魏陽陽

摘要?分析土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)系，可以為土地規(guī)劃和資源可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。以甘肅省張掖市甘州區(qū)為例，研究了2010—2016年該區(qū)土地利用變化情況，同時建立與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間聯(lián)系，以期為緩和該地經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾提供科學依據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘州區(qū)土地利用隨著城市化進程的推進變化顯著，其中建設(shè)用地變化率最大，主要由耕地和水域轉(zhuǎn)入。未利用地主要轉(zhuǎn)化為耕地，面積逐年下降。耕地面積總體有所增加，呈先增后減的特點。林地、草地、園地和水域面積變化幅度較小，且均呈下降趨勢;土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響強烈，土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值總體逐漸降低，主要由建設(shè)用地面積快速增加和水域面積減少所致。因此，政府應合理利用土地，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系。

關(guān)鍵詞?土地利用變化;生態(tài)系統(tǒng)服務價值;實證研究;甘州區(qū)

中圖分類號?F301.2?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2020）14-0057-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.14.016

Abstract?Analysis of the relationship between land use and ecosystem service value can provide a scientific basis for land planning and sustainable resource use. Ganzhou District of Zhangye City， Gansu Province was taken as an example to research?land use change from 2010 to 2016，at the same time， using the data obtained to establish a spatial connection between land use change and ecosystem service value，in order to provide a scientific basis for easing the contradiction between economic development and ecological environment.Research indicated that with the advancement of urbanization，land use in Ganzhou District of Zhangye City has changed significantly，the construction rate was the largest，transferred to land was mainly cultivated land and waters.Unutilized land was mainly converted into cultivated land，and the area was decreasing year by year.The total area of cultivated land has increased，presenting the characteristics of increasing first and then decreasing.The range of change of forest， grassland， garden and water area were small ，and all showed a downward trend.Land use change had a strong impact on the value of ecosystem services，the value of land ecosystem services was overall reduction，the main factors were the increase of construction land area and the reduction of water area. Therefore， the government should make rational use of land and coordinate the relationship between economic development and the environment.

Key words?Land use change;Value of ecosystem services;Empirical study;Ganzhou District

土地資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，是人類活動的重要載體，離開土地，任何生物都無處可去，人類也失去了發(fā)展的基礎(chǔ)。對土地進行開發(fā)利用是人類開發(fā)和改造自然系統(tǒng)的重要標志，是人類與自然系統(tǒng)關(guān)系的最直接體現(xiàn)。土地利用變化帶動了社會經(jīng)濟的增長，創(chuàng)造了物質(zhì)財富，但同時對生態(tài)系統(tǒng)也產(chǎn)生了較大影響。近年來，城市周邊的農(nóng)用地由于城鎮(zhèn)化發(fā)展而被大量侵占的問題時有發(fā)生，既增加了生態(tài)風險，又導致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務功能不斷下降，環(huán)境壓力巨大。因此，處理好土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務之間的關(guān)系是當前亟待解決的問題。

自20世紀70年代，隨著全球環(huán)境問題的凸顯以及人類需求的增加，生態(tài)系統(tǒng)服務價值成為研究熱點。國外在該領(lǐng)域的研究較早，Costanza等[1]最先利用經(jīng)濟學和生態(tài)學的方法對生態(tài)系統(tǒng)價值進行了量化，該研究成果引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。我國學者對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究始于20世紀80年代，謝高地等[2]基于Costanza等[1]提出的量化生態(tài)系統(tǒng)服務價值的方法，提出了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表，該研究被認為是我國土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究的基礎(chǔ)。隨后，我國很多學者對我國土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了研究，楊璐等[3]以鄒城市為例，研究了礦糧復合區(qū)土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務價值;李勝男等[4]研究了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務及其價值量化;楊俊等[5]對南四湖濕地土地利用格局演變與生態(tài)效應進行了研究。尤其近年來我國學者在生態(tài)系統(tǒng)的不同領(lǐng)域開展了大量的研究[6-15]，取得了較大的成就。

甘州區(qū)是張掖市主要的旅游開發(fā)區(qū)和城市集中區(qū)，近年來土地利用強度不斷加大，由土地利用變化而引發(fā)了嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，甚至波及到祁連山的生態(tài)平衡。盡管已有學者對甘肅省土地利用情況進行研究，但大多集中于土地利用程度和結(jié)構(gòu)的變化[16-19]，針對具體的區(qū)域土地利用變化及其與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)系方面的研究較少。因此，筆者利用2010—2016年甘肅省張掖市甘州區(qū)的土地資料，對甘州區(qū)土地利用和土地生態(tài)服務價值的動態(tài)變化進行定性和定量分析，以求結(jié)果更加直觀、更加具有實際意義，以期找到適合甘州區(qū)的土地利用模式，進而為該區(qū)土地利用科學管理提供理論依據(jù)。

1?研究區(qū)概況與研究方法

1.1?研究區(qū)概況

甘肅省張掖市甘州區(qū)地處100°04′22″～100°52′E、38°33′～39°25′N，位于河西走廊中部，屬于明顯的大陸性荒漠氣候。甘州區(qū)總面積3 660.98 km2，主要土地利用類型有耕地、林地、水域、建設(shè)用地和未利用地等。該區(qū)南北兩面環(huán)山，黑河橫貫全境，地貌以高山、低山和平原為主，且南北差異較大。全年降雨量約130.2 mm，蒸發(fā)量約2 048.4 mm，年日照時數(shù)約3 086 h，降雨稀少而蒸發(fā)強烈。土壤類型主要為灰棕漠土、鹽土和風沙土，灰棕漠土面積占全區(qū)的47%以上。區(qū)內(nèi)有5條內(nèi)陸河流和25條季節(jié)性小河，均為黑河水系，年徑流量約24.3億m3。2016年末常駐人口51.60萬，城鎮(zhèn)化率48.79%，較2015年增加1.28百分點;2016年全區(qū)生產(chǎn)總值168.8億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重為22.3∶23.2∶54.5。

1.2?研究方法

1.2.1?土地利用動態(tài)度。

應用土地利用動態(tài)度指標可以很好地反映研究區(qū)土地利用類型在某時間段內(nèi)的變化劇烈程度和變化數(shù)量等，同時可以為預測未來土地利用變化趨勢提供重要的參考。計算公式：

式中，K為某種地類的動態(tài)度;Va、Vb分別為研究初、末期對應地類的數(shù)量;T為研究時段。

1.2.2?生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

1.2.2.1?生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算。

以謝高地等[20]的研究作為基礎(chǔ)，結(jié)合張掖市甘州區(qū)的實際情況，依據(jù)甘州區(qū)統(tǒng)計局提供的資料，適當調(diào)整當量因子，將生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)田、河流/湖泊、荒漠、農(nóng)田、森林和草地依次對應土地利用類型的耕地、水域、未利用地、園地、林地和草地。生態(tài)系統(tǒng)服務價值反映的是滿足人類的需求程度，為正效用，而建設(shè)用地對生態(tài)環(huán)境破壞較大，對生態(tài)環(huán)境具有明顯的負效應，因此其生態(tài)服務價值未計入核算。以研究期內(nèi)甘州區(qū)糧食的平均產(chǎn)量8 324.49 kg/hm2為基準單產(chǎn)，以2016年甘州區(qū)糧食平均市場價格1.99元/kg計算，得出甘州區(qū)各個生態(tài)服務價值當量因子的經(jīng)濟價值為2 051.23元/hm2，然后確定甘州區(qū)土地利用的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)（表1）。最后根據(jù)公式（2）、（3）得出甘州區(qū)土地利用的生態(tài)服務價值。

式中，ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務總價值，?Bk為第k種?地類的面積，VC?k?為生態(tài)價值系數(shù)，ESV?f?代表單項服務價值，VC?kf?代表單項服務價值系數(shù)。

1.2.2.2?生態(tài)系統(tǒng)服務價值流向。

不同地類在同等面積上的服務價值不同，土地類型一旦發(fā)生轉(zhuǎn)變其服務價值一定會發(fā)生流動，因此可以通過計算得到各土地類型的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，然后計算出受到地類轉(zhuǎn)化引起的生態(tài)服務價值損益，根據(jù)得出的損益情況可以分析服務價值受到的影響。計算公式：

式中，PL?jk表示第j類土地類型轉(zhuǎn)化為第k類土?地類型后的服務價值損益，VC?k?和VC?j分別表示第k類和第j類土地類型的服務價值系數(shù)，Ajk表示第j類土地類型轉(zhuǎn)化為第k類土地類型的面積。

1.2.2.3?灰色關(guān)聯(lián)度分析方法。

該分析方法是基于灰色系統(tǒng)理論，利用該方法可以定量描述系統(tǒng)的變化趨勢。該方法對樣本量的大小無要求，可用幾何接近程度來確定各因素之間的關(guān)聯(lián)度，計算較為方便。因此，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法來確定土地類型轉(zhuǎn)變與生態(tài)服務價值之間的聯(lián)系。

1.3?數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)為土地利用變更統(tǒng)計獲得，其中以張掖市國土資源局甘州區(qū)分局和甘州區(qū)統(tǒng)計局提供的2010—2016年甘州區(qū)土地利用變化矢量數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，選擇2年跨度，即2010、2012、2014和2016年。基于張掖市甘州區(qū)2010、2016年遙感解譯數(shù)據(jù)和《張掖統(tǒng)計年鑒2017》，依據(jù)土地分類標準，將甘州區(qū)土地利用類型分成耕地、水域、未利用地、園地、林地、草地、建設(shè)用地7個類型。

2?結(jié)果與分析

2.1?土地利用現(xiàn)狀

基于張掖市國土資源局甘州區(qū)分局和甘州區(qū)統(tǒng)計局提供的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了2010—2016年甘州區(qū)7種土地利用類型的面積。由圖1可知，甘州區(qū)2010—2016年的主要土地利用類型為未利用地，未利用地在2010、2012、2014和2016年的占比分別達59.40%、58.98%、58.34%和58.27%，主要分部在甘州區(qū)的中部和西部，且面積呈持續(xù)減少的趨勢，2010—2016年凈減少面積為4 278.74 hm2。耕地是該時期內(nèi)第二大土地利用類型，主要分部在甘州區(qū)的中部，面積呈先增加后減少的特點，從2010年的101 600.01 hm2增加到2014年的103 440.01 hm2，且持續(xù)增加，至2016年下降至103 218.98 hm2，雖然面積有所減少但總體為增加的趨勢。建設(shè)用地面積呈快速增加的趨勢，由2010年的14 687.98 hm2持續(xù)增加到2016年的18 146.01 hm2，主要是由于大規(guī)模旅游景區(qū)的開發(fā)和城鎮(zhèn)化進程的加快導致的。園地、草地、林地和水域的面積變化幅度均較小，但均呈減少趨勢。

2.2?土地利用變化動態(tài)度

基于2010—2016年甘州區(qū)土地利用類型數(shù)據(jù)，分析甘州區(qū)土地利用變化趨勢，根據(jù)公式（1）

得出研究期內(nèi)的土地利用變化動態(tài)度。由表2可知，2010—2016年，甘州區(qū)內(nèi)除建設(shè)用地和耕地面積總體增加，其他地類面積均有不同程度的減少，其中變化動態(tài)度最大的是建設(shè)用地，其次分別是水域、園地、林地、未利用地、耕地、草地。建設(shè)用地在3個時間段內(nèi)的動態(tài)度分別為5.60%、3.63%、1.79%，變化動態(tài)度逐年減小;耕地面積在3個時間段內(nèi)的動態(tài)度分別為0.12%、0.78%和-0.11%，先增加后減小，其中2012—2014年的動態(tài)度最大;園地和林地在研究期內(nèi)的動態(tài)度總體呈逐漸減小的趨勢;草地在3個時間段內(nèi)的動態(tài)變化度均較小;水域和未利用地在整個研究期內(nèi)的動態(tài)度均呈先增加后減少的趨勢，且均在2012—2014年的動態(tài)度最大。

總體來看，2010—2016年甘州區(qū)建設(shè)用地面積呈快速擴張趨勢，主要是占用未利用地和耕地。耕地面積總體有所增加，主要是由于政府實施了土地整治和占補平衡等政策，使得耕地面積得到保障。甘州區(qū)正處于經(jīng)濟快速發(fā)展期，受到旅游業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等影響，土地利用類型發(fā)生較大變化，導致土地利用系統(tǒng)的壓力不斷增加。

2.3?生態(tài)系統(tǒng)服務價值

2.3.1?各土地類型生態(tài)系統(tǒng)服務總價值變化。

根據(jù)表1和圖1數(shù)據(jù)，由公式（2）可以計算出甘州區(qū)各土地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值。由表3可知，甘州區(qū)各土地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值占比雖有不同，但總體結(jié)構(gòu)仍處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)服務價值表現(xiàn)為耕地>水域>林地>未利用地>草地>園地>建設(shè)用地。耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值大于40%，遠大于其他土地類型的服務價值，且呈上升趨勢，表明耕地是整個生態(tài)系統(tǒng)服務價值的主要成分。水域面積雖然有所減少，但其生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，占總價值的比重超過28%，僅次于耕地。

從各土地類型生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化的百分比來看，2010—2016年，甘州區(qū)土地利用總生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈下降趨勢，其中耕地和建設(shè)用地面積呈增加趨勢，其服務價值也相應增加。其他用地的面積均不同程度下降，導致其服務價值也相應減少，其原因主要是甘州區(qū)旅游業(yè)、社會經(jīng)濟發(fā)展快速，建設(shè)用地大量占用其他地類，建設(shè)用地面積快速擴張。由此可知，甘州區(qū)土地利用類型的面積與生態(tài)系統(tǒng)服務價值是同向變化的，因此可認為土地利用結(jié)構(gòu)決定生態(tài)系統(tǒng)服務的價值。

2.3.2?單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化。

根據(jù)表1和圖1數(shù)據(jù)，由公式（3）得出甘州區(qū)土地利用單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值。由表4可知，廢物處理功能和生物多樣性保護功能始終處于第1、2位，水文調(diào)節(jié)功能由第3位降低為第4位，土壤保持功能由第4位上升為第3位，原因主要是甘州區(qū)耕地分布面積大且較為集中，具有較高的廢物處理、水文調(diào)節(jié)、土壤保持和生物多樣性保護功能。食物生產(chǎn)、提供美學景觀和原材料生產(chǎn)這3項功能始終位居第7、8、9位，由此可知，在研究期內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和支持功能較其他功能高。

從表4可以看出，2010—2016年，除食物生產(chǎn)功能和土壤保持功能的服務價值升高外，其他功能的服務價值均有不同程度降低，其中降低最明顯的是水文調(diào)節(jié)功能，說明甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)功能受土地利用類型變化的影響較大;其次是廢物處理功能。原因主要是建設(shè)用地面積的快速擴張增加了對水文調(diào)節(jié)功能和廢物處理功能的負效應，而耕地面積的增加提升了食物生產(chǎn)功能和土壤保持功能的服務價值。其他功能的服務價值雖均不同程度降低，但變化不明顯。

2.3.3?生態(tài)系統(tǒng)服務價值流向分析。

根據(jù)表1、表2和圖1數(shù)據(jù)，利用公式（4）可以計算出甘州區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的損益。由表5可知，2010—2016年甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值逐漸減少，由水域轉(zhuǎn)出造成的價值流失居首位，高達4 997.78萬元。水域轉(zhuǎn)化為其他地類中，轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的價值流失最大，為3 997.16萬元;耕地轉(zhuǎn)出造成的價值損失居第2位，為4 940.64萬元，其中轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的價值流失為4 604.65萬元;林地轉(zhuǎn)出造成的價值流失為1 299.77萬元，居第3位;草地、園地和未利用地轉(zhuǎn)化成其他地類造成的價值流失合計為-615.89萬元。由此可知，各地類價值主要流向為建設(shè)用地。

2.4?灰色關(guān)聯(lián)度分析

參考張文君[21]的研究方法，計算出各地類對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度。結(jié)合上述分析結(jié)果和關(guān)聯(lián)度可以看出，在各地類中，生態(tài)系統(tǒng)服務價值受建設(shè)用地和水域面積變化的影響最大，關(guān)聯(lián)度分別為0.99、0.90;其次是未利用地，關(guān)聯(lián)度為0.87，原因主要是未利用地面積較大，超過甘州區(qū)地類總面積的50%以上，地類浮動較大;園地、草地和林地與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度分別為0.84、0.80、0.85，此3類用地的面積雖然較小，但生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)均較高，因此對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響較大;耕地與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度最小，為0.42。

3?結(jié)論與建議

3.1?結(jié)論

（1）2010—2016年甘州區(qū)土地利用具有顯著變化，其中建設(shè)用地變化最為顯著，呈迅速擴張的態(tài)勢，主要由耕地和水域轉(zhuǎn)入;未利用地面積持續(xù)下降，轉(zhuǎn)化地類主要為耕地;耕地面積呈先增加再減少的趨勢，但總體上升，主要轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地;其他4種地類的面積變化幅度均較小，且總體均呈下降趨勢。

（2）土地利用變化對甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值影響較大，研究期內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少量高達1.16億元。耕地和水域在甘州區(qū)生態(tài)服務系統(tǒng)中具有非常重要的地位，耕地在研究期內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值均占總價值的40%以上，是生態(tài)系統(tǒng)服務價值的主體;其次是水域，水域在研究期內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值均占總價值的28%以上，由水域面積減少導致的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的流失最大。各地類價值主要流向建設(shè)用地。

（3）2010—2016年，甘州區(qū)土地單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值僅食物生產(chǎn)功能和土壤保持功能的價值升高，其他功能的服務價值均有不同程度降低。其中降低最明顯的是水文調(diào)節(jié)功能，說明土地利用變化會對甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)功能產(chǎn)生很大影響。

（4）水域和建設(shè)用地與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度最大，園地、草地和林地面積雖然較小，由于生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)均較高，因此與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度較大;耕地與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的關(guān)聯(lián)度最小。

3.2?建議

（1）甘州區(qū)耕地和水域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，因此甘州區(qū)實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展一定要抓住這兩大基石。結(jié)合區(qū)內(nèi)的森林、濕地，利用甘州區(qū)內(nèi)的河流和交通要道打造出具有生態(tài)和休閑服務功能的綠色網(wǎng)絡。協(xié)調(diào)好工礦、市政等建設(shè)用地，堅守不占或少占耕地的原則，確保達到耕地保有量指標。要優(yōu)化建設(shè)用地結(jié)構(gòu)，集中建設(shè)，嚴禁盲目擴張，同時加快舊城改造的步伐，推進城市集約化用地。

（2）相關(guān)單位要高度重視甘州區(qū)的生態(tài)建設(shè)，不斷加大生態(tài)治理的力度，綜合整治山、水、林、田，加快水土流失治理和損毀土地的復墾。合理安排土地開發(fā)利用，優(yōu)化合理布局，嚴禁占用耕地和水域。

（3）協(xié)調(diào)好土地利用和生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系，要重視對區(qū)內(nèi)森林和河流的保護。在進行土地開發(fā)時，要在保護生態(tài)環(huán)境的前提下統(tǒng)籌安排。對于在土地開發(fā)過程中已遭到破壞的土地或其他資源，要及時停止破壞，并盡快采取措施加以整治。

（4）當?shù)卣块T要加強對土地資源的管制，既要從制度上嚴格要求，也要加強制度的落實，嚴格把控各地類的轉(zhuǎn)化。要從土地利用的源頭著手，結(jié)合當?shù)貙嶋H，因地制宜地制定土地利用管理制度。同時要充分發(fā)揮土地管理部門的作用，通過統(tǒng)一管理體制、加大行政管理等手段控制土地利用。

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