山東半島中心城市群土地利用變化土地生態服務價值影響評價

李兆楊

摘要：指出了研究土地利用變化對區域生態系統服務價值的影響具有重要的意義。以山東半島中心城市群6期土地利用數據為基礎，探討了區域內2009～2014年間土地利用變化及其所引起的生態系統服務價值的變化。結果表明：該區水域、耕地和林地是主要的土地利用類型，農田面積基本保持不變，而未利用地面積逐漸減少；研究期內生態系統服務價值總體呈“下降-上升-下降”的趨勢。林地、耕地和水域是生態系統服務價值構成中貢獻最大的土地類型，占到總生態系統服務價值的90%以上。

關鍵詞：山東半島中心城市群；土地利用；生態服務價值

中圖分類號：F301

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0132-02

1 引言

土地利用變化與生態系統服務價值存在著相互影響又相互制約的關系。土地變化作為全球環境變化的核心領域，通過改變生態系統的結構和功能，對生態系統維持其服務功能起決定性作用[1]。生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件和效用，包括對人類生存及生活質量有貢獻的生態系統產品和生態系統功能[2，3]。長期以來，由于對生態服務價值缺乏充分的認識，人們較多地考慮環境與資源可實現的直接經濟價值，較少的顧及其潛在的社會與環境價值，對生態系統服務造成了較大的損害，進而影響人類在整個生物圈中的可持續性[4]。近年來，國內外學者已經重視并開展了各尺度上的生態系統服務價值評估研究，現已成為生態系統可持續研究的熱點之一[5]。研究土地利用背景下的生態系統服務價值變化對促進區域生態建設、研究區域可持續發展具有重要意義。

山東半島中心城市群全部位于“山東半島藍色經濟區”內，其中東營市和濰坊市的寒亭區、壽光市、昌邑市同時屬于“黃河三角洲高效生態經濟區”，是山東省經濟社會發展和生態文明建設的重要區域。近年來山東半島中心城市群的土地利用發生了重大變化，因此對該區域的相關研究顯得尤為迫切。本文通過遙感與地理信息系統技術對山東半島中心城市群2009～2014年間土地利用狀況進行解譯，旨在通過定量探討區域內土地利用和生態系統服務價值的變化情況，為該區生態系統可持續管理提供科學依據。

2 研究區概況

山東半島中心城市群位于山東半島中心位置，東經118°05′～120°01′，北緯35°04′～38°15′，北靠渤海，南鄰黃海。山東半島中心城市群包含東營市、濰坊市、日照市3個地級市，共21個縣區。山東半島中心城市群地區土地總面積達2974497.58 hm2，占山東省土地總面積的18.9%，人均占地0.223 hm2。山東半島中心城市群地區總體地勢南高北低；北部是黃河沖積而成的魯北平原，是華北大平原的一部分；中南部突起，地形起伏較大，為魯中南低山丘陵區。山東半島中心城市群地區氣候屬暖溫帶季風氣候，夏季盛行偏南風，炎熱多雨；冬季以偏北風為主，寒冷干燥；春季天氣多變，干旱少雨多風沙；秋季天氣晴爽，冷暖適宜。全區多年年平均氣溫12～13℃。區內降水具有明顯時空分布特征，從空間分布上，總體上降水量東部高于西部，南部高于北部；從時間分布上，降水多集中在7～9月，占全年降水量的70%，12月至翌年3月較小，僅占全年降水量的9%。年平均蒸發度在1100～2200 mm，全年分配不均，冬季較弱，春末夏初強烈，其空間分布與降水量相反，由西北向東南遞減。

山東半島中心城市群地區地帶性土壤為典型棕色森林土（俗稱山東棕壤），一般分布在緩坡地和排水良好的平地，多已辟為農田和果園或者發育成熟化的耕作土。低山丘陵中上部殘積、坡積物上的粗骨棕壤土層淺薄，質地較粗，多種植花生、甘薯等作物。

3 研究方法

3.1 數據處理

以研究區1∶100000地形圖為基礎，利用 ENVI 遙感圖像處理軟件，選擇高斯-克里格投影，采用二次多項式糾正方法對山東半島中心城市群2009～2014年的遙感影像進行幾何校正（誤差不超過0.5個像元）和區域裁剪。然后運用ENVI 軟件采取人機交互式解譯，結合相關資料查證，運用 Arc GIS 的空間分析功能，建立6期土地利用數據庫。結合《中國土地分類系統》流域內景觀類型及遙感影像特點，將土地利用類型劃分為耕地、林地、園地、草地、水域、其他用地共 7 種類型。

3.2 生態服務價值評價

依據生態系統與人類社會的供求關系，Costanza等按照其性質將生態系統服務價值分為市場價值和非市場價值兩類。市場價值是一種能夠在市場機制中反映或取得貨幣價值的生態系統服務價值，包括食物及原材料的生產服務；非市場價值是一種對人類有著非常重要的作用，卻又沒有在市場機制中得到反映的生態系統服務價值。按照 Costanza 的生態系統服務理論，對生態系統服務價值進行了分類，見表1。

依據當地統計年鑒相關數據，對全國的生態系統服務價值進行系數修正，考慮物價水平差異，結合物價指數變化，得出山東半島中心城市群地區單位土地面積生態服務價值系數（表2）。

生態服務價值的計算公式為：

Va=Ak×Vk

式中：Va為研究區第k類土地利用類型的生態系統總服務價值， 單位為元；Ak為研究區第k類土地利用類型的面積，單位為hm2；Vk為研究區第k類土地利用類型的單位面積土地生態服務價值系數，單位為元/hm2。

4 結果與分析

4.1 土地生態服務價值時序變化趨勢

4.1.1 整體變化趨勢

2009～2014年山東半島中心城市群生態服務功能價值大致呈現“下降-上升-下降”的趨勢，從2009年的403.68億元下降至2014年的398.98億元，降低4.71億元，變化率為-1.17%，山東半島中心城市群生態服務功能價值總體上呈波動趨勢，但是近3年來生態系統服務功能價值呈現逐年下降趨勢，由2012年的400.67億元下降至2014年的398.98億元。

具體到每一種土地利用類型生態服務功能價值而言，耕地生態服務功能價值呈現逐年縮小的趨勢，由2009年的93.67億元下降至2014年的93.20億元，降低0.47億元，變化率為-0.51%。林地生態服務價值也呈現逐年縮小的趨勢，由2009年的52.59億元下降至2014年的51.58億元，降低2.03億元，變化率為-1.91%。園地生態服務價值從2009年6.77億元下降至2014年的6.55億元，降低0.22億元，變化率為-3.30%。草地生態服務價值從2009年6.68億元下降至2014年的6.20億元，降低0.47億元，變化率為-7.07%。水域生態服務價值從2009年243.92下降至241.39億元，降低2.53億元，變化率為-1.04%。總體而言，2009～2014年各種土地利用類型生態服務價值大致呈降低趨勢，與山東半島中心城市群生態服務功能整體變化趨勢基本一致（圖1、表3）。

4.1.2 東營市土地生態服務功能價值變化特征

2009～2014年東營市生態服務價值呈現“下降-上升-下降”趨勢，從2009年175.60億元下降至2014年173.68億元，下降1.91億元，變化率為-1.09%。其中，耕地生態服務功能價值呈波動中提高的趨勢，由2009年的16.46億元提升至2014年的16.51億元，提高0.05億元，變化率為0.27%。林地生態服務價值也呈現逐年縮小的趨勢，由2009年的5.44億元下降至2014年的5.33億元，降低0.11億元，變化率為-2.00%。園地生態服務價值從2009年的0.33億元降低至0.32億元，降低0.01億元，變化率-2.58%。草地生態服務價值從2009年1.15億元下降至2014年的1.10億元，降低0.05億元，變化率為-4.53%。水域生態服務價值從2009年152.22下降至150.43億元，降低1.79億元，變化率為-1.18%。東營市各土地類型生態服務價值基本都呈現下降趨勢（圖2、表4）。

4.1.3 濰坊市土地生態服務功能價值變化特征

2009～2014年濰坊市生態服務價值也呈現“下降-上升-下降”趨勢，從2009年171.32億元下降至2014年169.48億元，下降1.84億元，變化率為-1.08%。其中，耕地生態服務功能價值呈下降趨勢，由2009年的59.30億元下降至2014年的58.93億元，降低0.37億元，變化率為-0.62%。林地生態服務價值也呈現逐年縮小的趨勢，由2009年的28.73億元下降至2014年的28.27億元，降低0.45億元，變化率為-1.57%。園地生態服務價值從2009年的4.46億元下降至2014年的4.31億元，下降了0.15億元，變化率為-3.41%。草地生態服務價值從2009年4.52億元下降至2014年的4.22億元，降低0.30億元，變化率為-6.70%。水域生態服務價值從2009年74.28下降至73.71億元，降低0.56億元，變化率為-0.76%。因此，濰坊市各土地類型生態服務價值也基本都呈現下降趨勢（圖3、表5）。

4.1.4 日照市土地生態服務功能價值變化特征

2009～2014年日照市生態服務價值也呈現“下降-上升-下降”趨勢，從2009年56.76億元下降至2014年55.81億元，下降0.95億元，變化率為-1.67%。其中，耕地生態服務功能價值呈下降趨勢，由2009年的17.91億元下降至2014年的17.76億元，降低0.15億元，變化率為-0.83%。林地生態服務價值也呈現逐年縮小的趨勢，由2009年的18.42億元下降至2014年的17.98億元，降低0.44億元，變化率為-2.40%。園地生態服務價值從2009年的1.98億元下降至2014年的1.92億元，下降0.06億元，變化率為-3.16%。草地生態服務價值從2009年1.00億元下降至2014年的0.88億元，降低0.12億元，變化率為-11.68%。水域生態服務價值從2009年17.42億元下降至17.25億元，降低了0.18億元，變化率為-1.02%（圖4、表6）。

4.2 土地生態服務價值空間演變特征

從表7可以看出，山東半島中心城市群土地生態服務功能區域差異性較大，東營市和濰坊市生態服務功能價值占從總生態服務功能價值比重最大，比重平均值分別為43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值為13.97%。其中，耕地生態服務功能主要集中在東營西南部、濰坊大部分地區、日照西北部和東南部，其中濰坊地區耕地生態服務功能價值占總生態服務功能價值比例基本在60%以上，林地生態服務功能主要集中在濰坊西南部、日照中部和東南部，占總林地生態服務功能價值比例達到90%左右。草地生態服務功能主要分布在濰坊西南部，占總草地生態服務功能價值比例達65%以上。水域生態服務功能主要分布于東營黃河口濕地、黃河流域、峽山水庫等，占總水域生態服務功能價值比例高達92%以上。裸地主要分布于濰坊和日照等地區，東營市分布較少。

5 結論

（1）通過對山東半島中心城市群6期土地利用變化分析可以發現，水域、耕地和林地是該流域主要的土地利用類型，農田面積基本保持不變，水域面積逐漸增加，而未利用地面積逐漸減少。

（2）2009～2014年間，區域內總的生態系統服務價值表現出“下降-上升-下降”的趨勢，其中水域、耕地和林地總價值比例最高，達到 90%以上。各階段水域是生態系統服務價值構成中貢獻最大的土地類型。水域、耕地和林地面積的變化對整個區域生態系統服務價值的變化起到決定性的作用。

（3）山東半島中心城市群土地生態服務功能區域差異性較大，東營市和濰坊市生態服務功能價值占從總生態服務功能價值比重最大，比重平均值分別為43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值為13.97%。

由于該區域水域生態服務價值占總價值的比例很高，本研究并沒有考慮到生態服務價值評估中的各水域之間的生態服務價值差異，在下一步的工作中還需要繼續完善。

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