韋紹音, 陸汝成,2, 林曉楠, 龐曉菲, 秦秋燕

(1.南寧師范大學(xué) 自然資源與測繪學(xué)院, 南寧 530001;2.北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室, 南寧530001; 3.南寧師范大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院, 南寧 530001)

土地利用轉(zhuǎn)型作為現(xiàn)階段區(qū)域土地利用/覆被變化綜合、系統(tǒng)研究的新途徑[1]，指伴隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，與之相匹配的地表土地利用要素與結(jié)構(gòu)在時間序列上發(fā)生動態(tài)推演的過程[2]，在國外，由英國學(xué)者Grainger[3]以研究林業(yè)為基礎(chǔ)的國家土地利用時首次提出來，土地利用轉(zhuǎn)型這一概念經(jīng)我國學(xué)者龍花樓等[4]引入中國，之后便成為國內(nèi)土地利用變化領(lǐng)域?qū)W者的研究熱潮。目前，中國學(xué)者將土地利用轉(zhuǎn)型與社會經(jīng)濟發(fā)展[5-6]、城鄉(xiāng)融合[7]、景觀格局[8-9]和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)等[10-11]相結(jié)合，開展了較為系統(tǒng)的研究，為生態(tài)系統(tǒng)如何更好的向城鎮(zhèn)化發(fā)展構(gòu)建良好的空間載體提供思路與方向。土地利用轉(zhuǎn)型過程中不可避免的改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，從而重構(gòu)區(qū)域土壤更新、碳排放、水循環(huán)等系列生態(tài)過程[12-13]，引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)生轉(zhuǎn)變，動搖原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，無法引導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)向友好的趨勢發(fā)展。在Costanza[14]、Stephen C[15]等對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(Ecosystem service value, ESV)的概念、原理及評估方式獲取關(guān)鍵進展后，許多學(xué)者主要運用功能價值法[16]和當(dāng)量因子法[17]對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行深入研究。通過衡量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，可以間接顯現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給潛力及生態(tài)效益高低，對增進民生福祉、釋放生態(tài)紅利起著重大貢獻[18]，定量評估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)價值[19-21]更有助于營造優(yōu)質(zhì)的土地資源配置環(huán)境，提升土地利用生態(tài)效率[22]，打造多元共生的生態(tài)系統(tǒng)，此外，ESV評估作為分析土地利用與區(qū)域經(jīng)濟內(nèi)在協(xié)調(diào)聯(lián)動關(guān)系的重要方式，對于統(tǒng)籌區(qū)域城鄉(xiāng)土地資源和提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

在生態(tài)敏感性的研究上，已有研究多側(cè)重于土地數(shù)量的單向轉(zhuǎn)移對生態(tài)系統(tǒng)敏感性的影響展開剖析[23]，較少關(guān)注土地利用轉(zhuǎn)型的雙向效應(yīng)，生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)受各種自然過程及人為因素的雙重作用下呈現(xiàn)的敏感程度，反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)遇到干擾時出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題呈現(xiàn)自我調(diào)節(jié)與恢復(fù)能力的強弱，傳統(tǒng)的敏感性提出把敏感性系數(shù)作為評判當(dāng)量因子系數(shù)數(shù)值的主要研究方式，難以體現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對各種地類相互轉(zhuǎn)移的響應(yīng)程度，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)交叉敏感性[24-25]的提出展示了土地利用轉(zhuǎn)型的雙向性，更進一步明晰了土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，目前，以自然條件惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱、少數(shù)民族集聚的小尺度地區(qū)探究鮮有涉足。

在經(jīng)濟全球化的背景下，廣西邊境地區(qū)作為與東盟國家銜接的前沿陣地，是筑牢國家安全的重要屏障及對外開放合作的橋頭堡[26]，依托于中國—東盟深化合作和“一帶一路”建設(shè)帶來的歷史性機遇，以及作為國家級邊境經(jīng)濟合作區(qū)、國家重點開發(fā)開放試驗區(qū)、國家邊境旅游試驗區(qū)等對外開放平臺，廣西邊境地區(qū)受益于便捷的地理優(yōu)勢，以大開放引領(lǐng)大發(fā)展，社會經(jīng)濟發(fā)展的同時也面臨著生態(tài)環(huán)境惡化等困境，生態(tài)系統(tǒng)岌岌可危，亟需進一步聚焦土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的交叉敏感性關(guān)系，既是推動綠色發(fā)展邁向新步伐，更是邊境地區(qū)擴大開放、興邊富民的迫切需求?；诖?，本文以廣西邊境地區(qū)2000年、2010年、2018年3個時間點的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，在轉(zhuǎn)移矩陣、穩(wěn)定性及傾向性分析的基礎(chǔ)上，解釋土地利用轉(zhuǎn)型的特征，并運用改進的交叉敏感性模型研究不同地類轉(zhuǎn)型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化起到促進或抑制作用，最后以敏感性分區(qū)的形式在空間上進行分析，以期在國土空間規(guī)劃背景下為廣西邊境地區(qū)生態(tài)安全格局的構(gòu)建及生態(tài)空間優(yōu)化提供實踐借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

廣西邊境地區(qū)位于中國廣西西南邊陲，位于北緯20°36′—23°34′，東經(jīng)105°31′—108°36′，邊境線約長1 020 km，廣西邊境地區(qū)下轄8個縣市區(qū)(下稱“研究區(qū)”)，陸域土地總面積約1.8萬km2，占廣西面積的7.8%。研究區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，地勢西北高向東南低逐級傾斜，呈現(xiàn)出四周山地環(huán)繞與平原為主的地貌格局(圖1)。2000—2018年，研究區(qū)生產(chǎn)總值由86.35億元增長至908.62億元，建設(shè)用地年均增長1.79%。作為祖國南疆極為重要的生態(tài)安全屏障和全國巖溶地貌分布面積最廣、石漠化嚴重的邊境地區(qū)之一，以及作為連接中國與東盟自由貿(mào)易區(qū)上具有特殊的區(qū)位優(yōu)勢和國土空間格局，廣西邊境地區(qū)被賦予更加艱巨的“綠色責(zé)任”，要求實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展目標(biāo)的同時，亟需統(tǒng)籌好土地利用空間形態(tài)，探索生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律和保護模式。

圖1 研究區(qū)位圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所用的2000年、2010年、2018年的土地利用變化遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)源自于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心https:∥www.resdc.cn/)，空間分辨率為 30 m×30 m，行政區(qū)矢量邊界來自2019年廣西土地利用現(xiàn)狀更新數(shù)據(jù)庫，糧食單產(chǎn)數(shù)據(jù)、糧食價格數(shù)據(jù)源自于2016年、2017年、2018年、2019年《廣西統(tǒng)計年鑒》、《中國農(nóng)產(chǎn)品價格調(diào)查年鑒》等統(tǒng)計資料，結(jié)合研究區(qū)實際并借助 ArcGIS 10.2平臺劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種土地利用類型。

2 研究方法

2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣方法

采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣方法表征土地利用轉(zhuǎn)型的數(shù)量變化，該方法可用于定量描述系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移特征，具有豐富的統(tǒng)計學(xué)意義[27]。轉(zhuǎn)移矩陣數(shù)學(xué)模型為：

式中:S為土地利用類型面積；i和j分別為研究初期與末期的土地利用類型。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法

謝高地基于Costanza提出的價值系數(shù)，結(jié)合中國實情測算的中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表在生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)研究中得到廣泛應(yīng)用[28]，考慮到廣西邊境地區(qū)的土地利用特點，對謝高地的生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表進行修正[29]，分別得到廣西邊境耕地、林地、草地、水域、未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子，對廣西邊境地區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)類型進行生態(tài)服務(wù)價值評估，計算公式為：

式中:ESVk為第k種地類的服務(wù)價值;ESVf為第f項服務(wù)價值;ESV為區(qū)域總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值;Ak為第k種地類的土地面積;VCkf為第k地類第f項功能單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

2.3 土地利用轉(zhuǎn)型傾向及穩(wěn)定性分析

在土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的基礎(chǔ)上，計算每種土地利用類型新增量、減少量和穩(wěn)定不變的數(shù)量，以及土地利用類型的總變化量、交換變化量及凈變化量。凈變化量是指在土地利用轉(zhuǎn)移矩陣中表示各土地利用類型在數(shù)量上的絕對變化量[30]。計算公式為：

Nj=|Pj+-Pj-|

式中:Nj表示土地類型j的凈變化量;Pj+為土地利用轉(zhuǎn)移矩陣中j地類的增加量；Pj-為土地利用轉(zhuǎn)移矩陣中j地類的減少量。

2.4 改進交叉敏感性系數(shù)模型

改進的交叉敏感性系數(shù)模型(Coefficient of improved cross-sensitivity，CICS)是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對兩種不同土地利用類型轉(zhuǎn)換時面積變化的敏感性程度[31]。當(dāng)CICS大于0時，表示兩種地類的凈轉(zhuǎn)型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能起促進作用，反之，則對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能起抑制作用。作為敏感性的分析對象，交叉敏感性絕對值越大，則表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對兩種轉(zhuǎn)型的土地利用類型越敏感，反之則越不敏感，改進的交叉敏感性系數(shù)模型為：

式中:Pcicski為改進后的k地類和i地類雙向轉(zhuǎn)型時的交叉敏感性系數(shù);Vck為修正后k地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子(元/hm2)；Vci為修正后i地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子(元/hm2);Ski為第j年和第j-1年地類k與地類i的凈轉(zhuǎn)型面積(hm2)。ΔPESV為第j年和第j-1年生態(tài)服務(wù)價值變化量(萬元)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用轉(zhuǎn)型分析

從整體上看，2000—2018年廣西邊境土地利用空間格局相對穩(wěn)定，土地利用類型轉(zhuǎn)型并不是十分凸顯。其中，研究區(qū)土地利用占比從高到低依次為林地、耕地、草地、建設(shè)用地、水域、未利用地(表1)。林地廣泛分布于廣西邊境各縣市，且每個時段林地面積均占研究區(qū)總面積的70%以上；耕地受地形差異、經(jīng)營模式影響，重點分散于寧明縣北部、龍州縣中部、大新縣南部以及靖西市；水域主要分布在防城區(qū)、寧明縣等地；草地和未利用地零星分布；建設(shè)用地重點分布在各市縣行政中心，尤其以東興市、防城區(qū)、寧明縣建設(shè)用地集中成片最為明顯。研究期間土地利用數(shù)量轉(zhuǎn)型初期緩慢，末期劇烈，其中，建設(shè)用地、水域和未利用地呈現(xiàn)攀升趨勢，耕地、林地與草地呈現(xiàn)減少趨勢，建設(shè)用地增幅顯著，近8 348.41 hm2，表明城鎮(zhèn)空間持續(xù)擴張，土地開發(fā)建設(shè)強度提高。

表1 廣西邊境地區(qū)2000-2018年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

從不同時段來看，土地利用轉(zhuǎn)型存在顯著差異：

(1) 2000—2010年，廣西邊境地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型速度緩慢。草地、建設(shè)用地、未利用地面積在縮減，其中草地面積減少最多，10 a間共減少1 795.56 hm2，持續(xù)縮減的原因主要是農(nóng)用地結(jié)構(gòu)調(diào)整以及草場重牧輕養(yǎng)，草地退化嚴重；其次為建設(shè)用地，減少623.16 hm2，這與對農(nóng)村空心化的宅基地復(fù)墾以及對歷史遺留的部分廢棄廠礦、大型工業(yè)區(qū)進行用地整治與生態(tài)修復(fù)有關(guān)；未利用地減少相對緩慢，僅減少42.20 hm2，主要是水域與林地規(guī)模的迅速擴張對草地與未利用地的空間擠壓密切相關(guān)。水域面積增幅最快，增加了1 560.72 hm2，10 a來各縣水利事業(yè)呈現(xiàn)出投入力度大、建設(shè)規(guī)模廣的局面，水庫數(shù)量明顯增加；林地面積增加速度僅次于水域，增加面積為1 445.83 hm2，主要是因為廣西邊境地區(qū)“十五”期間森林資源結(jié)構(gòu)趨于合理，退耕還林、速生豐產(chǎn)林基地建設(shè)、自然保護區(qū)建設(shè)、珠江防護林、沿海防護林等林業(yè)工程建設(shè)成效顯著，城鎮(zhèn)美化、平原丘陵綠化、綠色通道等建設(shè)力度不斷加大，一定程度上保護了林地資源；耕地面積增加431.68 hm2，主要是采取多項措施推動農(nóng)村土地整治工作，增加了耕地的數(shù)量。

(2) 2010—2018年，廣西邊境地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型速度劇烈。耕地、林地、水域面積持續(xù)減少，其中耕地面積減少最多，轉(zhuǎn)移面積占研究區(qū)轉(zhuǎn)移總面積的22.88%，主要原因是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕、生產(chǎn)建設(shè)占用耕地；建設(shè)用地、草地、未利用地面積呈現(xiàn)出增加的態(tài)勢，其中建設(shè)用地激增，新增面積占研究區(qū)新增總面積的50.22%，表明廣西邊境地區(qū)土地供需矛盾進一步加劇，耕地后備資源劇烈減少。

3.2 土地利用轉(zhuǎn)型的傾向及穩(wěn)定性分析

采用新增變化量與穩(wěn)定變化量的比值gp、減少變化量與穩(wěn)定變化量的比值lp、凈變化量與穩(wěn)定變化量的比值np等3個評判指標(biāo)，進一步分析土地利用轉(zhuǎn)型穩(wěn)定性及變化趨勢。若gp大于1，表示土地利用類型在研究期間傾向于增加而并非保持穩(wěn)定不變狀態(tài)；若lp接近1時，則表示土地利用類型在研究期間傾向于向其他地類轉(zhuǎn)變而不是保持穩(wěn)定狀態(tài)。

由表2可知，研究期間，各土地利用類型的gp，lp的數(shù)值較小，表明土地利用轉(zhuǎn)型整體上保持穩(wěn)定狀態(tài)。2000—2010年，建設(shè)用地、草地、未利用地的np值均為負值，表明在這一研究期間內(nèi)，建設(shè)用地、草地、未利用地是處于凈減少狀態(tài)，而林地、水域、耕地的np值均為正值，說明在研究期間主要是建設(shè)用地、草地、未利用地向林地、水域、耕地的轉(zhuǎn)型變化，該轉(zhuǎn)變過程與前述一致，驗證了此類轉(zhuǎn)型的走向及趨勢。

表2 土地利用類型穩(wěn)定性分析

2010—2018年期間，林地與耕地的np值由正值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撝?，表明耕地與林地處于凈減少狀態(tài)，建設(shè)用地、草地與未利用地的np值由負值轉(zhuǎn)變?yōu)檎担砻髟谘芯磕┢谔幱趦粼黾訝顟B(tài)，可能為耕地和林地向建設(shè)用地、草地及未利用地的轉(zhuǎn)型，并且一定程度上在數(shù)量及空間上主要傾向于向建設(shè)用地轉(zhuǎn)型變化。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時空分布特征

根據(jù)式(2—4)測算廣西邊境地區(qū)8個市縣區(qū)共85個鄉(xiāng)鎮(zhèn)2000—2018年土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，從ESV變化量及地均ESV兩個層面來分析廣西邊境地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空異質(zhì)特征(圖2)。

研究期間，廣西邊境地區(qū)的ESV總值整體上呈現(xiàn)出先增后減的態(tài)勢，2000—2010年，ESV由640.98億元提升至644.95億元，主要原因是該時期林地面積增加1 445.83 hm2，水域面積增加1 560.72 hm2；2010—2018年，ESV由644.95億元降至641.52億元，下降幅度較大。研究期間廣西邊境地區(qū)ESV變化量與土地利用轉(zhuǎn)型趨勢較為吻合，整體上增加與減少相當(dāng)，ESV減少主要集中在東興市、防城區(qū)、龍州縣中部，憑祥市以及靖西市北部，巖溶地區(qū)表層泥土薄，生態(tài)系統(tǒng)相對薄弱，建設(shè)用地規(guī)模擴張導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少。ESV增加主要集中在寧明縣、靖西市南部與那坡縣南部一帶，近年來，廣西邊境地區(qū)落實揚生態(tài)文明旗幟，擔(dān)生態(tài)惠民責(zé)任，擦亮“山清水秀生態(tài)美”的廣西金字招牌，不斷加大生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)修復(fù)力度，2018年，研究區(qū)森林覆蓋率平均達66.16%，祖國南疆的生態(tài)安全屏障作用日益突出。2000—2018年地均ESV高值主要集中于防城區(qū)、寧明縣南部以及那坡縣南部一帶，該區(qū)域水域面積與林地面積占比較高，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越。地均ESV低值出現(xiàn)在寧明縣北部、龍州縣、大新縣和靖西市，其中靖西市地均ESV最低，主要原因為是靖西市作為百色市新的增長極，建成區(qū)面積擴張速度加快，林地面積較少，森林資源優(yōu)勢逐漸降低。

圖2 廣西邊境地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

3.4 生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性分析

圖3為初期和末期2個時期5種地類之間15種轉(zhuǎn)型的交叉敏感性響應(yīng)系數(shù)。結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)耕地、林地、水域向其他地類的轉(zhuǎn)型比較敏感，其中，最為敏感的為耕地與水域、建設(shè)用地；林地與水域、建設(shè)用地；水域與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型，兩兩間的交叉敏感性系數(shù)均大于0.1。此外，草地、未利用地向其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性系數(shù)較低，則表明不夠敏感。

(1) 耕地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性：研究初期，耕地與林地、草地、未利用地的轉(zhuǎn)型不敏感。研究末期，廣西堅持生態(tài)優(yōu)先理念，堅持生態(tài)惠民，大力推進生態(tài)文明建設(shè)，生態(tài)服務(wù)功能對此類轉(zhuǎn)型的敏感性略有提升；其中，研究前期耕地與林地的轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)耕地向林地的凈轉(zhuǎn)入，ESV增加，CICS為-0.020 2，表明兩種地類轉(zhuǎn)型對ESV的變化起抑制作用，后期為0.001 3，兩種地類的轉(zhuǎn)型對ESV的變化起促進作用，這與廣西邊境地區(qū)對陡坡耕地和石漠化嚴重的耕地實施退耕還林工程建設(shè)有一定的關(guān)聯(lián)；耕地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致耕地減少，建設(shè)用地增加，研究期間CICS從-0.018 8提升至0.101 1，即生態(tài)服務(wù)功能對此類轉(zhuǎn)型比較敏感且敏感性逐漸提升，體現(xiàn)出建設(shè)用地向外延伸占用耕地，導(dǎo)致大量優(yōu)質(zhì)耕地流失，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響較為顯著。

(2) 林地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性：研究期間，林地與草地、未利用地的轉(zhuǎn)型不敏感，CICS均處于低值，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對此類型的轉(zhuǎn)型缺乏敏感；林地與水域的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致林地增加，水域減少，前期CICS為-0.083 5，后期CICS提升為-0.130 8，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對林地與水域轉(zhuǎn)型的敏感性上升；林地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致林地減少，建設(shè)用地增加，呈現(xiàn)林地向建設(shè)用地的凈轉(zhuǎn)入，兩者間的轉(zhuǎn)型對ESV變化起促進作用，其中，CICS由前期的0.037 8提升到后期的0.455 0，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對此類轉(zhuǎn)型敏感程度較高，表明建設(shè)占用林地形勢依舊嚴峻，主要表現(xiàn)為近年來廣西邊境地區(qū)為推動口岸貿(mào)易發(fā)展，憑借與越南一衣帶水的區(qū)位條件，大力發(fā)展紅木加工等產(chǎn)業(yè)，占用部分林地以推進口岸基礎(chǔ)設(shè)施和互聯(lián)互通建設(shè)，提升通關(guān)服務(wù)水平。

圖3 廣西邊境地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值交叉敏感響應(yīng)系數(shù)

(3) 草地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性：草地與水域的轉(zhuǎn)型引起草地減少，水域增加，ESV增加，CICS在前后期均為負值，分別為-0.023 7和-0.014 8，展現(xiàn)出草地與水域的轉(zhuǎn)型對ESV的變化起抑制作用，且敏感性下降，說明占用水域擠占草地的面積有所減少；草地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型表現(xiàn)為草地向建設(shè)用地的凈轉(zhuǎn)入，ESV減少，CICS在前后期分別為0.004 7，0.106 6，兩地類間的轉(zhuǎn)型對ESV的變化均起到促進作用，且后期敏感性明顯提高，這與邊境地區(qū)為推動旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，占用部分草地擴大特色旅游小鎮(zhèn)和旅游新村規(guī)模建設(shè)密切聯(lián)系；草地與未利用地轉(zhuǎn)型的CICS絕對值低于0.005，表明草地與未利用地轉(zhuǎn)型不敏感。

(4) 水域與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性：水域與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型在前期表現(xiàn)為水域向建設(shè)用地的凈流入，ESV減少，后期表現(xiàn)為建設(shè)用地向水域的凈流入，ESV增加，研究期間CICS從-0.090 2轉(zhuǎn)變?yōu)?.106 6，表明水域與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型從抑制作用變化為促進作用，促進作用較為顯著，且敏感性較高；水域和未利用地轉(zhuǎn)型的CICS值較低，表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對上述轉(zhuǎn)型缺乏敏感。

(5) 建設(shè)用地與其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性：建設(shè)用地與未利用地的轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)建設(shè)用地向未利用地的凈轉(zhuǎn)入，ESV減少，研究期間CICS值較小，生態(tài)服務(wù)功能對此類轉(zhuǎn)型缺乏敏感。

3.5 生態(tài)系統(tǒng)交叉敏感性分區(qū)

交叉敏感性等級象征著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對土地利用轉(zhuǎn)型的響應(yīng)程度，敏感性高低表明區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受此類土地利用轉(zhuǎn)型的影響強弱。依據(jù)前文對邊境地區(qū)的交叉敏感性分析，采用了4組交叉敏感性較高的土地利用轉(zhuǎn)型類型，基于不同凈轉(zhuǎn)型方向的基礎(chǔ)上，運用ArcGIS 10.2的自然斷點法構(gòu)建4類敏感性等級區(qū)，得到不同交叉敏感性等級分區(qū)面積統(tǒng)計結(jié)果(表3)和空間全局特征(圖4)。

(1) 耕地與水域轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)在整個廣西邊境區(qū)域范圍內(nèi)分布最廣，占區(qū)域總面積的37.85%，主要分布在防城區(qū)十萬山山脈、寧明縣明江河谷平原、龍州縣中部、大新縣等地區(qū)，此類地區(qū)作為廣西邊境地區(qū)重要的重點生態(tài)保護區(qū)，植被生態(tài)質(zhì)量高，受人為活動的干擾少。低生態(tài)敏感區(qū)和中生態(tài)敏感區(qū)主要零星分布在防城區(qū)南部、寧明縣與龍州縣交界處、大新縣北部等地區(qū)，分別占區(qū)域總面積的11.40%，1.91%。高生態(tài)敏感區(qū)主要分布在東興市東部與大新縣南部，占總面積3.34%，該區(qū)域受外來干擾對其自身影響劇烈，且在短期內(nèi)難以自行恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，主要原因是區(qū)域水系比較發(fā)達，漁業(yè)發(fā)展及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要使得水域用地的利用程度進一步加強，耕地向水域的轉(zhuǎn)型導(dǎo)致區(qū)域水域面積的增加，受經(jīng)濟利益驅(qū)使，部分耕地被開挖成魚池及坑塘，耕地數(shù)量有所減少。

(2) 耕地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)占比最大，面積高達43.96%，總體上占據(jù)防城區(qū)北部、寧明縣南部、那坡縣、大新縣與靖西市交界等地區(qū)，該區(qū)域受自然地理環(huán)境因素限制，石山泥嶺間雜遍布，石漠化地區(qū)建設(shè)用地較少成片，可轉(zhuǎn)型的面積不多。低生態(tài)敏感區(qū)零散分布于寧明縣、大新縣、靖西市等區(qū)域，占區(qū)域面積的27.15%，該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受土地利用轉(zhuǎn)型的影響程度小。中生態(tài)敏感區(qū)分布在憑祥市、靖西市、大新縣、龍州縣，該區(qū)域享受興邊富民、經(jīng)濟刺激等系列發(fā)展戰(zhàn)略及優(yōu)惠政策以來，舉力培育和推進邊民互市貿(mào)易點、邊境產(chǎn)業(yè)園區(qū)及商貿(mào)物流通道建設(shè)，同時，城鎮(zhèn)化的發(fā)展也不可避免占用耕地資源，從而迫使部分耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)型。高生態(tài)敏感區(qū)主要分布在東興市、寧明縣、龍州縣、靖西市4個區(qū)域主城區(qū)，占6.55%，主城區(qū)作為城鎮(zhèn)化率最高，最為重要的經(jīng)濟發(fā)展核心及區(qū)域交通樞紐，攤餅式發(fā)展勢必會擠占耕地以拓展城鎮(zhèn)規(guī)模，侵蝕耕地以向建設(shè)用地轉(zhuǎn)型。

表3 廣西邊境地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型交叉敏感性等級分區(qū)面積

圖4 廣西邊境地區(qū)交叉敏感性分區(qū)

(3) 林地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型展現(xiàn)出林地向建設(shè)用地的凈轉(zhuǎn)型，其中，非生態(tài)敏感占區(qū)域面積的55.26%，占比最大，重點分布于寧明縣中部、龍州縣、大新縣以及那坡縣北部等區(qū)域，究其原因，主要為該地區(qū)林地資源豐富，是廣西重要的林業(yè)大縣，生態(tài)林業(yè)及民生林業(yè)建設(shè)成效顯著，提供了堅實的生態(tài)屏障。低生態(tài)敏感區(qū)主要分布在東興市東部、靖西市中部、寧明縣北部等地，占22.61%。中生態(tài)敏感區(qū)和高生態(tài)敏感區(qū)占主要分布在在防城區(qū)和東興市主城區(qū)、憑祥市以及靖西市北部，該區(qū)域作為廣西邊境重要的貿(mào)易出口通道，隨著東盟自由貿(mào)易區(qū)建設(shè)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟持續(xù)增溫，應(yīng)嚴格控制森林向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型，確保林地生態(tài)系統(tǒng)得到有效保護。

(4) 水域與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的非生態(tài)敏感區(qū)零散分布與廣西邊境各市縣，面積占比最大，為35.08%，表明區(qū)域土地利用整體較為穩(wěn)定。低生態(tài)敏感區(qū)與中生態(tài)敏感區(qū)面積較小，總體在東興市、寧明縣北部、大新縣中部等地區(qū)分布，分別占總面積的8.64%，3.03%。高生態(tài)敏感區(qū)范圍最小，占1.05%，主要分布在防城區(qū)主城區(qū)，區(qū)域作為西南地區(qū)開展“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的重要出邊通道，承擔(dān)著桂南和東盟物流的樞紐作用，臨近港口，河流眾多，港口碼頭建設(shè)及吹沙填海等工程驅(qū)動水域向建設(shè)用地轉(zhuǎn)型。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

土地利用轉(zhuǎn)型作為驅(qū)動區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)變的重要根源，受人為活動、自然因素等的干擾，廣西邊境地區(qū)2000—2018年以來，各土地利用類型因人類的社會發(fā)展需要和保護政策實施而經(jīng)歷著深刻的相互轉(zhuǎn)移過程，引起大量建設(shè)用地規(guī)模擴張占用了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要載體耕地、林地、水域，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值驟降，呈現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)逐步退化的典型特點。其中，土地利用轉(zhuǎn)型時空變化特征與相近案例[32-33]的研究成果相近，其動態(tài)演變與邊境貿(mào)易因素、城市建設(shè)發(fā)展密切聯(lián)系；在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值方面，ESV總值先增后減的趨勢與王永琪等[34]對珠江—西江經(jīng)濟帶廣西段的研究成果暗合，與北部灣沿海地區(qū)[35]的研究結(jié)果相比稍高，其原因與廣西邊境地區(qū)獨特的地域性有關(guān)。另外，研究通過改進的交叉敏感性模型分析廣西邊境地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)服務(wù)價值，較傳統(tǒng)的敏感性分析相比，其計算結(jié)果更能表達出彈性系數(shù)應(yīng)有的現(xiàn)實意義，劃分的生態(tài)敏感區(qū)域與周興等[36]對廣西的劃分結(jié)果相似，廣西邊境地區(qū)作為生態(tài)環(huán)境脆弱、少數(shù)民族集聚的重要空間和承載區(qū)域、急需致力于口岸經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)小鎮(zhèn)、跨國旅游等經(jīng)濟發(fā)展模式，明晰耕地與水域、林地與水域、林地與建設(shè)用地、水域和建設(shè)用地等高生態(tài)敏感區(qū)，可披露廣西邊境地區(qū)在有著得天獨厚的生態(tài)優(yōu)勢、復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境及邊境貿(mào)易差異較大情形下，為其他連續(xù)交界的邊境地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)服務(wù)功能的同類研究提供借鑒。

由于廣西邊境地區(qū)屬于典型的“老、少、邊、山、窮”區(qū)域，土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究存在具有邊境特質(zhì)的復(fù)雜性與不確定性，在測算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時，沒有將建設(shè)用地對水文調(diào)節(jié)產(chǎn)生一定的負面影響考慮在內(nèi)，今后，將把建設(shè)用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值測算作為下一步研究的重點。此外，隨著興邊富民行動和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快推進，以及在邊境區(qū)域差異化的發(fā)展戰(zhàn)略下，應(yīng)加強微觀尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)交叉敏感性研究，研究結(jié)果對廣西邊境地區(qū)在加強生態(tài)文明建設(shè)和促進地區(qū)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展更具指導(dǎo)意義。

4.2 結(jié) 論

本文以廣西邊境地區(qū)8個縣市區(qū)為研究區(qū)、基于2000年、2010年及2018年三期廣西邊境地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，利用謝高地單位面積價值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值化方法、土地利用傾向及穩(wěn)定性方法，分析廣西邊境土地利用轉(zhuǎn)型及其傾向性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空分布特征，基于改進的交叉敏感性系數(shù)，呈現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在土地利用轉(zhuǎn)型下的響應(yīng)程度，最后進行交叉敏感性分區(qū)。得到的研究結(jié)論如下：

(1) 廣西邊境地區(qū)土地利用格局總體上與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展相吻合，初期緩和，末期劇烈。2000—2010年，廣西邊境地區(qū)各土地利用發(fā)生轉(zhuǎn)型總面積為18 867.04 hm2，轉(zhuǎn)型力度較為緩和，2010—2018年，各土地利用類型轉(zhuǎn)型高達51 704.94 hm2，較前期增長2.74倍，轉(zhuǎn)型力度劇烈。研究期間，廣西邊境地區(qū)耕地、林地、草地數(shù)量縮減，其中耕地面積收縮量最大，共3 655.42 hm2，其次是林地，減少2 635.30 hm2。此外，建設(shè)用地、水域和未利用地增加，建設(shè)用地增加8 348.41 hm2，連年比重逐步增高，規(guī)模不斷向外擴張，在防城區(qū)、東興市、靖西市等地表現(xiàn)突出，意味著城鎮(zhèn)周邊優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地，尤其是農(nóng)業(yè)空間發(fā)展受到擠壓，結(jié)合土地利用傾向與穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)與土地利用轉(zhuǎn)型的方向及趨勢一致。

(2) 研究期間，廣西邊境地區(qū)ESV整體上呈現(xiàn)先增后減的趨勢。其中，初期林地與水域數(shù)量增加較多，林地面積占極大比例的那坡縣、寧明縣、靖西市南部對ESV增加的貢獻率較高。ESV變化量較大的分布在寧明縣中部、靖西市和那坡縣南部，該區(qū)域受人為干擾及建成區(qū)規(guī)模擴張影響程度小。地均ESV呈現(xiàn)出中間低，兩端高的分異格局，低值處在周邊地勢較為緩和的丘陵、平原區(qū)，以耕地及建設(shè)用地為主的市縣，高值為廣西邊境兩端森林覆蓋率較高，處于生態(tài)本底特征較為優(yōu)越的地區(qū)。

(3) 基于交叉敏感性分析可知，研究期間各土地利用類型轉(zhuǎn)型中耕地、林地及水域向其他地類的轉(zhuǎn)型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的敏感程度較高，其中最為敏感的是耕地與水域、建設(shè)用地；林地與建設(shè)用地；水域與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型，兩兩間交叉敏感性系數(shù)均大于0.1。此外，草地、未利用地向其他地類轉(zhuǎn)型的交叉敏感性系數(shù)比較低，相比不夠敏感。

(4) 基于交叉敏感性分區(qū)結(jié)果顯示：耕地與水域轉(zhuǎn)型的高生態(tài)敏感性主要分布在水系比較發(fā)達的東興市東部、大新縣南部地區(qū)，占總面積的3.34%；耕地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的高生態(tài)敏感區(qū)面積最大，為總面積的6.55%，重點分布于東興市、寧明縣、龍州縣、靖西市等4個作為東盟較大的商貿(mào)物流基地和跨境旅游勝地；林地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的高生態(tài)敏感區(qū)主要分布在防城區(qū)和東興市主城區(qū)、憑祥市以及靖西市北部等邊境貿(mào)易發(fā)展重點區(qū)域，面積占2.65%；水域與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型的高生態(tài)敏感區(qū)面積最小，占1.05%，僅在臨港的防城區(qū)一帶分布。總體上看，耕地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)型始終是影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要驅(qū)動力量。