張?zhí)扃? 楊 光, 劉 峰, 穆其爾, 濤 力, 馬 勇
(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018; 2.鄂爾多斯市造林總場(chǎng), 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 017000)
21世紀(jì)以來,針對(duì)生態(tài)一體化保護(hù)與修復(fù),就內(nèi)蒙古地區(qū),習(xí)近平總書記提出了“統(tǒng)籌推進(jìn)山水林田湖草沙綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理”[1],我國(guó)高度重視生態(tài)文明建設(shè),提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性,維護(hù)生態(tài)平衡和生態(tài)服務(wù)功能。生態(tài)服務(wù)主要包括調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)4個(gè)方面[2-3],而陸地生態(tài)系統(tǒng)具有巨大經(jīng)濟(jì)效益,眾多學(xué)者分別從森林[4-5]、草地[6-7]、農(nóng)田[8]、濕地[9-10]對(duì)各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)類型提供了經(jīng)濟(jì)價(jià)值,而沙漠及沙化土地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,具有防風(fēng)固沙、固氮釋氧、土壤保持、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、生態(tài)旅游等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[11]。而從沙漠化土地變化角度探討其對(duì)區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值影響的研究較少,丁雪等[12]人基于NDVI等多源數(shù)據(jù)與GIS、敏感性分析方法,分析了30 a間內(nèi)蒙古地區(qū)沙漠化演變對(duì)區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響;宋潔等[13]人以“當(dāng)量因子法”為基礎(chǔ),采用網(wǎng)絡(luò)分析、權(quán)衡協(xié)同等方法研究了烏蘭布和沙漠近30 a生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征;岳耀杰等[14-15]學(xué)者研究表明,當(dāng)前學(xué)者利用沙漠及沙化土地所提供的物質(zhì)產(chǎn)品僅是其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的一小部分,其內(nèi)部還蘊(yùn)藏著巨大的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此,研究荒漠化地區(qū)土地利用變化及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,評(píng)估該地區(qū)沙漠化治理成效,對(duì)合理利用土地情況與經(jīng)營(yíng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。
呼倫貝爾沙地作為全國(guó)第4大沙地,位于東北森林草原向干旱草原的過渡帶,絕大部分區(qū)域?qū)儆谵r(nóng)牧交錯(cuò)帶,同時(shí)也是我國(guó)重要的天然草原和畜牧基地。近年來,由于受到全球氣候變化影響,呼倫貝爾草地出現(xiàn)不同程度的沙化,對(duì)畜牧業(yè)發(fā)展有一定的影響,進(jìn)一步還會(huì)對(duì)松嫩平原以及大興安嶺森林的糧食和生態(tài)安全產(chǎn)生威脅,從而影響呼倫貝爾市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要利用TM[16],MSS(ETM)[17],MODIS等[18]作為數(shù)據(jù)源,結(jié)合面向?qū)ο蠓治龇椒╗16]、RS和GIS技術(shù)[17]、土壤植被指數(shù)、地表反照率、滑動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)[19]、二分模型[16]、NDVI[18]以及數(shù)學(xué)模型等[12]對(duì)呼倫貝爾沙地成因[17]、植被覆蓋度[16]、景觀格局分析[17]、驅(qū)動(dòng)力[18-19]、土地利用變化[20-21]及周邊沙地立地類型劃分[22]進(jìn)行研究;根據(jù)丁雪等人[12]研究得出對(duì)于呼倫貝爾為典型敏感度低的地區(qū),應(yīng)進(jìn)一步從小尺度上研究該地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變。因此,本文以呼倫貝爾沙地為研究區(qū),通過2000—2020年呼倫貝爾沙地土地利用變化動(dòng)態(tài)和土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣,分析土地動(dòng)態(tài)變化對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,旨在為區(qū)域沙漠化防治提供科學(xué)依據(jù)和決策支撐。
呼倫貝爾沙地[23]主要由海拉爾河流域、伊敏河流域、新巴爾虎左旗中部三條沙帶和新巴爾虎右旗達(dá)賚湖沿岸等地零星分布的沙丘組成,分布面積廣且過于零散[24],本文參考2005年中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所劃分的呼倫貝爾沙地邊界,在地理信息系統(tǒng)的支持下,通過圖層的疊加、融合、提取、編輯等過程勾繪出呼倫貝爾沙地的范圍作為本文的研究區(qū)。呼倫貝爾沙地位于內(nèi)蒙古東北部呼倫貝爾高原,集中分布在117°10′—121°12′E,47°20′—49°50′N,占地總面積4.32×104km2。該地勢(shì)由東向西逐漸降低,且南部高于北部,平均海拔600~800 m[23],東西長(zhǎng)270 km,南北寬約170 km。氣候類型屬半濕潤(rùn)、半干旱區(qū),年降水量280~400 mm,年蒸發(fā)量1 400~1 900 mm,干燥度1.2~1.5,相對(duì)溫度60%~70%,盛夏季節(jié)水分、熱量充足,雨熱同步、空氣濕潤(rùn),有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),年大風(fēng)日數(shù)20~40 d,年平均風(fēng)速3~4 m/s。沙地境內(nèi)的河流、湖泊、沼澤較多,水分條件優(yōu)越,共有大小河流3000余條,主要河流有海拉爾河(即額爾古納河上游段)及莫勒格河、伊敏河、克魯倫河、輝河等[25],沙地土壤以風(fēng)沙土為主[15],境內(nèi)分布豐富多樣的植物種類,主要植被有狗尾草(Setariaviridis)、差巴嘎蒿(Artemisiahalodendron)、冷蒿(Artemisiafrigida)、蟲實(shí)(Corispermumhyssopifolium)、貝加爾針茅(Stipabaiclensis)和羊草(Aneurole-pidiumchinensis)等。
選取2000,2005和2010年3期Lantsat 5TM影像以及2015和2020年2期Lantsat 8OLI遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,5期數(shù)據(jù)均來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥glovis.usgs.gov/),影像獲取時(shí)間均為呼倫貝爾沙地植被生長(zhǎng)季(6—8月),便于目視解譯。在ENVI 5.3軟件對(duì)基礎(chǔ)影像進(jìn)行預(yù)處理,分類體系參照中國(guó)土地資源分類系統(tǒng)[26],同時(shí)參照朱震達(dá)編制的沙丘類型劃分標(biāo)準(zhǔn)和《全國(guó)荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》[27]以及2000年的沙漠化土地監(jiān)測(cè)指標(biāo)和《國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃》項(xiàng)目“中國(guó)北方沙漠化過程及其防治研究”所制定的“中國(guó)北方土地沙漠化遙感監(jiān)測(cè)分類體系”[28];將植被特征作為土地荒漠化的關(guān)鍵指標(biāo),植被覆蓋度超過60%為輕度沙漠化,30%~59%為中度沙漠化,10%~29%為重度沙漠化,小于10%為極重度沙漠化[27],結(jié)合野外調(diào)查,用最大似然法對(duì)5期影像進(jìn)行監(jiān)督分類,將研究區(qū)土地利用類型分為[29]極重度沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化、輕度沙漠化、輕度沙漠化、林草地、耕地、建設(shè)用地和水體等8類,得到分類精度均大于80%,滿足分類要求。
3.1.1 土地動(dòng)態(tài)度空間分析 目前,傳統(tǒng)的數(shù)量分析模型和動(dòng)態(tài)度模型是測(cè)算土地利用動(dòng)態(tài)變化的兩種主要方法,傳統(tǒng)的數(shù)量分析模型不能反應(yīng)出土地利用動(dòng)態(tài)變化的空間過程及相關(guān)屬性,忽略空間區(qū)位的固定性與獨(dú)特性,無法比較和測(cè)算區(qū)域土地利用變化的綜合活躍程度[30],本研究采用土地利用動(dòng)態(tài)變化空間分析模型[31],使空間精度和面積精度更加準(zhǔn)確,并消除空間數(shù)據(jù)尺度效應(yīng)。土地利用在時(shí)空上的動(dòng)態(tài)演變過程可以通過土地動(dòng)態(tài)度反應(yīng),不僅反應(yīng)出其變化的劇烈程度,還可以描述土地利用變化速度,單一動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值越高,表明該土地利用類型轉(zhuǎn)化活躍,數(shù)量多,反之穩(wěn)定。計(jì)算公式為:
(1)
式中:K為研究時(shí)段內(nèi)土地變化速率;T為時(shí)間段;Ua,Ub分別為監(jiān)測(cè)初期和監(jiān)測(cè)結(jié)束某一種土地利用類型面積總和。
3.1.2 土地變化強(qiáng)度 空間動(dòng)態(tài)度模型有效地刻畫了土地利用類型的空間變化過程,由于各土地類型在轉(zhuǎn)出的同時(shí)也有其他地類轉(zhuǎn)入,不能很好地對(duì)研究區(qū)土地利用變化程度進(jìn)行描述,缺乏各類型之間直觀的對(duì)比。對(duì)此,構(gòu)建土地空間變化率模型,可以反應(yīng)某類土地空間變化規(guī)模對(duì)研究區(qū)的影響程度,快速識(shí)別土地利用類型變化的活躍程度,使不同土地利用類型變化速度具有可比性[32]。計(jì)算公式為:
(2)
式中:I為土地變化強(qiáng)度; TUA為研究單元土地總面積。
本文參考謝高地[33]改進(jìn)的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量的研究成果,引用輕度、中度、重度、極重度沙漠化4個(gè)生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值因子對(duì)呼倫貝爾沙地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算[12]。結(jié)合上述分析,參照王樹力等[15]人研究,按照公式(3)計(jì)算各地類的單位面積價(jià)值。據(jù)調(diào)查,呼倫貝爾沙地植被主要以典型草原植被為主,其生態(tài)服務(wù)價(jià)值與草地相近,為與上述土地利用類型分類保持一致,這里不單獨(dú)計(jì)算林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,將林草地歸為一起進(jìn)行計(jì)算;而建筑用地未對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值提供意義,所以把建設(shè)用地的當(dāng)量值作為0;具體確定的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值因子詳見表1[12]。
V后ij=V未ij(1-R)+V荒jR
(3)
式中:V后ij為荒漠化后單位面積第i類生態(tài)系統(tǒng)的第j種生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值(元/a);V未ij為未荒漠化單位面積第i類生態(tài)系統(tǒng)的第j種生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值(元/a);V荒j為單位面積荒漠的第j種生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值(元/a);R為荒漠化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的影響系數(shù),擬定為:R輕度=20%,R中度=40%,R重度=60%和R極重度=80%。
ESV=∑(VC·Ai)
(4)
式中:ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(萬元); VC為表1中不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值基準(zhǔn)單價(jià)(萬元/km2);Ai為研究區(qū)內(nèi)土地利用/覆被類型的面積(km2)。
表1 單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值 萬元/km2
為了充分反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)的依賴程度[34],引入生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值敏感系數(shù),指ESV因生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)變動(dòng)1%引起的變化情況。如果CS>1,表明該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值富有彈性,生態(tài)價(jià)值系數(shù)準(zhǔn)確性較低;如果CS<1,表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)價(jià)值缺乏彈性,生態(tài)價(jià)值系數(shù)的準(zhǔn)確性較高,估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比較符合研究區(qū)實(shí)際情況,計(jì)算公式為:
(5)
式中:ESVi為初始的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值; ESVj為調(diào)整±50%后的生態(tài)服務(wù)價(jià)值; VCi為調(diào)整前的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù); VCj為調(diào)整±50%后的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)。
由表2分析可得,2000—2020年沙漠化面積減少了11 855.86 km2,平均592.79 km2/a的沙漠化土地得到有效的治理。極重度沙漠化和中度沙漠化面積浮動(dòng)較小,分別減少了1.46%和3.77%,重度沙漠化面積減少的幅度最大,減少了14.87%,輕度面積處于波動(dòng)狀態(tài),最終減少了3 269.52 km2;建筑用地、水體、耕地在近20 a變化幅度不大,林草地逐年出現(xiàn)遞增趨勢(shì),為相應(yīng)國(guó)家號(hào)召,呼倫貝爾市委、市政府編制出臺(tái)了《呼倫貝爾沙區(qū)綜合治理規(guī)劃(2009—2013年)》[35],建立嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收制度,加強(qiáng)后期管護(hù),積極開展防沙治沙宣傳,使沙區(qū)植被長(zhǎng)勢(shì)明顯好轉(zhuǎn),林草地面積共增長(zhǎng)了12 154.77 km2,相較于2000年增長(zhǎng)了28.47%。整體來看,呼倫貝爾沙地實(shí)現(xiàn)了沙化面積縮減,沙化程度減輕,林草地面積增加,生態(tài)環(huán)境明顯改善(見封3附圖5)。
表2 呼倫貝爾沙地各類土地利用面積變化
對(duì)近20 a呼倫貝爾沙地5期影像進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),基于ENVI通過轉(zhuǎn)移矩陣得到呼倫貝爾沙地土地利用結(jié)構(gòu)和類型間的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù),從整體上看,2000—2020年呼倫貝爾沙地沙漠化過程總體上呈逆轉(zhuǎn)趨勢(shì),但波動(dòng)較為劇烈(表3—6)。
由表3—6可以看出,2000—2005年主要是沙化土地面積逐級(jí)轉(zhuǎn)化活躍,其他土地利用類型轉(zhuǎn)化幅度較小,除中度沙化土地面積增大,其他土地利用類型面積減少,說明沙漠化態(tài)勢(shì)得到了一定的控制;2005—2010年,輕度沙化土地和林草地面積呈明顯增加,其余沙化土地面積均不斷減少,耕地面積也不斷減少,逐漸轉(zhuǎn)向林草地(232.44 km2)和輕度沙漠化(129.5 km2);極重度沙化土地仍然逆轉(zhuǎn)為重度沙化(262.27 km2),轉(zhuǎn)入最多的重度沙化(128.89 km2),極重度面積減少;重度沙化其中有32.05%逆轉(zhuǎn)為中度沙化土地,中度沙化土地主要轉(zhuǎn)出為輕度(36.10%)和重度(13.3%),林草地面積明顯在增多,主要是輕度沙化土地面積(1 465.14 km2)轉(zhuǎn)入;2010—2015年,輕度沙化土地面積呈減少趨勢(shì),林草地面積增長(zhǎng),其他土地利用類型變化幅度較小。不同程度沙漠化土地均呈逆轉(zhuǎn)趨勢(shì);2015—2020年沙漠化土地變化特征與前3個(gè)時(shí)間段變化特征基本一致,呈現(xiàn)出逐級(jí)轉(zhuǎn)移,極重度、重度、中度沙化土地均減少,輕度沙化土地面積增加,69.19%由中度沙化轉(zhuǎn)入;有1 244.97 km2中度沙化土地,4 515.12 km2輕度沙化土地和637.18 km2耕地土地逆轉(zhuǎn)為林草地,使林草地面積大幅度增加,耕地面積減少;由于近些年人口面積增加,建筑用地出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),水域面積變化幅度不大。2015—2020年林草地轉(zhuǎn)入面積大于轉(zhuǎn)出面積,且重度和中度轉(zhuǎn)出面積均大于轉(zhuǎn)入面積,土地沙化程度出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
表3 呼倫貝爾沙地2000-2005年土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣
表4 呼倫貝爾沙地2005-2010年土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣
表5 呼倫貝爾沙地2010-2015年土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣
表6 呼倫貝爾沙地2015-2020年土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣
根據(jù)公式(1)—(2)計(jì)算各土地利用動(dòng)態(tài)度和變化強(qiáng)度(表7)。呼倫貝爾沙地土地利用動(dòng)態(tài)度變化差異明顯。2000—2020年極重度沙漠化、中度沙漠化、輕度沙漠化、水體、耕地的動(dòng)態(tài)度減少,而重度沙漠化、林草地、建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度增加。其中,林草地動(dòng)態(tài)度增加最快,而極重度沙漠化動(dòng)態(tài)度減少最快。主要由于該地區(qū)通過工程治理、休牧禁牧、生態(tài)移民實(shí)現(xiàn)沙地的全面保護(hù)和治理,建立比較完備的沙地生態(tài)體系,治理沙害,使沙化土地得到明顯好轉(zhuǎn),在大力實(shí)施退耕還林還草政策,使得林草地不斷增加,沙地面積呈不斷減少趨勢(shì)。各個(gè)土地利用類型在2000—2020年各年份動(dòng)態(tài)度變化趨勢(shì)不盡相同,在2000—2005年,耕地的變化幅度最大,以年變化率20.96%增長(zhǎng),主要是由輕度沙漠化面積轉(zhuǎn)入引起的,后來呈現(xiàn)先減少又增加的穩(wěn)定趨勢(shì),保護(hù)基本農(nóng)田政策對(duì)控制耕地面積起到了主導(dǎo)性作用;林草地動(dòng)態(tài)度呈逐漸穩(wěn)定增加的趨勢(shì),主要由于該地區(qū)在2002年為有效遏制呼倫貝爾沙地的沙化趨勢(shì),決定實(shí)施一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)18 a的“沙地治理樟子松行動(dòng)”生態(tài)建設(shè)工程的成果。沙漠化土地呈不斷減少的趨勢(shì),2015—2020年中度沙漠化以9.24%速率減少,說明沙地逐級(jí)轉(zhuǎn)化明顯,沙地總體面積減少,治理具有一定的成效;建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度呈先減少后增加的波動(dòng)趨勢(shì),說明建設(shè)用地的發(fā)展受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的制約;水域的動(dòng)態(tài)度呈先減少后增加最終趨于平穩(wěn)的減幅趨勢(shì),近年來的天氣異常干旱導(dǎo)致水資源的減少。2000—2020年,林草地變化強(qiáng)度呈高速擴(kuò)展型(變化強(qiáng)度>0),變化強(qiáng)度明顯增加由0.78%上升到2.09%;極重度與重度沙漠化的變化強(qiáng)度絕對(duì)值都減少,分別從0.12%,1.28%減少到0.07%,0.61%,變化相對(duì)平穩(wěn),因?yàn)槠錇樨?fù)值,所以在此期間重度沙漠化和極重度沙漠化均低速衰退型;從2000—2005年變化強(qiáng)度的絕對(duì)值來看,對(duì)比各階段土地利用類型變化相對(duì)強(qiáng)烈,中度沙漠化變化強(qiáng)度最大(3.16%),其次是輕度沙漠化3.01%,重度沙漠化、林草地和耕地變化強(qiáng)度相對(duì)活躍,分別為1.28%,0.78%,0.59%;極重度沙漠化變化強(qiáng)度較小,為0.12%;建筑用地和水體變化強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定。
表7 呼倫貝爾沙地土地利用動(dòng)態(tài)度/強(qiáng)度指數(shù)
根據(jù)公式(3)計(jì)算,得出呼倫貝爾沙地各地類2000,2005,2010,2015和2020年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,從圖1可知,土地沙漠化逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加量共計(jì)21.03億元,占2020年價(jià)值總量的10.49%。在沙化土地轉(zhuǎn)移方面,原有的沙漠化土地有4.27×104km2發(fā)生逐級(jí)逆轉(zhuǎn),造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失39.55億元,其中以輕度、重度沙漠化逆轉(zhuǎn)的影響最為明顯,二者共導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失占81%。沙漠化土地逆轉(zhuǎn)為非沙漠化造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加,僅逆轉(zhuǎn)為林草地就使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了63.7億元,林草地呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),2020年較2000年增加了63.7億元,其增加的原因是輕度、中度沙漠化逆轉(zhuǎn)為林草地;水體和耕地在20 a間呈下降趨勢(shì),分別下降2.02,1.1億元。
圖1 呼倫貝爾沙地2000-2020年各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值
將研究區(qū)各土地類型的生態(tài)價(jià)值系數(shù)上下調(diào)整50%,得出2000—2020年呼倫貝爾沙地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性系數(shù)(表8)。在不同時(shí)期下,研究區(qū)所有土地利用類型敏感性指數(shù)(CS)均<1,且接近于0;不同年份間差異較小,由高到低依次為林草地、耕地、水體、和沙漠化土地。在2000—2010年水體敏感性指數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),林草地和耕地指數(shù)呈減少趨勢(shì),表明在這期間水域?qū)魝愗悹柹车氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化影響較大。沙漠化土地的敏感性指數(shù)很小,位于0.002~0.07,表明沙漠化土地對(duì)呼倫貝爾沙地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的變化影響甚微。耕地和林草地敏感性指數(shù)在2010—2020年呈增長(zhǎng)趨勢(shì),對(duì)呼倫貝爾沙地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值影響較大。林草地的敏感指數(shù)(0.31~0.52)明顯大于其他地類,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大,當(dāng)林草地生態(tài)系數(shù)價(jià)值系數(shù)增加1%時(shí),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加0.31%~0.52%。綜上所述,研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)所采用的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性,所估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是可信的,所采用的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)適合當(dāng)?shù)厍闆r。
表8 2000-2020年呼倫貝爾沙地生態(tài)服務(wù)價(jià)值敏感性指數(shù)
本文基于土地利用動(dòng)態(tài)變化,對(duì)呼倫貝爾沙地生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究,選取土地資源數(shù)量變化模型和土地空間變化模型進(jìn)行計(jì)算,得到呼倫貝爾沙地2000—2020年土地利用動(dòng)態(tài)度和土地利用面積轉(zhuǎn)移矩陣,呼倫貝爾沙地近20 a來土地利用發(fā)生明顯變化,沙化土地是呼倫貝爾沙地最主要的土地利用類型,所占比例達(dá)75%以上,其中,中度沙漠化快速增長(zhǎng),但是在2010年以后,沙化土地面積都呈減少趨勢(shì),此外,林草地面積增加明顯,與研究初期相比增長(zhǎng)率達(dá)到了186.06%,土地利用動(dòng)態(tài)度趨勢(shì)與朱曉昱等[36]對(duì)呼倫貝爾草原土地利用變化研究結(jié)果相似,林草地面積增加,未利用土地沙化土地面積減少,并且沙化土地轉(zhuǎn)化主要以逐級(jí)轉(zhuǎn)化為主,跨級(jí)轉(zhuǎn)化面積較小,沙化土地總體呈逆轉(zhuǎn)趨勢(shì),沙化程度減弱??梢姾魝愗悹柹车厣鷳B(tài)修復(fù)過程有一定的成效,改善了沙地的生態(tài)環(huán)境,這與呼倫貝爾地區(qū)構(gòu)筑政府落實(shí)草原監(jiān)督管理的制度體系息息相關(guān),就呼倫貝爾沙地土地利用現(xiàn)狀的情況下,今后要通過水土治理、劃定“生態(tài)紅線”、合理控制沙地面積不擴(kuò)張、保證現(xiàn)有林草地面積不減少、植樹造林,從而保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全。
2000年以來,對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究一直是研究熱點(diǎn),但大都基于城市化、小流域等研究,鮮有對(duì)沙地的角度研究生態(tài)服務(wù)價(jià)值,本文參照謝高地等人的單位面積價(jià)值當(dāng)量因子以及結(jié)合丁雪等人[12]對(duì)內(nèi)蒙古荒漠化定義單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)為研究方法對(duì)呼倫貝爾沙地進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究,2000—2020年呼倫貝爾沙地生態(tài)服務(wù)價(jià)值量總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì),這與孫興輝[37]研究相似,該地區(qū)林草地資源豐富并且在研究區(qū)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值中占據(jù)突出地位,因此,今后應(yīng)該注重響應(yīng)當(dāng)?shù)卣罅μ?hào)召防沙治沙政策,實(shí)施“退耕還林、還草、植樹造林”等生態(tài)建設(shè)工程。但本文的研究仍有不足,在單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值因子計(jì)算方面,不同的參數(shù)和方法都會(huì)使評(píng)估結(jié)果存在較大差異,因此,在未來研究中可重點(diǎn)關(guān)注: ①沙地環(huán)境條件不同,系數(shù)就會(huì)產(chǎn)生一定的差異,針對(duì)荒漠小尺度生態(tài)系統(tǒng),亟需建立一套包括水平衡調(diào)節(jié)、防風(fēng)固沙等主導(dǎo)沙地生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值單價(jià),并依照不同實(shí)際情況對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單價(jià)進(jìn)行相應(yīng)的修改,更能準(zhǔn)確體現(xiàn)沙化土地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化; ②可以基于地理探測(cè)器方法下研究區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布及預(yù)測(cè)模擬研究,更能準(zhǔn)確地體現(xiàn)出沙區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化。
(1) 2000—2020年,呼倫貝爾沙地土地類型面積均發(fā)生不同程度的變化,各沙漠化均呈減少趨勢(shì),其中重度沙漠化減幅最大,減少了14.87%,林草地面積擴(kuò)張顯著,增加了12 154 km2,建筑用地呈微增加趨勢(shì),增加了126.82 km2,水體和耕地呈減少趨勢(shì),分別減少了113.75和311.98 km2。
(2) 2000—2020年4個(gè)時(shí)間段林草地、耕地與同期其他土地利用類型相比轉(zhuǎn)化幅度大,土地利用動(dòng)態(tài)度呈先減少后增加的Ⅴ字型規(guī)律,最大值出現(xiàn)在2000—2005年,最小值出現(xiàn)在2010—2015年;就變化速率來看,各土地利用類型變化速率絕對(duì)值下降,土地利用趨于平穩(wěn)。雖然沙地面積減少,但應(yīng)該把防沙治沙作為一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工作,提高沙地治理工程質(zhì)量,做好沙地管護(hù),著重治理沙化趨勢(shì)明顯的土地。
(3) 2000—2020年研究區(qū)各地類生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的敏感性指數(shù)變動(dòng)不大,且均小于1,說明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)于生態(tài)價(jià)值系數(shù)是缺乏彈性,結(jié)果可信;土地利用生態(tài)價(jià)值總體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì),總價(jià)值從2000年179.46億元增長(zhǎng)至2020年200.49億元,增長(zhǎng)了21.03億元,其中林草地是呼倫貝爾沙地生態(tài)服務(wù)價(jià)值構(gòu)成的主體。