1990—2020年尋烏縣土地利用及生態系統服務價值變化

陳曉潔 王遠東 明磊 孟麗紅

陳曉潔，王遠東，明 磊，等. 1990—2020年尋烏縣土地利用及生態系統服務價值變化［J］. 湖北農業科學，2024，63（2）：137-141，147．

摘要：探究長時間序列下江西省贛州市尋烏縣土地利用變化特征及其對生態系統服務價值（ESV）的影響，對保障東江流域生態安全和改善區域生態環境具有重要意義。利用1990—2020年土地覆被數據，分析該時間段尋烏縣土地利用的變化情況，并利用當量因子法評估尋烏縣生態系統服務價值。結果表明，尋烏縣主要土地利用類型為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積的比例超98.0%。1990—2020年尋烏縣林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，退耕還林還草面積小于耕地開墾面積。1990—2020年尋烏縣生態系統服務價值總體呈下降趨勢，ESV低值區主要分布在研究區的西南部、中部，ESV高值區則與研究區林地的分布較為一致。

關鍵詞：土地利用變化；生態系統服務價值；當量因子法；尋烏縣

中圖分類號：F062.2；X171.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）02-0137-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.022 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Changes of land use and ecosystem services value in Xunwu County from 1990 to 2020

CHEN Xiao-jiea，b，c， WANG Yuan-donga，b，c， MING Leia，b， MENG Li-honga，b，d

（a.School of Geography and Environmental Engineering； b.Jiangxi Provincial Key Laboratory of Low Carbon Recycling Technology for Urban Solid Waste； c.Institute of National Land Space Planning； d.Basic Geography Experimental Center， Gannan Normal University，Ganzhou? 341000，

Jiangxi， China）

Abstract： It was of great significance to explore the characteristics of land use change in Xunwu County， Ganzhou City， Hubei Province， and its impact on ecosystem services value （ESV） in the long-term series to ensure the ecological security and improve the regional ecological environment in the Dongjiang Basin. Based on the land cover data from 1990 to 2020， the change of land use in Xunwu County during this period was analyzed， and the ecosystem service value of Xunwu County was evaluated by using the equivalent factor method. The results showed that the main land use types in Xunwu County were forest land， followed by cultivated land， and the proportion of the two land use types in the total area of Xunwu County was more than 98.0%. From 1990 to 2020， the total area of forest land and grassland in Xunwu County showed a downward trend， the proportion of cultivated land increased year by year， and the area of farmland returned to forest and grassland was less than the area of cultivated land reclamation. From 1990 to 2020， the ecosystem service value of Xunwu County showed a downward trend， and the areas with low ESV values were mainly distributed in the southwest and central parts of the study area， while the areas with high ESV values were consistent with the distribution of forest land in the study area.

Key words： land use change； ecosystem service value； equivalent factor method； Xunwu County

生態系統服務通過直接或間接的方式為人類提供福利^［1，2］，對人類的生存和發展至關重要^［3］。生態系統服務價值（ESV）作為衡量生態系統向人類提供社會產品和服務的經濟指標^{［4，5］}，對科學評估生態系統服務效益、制定合理生態保護政策措施方面具有重要意義^［6，7］。土地利用變化與生態環境變化有密切聯系^［8-10］，能較客觀地反映人類與環境之間的相互作用關系。土地功能和覆蓋類型的改變會影響生態系統的結構和功能，進而威脅生物多樣性、影響生態系統服務能力和價值^［11］。

自改革開放以來，中國的工業化和城鎮化進程取得了重大突破、獲得了舉世矚目的成就，但與此同時也帶來了一系列的環境問題，這些問題的出現推動了土地利用規劃、土地利用評價等相關研究^［12-14］。因此，分析區域土地利用的變化趨勢及其原因對保障區域經濟與生態環境可持續發展意義重大。

尋烏縣作為東江流域的源頭，位于贛、閩、粵三省交界處，具有獨特的地緣優勢。其生態環境功能及生態安全問題受到政府和社會高度重視^［15-17］。在國家多個部門的推動下，江西、廣東兩省于2016年正式簽訂《東江流域上下游橫向生態補償協議》，流域治理取得積極成效，并成為跨省流域治理工作的全國典范^［18］。但是在學術界，針對河流源頭地區開展的相關研究較少，能夠為政府層面的科學治理提供決策的成果非常有限。因此，在相關研究基礎上，分析東江源頭——尋烏縣的土地利用變化演變態勢、探究長時間序列下尋烏縣土地利用變化特征及其對生態系統服務價值的影響，對保障東江流域生態安全和改善區域生態環境具有重要意義。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

尋烏縣位于江西省南部，位于贛、閩、粵三省交界處，東南連武夷山余脈，西北接九連山支脈，以山地丘陵地形為主，呈階梯狀分布（圖1） 。尋烏縣氣候類型屬亞熱帶季風氣候，森林氣候特點顯著，境內的椏髻缽山是珠江干流——東江的發源地^［18］，是東江流域重要的組成部分，同時也是經濟與環境矛盾典型的區域之一。尋烏縣位于亞熱帶紅壤區南部，自然資源豐富，土地肥力較好，土壤普遍呈酸性，適合種植柑橘、臍橙等農作物。尋烏縣是客家聚居地，被國家文化部正式納入客家文化（贛南）生態保護實驗區。由于人口的增長及自然資源的不斷開采，森林質量下降、表層植被退化、水土流失、水質污染等生態環境問題日益加劇。

1.2 數據來源

本研究使用的數據集包括土地利用數據集、輔助地理數據集和面板數據集。土地利用數據集來源于文獻^［19］中的數據集，通過裁剪等一系列處理得到尋烏縣1990年、2000年、2010年、2020年的土地覆被分類數據，包含林地、耕地、水體、草地、灌木、建設用地、裸地7個土地覆被類型。面板數據（糧食生產總值）來源于2016—2019年《贛州市統計年鑒》。

2 方法

分析了1990—2020年土地利用的時空動態變化，依據 Costanza等^［20］提出的生態系統服務價值評估體系，同時參考Xie等^［21］建立的中國陸地生態系統服務價值當量因子表對研究區內的各項服務進行價值當量賦值，得到尋烏縣1990—2020年ESV分布。同時通過地理探測器探究各影響因素對尋烏縣ESV的響應。

2.1 土地利用變化特征分析

統計尋烏縣1990年、2000年、2010年和2020年土地利用類型的面積，并通過馬爾科夫轉移矩陣^［22］分析不同時期各土地利用類型間的轉換關系。

2.2 基于LULC的ESV評估

選擇當量因子法核算ESV。依據Costanza等^［20］提出的生系統服務價值評估體系，同時參考Xie等^［21］建立的中國陸地生態系統服務價值當量因子表對研究區內的各項服務進行價值當量賦值，統計得到尋烏縣單位面積生態系統服務價值當量（表1）。其計算式如下。

式中，ESV為生態系統服務價值，元；i為土地利用類型；j為生態系統服務類型；A_i為第i類土地利用類型的面積，hm²；VC_i為第i類土地利用類型單位面積生態系統服務價值，元/hm²；EC_j為某類土地利用類型第j項生態系統服務的價值當量；E_a為1單位生態系統服務的經濟價值，元/hm²。

為精確確定研究區1單位生態系統服務的經濟價值，通過式（3）對數值進行修正，通過面板數據計算尋烏縣2016—2019年逐年農田自然糧食生產的經濟價值，即1單位生態系統服務的經濟價值，通過線性回歸計算得到尋烏縣1990年、2000年、2010年、2020年單位生態系統服務經濟價值分別為11 465、10 978、7 491、4 004元/hm²。

式中，E為修正后的單位生態系統服務經濟價值；n為生態系統服務類別數，本研究為11；S_i為第i種糧食的種植面積；P_i為第i種糧食的單位價格；Q_i為該種糧食的單位面積產量；S_總為糧食作物總播種面積；MCI為研究區農田復種指數^［18］，取2.5。

2.3 生態系統服務價值指數敏感性分析

利用經濟學中彈性系數的概念計算生態系統服務價值的敏感性指數（CS），計算式見式（4）。將各種土地利用類型的生態系統服務價值系數分別上下調整 50%，結果顯示1990 年、2000年、2010年和2020年各地類的生態系統服務價值變化對價值系數的敏感性指數均小于1（ 圖2） 。不同地類的敏感性指數差異較大，林地、耕地較大，裸地較小，但都小于1，表明生態系統服務價值對價值系數不敏感、缺乏彈性，研究結果可信。

式中，ESV_i、ESV_j分別為初始及調整后的生態系統服務價值；VC_ik、VC_jk分別為初始及調整后的生態系統服務價值系數。

3 結果與分析

3.1 土地利用變化特征

尋烏縣1990年、2000年、2010年和2020年土地利用分布如圖3所示，土地利用類型面積占比情況如表2所示。總體來看，尋烏縣4個時期主要的土地利用類型均為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積比例均超過98.0%。從不同土地利用類型的變化特征來看，林地持續減少，尋烏縣2020年林地面積占比較1990 年減少3.366 2個百分點；耕地、裸地面積增加；草地面積急劇減少，尋烏縣草地2020年面積占比僅為0.142 9%，不到1990年草地面積的1/3；水體面積持續增加，2020年水體面積相對1990年增加1倍；建設用地面積持續增加，2020年建設用地面積相對1990年增加近2倍。

1990—2020年尋烏縣不同土地利用類型之間的轉換關系如圖4所示。從總體來看，各年份間的土地轉換中，流出的耕地主要變為林地和草地，且流向林地的占比逐年增加；流出的林地主要變為耕地和灌木，且流向耕地的占比逐年增大，于2020年達最高峰。草地主要流向類型是耕地。林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，1990—2020年尋烏縣退耕還林還草面積小于耕地開墾面積，退耕還林還草政策落實有待加強，政府相關部門需謹防生態保護政策“入不敷出”。

3.2 生態系統服務價值變化特征

由表3可知，2020年尋烏縣總ESV比1990年減少264.626 55億元，年總ESV最低值出現在2020年。從生態系統服務價值的空間變化情況看，ESV低值區主要分布在研究區的西南部、中部，正好位于研究區的耕地、建設用地集中區，呈現沿城鎮用地擴大的趨勢，而ESV高值區則與研究區林地分布較為一致（圖5）。1990—2020年尋烏縣生態系統服務價值變化較大，究其原因，西南部、中部地區的高生態系統服務價值用地類型轉化為較低生態系統服務價值的用地類型，如林地、水體轉化為耕地、建設用地；低生態系統服務價值的用地類型轉化為較高生態系統服務價值的用地類型占比較少，如其他用地類型轉化為水體。

4 小結與討論

4.1 小結

1）總體來看，1990—2020年尋烏縣主要土地利用類型為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積的比例均超過98.0%。從不同土地利用類型的變化特征來看，林地持續減少，草地急劇減少；耕地、裸地、水體、建設用地面積增加。

2）1990—2020年尋烏縣林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，退耕還林還草面積小于耕地開墾面積。流出的耕地主要變為林地和草地，且流向林地的占比逐年增加；流出的林地主要變為耕地和灌木，且流向耕地的占比逐年增大。

3）1990—2020年尋烏縣生態系統服務價值總體均呈下降趨勢，ESV低值區主要分布在研究區的西南部、中部，而ESV高值區與研究區林地的分布較為一致。

4.2 討論

尋烏縣屬于東江發源地，同時也是東江流域地理環境的一部分，社會經濟發展歷程大體一致，因此，兩種地域的生態系統服務價值研究具有相互參考性。雷軍成等^［18］評估了1995—2016年尋烏縣土地利用變化對尋烏縣生態系統服務價值的影響，于海霞等^［23］評估了2010—2020年東江流域生態系統服務價值的變化趨勢，與本研究中尋烏縣流域生態系統服務價值變化趨勢相同，總體均呈下降趨勢，不同土地利用類型的面積轉化是導致生態系統服務價值改變的直接原因。本研究分析了1990—2020年尋烏縣的土地利用格局變化對其生態系統服務價值的影響，結果表明，研究期間尋烏縣的生態系統服務價值總體呈下降趨勢，高生態系統服務價值用地類型與較低生態系統服務價值的用地類型的相互轉化導致生態系統服務價值損失較大。相比1990年，2020年的生態系統服務價值減少264.626 55億元。另外，本研究對建設用地的生態系統服務價值未做研究。如果考慮建設用地變化對生態系統服務價值的影響，研究區生態系統服務總價值可能會發生較大變化^［24］，因此本研究中將其生態系統服務價值取0。

尋烏縣作為東江源頭地區，是中國重要的生態保護屏障，其生態服務直接關系到整個東江流域的生態安全。因此，應通過相關舉措來嚴格控制和保護尋烏縣生態環境。首先，資源開采需把握“度”，在經濟發展的同時要注意維持綠色生態本底。其次，1990—2020年尋烏縣退耕還林還草面積小于耕地開墾面積，退耕還林還草政策落實有待加強，政府相關部門需謹防生態保護政策“入不敷出”。源區應加強土地資源規劃與管理，切實落實退耕還林還草等工程項目，確保水域、濕地生態系統的保護工作落到實處。

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收稿日期：2023-12-06

基金項目：江西省教育廳科技項目（GJJ151016）；國家自然科學基金項目（42161019）；江西省社會科學基金項目（22GL26）

作者簡介：陳曉潔（1998-），女，江西贛州人，在讀碩士研究生，研究方向為社會文化地理與規劃，（電話）19070767278（電子信箱）chenxiaojie@gnnu.edu.cn；通信作者，王遠東（1985-），男，山東濰坊人，副教授，博士，主要從事地理景觀遙感和生態遙感研究，（電話）15717979356（電子信箱）wangyuandong@gnnu.edu.cn。