淮南謝橋礦區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用變化的響應(yīng)

張銀

摘 要：以淮南謝橋礦區(qū)為研究對(duì)象，以1980—2015年5期遙感影像圖作為基本信息源，分析礦區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響。結(jié)果表明，1980—2015年礦區(qū)耕地面積從3192hm2減少到1489hm2，水域面積從54hm2增加到1228hm2，建設(shè)用地增加528hm2。礦區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值總體呈增加趨勢(shì)，從1980的1735萬元增加到2015年的5313萬元，其中，水域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值從1980年的201萬元增加到2015年的4561萬元，而耕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值從1980年的1511萬元減少到2015年的705萬元。

關(guān)鍵詞：礦區(qū);沉陷區(qū);生態(tài)服務(wù)價(jià)值

中圖分類號(hào) F301.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）05-0140-03

Abstract：Taking the Xieqiao mining area in Huainan as the research object，the remote sensing image map from the period of 1980—2015 is used as the basic information source to analyze the impact of the dynamic change of land use on the ecological service value.Studies have shown that from 1980 to 2015，the area of cultivated land in the mining area decreased from 3192hm2 to 1489hm2 ，the water area increased from 54hm2 to 1228hm2 ，and the construction land increased by 528hm2 .The value of ecological service in the mining area has generally increased，from 17.35 million yuan in 1980 to 53.13 million yuan in 2015.The service value of water ecosystems increased from 2.01 million yuan in 1980 to 45.61 million yuan in 2015，while the ecological services of cultivated land.The value decreased from 15.11 million in 1980 to 7.05 million in 2015.

Key words：Mining area;Subsidence area;Ecological service value

采煤活動(dòng)對(duì)國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用，但也對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的影響[1]，比如地表沉陷引起礦區(qū)土地利用變化，土地利用/覆蓋的變化引起生態(tài)環(huán)境變化，目前我國面臨的許多嚴(yán)峻生態(tài)環(huán)境問題都與土地利用有關(guān)[2]。兩淮礦區(qū)是我國14個(gè)億噸煤基地之一，由于區(qū)域特定的水文地質(zhì)條件，采煤活動(dòng)導(dǎo)致了大規(guī)模的土地沉陷并形成大面積的積水區(qū)，原有的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)向大面積的水域生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生了重大改變。其中，耕地面積的減少使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減少，農(nóng)民經(jīng)濟(jì)受損，而沉陷區(qū)存儲(chǔ)的大量淡水資源隱藏著巨大的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。沉陷水域不僅具有漁業(yè)生產(chǎn)能力，還具有水資源供給、生物多樣性維護(hù)、水分調(diào)節(jié)、休閑娛樂等多方面的功能，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的全面體現(xiàn)[3-4]。因此，對(duì)礦區(qū)土地利用變化過程中生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估十分重要，研究結(jié)果可以客觀理清礦區(qū)采煤活動(dòng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，對(duì)因地制宜開展礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重建與恢復(fù)以及水資源利用具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

淮南礦區(qū)位于我國南北地理分界線附近，地表水系豐富，所研究的謝橋礦區(qū)位于潁上縣東北部，礦區(qū)總面積3796hm2。截至2015年，采煤活動(dòng)已引起沉陷水域1228hm2，隨著采煤活動(dòng)的繼續(xù)開采，沉陷區(qū)范圍有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)（圖1）。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 采用分辨率為30m的1980、1990、2000、2010、2015年5期的landsat TM影像圖，基于ENVI 5.1對(duì)各期遙感影像進(jìn)行預(yù)處理、輻射矯正等，通過目視解譯;結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督分類，將謝橋礦區(qū)共歸為耕地、建設(shè)用地、水域3類土地利用類型。

2.2 研究方法 由于區(qū)域自然條件的差異，生態(tài)系統(tǒng)類型也存在多樣性，其服務(wù)功能在數(shù)量、種類和重要性上也存在很大的空間差異性。生態(tài)服務(wù)功能是產(chǎn)生與形成生物資源價(jià)值的環(huán)境。目前，國內(nèi)外研究關(guān)于生態(tài)服務(wù)價(jià)值定量估算的方法主要有：影子工程法、物質(zhì)量評(píng)價(jià)法、價(jià)值量評(píng)價(jià)法、成果參數(shù)法和能值分析等方法[6-7]。基于礦區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，參考以往研究結(jié)果[8-13]，本文選取價(jià)值評(píng)價(jià)法，運(yùn)用Costanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算公式，對(duì)謝橋礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化情況進(jìn)行分析，計(jì)算公式為：

其中，Esv為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元），Ai為中土地利用i的土地面積（hm2），Vi為單位土地利用面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指數(shù)（元/hm2·a）。不同土地類型生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值如表1所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 礦區(qū)土地利用變化 謝橋礦區(qū)由于地表沉陷，耕地面積逐漸減少，2000年以后減少速率加快，1980—2015年從3192hm2減少到1489hm2，主要轉(zhuǎn)化為水域和建設(shè)用地。而水域面積逐年增加，面積從1980年的54hm2增加到2015年的1228hm2。建設(shè)用地面積從551hm2增加到1079hm2，總體呈增長趨勢(shì)。此外，由于地表沉陷，城鎮(zhèn)建設(shè)用地1990—2000年減少了133hm2，而近年來隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鎮(zhèn)化的發(fā)展需求，建設(shè)用地又開始呈增加趨勢(shì)（圖2）。

3.2 土地利用變化的生態(tài)價(jià)值變化

3.2.1 生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化 根據(jù)謝橋礦區(qū)1980—2015年5期土地利用面積及生態(tài)服務(wù)價(jià)值指數(shù)計(jì)算得到研究區(qū)5期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。總體來看，謝橋礦區(qū)的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值逐年增加，總價(jià)值也呈增加趨勢(shì)，從1980年1735萬元增加到2015年的5313萬元。其中，耕地的價(jià)值1980—1990年呈減少趨勢(shì)，到2000年生態(tài)服務(wù)價(jià)值有所增加，這是由于耕地面積增加所致。2000年以后，隨著耕地面積的減少，耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈遞減趨勢(shì)，2015年生態(tài)服務(wù)價(jià)值僅為705萬元。水域生態(tài)服務(wù)價(jià)值增長幅度較快，1980年水域生態(tài)價(jià)值僅為201萬元，到2015年達(dá)到4561萬元，水域?qū)ρ芯繀^(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)已達(dá)到86%。建設(shè)用地生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化幅度最小，對(duì)礦區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值影響較小（表2）。

3.2.2 不同類型生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的變化 根據(jù)不同類型生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值變化結(jié)果顯示（表3），研究區(qū)土地利用變化導(dǎo)致了單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的變化趨勢(shì)有所差異。單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值中水源涵養(yǎng)、廢物處理為主要服務(wù)功能，兩者所占比例越來越大，2000年生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)已占56%，這主要是由于隨著采煤活動(dòng)的開展，沉陷積水區(qū)面積不斷增加，水域生態(tài)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)增長。氣候調(diào)節(jié)、食品供應(yīng)和土壤形成與保護(hù)單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化主要受耕地生態(tài)系統(tǒng)變化的影響，年際變化與耕地面積變化趨勢(shì)一致。耕地生態(tài)系統(tǒng)為人類提供初級(jí)產(chǎn)品，為人類的生存提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增加了耕地對(duì)氮、磷等營養(yǎng)元素的累積。耕地生態(tài)系統(tǒng)通過地表植被覆蓋來減少土壤侵蝕、減少土壤養(yǎng)分流失，有利于土壤的形成與保護(hù)。礦區(qū)土地利用的變化使得各土地利用類型更加分配均衡，有利于生物多樣性的發(fā)展。水域生態(tài)系統(tǒng)適宜的地理環(huán)境和氣候條件，為水生動(dòng)植物提供了生存場(chǎng)所。相關(guān)研究表明，淮南沉陷區(qū)水域具有較高的浮游生物多樣性，水域面積的增加提高了研究區(qū)內(nèi)生物多樣性，1980年生態(tài)多樣性保護(hù)服務(wù)價(jià)值為82萬元，2015年增加到305萬元，在生態(tài)服務(wù)價(jià)值中貢獻(xiàn)逐漸提高。水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水源涵養(yǎng)、廢物處理單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能具有重要影響，其年際變化受水域生態(tài)環(huán)境變化的影響，兩者在2015年價(jià)值貢獻(xiàn)達(dá)到4523萬元，在生態(tài)價(jià)值中所占比例為82%。水域生態(tài)系統(tǒng)一方面具有水質(zhì)凈化功能，沉陷區(qū)接受周圍居民的生活垃圾，能夠有效降解富營養(yǎng)物質(zhì)、有毒有害物質(zhì)，降低污染物含量，實(shí)現(xiàn)污染物的降解與凈化;另一方面，沉陷區(qū)水域存儲(chǔ)大量淡水資源，能夠緩解礦區(qū)內(nèi)水資源短缺問題，調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)水分循環(huán)，防止水、旱災(zāi)害，對(duì)于調(diào)節(jié)徑流具有重要作用。近年來，人們對(duì)于沉陷水域的利用及恢復(fù)，建設(shè)成了融合自然景觀、休閑、旅游觀光為一體濕地公園、魚塘等其他形式的觀賞性水體，為人們提供了休閑娛樂的場(chǎng)所，豐富了生活，娛樂文化生態(tài)服務(wù)價(jià)值從1980年的5萬元增加到2015年的242萬元。

4 結(jié)論

謝橋礦區(qū)從1980—2015年土地利用發(fā)生了很大變化，主要表現(xiàn)為耕地面積減少，建設(shè)用地、水域面積增加。其中，1980—2015年耕地面積從3192hm2減少到1489hm2，水域面積從54hm2增加到1228hm2，建設(shè)用地從551hm2增加到1079hm2。相應(yīng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值也發(fā)生了變化，1980年生態(tài)服務(wù)價(jià)值較小，僅有1735萬元，到2015年增加到5313萬元。其中，耕地面積的減少，使得土壤形成與保護(hù)、食品供應(yīng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值減少，耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值從1980年的1511萬元到2015年減少到705萬元。水域面積的增加，引起水源涵養(yǎng)、廢物處理、娛樂文化生態(tài)服務(wù)價(jià)值增加。

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（責(zé)編：張宏民）