洞庭湖區土地利用時空演變及生態系統服務價值評估

袁淑君，李慎鵬，王瑩

摘? ?要? ?本文選取2000、2010和2018年作為研究時段。在分析洞庭湖區域土地利用現狀情況下對其生態系統服務價值進行測算與評估。研究結果表明：2000—2018年，建設用地、濕地面積呈增加態勢，耕地、林地面積呈減少態勢，草地、未利用地面積雖有所減少但變化不顯著。2000—2018年，洞庭湖區域生態系統服務總價值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共計提升1 692×108元，呈先升后降再升的變化趨勢。

關鍵詞? ?洞庭湖區;土地利用;生態系統服務價值

中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A

Spatial and Temporal Evolution of Land Use and Assessment of Ecosystem Service Values in Dongtinghu Area

Yuan Shujun， Li Shenpeng， Wang Ying

（Hunan Vocational College of Engineering， Hunan Changsha 410151）

Abstract： Based on the actual situation of Dongtinghu area and important nodes of social and economic development， 2000， 2010 and 2018 were selected as the research time periods and the ecological service value of Dongtinghu area was assessed based on land use change data. The results show that during 2000—2018， the construction land and wetland increase， the arable land and forest land decrease， and the area of grassland and unused land decrease but the change is not significant. The total value of ecosystem services in Dongtinghu area of Hunan increase from 339 885.68×108 yuan to 340 054.88×108 yuan during 2000—2018， with a total increase of 1692×108 yuan. It shows a trend of change of firstly increase， then decrease and finally increase.

Keywords： Dongtinghu area; land use; ecosystem service value

隨著工業主義發展模式在全球范圍內的不斷擴張，世界人口持續增長、全球自然資源加速耗竭，嚴重威脅人類生存與發展。如何恢復、修復和重建被污染、退化的生態環境，并使其穩定而持續地發揮其功能，已成為中國和世界關注的重點問題。

生態系統服務是人類通過生態系統的結構、功能和過程直接或者間接獲得生態系統產品和服務的過程。研究區域的土地利用狀況對于該地區生態系統服務功能的發揮起著至關重要的作用，目前針對生態系統服務價值主要是基于謝高地所引入國內的生態系統服務價值當量表，其將難以度量的生態服務轉換為可量化的經濟價值，該項突破對于衡量生態價值、加大生態保護提供了重要借鑒與幫助[1]。

洞庭湖區作為長江不可缺少的重要組成部分，其生態安全關乎湖南的發展全局以及全面融入長江經濟帶建設。湖南省委、省政府針對洞庭湖生態保護治理開展了一系列工作，如退田還湖、清除圍湖堤壩、全面清除黑楊等都已全面落實[2-3]。

鑒于此，本研究針對洞庭湖區，以2000、2010和2018年土地利用變化對其生態系統功能服務價值進行測算，以期為后期生態修復評價與國土空間管理提供依據，同時能更好地指導洞庭湖區的土地利用。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

洞庭湖區地理位置上位居長江中游，地屬湖南省，地勢上四周高中間低，為一碟形盆地。行政區劃上包括4市1區：即湖南岳陽市、常德市、益陽市，湖北荊州市，湖南長沙市望城區，共計33個縣（市、區），總面積6.0萬km2。其中湖南部分土地面積3.17萬km2，占全省面積的15%。綜合考慮數據可得性及研究的準確性，本文研究對象只選取湖南省內的3市1區，共計25個縣（市、區）。

1.2 數據來源與數據處理

本文用到的數據分為矢量數據及社會經濟數據兩大類。其中土地利用矢量數據是在對湖南洞庭湖區2000、2010和2018年的土地覆被遙感監測數據（空間分辨率為30m）解譯的基礎上，結合研究區所屬市區的行政區劃圖、地形圖、土地利用現狀圖等進行修正補充，并將該區域土地利用類型分為耕地、林地、草地、濕地、建設用地和未利用地等六類，其中濕地是根據研究區實地情況以及《濕地公約》分類系統進行劃分，具體包括河流濕地、湖泊濕地、沼澤和庫塘，以此構建三期土地利用分類數據庫。

其中涉及的社會經濟數據主要來自于湖南省及研究區所屬市區的統計年鑒和相關統計文件及資料。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用的時空分析

以2000、2010和2018年土地利用數據為基礎，從土地利用變化幅度、土地利用動態度和土地利用程度三個維度對洞庭湖區的土地利用情況進行時空分析。

1.3.2 生態系統服務價值

在參考謝高地等學者于2015年最新改進的單位面積生態系統服務價值當量表的基礎上，綜合考量研究區實際情況，對洞庭湖區域的生態系統服務價值進行調整[4]：耕地的ESV指標取水田和旱地價值當量因子系數的加權和，其中研究區各縣（市、區）統計年鑒中水田與旱地面積比為8∶2;因洞庭湖區域的林木樹種主要以闊葉林為主，故林地代表闊葉林;草地代表灌草叢;濕地的ESV指標取水系和濕地的指標平均值;未利用地與裸地相對應;其中建設用地的生態服務價值，目前尚未形成較為權威統一的測算方法，因此本研究暫不考慮，其當量因子以0計算，具體見表1。

（1）

式中，ESV表示生態系統服務總價值;Ai表示研究區第i種土地利用類型的面積;VCi代表第i種土地利用類型的單位生態系統服務價值系數;ESVj是研究區單項生態服務功能服務價值;VCij 表示第i種土地利用類型的第j項生態服務功能服務價值系數;i可分為耕地、林地、草地、濕地、建設用地、未利用地6種土地利用類型，表示氣候調節、氣體調節等10項生態服務功能，見表1。

為研究人類活動對生態系統服務價值變動的影響程度，主要通過計算及分析人均生態系統服務價值占用量，計算公式如下：

（2）

式中，Ave（ESV）代表人均生態系統服務價值量，ESV代表生態系統服務價值總量，P表示當年人口數。

2 結果分析

2.1 洞庭湖區土地利用時空分析

1）總體來看，2000—2018年，洞庭湖區林地、耕地、濕地、建設用地、草地、未利用地等六種類型中，林地面積最大，未利用地最少。具體情況見表2。

2）從土地利用變化幅度來看：2000—2018年洞庭湖區濕地和建設用地兩大地類面積呈增加態勢，耕地、林地和草地三大地類面積呈減少態勢，未利用地面積變化不顯著。不同研究時段內，各用地類型增減幅度存在差異，見表3。

3）從土地利用動態度來看：洞庭湖區土地利用動態度K1、K2由高到低排列順序為建設用地>未利用地>草地>濕地>耕地>林地，見表4。

4）從土地利用程度來看：2000、2010和2018年研究區土地利用程度綜合指數依次為241.76、242.26、243.10，土地利用程度呈上升趨勢，總上升幅度為84%。總體而言，建設用地變動較大，指數上升5.04;其他土地利用類型變動較小，指數變化絕對值均在4.0以下，洞庭湖區土地利用結構相對穩定（見表5）。

2.2 洞庭湖區生態系統服務價值變化分析

2.2.1 生態服務價值總量計算

根據公式1及表1計算出洞庭湖區各時間點的生態系統服務價值總量。可得：2000—2018年間，洞庭湖區生態系統服務總價值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共計提升169.2×108元，總體呈現先升后降再升的變化趨勢，2010年達到研究期內最大值341 400.35×108元，增長率為0.45%，主要原因是此階段湖區生態保護進程加快，進行了大規模移民建鎮、退田還湖建設活動，水域生態修復取得明顯成效;2010—2018年間洞庭湖區生態系統服務價值下降，比上一階段減少1 345.47×108元，減少率為0.39%，綜合考慮可能是因為人類活動及氣候變化所影響（見表6、圖1）。

2.2.2 各地類生態服務價值變化

根據表1和洞庭湖區各土地利用類型面積，得到2000、2010和2018年該區域各地類生態系統服務價值。可知：2000—2018年間該區域內各地類生態系統服務價值量由大到小依次是林地、濕地、耕地、草地和未利用地;2018年，林地和濕地生態服務價值占比共計達88.80%。從各地類生態系統服務價值變化情況來看，研究期間內，伴隨著耕地、林地、草地面積不斷減少，其生態系統服務價值也均呈現逐年遞減的變化趨勢，分別降低346.33×108元、1 083.40×108元和6.91×108元;濕地生態系統服務價值變化有波動，研究期末增加91.24×108元，由于濕地單位面積生態系統服務價值量較高，故濕地面積即使增長幅度較小也對其生態系統服務價值貢獻明顯;未利用地生態系統服務價值雖逐年減少，但由于其服務本底值不高，減少不顯著，見圖2。

2.2.3 各單項生態服務價值變化

根據公式（1）分析洞庭湖區2000-2018年各單項生態服務功能的價值量變化情況。可知：2000—2018年間，研究區各單項生態系統服務價值中，氣候調節和水源涵養對區域生態系統服務價值量貢獻位居前列，且總變化量也呈現最大。其中研究期間水源涵養價值量增加834.81×108元，對區域生態服務價值上升貢獻最大，這是由于研究區內擁有洞庭湖、湘江、資江、沅江、澧水干流等重要河流，濕地面積分布廣且持續增長[5];氣候調節功能主要來源于林地，研究區內林業用地占比達45.80%。

從各單項生態系統價值量變化來看，2000—2018年，在10項生態服務類型中，氣體調節、氣候調節、土壤保持、維持養分循環、食物生產、原料生產6項生態服務價值量持續下降。其中，氣體調節和氣候調節下降最為明顯，分別降低了307.59×108元和480×108元。主要是由于研究期間內洞庭湖區林地、耕地面積持續減少;水源涵養、凈化環境、維護生物多樣性和美學景觀4項生態服務價值量先增后減，研究期末分別降低47.79×108元、13.33×108元、15.93×108和6.9×108元，這主要是由于2000—2010年研究區內濕地面積轉入較快，故而帶動生態服務價值量的快速增加，2010—2018年區域內濕地面積轉入速率下降，而耕地、林地轉出速率加快，最終綜合效應導致這4項生態服務價值量呈現下滑趨勢，見圖3。

2.2.4? 人均生態服務占有量分析

基于公式（2），查閱研究區各縣（市、區）統計年鑒公布的人口數據，計算洞庭湖區2000—2018年各地類生態系統服務價值人均占有量。可得：2000—2018年，洞庭湖區總人口共增加83.7萬人。隨著人口增長、經濟發展，建設用地擴張，相對應的土地利用結構也發生變動。由圖4可知，2000—2018年期間洞庭湖區域的人均生態系統服務價值占有量呈減少趨勢，2000、2010和2018年生態系統服務價值人均占有量依次為212.56萬元/人、212.95萬元/人、204.52萬元/人，人均減少10.74萬元/人，其中各時段年均減少量依次為21.26萬元/人和1.05萬元/人，人均生態系統服務價值量變化速率持續下降。綜合分析這5類土地利用類型人均生態系服務占有量的變化，均有不同程度的減少，其中林地生態服務價值人均占有量減少量最多，共減少7.33萬元/人;其次為耕地和濕地，分別減少1.69萬元/人和1.28萬元/人，而這三大土地利用類型生態系統服務價值人均減少量占到總量的98.34%。

研究期內各地類人均服務價值量下降速率有所放緩，表明2000—2018年來，洞庭湖區城鄉一體化建設成效顯著，社會經濟發展及人口增長速度比生態環境建設速度快，但隨著洞庭湖生態經濟區的建設發展及一系列生態保護政策措施的落地生效，人口—資源—環境三者整體發展向好。

3 結論與討論

3.1 結論

1）2000—2018年間，洞庭湖區各土地利用類型面積從大到小依次為林地、耕地、濕地、建設用地、未利用地。總體而言，建設用地和濕地表現為增加態勢，耕地和林地呈減少態勢，草地和未利用地雖有減少但變化不顯著。從變化幅度來看，建設用地和耕地變化最大;從土地利用動態度來看，單一土地利用動態度從高到低依次為建設用地、未利用地、草地、濕地、耕地、林地。

2）2000—2018年間，洞庭湖區生態系統服務總價值由339 885.68×108元增加到340 054.88×108元，總提升1 692×108元，呈先升后降再升的變化趨勢;從單項地類生態系統服務價值來看，林地和濕地生態系統服務價值占比最大，對生態系統穩定性的維持至關重要;從單項生態服務功能來看，氣候調節和水源涵養對區域生態系統服務價值量貢獻位居前列;從人均生態系統服務價值看，研究期間表現為持續下降，共減少10.74萬元/人，但下降速率有所放緩，人口—資源—環境發展總體向好。

3.2 討論

本文對于洞庭湖區域生態系統服務價值的測算對于洞庭湖區生態保護及后期生態修復有一定借鑒和參考意義。但是本研究也存在一定的不足，即對于生態系統服務價值測算上仍舊依托于謝高地的當量因子法還缺少實質性的創新成果，后期基于此成果的生態修復評價還需要結合相關文獻及實際調研進行進一步深化研究與突破創新。

參考文獻/References

[1]謝高地，張彩霞，張雷明，等.基于單位面積價值當量因子的生態系統服務價值化方法改進[J].自然資源學報，2015，30（8）：1243-1254.

[2]湖南省洞庭湖保護條例[N]. 湖南日報，2021-05-28（7）.

[3]聶芳容.構建洞庭湖生態和經濟新發展格局[J].湖南水利水電，2021（2）：1-23.

[4]謝高地，張彩霞，張昌順.中國生態系統服務的價值[J].資源科學，2015，37（9）：1740-1746.

[5]張曉斌，石佳，歐明武，等.基于Landsat 8遙感數據的東洞庭湖濕地變化監測與分析[J].上海國土資源，2021，42（1）：24-28.