基于土地利用的新疆伊犁河谷生態系統服務價值評價

馬 鵬， 李志忠， 靳建輝， 齊升吉， 吳美榕

(1.福建師范大學 地理科學學院，福建 福州 350007； 2.福建省亞熱帶資源與環境重點實驗室，福建 福州 350007；3.新疆師范大學 地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054；4.運城學院師范分院，山西 運城 044000)

0 引 言

生態系統服務價值評估是現代生態學研究的熱點之一.1995年,Costanza等[1]對全球主要土地利用類型的生態系統服務價值進行了評估.此后眾多學者對世界各地各類生態系統服務價值開展了評估研究，其中既有針對全球或大區域尺度的評價研究，也有針對單個流域、單個生態系統、某個物種或生物多樣性保護的評價研究.例如，我國研究者歐陽志云等[2]對陸地生態系統服務功能的評估;陳仲新等[3]對陸地植被生態系統效益進行的評價;趙同謙等[4-5]、謝高地等[6-7]對我國地表水、草地、森林等區域進行的評估等.他們的研究表明，區域土地利用變化導致了自然環境和生態過程變化.因此,生態系統服務價值與土地利用變化之間有著密切的聯系.本文以新疆伊犁河谷土地利用變化為基礎，討論不同土地利用類型對農業生態系統服務價值的影響，探討其空間格局與驅動機制.

1 研究區概況

1.1 研究區地理氣候概況

伊犁河谷位于新疆維吾爾自治區西部的天山山脈中，地理位置80°09′～84°56′ E，42°14′～44°50′ N,北與博爾塔拉蒙古自治州接壤，東與塔城地區和巴音郭楞蒙古自治州毗鄰，南與阿克蘇地區銜接，西與哈薩克斯坦共和國交界，包括伊寧市、尼勒克縣、新源縣、鞏留縣、特克斯縣、昭蘇縣、察布查爾縣和霍城縣等9個縣市(見圖1).研究區氣候溫和濕潤，屬于溫帶大陸性半濕潤的荒漠氣候，年均氣溫10.4 ℃，年均降水量417.6 mm，山區可達600 mm以上，這里是新疆氣候最濕潤的地區，素有“塞外江南”的美譽.

圖1 伊犁河谷行政區劃及地理位置

1.2 研究區土地生態系統概況

伊犁河谷東西延伸，東高西低，地形起伏較大.這里水源足，光照好，草原遼闊.在地形起伏、氣候變化等自然條件和人類活動影響下，形成多種土地利用方式及相應的生態系統類型，見表1.

表1 伊犁河谷最近8 a的土地利用變化

在伊犁河谷土地利用類型中，草地約占土地面積總量的60%，其次是耕地和林地，3項合計占土地利用總面積的83．93%[8].近年來，伊犁河谷各縣市土地利用類型發生較大的變化，草地、林地面積減少，而耕地、居民工礦用地增加[9].

2 研究方法

首先,對研究區土地利用變化速率進行定量分析.用公式表示，即

%.

式中：k為評價時段內某一土地利用類型變化率；Ua，Ub分別為評價時段初、末期某種土地利用類型或生態系統類型的面積；n為評價時段.伊犁河谷最近8 a各類土地利用變化情況如表1所示.

其次，本文參考謝高地等[6-7]方法，以表1為基礎對伊犁河谷各類生態系統單位面積服務價值進行估算.其中，各生態系統當量因子替換操作如下：耕地對應農田，林地對應森林，牧草地對應草地，水域對應水體，未利用地對應荒漠；居民地和工礦用地不予計算.由于我國幅員遼闊，各地生態環境存在較大差異，不同尺度生態系統服務功能也有變化，因此,須對研究區單位面積生態服務價值進行修正.本文采用單位面積糧食產量對生態服務單價進行修正，即：W=AiE/Bi.其中：Ai為伊犁河谷平均糧食單產;Bi為全國平均糧食單產;E為我國生態服務單價.結果見表2.

第三，在表2基礎上計算不同類型生態系統的服務價值變化，公式為ESV=∑Aij×Cj.式中:ESV為生態系統服務價值(元);Aij是i地區第j種生態系統面積(hm2);Cj是第j種生態系統單位面積服務單價[元/(hm2·a)].計算結果見表3.由此推算研究區不同生態系統服務價值貢獻變化情況，即某種生態系統服務價值占研究區生態系統總服務價值比重的變化.

表2 2008年伊犁河谷陸地生態系統單位面積生態服務價值 元/(hm25a)

表3 伊犁河谷最近8 a生態系統服務價值變化

第四，對伊犁河谷各縣市單位面積生態系統服務價值和人均生態系統服務價值進行評價.其中，單位面積生態系統服務價值是縣市生態系統服務總價值與該縣市土地總面積的比值，人均生態系統服務價值是縣市生態服務價值總值除以該縣市年末總人口數，兩者均可以反映研究區各縣市環境負載量的相對大小.

本文所引用的原始統計數據來源于《新疆統計年鑒》和《伊犁哈薩克自治州輝煌的十年——資源數據庫》[10-11].

3 結果與分析

3.1 伊犁河谷土地利用變化速率分析

由表1可知，在2000-2008年期間，伊犁河谷土地利用類型發生明顯變化.其中，耕地面積明顯增加，年變化率達到3.4%，8 a期間共增加12.59 萬hm2,變化率達16.98%；草地生態系統面積明顯減少，8 a共減少12.64萬hm2.因研究區草地初始面積較大，草地減少的年均變化率并不很大.這揭示了近年來研究區大量宜農荒草地被開墾為農業耕地的事實.其他面積減少的生態系統類型還有林地和未利用地，面積增加的有水域和城鎮居民用地.水域增加主要是人為修建的河渠、水庫面積增加所致，同時湖泊面積也有少量增加[9].雖然城鎮居民用地增加總量不大，但由于其初始基數較小，因而其總變化率和年均變化率都較大.總之，2000-2008年伊犁河谷耕地面積增加顯著，水域、城鎮居民用地也略有增加，草地面積明顯減少，林地、未利用地減少不多.隨著研究區近年礦產資源的大規模開發，工礦居民用地不斷增加.

3.2 伊犁河谷生態系統服務價值變化分析

由表3可知，伊犁河谷生態系統總服務價值由2000年的5 819 705.2 萬元增加到2008年的5 825 782.1 萬元，增加了6 076.9 萬元.各種類型生態系統單位面積的服務價值從高到低依次為：水域、森林、草地、農田、未利用地.其中，耕地與水域面積增加是伊犁河谷生態系統服務價值總值增加的主要貢獻者，但耕地面積過快增加占用了大量荒草地、未利用地，使天然草地涵養水源等功能衰退，這是近年來研究區水土流失加劇的主要原因[12].雖然林地和未利用地的服務價值有小幅減少，但目前對整個伊犁河谷生態系統服務價值影響不大.最近8 a伊犁河谷生態系統服務價值整體上提升，說明研究區土地資源利用是可持續的，但必須警惕耕地面積過快增長對區域生態系統結構與功能產生的負面影響.

3.3 2008年伊犁河谷生態系統服務價值分析

由表3可知，2008年伊犁河谷生態系統服務價值總值為5 825 782.1 萬元.其中，草地總面積達315.3 萬hm2，占總土地利用面積的57%，其生態系統服務價值達2 323 333.0 萬元，在生態系統服務價值總值中的貢獻率達到39.6%.因此,草地對維持伊犁河谷良好的生態環境、社會經濟的可持續發展發揮著巨大作用.伊犁河谷耕地面積為86.74 萬hm2，使得伊犁河谷成為新疆最重要的糧棉油產區之一，同時這些耕地也有很強的生態系統服務功能，其生態系統服務價值總值為608 501.3 萬元，總貢獻率達10.4%.伊犁河谷森林覆蓋率為6.69%，森林不僅提供豐富的林產品，而且有重要的生態調節和生態保護功能，其生態系統服務功能總值為1 374 067.0 萬元，在研究區的貢獻率達24.1%.伊犁河谷水域面積為32 萬hm2，占總土地面積的5.8%.雖然研究區水域面積不大，但其單位面積生態系統服務價值較高，在研究區總價值中的貢獻率達25.5%.未利用地的服務價值較小，貢獻率僅有0.3%.

3.4 2008年伊犁河谷各縣市生態系統服務價值空間格局分析

3.4.1 單位面積生態系統服務價值的空間格局

伊犁河谷單位面積生態系統服務價值的平均值為10 542.11 元.從圖2可知，2008年單位面積生態系統服務價值大于整個伊犁河谷生態系統服務價值平均值的縣市有：特克斯縣、昭蘇縣和尼勒克縣3縣.鞏留縣基本上與伊犁河谷平均值持平，其余各縣均小于伊犁河谷單位面積生態系統服務價值的平均值，最低的伊寧市為8 299.5 元.從各縣市生態系統類型和單位面積生態系統服務價值的比較可知，單位面積生態系統服務價值平均值較高的都是水域或森林所占比重較高的縣市，而平均值低的則是農田和草地占比重較大的縣市.

3.4.2 人均生態系統服務價值的空間格局

伊犁河谷各縣市人均生態系統服務價值分布見圖3.其人均生態服務價值大小依次是：昭蘇縣、尼勒克縣、特克斯縣、鞏留縣、察布查爾縣、新源縣、霍城縣、伊寧縣和伊寧市.最大的昭蘇縣為7.426 萬元/人，最小的伊寧市為0.056 萬元/人.昭蘇縣、尼勒克縣、特克斯縣等是人口較少、土地面積相對較大、生態服務價值總值較高的地區，因此環境負載量也較大.伊寧市為州政府所在地，面積最小，人口最多，所以環境負載量也較小.

圖2 伊犁河谷單位面積生態服務價值空間差異

圖3 伊犁河谷人均生態系統服務價值空間差異

4 討論與結論

1)對伊犁河谷各縣市土地利用變化與生態服務價值的評價表明，各類型生態系統服務價值貢獻率由大到小依次為：草地、林地、耕地、水域和未利用地.各縣市單位面積生態系統服務價值大小依次為：特克斯縣、昭蘇縣、尼勒克縣、鞏留縣、霍城縣、察布查爾縣、新源縣、伊寧縣和伊寧市.

2) 最近8 a研究區生態系統服務價值變化的評價結果表明，2008年伊犁河谷生態系統服務價值總值達到5 825 782.1 萬元，比2000年增加了6 076.9 萬元.其中，耕地生態系統、水域生態系統面積明顯增加，草地生態系統面積顯著減少.

3)評價研究表明：維持較大面積的森林、水域等土地類型在維護區域生態環境良性發展方面具有重要作用.今后在努力提高土地利用經濟效益的同時，應著重保護單位面積服務價值較高的生態系統類型，以促使土地利用結構不斷優化，生態系統服務功能不斷加強.

4)本文基于我國陸地生態系統單位面積服務價值當量對伊犁河谷各縣市生態系統服務價值進行評估，由于各地自然環境的地域差異，在利用大尺度生態系統服務價值單價計算流域或縣域尺度生態服務價值時必須進行比值參數的校正.另外，要使綜合評價結果趨近實際，有必要系統研究更多案例校正參數.

參考文獻：

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