土地利用變化及其生態環境效應研究作為區域社會經濟與生態環境協調發展的重要檢測方式，已成為當前全球環境變化與人地關系研究的關鍵，受到社會各界廣泛關注．Ｃｏｓｔａｎｚａ等人通過測算不同用地類型的生態系統服務功能［１］，首次建立了土地利用變化與生態質量的關聯，開始著眼于土地利用變化及其生態環境效應的定量研究；隨后，各學者針對不同時空尺度土地利用變化開展多層次、多維度研究，深入剖析土地利用與生態因子的互動機理，量化與識別土地利用的微觀生態因子影響，并逐漸轉向綜合生態環境效應［２－８］．土地利用類型轉換作為最直觀、細致的土地利用變化，其轉換的數量和速率直接影響區域生態系統提供服務的種類與數量［８］．土地利用類型間的轉換體現了生態價值流在區域土地利用系統內部的流動，這一流動使得生態質量在局部范圍內升高或降低［１］．量化這一變值，有利于把握局地乃至區域生態質量改善與惡化的程度，進而判斷區域生態質量的總體變化狀況．目前，較少有研究針對土地利用類型轉換這一土地利用系統變化直觀載體的生態質量效應展開．尤其缺少對敏感區生態質量變化與土地利用類型轉換的互動關系探析．重慶市沙坪壩區作為“大城市帶大農村”的典型區域，２０００－２００８年間，在“退耕還林”、“西部新城建設”等人類活動的綜合作用下，經濟社會發展迅速、土地利用類型轉換頻繁，直接影響沙坪壩區整個生態系統提供的產品與服務．因此，研究在揭示沙坪壩區土地利用類型轉換時空特征的基礎上，賦予土地利用類型對應的相對生態價值，探求土地利用類型轉換對區域生態質量變化的貢獻程度，以實現對區域生態質量的總體變化特征的判斷，旨在為區域土地利用總體規劃與土地資源的可持續利用提供理論參考與借鑒．

１研究區概況

重慶市沙坪壩區位于１０６°１４′３６″－１０６°３１′３５″Ｅ，２９°２７′１３″－２９°４６′３６″Ｗ之間，全區東西寬２４．３０ｋｍ，南北長２９．００ｋｍ，幅員面積３９６．２０ｋｍ２．全區地勢南高北低，自西向東為華鎣山狀褶皺束的溫塘峽背斜（縉云山）、白市驛向斜、觀音峽背斜（歌樂山）和重慶復向斜的石馬河向斜的中北段．該區屬亞熱帶季風氣候，氣候溫和、雨量充沛，年平均降雨１０８５．１３ｍｍ，年平均氣溫１８．１３℃．沙坪壩區地處重慶市區西部，是重慶都市發達經濟圈的重要支撐區，具有重慶市“大城市帶大農村”的典型特征，在重慶落實“３１４”發展戰略中具有重要戰略地位，轄１２個鎮（圖１）．２００８年全區戶籍人口７．４６×１０５人，常住人口８．７０×１０５人，人口自然增長率為０．８９‰，地區生產總值為２．３０×１０１０元，城鎮居民人均可支配收入１．３９×１０４元，農村居民人均純收入５．７０×１０３元．

２數據收集與研究方法

２．１數據收集與處理

研究數據包括空間數據與屬性數據．空間數據來源于重慶市沙坪壩區２０００年沙坪壩區土地利用現狀數據庫（圖形庫、屬性庫）及２００８年土地利用變更數據庫．屬性數據來源于２０００－２００８年沙坪壩區統計年鑒及實際調查．為使數據具有統一性與可比性，且更能切實反映沙坪壩區土地利用方式與覆蓋特征，參照《全國土地分類（過渡時期適用）》，將全區土地利用類型劃分為水田、旱地、園地、林地、水域、建設用地以及未利用地７類．以Ｃｏｎｓｔａｎｚａ等［１］１９９７年測定的全球生態系統服務價值及謝高地等［２］量算的中國陸地生態系統當量因子表為基礎，對沙坪壩區不同土地利用類型單位面積在水源涵養、保持土壤、大氣凈化、廢物處理、維持生物多樣性、食物生產、原材料生產和提供美學景觀等８項服務功能及其生物量價值進行長期的實地觀測，并通過敏感度分析對研究區各土地利用類型的生態服務價值系數進行修正［７］．據此，研究引入相對生態價值的概念，即各土地利用類型單位面積生態服務價值的比例關系，確定研究區各土地利用類型對應的相對生態價值：水田０．３２５、旱地０．２９５、林地１．０００、園地０．９７５、水域０．６２３、建設用地０．０１５、未利用土地０．０３５［６］．

２．２研究方法

２．２．１土地利用時空變化分析

在ＡｒｃＧＩＳ９．２平臺的支持下，采用ＡｒｃＴｏｏｌｂｏｘ工具中的疊加分析功能，一方面疊加２０００和２００８年土地利用現狀圖，得到２０００－２００８年土地利用變化圖，并建立土地利用轉移矩陣，可以清晰地說明土地利用類型轉換的數量與方向；另一方面將土地利用變化圖與２００８年坡度分級圖的疊加，可直觀地反應出土地利用類型轉換所發生的空間位置．具體步驟如下：首先，將兩期矢量圖通過“Ｆｅａｔｕｒｅｔｏｒａｓｔｅｒ”轉成像元大小為２５ｍ的柵格圖，運用“Ｒａｓｔｅｒｃａｌｃｕｌａｔｏｒ”進行空間疊加，得到２０００－２００８年土地利用變化圖；其次，運用“ＳｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｔＴｏｏｌｓ”模塊的“Ｚｏｎａｌ”功能，建立土地利用轉移矩陣，提取土地利用類型轉換信息；同時，運用“Ｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｔ”模塊中的“Ｓｕｒｆａｃｅａｎａｌｙｓｉｓ”工具從高程數據中提取２００８年坡度分級圖，再將２０００－２００８年土地利用變化圖與坡度分級圖進行空間疊加，揭示土地利用類型轉換所發生的坡度級；運用聚合分析函數“Ｓｅｔｎｕｌｌ”分別提取２０００年水田、旱地的柵格數據，與２００８年土地利用現狀柵格圖進行空間疊加，獲取特殊地類的轉換信息．

２．２．２生態質量效應分析

基于土地利用類型轉換時空特征分析，通過賦予各土地利用類型對應的相對生態服務價值，可建立土地利用類型間轉換與區域生態質量變化的關聯，計算土地利用類型轉換的生態貢獻率及區域生態質量指數的變化，進而分析土地利用類型間的轉換對區域生態質量的影響．研究擬通過區域生態質量指數在不同土地利用結構下的變差對區域生態質量總體狀況進行判定，如果該區生態質量指數不隨時間的推移而減少，則通常認為該生態系統處于比較理想的健康狀態［８］．土地利用類型轉換的生態貢獻率，指某種土地利用類型轉換所導致的區域生態質量的改變．其表達式為：式中：Ｒｉ→ｊ為第ｉ類土地利用類型向第ｊ類土地利用類型轉換對區域生態質量變化的貢獻率；ＬＥｉ為第ｉ類土地利用類型的相對生態價值；ＬＥｊ為第ｊ類土地利用類型的相對生態價值；Ａｔｉ→ｊ為轉化的土地面積占總面積的比例；ｎ為土地利用類型總數．綜合考慮區域內各土地利用類型的生態質量指數變化，比較引起生態質量改善、惡化的土地利用類型轉換的生態質量指數之和，用以判斷區域內生態質量的總體變化狀況．其表達式為：式中：ＬＥＩ為研究期間區域總體生態質量指數變化量；ＬＥｈ，ＬＥｋ為第ｈ，ｋ類土地利用類型的相對生態價值；Ａｔｈ→ｋ為引起生態質量改善的第ｈ種土地利用類型轉換為第ｋ種轉換土地利用類型的土地面積占總面積的比例；ＬＥｕ，ＬＥｖ為第ｕ，ｖ類土地利用類型的相對生態價值；Ａｔｕ→ｖ為引起生態質量改善的第ｕ種土地利用類型轉換為第ｖ種轉換土地利用類型的土地面積占總面積的比例．