安斯文, 馬彩虹,2, 滑雨琪, 李聰慧

(1.寧夏大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院, 銀川 750021; 2.寧夏(中阿)旱區(qū)資源評(píng)價(jià)與環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 銀川 750021)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù)[1]。這一概念于1981年由Ehrlick首次提出[2],1997年Daily[3]和Costanza等[4]分別對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ecosystem service value,ESV)的內(nèi)涵和分類體系加以完善。2001年啟動(dòng)的“千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估”(Millennium Ecosystem Assessment)項(xiàng)目推動(dòng)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究對(duì)生態(tài)建設(shè)決策的工具性價(jià)值[5-6]。黨的十八大以來(lái)，隨著生態(tài)文明建設(shè)成為“五位一體”的重要組成部分，在我國(guó)學(xué)術(shù)界引起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究新的熱潮。由于土地利用/覆被變化(LUCC)是人類活動(dòng)與自然生態(tài)過(guò)程銜接的重要紐帶[7]，直接或間接影響到水循環(huán)、土壤保持等生態(tài)過(guò)程和服務(wù)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益變化[8-9]，從而影響區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)[10]。因此，關(guān)于LUCC引起的ESV的損益變化分析是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的重要內(nèi)容。韓增林等[11]的研究認(rèn)為，城市邊界快速擴(kuò)張和沿海生態(tài)用地被侵占是導(dǎo)致瓦房店市ESV下降的主要原因；劉瑞清等[12]的研究表明浙江省的綠地景觀趨于破碎化和異質(zhì)化且ESV持續(xù)下降；南箔等[13]對(duì)長(zhǎng)江中游華陽(yáng)河湖群地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)的時(shí)空關(guān)聯(lián)性作了定量分析，發(fā)現(xiàn)水域轉(zhuǎn)耕地和建設(shè)用地造成了ESV大量減少，ESV提升主要得益于林地?cái)U(kuò)張；王庭輝等[14]研究發(fā)現(xiàn)，人類高強(qiáng)度的活動(dòng)對(duì)丹江口庫(kù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)造成極大影響，且ESV與人類活動(dòng)強(qiáng)度存在顯著的負(fù)相關(guān)；李理等[15]研究表明地形因子是引起地類結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及ESV變化的主要因素；馮源等[16]對(duì)巴南區(qū)的土利用變化的ESV損益作了定量模擬，發(fā)現(xiàn)地形因子與ESV呈顯著空間正相關(guān)。綜上所述，當(dāng)前對(duì)于ESV損益研究中，ESV的評(píng)估方法仍然以謝高地等[17]提出的當(dāng)量因子法為主，但都嘗試對(duì)當(dāng)量因子作一定程度的修訂；關(guān)注的區(qū)域以人地關(guān)系矛盾突出的區(qū)域如城市地域[18-19]、生態(tài)敏感區(qū)[20-22]較多；內(nèi)容以土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值流的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析為主。

綠洲作為西北半干旱區(qū)最活躍的生態(tài)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)和功能的變化也決定著當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展水平[23]，但將綠洲開(kāi)發(fā)模式與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相結(jié)合，展開(kāi)研究的案例相對(duì)較少，關(guān)于ESV的損益分析更不多見(jiàn)。寧夏紅寺堡區(qū)位于寧夏中部干旱帶，是黃河上游地區(qū)典型的綠洲灌溉區(qū)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，生態(tài)移民政策導(dǎo)致近20萬(wàn)人遷入紅寺堡區(qū)，不僅開(kāi)啟了研究區(qū)綠洲開(kāi)發(fā)的新篇章，也使得該地區(qū)的土地利用方式和生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大變化[24]。為了檢驗(yàn)生態(tài)恢復(fù)政策的有效性，本文以紅寺堡區(qū)為典型案例區(qū)，基于二級(jí)地類分類體系，將土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相結(jié)合，對(duì)1990—2018年的土地利用格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益演變特征展開(kāi)研究，用以評(píng)估紅寺堡區(qū)綠洲開(kāi)發(fā)模式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益情況，以期為干旱區(qū)綠洲生活空間的建設(shè)、紅寺堡區(qū)的開(kāi)發(fā)建設(shè)、中國(guó)最大單體移民示范區(qū)的建設(shè)提供一定的決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

紅寺堡區(qū)是寧夏扶貧揚(yáng)黃工程的主戰(zhàn)場(chǎng)，位于黃河上游的寧夏中部干旱帶，是典型的綠洲灌溉區(qū)，地處105°43′—106°42′E，37°28′—37°37′N，海拔1 240～1 450 m，干旱少雨，屬典型的溫帶大陸性氣候。地勢(shì)呈南北走向，以低丘緩坡為主。區(qū)內(nèi)主要河流有清水河、苦水河和紅柳溝。植被類型簡(jiǎn)單，由于人類早期放牧、濫挖甘草等活動(dòng)，導(dǎo)致天然草場(chǎng)退化和沙化嚴(yán)重，植被次生化現(xiàn)象普遍，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。目前紅寺堡區(qū)是中國(guó)最大的單體移民村，現(xiàn)轄5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(紅寺堡鎮(zhèn)、太陽(yáng)山鎮(zhèn)、柳泉鄉(xiāng)、新莊集鄉(xiāng)、大河鄉(xiāng))，64個(gè)行政村(街道/社區(qū))。截至2019年，總?cè)丝跀?shù)20.56萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口7.05萬(wàn)人，城鎮(zhèn)人口占比達(dá)64.94%，回族占63.09%。地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到62.91萬(wàn)元，人均可支配收入為13 752.5元。于2021年8月27日評(píng)為160個(gè)國(guó)家鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)幫扶縣之一。探究其開(kāi)發(fā)建設(shè)，對(duì)于近20萬(wàn)來(lái)自貧困地區(qū)的移民的生計(jì)恢復(fù)和區(qū)域脆弱生態(tài)環(huán)境改造意義重大。

1.2 研究方法

依據(jù)謝高地等[25]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)量模型，結(jié)合紅寺堡區(qū)實(shí)際情況，計(jì)算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。公式如下：

ESV=∑(Ak·VCk)

(1)

式中:ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(億元);Ak為第k種土地利用類型面積(hm2);VCk為第k種土地利用類型的生態(tài)價(jià)值當(dāng)量因子[26]。按照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值折算通用方法,先通過(guò)糧食產(chǎn)量比確定修正系數(shù),再基于紅寺堡區(qū)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)情況,以紅寺堡區(qū)主導(dǎo)作物玉米和小麥的糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的1/7作為1個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)當(dāng)量,用修正系數(shù)對(duì)各地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基礎(chǔ)當(dāng)量因子進(jìn)行修正。并以2010年為基準(zhǔn)年,計(jì)算得出紅寺堡區(qū)一個(gè)生態(tài)服務(wù)當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1 969.27元/hm2[27]。便于分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益情況,將各土地利用類型的面積與其對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行相乘,得到各地類的ESV值。在此基礎(chǔ)上,展開(kāi)損益研究。

紅寺堡區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值基礎(chǔ)當(dāng)量表具體見(jiàn)表1。

表1 紅寺堡區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值基礎(chǔ)當(dāng)量

借助ArcGIS軟件的Intersect模塊及Excel的數(shù)據(jù)透視表功能，將4期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，建立土地利用轉(zhuǎn)移流矩陣(表2)，定量測(cè)評(píng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用變化的數(shù)量和方向響應(yīng)。

表2 1990-2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1990年、2000年為L(zhǎng)andsat TM影像數(shù)據(jù)，來(lái)源于中國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)網(wǎng)站，在數(shù)據(jù)使用前已經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理，包含輻射校正、幾何粗校正等步驟；2009年數(shù)據(jù)來(lái)自第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)，2018年數(shù)據(jù)為GF-2號(hào)影像。對(duì)于1990年和2000年數(shù)據(jù)，使用ArcGIS 10.2軟件對(duì)校正后的數(shù)字影像進(jìn)行拼接、分割和融合處理，采用人機(jī)交互方式解譯，并對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)精度達(dá)85%以上。土地利用分類，參照2017年全國(guó)土地利用分類方法分為10類，名稱和代碼依次為旱地1、水澆地2、園地3、喬木林地4、灌木林地5、牧草地6、其他草地7、水域8、建設(shè)用地9、未利用地0。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅寺堡區(qū)荒漠綠洲開(kāi)發(fā)進(jìn)程

紅寺堡灌區(qū)作為寧夏揚(yáng)黃灌溉工程的主戰(zhàn)場(chǎng)，于1996年正式開(kāi)工。至2000年，紅寺堡灌區(qū)面積已經(jīng)達(dá)到7.3×103hm2，以紅寺堡灌區(qū)和固海灌區(qū)為主，主要分布在紅寺堡鎮(zhèn)、柳泉鄉(xiāng)。2002年底，紅寺堡區(qū)引水渠系統(tǒng)基本完成，建立起揚(yáng)水工程主級(jí)泵站5級(jí)、支泵站3片9級(jí)，累計(jì)最大凈揚(yáng)程19 635 m，就此正式拉開(kāi)中部干旱帶上綠洲開(kāi)發(fā)的序幕。伴隨揚(yáng)黃灌溉工程的推進(jìn)，灌區(qū)以紅寺堡鎮(zhèn)為中心，向新莊集、大河鄉(xiāng)、柳泉鄉(xiāng)呈“蝴蝶”狀快速擴(kuò)張，至2009年，灌區(qū)面積達(dá)到3.6×104hm2，較開(kāi)發(fā)初期增加2.87×104hm2，并在太陽(yáng)山鎮(zhèn)擴(kuò)展了鹽環(huán)定灌區(qū)的部分引水渠系統(tǒng)。此后，紅寺堡區(qū)葡萄帶和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)帶動(dòng)了灌區(qū)發(fā)展，除紅寺堡灌區(qū)向四周繼續(xù)擴(kuò)張外，在紅寺堡區(qū)內(nèi)部的固海灌區(qū)和鹽環(huán)定灌區(qū)的面積也有所增加，至2018年，灌區(qū)面積已達(dá)到5.17×104hm2，占總面積的18.69%。整體來(lái)看，紅寺堡灌區(qū)在研究時(shí)段內(nèi)呈持續(xù)擴(kuò)張的趨勢(shì)，以中部灌區(qū)擴(kuò)張為主要特征。其中在2000—2009年擴(kuò)張速度最快，輻射范圍最廣，在紅寺堡鎮(zhèn)、大河鄉(xiāng)、柳泉鄉(xiāng)、新莊集表現(xiàn)最為明顯；2009—2018年擴(kuò)張速度有所減慢，在羅山、柳泉鄉(xiāng)周邊擴(kuò)張最為明顯。總體研究區(qū)以紅寺堡灌區(qū)為中心，固海灌區(qū)和鹽環(huán)定灌區(qū)為兩翼，呈“蝴蝶狀”(圖1)，范圍基本覆蓋各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在紅寺堡鎮(zhèn)、新莊集、柳泉鄉(xiāng)較為集中。

圖1 2000-2018年紅寺堡區(qū)灌區(qū)的擴(kuò)張進(jìn)程

2.2 紅寺堡區(qū)土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析

2.2.1 土地利用結(jié)構(gòu)變化分析 1990—2000年，紅寺堡區(qū)土地利用變化主要表現(xiàn)為旱地劇增、草地銳減(圖2)，其中旱地增加3.58×104hm2，占比增為30.65%，草地減少4.17×104hm2，占比降為58.14%，水澆地、灌木林地和建設(shè)用地小幅增長(zhǎng)，分別增長(zhǎng)7.3×103hm2，1.0×104hm2，2.0×102hm2。紅寺堡區(qū)首批生態(tài)移民于1998年底開(kāi)始，因此在2000—2018年期間，移民規(guī)模的擴(kuò)大促使紅寺堡區(qū)地類變化顯著，主要表現(xiàn)為3個(gè)方面：(1) 灌區(qū)持續(xù)擴(kuò)張，水澆地和園地面積快速增加，在2000—2009年擴(kuò)張最快，2009—2018年次之，增長(zhǎng)量分別為2.67×104hm2，1.01×104hm2；(2) “退耕還林還草”工程的實(shí)施促使喬木林地和灌木林地迅速增加，2009—2018年喬木林地增加最多，共3.6×104hm2；灌木林地在2000—2009年擴(kuò)張最多，共4.01×104hm2；(3) 隨著城區(qū)、移民新村以及交通、工礦企業(yè)的建設(shè)，建設(shè)用地面積持續(xù)增加，由1990年的9.0×102hm2增加至2018年的1.450×105hm2，在2009—2018年擴(kuò)張最為明顯；(4) 上述用地的增加主要以占用其他草地和未利用地作為空間置換，因此其他草地和未利用地的面積大幅降低，減幅分別達(dá)到5.46%，4.74%。

圖2 1990-2018年紅寺堡區(qū)土地利用數(shù)量及結(jié)構(gòu)變化

總之，1990—2018年，隨著各項(xiàng)生態(tài)政策的實(shí)施，研究區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，旱地、草地和未利用地大幅度減少，其他用地類型增加，其中，增加最顯著的是水澆地、灌木林地和建設(shè)用地，減少最多的為其他草地。此外種植結(jié)構(gòu)由旱地轉(zhuǎn)為水澆地，1990年旱地占17.67%，至2018年僅占2.20%，水澆地相反，由無(wú)到有，至2018年占比達(dá)到15.98%。

2.2.2 土地利用空間格局變化分析 紅寺堡區(qū)的土地利用呈現(xiàn)出由移民開(kāi)發(fā)初期的無(wú)序墾殖向有序開(kāi)發(fā)邁進(jìn)、格局逐漸優(yōu)化的特征(圖3)。1990年地類以其他草地為主，鄉(xiāng)村居民點(diǎn)零星分布于東南緩坡丘陵區(qū)和東部風(fēng)沙草灘區(qū)。與之相應(yīng)，耕地聚集于居民點(diǎn)附近；紅寺堡中部集中分布大面積的沙地、戈壁灘、流動(dòng)沙丘，湖泊數(shù)量很少。隨著揚(yáng)黃灌溉工程的實(shí)施和移民的遷入，2000年開(kāi)始在中部地勢(shì)比較低的區(qū)域開(kāi)挖水澆地，形成了灌溉農(nóng)業(yè)的雛形；與此同時(shí)，大量移民的遷入，導(dǎo)致中部的荒漠草原被無(wú)序墾殖為旱地，原生植被的破壞提供了更為豐富的沙源，生態(tài)環(huán)境一度惡化。其后，隨著灌區(qū)的持續(xù)擴(kuò)張和生態(tài)修復(fù)措施的推進(jìn)，紅寺堡區(qū)各地類布局得到調(diào)整優(yōu)化，至2009年已經(jīng)形成了以紅寺堡鎮(zhèn)為中心城鎮(zhèn)和灌區(qū)遍布農(nóng)村居民點(diǎn)的生活空間體系，并在羅山自然保護(hù)區(qū)周邊和東南部的黃土丘陵溝壑區(qū)發(fā)生大面積的旱地轉(zhuǎn)為灌木林地和草地，生態(tài)逐漸好轉(zhuǎn)。2018年，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快導(dǎo)致建設(shè)用地快速擴(kuò)張，占比達(dá)到7.71%，擴(kuò)張最為明顯的分布在紅寺堡區(qū)中部、太陽(yáng)山鎮(zhèn)。另外，種植結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型促使園地和水澆地在紅寺堡區(qū)中部擴(kuò)張，在柳泉鄉(xiāng)、新莊集和紅寺堡鎮(zhèn)表現(xiàn)最為明顯。整體來(lái)看，研究區(qū)中部以建設(shè)用地、水澆地、旱地、園地為主，東部以林草地為主，基本形成以灌區(qū)為主的生活和生產(chǎn)空間、周邊為生態(tài)空間的“三生”空間格局。

圖3 1990-2018年紅寺堡區(qū)土地利用空間格局變化

2.3 紅寺堡區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益分析

2.3.1 生態(tài)服務(wù)價(jià)值的數(shù)量與結(jié)構(gòu)變化 1990—2018年，紅寺堡區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由11.51億元提升為22.67億元，增加了11.16億元，供給、調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)的ESV值分別提高了1.36，2.09，1.98，2.04倍(表3)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)得到明顯改善。按照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)增長(zhǎng)幅度可依次排序?yàn)椋赫{(diào)節(jié)服務(wù)>文化服務(wù)>支持服務(wù)>供給服務(wù)。其中，調(diào)節(jié)服務(wù)始終是紅寺堡區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主體功能，呈逐年增加的態(tài)勢(shì)。在各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，除原材料生產(chǎn)和水資源供給功能ESV有所減損，其余服務(wù)功能都有了持續(xù)提高，特別是氣候調(diào)節(jié)的ESV價(jià)值增量最多的，增加3.10億元，其次以水文調(diào)節(jié)、生物多樣性、土壤保持服務(wù)功能增長(zhǎng)較多，以維持養(yǎng)分循環(huán)功能增量最少，只增加了0.09億元。表明在綠洲建設(shè)過(guò)程中，紅寺堡區(qū)優(yōu)化了各地類的開(kāi)發(fā)、使用程度，林草地的建設(shè)對(duì)氣候、水文調(diào)節(jié)等方面均有所提升，對(duì)區(qū)域整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)起促進(jìn)作用。但是在荒漠綠洲及城鎮(zhèn)化發(fā)展的過(guò)程中，由于研究區(qū)移民數(shù)量級(jí)規(guī)模較大，工業(yè)園區(qū)發(fā)展較快，且處于半干旱地帶，水資源有限，因此加大了對(duì)原材料生產(chǎn)、水資源供給功能的壓力，導(dǎo)致其價(jià)值有所減少，原材料生產(chǎn)由0.71億元減少至2018年的0.52億元，水資源供給減少至0.92億元。尤其是水資源供給呈持續(xù)降低的趨勢(shì)，因此在后期發(fā)展中在鞏固生態(tài)建設(shè)成果的同時(shí)，需要控制城市工業(yè)體系的建成和發(fā)展，在水資源有限的條件下，合理把控工業(yè)用水對(duì)生活用水的需求。

表3 1990-2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的ESV變化

2.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損益分析 選擇生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的關(guān)鍵轉(zhuǎn)移流做ESV損益分析(圖4)。可發(fā)現(xiàn)，1990—2018年ESV轉(zhuǎn)移流存在明顯的階段性特征。綠洲大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)前(1990—2000年)，研究區(qū)土地利用變化導(dǎo)致的ESV變化幅度很小，綠洲開(kāi)發(fā)建設(shè)后(2000—2018年)ESV變化程度愈加明顯。1990—2000年，ESV提升的主要轉(zhuǎn)移流為其他草地轉(zhuǎn)灌木林地、未利用地轉(zhuǎn)水域。其中其他草地轉(zhuǎn)灌木林地產(chǎn)生的價(jià)值增量最高，為0.35億元。未利用地向水域轉(zhuǎn)移的面積雖小，但提升的價(jià)值量中13.51%的增量來(lái)源于此，僅次于其他草地轉(zhuǎn)灌木林地。導(dǎo)致ESV降低的轉(zhuǎn)移流有其他草地轉(zhuǎn)旱地、水域轉(zhuǎn)未利用地、灌木林地轉(zhuǎn)其他草地等，其中其他草地轉(zhuǎn)旱地造成的ESV損失最多，達(dá)0.78億元，占價(jià)值量損失的31.87%。整體紅寺堡區(qū)生態(tài)環(huán)境被破壞，雖然部分未利用地被用于開(kāi)發(fā)為旱地，但是入不敷出，彌補(bǔ)不了ESV的損失，主要原因?yàn)槠渌莸氐漠?dāng)量?jī)r(jià)值高于旱地。2000—2009年，對(duì)ESV的提升作用顯著提高。ESV增加主要來(lái)自旱地轉(zhuǎn)換灌木林地和其他草地轉(zhuǎn)灌木林地，其中旱地轉(zhuǎn)灌木林地的價(jià)值增量最高，達(dá)5.32億元；ESV的虧損主要來(lái)自灌木林地轉(zhuǎn)其他草地，使ESV減少了0.35億元。2009—2018年，地類對(duì)ESV的影響程度變大。得益于水域擴(kuò)張，58.72%的價(jià)值增量來(lái)自其他草地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)水體，促進(jìn)了ESV提高。其中其他草地轉(zhuǎn)水域提供的價(jià)值增量最大，為4.31億元。ESV虧損來(lái)自建設(shè)用地的擴(kuò)張，其中其他草地轉(zhuǎn)建設(shè)用地導(dǎo)致ESV虧損5.52億元，貢獻(xiàn)率達(dá)到51.35%，灌木林地轉(zhuǎn)建設(shè)用地導(dǎo)致ESV減少0.27億元?？傮w來(lái)看，1990—2000年，旱地?cái)U(kuò)張是以犧牲高ESV土地(如其他草地)為代價(jià)，雖然增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的收益，但是這種不受約束的高強(qiáng)度土地資源開(kāi)發(fā)導(dǎo)致林草地失衡，使得綠洲生態(tài)退化，ESV損失0.03億元。2000—2018年，隨著綠洲開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，各地類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)愈加明顯，城鎮(zhèn)用地、鄉(xiāng)村居民點(diǎn)和其他建設(shè)用地侵占了大量的林草地，導(dǎo)致紅寺堡區(qū)的ESV降低，累積損失量高達(dá)9.12億元。但在“退耕還林還草”“揚(yáng)黃灌溉”等生態(tài)措施下，灌木林地和水域的擴(kuò)張彌補(bǔ)了這些價(jià)值量的損失，使得ESV增加13.51億元。可以說(shuō)，旱地轉(zhuǎn)灌木林地、其他草地轉(zhuǎn)水域是最有利于ESV增加的轉(zhuǎn)移流，其他草地轉(zhuǎn)建設(shè)用地是最不利于ESV提升的轉(zhuǎn)移流。另外種植結(jié)構(gòu)的提升也使得生態(tài)環(huán)境得到改善，2009—2018年水澆地轉(zhuǎn)園地增加了0.42億元的價(jià)值量。

注:橫軸中地類轉(zhuǎn)移代碼，十位數(shù)代碼為初始年份地類代碼，個(gè)位數(shù)字為末期年份地類代碼，如75表示其他草地轉(zhuǎn)為灌木林地。圖4 紅寺堡區(qū)1990-2018年關(guān)鍵ESV轉(zhuǎn)移流及其貢獻(xiàn)率

3 討 論

3.1 紅寺堡區(qū)區(qū)綠洲開(kāi)發(fā)的啟示與思考

自紅寺堡區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)以來(lái)，搬遷近23萬(wàn)人，開(kāi)發(fā)約1.333×105hm2揚(yáng)黃新灌區(qū)，成功地在荒漠上建起了綠洲。這種開(kāi)發(fā)模式，對(duì)于旱區(qū)綠洲發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。首先，經(jīng)過(guò)28 a建設(shè)，紅寺堡區(qū)已形成了“蝴蝶型”的荒漠綠洲灌區(qū)格局，這種發(fā)展格局與紅寺堡區(qū)的灌溉水利設(shè)施的輻射范圍密切相關(guān)。旱區(qū)綠洲的發(fā)展中，生產(chǎn)、生活、生態(tài)都依靠輸入性水資源的支持，因此，綠洲開(kāi)發(fā)規(guī)模要注意水資源承載力的約束性。今后的發(fā)展要進(jìn)一步加快現(xiàn)代化灌區(qū)的發(fā)展，提高集約節(jié)約用水能力，以增強(qiáng)綠洲的水資源支撐的可持續(xù)性。其次，生態(tài)脆弱區(qū)進(jìn)行綠洲開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)初期要十分重視生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)與修復(fù)。在綠洲開(kāi)發(fā)模式下，紅寺堡區(qū)中部區(qū)域開(kāi)展綠洲建設(shè)，周邊緩坡丘陵大力植樹(shù)造林，沿街沿渠進(jìn)行喬木林建設(shè)，使得區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到有效的改善，ESV提升至22.67億元，氣候調(diào)節(jié)、土壤保持等單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值均得到有效的提升。與此同時(shí)，揚(yáng)黃灌溉工程促使灌區(qū)規(guī)模擴(kuò)張，使得農(nóng)業(yè)以人工灌溉為主，土地質(zhì)量改善，種植結(jié)構(gòu)得到提升，從傳統(tǒng)的旱地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生高經(jīng)濟(jì)效益的園地和水澆地，極大促進(jìn)了研究區(qū)非農(nóng)用地和未利用地的優(yōu)化和改善。第三，在擴(kuò)張生活空間的同時(shí)要注意提高土地利用的集約性，要實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的協(xié)同，就必須整合區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源和生態(tài)資源，提高土地資源質(zhì)量，減少無(wú)約束開(kāi)發(fā)造成的ESV損失，合理控制耕地、建設(shè)用地的擴(kuò)張。

3.2 不足與展望

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算中，當(dāng)量因子法在中觀和宏觀尺度上在應(yīng)用中仍然具有普遍性。學(xué)者對(duì)該方法的質(zhì)疑之處主要因?yàn)橹x高地等[17]學(xué)者提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是基于全國(guó)平均尺度的，無(wú)法適應(yīng)于各個(gè)地區(qū)。因此在中觀尺度應(yīng)用上，較為普遍的做法是對(duì)其進(jìn)行一定的修訂。本研究中，根據(jù)紅寺堡區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)個(gè)別地類的當(dāng)量因子作了微調(diào)。另外，關(guān)于單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí)，基準(zhǔn)年份是該方法中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。在時(shí)間序列研究中，一些學(xué)者通常采用某一年或者幾個(gè)年份的均值用以估算糧食單產(chǎn)市場(chǎng)的價(jià)格，用以確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)當(dāng)量[13,19]。這種方法有一定的借鑒價(jià)值。在本文研究中，為了體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的可比性，采用了基準(zhǔn)年的思路，取2010年為基準(zhǔn)年進(jìn)行測(cè)算。后續(xù)研究中，將對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制作進(jìn)一步分析，以期為旱區(qū)綠洲系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供更有價(jià)值的決策參考。

4 結(jié) 論

(1) 紅寺堡灌區(qū)呈持續(xù)擴(kuò)張趨勢(shì)，由2000年的7.3×103hm2增加至2018年的5.17×104hm2，共增加4.44×104hm2，在2000—2009年擴(kuò)張速度最快，輻射范圍最廣。目前灌區(qū)以紅寺堡灌區(qū)為中心，固海灌區(qū)和鹽環(huán)定灌區(qū)為兩翼，呈“蝴蝶狀”，基本覆蓋各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

(2) 綠洲開(kāi)發(fā)使得紅寺堡區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，旱地、其他草地和未利用地大幅減少，水澆地、林地和建設(shè)用地大幅增加。其中，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張最為明顯，主要分布在紅寺堡區(qū)中部、太陽(yáng)山鎮(zhèn)；其他草地被其他地類侵占，縮減最多，主要分布在紅寺堡區(qū)中部及東部。目前研究區(qū)中部以建設(shè)用地、農(nóng)用地為主，東部以林草地為主，基本形成以灌區(qū)為主的生活生產(chǎn)空間、周邊為生態(tài)空間的“三生”空間格局。

(3) 1990—2018年紅寺堡區(qū)的ESV由11.51億元提升為22.67億元，增加了11.16億元，供給、調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)功能均提高。在各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，氣候調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值增量最多的，為3.10億元；水資源供給ESV減損最多，達(dá)1.10億元。表明后期需要控制城市工業(yè)體系的建成和發(fā)展，合理控制工業(yè)用水對(duì)生活用水的需求。

(4) 紅寺堡區(qū)ESV損益的階段性特征明顯，以2000年為節(jié)點(diǎn)，此前ESV表現(xiàn)為輕度降低，其后ESV持續(xù)凈增。1990—2000年，旱地?cái)U(kuò)張，導(dǎo)致林草地失衡，生態(tài)退化，ESV損失0.29億元；2000—2018年ESV增加11.16億元，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地快速擴(kuò)張導(dǎo)致ESV損失9.12億元，是該階段ESV損失的主因，林草地和水域的擴(kuò)張使得ESV增加13.51億元，是ESV增加的主要來(lái)源。今后發(fā)展中，需要進(jìn)一步提升社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)三者的協(xié)同發(fā)展能力。