基于土地利用變化的瀘水縣生態服務價值分析

管成文，蔣德明，李益敏

（云南大學資源環境與地球科學學院，云南省地理研究所，云南昆明650091）

基于土地利用變化的瀘水縣生態服務價值分析

管成文，蔣德明，李益敏＊

（云南大學資源環境與地球科學學院，云南省地理研究所，云南昆明650091）

為揭示高山峽谷地區土地利用引起生態服務價值變化的機理，基于云南省瀘水縣1996年和2012年的土地利用數據，采用中國陸地生態系統服務價值測算方法研究瀘水縣各種土地利用類型的生態服務價值。結果表明：2012年較1996年瀘水縣土地利用變化明顯，耕地、林地和未利用地面積呈下降趨勢，草地、水體和建設用地面積呈上升趨勢。土地利用轉移方向主要為耕地、林地、草地和未利用地間相互轉入與轉出，耕地、林地、草地和未利用地向建設用地轉化。生態服務價值總量呈增長趨勢，從1996年的42.886 3億元增至2012年的43.148 4億元；林地生態服務價值占瀘水縣總生態服務價值的比例最大，草地和水體生態服務價值呈上升趨勢，而耕地、林地和未利用地生態服務價值呈下降趨勢。有效控制建設用地的擴張，繼續推進退耕還林政策，提高土地利用水平是瀘水縣恢復和提高生態服務功能的最佳途徑。

土地利用；生態服務價值；瀘水；云南

生態服務價值（ecological service value）是指人類直接或間接從生態系統得到的利益，主要包括向經濟社會系統輸入有用物質和能量、接受和轉化來自經濟社會系統的廢棄物，以及直接向人類社會成員提供服務［1］。良好的生態環境是保障社會經濟可持續發展的必要條件［2］，而土地利用／覆蓋變化深刻影響著區域的生態環境質量，合理的土地利用方式對區域經濟的可持續發展有著重要意義。近些年，我國學者對土地利用引起的生態服務價值做了大量研究，取得了一定成果。付鳳春等［3］研究表明，土地利用的生態服務價值變化是土地利用變化自然過程與人類社會經濟復合作用的結果，隨著社會的發展兩江新區的生態服務價值總體呈下降趨勢。張曉楠等［4］研究認為，基于地統計學的區域生態服務價值在東西方向表現出大尺度的相關性，景觀分布表現出均質性的空間分異規律。胡喜生等［5］研究福州市土地生態系統服務時空分異特征，探討了福州各縣（市）區在1993年、2004年和2009年3個時期的土地生態系統服務價值時空分異。謝高地等［6－8］在全球生態系統服務功能評價模型基礎上總結了氣體調節、氣候調節、水源涵養、土壤形成與保護和廢物處理等9類生態系統的服務功能，并對我國200位生態學者進行問卷調查得到中國生態系統服務價值當量因子表，但其修正對建設用地未做說明［6，9］，且Costanza等［1］認為，建設用地不具有生態服務價值，筆者同樣認為建設用地不具有以上9類生態系統的任何服務功能，應不予考慮。

瀘水縣（東經98°34′～99°09′，北緯25°33′～26°32′）隸屬云南省怒江傈僳族自治州，地處橫斷山脈南端的滇西縱谷區，地勢北高南低，海拔738～4 161.6m，總面積3 203.04km2；縣境內東西兩大山脈縱橫交錯，高峰林立，境內氣候主要受印度洋熱帶季風的影響，表現為干濕明顯，同時受復雜的地形背景和大氣環游的影響，地域差異明顯，地形氣候，地方性氣候和局部性小氣候十分突出，年平均氣溫約21℃。

已有的研究大都集中于流域［10］、平原地區［11］或者生態脆弱地區［12－13］土地利用的生態服務價值變化，未見關于高山峽谷地區的相關研究報道。為此，筆者根據瀘水縣的土地利用／覆被變化，分析其生態服務價值變化，旨在揭示土地利用引起生態服務價值變化的機理，為后續的土地利用格局優化、提升區域生態服務價值研究提供基礎依據。

1 資料與研究方法

1.1 數據來源

土地利用數據包括2期數據，即1996年第一次土地詳查數據和2012年RapidEye數據解譯獲得數據。土地利用分類按一級分類標準劃分為6類，即耕地、林地、草地、水體、建設用地和未利用地。瀘水縣1996年和2012年的糧食總產量、主要糧食作物種植面積及各種糧食全國平均價格等來源于云南省怒江數字鄉村新農村建設信息網、怒江州統計局及云南省統計年鑒等。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用變化 土地利用變化幅度（K）［6］可以直觀地看出研究期內土地利用變化的強度。為了進一步分析1996年和2012年間各類土地利用類型間的相互轉移情況，采用ArcGIS軟件，得到1996年和2012年土地利用類型轉移矩陣，可以直觀的分析土地利用變化。

式中，K為土地利用變化幅度，Sa、Sb分別為研究初期及研究末期某種土地利用類型的數量。

1.2.2 土地利用的生態服務價值確定 參照文獻［1］的方法將瀘水縣土地利用的生態服務價值分為氣體調節、氣候調節、水源涵養、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產、原材料生產和娛樂文化等9類。由于建設用地不具有生態服務價值［1］，結合謝高地等［8］的中國生態系統服務價值當量因子表（表1），該研究將建設用地各項生態服務功能賦值為0。該表定義1hm2全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值為1，其他生態系統生態服務價值當量因子是指生態系統產生該生態服務的相對于農田食物生產服務的貢獻大小。采用2012年不變價分別計算1996年和2012年瀘水縣土地利用的生態服務價值，根據公式（2）可計算生態服務價值當量［14］，然后根據2013年云南省統計年鑒的數據，利用公式（2）計算2012年瀘水縣每個生態服務價值當量（為703.47元）。再以生態服務價值當量為權重因子［3］，測定瀘水縣耕地、林地、草地、水體、未利用地和建設用地的單位面積生態服務價值（表2）；最后采用生態系統服務價值的公式（3）計算瀘水縣的生態系統服務總價值。

式中，Ea為生態服務價值當量（元／hm2），i為作物種類，瀘水縣主要作物有小麥、玉米、稻谷和薯類；pi為i種作物全國平均價格（元／t），qi為i種糧食作物單產（t／hm2），mi為i種糧食作物面積（hm2），M 為n種糧食作物總面積（hm2），1／7是指在沒有人力投入的自然生態系統提供的經濟價值是現有單位面積農田提供的食物生產服務經濟價值的1／7［15］；Y為研究區生態系統服務總價值（元），Vc為單位面積上土地利用類型c的生態系統服務總價值（元／hm2），Ac為研究區內土地利用類型c的分布面積（hm2）。

表1 中國陸地生態系統單位面積生態服務價值的當量Table 1 Equivalent weight of ecosystem services per hectare of terrestrial ecosystems in China

表2 瀘水縣不同土地利用類型單位面積的生態服務價值Table 2 Per unit ecosystem services value of different land use types in Lushui Country 元／hm2

2 結果與分析

2.1 土地利用的動態變化

由表3可知，與1996年相比，2012年各土地利用類型均發生了不同程度的變化。其中，草地、水體和建設用地面積呈增加趨勢，林地、耕地和未利用地面積呈減少趨勢；未利用地面積變化最大，減少3 703.34hm2，水體面積變化最小，增加5.04hm2。 17年間，耕地、林地和未利用地的面積減少，建設用地面積增加，土地利用強度加大。其中，建設用地面積的變化幅度最大，增幅為217.77%，是1996年建設用地面積的3.2倍，占瀘水縣總面積的1.259%；其他土地利用變化幅度依次為草地＞未利用地＞耕地＞林地＞水體。社會經濟快速發展是土地利用類型動態變化的主要驅動因子。

表3 瀘水縣1996年與2012年不同土地利用類型的動態變化Table 3 Variation of land use／coverage in Lushui County in 1996and 2012

由表4可知：1）耕地面積大幅度減少，向林地、草地和建設用地轉移，且以轉向林地為主，轉化面積分別為6 138.77hm2、600.63hm2和1 489.24hm2；2）林地、草地和未利用地都不同程度地向耕地轉移，轉化面積分別為5 822.72hm2、346.43hm2和599.80hm2，但主要的是林地的轉化，原因是2000年以前，農民肆意開荒種地，2000年以后國家推行退耕還林政策，瀘水縣執行退耕還林政策，促進了該縣耕地轉向林地；3）建設用地增幅最大，凈增面積2 658.93hm2，主要來源于耕地、林地、草地和未利用地。表明，隨著社會經濟發展與人口增多，城市擴張是耕地和林地減少的主要原因。

表4 瀘水縣1996年和2012年土地利用類型的轉移矩陣Table 4 Per unit ecosystem services value of different land use types in Lushui Country 元／hm2

表5 瀘水縣1996年與2012年土地利用的生態服務價值變化Table 5 Ecosystem service value change of land use in Lushui County in 1996and 2012 億元

2.2 土地利用生態服務價值的變化

從表5可知：1）1996年至2012年瀘水縣生態服務價值總量呈上升趨勢。其中，草地和水體的生態系統服務價值均呈上升趨勢，分別增加0.152億元和0.281億元，而耕地、林地和未利用地生態系統服務價值均呈下降趨勢，分別減少0.06億元、0.10億元和0.010 9億元。瀘水縣林地生態系統服務價值遠大于其他各類土地生態服務價值之和，對瀘水縣生態貢獻值最大，占生態服務價值總量的93.4%以上。2）瀘水縣2012年生態系統服務價值服務總量為43.148 4億元，較1996年增加0.262 1億元。其中，草地和水體的生態服務價值的增加是瀘水縣生態系統服務價值總量上升的主要原因。

3 結論與討論

1）與1996年相比，2012年瀘水縣耕地、林地和未利用地面積呈下降趨勢，草地、水體和建設用地面積呈上升趨勢。從變化幅度看，建設用地、未利用地、草地和耕地的變化劇烈，其中，建設用地的變幅遠高于其他土地利用類型；從轉移矩陣看，主要是耕地、林地、草地和未利用地間的相互轉入與轉出，耕地、林地、草地和未利用地向建設用地轉移。

2）林地資源的生態價值作用突出，作為三江并流世界自然遺產地的瀘水縣，林地資源對維護三江并流世界自然遺產地生態系統和生物多樣性保護等具有重要意義。2000年以來，瀘水縣推行退耕還林還草政策，2012年林地面積尚未恢復到1996年前的數量。有效地控制建設用地的擴張，繼續推進退耕還林政策，提高土地利用水平是恢復和提高區域生態服務功能的最佳途徑。

3）對于該研究賦予建設用地的生態服務功能值為0，其科學性未知，且單從土地利用方面分析生態系統服務價值變化，考慮的因素還略顯不足，需進一步深入研究。

［1］Costanza R，Arge R，Groot R，et al.The value of the world’s ecosystem services and natural capital［J］.Nature，1997，387：253－260.

［2］張云紅，王道杰，江曉波，等.岷江上游土地利用變化及其生態環境的影響［J］.西南大學學報：自然科學版，2010，32（3）：102－108.

［3］付風春，周寶同，梁開新.兩江新區土地利用的生態服務價值研究［J］.西南師范大學學報：自然科學版，2012，37（1）：67－73.

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［12］胡權剛，李旭祥，張瑞芳，等.基于遙感的陜蒙交界地區土地利用變化研究［J］.干旱區資源與環境，2009，23（4）：59－63.

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［14］肖 玉，謝高地，安 凱.莽措湖流域生態系統服務功能經濟價值變化研究［J］.應用生態學報，2003，14（5）：676－680.

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（責任編輯：王 海）

Analysis on Ecosystem Service Value in Lushui County Based on Land Use Change

GUAN Chengwen，JIANG Deming，LI Yimin＊

（College of Resource Environment and Earth Science，Yunnan University，Institute of Geography，Kunming，Yunnan 650091，China）

In order to reveal the mechanism of ecological service value change caused by land use in alpine gorge area，based on land use data in 1996and 2012in Lushui County of Yunnan，the calculating method of China terrestrial ecosystem service value was employed to explore the ecosystem service value of various land use types in Lushui County.Results：Land use in 2012in Lushui County varied obviously compared with that in 1996.Areas of cultivated land，wood land and unused land showed a decreasing trend，while that of grassland，water and construction land showed an increasing trend.The land use variation mainly included the following two：changing from one to another among cultivated land，wood land，grassland and unused land，and transferring from cultivated land，wood land，grassland and unused land to construction land.The gross amount of ecosystem service value increased from 4.288 63billion Yuan in 1996to 4.314 84billion Yuan in 2012；Wood land ecosystem service value accounted the most in the gross amount，the ecosystem service value of grassland and water increased while that of cultivated land，wood land and unused land decreased.It is the optimum selection to effectively control the expansion of construction land，continue promoting the cropland conversion program and enhance land use level，so as to renew and enhance ecosystem service function.

land use；ecological service value；Lushui；Yunnan

S－19；F301

A

1001－3601（2016）07－0320－0147－04

2016－01－20；2016－06－25修回

國家自然科學基金項目“怒江峽谷農業產業結構調整與生態修復互動研究”（41161070）；云南省自然科學基金項目“怒江州產業結構變化及其生態環境效應研究”（2013F2001）

管成文（1993－），男，在讀碩士，研究方向：土地資源管理。E－mail：315046707＠qq.com

＊通訊作者：李益敏（1966－），女，教授，從事GIS應用與土地資源管理研究。E－mail：648119611＠qq.com