錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值動態(tài)估算

婁佩卿,付波霖,*,劉海新,高二濤,范冬林,唐廷元,林星辰

1 桂林理工大學測繪地理信息學院,桂林 541004 2 河北工程大學礦業(yè)與測繪工程學院,邯鄲 056001

草地生態(tài)系統(tǒng)是我國陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng),對發(fā)展畜牧業(yè)、維護生態(tài)平衡有著重大的作用和價值[1]。草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指草地生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程中所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[2]。錫林郭勒盟是中國北方重要的畜牧業(yè)基地之一,也是中國北方重要生態(tài)屏障,因此動態(tài)估算錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值對科學管理與合理利用當?shù)夭莸刭Y源、保護草地生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。

1997年Costanza對多種類型的生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值進行了評估研究,且研究方法及成果沿用至今[3]；2001年,聯(lián)合國“千年生態(tài)系統(tǒng)評估”工作的開展,首次在全球尺度上揭示了各類生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢,對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究產(chǎn)生了深遠影響[4]；Aiming等對英國草地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值進行了估算研究[5]；Gashaw和Sannigrahi通過估算生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值來判斷土地覆蓋類型變化對生態(tài)系統(tǒng)影響,具有重要的借鑒意義[6-7]。國內(nèi)對于生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究始于20世紀80年代,中國科學院建立了用于生態(tài)系統(tǒng)研究的GERN研究網(wǎng)絡；謝高地等參考Costanza的方法進一步提出了適用于中國的區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的算法,為后人提供了極大便利[8]；趙同謙和歐陽志云等將草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分為調(diào)節(jié)功能、支持功能、產(chǎn)品提供和文化功能四個大類,并對草地生態(tài)系統(tǒng)的間接價值進行分類并提出相應算法[9-10]；趙苗苗等人對青海省草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了估算[11]。

然而由于生態(tài)系統(tǒng)本身極其復雜且不斷發(fā)展變化,很難通過某一年的生態(tài)服務功能價值對研究區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢進行評價[12-13]；另一方面,迄今為止很多學者的研究忽略了對研究區(qū)域內(nèi)各個區(qū)劃的草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別進行估算,并對比分析其結(jié)果[14-17]。為了精確估算錫林郭勒盟草地的生態(tài)服務價值,本文利用2000—2015年的長時間序列MODIS數(shù)據(jù)和年值降水量數(shù)據(jù),構(gòu)建了定量的生態(tài)服務價值估算體系,分別估算了提供產(chǎn)品、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、保持土壤、維持碳氧平衡、涵養(yǎng)水源及文化娛樂6種服務功能的價值,并動態(tài)分析了錫林郭勒盟各旗、市、縣草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值,以期為進一步協(xié)調(diào)各地草地資源的協(xié)調(diào)發(fā)展,制定更為合理的草地資源利用及保護政策提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)源和處理方法

1.1 研究區(qū)域概況

錫林郭勒盟(Xilingol League)是內(nèi)蒙古自治區(qū)所轄盟,地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,東經(jīng)115°13′—117°06′,北緯43°02′—44°52′之間。海拔高度在767—1300m之間,全盟土地總面積約為19.98萬km2(圖1)。錫林郭勒盟境內(nèi)具有復雜多樣的生態(tài)系統(tǒng)和豐富的野生動植物資源,草原、森林、湖泊、河流和沙地等各類生態(tài)系統(tǒng)形成有規(guī)律的結(jié)合格局,以針茅、羊茅、羊草等各種植物為建群種所構(gòu)成的原生草原,具有極高的觀賞、科研、保護價值,在內(nèi)蒙古高原草原區(qū)具有很好的代表性,是優(yōu)良的天然放牧場,中國北方重要的畜牧業(yè)基地之一,也是中國北方重要生態(tài)屏障。對錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值進行動態(tài)估算對草原生態(tài)系統(tǒng)保護和區(qū)域畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及維護國家生態(tài)安全具有重要意義。

圖1 錫林郭勒盟所處位置、土地利用類型及隨機驗證點分布Fig.1 Xilingol League location and land use types and random verification point distribution 0 二連浩特市 1 錫林浩特市 2 阿巴嘎旗 3 蘇尼特左旗 4 蘇尼特右旗 5 東烏珠穆沁旗 6 西烏珠穆沁旗 7 太仆寺旗 8 鑲黃旗 9 正鑲白旗 10 正藍旗 11 多倫縣

1.2 數(shù)據(jù)來源及預處理

1.2.1數(shù)據(jù)來源

(1)降水量數(shù)據(jù)：氣象站點降水量數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)提供的國家級氣象站點地面氣象資料年值數(shù)據(jù)集,本文中選用的降水量數(shù)據(jù)均為該數(shù)據(jù)集中2000—2015年錫林郭勒盟及其周圍10個國家級氣象站點(表1)的年值降水量數(shù)據(jù)。

表1 氣象站點位置信息Table 1 Location information of weather stations

(2)本文所用的2000—2015年植被凈初級生產(chǎn)力(Net Primary Productivity,NPP)數(shù)據(jù)源于NASA(National Aeronautics and Space Administration)的數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站(https://www.nasa.gov/),是由MOD17A3年產(chǎn)品合成NPP數(shù)據(jù),分辨率為1 km,數(shù)據(jù)格式為GeoTIFF,投影坐標系統(tǒng)為WGS84。該數(shù)據(jù)參考BIOME-BGG模型和光能利用率模型建立NPP估算模型模擬得到陸地生態(tài)系統(tǒng)年NPP數(shù)值,在全球和區(qū)域NPP與碳循環(huán)研究中得到廣泛應用[18]。

(3)本文所用的2000—2015年土地覆蓋數(shù)據(jù)來源于NASA的數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站(https://www.nasa.gov/),選用MCD12Q1年合成土地覆蓋類型數(shù)據(jù),分辨率為500 m,數(shù)據(jù)格式為HDF。該數(shù)據(jù)集共有5種土地覆蓋分類方案,本文選用第一種分類方案,即IGBP(International Geosphere-Biosphere Program)分類方案,將土地利用類型共劃分為17類。結(jié)合研究內(nèi)容和區(qū)域特點,將17種土地利用類型合并為耕地、林地、草地、湖泊、建設用地及未利用土地5種土地利用類型(表2)。

(4)本文所用的2000—2015年NDVI數(shù)據(jù)及DEM數(shù)據(jù)均源于中國地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http：//www.gscloud.cn/),其中NDVI數(shù)據(jù)為500 m分辨率的MODND1M月合成產(chǎn)品,DEM數(shù)據(jù)為30 m分辨率的GDEMDEM全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品；土壤數(shù)據(jù)源于中國土壤數(shù)據(jù)庫(http：//www.gis.soil.csdb.cn/)；驗證數(shù)據(jù)源于中國科學院地理科學與資源研究所編制的2010年錫林郭勒盟1∶100000土地利用數(shù)據(jù)；經(jīng)濟數(shù)據(jù)源于2000—2015年錫林郭勒盟統(tǒng)計年鑒。

表2 土地利用類型合并表Table 2 Consolidation table of land use types

1.2.2數(shù)據(jù)預處理

(1)在MRT軟件中對MCD12Q1、MODND1M、GDEMDEM原始數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、投影處理操作,對其重采樣達到與MOD17A3數(shù)據(jù)分辨率一致。利用錫林郭勒盟行政矢量邊界裁剪出目標區(qū)域數(shù)據(jù),并在ArcGIS 10.2軟件中對處理后的MCD12Q1數(shù)據(jù)進行重分類操作,提取出研究區(qū)域內(nèi)土地利用類型為草地的范圍。

(2)根據(jù)草地利用類型與所有土地利用類型的像元比例推算出草地利用類型的土地面積約占錫林郭勒盟總面積的84%,草地利用類型面積約為16.79萬km2,通過查詢2015年《錫林郭勒盟統(tǒng)計年鑒》可知,2015年錫林郭勒盟實際草地面積為17.95萬km2,精度達到93.5%。在錫林郭勒盟行政邊界范圍內(nèi)隨機選取150點(圖1),結(jié)合2010年錫林郭勒盟1∶100000土地利用數(shù)據(jù)對隨即點進行精度驗證,各類別樣點正確率均超過85%(表3),故MCD12Q1的精度滿足本文要求。

表3 MCD12Q1錫林郭勒盟區(qū)域內(nèi)各類型精度Table 3 MCD12Q1 all types of accuracy in Xilingol League area

(3)在ArcGIS 10.2軟件中通過柵格計算器功能對數(shù)據(jù)進行去異值處理,并將處理過的MOD17A3數(shù)據(jù)乘以其比例因子0.0001還原真值。并以提取出的草地利用類型范圍為矢量邊界對NPP數(shù)據(jù)進行裁剪。

(4)對年值降水量數(shù)據(jù)進行Kriging插值出其柵格圖像,使其分辨率與MOD17A3數(shù)據(jù)保持一致,并以草地利用類型范圍為矢量邊界對插值出的年值降水量柵格數(shù)據(jù)進行裁剪。本文總體技術路線如圖2所示。

圖2 技術路線Fig.2 Technical route

1.3 研究方法

1.3.1提供產(chǎn)品

錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品主要有肉、毛、奶等畜牧業(yè)產(chǎn)品,本文采用市場價值法結(jié)合錫林郭勒盟實際情況對提供產(chǎn)品服務功能價值進行估算[18-19],主要公式(1)如下：

W1=∑(Pi×Qi)

(1)

式中,W1為提供產(chǎn)品功能的價值,單位是元；Pi為第i類產(chǎn)品的產(chǎn)量,單位為t；Qi第i類產(chǎn)品的單價,單位為元/t。

1.3.2營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)

草地生態(tài)系統(tǒng)所有生物的體內(nèi)都存在營養(yǎng)元素,并通過營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)與外界環(huán)境進行元素交換。氮和磷是參與草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的主要元素。在NPP的基礎上釆用市場價值法對營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價值進行估算,主要公式(2)如下：

W2=NPP×(PN×QN×RN+PP×QP×RP)

(2)

其中,W2為營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能的價值,單位是元 m-2a-1；PN和PP分別是草地生態(tài)系統(tǒng)中氮和磷兩種元素所占比例,分別為0.01715和0.0011；QN和QP分別是氮和磷折算成氮肥、磷肥的比例,由《化肥市場周報》可知分別取46%、和20.1%；RN和RP為氮肥和磷肥的價格,分別為2.1×10-3元/g和2.6×10-3元/g[20]。

1.3.3保持土壤

錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)保持土壤功能主要表現(xiàn)為減少表土損失、保持土壤養(yǎng)分及減少泥沙淤積3個相互聯(lián)系的方面[21],本文采用RUSLE模型[22]估算出錫林郭勒盟潛在土壤侵蝕模數(shù)及草地覆蓋土壤侵蝕模數(shù),并根據(jù)公式(3)對保持土壤服務功能價值進行估算：

(3)

式中,Th為土壤保持總量；S為草地面積；Am為潛在土壤侵蝕模數(shù)；An為草地覆蓋土壤侵蝕模數(shù)；Va為減少土地表土損失價值；B為單位面積草地年均收益；H為表土平均厚度,取0.5；ρ為土壤容重；Vb為保持土壤養(yǎng)分價值；Ci為土壤中第i類養(yǎng)分含量；Pi為第i種養(yǎng)分市場價格；Vc為減少泥沙淤積的價值；Ao為土壤侵蝕轉(zhuǎn)化為泥沙淤積江河湖泊及水庫的比例,取24%；其它同上。保持土壤功能價值(W3)則等于Va、Vb及Vc相加。

1.3.4維持碳氧平衡

由光合作用和和呼吸作用的反應方程式得出生產(chǎn)每千克干物質(zhì)會釋放1.2 kg氧氣和固定1.62 kg二氧化碳,把NPP作為基礎物質(zhì)量,采用影子工程法,利用工業(yè)制氧的價格來分別估算氧氣和二氧化碳的價格,可得到維持碳氧平衡功能價值估算的公式(4)為：

W4=NPP×(1.2×P+1.62×Q)

(4)

式中,W4單位為元 m-2a-1；P是工業(yè)制氧的價格,為8.8×10-4元/gC；Q是按照瑞典碳稅率換算的價格,為7.39×10-4元/gC[23]。

1.3.5涵養(yǎng)水源

根據(jù)水庫工程蓄水的成本和供水價格對錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源服務功能價值進行了估算,主要公式(5)如下：

W5=P×Q×R×C

(5)

式中，W5是涵養(yǎng)水源功能的價值,單位是元 m-2a-1；P為年降水量,單位為m；Q是產(chǎn)流降水量和總降水量的比值,因為錫林郭勒盟地處淮河以北故取0.4；R是減少徑流效益系數(shù)為0.24；C是庫容成本取0.67元[24]。

1.3.6文化娛樂

錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了娛樂、文化、科學教育等多個方面價值[25-26],本文主要以旅游價值法(查詢錫林郭勒盟統(tǒng)計年鑒)評估錫林郭勒盟文化娛樂功能的價值(W6)。

1.3.7草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值

本文選取了適用于錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)的六種服務功能對其進行價值估算,其總價值公式(6)為：

W=W1+W2+W3+W4+W5+W6

(6)

式中,W為錫林郭勒盟是草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能提供的總價值,單位是元；W1為提供產(chǎn)品功能提供的價值,W2為營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能提供的價值,W3為保持土壤功能提供的價值,W4為維持碳氧平衡功能提供的價值,W5為涵養(yǎng)水源功能提供的價值,W6為旅游景觀功能提供的價值。

2 結(jié)果與分析

本文根據(jù)研究區(qū)域的特點選取適合的評價指標對錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能提供的價值進行了動態(tài)分析,以期提高人們對各種草地生態(tài)系統(tǒng)功能重要性的認識,促進當?shù)夭莸刭Y源保護政策的制定和實施。

2.1 提供產(chǎn)品

提供產(chǎn)品功能是畜牧業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物之一,提供產(chǎn)品服務價值的變化情況可反映錫林郭勒盟畜牧業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。由圖3和圖4可知2000年錫林郭勒盟提供產(chǎn)品功能提供的服務價值為72.56億元；2005提供了67.33億元服務價值,較2000年年均減少1.05億元,年均減少率為1.44%；2010年提供了94.35億元,較2005年年均增加5.40億元,年均增長率為8.03%；2015年提供了104.03億元,較2010年年均增長1.94億元,年均增長率為2.05%。在2000—2005年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍呈增長態(tài)勢,服務價值年均增長2.10億元,年均增長率為2.89%。

圖3 提供產(chǎn)品服務價值Fig.3 Product provision value

圖4 提供產(chǎn)品服務價值年均增長率和年均差值Fig.4 Average annual growth rate and average annual difference of product provision value

2.2 營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)

2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能提供的服務價值僅低于維持碳氧平衡功能及保持土壤功能,其分布特征如圖5所示。經(jīng)統(tǒng)計得出(圖6，圖7)錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能2000年提供了364.7億元的服務價值；2005年提供了386.62億元的服務價值,較2000年年均增長4.4億元,年均增長率為1.2%；2010年為341.99億元,較2005年年均減少8.9億元,年均減少率為-2.3%；2015年提供了420.04億元,較2010年年均增長15.6億元,增長率為4.6%。在2005—2010年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍呈增長態(tài)勢,服務價值年均增長3.7億元,年均增長率為1.00%。

圖5 營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)服務價值分布特征圖Fig.5 Nutrient recycling value distribution characteristics diagram

圖6 營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)服務價值Fig.6 Nutrient recycling value

圖7 營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)服務價值年均增長率和年均差值Fig.7 Average annual growth rate and average annual difference of Nutrient recycling value

2.3 保持土壤

保持土壤功能是錫林郭勒盟草地重要功能之一,對保護當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng),促進畜牧業(yè)發(fā)展具有重要作用。由圖8和圖9可知2000年錫林郭勒盟保持土壤功能提供的服務價值為386.89億元；2005提供了415.74億元服務價值,較2000年年均增加5.77億元,年均增長率為1.49%；2010年提供了403.28億元,較2005年年均減少2.492億元,年均減少率為0.60%；2015年提供了452.53億元,較2010年年均增長9.85億元,年均增長率為2.44%。在2005—2010年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍呈增長態(tài)勢,服務價值年均增長4.38億元,年均增長率為1.13%。

圖8 保持土壤服務價值Fig.8 Soil maintenance value

圖9 保持土壤服務價值年均增長率和年均差值Fig.9 Average annual growth rate and average annual difference of soil maintenance value

2.4 維持碳氧平衡

2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)維持碳氧平衡功能所提供的服務價值在本文所研究的六種生態(tài)系統(tǒng)服務功能中占比最高,約占總服務價值的1/3。其分布特征如圖10所示。經(jīng)統(tǒng)計得出(圖11,圖12)錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)維持碳氧平衡功能在2000年提供了高達479.38億元的服務價值；2005年提供了585.19億元的服務價值,較2000年年均增長585.19億元,年均增長率為4.4%；2010年為517.64億元,較2005年年均減少13.5億元,年均減少率為-2.3%；2015年提供了659.06億元,較2010年年均增長28.3億元,增長率為5.5%。在2005—2010年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍呈增長態(tài)勢,服務價值年均增長12億元,年均增長率為2.5%。

圖10 維持碳氧平衡服務價值分布特征圖Fig.10 Carbon and oxygen balance maintenance value distribution characteristics diagram

圖11 維持碳氧平衡服務價值Fig.11 Carbon and oxygen balance maintenance value

圖12 維持碳氧平衡服務價值年均增長率和年均差值Fig.12 Average annual growth rate and average annual difference of Carbon and oxygen balance maintenance value

2.5 涵養(yǎng)水源

2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源功能提供的服務價值最低,其分布特征與當年降水量有很大關系(圖13),整體分布特征為東南部地區(qū)高于西北部地區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計得出(圖14,圖15))錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源功能2000年提供了22.06億元的服務價值；2005年提供了26.33億元的服務價值,較2000年年均增長0.85億元,年均增長率為3.9%；2010年為23.45億元,較2005年年均減少0.58億元,年均減少率為2.2%；2015年提供了27.33億元,較2010年年均增長0.78億元,增長率為3.3%。盡管在2005—2010年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍呈增長態(tài)勢,服務價值年均增長0.35億元,年均增長率為1.6%。

圖13 涵養(yǎng)水源服務價值分布特征圖Fig.13 Water conservation value distribution characteristics diagram

2.6 文化娛樂

文化娛樂功能在所有6種服務功能中價值增長最為迅速,這與錫林郭勒盟大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)息息相關。由圖16和圖17可知2000年錫林郭勒盟文化娛樂功能提供的服務價值為9.89億元；2005提供了17.79億元服務價值,較2000年年均增加1.58億元,年均增長率為16.00%；2010年提供了91.90億元,較2005年年均增長14.82億元,年均增長率為83.32%；2015年提供了282.14億元,較2010年年均增長38.05億元,年均增長率為41.40%。在2000—2015年間呈快速增長態(tài)勢,服務價值年均增長18.15億元,年均增長率為183.52%。

圖14 涵養(yǎng)水源服務價值Fig.14 Water conservation value

圖15 涵養(yǎng)水源服務價值年均增長率和年均差值Fig.15 Average annual growth rate and average annual difference of Water conservation value

圖16 文化娛樂服務價值Fig.16 Entertainment value

圖17 文化娛樂服務價值年均增長率和年均差值Fig.17 Average annual growth rate and average annual difference of entertainment value

2.7 總服務價值

由圖18可知2000—2015年錫林郭勒盟中部和北部地區(qū)總服務價值呈增長趨勢,而南部地區(qū)呈現(xiàn)負增長。經(jīng)統(tǒng)計得到錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)每年提供的總服務價值如圖19和圖21所示。2000年提供的總服務價值為1335.48億元；2005年為1499.00億元,較2000年年均增長32.70億元,年均增長率為2.45%；2010年為1472.61億元,較2005年年均減少5.28億元,年均減少率為0.36%；2015年為1841.10億元,較2010年年均增長73.70億元,年均增長率為5.00%；在2005—2010年發(fā)生了服務價值負增長,但在2000—2015年間仍是增長態(tài)勢,服務價值年均增長33.71億元,年均增長率為2.52%。通過圖20可知在2000—2015年這段時間內(nèi),位于中部地區(qū)的錫林浩特市年際增長率最高,達到了1.71%；其次是位于東部地區(qū)的東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗、鑲黃旗、阿巴嘎旗、蘇尼特左旗及多倫縣等地區(qū),年際增長率約為1%左右；而位于西部地區(qū)的蘇尼特右旗、二連浩特市及正藍旗等地區(qū)增長較為緩慢,年際增長率約在0.1%—0.2%；正鑲白旗和太仆寺旗的年際增長率為負值,草地資源發(fā)生了退化。

由表4可以看出,2000—2015年錫林郭勒盟區(qū)域內(nèi)各草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能按價值量可排序為維持碳氧平衡>保持土壤>營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)>文化娛樂>提供產(chǎn)品>涵養(yǎng)水源。由圖22可知2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能中提供價值較高的維持碳氧平衡功能、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能及土壤保持功能均呈縮減趨勢；文化娛樂功能從占比0.74%增長到14.50%,增長極為迅速；而提供產(chǎn)品及涵養(yǎng)水源功能占比基本不變。

圖18 總服務價值差值分布特征圖Fig.18 Distribution characteristics of total value

圖19 總服務價值Fig.19 Total value

圖20 2000—2015年各區(qū)劃總服務價值年均變化率Fig.20 The average change rate of total value years in different districts from 2000 to 2015

圖21 總服務價值年均增長率和年均差值Fig.21 The average annual growth rate and average annual difference of total value

圖22 2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)6種服務功能價值占比Fig.22 The proportion of six service functions of grassland ecosystem in Xilingol League from 2000 to 2015

W1為提供產(chǎn)品服務價值，W2為營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)服務價值，W3為保持土壤服務價值，W4為維持碳氧平衡服務價值，W5為涵養(yǎng)水源服務價值，W6為文化娛樂服務價值

3 結(jié)論和展望

3.1 結(jié)論

本文利用2000—2015年MODIS數(shù)據(jù)及對應年份降水量數(shù)據(jù),構(gòu)建了生態(tài)服務價值估算體系對錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值的動態(tài)變化進行了分析,結(jié)果表明：

(1)錫林郭勒盟范圍內(nèi)草地生態(tài)系統(tǒng)提供服務功能價值較高的區(qū)劃為東烏珠穆沁,西烏珠穆沁,錫林浩特市,正藍旗,多倫縣,太仆寺旗,正鑲白旗和鑲黃旗,而位于西北部地區(qū)的阿巴嘎旗,蘇尼特左旗,蘇尼特右旗和二連浩特市提供的服務價值較低。這反映了錫林郭勒盟各旗、市、縣之間草地資源發(fā)展情況極不平衡,需要制定更為協(xié)調(diào)的草地資源發(fā)展戰(zhàn)略。

(2)2000—2015年錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)所提供的總服務價值呈增加趨勢,位于錫林郭勒盟中部地區(qū)的錫林浩特市年際增長率最高,達到了1.71%,其次是位于東部地區(qū)的東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗、鑲黃旗、阿巴嘎旗、蘇尼特左旗及多倫縣等地區(qū),年際增長率約為1%左右；而位于西部地區(qū)的蘇尼特右旗、二連浩特市及正藍旗等地區(qū)增長較為緩慢,年際增長率約在0.1%—0.2%；正鑲白旗和太仆寺旗的年際增長率為負值,草地生態(tài)系統(tǒng)提供的服務價值出現(xiàn)下降趨勢。對于增長緩慢和負增長的區(qū)域應該制定更為合理的草地資源管理方案,通過退耕還草,禁止過度放牧等措施來防止草地退化。

(3)錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)各種服務功能所提供的價值并不平衡,其中維持碳氧平衡功能、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能及土壤保持功能均呈縮減趨勢；文化娛樂功能從占比0.74%增長到14.50%,增長極為迅速；而提供產(chǎn)品及涵養(yǎng)水源功能占比基本不變。對于以畜牧業(yè)及旅游業(yè)為支柱型產(chǎn)業(yè)的錫林郭勒盟,應適當調(diào)節(jié)不同草地種類的分布,提高其土壤保持及文化娛樂功能的服務價值。

錫林郭勒盟草地生態(tài)系統(tǒng)每年提供巨大的服務價值(表4),各種草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能對保護當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和生物多樣性,平衡氣體交換,水土保持及促進畜牧業(yè)和草原旅游業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

3.2 展望

但是由于近3年的研究數(shù)據(jù)極難獲取以及研究水平有限,本研究仍存在不足：缺乏長時間的動態(tài)的實際觀測數(shù)據(jù)來與研究結(jié)果進行對比,無法進一步提高研究結(jié)果的精度；數(shù)據(jù)源的空間分辨率有待進一步提高；未對不同草地種類的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行對比。因此,利用RS與GIS相結(jié)合的手段建設更為合理的草地生態(tài)系統(tǒng)功能評估指標,更精細化的區(qū)分不同草種生態(tài)系統(tǒng)服務功能的異質(zhì)性以及揭示生態(tài)系統(tǒng)隨土地利用類型變化而發(fā)生的變化必然是以后研究的重點。