不同喀斯特地貌鄉鎮公路沿線生態用地及其生態服務價值比較研究

韓會慶，陳夢玲，馬庚，石臨風，白玉梅

(貴州理工學院 建筑與城市規劃學院，貴州 貴陽 550003)

生態用地是為區域提供多種關鍵生態服務功能的重要用地類型[1].近年來，隨著我國社會經濟快速發展，大量生態用地被耕地和建設用地占用，這使得生態用地面臨退化、減少、空間格局不合理等問題[2].國內外學者關于生態用地的研究集中于生態用地分類與監測[3-4]、重要性評價[5]、時空演變與動態模擬[6-7]、規劃與優化[8-9]等方面.研究對象主要以城市[10]、生態脆弱區[8]、生態重要區[11]為主.研究方法主要使用3S技術以及各種空間、景觀和數學模型[12-15].另外，生態用地變化對生態服務價值的影響研究亦受到關注，涉及各個空間尺度(如城市、區域等)[16-17].然而，這些研究鮮有關注喀斯特生態脆弱的鄉村，更未見不同喀斯特地貌生態用地及其生態服務比較研究.

西南喀斯特鄉村是我國集中連片特困鄉村的典型代表.在脆弱的生態環境以及復雜地形制約下，喀斯特鄉村社會經濟發展滯后[18].長期以來過度的人類活動(如毀林開荒)給該區生態環境帶來巨大壓力[19].為此，21世紀以來天然林保護工程、石漠化治理、退耕還林等生態保護措施的提出，使得喀斯特鄉村生態環境得以改善[20].同時，為加快喀斯特貧困地區脫貧，大量公路建設興起，這勢必對生態環境深刻影響[21].然而，由于不同喀斯特地貌地區的生態環境及人類活動差異突出，因此，以4個不同喀斯特地貌的鄉鎮為例，比較公路沿線生態用地及其生態服務價值，以期為不同喀斯特鄉村公路沿線土地優化以及生態環境保護政策制定提供科學依據.

1 資料與方法

1.1 研究區概況

選取貴州省威寧縣石門鄉、平塘縣掌布鎮、三都縣周覃鎮、紫云縣宗地鎮4個典型喀斯特鄉鎮為研究區，它們分別代表喀斯特中山、峰叢峽谷、低山丘陵和峰叢洼地4種喀斯特山地地貌，它們是典型喀斯特生態致貧的代表.

1.2 數據來源及處理

以2018年高分衛星(Pleiades衛星，0.5 m分辨率)為基礎，通過人工目視解譯獲得4個鄉鎮土地利用數據，并依據研究區實際狀況，將生態用地類型劃分為有林地、灌草叢、水域3類.由于不同鄉鎮公路沿線面積差異，故而無法比較公路沿線生態用地總面積，進而選擇生態用地占土地總面積比例以及各生態用地類型面積占生態用地總面積比例進行分析.

1.3 研究方法

1.3.1 公路緩沖區劃分

為表征公路兩側的生態用地及其生態服務價值特征，利用ArcGIS軟件的多環緩沖工具，從公路中心線往兩側生成200 m、400 m、600 m、800 m、1000 m、>1000 m共6個緩沖區.

1.3.2 生態服務價值評估

采用我國學者謝高地等[22]提出的生態服務價值系數以及各類生態用地面積計算研究區生態服務價值.由于該系數的提出是基于我國平均狀況，而進行貴州鄉鎮的生態服務價值評估，需進行系數修正，具體計算和修正方法參考文獻[23].此外，由于公路沿線面積的差異以及各鄉鎮面積的不同，這造成無法比較公路沿線生態服務總價值，故而本研究采用單位面積生態服務價值比較不同公路緩沖區的差異.

2 結果與分析

2.1 不同喀斯特地貌鄉鎮公路沿線生態用地比較研究

研究區各類用地比例隨著距公路距離的增加而變化.從有林地占生態用地面積比例來看，石門鄉和掌布鎮有林地占生態用地的比例隨著距公路距離的增加而增大，有林地面積比例最低點和最高點均分別位于距公路<200 m處和>1000 m處；周覃鎮和宗地鎮有林地的比例隨著距公路距離的增加先減少后增大，最低點和最高點均分別位于600～800 m處和>1000 m處.從灌草叢占生態用地的比例來看，石門鄉和掌布鎮的灌草叢面積比例整體上隨距公路距離的增加而減小，最高點均位于<200 m處，最低點分別位于600～800 m處和>1000 m處；周覃鎮和宗地鎮整體上隨距公路距離的增加而增大，最高點和最低點均分別位于600～800 m處和<200 m處.從水域占生態用地比例來看，石門鄉和宗地鎮的水域面積比例整體上隨距公路距離的增加而增大，最低點均位于200～400 m處，最高點分別位于600～800 m處和800～1000 m處；掌布鎮和周覃鎮隨著距公路距離的增加呈“減—增—減”的態勢，最低點均為200～400 m處，最高點分別為<200 m和800～1000 m處.從生態用地占土地總面積比例來看，4個地區整體上隨著距公路距離的增加而增大，掌布鎮和宗地鎮的生態用地面積比例高于石門鄉和周覃鎮；4個地區最低點均位于<200 m處，石門鄉和宗地鎮最高點均位于800～1000 m處，掌布鎮和周覃鎮均位于>1000 m處(圖1).

圖1 不同喀斯特地貌鄉鎮公路沿線生態用地比較Fig.1 Comparison of ecological land use along rural road in different Karst landforms

圖2 不同喀斯特地貌鄉鎮公路沿線生態用地的生態服務價值比較Fig.2 Comparison of ecosystem service value for ecological land use along rural road in different Karst landforms

2.2 不同喀斯特地貌鄉鎮公路沿線生態用地的生態服務價值比較研究

研究區各類生態系統服務價值隨著距公路距離的增加而變化.從供給服務價值來看，石門鄉、掌布鎮和周覃鎮的供給服務價值隨著距公路距離的增加呈現“減—增—減”的態勢，其供給服務價值最高點分別位于距公路<200 m處、600～800 m處和800～1000 m處，最低點分別位于400～600 m處、200～400 m處和>1000 m處；宗地鎮供給服務價值整體上隨著距公路距離的增加而增大，其最低點位于200～400 m處，最高點位于>1000 m處.從調節服務價值來看，石門鄉和周覃鎮隨距公路距離的增加呈“減—增—減”的態勢，掌布鎮呈“減—增—減—增”的態勢，宗地鎮整體上呈增加態勢；石門鄉、宗地鎮、掌布鎮和周覃鎮的調節服務價值最低點均為距公路200～400 m處，最高點分別為600～800 m處、<200 m處、200～400 m處.從支持服務價值來看，石門鄉和掌布鎮供給服務價值整體上隨距公路距離的增加而減少，且減少趨勢緩慢，周覃鎮和宗地鎮整體上呈增大態勢，但增幅較小.四個地區的文化服務價值隨距公路的距離變化規律相同.從總生態服務價值來看，石門鄉和宗地鎮總生態服務價值隨著距公路距離的增加呈“減—增—減”的態勢，總生態服務價值最高點分別位于600～800 m處和800～1000 m處，最低點為400～600 m處、200～400 m處和>1000 m處；掌布鎮呈“減—增—減—增”的態勢，最高點和最低點分別為<200 m處和200～400 m處；宗地鎮總生態服務價值整體上隨著距公路距離的增加而增大，但增幅不明顯.總的來說，4個地區供給服務價值、調節服務價值和總服務價值隨著距公路距離的增加變化波動較大，而支持服務價值和文化服務價值變化不明顯(圖2).

3 討論與結論

3.1 討 論

周覃鎮是典型的喀斯特低山丘陵區，相對于喀斯特中山(石門鄉)、峰叢峽谷(掌布鎮)和峰叢洼地(宗地鎮)而言，地形起伏相對較小，公路沿線大量土地被開發成耕地，這造成其生態用地比例較低，進而使得其生態服務價值較低.同理，受陡峭地形限制，石門鄉、掌布鎮、宗地鎮的人類活動開發難度較大，生態環境受干擾相對較小，故而公路沿線生態用地及生態服務價值較高.

隨著離公路距離增大，人類活動干擾減小，因此，生態用地所占比例基本呈增加趨勢.然而由于不同喀斯特地貌鄉鎮自然和人文環境差異，造成有林地、灌草叢、水域等生態用地類型在各地貌鄉鎮公路沿線存在不同，如掌布鎮為峰叢峽谷地貌，地形崎嶇，天然林保護較好，故而公路沿線有林地所占比例均較高，而峰叢洼地的宗地鎮在人類活動影響下，生態環境干擾度較大，盡管近年來實施了生態恢復措施(石漠化治理、退耕還林等)，但生態環境恢復較慢，故而生態用地以灌草叢為主.

3.2 結 論

在公路各緩沖距離上，宗地鎮和掌布鎮生態用地所占比例均高于石門鄉和周覃鎮.掌布鎮和周覃鎮的有林地占生態用地比例高于石門鄉和宗地鎮，而宗地鎮和石門鄉的灌草叢占生態用地比例高于掌布鎮和周覃鎮，在各公路緩沖帶上，4個鄉鎮的水域占生態用地比例均較小.

在公路各緩沖距離上，周覃鎮生態服務總價值及各種服務價值均低于其他3個鄉鎮.隨著離公路距離增加，供給服務、調節服務和總服務價值波動起伏較大，200～400 m是服務價值的低值區，600～800 m以及800～1000 m是服務價值的高值區.支持服務和文化服務價值在各公路距離緩沖區上波動較小.