出量達(dá)到257.52 hm2，主要轉(zhuǎn)出方向?yàn)楦睾徒ㄔO(shè)用地，其中耕地占轉(zhuǎn)出量的59.24%，建設(shè)用地占轉(zhuǎn)出量的40.76%；耕地轉(zhuǎn)出量較大達(dá)到了238.766 hm2，且全部轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地，這是由于高陽縣城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展導(dǎo)致城鎮(zhèn)附近的大量耕地被占用為建設(shè)用地；林地和園地轉(zhuǎn)出量較少且主要轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地；建設(shè)用地也產(chǎn)生了轉(zhuǎn)出，但轉(zhuǎn)出量極少僅有0.09 hm2，且全部轉(zhuǎn)出為耕地，這可能與廢棄居民點(diǎn)整理及工礦廢棄地復(fù)墾有關(guān)。從轉(zhuǎn)入的角度分析，2009—2016年僅有耕地和建設(shè)用地存在轉(zhuǎn)入量，其余地類均未產(chǎn)生轉(zhuǎn)入量；耕地轉(zhuǎn)入量最大達(dá)526.21 hm2，主要來源于水域和未利用地，轉(zhuǎn)入率分別為70.23%，28.99%；建設(shè)用地共轉(zhuǎn)入394.43 hm2，主要來源于耕地和未利用地，轉(zhuǎn)入率分別為60.53%，26.61%，由林地、水域和園地轉(zhuǎn)化而來的建設(shè)用地較少，轉(zhuǎn)入率分別為8.06%，4.11%，0.69%。總體來看，高陽縣2009—2016年土地利用轉(zhuǎn)變方向主要為園地、林地、水域和未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地和耕地。

表5 2009-2016年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變

從時(shí)間角度來看，2009—2016年高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，總價(jià)值由94 674.65萬元下降為88 913.89萬元，減少了6.08%(表6)；各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，除了食物生產(chǎn)和保持土壤的服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)微度增加外，其余功能的服務(wù)價(jià)值均出現(xiàn)不同程度的減少；其中水文調(diào)節(jié)和廢物處理的服務(wù)價(jià)值下降最明顯，分別減少了22.21%，14.7%。這主要是因?yàn)檠芯科陂g高陽縣城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，導(dǎo)致大量建設(shè)用地占用林地和水域等生態(tài)類用地，由此造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少。

為了充分體現(xiàn)高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間變化差異，將兩期各評(píng)價(jià)單元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為-139 907.38～0，0～150 000，150 000～300 000，300 000～831 559.58元共4個(gè)區(qū)間，分別對(duì)應(yīng)負(fù)值區(qū)、低值區(qū)、中值區(qū)和高值區(qū)4個(gè)等別。由表7可知，高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體偏低，2009年和2016年處于低值區(qū)的面積最大，分別占61.22%，61.54%；高值區(qū)面積最少，分別占6.09%，5.24%。從變化情況來看，2009—2016年負(fù)值區(qū)和低值區(qū)面積增加，而中、高值區(qū)面積減少；其中負(fù)值區(qū)面積增加最多達(dá)293.54 hm2，增幅為3.49%；高值區(qū)面積減少最多達(dá)420.26 hm2，減幅為13.95%。從各等級(jí)的變化情況可以發(fā)現(xiàn)，高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，生態(tài)環(huán)境日益惡化。

表6 高陽縣2009-2016年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)序變化

表7 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等級(jí)

從空間角度來看(圖2)，高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出如下分布特點(diǎn)：縣域東、中部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體高于西部地區(qū)；高值區(qū)呈條帶狀分布特點(diǎn)，集中分布在東南和中部的潴龍河、孝義河和小白河流域沿線地帶，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)是水域和林地的集中分布區(qū)，而這兩種地類的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高；中值區(qū)和低值區(qū)廣泛分布在縣域各處；負(fù)值區(qū)呈團(tuán)塊狀分布，與建制鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)等建設(shè)用地的空間分布高度吻合，因?yàn)榻ㄔO(shè)用地不提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，甚至產(chǎn)生負(fù)面影響。與2009年相比，2016年低值區(qū)的分布范圍變大，出現(xiàn)向周邊區(qū)域擴(kuò)散的特點(diǎn)；高值區(qū)分布范圍萎縮，出現(xiàn)了向中、低值區(qū)域轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布

3.3 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變

為了更加直觀、清楚地表達(dá)研究區(qū)土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的變化情況，本文從相對(duì)重要性的角度出發(fā)，對(duì)計(jì)算得到的各評(píng)價(jià)單元的土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃分為-0.6～0.5，0.5～7，7～13.5，13.5～20.3共4個(gè)區(qū)間，分別對(duì)應(yīng)低度風(fēng)險(xiǎn)、中度風(fēng)險(xiǎn)、高度風(fēng)險(xiǎn)和重度風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)等級(jí)，各等級(jí)分布情況見表8和圖3。

從時(shí)間角度來看(表8)，高陽縣土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)總體偏低，以低、中度風(fēng)險(xiǎn)為主，2009年和2016年兩者面積總占比分別為77.21%，76.23%；2016年低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的比例較2009年減少了3.97%，2016年中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的比例較2009年分別增加了2.60%，2.43%，5.56%，這說明2009—2016年高陽縣整體土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)有所上升。

從空間角度來看(圖3)，高陽縣土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)出如下分布特點(diǎn)：縣域中、西部地區(qū)土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)整體高于北部和東南部地區(qū)；重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈團(tuán)塊狀分布，與建制鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)等建設(shè)用地的空間分布高度吻合，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)是人類生產(chǎn)、生活的集中區(qū)域，能源消耗大，碳排放量高；高度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)零星點(diǎn)狀分布在重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)附近；中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)緊密圍繞在重度和高度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)周圍；低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布范圍最廣，穿插在縣域各處。與2009年相比，2016年重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈現(xiàn)出向周邊擴(kuò)散的趨勢，特別是高陽鎮(zhèn)擴(kuò)散最為明顯；低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布范圍變小，向中、高、重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變。

表8 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

圖3 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)空間分布

3.4 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的關(guān)系

將高陽縣8 302個(gè)評(píng)價(jià)單元的土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)值與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值運(yùn)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，得到2009年和2016年的Spearman秩相關(guān)系數(shù)分別為-0.705(p<0.01)和-0.723(p<0.01)，表明二者具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)升高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值下降。因此，由土地利用變化引起的碳排放風(fēng)險(xiǎn)變化可通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化來體現(xiàn)，可考慮在土地利用碳排放評(píng)價(jià)中引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

本文利用網(wǎng)格法劃分評(píng)價(jià)單元打破了行政區(qū)界限的限制，能夠更加精確地反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征。由于受資料收集的限制，在確定建設(shè)用地碳排放系數(shù)時(shí)僅考慮了高陽縣能源消耗所產(chǎn)生的碳排放，沒有考慮工業(yè)生產(chǎn)過程和廢棄物的碳排放，未來需要進(jìn)一步深入調(diào)研，加強(qiáng)資料收集，以便更科學(xué)的測算建設(shè)用地的碳排放。

4.2 結(jié) 論

(1) 土地利用變化分析表明研究期間高陽縣土地利用轉(zhuǎn)變方向主要為園地、林地、水域和未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地和耕地，這與高陽縣經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口不斷增加、城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)密切相關(guān)。

(2) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變分析表明：研究期間高陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體減少，這與建設(shè)用地的擴(kuò)張和生態(tài)類用地的減少有關(guān)；研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值普遍存在中東部高，西部低的態(tài)勢；高值區(qū)集中分布在東南和中部的潴龍河、孝義河和小白河流域沿線地帶，負(fù)值區(qū)主要分布在建制鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)等建設(shè)用地附近。

(3) 土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變分析表明：高陽縣土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)雖然總體偏低，但在研究期間呈上升趨勢，這與生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)的大力開展有關(guān)；研究區(qū)土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)普遍存在中西部高，北部和東南部低的特點(diǎn)；重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈現(xiàn)出向周邊擴(kuò)散的趨勢，低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布范圍變小，向中、高、重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變。

(4) 高陽縣土地碳排放風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，由土地利用變化引起的碳排放風(fēng)險(xiǎn)上升可直接表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的下降，基于此可考慮將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)引入土地利用碳排放評(píng)價(jià)之中。