松嫩平原土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響研究

隨著我們對全球生態(tài)環(huán)境的重視程度不斷提升,影響生態(tài)系統(tǒng)的因素也不斷映入大眾的眼簾,而土地利用變化會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生非常突出的影響,不但會導(dǎo)致地表結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,同時也會對生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有著明顯的作用.而關(guān)于土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二者間的關(guān)系也已經(jīng)引起國際生態(tài)學(xué)、地理學(xué)方面的機構(gòu)、專家重視.本文主要從土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響因素這兩個方面入手,著重研究二者間的具體關(guān)系,希望能夠我國的土地規(guī)劃工作提供一些參考借鑒.

以北京東北3個區(qū)(縣)為例,利用從1996年和2005年tm影像中獲取的土地利用數(shù)據(jù),參照3種典型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù),對比研究該區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化及其相互關(guān)系。結(jié)果表明:(1)1996—2005年研究區(qū)的土地利用變化十分劇烈。耕地變化最明顯,共減少264.38km2,水域和未利用地分別減少72.19,0.17km2,林地、草地、建設(shè)用地面積則分別增加63.76,19.94,253.05km2。(2)區(qū)域總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值在1996—2005年呈下降趨勢,依據(jù)3種價值系數(shù)計算分別下降5.22,3.68,36.49億元,且離城區(qū)中心越遠(yuǎn),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值下降越快。(3)在快速城市化進程中,建設(shè)用地面積增加,耕地、水域面積減少是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值大幅下降的主要因素。

文章在商洛市1999-2007年土地利用變更數(shù)據(jù)及第二次土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上,根據(jù)costanza的生態(tài)服務(wù)價值核算體系估算商洛市生態(tài)服務(wù)價值,運用gis軟件并結(jié)合生態(tài)敏感度分區(qū)圖對商洛市生態(tài)服務(wù)價值進行了空間分析,結(jié)果表明:1999-2007年,生態(tài)服務(wù)價值共增長了9.3億元,商州區(qū)、洛南縣屬于生態(tài)服務(wù)價值增長滯后區(qū),其余各縣屬于生態(tài)服務(wù)價值增長貢獻區(qū);商州區(qū)、丹鳳縣、洛南縣三區(qū)縣交界處應(yīng)為重點生態(tài)建設(shè)區(qū)域;鎮(zhèn)安縣、商南縣、山陽縣生態(tài)建設(shè)意義重大。

運用生態(tài)服務(wù)價值理論,從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化角度,計算了河北省新樂市土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響。研究發(fā)現(xiàn),2010～2020年,新樂市耕地、園地、林地面積增加,水域和其他未利用地面積減少。按照土地利用總體規(guī)劃,2020年新樂市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為5.300億元,將比2009年減少0.945億元。新樂市土地利用方式的變化將會對區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響,需要采取相應(yīng)措施積極應(yīng)對。

土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)維持其服務(wù)功能起決定性作用,對由土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化進行研究,可以為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護和經(jīng)濟的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),以使環(huán)境保護和經(jīng)濟的發(fā)展能夠達到和諧的統(tǒng)一。現(xiàn)利用羅甸縣1996～2006的土地利用變更數(shù)據(jù),采用謝高地等(2007)計算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的方法對貴州省羅甸縣1996～2006年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了估算,并對因為土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值和結(jié)構(gòu)的變化進行了分析,得出羅甸縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈下降趨勢,與經(jīng)濟的發(fā)展呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此建議羅甸縣在發(fā)展經(jīng)濟的同時,也要采取積極的生態(tài)保護措施,使環(huán)境改善和經(jīng)濟發(fā)展同時進行。

利用1996年、2003年和2008年tm影像獲取土地利用數(shù)據(jù),并運用costanza的方法,結(jié)合謝高地修正的我國生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子表,分析1996年-2008年研究區(qū)土地利用的變化,計算由此導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其結(jié)構(gòu)的變化。1996年-2008年研究區(qū)的土地利用變化十分劇烈。草地增加的幅度最大,達66019.78hm2,未利用地減少的幅度最大,達85958.67hm2。1996年-2008年生態(tài)服務(wù)總價值呈持續(xù)增加的趨勢,2008年達到最大值52.45億元。1996年-2003年,水文調(diào)節(jié)功能價值比例上升最多,主要是由于水文調(diào)節(jié)價值系數(shù)最高的水域增加引起的。2003年-2008年,上升速度最快的是氣體調(diào)節(jié)價值,主要是氣體調(diào)節(jié)價值系數(shù)最高的林地增加造成的。土地利用變化使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其結(jié)構(gòu)均發(fā)生改變,從而導(dǎo)致整個生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。因此,區(qū)域發(fā)展規(guī)劃必須把生態(tài)環(huán)境保護放在重要位置。

本文以井岡山2005-2012年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),應(yīng)用謝高地和costanza的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估法,研究分析該區(qū)域土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化關(guān)系。研究表明,2005-2012年井岡山林地、農(nóng)田面積逐年遞減,其它土地類型面積遞增,而井岡山生態(tài)服務(wù)總價值從2005年882520.12萬元降至2012年864907萬元,減少了18613.12萬元。研究區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈下降超趨勢,林地、農(nóng)田面積的減少是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值下降的主要因素。

本文以大慶市為研究區(qū),依據(jù)2001年和2009年的土地利用數(shù)據(jù),從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能角度,運用costanza的方法,結(jié)合謝高地修正的我國生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子表,定量研究了土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化量。結(jié)果表明:2001～2009年間,研究區(qū)林地和城鄉(xiāng)居民點及工礦用地面積增加,其余土地利用類型面積均有減少,其中林地的面積變化量最大。土地利用變化引起了研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化,對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也產(chǎn)生了一定的影響,大慶市9年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加了41170.55萬元,各單項服務(wù)功能價值中,其生態(tài)系統(tǒng)所提供的水源涵養(yǎng)、廢物處理和食物生產(chǎn)等3項生態(tài)服務(wù)功能下降,其余6項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能均有不同程度的升高;從不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能看,濕地和水域的生態(tài)服務(wù)功能較強,只有林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是增加的。

基于mapgisk9,選取2004年、2009年和2014年3期landsat遙感影像為主要數(shù)據(jù)源,運用土地利用動態(tài)度模型、土地利用程度指數(shù)和costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算公式,研究了三亞市生態(tài)服務(wù)價值及其敏感性對土地利用變化的響應(yīng).研究表明2004~2014年三亞市土地利用變化的主要趨勢是林地和耕地向建設(shè)用地和園地轉(zhuǎn)化;三亞市2014年生態(tài)服務(wù)總價值較2004年減少了2.834億元,變化率為-3.98%;人均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值同樣為下降趨勢.

運用景觀生態(tài)學(xué)中的結(jié)構(gòu)分析定量方法以及威弗-托馬斯組合類型分析法對南京市1997-2007年的土地利用結(jié)構(gòu)和區(qū)位進行分析,計算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化,并運用統(tǒng)計分析方法研究土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:1997-2007年土地利用結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化和均勻化,土地利用區(qū)位組合數(shù)由3增加到4,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈現(xiàn)增加的趨勢,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用結(jié)構(gòu)呈線性關(guān)系。最后根據(jù)研究結(jié)論提出相關(guān)的政策建議。

根據(jù)福州市3期(1988年、1999年和2008年)遙感影像解譯數(shù)據(jù),采用costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算公式,并參照謝高地等人的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表,分析了福州市土地利用變動及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響.結(jié)果表明:1988~2008年福州市建設(shè)用地急劇擴展,耕地、林地和未利用地面積相應(yīng)縮減,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷下降.福州市1988年、1999年和2008年的的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別為16.60億元、16.69億元和15.60億元,從1988~2008年間減少了1.01億元.敏感性分析表明,福州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值相對于生態(tài)價值系數(shù)來說是缺乏彈性的,說明研究可信.

土地利用變化下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值動態(tài)變化研究,為區(qū)域土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)恢復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。近17a來貴州省土地利用狀況發(fā)生較大的變化,研究此條件下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化,可為區(qū)域生態(tài)修復(fù)、治理、重建以及土地利用管理決策提供依據(jù)。本文對照中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值表,根據(jù)相應(yīng)的土地利用類型劃分,估算了貴州各土地利用類型生態(tài)價值系數(shù);利用4個時期的土地利用數(shù)據(jù),在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上分析了全省土地利用變化狀況。結(jié)合土地利用變化數(shù)據(jù)和各土地利用類型生態(tài)價值系數(shù),測算了全省各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量和全省總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量。結(jié)果表明,全省近17a來總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量穩(wěn)步增加,主要得益于林地的增加,農(nóng)田的增加對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量的增加也起到了一定的作用。表明全省生態(tài)建設(shè)總體上取得了明顯成效,生態(tài)環(huán)境惡化的狀況有所好轉(zhuǎn)。

根據(jù)1998～2007年龍山縣土地利用變更數(shù)據(jù),采用costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算方法和中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值表,研究了龍山縣近十年來土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響,通過定量分析的方法評價了土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其結(jié)構(gòu)的時空變化,結(jié)果表明:龍山縣土地利用類型的調(diào)整從宏觀角度來看是可持續(xù)發(fā)展的,土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整仍需優(yōu)化,因此新一輪土地利用總體規(guī)劃修編應(yīng)嚴(yán)格調(diào)控土地利用結(jié)構(gòu)和用途。

東營市是新興的石油資源城市,土地利用/覆被變化劇烈且具有獨特的區(qū)域特征。探討該地區(qū)的土地利用變化及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響有著重要的現(xiàn)實意義。為此,基于rs和gis技術(shù),利用costanza提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法,研究了東營市1986—2008年間的土地利用變化及其引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值動態(tài)變化。研究結(jié)果表明:(1)耕地是東營市主要的土地利用類型,面積有所減少;未利用地和次生鹽堿地所占比重較大,居民點及工礦用地大幅增加,油田生產(chǎn)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護矛盾非常突出。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少了6.68%。2008年東營市提供的生態(tài)服務(wù)仍然以維護原材料、氣體調(diào)節(jié)、食物生產(chǎn)、氣候等為主,而廢物處理、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護、土壤形成與保護和娛樂文化功能是比較弱的。今后應(yīng)維護生物多樣性保護和水源涵養(yǎng)功能,防止土壤鹽漬化,提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對生態(tài)價值系數(shù)的敏感性指數(shù)均小于1,說明研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值缺乏彈性,研究結(jié)果是可信的。

近年來徐州土地利用變化很大,研究其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化情況,可以為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護和恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。參照中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值表,利用徐州1994-2002年土地利用數(shù)據(jù),估算了土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。結(jié)果表明:1994-2002年徐州耕地、林地面積減少,其余類型的面積增加,其中耕地面積減少了6.14%,林地面積減少了8.42%,該區(qū)域人文景觀的影響已超過了自然景觀。1994-2002年徐州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加了74.35×108元/年,水域面積增加和未利用地向林地、園地轉(zhuǎn)化是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加的主要原因。

分析了1996~2001年武漢市快速城市化區(qū)域土地利用/土地覆蓋變化,并計算由此導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化。應(yīng)用costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算公式,采用謝高地等人的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表進行計算,結(jié)果發(fā)現(xiàn):①在研究期內(nèi),研究區(qū)耕地、草地、水域和未利用地在減少,其中耕地減少最多,達12.32×103hm2,林地、濕地和建設(shè)用地在增加,建設(shè)用地增加最多,為11.70×103hm2;②esv由1996年的457.74×107元減少到2001年的456.14×107元,5年減少1.61×107元;③生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)功能價值中的氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、原材料和娛樂文化在增加,氣候調(diào)節(jié)增幅最大,達8.51%,水源涵養(yǎng)、土壤形成和保護、廢物處理、生物多樣性保護和食物生產(chǎn)在減少,食物生產(chǎn)減幅最大,達7.42%;④敏感性分析表明,esv對生態(tài)價值系數(shù)(valuecoefficient,vc)缺乏彈性,研究結(jié)果可信。

分析土地利用變化數(shù)據(jù),采用土地利用動態(tài)度,結(jié)合謝高地等的單位面積生態(tài)服務(wù)價值表,評估上輪規(guī)劃實施期間道縣土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。研究表明,區(qū)域土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值有重大影響,要加強研究優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)的措施,確保經(jīng)濟發(fā)展的同時環(huán)境不惡化。

基于遙感(rs)和地理信息系統(tǒng)(gis)技術(shù),以landsat-tm圖像為基本數(shù)據(jù),運用謝高地等人的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算公式,研究安徽省明光市1995~2009年土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響.結(jié)果表明:研究期間,耕地(主要指水田)與未利用地面積減少,其他土地利用類型面積均增加.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由1995年的85.99億元減少到2009年的83.28億元,水田面積的減少是總服務(wù)價值減少的主要原因,旱地面積的增加補償了總價值的部分損失,但損失略大于收益.各項生態(tài)功能的服務(wù)價值對總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值貢獻大小的等級基本穩(wěn)定,其中,廢物處理、水源涵養(yǎng)和氣候調(diào)節(jié)能力的貢獻率最大.敏感性分析表明,研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對于生態(tài)價值系數(shù)是缺乏彈性的,各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值敏感性指數(shù)均小于1,研究結(jié)果是可信的.

根據(jù)德州市2006-2014年土地利用變化數(shù)據(jù),運用土地利用動態(tài)度指標(biāo)分析土地利用變化情況,基于陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量表,結(jié)合德州市經(jīng)濟發(fā)展水平進行系數(shù)修正,對德州市2006-2014年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化進行分析.研究結(jié)果表明:德州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈減少趨勢,由2006年的460.92億元減少至2014年的443.47億元,價值變化率為-3.78％,林地和水域面積的減少是該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少的主要原因;德州市各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間分異明顯,其中齊河縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值最高,主要原因在于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值較高的林地和水域在齊河縣廣泛分布;德城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少量最大,經(jīng)濟發(fā)展引起的土地利用結(jié)構(gòu)變化是造成其服務(wù)價值大幅減少的主要原因;與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值變化趨勢相同,研究的時間跨度內(nèi)德州市生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)價值均呈現(xiàn)出不斷減少的變化趨勢.因此,在新一輪土地利用總體規(guī)劃中,規(guī)劃者應(yīng)高度重視土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響,優(yōu)化調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu),注重增加生態(tài)用地,穩(wěn)步提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值.

采用福州市倉山區(qū)2000年、2010年土地利用數(shù)據(jù),運用gis方法提取了10年間的倉山區(qū)土地利用動態(tài)變化數(shù)據(jù).采用中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值測算方法對倉山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進行了分析處理,測算了倉山區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化.結(jié)果表明:2000~2010年,倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈明顯的下降趨勢,這與土地利用變化密切相關(guān).提出了控制建設(shè)用地的擴張,保護水域、林地、耕地和園地等生態(tài)價值系數(shù)高的土地利用類型的建議,以提升倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.

基于2000年、2008年和2013年3期土地矢量數(shù)據(jù),根據(jù)土地利用結(jié)構(gòu)分析其動態(tài)變化;針對城鄉(xiāng)接合部特點,考慮建設(shè)用地生態(tài)負(fù)效應(yīng),對單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（ecosystemservicevalue,esv）系數(shù)進行修正;采用costanza等計算方法,估算各土地類型的esv并分析其時空變化特征;采用相關(guān)分析法,探討了城鄉(xiāng)接合部土地利用類型變化與esv之間的關(guān)聯(lián)特征。結(jié)果表明：耕地面積快速減少,建設(shè)用地比重上升;esv總體呈下降趨勢,降幅達16.10%,各單項生態(tài)服務(wù)功能價值也有不同程度減少;各鎮(zhèn)空間變化存在明顯差異,總體上是離中心城區(qū)越近變化越顯著;esv與耕地、林地、草地、建設(shè)用地在0.01水平上顯著相關(guān),與草地、耕地、林地、水域、未利用地面積呈正相關(guān)并且相關(guān)系數(shù)為降序排列,與建設(shè)用地面積呈負(fù)相關(guān)。

研究土地利用變化對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響具有重要意義。論文以南通市土地利用動態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),應(yīng)用costanza等提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù),分析了土地利用變化及其所引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化。結(jié)果表明,2006年-2009年,南通市耕地面積大量減少,其它類型土地面積在增加;土地利用的變化導(dǎo)致了南通市生態(tài)服務(wù)價值從2006年的7.42×109元增加到2009年的8.76×109元,增加了1.34×109元,主要由于水域面積的擴大導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)功能價值的增加。