付永虎 宗婷 劉俊青
摘要:基于連云港市1987年、1995年、2002年、2009年、2017年等5期Landsat影像,采用基于當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法和敏感性分析方法,分析連云港海岸帶土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化。結(jié)果表明:(1)1987—2017年,連云港海岸帶各地類面積整體上呈現(xiàn)“五減三增”的態(tài)勢(shì),即耕地、林地、水域、鹽田和未利用地面積有所減少;灘涂、其他建設(shè)用地和住宅用地面積有所增加;(2)連云港海岸帶土地利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈持續(xù)減少趨勢(shì),從1987年的87.59億元減少到2017年的54.51億元,減少33.08億元;(3)在土地利用類型方面,除灘涂外,其他土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢(shì)與研究區(qū)總價(jià)值變化趨勢(shì)基本保持一致,在生態(tài)服務(wù)功能中,水文調(diào)節(jié)對(duì)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值貢獻(xiàn)率最大,各時(shí)間段均超過(guò)70%;(4)敏感性分析結(jié)果表明,各土地利用類型的敏感性指數(shù)均小于1,表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值對(duì)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性,研究結(jié)果可信。研究成果對(duì)于連云港海岸帶土地的可持續(xù)利用具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:土地利用變化;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;敏感性分析;海岸帶;連云港
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)所形成和維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1-2],強(qiáng)調(diào)在生態(tài)環(huán)境過(guò)程、人口增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多重約束和限制下,生態(tài)系統(tǒng)為人類社會(huì)提供服務(wù)的能力[3-4]。作為自然與經(jīng)濟(jì)耦合系統(tǒng)的重要聯(lián)結(jié)點(diǎn),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作用于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)[5],同時(shí)又受到土地利用變化的影響。土地是人類生存最基本的物質(zhì)載體,人類通過(guò)對(duì)土地的開(kāi)發(fā)與利用,改變了地表土地利用的結(jié)構(gòu)。土地利用變化能通過(guò)改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)過(guò)程,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)維持及服務(wù)功能起到?jīng)Q定性作用,進(jìn)而制約了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[6]。因此,探討土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響已成為當(dāng)前生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。
海岸帶是海洋系統(tǒng)與陸地系統(tǒng)交互作用的生態(tài)交界地帶。作為地球表面最為活躍,自然現(xiàn)象與過(guò)程最豐富,資源品種類別、環(huán)境條件和地理區(qū)位最為優(yōu)越的地區(qū)[7],海岸帶已成為人類活動(dòng)最密集、土地利用變化影響最顯著的脆弱性地帶[8-9]。近年來(lái),隨著海岸帶資源開(kāi)發(fā)利用程度的逐步提高,海岸帶的土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)過(guò)程亦發(fā)生了深刻而顯著的改變,其變化過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化與維持起到了決定性作用[10]。探究海岸帶土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響,可為提高海岸帶資源利用與制定土地開(kāi)發(fā)、整治政策,促進(jìn)沿海地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供理論與方法支撐。目前,針對(duì)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究已有諸多報(bào)道,主要集中在海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的分類[11-12]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算及時(shí)空演變[13-14],以及對(duì)濱海生態(tài)系統(tǒng)[15]、海岸帶濕地生態(tài)系統(tǒng)[16]和紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)[17]等單一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估[18]。在國(guó)內(nèi),其研究區(qū)主要集中于山東省[19-23]、遼寧省[24-27]、福建省[28-29]及海南省[30],對(duì)占全國(guó)海洋帶1/4的江蘇省海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究相對(duì)較少[31-32]。連云港作為新亞歐大陸橋東方橋頭堡、“一帶一路”交匯點(diǎn)核心區(qū)先導(dǎo)區(qū),自1996年江蘇省實(shí)施“海上蘇東”開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略以來(lái),連云港海岸帶已成為江蘇省沿海開(kāi)發(fā)的核心區(qū)域,同時(shí)也成為土地開(kāi)發(fā)與資源保護(hù)之間矛盾最為尖銳的地區(qū)之一。因此,本研究選取連云港海岸帶為研究對(duì)象,根據(jù)1987年、1995年、2002年、2009年、2017年等5個(gè)不同時(shí)期的遙感影像,綜合運(yùn)用ENVI、ArcGIS等軟件,進(jìn)行基于土地利用變化的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估;在此基礎(chǔ)上,采用敏感性分析方法,驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)度數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和有效性,以期為連云港海岸帶的綜合管理和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。
1 研究方法與數(shù)據(jù)處理
1.1 研究區(qū)概況
連云港位于我國(guó)沿海中部(圖1),江蘇省東北部;介于33°59′~35°07′N,118°24′~119°48′E之間。連云港屬暖溫帶和北亞熱帶的過(guò)渡區(qū)域,年均氣溫為14.1 ℃,年均降水量為883.6 mm[33]。連云港土地總面積約為7 615 km2,海域面積約為 6 677 km2。轄區(qū)海岸帶狹長(zhǎng)曲折,北起蘇魯交界的繡針河口,南至灌河口,全長(zhǎng)為211.59 km。連云港海岸帶類型多樣,主要以泥質(zhì)海岸為主,另外還有部分砂質(zhì)海岸與基巖海岸。近年來(lái),海岸帶主要用于旅游、海水養(yǎng)殖、港口碼頭、工程用海等,轄區(qū)擁有江蘇省最大的海港——連云港港。區(qū)內(nèi)土地利用類型以其他建設(shè)用地、水域和鹽田為主,2017年海岸帶其他建設(shè)用地面積為334.76 km2,占土地總面積的39.24%;水域面積為142.11 km2,占土地總面積的16.66%。
1.2 研究方法
1.2.1 土地利用動(dòng)態(tài)度 土地利用動(dòng)態(tài)度是分析土地利用變化動(dòng)態(tài)的重要指標(biāo),可指征研究區(qū)某一時(shí)間段內(nèi)土地利用類型的變化程度[34]。本研究采用單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度指數(shù),計(jì)算公式如下:
式中:k為研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型動(dòng)態(tài)度;La表示研究初期某一土地利用類型的面積;Lb表示研究末期某一土地利用類型的面積;D為研究時(shí)段長(zhǎng),當(dāng)D的時(shí)段設(shè)定為年時(shí),k的值就是該研究區(qū)某種土地利用類型的年變化率[35]。
1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算 本研究在依據(jù)Costanza劃分的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的基礎(chǔ)上,采用謝高地等提出的2015年我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表及其換算方法,將連云港海岸帶的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子定為連云港市1987—2017年單位面積糧食產(chǎn)值的1/7[36],得出連云港海岸帶一個(gè)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2 310.97元/hm2,最終確定研究區(qū)不同地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表1)。同時(shí),將連云港海岸帶的各種土地利用類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型對(duì)應(yīng)起來(lái),考慮到建設(shè)用地對(duì)生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)為負(fù)值,本研究不計(jì)算其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。
式中:ESV表示研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,元;Si表示單位面積上土地利用類型i的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,元/(hm2·年);Ti表示研究區(qū)土地利用類型的面積,hm2;ESVk為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值,元;Ski為單位面積上土地利用類型i的生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值,元/(hm2·年) [37]。
1.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析 本研究采用敏感性指數(shù)(CS)來(lái)驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)類型對(duì)各地類的代表性和生態(tài)價(jià)值的準(zhǔn)確程度。參考已有研究,本研究通過(guò)向上和向下調(diào)整各地類單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量50%來(lái)計(jì)算敏感性指數(shù)[38],計(jì)算公式如下:
式中:CS表示敏感性指數(shù);ESVP為原始生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值;ESVq為調(diào)整后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值;Vpr為第r類土地利用類型未調(diào)整前的價(jià)值系數(shù);Vqr為第r類土地利用類型調(diào)整后的價(jià)值系數(shù)。當(dāng)CS<1時(shí),說(shuō)明ESV對(duì)V缺乏彈性,其準(zhǔn)確性、可信度都比較高;反之,當(dāng)CS>1時(shí),說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)價(jià)值當(dāng)量是敏感的、富有彈性的,但其準(zhǔn)確性低,結(jié)果可信度也較低。
1.3 數(shù)據(jù)處理
1.3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究所用數(shù)據(jù)主要包括5期遙感影像數(shù)據(jù)(表2)、連云港市行政區(qū)劃圖、1987—2017年《連云港統(tǒng)計(jì)年鑒》和《連云港市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》以及相關(guān)文獻(xiàn)資料。
1.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 基于ENVI 5.1平臺(tái),運(yùn)用Gram-Schmidt(GS)融合法分別對(duì)5期影像進(jìn)行增強(qiáng)處理,生成5幅分辨率較高且顏色較好的圖像。以2017年影像為基準(zhǔn),在ENVI Classic中對(duì)其他4幅影像進(jìn)行幾何校正;在ArcGIS中將融合后的2017年影像打開(kāi),以2017年遙感影像為基準(zhǔn)提取海岸線, 利用緩沖區(qū)工具分別向陸地緩沖5 km, 向海洋緩沖2 km得到緩沖區(qū)范圍,參照連云港市行政區(qū)范圍對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行修改,得到最終的研究區(qū)矢量范圍。
1.3.3 遙感影像解譯 根據(jù)GB/T 21010—2017《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》,結(jié)合連云港海岸帶特有的地類物種和遙感影像的分辨率,將研究區(qū)土地利用類型劃分為耕地、林地、灘涂、水域、鹽田、住宅用地、其他建設(shè)用地、未利用地等8類(圖2至圖6)?;贓NVI 5.1平臺(tái),運(yùn)用最大似然法分別對(duì)5期預(yù)處理后的影像進(jìn)行監(jiān)督分類,并運(yùn)用主次要分析進(jìn)行分類后處理,得到最終分類結(jié)果。解譯結(jié)果采用混淆矩陣法進(jìn)行精度驗(yàn)證,本次影像分類精度總體介于90.20%~95.91%之間,κ系數(shù)總體達(dá)0.910以上,解譯精度滿足研究需求。
2 結(jié)果與分析
2.1 土地利用變化分析
2.1.1 土地利用結(jié)構(gòu)分析 由表3可知,影像解譯得到的連云港海岸帶土地利用類型總面積為853.12 km2??傮w來(lái)看,1987—2017年連云港海岸帶土地利用類型以水域、鹽田和其他建設(shè)用地為主,其中1987年、1995年和2002年面積最大的土地利用類型均為水域,其面積占總面積的29.13%~31.86%;2009年和2017年面積最大的土地利用類型均為其他建設(shè)用地,2017年所占比例高出2009年10百分點(diǎn)左右;未利用地始終是面積最小的土地利用類型,面積最大僅為17.77 km2,均未超過(guò)總面積的3%,占總面積的0.54%~2.09%。
2.1.2 土地利用動(dòng)態(tài)度分析 由表3和表4可知,1987—2017年連云港海岸帶不同土地利用類型呈“五減三增”的態(tài)勢(shì),即耕地、林地、水域、鹽田和未利用地面積總體上有所減少;灘涂、其他建設(shè)用地和住宅用地面積總體上有所增加。具體來(lái)說(shuō),1987—2017年,耕地、水域和未利用地的面積持續(xù)減少,其中水域的面積減少量最大,由1987年的271.77 km2減少到2017年的142.11 km2,減少129.66 km2,其中2009—2017年的變化速度最快,土地利用動(dòng)態(tài)度為-4.62%,這一變化主要是2009—2017年連云港大力進(jìn)行圍海建設(shè)和圍海制鹽所致。其次是耕地,由1987年的98.28 km2減少到2017年的46.97 km2,減少51.31 km2,住宅用地和其他建設(shè)用地是其轉(zhuǎn)化的主要目標(biāo)地類,沿海開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是其變化的主要原因。未利用地在此期間變化不大,31年間僅減少13.20 km2,但其轉(zhuǎn)化率較高,說(shuō)明未利用地的開(kāi)發(fā)利用較為充分。與此同時(shí),住宅用地和其他建設(shè)用地面積不斷增加且后者增量遠(yuǎn)高于前者,所占比重分別由1987年的3.09%、15.42%上升到2017年的8.53%、39.24%,但研究期(1987—2017年)內(nèi)住宅用地的土地利用動(dòng)態(tài)度卻高于其他建設(shè)用地,這一變化的主要原因是因?yàn)檠芯繀^(qū)人口不斷增長(zhǎng),對(duì)于住宅用地的需求更大,更加頻繁的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也直接導(dǎo)致了其他建設(shè)用地的大幅度增加。林地面積經(jīng)過(guò)了增減不斷交替的階段,由1987年的79.12 km2減少到2017年的53.26 km2,在研究期內(nèi),2009—2017年的動(dòng)態(tài)度最低。灘涂面積經(jīng)過(guò)先減后增2個(gè)階段,由1987年的41.74 km2增加到2017年的 91.18 km2,其中2002—2009年動(dòng)態(tài)度達(dá)11.16%。1987—2017年,連云港經(jīng)歷了大力發(fā)展鹽業(yè)化工到限制鹽業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的調(diào)整,導(dǎo)致鹽田面積經(jīng)過(guò)先增后減2個(gè)階段,由1987年的186.53 km2減少到2017年的107.51 km2,雖然1987—2017年鹽田的土地利用動(dòng)態(tài)度僅為-1.41%,但其面積變化量在所有地類中居于第3位。
2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析
2.2.1 各土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析 根據(jù)連云港海岸帶各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表1),結(jié)合研究區(qū)1987—2017年各地類面積(表3),利用公式(2)和公式(3)計(jì)算出研究區(qū)1987—2017年各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化情況(表5和表6)。
由表5和表6可知,研究期內(nèi)水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他土地利用類型,占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的比例最低為75.67%,最高可達(dá)91.99%,灘涂、林地和耕地次之,未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最低。1987—2017年,連云港海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈現(xiàn)持續(xù)減少的態(tài)勢(shì),從1987年的87.594億元減少到2017年的54.511億元,減少33.08億元,降幅為37.77%,其中2009—2017年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值下降最為明顯,主要是因?yàn)榻陙?lái)連云港大力實(shí)施圍海造地項(xiàng)目,城市建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)用地急劇增加,近岸海域銳減,進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值大幅度減少。研究區(qū)內(nèi),不同地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“一增四減”的態(tài)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō),灘涂的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由1987年的5.02億元增加到2017年的10.96億元,增加量為5.94億元,變化率大于1;耕地、林地、水域和未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值則出現(xiàn)下降的趨勢(shì),其中下降最明顯的是水域,共減少37.64億元,變化率為47.71%,2017年其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值達(dá)到最低,為41.25億元,但仍是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的最主要組成部分,如果其面積大幅度減少就會(huì)失去對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的重要支撐作用,說(shuō)明保護(hù)水域具有重要的生態(tài)意義。
2.2.2 各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析 從各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值構(gòu)成(表7和表8)來(lái)看,水文調(diào)節(jié)對(duì)于連云港海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的貢獻(xiàn)率最高,各時(shí)間段貢獻(xiàn)率均超過(guò)70%;其次是水資源供給和凈化環(huán)境,貢獻(xiàn)率分別為6%、5%左右;氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持和美學(xué)景觀等4項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量的1%~4%;食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)和維持養(yǎng)分循環(huán)等3項(xiàng)功能服務(wù)價(jià)值均低于1億元。這表明連云港海岸帶主要以調(diào)節(jié)服務(wù)為主,在與人類生活直接相關(guān)的生態(tài)服務(wù)功能方面相對(duì)薄弱。
總體來(lái)看,在連云港海岸帶各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能中,除生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有輕微的上升外,其他生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量均呈現(xiàn)不同程度的下降,其中食物生產(chǎn)、水資源供給、凈化環(huán)境和水文調(diào)節(jié)等4項(xiàng)功能在研究期內(nèi)持續(xù)下降,下降幅度最明顯的是水文調(diào)節(jié)功能,從1987年的67.50億元下降到2017年的39.26億元,減少28.24億元,下降幅度為41.84%,這主要是水域面積大幅度減少所致,其他3項(xiàng)功能價(jià)值的減少量依次為0.32億、2.05億、1.35億元;原料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性的價(jià)值量均經(jīng)歷了先減后增再減的過(guò)程,變化幅度均小于1%;就美學(xué)景觀而言,隨著連云港市交通基礎(chǔ)設(shè)施的完善與港口碼頭的建設(shè),大面積的鹽田變?yōu)椴傻V用地,因此研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)美學(xué)景觀價(jià)值有所下降。
2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析
由表9可知,1987—2017年連云港海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值對(duì)價(jià)值系數(shù)彈性較弱, 不同土地利用類型敏感性指數(shù)均小于1,通過(guò)敏感性指數(shù)測(cè)算可得出ESV測(cè)算數(shù)據(jù)較為精準(zhǔn),結(jié)果可靠,可應(yīng)用于海岸生態(tài)環(huán)境相關(guān)分析。總體來(lái)看,研究區(qū)內(nèi)各土地利用類型敏感性指數(shù)由高到低依次為水域、灘涂、林地、耕地、未利用地,其中敏感性指數(shù)最高的是1987年的水域,為0.896 2,說(shuō)明當(dāng)水域的生態(tài)價(jià)值系數(shù)增加1%時(shí),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值將增加0.896 2%。1995年未利用地的敏感性指數(shù)最低,僅為0.000 01,主要原因在于未利用地面積較小且單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較低。
1987—2017年,研究區(qū)內(nèi)敏感性指數(shù)在增加的土地利用類型有林地、灘涂,且后者的增長(zhǎng)幅度較前者大,從1987年的0.057 3增加到2017年的0.201 1,增長(zhǎng)0.143 8,表明其單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值產(chǎn)生了放大作用;耕地、水域和未利用地的敏感性指數(shù)總體呈減少趨勢(shì),其中耕地由1987年的0.010 2減少到2017年的0.007 9,減少0.002 3,水域由1987年的0.896 2減少到2017年的0.752 5,下降0.143 7,未利用地則從1987年的0.000 05下降到2017年的0.000 04,僅下降0.000 01,表明三者單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值影響的能力在逐漸減弱。忽略建設(shè)用地敏感性指數(shù)不計(jì),5個(gè)不同年份各土地利用類型敏感性指數(shù)最大值與最小值差值分別為0.896 1、0.457 4、0.889 2、0.837 4、0.752 5,說(shuō)明不同地類單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值有一定程度的影響。
3 討論
近年來(lái),隨著連云港社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,人們?cè)诤0稁нM(jìn)行了大規(guī)模的土地資源開(kāi)發(fā)利用活動(dòng),海岸帶面臨的生態(tài)壓力越來(lái)越大。本研究以連云港海岸帶為例,基于生態(tài)學(xué)原理,應(yīng)用敏感性分析方法,進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)度研究。結(jié)果表明,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)測(cè)度數(shù)據(jù)有效,能夠準(zhǔn)確刻畫(huà)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨土地利用變化的情況。連云港在重點(diǎn)開(kāi)發(fā)海洋產(chǎn)業(yè),完善涉?;A(chǔ)設(shè)施的過(guò)程中,對(duì)海岸帶的土地利用造成了巨大的干擾,近岸海域銳減,進(jìn)而導(dǎo)致海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的減少。因此,連云港在發(fā)展臨海工業(yè)的同時(shí),應(yīng)以生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展為原則,加大對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度,控制耕地轉(zhuǎn)化為其他建設(shè)用地的數(shù)量,修復(fù)近海重要生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū),保護(hù)海岸線和灘涂資源,提高其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,使連云港的海洋產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化與海洋生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào),從而促進(jìn)海岸帶的可持續(xù)發(fā)展。土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力研究是深刻理解人類海岸帶土地利用演變的基礎(chǔ)。本研究主要采用土地利用動(dòng)態(tài)度來(lái)指征土地利用類型的變化情況,初步探討了研究區(qū)各土地利用類型變化的方向。然而囿于社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)有限,未能對(duì)土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行研究。針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的核算,本研究采用謝高地等提出的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子法[36],雖然本研究結(jié)合連云港的實(shí)地情況進(jìn)行了適當(dāng)修正,并運(yùn)用敏感性分析進(jìn)行驗(yàn)證,可較為精準(zhǔn)地反映研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,但鑒于海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性,本研究未針對(duì)海岸帶特殊性生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算,如海岸防風(fēng)暴潮和穩(wěn)定岸線服務(wù)等服務(wù)價(jià)值。在其他數(shù)據(jù)資料豐富的地區(qū),可在綜合各類文獻(xiàn)資料、調(diào)研數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,以生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子法為基礎(chǔ),并結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)的時(shí)空分布狀況進(jìn)行模擬分析。同時(shí),可采用InVEST模型進(jìn)行海岸帶特殊性生態(tài)服務(wù)價(jià)值的測(cè)算與多情景分析。
4 結(jié)論
本研究基于連云港海岸帶5期遙感影像,評(píng)估了土地利用變化導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化,主要結(jié)論如下:
(1)1987—2017年,連云港海岸帶各土地利用類型的變化趨勢(shì)為耕地、林地、水域、鹽田和未利用地面積有所減少,灘涂、住宅用地和其他建設(shè)用地面積有所增加。研究區(qū)內(nèi),土地利用類型面積總轉(zhuǎn)移量隨著時(shí)間段后移不斷增加,2009—2017年轉(zhuǎn)移量達(dá)到446.66 km2,占研究區(qū)總面積的52.36%。
(2)研究區(qū)不同時(shí)段土地利用的變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值發(fā)生變化,結(jié)果表明,1987—2017年,研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量持續(xù)下降。1987年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為87.59億元,2017年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為54.51億元,減少33.08億元,降幅為37.77%,表明研究期間土地利用變化一定程度上弱化了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。
(3)研究期間,不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“一增四減”的態(tài)勢(shì),其中灘涂的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由1987年的5.02億元增加到2017年的10.96億元,增加量為5.94億元,變化率大于1;耕地、林地、水域和未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值則出現(xiàn)下降趨勢(shì),其中下降最明顯的是水域,共減少37.64億元,變化率為47.71%。在所有生態(tài)服務(wù)功能中,水文調(diào)節(jié)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最高,各時(shí)段的貢獻(xiàn)率均超過(guò)70%。
(4)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析結(jié)果表明,1987—2017年,連云港海岸帶所有土地利用類型敏感性指數(shù)均小于1,說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值對(duì)于價(jià)值系數(shù)缺乏彈性,研究結(jié)果可信。研究區(qū)2017年各土地利用類型敏感性指數(shù)從高到低依次為水域、灘涂、林地、耕地、未利用地,水域?yàn)?.752 5,灘涂為0.201 1,說(shuō)明目前水域和灘涂的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值影響較大。
參考文獻(xiàn):
[1]Daily G C. Introduction:what are ecosystem services?[M]. Washington D C:Island Press,1997.
[2]Costanza R,D Arge R,Groot R D,et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital[J]. Nature,1997,387(1):3-15.
[3]Daily G C,Polasky S,Goldstein J,et al. Ecosystem services in decision making:time to deliver[J]. Frontiers in Ecology & the Environment,2009,7(1):21-28.
[4]Oudenhoven A P E V,Petz K,Alkemade R,et al. Framework for systematic indicator selection to assess effects of land management on ecosystem services[J]. Ecological Indicators,2012,21(3):110-122.
[5]李雙成. 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)地理學(xué)[M]. 北京:科學(xué)出版社,2014.
[6]Turner B L,Skole D L,Sanderson S,et al. Land use and land cover change[J]. Ambio,1992,21(1):122-122.
[7]蘇盼盼,葉屬峰,過(guò)仲陽(yáng),等. 基于AD-AS模型的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)綜合承載力評(píng)估——以舟山海岸帶為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(3):718-726.
[8]吳孟孟,賈培宏,潘少明,等. 連云港海岸帶土地利用變化生態(tài)效應(yīng)量化研究[J]. 海洋通報(bào),2015,34(5):530-539.
[9]陳 誠(chéng). 南通海岸帶灘涂開(kāi)發(fā)類型選擇與空間功能配置研究[J]. 地理科學(xué),2017,37(1):138-147.
[10]張 婷. 普定縣土地利用景觀格局及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)模擬研究[D]. 南京:南京林業(yè)大學(xué),2016.
[11]Beaumont N J,Austen M C,Atkins J P,et al. Identification,definition and quantification of goods and services provided by marine biodiversity:implications for the ecosystem approach[J]. Marine Pollution Bulletin,2007,54(3):253-265.
[12]Pert P,Costanza R,Bohnet I,et al. The ecosystem service value of coastal wetlands for cyclone protection in Australia[C]// Institute for Sustainable Solutions Publications and Presentations,2012.
[13]葉夢(mèng)姚,史小麗,李加林,等. 快速城鎮(zhèn)化背景下的浙江省海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化[J]. 應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(3):427-437.
[14]喻露露,張曉祥,李楊帆,等. ??谑泻0稁鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其時(shí)空變異[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(8):2431-2441.
[15]Castano-Isaza J,Newball R,Roach B,et al. Valuing beaches to develop payment for ecosystem services schemes in Colombia's Seaflower marine protected area[J]. Ecosystem Services,2015,11:22-31.
[16]Camachovaldez V,Ruizluna A,Ghermandi A,et al. Valuation of ecosystem services provided by coastal wetlands in northwest Mexico[J]. Ocean & Coastal Management,2013,78(3):1-11.
[17]Rnnback P,Crona B,Ingwall L. The return of ecosystem goods and services in replanted mangrove forests:perspectives from local communities in Kenya[J]. Environmental Conservation,2007,34(4):313-324.
[18]Liquete C,Piroddi C,Drakou EG,et al. Current status and future prospects for the assessment of marine and coastal ecosystem services:a systematic review[J]. PLoS One,2013,8(7):e67737.
[19]李春芳. 黃河三角洲海岸帶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與影響因素分析[D]. 濟(jì)南:山東師范大學(xué),2015.
[20]丁小迪. 基于遙感的山東半島海岸帶環(huán)境變化研究[D]. 青島:中國(guó)海洋大學(xué),2015.
[21]吳 莉,侯西勇. 2000—2010年環(huán)渤海省市海岸帶土地利用變化分析[J]. 海洋科學(xué),2015,39(9):101-110.
[22]龐立華,孔范龍,郗 敏,等. 膠州灣海岸帶土地利用變化分析[J]. 濕地科學(xué),2017,15(5):680-688.
[23]龐立華. 基于小流域尺度膠州灣海岸帶土地利用變化及其景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D]. 青島:青島大學(xué),2018.
[24]劉 婷,劉興土,杜 嘉,等. 五個(gè)時(shí)期遼河三角洲濱海濕地格局及變化研究[J]. 濕地科學(xué),2017,15(4):622-628.
[25]王 蕊. 遼河三角洲地區(qū)土地利用及生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化研究[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué),2017,43(1):114-118.
[26]白含之. 遼寧西部海岸帶土地利用及景觀格局變化分析[D]. 長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2018.
[27]尹小嵐,侯英姿,王方雄. 基于GIS的遼河三角洲土地利用動(dòng)態(tài)變化研究[J]. 國(guó)土與自然資源研究,2019(2):63-65.
[28]文超祥,劉 希. 海岸帶小城鎮(zhèn)的海岸線空間規(guī)劃問(wèn)題及對(duì)策探討——以福建省為例[J]. 西部人居環(huán)境學(xué)刊,2016,31(4):63-67.
[29]吳琛璐,王 強(qiáng),董 政,等. 福建省海岸帶土地利用/覆蓋變化及其驅(qū)動(dòng)力[J]. 水土保持通報(bào),2018,38(3):318-323.
[30]韓向旭. 海南島海岸帶土地利用變化及驅(qū)動(dòng)力分析[D]. 泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2018.
[31]王 亮. 基于不同生態(tài)系統(tǒng)類型的江蘇鹽城海岸帶土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值[J]. 國(guó)土資源科技管理,2015,32(5):37-42.
[32]何華春,周汝佳. 基于景觀格局的鹽城海岸帶土地利用時(shí)空變化分析[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2016,25(8):1191-1199.
[33]盧霞,謝宏全. 基于RS的連云港海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算[J]. 淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,19(2):85-88.
[34]帕茹克·吾斯曼江,阿依吐?tīng)栠d·沙木西,劉新平,等. 尉犁縣土地利用/覆被變化的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化[J]. 水土保持研究,2019,26(3):325-330.
[35]孫思琦,郭 濼,薛達(dá)元. 重慶市巫山縣土地利用格局及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化[J]. 生態(tài)科學(xué),2019,38(1):176-185.
[36]謝高地,張彩霞,張雷明,等. 基于單位面積價(jià)值當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法改進(jìn)[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2015,30(8):1243-1254.
[37]魏 慧,趙文武,張 驍,等. 基于土地利用變化的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)——以山東省德州市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(11):3830-3839.
[38]王平安. 錦州海岸帶土地利用變化及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2016.劉紹貴,吳 兵,嚴(yán)桂玲,等. 典型黃河故道區(qū)耕地土壤養(yǎng)分調(diào)查與評(píng)價(jià)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,48(12):274-280.