蘇 寧,丁國(guó)棟,2,杜林芳,楊 光,雷燕慧,趙媛媛,2,*

1 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院 水土保持國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083 2 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院 寧夏鹽池毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站, 北京 100083 3 北京節(jié)能環(huán)保中心, 北京 101160 4 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院, 呼和浩特 010018

資源型城市是指資源產(chǎn)業(yè)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中占有較大比重的城市[1],中國(guó)共擁有262座資源型城市。資源型城市在人類活動(dòng)強(qiáng)烈,城鎮(zhèn)迅速擴(kuò)展的同時(shí),隨著資源的開(kāi)采和資源儲(chǔ)量的持續(xù)減少,生態(tài)環(huán)境被破壞、生態(tài)脆弱性和敏感性不斷增強(qiáng),因而需要開(kāi)展大量生態(tài)建設(shè)以維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[2—3]。鄂爾多斯是典型的資源型城市,已探明煤炭?jī)?chǔ)量占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的1/6[4],城鎮(zhèn)人口比例從2000年初的38.30%增加到2018年的74.49%,同期城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積也在持續(xù)上升[5]。與此同時(shí),鄂爾多斯市位于毛烏素沙地腹地,是我國(guó)荒漠化最嚴(yán)重的地區(qū)之一,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱,抵抗外界干預(yù)能力較差[6—7]。在城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和區(qū)域大規(guī)模生態(tài)建設(shè)等人類活動(dòng)作用下,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性一直是學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。因此,探究以鄂爾多斯市為代表的資源型城市中人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,對(duì)于區(qū)域的可持續(xù)管理具有重要意義。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的惠益,是生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的重要指標(biāo)[8]。人類可持續(xù)發(fā)展離不開(kāi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),同時(shí)人類活動(dòng)也在積極(例如,生態(tài)系統(tǒng)管理、生態(tài)恢復(fù))或消極(例如,土地開(kāi)墾、城市化與工業(yè)化)地影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[9]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的最常用指標(biāo),其是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類價(jià)值的直接表現(xiàn)[8]。Costanza等[8]于1997年首次采用當(dāng)量因子法將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)貨幣價(jià)值化,并在全球范圍內(nèi)對(duì)16個(gè)生物群落的17項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估。之后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估方法[10—12]及應(yīng)用[13—17]成為研究的熱點(diǎn),歐陽(yáng)志云等[18]采用相同的方法,評(píng)估了中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；謝高地等[19—21]不斷對(duì)該方法進(jìn)行修訂,確定了中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量,并提出適合我國(guó)的評(píng)估方法。但在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行價(jià)值評(píng)估時(shí),學(xué)者們大多只基于糧食數(shù)據(jù)對(duì)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行簡(jiǎn)單修正,對(duì)于植被覆蓋度的差異未予以考慮,這會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值無(wú)法反映真實(shí)情況,影響評(píng)估的客觀性。

因此,本研究以內(nèi)蒙古鄂爾多斯市為研究區(qū),采用1990—2018年土地利用/覆蓋變化、歸一化植被(NDVI)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù),揭示以城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)建設(shè)為代表的人類活動(dòng)特征；提出基于植被覆蓋度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量修正方法,量化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空格局；進(jìn)而評(píng)估城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)恢復(fù)雙過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的積極和消極影響,研究結(jié)果對(duì)建立生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制、維持和提高區(qū)域發(fā)展可持續(xù)性及人類福祉具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯市(圖1)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部(37°35′—40°51′N,106°42′—111°27′E),總面積8.67萬(wàn)km2。區(qū)域西北高、東南低,北部為黃河沖積平原區(qū),東部為丘陵溝壑區(qū),西部為波狀高原區(qū),中部為庫(kù)布其沙漠,南部為毛烏素沙地。區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶詺夂?氣候干旱,東部地區(qū)降水量平均在300—400mm,西部地區(qū)降水量在190—300mm,年蒸發(fā)量高達(dá)2000—3000mm,年平均氣溫在5.3—8.7℃,風(fēng)速為2.7—3.7m/s,年大風(fēng)日數(shù)約40d。該區(qū)所處位置既是半干旱向干旱過(guò)渡區(qū)、風(fēng)沙高原向黃土高原過(guò)渡區(qū),也是農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū),庫(kù)布其沙漠和毛烏素沙地占總面積的49%,這導(dǎo)致該區(qū)受風(fēng)蝕影響非常嚴(yán)重,加之資源開(kāi)采破壞地表覆蓋,使得風(fēng)蝕導(dǎo)致的土地荒漠化加劇。土地荒漠化、沙塵暴、水土流失、草場(chǎng)退化、資源開(kāi)發(fā)等問(wèn)題讓該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。

圖1 研究區(qū)Fig.1 The study area NDVI: 歸一化植被Normalized difference vegetation index

鄂爾多斯市70%地表下埋藏著煤炭資源,其80%的GDP來(lái)源于煤炭開(kāi)采[4],是典型的資源型城市[22]。2018年,鄂爾多斯市GDP為3763.2億元,占內(nèi)蒙古自治區(qū)GDP的五分之一；人均GDP為18.19萬(wàn)元,位于內(nèi)蒙古自治區(qū)第一。區(qū)域進(jìn)行煤炭資源開(kāi)發(fā)的同時(shí),也注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。同時(shí)實(shí)施“兩個(gè)雙百萬(wàn)”、“五區(qū)”綠化、禁牧、天然林保護(hù)工程、三北防護(hù)林工程、建立生態(tài)自然恢復(fù)區(qū)等生態(tài)建設(shè)保護(hù)措施。目前,已形成了較為成熟的沙地和沙漠治理模式,荒漠化實(shí)現(xiàn)了由嚴(yán)重惡化到整體遏制的歷史性轉(zhuǎn)變。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的1990、2000、2010、2018年土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)及植被NDVI數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)包括6個(gè)一級(jí)類和25個(gè)二級(jí)類。為了更準(zhǔn)確的反映草地所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,故在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算時(shí),將草地細(xì)分為高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地三類,進(jìn)行價(jià)值系數(shù)的調(diào)整。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括稻谷、小麥、玉米的播種面積、單產(chǎn)及單位面積凈利潤(rùn),數(shù)據(jù)來(lái)源為《國(guó)家統(tǒng)計(jì)局關(guān)于糧食產(chǎn)量的公告》及《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》；鄂爾多斯市糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)自政府網(wǎng)站文件《鄂爾多斯市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》；行政區(qū)劃數(shù)據(jù)采用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心所提供的1∶100萬(wàn)比例尺數(shù)據(jù)。

2.2 人類活動(dòng)的量化

土地利用/覆蓋變化是人類活動(dòng)最直接的表達(dá)方式[23]。因此,本研究通過(guò)土地利用/覆蓋變化來(lái)體現(xiàn)人類活動(dòng)的過(guò)程。同時(shí),結(jié)合鄂爾多斯市發(fā)展特征,重點(diǎn)關(guān)注城鎮(zhèn)建設(shè)用地(包括城鄉(xiāng)、工礦和居民用地)擴(kuò)展和生態(tài)建設(shè)過(guò)程。城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展主要指其他地類轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地的過(guò)程；生態(tài)建設(shè)過(guò)程主要包括植樹(shù)造林種草、封山育林、退耕還林還草、禁牧和輪牧等,土地利用/覆蓋變化上主要表現(xiàn)為其他地類轉(zhuǎn)為草地、林地等地類,以及植被覆蓋度增加的過(guò)程,本文選取土地利用動(dòng)態(tài)度和轉(zhuǎn)移矩陣方法來(lái)分析城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)建設(shè)情況。

土地利用動(dòng)態(tài)度計(jì)算公式為：

(1)

式中,F為研究時(shí)段內(nèi)各土地利用類型變化的動(dòng)態(tài)度(%)；U2為所計(jì)算地類在研究期末的面積,U1為所計(jì)算地類在研究期初的面積。T為研究時(shí)段的時(shí)間長(zhǎng)度(a)。

轉(zhuǎn)移矩陣可以表現(xiàn)土地利用/覆蓋類型間相互轉(zhuǎn)換的情況,本文將研究區(qū)分為林地、草地、耕地、水域、城鎮(zhèn)建設(shè)用地、未利用土地6類,并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)移矩陣分析。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

2.3.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式為[24]：

(2)

ESVs=VCjs×Aj

(3)

式中,ESV為研究區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)所能提供的服務(wù)價(jià)值(元)；VCj為第j類土地利用類型或不同亞類草地單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)；Aj為不同土地利用/覆蓋類型或不同亞類草地的面積。ESVs為單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元),VCjs為單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)。

其中,在“中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表[21]”的基礎(chǔ)上,對(duì)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)中草地、林地的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子系數(shù)進(jìn)行修正。本文依據(jù)中國(guó)科學(xué)院的分類標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)草地分為低覆蓋度草地(覆蓋度在5%—20%的天然草地)、中覆蓋度草地(覆蓋度在20%—50%的天然草地和改良草地)和高覆蓋度草地(覆蓋度>50%的天然草地、改良草地和割草地)；將林地分為有林地(郁閉度>30%的天然林和人工林)、灌木林(郁閉度>40%、高度在2m以下的矮林地和灌叢林地)、疏林地(郁閉度為10%—30%的林地)和其他林地(未成林造林地、跡地、苗圃及各類園地),結(jié)合中國(guó)不同亞類草地、林地類型上植被平均覆蓋度與草地、林地總體平均植被覆蓋度的比值,來(lái)計(jì)算修正因子。計(jì)算方法如下。

Eni=Ei×Ci

(4)

(5)

參考謝高地等“基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法改進(jìn)[20]”的處理方法進(jìn)行1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算,得到當(dāng)量因子D。通過(guò)修訂公式計(jì)算鄂爾多斯市當(dāng)量因子的值,修訂公式為：

(4)

式中,φ為鄂爾多斯市修訂系數(shù),Q為1990—2018年鄂爾多斯市平均糧食單產(chǎn),Qo為1990—2018年全國(guó)平均糧食單產(chǎn)。

計(jì)算鄂爾多斯市當(dāng)量因子,計(jì)算式為：

D0=φ×D

(5)

式中,D0為鄂爾多斯市1個(gè)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量(元/hm2),φ為鄂爾多斯市修訂系數(shù),D表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量 (元/hm2)；計(jì)算得到鄂爾多斯市一個(gè)當(dāng)量因子的價(jià)值為4172.76元/hm2。

在修正的當(dāng)量因子基礎(chǔ)上,計(jì)算得到鄂爾多斯市各土地利用/覆蓋類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(表1)?；诖?我們計(jì)算了鄂爾多斯市1990—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化。

表1 鄂爾多斯市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表/(元/hm2)

2.3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間分布特征

3 結(jié)果與分析

3.1 1990—2018年城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)建設(shè)過(guò)程

鄂爾多斯市草地所占面積最大,其次是未利用土地,二者總覆蓋度高于80%。草地主要分布在鄂托克旗、伊金霍洛旗和準(zhǔn)格爾旗,未利用土地主要分布在杭錦旗、鄂托克前旗和烏審旗。1990—2018年,鄂爾多斯市城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積持續(xù)擴(kuò)大,且擴(kuò)展速度持續(xù)增加。1990—2000年、2000—2010年和2010—2018年3個(gè)時(shí)段年均擴(kuò)展速度分別為0.36%、4.34%和10.27%。草地和耕地是城鎮(zhèn)建設(shè)用地主要占用的類型(圖2)。從各旗縣來(lái)看,1990—2000年、2000—2010年和2010—2018年城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增速最快的分別是鄂托克旗(1.34%)、伊金霍洛旗(11.81%)和東勝區(qū)(39.85%)。

圖2 鄂爾多斯市1990—2018年土地利用/覆蓋變化Fig.2 Land use/cover changes in Ordos City from 1990 to 2018

同期,林地面積持續(xù)增加,草地面積在2000年前后表現(xiàn)出一定的差異。1990—2000年,草地減少315km2,林地增加97km2。草地變化主要體現(xiàn)為高、中覆蓋度草地轉(zhuǎn)為低覆蓋度草地,低覆蓋度草地轉(zhuǎn)為未利用土地,主要分布在鄂托克旗和烏審旗；林地增量主要由未利用土地轉(zhuǎn)換而來(lái),分布在杭錦旗和東勝區(qū)。2000—2010年,草地和林地分別增加1117km2和74km2,增加的草地以中覆蓋度草地為主,主要來(lái)自于未利用土地和耕地,分布在鄂托克前旗、達(dá)拉特旗及伊金霍洛旗等旗縣；增加的林地大部分來(lái)自耕地和未利用土地,主要分布在伊金霍洛旗、東勝區(qū)及達(dá)拉特旗。2010—2018年,草地和林地分別增加了1658km2、58km2,增加的草地主要來(lái)自未利用土地,在整個(gè)區(qū)域內(nèi)均有分布；林地增加的面積主要來(lái)自于草地和未利用土地,主要分布在烏審旗、伊金霍洛旗、東勝區(qū)、準(zhǔn)格爾旗及杭錦旗。

3.2 1990—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

如表2,鄂爾多斯市2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2421.38元,草地貢獻(xiàn)了65%以上。1990—2018年,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值先下降后上升,整體呈上升趨勢(shì)。從1990年的2312.24億元上升至2018年的2421.38億元,上升了109.14億元(4.72%)。各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在不同時(shí)期也表現(xiàn)出一定差異,林地服務(wù)價(jià)值持續(xù)上升,29年上升了22.21億元(15.09%)；未利用土地服務(wù)價(jià)值先上升后下降,總體下降了3.47億元(8.15%)；耕地服務(wù)價(jià)值持續(xù)下降了6.03億元(4.52%)；草地服務(wù)價(jià)值先下降后上升,總體上升了66.90億元(4.22%)。

表2 鄂爾多斯市各土地利用/覆蓋類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)

從空間分布來(lái)看,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值低值區(qū)集中分布在庫(kù)布齊沙漠和毛烏素沙地,此外區(qū)域相對(duì)較高(圖3)。東北部達(dá)拉特旗-東勝區(qū)-伊金霍洛旗-準(zhǔn)格爾旗一帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值主要集中在360—480萬(wàn)元/km2,西南部鄂托克旗-鄂托克前旗一帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以240—360萬(wàn)元/km2為主。位于鄂爾多斯市西北和東南部的杭錦旗和烏審旗生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值基本小于240萬(wàn)元/km2。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性,1990、2000、2010、2018年的MoranI指數(shù)分別為0.486、0.489、0.513和0.469(Z>2.58,P<0.01)。1990—2000年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少較為顯著的區(qū)域(冷點(diǎn))主要分布在烏審旗、鄂托克前旗和杭錦旗中部(圖4)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值顯著增加的區(qū)域(熱點(diǎn))主要分布在杭錦旗西北部、東勝區(qū)及周邊區(qū)域。2000—2010年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少較為顯著的區(qū)域(冷點(diǎn))主要分布在杭錦旗北部及烏審旗；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值顯著增加的區(qū)域(熱點(diǎn))主要分布在伊金霍洛旗和杭錦旗南部。2010—2018年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少較為顯著的區(qū)域(冷點(diǎn))主要分布在達(dá)拉特旗-東勝區(qū)-伊金霍洛旗一帶；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值顯著增加的區(qū)域(熱點(diǎn))主要分布在杭錦旗-鄂托克旗-鄂托克前旗一帶。

圖3 鄂爾多斯市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布Fig.3 The spatial distribution of ecosystem services value in Ordos City

圖4 鄂爾多斯市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)變化量冷熱點(diǎn)分析Fig.4 Hotspot analysis on the change of ecosystem services (ESV) value in Ordos City

4 討論

4.1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量系數(shù)調(diào)整的必要性

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估方法主要分為兩類,一類是基于單位服務(wù)功能價(jià)格法,另一類是基于單位面積的價(jià)值當(dāng)量法[27]。價(jià)格法所需參數(shù)較多、計(jì)算相對(duì)復(fù)雜；而價(jià)值當(dāng)量法更為直觀,數(shù)據(jù)需求相對(duì)較小,適用于區(qū)域及全球尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估[20]。在使用價(jià)值當(dāng)量法進(jìn)行價(jià)值評(píng)估的研究中[28—30],主要基于糧食數(shù)據(jù)對(duì)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量進(jìn)行本土化修正,并未考慮草地、林地植被覆蓋度的漸變特征。為提高評(píng)估的準(zhǔn)確性,本文在對(duì)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的價(jià)值量進(jìn)行本土化修正的同時(shí),基于植被覆蓋度對(duì)“中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表[21]”中草地、林地的當(dāng)量系數(shù)進(jìn)行本土化修正。對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表3),系數(shù)調(diào)整會(huì)明顯影響鄂爾多斯市草地和林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估結(jié)果。系數(shù)調(diào)整后,林地服務(wù)價(jià)值在1990年、2000年、2010年和2018年較調(diào)整前分別增加了4.42億元、3.56億元、7.64億元和5.74億元；草地服務(wù)價(jià)值在同期較調(diào)整前分別減少了26.08億元、47.91億元、46.86億元和32.41億元。對(duì)林、草地進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),29年間灌木林和其他林地價(jià)值減少,有林地和疏林地價(jià)值增加；低、高覆蓋度草地價(jià)值總體減少,中覆蓋度草地價(jià)值增加。本研究在一定程度上提高了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的客觀性,并為草地、林地當(dāng)量系數(shù)的修正提供了參考。但系數(shù)調(diào)整基于植被覆蓋度的漸變特征進(jìn)行,對(duì)于耕地、水域、未利用土地等植被覆蓋度漸變特征不明顯或無(wú)植被覆蓋的土地利用/覆蓋類型不適用,具有一定的局限性。

4.2 區(qū)域人類活動(dòng)對(duì)資源型城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響

鄂爾多斯市屬于典型的資源型城市,自2001年撤盟改市以來(lái),經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,大量的企業(yè)和個(gè)人向城市集中,涌入城市的人口直接推動(dòng)了城鎮(zhèn)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),加之國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略及2014年之后國(guó)家新型城鎮(zhèn)規(guī)劃的不斷推進(jìn),鄂爾多斯市城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積在1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年分別增加了28 km2、347 km2、942km2,城鎮(zhèn)化速度不斷加快,區(qū)域資源優(yōu)勢(shì)得到逐步釋放。但與此同時(shí),城鎮(zhèn)建設(shè)用地的不斷增加會(huì)使自然植被遭到破壞、減少生物多樣性、破壞土地結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[31],并占用大量生態(tài)用地,導(dǎo)致土地沙化擴(kuò)展速度加快[32],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平降低。1990—2018年,鄂爾多斯市各土地利用/覆蓋類型均有被城鎮(zhèn)建設(shè)用地占用的現(xiàn)象,其中草地、耕地和未利用土地是被占用的主要類型。由此導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年分別喪失了1.21億元、34.06億元和57.30億元(表4)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的喪失會(huì)對(duì)人類福祉產(chǎn)生消極影響,并對(duì)區(qū)域生態(tài)安全構(gòu)成直接威脅[33]。

生態(tài)恢復(fù)被認(rèn)為是改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),應(yīng)對(duì)環(huán)境退化的有效手段[34]。為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,鄂爾多斯市相繼實(shí)施了天然林保護(hù)工程(2001年)、“三北”防護(hù)林體系建設(shè)第四期工程(2001年)、天然草原植被恢復(fù)和建設(shè)(2001年)、日元貸款項(xiàng)目(2001年)、退耕還林工程(2001年)和野生動(dòng)植物保護(hù)及自然保護(hù)區(qū)建設(shè)工程(2004年)等國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)建設(shè)工程。相關(guān)研究表明,生態(tài)工程的實(shí)施使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)得到明顯改善[34]。本文進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),鄂爾多斯市2000年以來(lái)退耕還林還草(耕地轉(zhuǎn)為林地、草地)、草原植被恢復(fù)(未利用地等其他地類轉(zhuǎn)為草地)和造林工程(未利用地等其他地類轉(zhuǎn)為林地)分別貢獻(xiàn)了17.3億元、77.86億元和18.35億元,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)增量約為113.53億元(表5),大于同期城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展帶來(lái)的損失。

區(qū)域人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響存在明顯空間異質(zhì)性,冷熱點(diǎn)分布廣泛。1990—2000年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值區(qū)域顯著變化的主要原因是草地與未利用土地之間的相互轉(zhuǎn)化,如杭錦旗內(nèi)的熱點(diǎn)區(qū)即為未利用土地轉(zhuǎn)化為草地(草原植被恢復(fù))的區(qū)域,冷點(diǎn)區(qū)則是草地轉(zhuǎn)化為未利用土地(草場(chǎng)退化)的區(qū)域。這與張彥儒等[25]對(duì)鄂爾多斯市1988—2000年景觀結(jié)構(gòu)分析中的結(jié)論相吻合。2000—2010年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化顯著的熱點(diǎn)區(qū)主要為耕地轉(zhuǎn)化為林地(退耕還林)、耕地轉(zhuǎn)化為草地(退耕還草)和未利用土地轉(zhuǎn)化為草地(草原植被恢復(fù))的區(qū)域,冷點(diǎn)區(qū)主要分布在杭錦旗的庫(kù)布其沙漠和東部城區(qū),主要原因是區(qū)域草地轉(zhuǎn)化為未利用土地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展占用其他地類。2010—2018年,熱點(diǎn)區(qū)主要為未利用土地轉(zhuǎn)化為草地(草原植被恢復(fù))的區(qū)域,冷點(diǎn)區(qū)則主要分布在作為市政府駐地的東勝區(qū)以及大型煤礦所在的東部區(qū)旗[35],原因是城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展占用其他地類。

表3 鄂爾多斯市林、草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)比/(×108元)

表4 城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展占用其他土地導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

表5 生態(tài)建設(shè)過(guò)程中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

5 結(jié)論

本文基于土地利用/覆蓋和歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù),分析了1990—2018年以城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)恢復(fù)為代表的人類活動(dòng),并在此基礎(chǔ)上調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子的價(jià)值系數(shù),揭示同期區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空格局,進(jìn)而評(píng)估城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展和生態(tài)恢復(fù)雙過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的積極和消極影響。研究發(fā)現(xiàn)1990—2018年,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈總體上升趨勢(shì),但經(jīng)歷了先下降后上升的過(guò)程。2000年以后,鄂爾多斯市城鎮(zhèn)建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí),生態(tài)恢復(fù)效果也十分顯著。2000—2018年,城鎮(zhèn)建設(shè)用地通過(guò)占用生態(tài)生產(chǎn)用地導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失約91.36億元,但同時(shí)退耕還林和林草恢復(fù)等措施使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了113.53億元,生態(tài)建設(shè)的積極影響大于城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的消極影響。我們建議區(qū)域今后還應(yīng)注重對(duì)中低覆蓋度草地的保護(hù)和恢復(fù),促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的進(jìn)一步提升。