(成都理工大學 四川 成都 610059)

土地是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)必不可少的組成部分，而土地利用是人類最基本的經(jīng)濟活動，在各種驅(qū)動因素的影響下土地利用類型不斷發(fā)生變化，隨著城市化進程的加快，人們對有限土地資源的利用和開發(fā)越來越不合理，導致土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，進而改變生態(tài)系統(tǒng)原有的生態(tài)服務價值。生態(tài)系統(tǒng)服務價值定量研究對于增強生態(tài)環(huán)保意識，遏制生態(tài)環(huán)境破壞，制定生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃，開展生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟核算，實施生態(tài)補償政策等具有重要意義。1997 年Costanza等在Nature上發(fā)表的關(guān)于全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的文章，生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究開始成為生態(tài)學的研究熱點[6]。隨后學者們針對不同層次、不同研究區(qū)域、不同生態(tài)系統(tǒng)類型，開展了生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算方法的探索與嘗試。我國學者謝高地等在Costanza理論基礎上針對中國的實際情況對其進行系數(shù)修正，得到了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表。目前我國的相關(guān)研究多是在謝高地的理論基礎上結(jié)合研究區(qū)實際情況進行深入分析與討論。

一、研究區(qū)概況

名山區(qū)地處四川省中西部，川西平原西南邊緣，面向成都，背靠雅安，地理坐標介于103°02′—103°23′，北緯29°58′—30°16′之間，全區(qū)面積61818.14hm2。全區(qū)地貌以丘陵和平原為主，僅在區(qū)境邊緣有低山分布。該區(qū)氣候?qū)僦芯暥葍?nèi)陸亞熱帶濕潤季風氣候，四季溫和，年平均氣溫為15.4℃，多年平均降水量1512.7mm。區(qū)內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，冬無嚴寒，夏無酷暑，對茶葉的生長和發(fā)展極為有利。截止2016年底，全區(qū)總?cè)丝跒?80600人，GDP總值為665236萬元，同比增長8.77%，人均生產(chǎn)總值23707元。名山區(qū)下轄9個建制鎮(zhèn)，11個鄉(xiāng)，研究區(qū)包括名山區(qū)所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

二、數(shù)據(jù)與方法

(一)數(shù)據(jù)來源

本研究選取了1997年、2007年、2017年3期遙感數(shù)據(jù)。由于時間跨度較長，所以選取landsat5衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)和landsat8衛(wèi)星OLI數(shù)據(jù)作為論文遙感數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站。遙感影像在ENVI5.1軟件的支持下進行預處理，再根據(jù)中國土地利用分類系統(tǒng)的實際情況和生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算要求，結(jié)合名山區(qū)土地利用特點，將研究區(qū)土地利用類型歸納分類為耕地、園地、林地、水域和建設用地5種土地利用類型，通過監(jiān)督分類解譯得到該區(qū)1997年、2007年、2017年的土地利用類型分布情況。

(二)研究方法

1.土地利用變化分析

單一土地利用類型動態(tài)度表示研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其表達式為:

式中:Lc為研究時段內(nèi)某一土地利用類型的動態(tài)度指數(shù);Ua、Ub分別為研究初期和末期某土地利用類型的數(shù)量;T為研究時段(年)。

2.生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算

本文根據(jù)名山區(qū)的實際情況并結(jié)合謝高地等制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值及以往學者對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究對研究區(qū)的生態(tài)服務價值系數(shù)進行修訂，調(diào)整如下:全國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子為1.00，本研究取四川省的生物量因子1.35研究區(qū)的生物量因子，從而對相應土地利用類型生態(tài)服務價值系數(shù)進行修正；園地生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)取森林和耕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)總和的一半。生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評估公式為：

式中:ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務總價值(元);n為土地利用類型的數(shù)量;Ai為研究區(qū)內(nèi)土地利用類型n的分布面積(km2);VCi為第i類土地利用類型的生態(tài)服務價值系數(shù)，即單位面積上土地利用類型i的生態(tài)服務價值(元·hm-2·a-1)。

3.敏感性分析

本文引入敏感性指數(shù)(CS)的目的是驗證土地利用類型生態(tài)服務價值系數(shù)的準確性及確定隨著時間的推移生態(tài)系統(tǒng)服務總價值對生態(tài)服務價值系數(shù)的依賴程度。以此檢驗ESV計算結(jié)果的可靠性。計算公式如下:

式中:CS為敏感度;ESV為總生態(tài)服務價值量;VC為價值系數(shù);i和j分別代表最初的價值系數(shù)和調(diào)整后的價值系數(shù);k為土地利用類型。

三、結(jié)果分析

(一)研究區(qū)土地利用變化

從表1可以看出，研究區(qū)在近20年內(nèi)土地利用類型有不同程度的變化。1997年名山區(qū)土地覆被類型以園地和耕地為主，二者占研究區(qū)總面積的70%左右，1997—2007年研究區(qū)內(nèi)各類生態(tài)用地面積發(fā)生明顯變化，耕地和園地面積減少，林地面積大量增加，增加面積達10981.51hm2，主要原因為國家退耕還林政策的推行和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，在此期間水域和建設用地呈小幅度增長趨勢，但是漲幅不大。2007-2017年間園地和建設用地有明顯的增長，園地由20017年的22771.17hm2增長到2017年的38120.40hm2，動態(tài)度達6.74%，建設用地由2954.00hm2增加到4489.40hm2，動態(tài)度達5.20%，而耕地、林地和水域面積均有不同程度減少，主要原因為名山區(qū)大力發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)，茶園面積快速增長，同時隨著經(jīng)濟的發(fā)展，名山區(qū)順應城鎮(zhèn)化發(fā)展潮流，城鎮(zhèn)建設和交通用地面積顯著增加。

表1 1997—2017年名山區(qū)土地利用類型變化及動態(tài)度

(二)生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化分析

利用ESV計算公式計算名山區(qū)各種地類生態(tài)系統(tǒng)的服務價值變化。1997、2007和2017年名山區(qū)的生態(tài)服務價值分別為10.118、11.788和10.383億元，呈現(xiàn)先增長后減少的趨勢，十年間共增長0.265億元，總體相對穩(wěn)定。從不同時期的土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化來看，1997-2007年間林地面積的增加彌補了耕地和園地減少的生態(tài)價值量的損失，總體價值增加了1.67億元；2007-2017年間耕地和林地面積較前一個研究時段面積減少，園地面積增加帶來的生態(tài)服務價值不足以抵消耕地和林地價值的減少，較之前生態(tài)服務價值減少1.405億元。

表2 1997-2017年名山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值及變化量

(三)生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性分析

研究結(jié)果表明三個時期內(nèi)各土地利用類型生態(tài)服務價值對VC的敏感性均小于1。所有研究地類中最為敏感的為園地，其值范圍為0.33-0.63，說明當園地的VC值增加1%時，ESV的變化增加0.33-0.63。其次為林地、耕地、水域，建設用地由于生態(tài)服務價值為零，所以敏感性系數(shù)也為零。所有數(shù)據(jù)顯示，改變研究區(qū)的CS系數(shù)對ESV影響不大，ESV對生態(tài)服務價值系數(shù)的變化是缺乏彈性的，研究結(jié)果可信。

表3 1997-2017年名山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性指數(shù)

四、討論

(一)1997—2007年，名山區(qū)土地利用類型發(fā)生了不同程度的變化，主要表現(xiàn)在耕地、園地的減少，林地、建設用地和水域面積的增加。主要為當?shù)氐耐烁€林政策及土地利用類型的調(diào)整，耕地和園地大量被退還為林地；隨著經(jīng)濟發(fā)展，建設用地面積開始增長，但在研究時段增長幅度不大。2007—2017年，園地面積大量增加，成為名山區(qū)的土地主要利用方式，耕地和林地面積減少明顯，水域面積有所增加，建設用地面積增幅明顯。主要原因為政府提倡“茶葉興區(qū)”，大力提倡種植茶葉，茶園面積呈快速增加趨勢導致耕作面積和林地面積減少；隨著城鎮(zhèn)化不斷發(fā)展，交通用地和建設用地面積不斷增加。

(二)1997—2017年，名山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的服務價值總體相對穩(wěn)定，均維持在10億元以上，大面積的耕地被用來種植茶葉沒有使得該區(qū)生態(tài)服務價值降低。但是值得注意的是研究區(qū)內(nèi)林地的面積總體呈現(xiàn)下降趨勢，作為生態(tài)服務價值最高的地類，林地的面積如果繼續(xù)減少必將影響該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的整體水平；同時隨著城市化進程不斷推進，建設用地面積不斷增加，在考慮經(jīng)濟效益的同時也應合理對城鎮(zhèn)的發(fā)展進行規(guī)劃，避免不必要的用地浪費現(xiàn)象。

(三)從敏感性分析來看，園地和林地的ESV雖然對生態(tài)服功能價值指數(shù)的敏感性指數(shù)變動較大，但都小于1。表明本研究ESV對生態(tài)服務功能價值指數(shù)是缺乏彈性的，研究結(jié)果可信。