以鹽池縣為例分析土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系

　　本文以寧夏鹽池縣 1989年,1999年 ,2006年 ,2010年土地利用變化數(shù)據(jù)為研究對象，分別計(jì)算了鹽池縣土地利用變化及其引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化。結(jié)果表明： 1989-2010年間鹽池縣各種類型土地之間的轉(zhuǎn)移明顯，林草、水澆地和旱地面積呈波動變化，總體上林草和水澆地面積增加，旱地面積減少，低覆蓋草地先減少后增加，未利用地先增加后減少;研究期內(nèi)鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 1989-1999年間呈增長趨勢，而 1999-2006年 間呈下降趨勢， 2006-2010年間呈快速增長的趨勢，林草和旱地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大;土地面積的變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化出現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞：土地利用,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,鹽池縣

　　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成的維持人類生存的自然環(huán)境條件及其效用 .生態(tài)系統(tǒng)[2]不僅為人類提供食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料，而且是維持人類賴以生存和發(fā)展的生命支持系統(tǒng) .土[3] [4]地利用是人類改造自然的主要方式 ,并對生態(tài)系統(tǒng)維持其服務(wù)功能起決定性作用 .在土地利用決策中，考[5]慮土地利用的生態(tài)服務(wù)變化非常重要 .一直以來由于人們忽略了土地的社會價(jià)值和生態(tài)價(jià)值，在各種驅(qū)動力的作用下，只重視土地的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和功能，從而導(dǎo)致了一些不法用地者不斷對土地資源進(jìn)行掠奪式的開發(fā)利[6]用，以追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化，導(dǎo)致土地生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)惡化，進(jìn)一步加劇了人地矛盾 .尤其在生態(tài)敏感區(qū)，這種非持續(xù)型方式逐漸減弱了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。如何實(shí)現(xiàn)土地資源的永續(xù)利用已成為熱點(diǎn)問題。

　　研究特定區(qū)域土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化，不僅對促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展有著重大意義，更能為土地利用規(guī)劃修編提供一定的依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)政府制定合理的土地利用相關(guān)政策，對促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)有著重大的理論意義和實(shí)踐意義。本文以寧夏中部干旱帶的鹽池縣為主要研究區(qū)域，運(yùn)用遙感與 GIS技術(shù)，提取和分析其土地利用變化信息，在分析謝高地 和 等人提出的生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法基礎(chǔ)上，結(jié)合縣區(qū)[7] [11]Costanza實(shí)際情況，對單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表進(jìn)行修正，制定符合鹽池縣的生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行定量估算，為分析和控制區(qū)域生態(tài)安全、區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供背景資料和科學(xué)依據(jù)。

　　1 研究區(qū)概況。

　　鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)東部、毛烏素沙漠南緣，縣城北、東、西南分布著大小 20余個(gè)天然鹽湖，因此得名“鹽池”.地理坐標(biāo) 37°04′~38°10′E,106°30′~107°41′N,東鄰陜西定邊縣，南接甘肅環(huán)縣，北靠內(nèi)蒙鄂托克前旗，西連本區(qū)靈武、同心兩市縣，屬陜、甘、寧、蒙四省(區(qū))交界地帶。境內(nèi)地勢南高北低，南部為黃土丘陵區(qū)，中北部為鄂爾多斯緩坡丘陵區(qū)，平均海拔為 1600 m.氣候類型屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，干旱少雨，風(fēng)大沙多，年降水量 280 mm 左右，年蒸發(fā)量 2100 mm.土壤分別以灰鈣土、黑壚土、風(fēng)沙土、黃土、鹽土和白漿土 6種類型，其中灰鈣土是主要的土壤類型。植被有灌叢、草原、草甸、沙地植被和荒漠化草原植被。

　　鹽池作為全國灘羊集中產(chǎn)區(qū)和寧夏畜牧業(yè)生產(chǎn)重點(diǎn)縣，灘羊年飼養(yǎng)量在 100萬只以上，二毛皮、灘羊肉等灘羊產(chǎn)品享譽(yù)海內(nèi)外。

　　2 研究方法。

　　2.1 數(shù)據(jù)來源與處理。

　　以鹽池縣 1989年 、 1999 年、 2006年 和 2010 年 4期的遙感影像、地形圖、野外實(shí)地調(diào)查等相關(guān)資料作為主要信息源，結(jié)合《中國土地分類系統(tǒng)》和區(qū)域土地類型，將土地利用類型劃分為林地、高覆蓋度草地(植被蓋度大于 50% 的草地)、中覆蓋度草地(植被蓋度大于 20%,小 于 50% 的草地)、低覆蓋度草地(植被蓋度大于 5%,小于20% 的草地)、旱地、水澆地、建設(shè)用地、水域和未利用地 9種 類型。除此之外，還搜集了寧夏中部干旱帶1989-[8]2010年的糧食總產(chǎn)量、種植面積、糧食價(jià)格等數(shù)據(jù) .

　　由于鹽池縣植被類型均為灌木林，為了提高研究的準(zhǔn)確性，本文將林地、高覆蓋草地、中覆蓋草地統(tǒng)稱為林草，建設(shè)用地和未利用地面積較小，不作研究。

　　2.2 土地利用動態(tài)度變化。

　　土地利用動態(tài)度可定量描述區(qū)域土地利用變化的速度，它對比較土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢都具有積極的作用 .單一土地利用類型動態(tài)度能夠表達(dá)某一研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利[9]用類型的數(shù)量變化情況，其公式如下：

　　式( 1) 中， K為 研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型動態(tài)度或者土地利用類型年變化率; U 、 U分別為研究初期及a b研究期末某一種土地利用類型的數(shù)量; T為研究末期和研究初期的時(shí)間差值。

　　2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究方法。

　　近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者已重視并開展了對全球尺度、國家尺度、區(qū)域尺度、以及單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)的價(jià)值評估研究 .謝高地在 等人提出的評價(jià)模型基礎(chǔ)上，結(jié)合中國實(shí)際情況，得出了[10] [11]Costanza“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表 并確定 個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等于當(dāng)年全國平均糧[12]”; 1食單產(chǎn)市場價(jià)值的 .根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，以鹽池縣 年年均糧食產(chǎn)量( · 以及21/7 1989-2010 866.59 kg hm )1989-2010年糧食平均價(jià)格(2.7元·kg )確定寧夏鹽池縣1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為334元。

　　2.3.1 鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量的確定。

　　王重玲 在參考謝高地、黃敬峰 、程霞 等人的研究基礎(chǔ)上，根據(jù)生物量比值法確定了生態(tài)群落二級分[13] [14] [15]類單位面積生態(tài)價(jià)值修正系數(shù)，得出了“寧夏中部干旱帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量”(表1 )。

　　參考已有的研究成果，結(jié)合鹽池縣的具體情況，將土地利用類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)相聯(lián)系。高覆蓋草地對應(yīng)林草，未利用地對應(yīng)荒漠。再根據(jù)各生態(tài)系統(tǒng)在鹽池縣(干旱風(fēng)沙生態(tài)區(qū))的重要性確定各生態(tài)區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能重要性等級(表 2)，共 分為 5級 ,即極重要 [1,0.9],重 要 [0.9,0.7], 中等重要 [0.7,0.5],較重要[0.5,0.3],不 重要[0.3,0.1];運(yùn)用上述所得的生態(tài)系統(tǒng)重要性系數(shù)，對表 1 進(jìn)行修正，得到鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子(表3 )。

　　2.3.2 鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

　　采用謝高地 等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值( 中一個(gè)當(dāng)量定義的經(jīng)濟(jì)價(jià)值乘以其對應(yīng)的價(jià)值修訂系數(shù)，計(jì)算公式[12]E)如下：

　　式中， A 為二級分類生態(tài)系統(tǒng)類型的面積; m 為第 i類 型第 j項(xiàng) 服務(wù)的價(jià)值當(dāng)量; V 為 1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量i ij i因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量。

　　3 結(jié)果與分析。

　　3.1 土地利用變化分析。

　　從鹽池縣土地利用總體情況看，低覆蓋草地所占區(qū)域面積的比例最大，其次是林草、未利用地和而旱地，水澆地所占比例最小(圖 1) .結(jié)合表 4,還可得出，鹽池縣 1989-2010年間土地利用變化明顯，各種土地利用類型相互轉(zhuǎn)換，水澆地、旱地、林草和未利用地的轉(zhuǎn)移量較大，低覆蓋草地轉(zhuǎn)移量較小;其中林草和水澆地的面積明顯增加，旱地和未利用地的面積有所減少，這是鹽池縣長期開展“三北防護(hù)林”、“退耕還林還草”、“防風(fēng)固沙林”等各種生態(tài)建設(shè)取得的成果;除此之外，區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展也是土地利用類型動態(tài)變化的主要驅(qū)動因素。

　　1989-1999年間低覆蓋草地、旱地明顯減少，它們的年變化率均為-1.87%,其中低覆蓋草地面積減少了4.56萬公頃，旱地減少了2.40萬公頃;未利用地、水澆地和林草有所增加，未利用地面積增加了9.67萬公頃，年變化率為5.42%;水澆地增加了1.18萬公頃，年變化率為6.51%;林草的增加量較小;在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，低覆蓋草地逐漸向林草轉(zhuǎn)移，旱地向水澆地轉(zhuǎn)移。1999-2006年間低覆蓋草地和旱地明顯增加，其中低覆蓋草地的年變化率為5.00%,面積增加了6.93萬公頃;旱地面積增加了2.88萬公頃，年變化率為3.93%;未利用地、林草和水澆地明顯減少，其年變化率依次為-3.85%、-4.84%和-5.92%.2006-2010年間土地利用轉(zhuǎn)移較為活躍，林草和水澆地面積快速增加，年變化率高達(dá)22.73%、25.25%;旱地和未利用地面積有所減少，年變化率為-10.46%、3. 2 鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。

　　根據(jù)鹽池縣不同時(shí)期土地利用面積，分別計(jì)算了研究區(qū)1989年、1999年、2006年和2010年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(表5)。由表5可知，1989-2010年間，鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量隨著土地利用結(jié)構(gòu)的變化而呈現(xiàn)前期增長中期稍減少后期快速增長的趨勢;其中林草占生態(tài)服務(wù)價(jià)值比例最高，高達(dá)55%以上;其次是旱地、水澆地和地覆蓋草地，未利用地所占比例最小。

　　1989-1999年間，林草和水澆地的服務(wù)價(jià)值增長較為顯著，分別增加了0.17、0.33億元，旱地和低覆蓋草地呈下降趨勢，比例分別減少5%和0.5%,未利用地沒有變化，這與它們的面積變化呈正相關(guān)關(guān)系。1999-2006年間，總價(jià)值有所下降，減少了1.42億元。在此期間，林草和水澆地都呈下降趨勢，林草下降較為明顯，生態(tài)服務(wù)價(jià)值減少了1.45億元，比例減少了10.10%;水澆地服務(wù)價(jià)值減少了0.35億元，比例減少了3.20%;而旱地卻呈現(xiàn)增加趨勢，旱地服務(wù)價(jià)值增加了0.33億元，比例增加了11.80%.由此可以得出，在二級生態(tài)群落分類中，不同覆蓋度草地比不同類型耕地對于總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響更大。2006-2010年間，總價(jià)值迅速增長，增加了2.43億元;除了旱地面積減小引起其服務(wù)價(jià)值減小，其余生態(tài)系統(tǒng)都隨著面積的增加使得生態(tài)服務(wù)價(jià)值也隨之增加，林草和水澆地增加較為顯著，比例分別增加了16.2%和0.50%,這也說明在此研究期內(nèi)，鹽池縣的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境有了很大改善。

　　4 結(jié)論。

　　( 1)1989-2010年間鹽池縣各種類型土地之間的轉(zhuǎn)移較為明顯。林草、水澆地和旱地面積呈波動變化，總體上林草和水澆地面積增加，旱地面積減少，低覆蓋草地先減少后增加，未利用地先增加后減少。由此表明在研究期內(nèi)，鹽池縣土地利用變化首先由低覆蓋草地和旱地向林草、水澆地和未利用地地發(fā)展，隨后由旱地和未利用地向林草、低覆蓋草地和水澆地發(fā)展;這種顯著的土地利用變化受多種因素影響，以人為干擾為主，相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策和生態(tài)治理工程的實(shí)施對土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整也起到至關(guān)重要的作用。

　　( 2) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨著土地利用的變化而變化。 1989-2010年間，鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出前期增長中期減少后期快速增長的趨勢;林草和旱地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大，各種類型土地的面積變化對各種類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化起到較為明顯的作用。由于“三北”防護(hù)林工程、天然林保護(hù)工程、退耕還林工程、防沙治沙造林工程等生態(tài)建設(shè)的實(shí)施開展，使得林草面積顯著增加，加大了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，土地利用變化的生態(tài)效益十分明顯。因此，有效的實(shí)施生態(tài)建設(shè)工程，提高土地利用水平是恢復(fù)和提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的最有效途徑，也是鹽池縣生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要任務(wù)。

　　( 3)土地面積的變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系;土地面積增加，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨之增加，反之土地面積減少，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也就隨之減少。

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