冀南土地利用變化對區域生態服務價值的影響分析

宋宏利，張曉楠，倫更永

（1.中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083；2.河北工程大學資源學院，河北 邯鄲 056038；3.核工業航測遙感中心，石家莊 050002）

土地利用／覆蓋變化（LUCC）及其生態環境效應目前已成為土地科學及全球變化研究的熱點問題［1］，與LUCC相關的生態系統服務價值則成為當前生態學、生態經濟學研究的熱點。生態系統服務是指通過生態系統的結構、過程和功能直接或間接得到的生命支持產品和服務［2］，是人類生存和發展的物質基礎和基本條件。由于土地利用類型與生態系統狀態關系密切，因此研究LUCC下的區域生態服務價值演變具有重要意義。近年來，我國許多學者研究了土地利用類型變化下區域生態系統服務價值的變化，取得了一系列成果［2－9］，為區域土地資源可持續利用和生態環境保護提供了科學依據。

邯鄲市位于河北省南部，晉冀魯豫四省交界處，近年來，隨著城市化進程的不斷加快，礦業開采規模的日益擴大，使得區域土地利用類型發生了較大變化，進而導致一系列生態問題。本文在地理信息系統和遙感技術支持下，在分析邯鄲市LUCC的基礎上，評價了LUCC引起的生態系統服務價值的變化及其反映的環境效應，為邯鄲市土地資源可持續利用、土地利用規劃和生態環境保護提供決策支持。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

邯鄲市位于河北省最南部，太行山南段東麓和華北平原南部，地處東經113°28′－115°28′，北緯36°04′－37°01′，屬典型的中緯度地區。與晉、魯、豫三省接壤，總面積12000 km2，其中市區面積457km2，總人口849.9萬人，現轄四區、一市、十四縣。邯鄲市地勢總體西高東低，地面縱坡為1／2500 ～1／5000 ，自西向東階梯狀分布著山地、丘陵、盆地、高平原、低平原等類型，分別約占全市總面積的14.0%、14.6%、7.0%、28.8%和35.6%。

1.2 研究方法

Costanza等人在1997年發表了《The Value of the World’s Ecosystem Services and Nature Capital》一文，在該文中，Costanza從全球角度提出了生態系統服務價值估算的原理及方法，該方法目前在國內得到了廣泛應用。但Costanza等人提出的方法是針對于大尺度區域土地利用類型變化對區域生態服務價值的計算（見公式1），對于邯鄲這一特定小尺度區域難免會有偏差。因此，本文將以Costanza、謝高地、段瑞娟等人計算的不同類型生態系統服務價值進行邯鄲市生態系統服務價值的比較分析。Costanza等人所提出的全球生態系統類型與本次研究所劃分的類型不完全一致，為了得出本次研究每種土地利用類型所對應的生態系統服務價值，現將Costanza劃分的生態系統類型與邯鄲市土地利用類型進行對應，得出土地利用類型及生態系統服務價值對照表（表1），以表1為依據分析邯鄲市生態系統服務價值的動態演變。

式中:E——研究區生態系統服務總價值（億元）；Ai——研究區第i中土地利用類型的分布面積（km2）；Ci——單位面積土地利用類型i的生態系統服務價值系數。

表1 土地利用類型及生態系統服務價值對照表 萬元／km2

1.3 數據來源

研究采用的基礎數據為邯鄲市1997年和2007年LandsatTM遙感影像（空間分辨率為30m），輔助數據為邯鄲市1∶5萬地形圖、2007年邯鄲市行政區劃圖（比例尺為1∶10萬）、1994年和2006年邯鄲市土地利用現狀圖（比例尺為1∶1萬）及相關統計數據。根據相關資料［10］，將邯鄲市土地利用類型分為:耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地6大類。

2 結果與分析

2.1 土地利用動態變化分析

根據表2及邯鄲市土地利用現狀和土地利用／土地覆被變化轉移矩陣分析顯示:邯鄲市1997－2007年10a間，耕地、林地、草地、建設用地和未利用地的變化在土地利用變化的速度和幅度上都比較突出，在數量上表現為耕地、草地面積減少，林地、建設用地和未利用地面積增加。耕地面積的減少，以水澆地的減少為主，主要轉變為旱地、農村建設用地和沙地。園地面積減少，主要轉化為水澆地、灌木林地、農村建設用地。草地面積減少，主要轉化為水澆地、旱地和灌木林地。林地面積增加明顯，林地增加主要來自于水澆地、園地、草地和溝渠的轉化。增加的建設用地主要由水澆地、園地和溝渠轉換而來。

表2 邯鄲市土地利用類型面積及變化統計表

2.2 邯鄲市生態服務價值變化分析

根據Costanza、謝高地、段瑞娟等提出的生態系統服務價值系數及邯鄲市土地利用類型面積及變化統計表，通過公式（1）計算得出邯鄲市生態系統服務價值變化表（表3）。表3表明:當以Costanza系數進行計算，1997年邯鄲市生態服務價值為65.9億元，2007年邯鄲市生態服務價值為64.7億元，10a間降低了1.2億元，降低幅度為2%；當以謝高地系數進行計算，1997年邯鄲市生態服務價值為120.9億元，2007年為111.2億元，降低了9.7億元，降低幅度為8%；當以段瑞娟系數進行計算時，1997年邯鄲市生態服務價值為141.5億元，2007年為114.5億元，降低了27.1億元，降低幅度為19.2%。結果表明:邯鄲市自然資本消耗不斷增大，1997－2007的10a間，邯鄲市生態服務價值損失1.2～27.1億元，生態環境質量下降，處于不可持續發展狀態。

表3 1997－2007年邯鄲市生態服務價值變化

表3的計算結果同時表明，從1997－2007年間，由于耕地面積、草地、水域面積的減少，而建設用地的大幅度增加是導致邯鄲市生態服務價值降低的主要原因。由建設用地增加所導致的生態服務價值下降0～30.5億元，是最主要的價值降低原因。盡管林地面積有較大幅度增加，促使生態服務價值增高，但其增高幅度難以彌補其他土地類型變化所導致的生態服務價值下降，因此總趨勢呈下降態勢。

3 結論

（1）1997－2007年，研究區土地利用變化劇烈。草地由最初的747.41km2減少到144.90km2，減少了602.51km2，其變化度為81%，變化最為劇烈；建設用地由研究初期的494.49km2增加為2007年的746.85km2，增加了252.37km2，其變化度為51%；林地面積由研究初期的1811 .82km2增加到2007年的2456 .15km2，增加了644.33km2，其變化度為36%。耕地、水域、未利用地的變化率分別為8%、35%和25%。

（2）雖然3種生態系統服務價值系數不盡相同，但依照三種典型價值系數對研究區1997－2007年生態系統服務價值的評價結果均顯示邯鄲市生態系統服務價值呈下降趨勢，分別下降了1.2，9.7，27.1億元，區域處于不可持續發展狀態。

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