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发布时间：2021-06-09 16:58所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要：半干旱生态脆弱区生态系统服务价值的时空评估对保护生态环境、提升国土空间生态服务价值具有重要意义。以景泰县为研究区，以20092017年土地利用数据社会统计数据为基础，对景泰县土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析，并借鉴生态服务价值
摘要：半干旱生态脆弱区生态系统服务价值的时空评估对保护生态环境、提升国土空间生态服务价值具有重要意义。以景泰县为研究区，以2009—2017年土地利用数据社会统计数据为基础，对景泰县土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析，并借鉴生态服务价值当量估算法定量探讨生态系统服务价值的变化特征，采用地理探测模型对县域土地利用和生态系统服务价值变化的驱动力进行分析。
结果表明：1)2009—2017年，景泰县耕地和建设用地面积变化最大，其占比分别从2009年的14.58%和1.90%，增加到2017年的14.87%和2.31%;林地、草地和未利用地面积较少，但减少幅度较剧烈;水域小幅增长。2)近年来，研究区生态系统服务价值总量呈不断减少的趋势，共减少了约22.08×10元，耕地、水域土地类型的ESV呈增加趋势;林地、草地、未利用地类型的ESV均呈减少趋势。
3)空间分布上，景泰县生态系统服务价值总量呈减少的趋势，但波动幅度较小;分布格局呈西南高、东北低。4)地理探测分析表明影响景泰县ESV变化的主要驱动因素是人口密度、到行政中心最短距离等指标。在未来的发展过程中，景泰县要合理规划土地资源，保证生态系统协调稳定发展，实现经济生态可持续发展。
关键词：生态;土地利用;生态系统服务价值;半干旱生态脆弱区
生态系统服务是指人类从自然生态系统中直接或间接获得的各种利益，生态系统服务价值则是通过价值量形象直观的表达出人类从自然生态系统中获得的福利[12]。土地利用变化和类型转变是人类在满足其经济目的的同时，对土地长期进行开发、经营等各种实践活动造成自然环境的变化，是衡量生态环境质量的重要指标，也在一定程度上反映出环境的好坏[35]。
土地利用变化会造成地球表面结构发生改变，也会影响生态系统结构和生态系统服务功能，而生态系统服务功能与人类生存发展息息相关，生态系统服务功能发生损失会造成生态环境恶化，导致土壤类型转变，沙漠化、盐碱化现象严重，最终导致生态服务价值发生损失[610]。
目前，我国开展的国土空间规划始终强调土地利用规划与生态红线协调整合，更好的建设生态文明、保护生态资源，提升国土空间的生态服务价值。故分析土地利用和生态系统服务价值两者的关系具有实际且重大的意义。依据两者的相互关系，挖掘生态用地潜力，改善生态用地类型、功能和空间结构，在特定的区域下，创造合适的环境模式和提高土地利用率来改善当地生态环境，同时根据地区的基本情况，协调每类生态用地份额进而弥补不足[11]。
在经济快速发展的情况下，土地利用变化与生态系统服务价值的研究受到了国内外学者的高度关注，已成为生态学、地理学等多个学科争相研究的热点问题。Brown[12]在全球尺度下研究土地利用覆盖变化和生态系统服务中的社会价值两者之间的关系。Lautenbac等将生态服务功能分为各方面并基于专家知识分析了德国的生态系统服务价值[13];刘桂林等[14]是以特殊的长三角地区为研究区域，分析了30年的土地利用变化对该地区的生态服务价值造成的影响。
戴文远等[15]在三生空间的基础上分析土地类型、功能转变与生态系统服务价值时空演变，对“三生空间”的管控具有重要的意义。王慧[16]利用三期南京市土地利用数据，在分析土地变化和景观格局特征基础上，采用马尔科夫模型预测南京市未来景观格局的发展趋势。目前研究多集中于土地类型变化快、发达的大型城市内部和典型流域等地区，相比较而言，对于西北山区研究很少，尤其对西北部半干旱生态脆弱区的研究更为薄弱。
从干旱山区的角度讲，影响干旱山区发展的因素很多，已有学者利用灰色关联法和主成分分析等多种方法分析土地利用变化与影响因子之间的关系[1720]，采用地理探测器模型对干旱山区土地演变格局与驱动因子关系的分析较少。地理探测器模型能够在不需要过多假设条件情况下分析多个自变量与一个因变量之间的关系，且能够克服在处理变量时的局限性[21]。
景泰县属甘、宁、蒙三省交界区域，是我国西北地区的典型生态脆弱区，县域内盐碱危害、干旱和风沙共存，水资源缺乏，生态功能弱，生态环境基础差，集约土地利用、提高生态服务价值尤为迫切。随着人口不断增长以及对土地开发程度的加大，起到防护作用的林草地在持续减少，生态系统失衡现象严重。深入分析景泰县土地演变的规律和生态系统服务价值时空评估，以期为生态环境质量改善和“乡村振兴”提供数据支持和战略支撑。
1材料与方法
1.1研究区概况
景泰县位于甘肃省中部，(103°33′104°43′，36°43′37°38′)，地处腾格里沙漠南部且向黄土高原过渡，地势西南高，东北低。县域总面积为548630hm，境内山峦丘陵居多，面积为411472hm，约占研究区总面积的75%。气候为温带干旱型大陆气候，年均降水量仅为185mm，蒸发量达到2303mm。
1.2数据收集
本文采用的数据包括：土地利用数据、社会统计数据。土地利用数据来源于景泰县2009，2013和2017土地利用变更调查数据库，社会经济数据来源于甘肃省景泰县统计年鉴(2010—2018)、《中国农产品价格调查年鉴》(2010—2018)和国家统计局网站。根据景泰县实际用地情况以及研究需要，将景泰县土地利用类型合并提取，最终划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地种土地利用类型。
1.3土地利用信息熵
在人类的实践活动中，土地利用结构不断发生演变对土地利用系统的稳定性造成不同程度的影响。本文采用土地利用信息熵表示景泰县土地利用系统的稳定性。根据熵值的大小形象直观的看出土地利用结构的稳定性和有序程度，熵值越小，土地利用结构稳定性越好，有序程度越高，反之亦然[22]。
1.4土地利用转移矩阵
土地转移矩阵可以反映出区域内各种地类之间的转换动态过程信息[23]。
1.5生态系统服务价值
Costanza等研究出全球生态系统服务价值的计算方法，谢高地在此基础上制定出中国陆地生态系统服务价值当量表[2425]。参考谢高地的研究成果，修正粮食单产经济价值和土地利用类型。根据2009、2013、2017年景泰县平均粮食产量5399.144kg/hm，平均粮食价格为2.243元/kg，修正计算得到景泰县的一个当量因子为1730.04元/hm，土地利用类型的修正以荒漠—未利用地、水体—水域、森林—林地、农田—耕地形式与中国生态系统服务价值当量因子表对应。
1.6生态贡献率
生态贡献率表示的是在特定时间段内，各个土地类型的生态服务价值的变化量对整个研究区总服务价值变化量的影响。
2结果与分析
2.1土地利用变化
2.1.1土地利用变/土地覆盖
2009—2017年间，景泰县的土地利用变化较为显著，在个时期，草地和未利用地是景泰县的主要土地覆盖类型。景泰县年间土地类型变化大的为林地、草地和建设用地。研究区域内寺滩乡、红水镇、漫水滩乡和喜泉镇人类活动干预性强，较大部分的林草地和未利用地转为建设用地、耕地。变化最大的土地类型是草地，从2009年的48.40%，减少到2017年的47.86%。
总体上，景泰县变化幅度最大的土地利用类型为草地，变化幅度最小则是水域。林地、草地和未利用地不断减少及耕地、建设用地快速增加，主要原因为是经济发展加快，农业经济结构发生转变，未利用地得到有效利用，耕地面积扩大，同时景泰县人口增加以及经济发展都需要以土地为承载力，才能其满足城镇建设的需求。
2.1.2土地利用信息熵分析
根据表以及公式算出个时期的土地利用信息熵，分别为1.7300、1.7435、1.7520。土地利用信息熵日益增加，说明景泰县土地利用的有序度在下降，无序度日渐上升，土地利用系统没有良好的稳定性。中国在不断向前发展，城镇化率也日益增加，建设用地的需求更加明显，侵占了大量的生态用地，导致景泰县的整个土地利用系统发生改变，朝着不稳定的趋势发展。2009—2013年土地利用信息熵增长率较高，为0.78%，此阶段内，人类干预力度较大，注重城镇化的发展，土地利用不合理，而后阶段土地利用信息熵增长率呈现下降趋势，主要由于主张发展以人为本的新型城镇化的提出，同时景泰县在经济发展过程中，注重人居生态质量，对土地利用结构进行了调整。
2.1.3土地利用转移
土地类型的相互转换在一定程度上能反映出研究区域内土地利用的整体发展方向以及各个土地类型的演变过程。
3结论与讨论
3.1讨论
本文是以县域为单位，基于土地利用变化研究景泰县的生态服务价值，着重从土地利用信息熵、土地利用矩阵和生态贡献率等方面分析生态服务价值时空演变，通过地理探测器模型分析土地类型变化及生态系统服务价值演变的驱动力。
本文选用的评估方法参数少，操作容易，但由于建设用地的复杂性，定量分析其生态服务价值和对生态环境的影响较难，因此本文没有计算建设用地的生态系统服务价值，以及该评估方法存在多方面的不确定性，全国各个城市发展需求导向不同，核算生态服务价值选择参数就会有一定的局限性;土地利用分类结果细化以及生态系统功能改变也会对评估结果造成影响，地理探测器模型最大优势就是无假设条件，能有效克服传统数学统计模型局限性，但由于数据的可获取性，没有考虑规划调控、经济管理等政策因素对土地演变及生态服务价值变化的影响。今后研究中可以改进评估方法，另外应全面考虑驱动因素，使得评估结果和探测结果更准确。
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3.2结论
1)随着经济的快速发展，景泰县土地利用发生了明显的变化，2009—2017年间，耕地和建设用地面积增长较多，分别从2009年的14.58%和1.90%增加到2017年的14.87%和2.31%;林地、草地和未利用地面积较少，但减少幅度较剧烈;水域小幅度增加。
2)研究区生态系统服务功能总价值量呈不断减少的趋势，年间共减少22.08×10元。其中耕地和水域ESV呈上升趋势，林地、草地和未利用地ESV下降趋势。草地ESV占总价值高达60%，但呈持续下降的趋势。生态系统服务的土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、气候调节功能是影响景泰县生态系统服务总价值的四大主要生态功能，其价值比率高达68%;而娱乐文化、原材料和食物生产的价值比率仅为9.16%。
3)景泰县生态系统服务价值总量呈减少的趋势，但波动幅度较小。总体上，景泰县生态系统服务价值分布格局呈西南高、东北低。
4)景泰县土地格局和ESV变化受通达性因子、聚集性因子和适宜性因子的共同影响。短时间内适宜性因素对景泰县的影响较小，聚集性和通达性的影响能力较强，尤其是人口密度因子和到行政中心的距离因子影响特别显著，因此人文因素是景泰县生态系统服务价值时空变化的主要驱动因素。
参考文献：
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[2]江凌，肖燚，饶恩明，等内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响[J].生态学报，2016，36(12):37343747.JIANGLing,XIAOYi,RAOEnMing,etal.Effectsoflanduseandcoverchange(LUCC)onecosystemsandfixingserviceinInnerMongolia[J].ActaEcologicaSinica,2016,36(12):37343747.
[3]周秋文，杨胜天，罗亚，等.20012009年中国及周边国家土地利用/覆被变化分析[J].世界地理研究，2012，21(2)：6471.ZHOUQiuwen,YANGShengtian,LUOYa,etal.LanduseandcoverchangeinChinaandtheneighboringcountriesfrom20012009[J].WorldRegionalStudies,2012,21(2):6471.
作者：邢晓露，郭岚，杨梅焕，张全文，李琛强
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《半干旱生态脆弱区生态服务价值时空演变及地理探测机制》