盧周揚(yáng)帆, 許端陽(yáng), 張緒教, 趙志榮, 張曉宇

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083; 2.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程所形成或維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與功能[1]；它不僅為人類的生產(chǎn)和生活提供必須的生態(tài)產(chǎn)品，還創(chuàng)造和維持了地球生命支持系統(tǒng)，形成了人類生存所必需的環(huán)境條件?；哪鷳B(tài)系統(tǒng)是發(fā)育在降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、極端干旱環(huán)境下，植物群落稀疏的生態(tài)系統(tǒng)類型，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能[2]，如土壤保持、防風(fēng)固沙、碳匯、生物多樣性維持等，對(duì)于維持干旱—半干旱地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、改善農(nóng)牧民生計(jì)以及減貧等具有重要影響。因此，科學(xué)評(píng)估荒漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已成為當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究以及可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的重要議題。

荒漠生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，其核心生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)極為敏感；有研究表明，我國(guó)西北干旱荒漠生態(tài)系統(tǒng)總體處于中—重度脆弱狀態(tài)，極易受到干擾，氣溫、降水及人類活動(dòng)對(duì)其影響顯著[3-4]。氣候變化和人類活動(dòng)以不同的方式影響著荒漠生態(tài)系統(tǒng)，如降雨、溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等氣候因子通過強(qiáng)度、格局的變化極易影響荒漠生態(tài)系統(tǒng)一年生植物以及多年生灌木的生物量，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響[5-6]；而人類活動(dòng)則更為復(fù)雜，多在宏觀經(jīng)濟(jì)、政策以及微觀市場(chǎng)影響下，通過土地利用方式的改變來(lái)影響荒漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，特別是以重大生態(tài)工程、城鎮(zhèn)化擴(kuò)展為主要特征的土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能產(chǎn)生重要影響，而這也成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注與研究的重點(diǎn)。例如，趙振勇等[7]以塔里木河下游荒漠生態(tài)系統(tǒng)為例，探討荒漠生態(tài)系統(tǒng)退化的干擾驅(qū)動(dòng)力，闡述了人為干擾是系統(tǒng)退化的重要驅(qū)動(dòng)力；孔君洽等[8]在基于土地利用變化對(duì)荒漠綠洲碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)評(píng)估中進(jìn)一步深化人類活動(dòng)對(duì)荒漠綠洲生態(tài)系統(tǒng)影響的認(rèn)識(shí)；陳淑青[9]在探究鹽池縣北部風(fēng)沙區(qū)生態(tài)安全指數(shù)中指出區(qū)域土地利用方式對(duì)區(qū)域生態(tài)安全具有重要影響。然而，與森林、農(nóng)田、草地等生態(tài)系統(tǒng)相比[10-16]，土地利用變化對(duì)干旱區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究相對(duì)薄弱，特別是從土地利用變化過程入手分析其對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)影響的空間差異以及熱點(diǎn)區(qū)域變化歸因識(shí)別方面的研究較少，對(duì)于干旱半干旱地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及生態(tài)治理政策制定的支撐作用不足[17]。

近年來(lái)，為改善干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境、防治土地荒漠化，我國(guó)相繼啟動(dòng)了“三北”防護(hù)林建設(shè)、天然林保護(hù)、退耕還林、京津風(fēng)沙源治理、沙化土地封禁保護(hù)補(bǔ)助試點(diǎn)等一批重點(diǎn)生態(tài)工程；在這些生態(tài)工程以及城鎮(zhèn)化等因素共同作用下，我國(guó)干旱荒漠區(qū)土地利用發(fā)生了重大變化，并對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生了顯著影響[18]。本研究選擇內(nèi)蒙古干旱荒漠區(qū)相對(duì)完整的自然地理與行政單元—阿拉善盟為研究對(duì)象，在識(shí)別2000—2015年該區(qū)域土地利用變化格局基礎(chǔ)上，分析其對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響及熱點(diǎn)區(qū)域，旨在為阿拉善地區(qū)的生態(tài)治理政策及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

1 研究區(qū)域

阿拉善盟(以下簡(jiǎn)稱“阿拉善”)位于37°24′—42°47′N，97°10′—106°53′E(圖1)，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)最西部，東與巴彥淖爾市、烏海市、鄂爾多斯市相連，南與寧夏毗鄰，西與甘肅接壤，北與蒙古國(guó)交界，下轄3個(gè)旗(阿拉善左旗、阿拉善右旗、額濟(jì)納旗)，4個(gè)自治區(qū)級(jí)開發(fā)區(qū)，共有30個(gè)蘇木鎮(zhèn)，198個(gè)嘎查村，總面積為27萬(wàn)km2，總?cè)丝?4.57萬(wàn)人。氣候以溫帶大陸性氣候?yàn)橹?，年均氣?～8.5℃，降水主要集中在7—9月，年降水量一般在200 mm以下，蒸發(fā)量2 000～4 000 mm，屬于典型干旱區(qū)域。巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和三大沙漠分布其中，地表植被稀疏，覆蓋度低，土壤為棕鈣土，淋溶作用微弱，土質(zhì)松散、瘠薄，含有較多的可溶性鹽。鑒于阿拉善的特殊區(qū)位與自然條件，2000年以來(lái)我國(guó)政府陸續(xù)啟動(dòng)了系列生態(tài)治理工程,如在賀蘭山周邊地區(qū)實(shí)施了退牧還林(草)、移民搬遷工程，在額濟(jì)納黑河流域開展了黑河治理工程，在三大沙漠邊緣采取了退牧還林(草)及飛播造林等生態(tài)治理工程措施。

圖1 研究區(qū)范圍及土地利用基本情況

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所使用的數(shù)據(jù)主要包括數(shù)字高程模型(DEM)、氣候、土壤以及土地利用分類圖等。30 m×30 m分辨率的DEM和分辨率為1 km×1 km的3期(2000年、2010年、2015年)土地利用數(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。2000—2015年研究區(qū)的降雨、溫度、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速等氣候要素?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象信息中心，土壤質(zhì)地及深度數(shù)據(jù)來(lái)源于“黑河計(jì)劃數(shù)據(jù)管理中心”(http:∥westdc.westgis.ac.cn)。為便于分析，本研究將所有柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一重采樣為1 km×1 km，投影使用Krasovsky_1940_Albers。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用變化 通過計(jì)算不同時(shí)期不同土地利用類型的面積變化量和單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度指數(shù)來(lái)定量描述研究區(qū)土地利用類型變化的幅度與速度。單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度指數(shù)計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Ua，Ub分別為研究初期和末期某一種土地類型的面積；T為研究時(shí)段，以年計(jì)；K值表示研究時(shí)段內(nèi)某種土地類型的年際變化率，反映了該類土地變化的劇烈程度。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量和方向定量研究的主要方法，它能夠具體反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各類型間的轉(zhuǎn)移方向。利用ArcGIS的intersect模塊和Excel的數(shù)據(jù)透視表，將土地利用分類圖在ArcGIS中進(jìn)行疊加分析，得到2000—2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，同時(shí)引入土地類型轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率以充分體現(xiàn)出土地空間格局變化的總體特征和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制[19]。土地類型轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率計(jì)算公式如下：

(2)

(3)

式中：Li+為除第i類外的其他土地類型向第i類土地類型轉(zhuǎn)入的面積占土地總轉(zhuǎn)移面積的比例；Sji為第j種土地類型向第i種土地類型轉(zhuǎn)移的面積；St為土地類型轉(zhuǎn)移的總面積；n為土地利用類型數(shù)量；Li-為第i類向除第i類外的其他土地類型轉(zhuǎn)移的面積占土地總轉(zhuǎn)移發(fā)生量的比例；Sij為第i種土地類型的第j種土地類型轉(zhuǎn)移的面積。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估 鑒于阿拉善地處干旱荒漠區(qū)、草地面積占到總面積的10%以上、綠洲與荒漠并存等客觀條件[20-21]，本研究選取土壤保持、水源涵養(yǎng)和碳儲(chǔ)存3類關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，利用InVEST模型對(duì)阿拉善的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行核算。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)生態(tài)服務(wù)功能特點(diǎn)，采用影子工程法、生產(chǎn)成本法，替代市場(chǎng)價(jià)格法將3類評(píng)估指標(biāo)貨幣化[22-23]，統(tǒng)一核算為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Services Value,以下簡(jiǎn)稱“ESV”)；評(píng)估過程中涉及相關(guān)生產(chǎn)建設(shè)成本、費(fèi)用主要數(shù)據(jù)采用侯元兆等[24]測(cè)定的固碳成本和2008年國(guó)家林業(yè)局頒布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T1721—2008)社會(huì)公共數(shù)據(jù)推薦使用價(jià)格[25]。InVEST模型公式如下：

土壤保持采用通用土壤流失方程USLE對(duì)區(qū)域土壤侵蝕量進(jìn)行估算。計(jì)算公式如下:

USLE=R×K×LS×C×P

(4)

RKLS=R×K×LS

(5)

SD=RKLS-USLE

(6)

式中：USLE，RKLS，SD分別為柵格單元x的實(shí)際土壤流失量(t)、潛在土壤流失量(t)和土壤保持量(t)；R為降水侵蝕性因子[(MJ·mm)/(hm2·h·a)]；K為土壤可蝕性因子[(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)]；LS，C，P分別為坡長(zhǎng)坡度因子、植被覆蓋因子、水土保持措施因子。

水源涵養(yǎng)基于水量平衡原理，通過降雨量與實(shí)際蒸散量的差值計(jì)算出產(chǎn)水量，表征研究區(qū)的水源涵養(yǎng)量。計(jì)算公式如下:

(7)

式中：Yxj為柵格單元x中土地利用類型j的年水源涵養(yǎng)量(mm)；Px為柵格單元x的年均降雨量(mm)；AETxj為土地利用類型j上柵格單元x的實(shí)際年平均蒸散發(fā)量(mm)。

碳儲(chǔ)存InVEST碳儲(chǔ)量服務(wù)功能評(píng)價(jià)包括地上物質(zhì)、地下物質(zhì)、枯枝落葉和土壤碳儲(chǔ)量，以上4部分碳儲(chǔ)量求和獲得總碳儲(chǔ)量。計(jì)算公式如下：

Cstored=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

(8)

式中：Cstored為總碳儲(chǔ)量(t/hm2)；Cabove為地上物質(zhì)碳儲(chǔ)量；Cbelow為地下物質(zhì)碳儲(chǔ)量；Csoil為土壤碳儲(chǔ)量；Cdead為枯枝落葉碳儲(chǔ)量。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式如下：

(9)

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值；i為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型；n為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型總數(shù)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生的服務(wù)量；VAi為i類服務(wù)功能的單位價(jià)格。

2.2.3 土地利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響分析 本研究采用分區(qū)統(tǒng)計(jì)和冷熱點(diǎn)分析方法來(lái)研究土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響。其中，分區(qū)統(tǒng)計(jì)通過疊加土地利用變化圖與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值圖，分析不同土地利用類型下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化；同時(shí)，借助ArcGIS空間聚類中的冷熱點(diǎn)分析工具對(duì)阿拉善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的冷熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，旨在對(duì)一些熱點(diǎn)區(qū)域詳細(xì)分析，進(jìn)一步驗(yàn)證土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 2000-2015年阿拉善土地利用變化

由表1可知，2000—2015年，未利用土地始終是阿拉善最主要的土地利用類型，占全區(qū)總面積的80%以上；其次是草地，占全區(qū)總面積的10%以上。從各地類面積變化來(lái)看，2000—2015年，草地和未利用土地的面積變化明顯，其中，草地面積持續(xù)增加，16 a共增加394 km2；未利用土地和林地面積持續(xù)減少，2010—2015年減速明顯加快，其中未利用土地面積在2000—2010年，2010—2015年分別減少102，630 km2。從土地動(dòng)態(tài)度來(lái)看，2000—2010年，各地類動(dòng)態(tài)度趨緩，水域動(dòng)態(tài)度最高，為0.82%；2010—2015年，建設(shè)用地和耕地面積變化劇烈，動(dòng)態(tài)度分別為40.75%，3.73%，研究區(qū)土地利用開發(fā)程度逐漸加大。

從土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的分析來(lái)看(表2)，2000—2015年，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率最高的土地利用類型是草地，土地轉(zhuǎn)入面積為2 301 km2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率為45.55%，其主要轉(zhuǎn)入來(lái)源是未利用土地(占草地總轉(zhuǎn)入量的91%)。從轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率來(lái)看，建設(shè)用地轉(zhuǎn)換的幾率很小，僅為0.51%，耕地和水域轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率所占比重同樣較小。研究區(qū)轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率最高的土地利用類型是未利用土地，土地轉(zhuǎn)出面積為2 615 km2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為51.76%，其主要流向?yàn)椴莸睾徒ㄔO(shè)用地。由此可見，未利用土地是草地和建設(shè)用地的主要轉(zhuǎn)入來(lái)源，隨著研究區(qū)生態(tài)恢復(fù)治理工程的實(shí)施和城市化進(jìn)程的加快，未利用土地會(huì)持續(xù)減少，研究區(qū)ESV總量有望持續(xù)增加。

表1 2000-2015年阿拉善土地利用類型面積變化量及土地動(dòng)態(tài)度

表2 2000-2015年阿拉善土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣

3.2 2000-2015年阿拉善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值變化 阿拉善2000年、2010年、2015年的ESV分別為1 025.26億元,1 109.09億元,1 237.70億元，16 a增加212.44億元，呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。從不同時(shí)段來(lái)看(圖2)，2000—2010年，阿拉善ESV增長(zhǎng)區(qū)占研究區(qū)面積的67.16%，13.44%的地區(qū)ESV有所減弱，減弱區(qū)主要集中在阿拉善左旗東南大部分地區(qū)和阿拉善右旗南部邊緣地區(qū)，ESV保持不變的區(qū)域占研究區(qū)總面積的19.4%；2010—2015年，研究區(qū)ESV增強(qiáng)區(qū)域有所減少，僅占總面積的59.47%，ESV增加較大的區(qū)域集中在阿拉善左旗東部賀蘭山地區(qū)；21.22%的地區(qū)ESV呈減弱趨勢(shì)，主要分布在阿拉善右旗南部邊緣，ESV保持不變的區(qū)域與2000—2010年相比變化不大。

3.2.2 單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化 由圖3可以看出，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)功能產(chǎn)生的價(jià)值大小排序?yàn)椋和寥辣３?碳儲(chǔ)存>水源涵養(yǎng)。其中，研究區(qū)土壤保持功能呈自東向西高—低—中的帶狀分布特征，200萬(wàn)元以下的低值區(qū)占主體，200萬(wàn)元以上的區(qū)域鑲嵌其中，主要分布在阿拉善左旗烏蘭布和沙漠邊緣防風(fēng)固沙區(qū)和東部賀蘭山保護(hù)區(qū)，與寧夏交界的賀蘭山地區(qū)土壤保持價(jià)值高達(dá)1 000萬(wàn)元以上，且在16年間增值明顯。碳儲(chǔ)存功能的分布格局清晰，高值區(qū)主要分布在阿拉善左旗孿井灘生態(tài)移民示范區(qū)、賀蘭山保護(hù)區(qū)和額濟(jì)納旗的黑河下游居延海地區(qū)，單位碳儲(chǔ)存價(jià)值在100萬(wàn)元以下的地區(qū)集中在額濟(jì)納旗西部和阿拉善右旗，2015年阿拉善左旗東北部邊緣和吉蘭泰附近地區(qū)的碳儲(chǔ)存價(jià)值與2000年相比增加明顯。水源涵養(yǎng)價(jià)值在空間上呈現(xiàn)由東南向西北逐漸減少的分布特征，單位水源涵養(yǎng)價(jià)值在20萬(wàn)元以上的地區(qū)主要位于阿拉善左旗南部騰格里沙漠之中，這些高值區(qū)之間并未綿延連續(xù)，而是夾雜在水源涵養(yǎng)價(jià)值低至5萬(wàn)元以下的地區(qū)；2010年的水源涵養(yǎng)價(jià)值與2000年相比有所下降，2010—2015年，研究區(qū)單位水源涵養(yǎng)價(jià)值整體上升，其中，阿拉善左旗西北部、孿井灘生態(tài)移民示范區(qū)以及額濟(jì)納旗東居延海地區(qū)的單位水源涵養(yǎng)價(jià)值增值明顯，達(dá)到(5～10)萬(wàn)元。

圖2 2000-2015年阿拉善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖3 阿拉善單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.3 土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響分析

2000—2015年，在生態(tài)工程、政策以及城市化等因素的直接影響下，阿拉善土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變，并對(duì)區(qū)域ESV產(chǎn)生明顯影響(表3)。從各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化量來(lái)看，草地和未利用土地是導(dǎo)致研究區(qū)ESV發(fā)生變化的主要地類，二者ESV變化量合占變化總量的77.40%～95.99%，其中，草地2010—2015年的ESV變化量與2000—2010年相比增加近1倍，從占變化總量的48.38%上升到63.27%，未利用土地2010—2015年ESV變化量與2000—2010年相比減少一半以上，從占變化總量的46.00%下降到14.12%；2000—2010年受土壤保持和水源涵養(yǎng)功能下降的影響，耕地ESV損失0.6億元，成為唯一ESV總量減少的土地利用類型。從不同土地利用類型ESV對(duì)區(qū)域ESV的貢獻(xiàn)率來(lái)看，草地貢獻(xiàn)最大并呈持續(xù)增加趨勢(shì)，2015年貢獻(xiàn)率達(dá)到49.5%，其中土壤保持功能突出；未利用土地ESV逐年增加，但貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，2015年貢獻(xiàn)率減少至34.2%；林地2015年的貢獻(xiàn)率與2000年相比下降0.6%，與林地面積減少、碳儲(chǔ)存功能減弱有關(guān)；耕地和水域的ESV貢獻(xiàn)率變化不大，建設(shè)用地2015年的貢獻(xiàn)率與2000年相比增加0.5%，主要受2010—2015年建設(shè)用地面積快速增加的影響。

基于2000—2015年阿拉善土地利用類型及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，運(yùn)用ArcGIS的冷熱點(diǎn)分析工具將阿拉善劃分為5個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)(圖4)，分別為阿拉善左旗東部邊緣、阿拉善左旗西北部、阿拉善右旗南部邊緣、額濟(jì)納旗黑河下游及其西部邊緣地區(qū)。阿拉善左旗東部邊緣有黃河過境，且賀蘭山保護(hù)區(qū)生態(tài)恢復(fù)成效顯著，是烏蘭布和生態(tài)沙產(chǎn)業(yè)示范區(qū)和孿井灘生態(tài)移民示范區(qū)所在地，該地區(qū)近年來(lái)聚集了綠色養(yǎng)殖、沙生林草產(chǎn)業(yè)，土地利用類型以林地、草地和水域?yàn)橹?，?dǎo)致ESV高值集聚；阿拉善左旗西北部位于烏蘭布和沙漠邊緣，是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)恢復(fù)地區(qū)，隨著梭梭—肉蓯蓉等沙生資源植物產(chǎn)業(yè)示范基地的建立，大部分未利用土地轉(zhuǎn)化為草地，導(dǎo)致ESV持續(xù)增加；阿拉善右旗以未利用土地為主，中北部巴丹吉林沙漠廣布，沙漠?dāng)U張以及草地轉(zhuǎn)化為沙漠導(dǎo)致南部邊緣ESV熱點(diǎn)區(qū)面積縮小，冷點(diǎn)區(qū)呈現(xiàn)向東南擴(kuò)張趨勢(shì)；額濟(jì)納旗黑河下游及西部邊緣地區(qū)在綠洲搶救與生態(tài)保護(hù)工程實(shí)施下，胡楊林及天然灌草綠色植被開始恢復(fù)，ESV熱點(diǎn)區(qū)土地利用類型主要為林地和草地，值得注意的是西居延海熱點(diǎn)逐漸消失，表明西居延海的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能持續(xù)下降，價(jià)值持續(xù)降低。這些熱點(diǎn)區(qū)域是阿拉善重點(diǎn)生態(tài)恢復(fù)區(qū)域，相對(duì)自然因素，人類活動(dòng)改變土地利用類型是導(dǎo)致ESV快速集中變化的原因。

表3 2000-2015年阿拉善各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖4 2000-2015年阿拉善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值熱點(diǎn)空間分布

4 結(jié)論與討論

2000—2015年，受生態(tài)恢復(fù)治理工程和城市化進(jìn)程的影響，阿拉善土地利用變化明顯，表現(xiàn)為草地面積顯著增長(zhǎng)，未利用土地面積大幅減少，建設(shè)用地和耕地面積變化劇烈。這種變化，特別是退牧還草和飛播造林工程的實(shí)施將未利用土地轉(zhuǎn)化為草地，有效阻止了人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞，生態(tài)移民政策的實(shí)施將未利用土地轉(zhuǎn)化為耕地、水渠和建設(shè)用地，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能逐漸恢復(fù)和增強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

2000—2015年，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值增加212.44億元，東部地區(qū)增加尤為顯著，其中，草地對(duì)ESV的貢獻(xiàn)最大，2015年貢獻(xiàn)率達(dá)到49.5%；除耕地ESV在2000—2010年有所減少外，其他土地利用類型ESV均呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)；研究區(qū)單項(xiàng)ESV中除水源涵養(yǎng)價(jià)值在2000—2010年減少0.2億元外，土壤保持和碳儲(chǔ)存價(jià)值均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，阿拉善左旗騰格里沙漠零星分布有草地和沼澤，是水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的高值聚集區(qū)，水源涵養(yǎng)價(jià)值的下降與騰格里沙漠地區(qū)沼澤地的減少有關(guān)；阿拉善3個(gè)旗縣的ESV在空間上呈現(xiàn)自東至西高—低—中分布格局，阿拉善左旗近些年受沙生林草產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及生態(tài)移民示范區(qū)建設(shè)的影響，土地利用方式變化較大，未利用土地面積減少，草地和耕地面積增多以及水渠的修建促使阿拉善左旗的ESV持續(xù)增加；阿拉善右旗東鄰騰格里沙漠與烏蘭布和沙漠，區(qū)域內(nèi)巴丹吉林沙漠廣布，受此影響該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值極低，生態(tài)恢復(fù)任務(wù)艱巨；位于黑河下游的額濟(jì)納綠洲的土地利用類型以林地和草地為主，是碳儲(chǔ)存價(jià)值高值聚集區(qū)，其中，居延海地區(qū)的單位碳儲(chǔ)存價(jià)值為250～428萬(wàn)元，是研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要碳儲(chǔ)存功能服務(wù)區(qū)，因此西居延海熱點(diǎn)區(qū)的消失需要得到足夠重視，在今后的生態(tài)恢復(fù)過程中應(yīng)該優(yōu)先保護(hù)。

本文采用一級(jí)土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用InVEST以量化的方式空間化的展現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題，可以較好地解釋土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系。但受數(shù)據(jù)獲取等因素影響，本研究選取的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)范圍相對(duì)有限，文化旅游、防風(fēng)固沙、生境質(zhì)量等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)將在未來(lái)研究中做進(jìn)一步深入分析；同時(shí)，精細(xì)尺度的土地利用變化影響以及氣候變化影響分離問題仍需進(jìn)一步考慮和完善，進(jìn)而為深入理解區(qū)域土地利用變化對(duì)干旱荒漠區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響提供更有力的支撐。