李曉寧　樊　敏　趙　麗

(西南科技大學環(huán)境與資源學院　四川綿陽　621010)

生態(tài)服務價值是指人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的利益，主要包括接受和轉(zhuǎn)化來自經(jīng)濟社會系統(tǒng)的廢棄物、向經(jīng)濟社會系統(tǒng)輸入有用物質(zhì)和能量，以及直接向人類社會成員提供服務(如人們普遍享用潔凈空氣、水等舒適性資源)[1]。近50年來，自然生態(tài)系統(tǒng)正承受著由于人類經(jīng)濟和科技發(fā)展帶來的生態(tài)環(huán)境的壓力，許多生態(tài)系統(tǒng)服務價值正在銳減，因此，國內(nèi)外諸多學者從生態(tài)系統(tǒng)服務價值的概念及內(nèi)涵、評估手段和測算方法在不同時空尺度上開展了大量的研究，并取得了顯著的成效[2-4]。目前，生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的研究尺度主要包括全球或區(qū)域尺度[5-6]、流域尺度[7-9]、單個生態(tài)系統(tǒng)[10-11]等方面。大尺度和單個生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估對區(qū)域?qū)用嫔鷳B(tài)保護、國家政策上的制定具有重要意義，且更加適合平原或丘陵地區(qū)，但大尺度評估容易使某些特定區(qū)域的地理特征現(xiàn)象被忽略，特別是對于具有一定封閉性和垂直分異特征的山區(qū)則顯得更加明顯。

岷江上游山區(qū)地形地貌復雜多樣、地質(zhì)活動頻繁、氣候與植被垂直分異明顯、生物多樣性豐富,具有強大的氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、碳固定、保持水土、涵養(yǎng)水源以及生物多樣性保育等較為完善的生態(tài)服務功能。但是，岷江上游山區(qū)聚落處山體的截流部位是藏族、羌族、回族等多民族的聚居區(qū)，擁有多元的聚落類型，各民族的經(jīng)濟狀況和生產(chǎn)、生活習慣差異顯著，人類對生態(tài)環(huán)境的干擾頻繁且顯著，使其成為長江上游典型的生態(tài)脆弱區(qū)[12]。近年來，岷江上游土地利用和覆被變化使生態(tài)服務功能日漸缺失，以致岷江上游自然災害頻繁發(fā)生，生態(tài)環(huán)境進一步惡化，對整個岷江流域乃至長江上游的生態(tài)安全和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展已構成嚴重威脅。為扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的態(tài)勢，1999 年國家在長江上游實施天然林保護工程、退耕還林工程等生態(tài)建設工程，對提高岷江上游生態(tài)服務價值起著一定的作用，對該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行準確評估是該區(qū)進行生態(tài)環(huán)境保護亟待解決的首要問題。目前，在岷江區(qū)域內(nèi)多以行政單位為研究單元對單個或復合生態(tài)系統(tǒng)，利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)值對生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量的靜態(tài)估算[13]，其研究結果未考慮生態(tài)服務價值隨時間變化的動態(tài)過程，不利于客觀評價退耕還林生態(tài)工程在該區(qū)生態(tài)環(huán)境保護中所起的長遠生態(tài)效益。

山區(qū)聚落生態(tài)位是指一定時期內(nèi)人類聚落在山地生態(tài)系統(tǒng)中所處的地理位置及其居民生計所能利用的資源空間[14]?；谏絽^(qū)的相對封閉性和垂直分異大的特點，聚落是一種能夠客觀表征人類對山地環(huán)境影響尺度和資源供給量的基礎社會經(jīng)濟和組織單元[15]。岷江上游地處青藏高原東緣，是川西高原東北緣與四川盆地丘陵山地的過渡地帶，自然條件錯綜復雜，地域分異十分明顯，是山地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表[16]。岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位的形成與發(fā)展是長期以來人類適應自然環(huán)境、利用自然環(huán)境和民族融合的產(chǎn)物[14]，基于聚落生態(tài)位的生態(tài)服務價值研究，有利于準確揭示國家退耕還林工程對山區(qū)聚落生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的長期環(huán)境-生態(tài)效益。因此，本文基于山區(qū)聚落生態(tài)位，采用土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值動態(tài)賦值法，對岷江上游退耕還林前后的山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)部生態(tài)服務價值進行研究，通過建立間隙度指數(shù)模型定量表征和分析山區(qū)土地利用的空間變化特征，從而明確引起生態(tài)系統(tǒng)服務價值波動的驅(qū)動因素，為岷江上游生態(tài)資產(chǎn)的客觀評估和生態(tài)補償機制的建立提供科學依據(jù)。

1　研究區(qū)域與研究方法

1.1　研究區(qū)域概況

岷江上游是水量最大的長江支流，是青藏高原東部和四川省西北部的過渡地區(qū)，介于30°26′N-33°08′N，102°39′E-103°59′E之間，地勢西高東低，縱向落差大，地形類型復雜，氣候類型具有顯著的垂直分異，生物多樣性豐富，主要分布的植被類型有亞熱帶常綠闊葉林、干旱河谷小葉灌叢、溫帶落葉闊葉林、針闊混交林、云杉冷杉林、高山灌叢、草甸等[17]。岷江上游流域面積達到2.4×104hm2，總體包括松潘縣、茂縣、黑水縣、理縣和汶川縣，占據(jù)著阿壩州總面積的23%，總?cè)丝跀?shù)為39.13萬人，約占全州人口的46.03%。岷江上游屬于阿壩州的經(jīng)濟命脈，獨特的地理因素使其旅游業(yè)發(fā)展迅速，并帶動了當?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展，加速了城市建設的進程[18]。

岷江上游屬于典型的V型河谷，位于干旱河谷上線高半山半干旱緩坡地帶，水熱均衡且適宜農(nóng)作物生長，成為山區(qū)聚落選址的理想場所，岷江上游山區(qū)聚落分布的海拔高度變化范圍介于814～3 580 m之間，在800～1 400 m海拔段，面積大于80 hm2的聚落生態(tài)位數(shù)量極少，僅有3個；在1 400～2 000 m海拔段，面積大于140 hm2的聚落生態(tài)位數(shù)量也非常少，僅有3個[14]，約有75%聚落位于海拔2 000～3 200 m之間。岷江上游從河谷底部至高山頂部呈現(xiàn)出獨特的自然生態(tài)景觀：亞熱帶常綠闊葉林—農(nóng)田 (水稻、油菜等)—灌叢(800～1 300 m)—干旱河谷小葉灌叢(1 300～2 200 m)—常綠、落葉闊葉林與針闊葉混交林 (2 000～2 800 m)—云杉、冷杉林(2 800～3 600 m)—高山灌叢、草甸(3 600 m以上)[19]。“八五”以來在岷江上游山區(qū)的退耕還林工程主要集中在海拔2 000～2 800 m(常綠、落葉闊葉林與針闊葉混交林)和2 800～3 600 m(云杉、冷杉林)內(nèi)，且退耕還林工程的實施使流域內(nèi)局地環(huán)境發(fā)生較大改善。因此，本文選山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)海拔在2 000～3 600 m范圍的土地為對象，分別統(tǒng)計該區(qū)域范圍內(nèi)1999年和2009年2個時段聚落生態(tài)位內(nèi)部的土地利用變化狀態(tài)，揭示山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)部生態(tài)服務價值的動態(tài)變化特征。

1.2　研究方法

1.2.1生態(tài)服務價值估算

利用Costanza 的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值核算方法計算山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)每種土地類型的生態(tài)服務價值，每種生態(tài)服務功能類型的生態(tài)服務價值以及總的生態(tài)服務價值[5]。

ESVk=Ak×VCk

(1)

(2)

(3)

其中，ESVk，ESV和ESVf分別表示當土地利用類型為k時的生態(tài)服務價值、生態(tài)服務總的價值和生態(tài)服務功能類型f的價值；Ak是土地利用類型k的面積(hm2)；VCk代表土地利用類型k的單位面積生態(tài)服務價值(￥/hm2·a )；VCkf是土地利用類型k具有生態(tài)服務功能類型f的價值(￥/hm2·a)。

1.2.2間隙度指數(shù)模型

間隙度概念最早是由Plotnick[20]于1993年首次引入到景觀生態(tài)學應用中，用來研究土地利用類型變化的景觀結構特征以及對象的空間分布特點，間隙度常用的測度是間隙度指數(shù)，計算如式(4)-式(6)[21]：

(4)

(5)

間隙度指數(shù)Λ(R)為：

(6)

其中，R為采樣網(wǎng)格；S為研究生境適宜性類型所占模板像元的數(shù)量；Q(S,R)為S在整個研究區(qū)域中的概率分布；Z(1)和Z(2)為S的一階原點矩和二階原點矩。由間隙度指數(shù)關系式可知：間隙度指數(shù)是一個絕對量，它的大小依照采樣網(wǎng)格尺度的大小而變化，會帶來空間尺度效應[22-23]，因此，本文研究中將土地利用類型分布圖的網(wǎng)格分辨率設置為0.5 m×0.5 m，采樣網(wǎng)格尺度為1～100倍(網(wǎng)格大小即0.5～50 m)。

間隙度指數(shù)的變化表征了土地利用類型對空間尺度敏感性和空間分異性的變化，間隙度指數(shù)大，說明土地利用類型對空間尺度敏感性強，空間分異尺度大；間隙度指數(shù)小，說明土地利用類型對空間尺度敏感性差，空間分異尺度小。

1.2.3數(shù)據(jù)獲取及處理

研究中采用的岷江上游地區(qū)行政區(qū)劃、地貌特征、植被特征、氣候特征、水文特征及社會經(jīng)濟情況等統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于公開發(fā)表文章及當?shù)卣_出版年鑒；河流、植被、山區(qū)聚落名稱、行政邊界，來源于公開出版的圖集；土地利用/覆被數(shù)據(jù)源于課題組購置的SPOT-2，SPOT- 4 (1999年，10 m全色波段和20 m 多光譜波段)，SPOT-5 (2008-2009 年，5 m全色波段和10 m多光譜波段)影像數(shù)據(jù)。

對1999年和2009年2期遙感影像進行人工目視解譯，獲取緩沖區(qū)內(nèi)的680個(1999年)和705個(2009年)2個時段山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)部的土地利用類型數(shù)據(jù)，并對解譯結果通過混淆矩陣與Kappa指數(shù)進行評價與驗證，進一步以野外實地及問卷調(diào)查來驗證，最終解譯數(shù)據(jù)的精度為84%。然后將解譯結果轉(zhuǎn)換為矢量格式數(shù)據(jù)，再利用ARC/INFO10.0進行相應的格式轉(zhuǎn)換。

2　結果與分析

2.1　土地利用類型的變化特征

1999-2009年山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型面積的變化情況見表1。

由表1可知，1999-2009年岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)土地利用類型主要分為農(nóng)田、林地、草地和建設用地4種。2009年生態(tài)位內(nèi)農(nóng)田較1999年減少了109.1 km2，減少38.79%，1999年農(nóng)田占生態(tài)位總面積的69.15%，2009年農(nóng)田占生態(tài)位內(nèi)總面積的45.36%。草地、林地、建設用地的占用比例均有一定幅度的增長，其中建筑用地的增長幅度最大，增加量達到71.85%，但其增加比例卻最小，僅為3.14%，草地次之(119.95 km2，增加比例17.43%)，林地增加最小(65.39 km2，增加比例10.28%)。從總面積來看，2009年生態(tài)位面積比1999年減少了27.25 km2，農(nóng)田在用地總面積中所占的比例隨時間的推移降低，林地、草地和建筑用地所占比例均呈現(xiàn)不同程度的增加，其中草地的增長比例最大，達到14.18%，而建筑用地在4類用地中增長比例最小，僅為2.65%。隨著退耕還林工程實施后，農(nóng)田一部分轉(zhuǎn)換成了草地和林地，使草地和林地的面積得到顯著增長，說明國家的退耕還林方案得到了良好的實施。退耕還林工程實施的10年內(nèi)國家投入2 300多億元，其中給農(nóng)民的糧食和現(xiàn)金補助約2 000億元，種苗補助約250億元[23]，當?shù)卮罅康纳鷳B(tài)移民享受到國家補貼和經(jīng)濟發(fā)展的利益，生活及居住水平不斷提高，修建及擴建了一批住房，因此在一定程度上使該區(qū)建筑面積快速增長。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，當?shù)厣贁?shù)民族受教育人口增加，這部分人大部分選擇進城務工，使研究區(qū)內(nèi)人口數(shù)量減少，而人口的減少必然導致對居住用地需求的減少，因此建筑用地隨著人口密度的減少呈降低趨勢，這與黔東南地區(qū)退耕還林工程實施后景觀變化研究結果一致[24]。

表1　1999-2009年聚落生態(tài)位內(nèi)土地利用面積變化Table 1 Changes of areas for different land use types located in ecological niche from 1999 to 2009

山區(qū)的生態(tài)服務價值受到地形的影響，普遍存在空間異質(zhì)性大的特點，而現(xiàn)有的分析還不能夠反映出山區(qū)土地利用空間格局的自組織聚簇這種特性，因此，本文采用間隙度指數(shù)法，從聚落生態(tài)位的角度來建立用于評價山區(qū)土地利用類型的空間聚簇和分異格局(間隙度維數(shù)和間隙度指數(shù)參數(shù)表征)，達到量化表達山區(qū)土地利用類型的聚簇和分異特性的目的，揭示研究聚落尺度對土地利用類型的聚簇和分異特性的影響。通過采樣整理，得出了山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型間隙度指數(shù)與采樣網(wǎng)格尺寸的關系(圖1和圖2)。

由1999年和2009年山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型間隙度指數(shù)與采樣網(wǎng)格尺寸之間的關系可知，4類土地利用類型中，草地間隙度指數(shù)從1 200增加為1 300，表明草地對空間尺度較敏感，空間分異尺度大。林地、建設用地和農(nóng)田的間隙度指數(shù)都呈現(xiàn)降低的趨勢，分別從1 400降低到1 200，500降低到480，3 700降低到2 300，間隙度指數(shù)降低表明林地、建設用地和農(nóng)田這3類土地對空間尺度敏感性差，空間分異尺度小。各土地利用類型對空間尺度分異1999年表現(xiàn)為農(nóng)田>林地>草地>建設用地，2009年表現(xiàn)為農(nóng)田>草地>林地>建設用地。

土地利用類型的空間分異性變化，表明土地利用類型在研究尺度中所占的比率。草地的間隙度指數(shù)增加，表明從1999年到2009年草地面積增加導致空間分異性增大，生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化顯著。林地、建筑用地和農(nóng)田的間隙度指數(shù)減小，但從1999年到2009年在聚落區(qū)內(nèi)僅農(nóng)田面積減少，林地和建筑用地面積和增長比例增加，這說明林地、草地和建筑用地在空間上集聚占地比率增加。林地和農(nóng)田面積的空間集聚表明退耕還林政策的有效實施后，大部分的農(nóng)田已經(jīng)轉(zhuǎn)化為生態(tài)林和經(jīng)濟林，現(xiàn)有的農(nóng)田主要用于保障聚落區(qū)內(nèi)居民的基本生活使用，主要集聚于聚落區(qū)內(nèi)。建設用地的空間集聚是因為建設用地主要分布在適宜居住的V型河谷中部，退耕還林后，移民政策推進基礎設施建設和住房建設使得建設用地在空間上產(chǎn)生集聚現(xiàn)象。土地利用類型的空間變化與研究區(qū)域的人口分布、自然環(huán)境及國家政策密切相關，農(nóng)田的空間分異性最大，建設用地的空間分異性最小，主要是因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活是維持人類生存最基本的生產(chǎn)活動，其空間分布與人類活動范圍及自然條件密切相關。

2.2　生態(tài)服務價值在時間上的動態(tài)變化

根據(jù)《阿壩州年鑒·2009年鑒》[25]，岷江上游山區(qū)農(nóng)業(yè)耕地糧食生產(chǎn)的收入約占GDP(第一產(chǎn)業(yè))的10%，通過岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)農(nóng)耕糧食生產(chǎn)的收入、各利用類型土地面積以及各土地利用類型生態(tài)服務價值當量(參照謝高地等研究)[26]，可以計算出1999年和2009年岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型單位面積的生態(tài)服務價值(表2)。

表2　各土地利用類型單位面積生態(tài)服務價值(￥·hm-2)Table 2 Ecosystem service value per-unit area of different land use types(Unit:￥·hm-2)

從表2可知，1999-2009年林地和草地為研究區(qū)內(nèi)氣體調(diào)節(jié)和水源涵養(yǎng)的主要貢獻者，基本占到了80%以上，其中林地是生物多樣性保護、娛樂文化和原材料的主要來源。土壤形成以林地為主，農(nóng)田對廢物處理貢獻最大，食品生產(chǎn)以農(nóng)田為主，建筑用地在生態(tài)服務的各方面貢獻度低。對比1999年和2009年各土地利用類型單位面積生態(tài)服務價值可知，4類土地利用類型的各項生態(tài)服務價值均呈現(xiàn)增加趨勢，農(nóng)田、林地、草地和建筑用地分別增長62.19%，63.31%，63.31%和45.70%，林地和草地增幅最大，農(nóng)田次之，建筑用地增幅最小。建筑用地生態(tài)服務價值雖然也有增加，但其增幅相對于其他3類土地相對較小，這是由于退耕還林工程實施以后，農(nóng)田面積減少，轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸睾土值兀粤值睾筒莸氐纳鷳B(tài)服務價值增加。退耕還林(還草)實施過程中，國家級政府對當?shù)氐木用駥嵤┝藘?yōu)厚的移民政策，加之在此期間，當?shù)卣粩嗉涌旎A設施建設，因此當?shù)氐淖》康玫街亟案纳疲梢?，政策制度能夠更大程度地影響區(qū)域土地利用類型和其生態(tài)服務價值[28]。農(nóng)田面積雖然減少，但其生態(tài)服務價值卻是增加的，表明退耕還林工程在保證經(jīng)濟發(fā)展的同時，還兼顧了生態(tài)保護，提高了岷江上游的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

依據(jù)岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型的面積(表1)，計算得出1999年至2009年各土地利用類型的生態(tài)服務價值，整理得到1999年與2009年總的生態(tài)位內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務價值總體變化情況(圖3)。

圖3　1999和2009年各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化Fig.3　The changes in ecosystem service values of individual land use categories for 1999 and 2009

由圖3可知，1999-2009年岷江上游生態(tài)效益得到了穩(wěn)步提升。1999年研究區(qū)的生態(tài)效益以農(nóng)田為主，其次為森林，而在2009年研究區(qū)的生態(tài)效益以森林為主，其次為農(nóng)田。主要是由于1999年聚落區(qū)內(nèi)農(nóng)田面積最大為281.24 km2，占4類土地利用類型的69.2%，森林的面積雖然比草地面積少，但其在氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成和保護、原材料和文化生態(tài)服務功能貢獻度上明顯高于草地，而2009年研究區(qū)內(nèi)森林面積由1999年的41.79 km2大幅增加到65.39 km2，農(nóng)田面積由1999年的281.24 km2縮小到172.14 km2，因此森林成為生態(tài)服務價值的最大貢獻者。

1999年和2009年總生態(tài)服務價值分別為3.55×108元/年和9.86×108元/年，其中農(nóng)田生態(tài)服務價值從2.06×108元/年提升到了3.36×108元/年，森林生態(tài)服務總價值從0.95×108元/年提升到了4.01×108元/年，草地從0.53×108元/年提升到了2.46×108元/年，建筑用地從0.005 6×108元/年增長到了0.032×108元/年，農(nóng)田、林地、草地和建設用地的生態(tài)效益總量分別增加38.69%，76.31%，78.46%和82.50%。可以看出，農(nóng)田的土地面積減少了，但是它的生態(tài)服務價值反而提高了，這是因為1999年到2009年，國家經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，進而各土地利用類型單位面積的生態(tài)服務價值得到了提高，農(nóng)田的生態(tài)服務價值不減反增。另外3個土地利用類型在10年間的生態(tài)效益變化量很大，主要是由于相應地類的面積大量增加而表現(xiàn)為總面積上的生態(tài)服務價值提高，還有國家經(jīng)濟水平的增長，使得單位面積的生態(tài)服務價值得到了提高以及退耕還林工程的實施，使得這一分布特征得到了改變，即森林和草地的增幅明顯高于農(nóng)田，也間接地證實了退耕還林的有效實施。另外，建筑用地的面積也得到了增加，生態(tài)效益有了明顯漲幅，這也證實了城市發(fā)展對經(jīng)濟效益的有效提升。

農(nóng)田、林地、建設用地為內(nèi)生型增長，土地利用類型的空間集聚有利于集中化管理，草地為外延型增長，總面積在增加。通過計算，我們統(tǒng)計得到1999和2009年岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各種類型生態(tài)系統(tǒng)服務的生態(tài)服務價值(表3)。

根據(jù)表3可以看出1999年和2009年各生態(tài)服務所占的比重，其中氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、原材料以及娛樂文化所占的比重明顯增加，而食物生產(chǎn)從8.91%減少到6.21%，比重明顯下降。這說明退耕還林后農(nóng)田面積減少，降低了糧食的生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)廢棄物對總的生態(tài)服務價值的貢獻量，退耕還林所帶來的生態(tài)效益已經(jīng)得到初步體現(xiàn)，農(nóng)田的減少，使得食物生產(chǎn)在生態(tài)服務中所占的比例下滑，犧牲糧食生產(chǎn)所帶來的生態(tài)效益是森林生態(tài)調(diào)節(jié)的提高，從而可以提高岷江上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。同樣，退耕還林后提高了山區(qū)的植被覆蓋率，植被覆蓋率增加有利于改善土壤結構和肥力，減少土壤水分損失，提高水分滲透率，尤其是在調(diào)節(jié)地表徑流和減少水土流失方面作用顯著，因此提高了水源涵養(yǎng)和土壤形成與保護對總的生態(tài)服務價值的貢獻率。森林和經(jīng)濟林面積的增大，使山區(qū)生物多樣性得到保護，使當?shù)氐玫匠渥愕哪静募肮麑崳?jīng)果林的建設，使當?shù)卮罅Πl(fā)展鄉(xiāng)村旅游經(jīng)濟，提高了食物生產(chǎn)、生物多樣性保護、原材料和娛樂文化對總的生態(tài)服務價值的貢獻率。森林是陸地系統(tǒng)中最大的有機碳庫，其固碳釋氧功能在對氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)方面作用巨大，提高了氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)對總的生態(tài)服務價值的貢獻率。

表3　1999年和2009年各種類型生態(tài)系統(tǒng)服務的生態(tài)服務價值Table 3 The ecosystem service values of individual ecosystem service types for 1999 and 2009

2.3　生態(tài)服務價值在空間上的變化

利用GIS空間分析模型分別對1999年和2009年各土地利用類型的時空變化模型進行了量化描述，基于模型獲得岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型單位生態(tài)服務價值的數(shù)據(jù)變化，評估各土地利用類型變化對生態(tài)服務功能的影響。將每個土地利用類型的生態(tài)服務價值以及各地區(qū)分塊面積相結合，導入ArcGIS進行圖像分析得到1999年和2009年生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分布特征(圖4)。

圖4　1999年和2009年生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分布圖Fig.4　The spatial distribution maps of ecosystem service values for 1999 and 2009

從圖4可以看出，1999-2009年岷江上游聚落生態(tài)位內(nèi)生態(tài)服務價值在空間上主要分布為：生態(tài)服務價值在空間上變化顯著，茂縣和黑水縣的生態(tài)服務價值分布較高，占生態(tài)服務價值比重更大，基本覆蓋其管轄區(qū)域，而汶川、理縣、松潘3縣只有很少一部分，且分布地區(qū)都靠近茂縣，總體呈現(xiàn)為東多西少分布格局。岷江上游聚落生態(tài)位內(nèi)生態(tài)服務價值空間分布趨勢與各縣的海拔高度、人口密度密切相關。松潘縣海拔約2 850 m，水熱不足，人口數(shù)量少，且多以從事畜牧業(yè)的藏民為主，但其礦產(chǎn)資源儲量豐富，該區(qū)對礦產(chǎn)資源的開發(fā)不利于草地林地的保護。黑水、茂縣海拔分別約2 350 m和1 580 m，這些地方水熱匹配較好，人口密度適中，主要以林地為主，植被覆蓋率高，因此，生態(tài)服務價值較高。汶川、理縣海拔相對較低，且位于河谷地帶，交通便利、熱量充足且引水灌溉便利，是岷江上游進入成都平原的門戶地帶，交通及社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，區(qū)域人口分布相對較為集中，土地利用以建筑、農(nóng)田為主，林地、草地面積比重小，因此，生態(tài)服務價值較低。因此，理縣、汶川和松潘有著很大的生態(tài)服務價值沒有得到開發(fā)，在退耕還林方面可以更大幅度地在這3個地區(qū)實施。

3　結論及建議

本文通過土地利用類型間隙度指數(shù)反映其空間格局及其自組織聚簇特性，進而闡明土地利用類型的空間格局及面積變化對生態(tài)服務價值的影響。1999-2009年岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)生態(tài)服務價值明顯增加，對于岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位生態(tài)服務價值的研究，可以為其建立該區(qū)域的生態(tài)補償機制以及評估退耕還林工程生態(tài)效益提供重要的依據(jù)。

(1)岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)在1999-2009年土地利用類型以草地、森林、農(nóng)田和建筑用地為主，草地、森林和建筑用地的面積明顯增加，農(nóng)田面積明顯減少，主要是因為10年來退耕還林工程的實施，導致土地利用面積以及所占比例均發(fā)生不同程度的變化。農(nóng)田面積減少108.20 km2，減少率為38.45%，草地、森林和建設用地面積分別增加49.77，23.19，9.16 km2，增加率分別為69.68%,54.84%和71.17%。

(2)由1999年和2009年山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)各土地利用類型間隙度指數(shù)可知，4類土地利用類型中，草地間隙度指數(shù)增加，表明草地對空間尺度較敏感，空間分異尺度大,而林地、建設用地和農(nóng)田的間隙度指數(shù)都呈現(xiàn)降低的趨勢，表明林地、建設用地和農(nóng)田這3類土地對空間尺度敏感性差，空間分異尺度小。各土地利用類型對空間尺度分異1999年表現(xiàn)為農(nóng)田>林地>草地>建設用地，2009年表現(xiàn)為農(nóng)田>草地>林地>建設用地。

(3)從時間上來看，1999-2009年山區(qū)聚落生態(tài)位內(nèi)4類土地利用類型的各項生態(tài)服務價值均有所增加，總生態(tài)服務價值增加了6.32×108元。在研究時期內(nèi)，各土地利用類型對總生態(tài)服務價值的貢獻率發(fā)生了變化，1999年生態(tài)服務價值的貢獻率為農(nóng)田>林地>草地>建設用地,2009年生態(tài)服務價值的貢獻率為林地>農(nóng)田>草地>建設用地。從空間分布上來看，岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)服務價值總體呈現(xiàn)為東多西少分布格局。

(4)岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)服務價值的時間變化原因在于：退耕還林工程的10年中，農(nóng)田面積的減少導致了食物生產(chǎn)生態(tài)服務功能的下降，聚落人口的減少、遷移導致所需農(nóng)田食物供給這一生態(tài)服務功能下降。林地在空間上的集聚、草地總面積的增加明顯提高了氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成和保護、原材料和文化生態(tài)服務功能，國家退耕還林工程在提升生態(tài)服務功能的可持續(xù)性方面效益顯著。建筑用地面積的增加，使得建筑用地的生態(tài)效益得到了明顯提高，說明城市建設對生態(tài)效益有著積極的作用?？臻g上的變化說明自然條件和人口分布是造成生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分布差異的主要原因。

(5)通過對岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位生態(tài)服務價值的計算和比較得知，退耕還林對土地利用的分配有著更好的優(yōu)化處理，進而可以使得岷江上游的生態(tài)服務功能得到提高。但是，由于山區(qū)垂直分異大、人地矛盾突出、產(chǎn)業(yè)滯后、農(nóng)村貧困等問題導致退耕還林難度依然較大，國家應該根據(jù)山區(qū)的地理環(huán)境與經(jīng)濟情況，實施生態(tài)功能提升和生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展共贏的退耕還林政策，既能解決山區(qū)退耕農(nóng)戶的基本生計，又能實現(xiàn)生態(tài)效益的長期化與最大化。

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