岷江上游土地利用变化及生态系统服务价值研究
宦吉林
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宦吉林,. 岷江上游土地利用变化及生态系统服务价值研究[J]. 中国土壤,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157038.
摘要:
基于2000-2015年土地利用数据,估算岷江上游各地类生态系统服务价值(ESV),分析岷江上游近15年土地利用和生态系统服务价值变化,探究之间关系。结果表明:(1)林地和草地是岷江上游最主要土地利用类型,草地面积大量减少,林地和建设用地面积大幅增加;(2)ESV总量增加11.94×108元,主要是林地ESV的增加,土壤保持和生物多样性是主要的生态系统服务功能;(3)生态系统服务与林地、水域和未利用地面积的变化呈显著正相关,与草地呈显著负相关。
关键词: 土地利用变化;生态系统服务价值;岷江上游
DOI:10.12721/ccn.2021.157038
基金资助:

土地利用/覆被变化(Land use and cover change,LUCC)是影响全球生态系统的决定性因素之一和全球变化的最直接表现[1, 2]。随着经济发展,人们对自然资源的需求不断上升,导致土地利用的不合理、生态系统服务功能的下降等问题[3]。如何协调经济发展与生态保护之间的关系是一重大挑战,为了应对这一挑战,研究土地利用、景观格局和生态系统服务的过程与变化,以及它们之间的关系是至关重要的。目前越来越多的学者关注土地利用变化对生态系统服务的影响,在国家[4]、区域[5, 6]等尺度上取得显著成就。

岷江上游是长江上游的重要的生态屏障,是成都平原及四川省重要的水源区。由于岷江上游遭受2008年“5.12汶川大地震”和经济建设不断发展等情况下, LUCC结构发生重大变化,随之改变生态系统服务。以岷江上游为研究区,对2000-2015年岷江上游在土地利用变化和生态系统服务价值的变化及其影响进行分析,研究结果可为当地相关部门管理和规范当地土地利用提供参考。

1 材料与方法

1.1研究区概况

岷江是长江上游支流之一,其上游处于川西高原东北边缘与龙门山过渡带,地处31°26′~33°16′N,102°59′~104°14′E,范围与阿坝藏族羌族自治州的汶川县、理县、茂县、黑水县和松潘县行政辖区重合。海拔在764~5840m之间,地形起伏大;年平均降水量730~850mm,山地垂直地带性气候。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源与处理

土地利用数据来源于资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn),包含2000、2005、2010、2015年4期数据,其空间分辨率30m。将其划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地及未利用地6种土地类型。经济数据来源于《四川省统计年鉴》。

1.2.2 土地利用变化分析

计算土地利用动态度,表示土地利用变化[7-8]: 

1.png

其中,为研究初、末期的地类面积;为研究时段。

1.2.3生态系统服务价值估算

生态系统服务价值(ESV)是反映生态系统功能强弱的一个重要指标,参考谢高地等[9]对Costanza的ESV当量修订后建立的中国ESV估算模型,根据彭文甫等[10]依据四川省实际情况修正的ESV,在不考虑价格波动的情况下,计算得出各地类的ESV系数。计算公式:

2.png

其中,是第种土地利用类型面积;是第种土地利用类型的ESV系数。

2 结果与分析

2.1 土地利用变化

岷江上游各类土地面积大小依次为草地、林地、耕地、水域、建设用地、未利用地(图1);以林地和草地为主,两者面积之和占比超过95%。通过ArcGIS区域统计工具,对2000-2015年期间岷江上游土地利用变化情况进行统计,结果表明耕地、林地、水域、建设用地及未利用地分别增加0.08%,1.49%,0.32%,0.16%、0.08%,草地减少2.13%。林地的增加主要是1999年开始施行的退耕还林还草政策,对岷江上游生态环境改善和可持续发展有着重大影响。研究期间建设用地呈现剧烈扩张趋势,15年间面积扩大约五倍,这表明受人类活动的影响越来越明显。3.png图 1 2000-2015年岷江上游土地利用变化

2.2 生态系统服务价值变化

2000-2015年岷江上游ESV先减少后增加再减少,总价值从2000年到2015年增加了11.92×108元(表1)。其中除了粮食生产价值减少外,其余生态系统服务功能均有增加;水源涵养和废物处理的价值增加最明显为3.51×108元和1.86×108元,粮食生产价值减少0.13×108元。ESV的大小与土地利用类型和ESV系数有关;岷江上游草地、林地面积占比大,对于土壤保持、水源涵养、气体调节等的ESV影响较大。2005-2010年ESV由508.19×108元突增到520.64×108元,这与15年间林地面积大幅增加了368.15km2且其ESV系数较高一致。

表1  2000-2015年岷江上游各项生态系统服务价值4.png2.3 土地利用变化对生态系统服务价值影响

不同土地利用类型提供不同的生态系统服务功能,同时土地利用变化通过影响各生态系统服务之间的相互作用改变区域的生态服务。因此,将耕地、林地等6个地类的面积与ESV总量进行线性回归分析,探究ESV与各地类之间的关系。结果表明,除草地外,ESV与其他5种地类呈正相关;草地面积减少引起ESV总量的增加,而耕地、林地、水域、建设用地与未利用地面积的增加引起ESV总量的增加。其中,林地面积的变化与ESV总量拟合程度最好,R2最高,能解释ESV变化情况;其他5种地类R2也都在0.95以上,拟合程度也较好。

3 结论

(1)2000-2015年岷江上游地区土地利用类型以林地和草地为主,占总面积的95%以上;林地面积增加最多,草地面积减少最多,建设用地面积变化最为剧烈,其他地类均有少量变化。土地利用类型转化上,以林地和草地的相互转化为主。

(2)2000-2015年岷江上游地区ESV是先减少后增加再减少的过程,15年间增加了11.93×108元,主要受地震影响林地和草地面积大量减少,之后恢复慢慢增加,同时建设用地面积不断增加有关,表明林地和草地是维持岷江上游生态系统服务价值的关键,应当保护森林和草地资源,充分发挥其生态价值。从各生态系统服务功能看,总体上除粮食生产功能其余各项功能价值均有增加。

(4)ESV与林地、水域、未利用地的面积变化呈显著正相关,与草地呈显著负相关。林地和草地作为岷江上游的优势景观,对ESV有显著影响;同时面积较小的土地利用类型(水域、未利用地)在生态系统服务中也发挥着重要作用。

作者简介:宦吉林(1996-),男,汉族,籍贯:江苏丹阳,学历:硕士研究生在读,研究方向:土地利用与国土整治研究,单位:成都理工大学旅游与城乡规划学院

参考文献

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[9] 谢高地, 甄霖, 鲁春霞, 等. 一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法[J]. 自然资源学报, 2008(05): 911-919.

[10] 彭文甫, 周介铭, 杨存建, 等. 基于土地利用变化的四川省生态系统服务价值研究[J]. 长江流域资源与环境, 2014,23(07): 1053-1062.

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