賀祥
摘要:運(yùn)用GIS軟件和采用價(jià)值系數(shù)估值法,分析2005年、2010年及2015年黔東南州土地利用變化,研究其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價(jià)值的時(shí)空演變。結(jié)果表明,2005—2015年黔東南州水域、建設(shè)用地與未利用地等面積增加幅度較大,水田、有林地和草地面積減少較多。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈負(fù)增長(zhǎng),建設(shè)用地與未利用地、水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加率較高,其余土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈倒“V”形變化;氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、氣體調(diào)節(jié)、生物多樣性和凈化環(huán)境等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值降低幅度較大;糧食生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值降低,表明耕地面積流失量較大。各時(shí)期氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、氣體調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境和生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值占總價(jià)值89%左右,結(jié)果與黔東南州森林面積較大,具有較強(qiáng)氣候調(diào)節(jié)、土壤保持能力等特征一致。劍河縣、雷山縣、黎平縣、天柱縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣和榕江縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度高于全州,且與其變化趨勢(shì)與方向相反;岑鞏縣、從江縣、丹寨縣、錦屏縣、麻江縣、三穗縣、施秉和臺(tái)江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于全州,且與其變化趨勢(shì)與方向一致;黃平縣和凱里市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于全州,且與其變化趨勢(shì)與方向相反。有林地、灌木林地與草地面積變化率較低,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻明顯下降,其提供的氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高,其次是土壤保持和生物多樣性;水田和旱地的面積變化較小,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低幅度較大,水田與旱地提供的食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)等服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值下降。建設(shè)用地與未利用地面積增加幅度較大,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加較少,其美學(xué)景觀功能服務(wù)價(jià)值降低。研究結(jié)果有助于深入認(rèn)識(shí)土地利用變化對(duì)脆弱生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)格局、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值功能的影響,還可為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)及管理等方面提供有效建議。
關(guān)鍵詞:黔東南州;貴州省;脆弱生態(tài)環(huán)境區(qū);生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價(jià)值;時(shí)空演變
中圖分類(lèi)號(hào): S181? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A? 文章編號(hào):1002-1302(2019)04-0209-07
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ecological services)是指通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能,直接或間接得到生命支持產(chǎn)品和服務(wù)[1-3]。Costanza等首先提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)概念、理論與評(píng)價(jià)方法[1-2];歐陽(yáng)志云等研究了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)涵[4];Sutton等對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的市場(chǎng)與非市場(chǎng)價(jià)值進(jìn)行研究[5];千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(millennium ecosystem assessment,MA)把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型劃分供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)[6];Haines-Young等構(gòu)建并逐步完善了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程、功能、服務(wù)與價(jià)值的級(jí)聯(lián)式框架[7];Verburg等運(yùn)用InVEST與CLUE模型分析流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[8-10];徐麗芬等對(duì)土地利用變化及類(lèi)型轉(zhuǎn)型等對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響進(jìn)行研究[11-12];李雙成等分析了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論的人類(lèi)收益與福祉[13];戴爾阜等對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與集成的方法、模型和框架進(jìn)行了研究[14-15];吳健生等基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究生態(tài)安全格局的構(gòu)建[16]。
土地利用活動(dòng)影響著各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型、面積以及空間分布格局的變化[17],也對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化有顯著驅(qū)動(dòng)作用。學(xué)者們從土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響等方面進(jìn)行大量研究,石龍宇等[18]、李屹峰等[19]分別以瑪納斯河流域、密云水庫(kù)為例,對(duì)土地利用變化引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行了分析;劉海等基于土地利用類(lèi)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行研究[20];熊善高等對(duì)土地利用變化導(dǎo)致各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及其時(shí)空分異特征進(jìn)行研究[21];郭玲霞等則從土地整治角度出發(fā),對(duì)土地整治前后區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估[22];張騫等研究了區(qū)域生態(tài)用地空間結(jié)構(gòu)及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化[23];王航等從土地利用面積變化引起的結(jié)構(gòu)與格局演變,分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化[24]。雖然學(xué)者們開(kāi)展了大量研究,但對(duì)土地利用變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與功能時(shí)空演變的研究成果還較少,對(duì)脆弱生態(tài)區(qū)的研究成果則更加欠缺。因此,研究中選擇貴州省脆弱生態(tài)區(qū)黔東南州為研究對(duì)象,分析2005年、2010年和2015年土地利用變化情況,研究其土地利用變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的時(shí)空演變。研究結(jié)果有助于深入掌握土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響,可為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面提供有益的措施和建議。
1 研究區(qū)概況與研究方法
1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源
黔東南州位于貴州省東南部,地處貴州高原向東南傾斜下降的過(guò)渡地帶,森林資源豐富,森林覆蓋率高。境內(nèi)溝壑縱橫、地形起伏較大。山地面積比重高達(dá)72.8%,>25°坡地面積達(dá)31.2%,生態(tài)環(huán)境較為脆弱。境內(nèi)有清水江、舞陽(yáng)河、都柳江三大干流,是長(zhǎng)江、珠江上游地區(qū)的重要生態(tài)屏障區(qū)。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候,糧食種植面積較大,共轄16個(gè)縣市,2015年末戶(hù)籍人口473.54萬(wàn)人,少數(shù)民族人口占總?cè)丝诘?80.2%。常住人口密度低,但區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村從業(yè)人口比例高,農(nóng)村貧困率屬貴州全省中最高。地理位置如圖1。
1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源
黔東南州2005年、2010年及2015年的土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),黔東南州各縣(市)主要糧食作物產(chǎn)量、糧食價(jià)格等數(shù)據(jù)來(lái)源于黔東南州社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒,以及各縣(市)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒等資料。
1.3 研究方法
1.3.1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 為消除價(jià)格波動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的影響,以2010年全國(guó)農(nóng)作物平均價(jià)格為基準(zhǔn),結(jié)合黔東南州各縣(市)不同年份主要糧食作物水稻、小麥、玉米和大豆的播種面積和產(chǎn)量情況,計(jì)算2005年、2010年和2015年各縣(市)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,其計(jì)算公式為[25]
式中:Ea為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(純收益),元/hm2;i為作物種類(lèi);Pi是i種糧食作物全國(guó)平均價(jià)格,元/t;Qi為i種糧食作物總產(chǎn)量,t;A為糧食作物總種植面積,hm2。
1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)計(jì)算 參考謝高地等提出中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子值[26],結(jié)合黔東南州土地分類(lèi)情況,計(jì)算城市建設(shè)用地、農(nóng)田、有林地、草地和水域等土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的系數(shù),計(jì)算公式為
式中:γij為i種生態(tài)系統(tǒng)j種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù),元/(hm2·年);Vij為i種生態(tài)系統(tǒng)j種生態(tài)服務(wù)功能相對(duì)于單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)的生態(tài)服務(wù)功能,即生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值當(dāng)量因子,元/hm2;i為生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型;j為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;Ea為單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,元/hm2。
1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算 根據(jù)各類(lèi)土地生態(tài)系統(tǒng)面積和單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,計(jì)算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,其公式[1]為
式中:ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,元/年;Ai為土地利用類(lèi)型i的面積,hm2;γi為i土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù),元/(hm2·年);ESVj是生態(tài)系統(tǒng)第j項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值,元/年;γij是土地利用類(lèi)型i的第j項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù),元/(hm2·年)。
1.3.4 區(qū)域差異性分析 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相對(duì)變化率是指生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化與土地利用面積變化之間的比率[27],用于反映區(qū)域差異,公式如下:
式中:R為相對(duì)變化率;RL、RC分別為區(qū)域、總體變化率;La、Lb分別為區(qū)域的初始與末期ESV;Ca、Cb分別為總體的初始與末期ESV。
2 結(jié)果與分析
2.1 土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析
通過(guò)對(duì)黔東南州2005年、2010年和2015年1 km分辨率的土地利用類(lèi)型遙感影像解譯,將土地利用類(lèi)型分為耕地、旱地、有林地、灌木林地、草地、水域、建設(shè)用地與未利用地等7類(lèi),其中由于未利用地與建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相近,故在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)合并為一類(lèi)地,獲得各土地類(lèi)型的面積(表1),并得到黔東南州各縣(市)土地利用的時(shí)空動(dòng)態(tài)(圖2) 。分析可知,2005—2015年,建設(shè)用地與未利用地變化幅度最大,增加面積較多,變化率為 108.68%;其次是水域面積增加也較多,變化率為70.81%。雖然水田、有林地和草地等面積的變化率分別僅為-1.04%、-0.38%、-2.53%,但由于其土地面積基數(shù)較大,其各類(lèi)土地面積減少較多。其中,2005—2015年,水田面積逐漸減少;旱地面積先減少,然后再增加,總體呈減少趨勢(shì);有林地面積逐漸減少;灌木林地面積先增加再減少,整體呈增加趨勢(shì);草地面積先減少后增加;建設(shè)用地與未利用地面積逐漸增加;水域面積逐漸增加。
2.2 黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化
2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù) 謝高地等修正了Costanza提出的方法[3],并根據(jù)200多位我國(guó)生態(tài)學(xué)家的調(diào)查問(wèn)卷,獲取了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量系數(shù),2015年謝高地等提出并修正了生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值當(dāng)量系數(shù)值[26]。通過(guò)黔東南州各縣市2005年、 2010年、2015年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒與農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒等資料,獲得各縣市不同年份的平均糧食產(chǎn)量及糧食價(jià)格。考慮到物價(jià)等影響因素,為了消除價(jià)格變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算的影響,從而能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的邊際差別進(jìn)行分析,對(duì)3個(gè)年份糧食價(jià)格求平均值,為2.43元/kg。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是生態(tài)系統(tǒng)潛在服務(wù)價(jià)值的相對(duì)貢獻(xiàn)率,1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量等于當(dāng)年全國(guó)平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的1/7[28]。運(yùn)用公式(1)計(jì)算得到各縣(市)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子(表2),運(yùn)用公式(2)獲得黔東南州各縣(市)2005年、2010年、2015年不同土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)和不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)(表3、表4)。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)是單位面積土地利用類(lèi)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)功能的強(qiáng)弱,黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的演變特征:(1)所有土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)均在2005—2010年呈增加趨勢(shì),2010—2015年呈降低趨勢(shì)。其中,2005—2010年各土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)增加約4%, 2010—2015年各土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)降低約17%,表明各土地利用類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)在前5年逐漸增加,但在近5近年卻迅速降低。(2)所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)均在2005—2010年呈增加趨勢(shì),2010—2015年呈降低趨勢(shì)。其中,供給服務(wù)的糧食生產(chǎn)、原料生產(chǎn)和水資源供給等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù),在前5年呈增加約5%,后5年降低約17%;支持服務(wù)的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)中,土壤保持在2005—2010年增加 113.42%,生物多樣性增加4.68%,但維持養(yǎng)分循環(huán)降低 1.92%;調(diào)節(jié)服務(wù)中,氣體調(diào)節(jié)在2005—2010年增加5.12%,從2010—2015年降低17.20%,氣候調(diào)節(jié)在前5年降低 1.92%,在后5年降低11.25%;凈化環(huán)境服務(wù)在前5年增加9.33%,在后5年降低20.38%;水文調(diào)節(jié)在前5年降低 1.33%,在后5年降低11.78%;文化服務(wù)功能美學(xué)景觀功能,在2005—2010年降低0.60%,在2010—2015年降低 12.43%。結(jié)果表明,黔東南州單位面積土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù),具有在2005—2010年呈增加趨勢(shì),在2010—2015年呈降低趨勢(shì)的演變特征。
2.2.2 黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值變化 將土地利用類(lèi)型面積及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)代入公式(3)和公式(4),計(jì)算得到各年份、各縣(市)不同土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(圖3、表5)。計(jì)算得到,近10年黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈負(fù)增長(zhǎng),從2005年的626.59億元,減少到2015年的 548.35,減少12.49%。其中,2005—2010年,黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值增加4.78%;從2010—2015年,降低 16.48%。2005—2015年,建設(shè)用地與未利用地、水域這2類(lèi)土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均是呈逐漸增加趨勢(shì),增加率均較高;其余土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均是呈倒“V”形變化,即2005—2010年呈增加趨勢(shì),2010—2015年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈減少趨勢(shì)。其中,水田、旱地、有林地和灌木林地具有相近似的變化趨勢(shì),從2005—2010年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增長(zhǎng)均約4%;2010—2015年,它們的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低約17%。
2.2.3 單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化 通過(guò)計(jì)算黔東南州各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值(表6)可知,水資源供給處于負(fù)值,說(shuō)明農(nóng)田生產(chǎn)需水量較大,導(dǎo)致水系、林地等生態(tài)系統(tǒng)供給水資源低于農(nóng)田對(duì)水資源的需求量。2005—2010年,僅水資源供給、氣候調(diào)節(jié)和維持養(yǎng)分循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值降低,其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值均呈增加趨勢(shì);2010—2015年,水資源供給增加1.65%,維持養(yǎng)分循環(huán)降低0.78%,其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值降低3.50%~19.46%。2005—2015年,黔東南州水資源供給生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加1.44%,表明生態(tài)系統(tǒng)的水資源供給功能逐漸增強(qiáng);維持養(yǎng)分循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值僅降低0.90%,而其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值均有較大幅度降低。其中,氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、土壤保持等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的變化幅度較大,分別降低21.55%、16.31%、9.27%,氣體調(diào)節(jié)、生物多樣性、凈化環(huán)境等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值也降低較多,分別降低8.47%、8.01%、6.38%。糧食生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值先增加再降低,說(shuō)明近期的土地利用開(kāi)發(fā)造成大量耕地面積流失和耕地質(zhì)量下降。
由表6可知,氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值均占據(jù)各時(shí)期總服務(wù)價(jià)值的20%以上。土壤保持、氣體調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境和生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值占各時(shí)期10%左右,以上6大生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值總和占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值總和的89%左右。黔東南州生態(tài)環(huán)境整體狀況較好,森林面積較大,森林覆蓋率較高,生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)功能較強(qiáng),同時(shí)還具有較強(qiáng)的土壤保持、氣體調(diào)節(jié)及凈化環(huán)境功能,以及具有顯著的生物多樣性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。因此,研究結(jié)果與黔東南州生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務(wù)功能的特征相一致,說(shuō)明研究方法較好,研究結(jié)果具有較高可信度。
2.2.4 黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空分異 運(yùn)用公式(5)對(duì)黔東南州各縣(市)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相對(duì)變化率進(jìn)行計(jì)算(表7)。相對(duì)變化率有如下幾個(gè)特征[28]:(1)相對(duì)變化率的絕對(duì)值|R|≥1,表明各縣(市)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化幅度要高于黔東南州。若R≥1,則表明各縣(市)與其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向是相反;而R≤-1,則其變化趨勢(shì)與方向與黔東南州是一致的。(2)相對(duì)變化率的絕對(duì)值|R|<1,說(shuō)明各縣(市)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化幅度要小于黔東南州。若-1 分析表明:(1)2005—2010年,劍河縣、岑鞏縣、丹寨縣、黃平縣、錦屏縣、凱里市、麻江縣、三穗縣、施秉縣和臺(tái)江縣的相對(duì)變化率(R)>1,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度要高于黔東南州,且與黔東南州變化趨勢(shì)相反;鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣R值<-1,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度要高于黔東南州,且與黔東南州變化趨勢(shì)一致。從江縣、黎平縣和榕江縣R值在0~1之間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度要小于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)一致;雷山縣與天柱縣R值在 -1~0之間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度要小于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)相反。(2)2010—2015年,劍河縣、雷山縣、黎平縣、三穗縣和榕江縣的R值>1,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度高于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向相反;岑鞏縣、從江縣、丹寨縣、黃平縣、錦屏縣、凱里市、麻江縣、施秉縣、臺(tái)江縣、天柱縣和鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣的R值在0~1之間,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向一致。相對(duì)2005—2010年,在2010—2015年,劍河縣、從江縣與三穗縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值幅度、趨勢(shì)與方向沒(méi)有明顯變化。雷山縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度由低于黔東南州,演變?yōu)楦哂谇瓥|南州。黎平縣和榕江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度由低于黔東南州,演變?yōu)楦哂谇瓥|南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)由一致演變?yōu)橄喾础a柨h、丹寨縣、黃平縣、錦屏縣、凱里市、麻江縣、施秉縣和臺(tái)江縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度由高于黔東南州,演變?yōu)榈陀谇瓥|南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向由相反演變?yōu)橐恢?。天柱縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于黔東南州,與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向由相反演變?yōu)橐恢隆f?zhèn)遠(yuǎn)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度高于黔東南州,且與黔東南州變化趨勢(shì)一致,演變?yōu)樯鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于黔東南州。(3)2005—2015年,劍河縣、雷山縣、黎平縣、天柱縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣和榕江縣的R值>1,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度高于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向相反;岑鞏縣、從江縣、丹寨縣、錦屏縣、麻江縣、三穗縣、施秉縣和臺(tái)江縣的R值在0~1之間,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向一致;黃平縣和凱里市的R值在-1~0之間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化幅度低于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向相反。 3 黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變 對(duì)表1、表5和表6分析可知,2005年,黔東南州灌木林地、有林地和草地面積,占國(guó)土面積36.63%、25.40%、12.61%,比例最大,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別為265.79億、277.95億、30.48億元/hm2,分別占總價(jià)值的42.42%、4436%、4.86%。2005—2015年,灌木林地面積增加064%,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少12.39%;有林地面積減少0.38%,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻減少13.28%;草地面積降低2.53%,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低15.16%。結(jié)果表明,雖然有林地、灌木林地與草地的總面積增加或降低幅度非常低,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻顯著下降。同時(shí),在2005年,以上3類(lèi)土地利用類(lèi)型所提供的調(diào)節(jié)服務(wù)中,氣體調(diào)節(jié)占總價(jià)值10.35%、氣候調(diào)節(jié)占總價(jià)值26.56%、凈化環(huán)境占總價(jià)值802%、水文調(diào)節(jié)占總價(jià)值23.20%;支持服務(wù)中,土壤保持占總價(jià)值11.41%、維持養(yǎng)分循環(huán)占總價(jià)值1.10%、生物多樣性9.92%。2005—2015年,各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈下降趨勢(shì),其中氣候調(diào)節(jié)下降21.55%,水文調(diào)節(jié)下降 16.31%,土壤保持下降9.27%,氣體調(diào)節(jié)下降847%,土壤保持下降9.27%、維持養(yǎng)分循環(huán)下降0.90%、生物多樣性下降8.01%。
在2005年,水田、旱地和水域等面積占黔東南州土地面積的13.71%、11.30%、0.089%,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比例分別為4.06%、3.45%、0.847%,表明水田和旱地面積較大,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻較低,水域面積雖然較小,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻較大。2005—2015年,水田和旱地的面積變化較小,分別降低1.04%、0.26%,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低幅度卻較大,分別降低13.84%、13.19%;水域面積增加幅度高達(dá)70.81%,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加48.59%。在2005年,水田和旱地的提供食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值占總價(jià)值的3.34%、3.05%;水田與旱地大量消耗水資源,水域提供水資源給以上土地利用類(lèi)型,造成其水資源供給功能價(jià)值為-8.29億元,占總價(jià)值的-1.32%。結(jié)果表明,黔東南州的旱地與水田灌溉消耗了大量的水資源,從而出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為負(fù)值。2005—2015年,水田與旱地土地利用類(lèi)型所提供的食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)等服務(wù)功能價(jià)值分別降低2.79%、2.48%。水資源供給功能增加1.44%,表明水域面積所有增加,增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)能力。
2005年,建設(shè)用地與未利用地面積占總面積的 0.265%,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占總價(jià)值的0.005%,表明建設(shè)用地與未利用地提供的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值較低。2005—2015年,建設(shè)用地與未利用地面積增加108.68%,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值僅增加66.67%,其提供的美學(xué)景觀功能服務(wù)價(jià)值降低3.51%,表明城市建設(shè)用地及裸地和荒地的增加,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)美學(xué)景觀質(zhì)量下降、美學(xué)景觀功能變差。
4 結(jié)論
通過(guò)對(duì)黔東南州遙感影像解譯獲得土地利用數(shù)據(jù),分析其土地利用類(lèi)型的時(shí)空變化;計(jì)算得到黔東南州2005年、2010年和2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,分析其不同土地利用類(lèi)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變。具體結(jié)論如下:(1)2005—2015年,黔東南州建設(shè)用地與未利用地,以及水域面積增加幅度較大,水田、有林地和草地面積減少較多。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中,2005—2010年,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值增加4.78%;2010—2015年,降低16.48%。從2005—2015年,農(nóng)田與旱地生產(chǎn)需水量較大,水域、林地等生態(tài)系統(tǒng)供給水資源量低于農(nóng)田和旱地對(duì)水資源的需求量,水資源供給生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值是負(fù)值。維持養(yǎng)分循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值僅降低0.9%,其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值均有較大幅度降低。其中,氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)和土壤保持的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值幅度變化最大,分別降低21.55%、16.31%、9.27%。糧食生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值降低,說(shuō)明土地利用開(kāi)發(fā)造成大量耕地面積流失,耕地質(zhì)量下降。(2)2005—2015年,氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值占據(jù)各時(shí)期20%以上;土壤保持、氣體調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境和生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值占各時(shí)期10%左右,以上6大生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值約89%。結(jié)果與黔東南州生態(tài)環(huán)境整體狀況較好,森林面積較大,具有較強(qiáng)氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)功能,較強(qiáng)土壤保持、氣體調(diào)節(jié)及凈化環(huán)境等功能特征相一致。劍河縣、雷山縣、黎平縣、天柱縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣和榕江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度高于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向相反;岑鞏縣、從江縣、丹寨縣、錦屏縣、麻江縣、三穗縣、施秉縣和臺(tái)江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化幅度低于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向一致;黃平縣和凱里市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化幅度低于黔東南州,且與黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與方向是相反。(3)2005—2015年,有林地、灌木林地與草地面積變化率低,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值卻顯著下降,其提供生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)中,氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高;支持服務(wù)中,土壤保持和生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高;各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值均呈下降趨勢(shì),其中氣候調(diào)節(jié)下降、水文調(diào)節(jié)和土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降幅度較大。水田和旱地的面積變化較小,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低幅度卻較大;水域面積增加幅度較高,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈增加趨勢(shì);水田與旱地土地利用類(lèi)型所提供的食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)等服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值下降;水資源供給功能增加,增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)水資源供給服務(wù)能力。建設(shè)用地與未利用地面積幅度較大,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加較少,其美學(xué)景觀功能服務(wù)價(jià)值降低,美學(xué)景觀功能變差。
研究表明,2005—2015年,黔東南州生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與功能整體均呈下降趨勢(shì),表明土地利用變化對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與格式造成一定負(fù)面影響,生態(tài)系統(tǒng)整體效益與功能處于下降態(tài)勢(shì)。因此,積極調(diào)整和改善土地利用類(lèi)型結(jié)構(gòu),增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與功能,對(duì)脆弱生態(tài)環(huán)境區(qū)的生態(tài)建設(shè)與保護(hù)有重要意義。
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