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重庆市土地利用变化及其生态系统服务价值响应 .pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.28M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    http://www.paper.edu.cn 重庆市土地利用变化及其生态系统服务价值响应 汪小平 1，周宝同 1，王小玉 1，陈希媛 2 1 西南大学地理科学学院，重庆（400715） 2 华南师范大学地理科学学院，广州（510631） E-mail：wxpchina2008@163.com 摘 要：土地利用变化会引起区域生态环境的一系列响应。本文以重庆市为研究区，参照国 内外的研究成果，根据重庆市 2001-2006 年的土地利用情况，综合运用景观生态学理论和生 态服务价值理论，从土地利用结构变化出发，以生态系统的复杂性和稳定性为前提，测算重 庆市近 6 年来生态服务价值的变化。研究表明重庆市 2001-2006 年期间生态系统服务功能年 度经济价值量变化呈现上升趋势，土地利用结构调整方向总体来说是基本合理的，土地利用 变化生态效益明显。 关键词: 土地利用变化；生态系统服务价值；重庆市 1.引言 土地利用是人与自然交叉最为密切的环节，土地利用/覆盖的变化必然影响生态系统的 结构和功能[1]。研究土地利用/覆盖变化情况下区域生态系统服务价值变化具有重要意义[2]。 目前，区域土地利用变化的研究日臻完善，且生态系统价值评估开展了不少研究，方法、理 论不断取得进展 [3,4,5]。本文以重庆市为研究对象，参照国内外的研究成果，根据重庆市的具 体情况，从土地利用结构变化出发，以生态系统的复杂性和稳定性为前提，计算重庆市近 6 年来生态服务价值的变化，力求为区域土地利用规划、生态环境保护、生态恢复和土地管理 决策提供科学依据。 2.研究区概况和数据来源 重庆位于北纬28°10′-32°13′，东经105°11′-110°11′之间，南北长450 公里， 东西宽470公里，幅员面积8.24万平方公里。东邻湖北、湖南，南靠贵州，西接四川，北连 陕西，地处较为发达的东部地区和资源丰富的西部地区结合部，是长江上游最大的经济中心、 西南工商业重镇和水陆交通枢纽。重庆地势由南北向长江河谷逐级降低，西北部和中部以丘 陵、低山为主，东南部靠大巴山和武陵山两座大山脉。主要河流有长江、嘉陵江、乌江、涪 江、綦江、大宁河等。重庆属中亚热带湿润季风气候区，具有夏热冬暖，光热同季，无霜期 长，雨量充沛，湿润多阴等特点。本研究采用重庆市2001-2006年土地利用调查变更数据， 参照2002年国家试行的土地分类系统，将重庆市的土地分为以下几种类型：农用地（耕地、 园地、林地、牧草地、其他农用地）、建设用地（居民点及工矿用地、交通用地、水利设施 用地）和未利用地。 3.土地利用变化特征 2001-2006 年重庆市土地利用结构以林地、耕地为主(如图 1)，研究期内各种土地利用 类型面积均发生了变化。耕地、其他农用地、未利用地都在不断地减少，耕地较为明显，研 究期间减少了 11%；林地、建设用地面积增加；园地、牧草地面积相对稳定。 - 1 -
    http://www.paper.edu.cn 林地 耕地 其他农用地 未利用地 建设用地 园地 牧草地 2001 2002 2003 2004 2005 2006 ） % （ 比 分 百 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 图1 2001-2006年重庆市各种土地利用/覆盖类型所占的面积比例 Fig.1 area of seven land cover categories in Chongqing city from 2001-2006 4.生态系统的复杂性和稳定性分析 土地利用生态系统的稳定性是生态系统服务价值提高的前提和基础，这里主要从土地利 用/覆被的多样化和积聚性两个方面进行。运用 Shannon-weaver 指数 H、优势度指数 D、均 匀度指数 E 进行分析[6]。 4.1 土地利用类型/覆被多样化分析 区域土地利用类型/覆被多样化程度是反映土地利用类型/覆被类型总体结构和齐全程 度的重要指标，在此采用景观类型多样性指数 H 来度量重庆市区域土地利用类型/覆被多样 化程度。景观多样性指数的大小反映景观要素的多少和各景观要素所占比例的变化。当景观 由单一要素构成时，景观是均质的，其多样性指数为 0；由两个以上类型构成的景观，当各 景观类型所占比例相等时，其景观的多样性指数最高；各景观类型所占比例差别增大，则景 观的多样性下降，其指数模型为： H ∑ −= i n i 1 = p ij Inp ij 式中 n 为土地利用类型数目，pij 为第 i 年第 j 种土地利用类型的面积比例。 4.2 积聚性分析 土地利用的积聚性主要反映研究区内土地利用类型面积分布的聚集程度及主要土地利 用类型对整个研究区的控制程度。 (1)优势度指数 D。该指数用于测度不同时期区域土地利用类型结构中占支配地位的那一个 或几个利用类型的控制程度，优势度值越大就表示景观结构受 1 种或少数几种景观类型支配 的程度越大。计算公式为： - 2 -
    HD = i + max n p ij http://www.paper.edu.cn Inp ij ∑ 1 = Inn i H =max (2)均匀度指数 E。该指数用于表征各土地利用类型的分配均匀度，计算公式为： E i = ( HH / i ) × %100 max 表 1 重庆市 2001-2006 年土地利用格局指数 Table 1：Land use pattern index in Chongqing from 2001 to 2006 Hi 1.5992 1.6007 1.5995 1.6061 1.6096 1.6118 Di 0.5980 0.5965 0.5978 0.5912 0.5876 0.5855 Ei 0.7278 0.7285 0.7279 0.7310 0.7326 0.7335 指数 2001 2002 2003 2004 2005 2006 由表 1 可知，景观类型多样性指数 H，均匀度指数 E 总体呈上升趋势，优势度指数 D 却 呈下降趋势, 从 0.5980 下降为 0.5855。可以看出，自从 1997 年重庆市直辖以来, 居民点 及工矿用地、交通用地、水利设施用地等土地类型面积日益扩大, 分布日趋均匀, 重庆市各 土地利用类型面积分配更趋于平均化和多样化。这是因为土地利用结构越多样化、均匀化， 其主要几种土地利用类型对整个研究对象的控制程度就越低，优势度指数也就越小。同时 2001-2006 年重庆市土地利用的多样性指数、优势度指数和均匀度指数基本变化不大，只是 做小幅度的振动，这表明重庆市土地利用结构渐趋稳定，但重庆市土地利用格局指数很少呈 现出波动的趋势，基本上出现单调递增或递减的趋势，这也反映了土地利用系统开放性和动 态性的不足。 5.生态系统服务价值评价 地球上的生态系统都是生命支持系统，为人类的生活和生存做出了巨大的贡献，人们试 图用经济价值来估算，但是生态系统的复杂性和不确定性困扰着工作的进行，直到 1997 年, Costanza 等[7] , 提出了对生态系统服务的估价方法,主要采用直接或间接地对生态系统服 务进行估计，除生态系统服务向产品提供一定的价值外，还要提供非市场性的美学价值、存 在价值和保护价值等。但这种估计值由于种种限制，只能看作是一种粗略的近似[8]。近年来 我国科学院谢高地等人在以上研究的基础上, 对我国 200 多位生态学者进行了问卷调查, 制定了我国不同生态系统单位面积生态服务价值表。该表定义 1hm2 全国平均产量的农田每 年自然粮食产量的经济价值为 1 ,其它生态系统生态服务价值当量因子是指生态系统产生该 生态服务相对于农田食物生产服务贡献的大小,并确定 1 个生态服务价值当量因子的经济价 值量等于全国平均粮食单产市场价值的 1/7 ,以此可将权重因子表转换成生态系统服务单价 表[4]。本研究将结合重庆市的实际情况，对单位生态系统服务价值当量表进行修正，制定了 重庆市生态系统单位面积生态系统服务价值当量表（表 2）。其中耕地与农田对应，林地与 森林对应，园地取森林和草地的平均值，牧草地与草地对应，其他农用地与难利用地对应， 未利用地中由于难利用地与水体的面积比例约为 3：1，这里取它们的加权平均值，建设用 地中居民点及工矿用地、交通用地赋值为 0，水利设施用地与水体对应。 - 3 -
    http://www.paper.edu.cn 表2 重庆市生态系统单位面积生态服务价值当量表 Table 2：Ecosystem services value unit area of Chongqing ecosystem 耕地 园地 林地 牧草地 其他 水利设施用地 难利用地 气体调节 0.500 2.150 3.500 0.800 气候调节 0.890 1.800 2.700 0.900 水源涵养 0.600 2.000 3.200 0.800 土壤形成与保 1.460 2.925 3.900 1.950 护 废物处理 1.640 1.310 1.310 1.310 生物多样性保 0.710 2.175 3.260 1.090 护 食物生产 1.000 0.200 0.100 0.300 原材料 0.100 1.325 2.600 0.050 娱乐文化 0.010 0.660 1.280 0.040 农用地 0.000 0.000 0.030 0.020 0.010 0.340 0.010 0.000 0.010 再根据下列公式将权重因子表转换成生态系统服务单价表。 0.000 0.460 20.380 0.010 18.180 2.490 0.100 0.010 4.340 0.000 0.115 5.118 0.018 4.553 0.878 0.033 0.003 1.093 Ea = 7/1 n ∑ i 1 = qpm i i i M i = n ,...1( ) 式中, Ea 为单位农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值(yuan·hm-2); i 为作 物种类,pi 为 i 种粮食作物全国平均价(yuan·kg-1 );qi 为 i 种粮食作物单产(kg·hm-2) ; mi 为 i 种粮食作物面积(hm2 );M 为粮食作物总面积。根据重庆市的具体情况，重庆市的主要 粮食作物为稻谷、小麦、玉米。以重庆市 2001- 2006 年稻谷、小麦、玉米的平均产量为该 区基准单产, 粮食单价按 2006 年重庆市稻谷、小麦、玉米的平均价格为基准，再考虑在没 有人力投入的自然生态系统提供的经济价值是现有单位面积农田提供的食物生产服务经济 价值的 1/7, 根据上述公式得出重庆市农田自然粮食产量的经济价值约为 984.64 元/hm2 即 为本研究所采用的不同生态系统服务价值基准单价，再将基准单价与权重因子表相乘转化为 表 3。 表 3 重庆市不同土地利用类型单位面积生态服务价值(单位：元·hm-2) Table 3：Ecosystem services value unit area of different land type in Chongqing city 耕地 园地 林地 牧草地 其他农业 水利设施 未利用地 地 用地 气体调节 492.32 2116.98 3446.24 787.71 0.00 0.00 0.00 气候调节 876.33 1772.35 2658.53 886.18 0.00 452.93 113.23 水源涵养 590.78 1969.28 3150.85 787.71 29.54 20066.96 5038.90 土壤形成与保护 1437.57 2880.07 3840.10 1920.05 19.69 9.85 17.23 废物处理 1614.81 1289.88 1289.88 1289.88 19.69 17900.76 4482.57 生物多样性保护 699.09 2141.59 3209.93 1073.26 334.78 0.00 864.02 食物生产 984.64 196.93 98.46 295.39 9.85 98.46 32.00 原材料 98.46 1304.65 2560.06 49.23 0.00 9.85 2.46 娱乐文化 9.85 649.86 1260.34 39.39 9.85 4273.34 1075.72 - 4 -
    结合重庆市各种土地类型面积及其单位面积生态系统服务价值，根据下列公式计算重庆市生 http://www.paper.edu.cn 态系统服务价值（表 4） ESV n = ∑ i =1 LU i C × i ESV 是生态系统服务价值（元）、LUi 研究区第i 种土地利用类型的面积，Ci 第 i 种土地类型 的单位生态系统服务价值（元/hm2）, i=1,2,…,n,是土地利用类型。 表 4 各年度生态系统服务经济价值总量计算结果 (单位：1×106 元) Table 4：Economic value of service function of ecosystem 年度 耕地 园地 林地 牧草地 其他农用 水利设施用地 未利用 合计 地 地 2001 17140.29 2444.70 64063.38 1699.50 433.94 1267.24 9078.85 96127.90 2002 16776.96 2613.69 65278.94 1700.22 428.98 1271.52 8989.33 97059.65 2003 15972.75 3007.53 68635.18 1700.22 439.31 1883.74 7711.62 99350.35 2004 15563.15 3163.64 69949.71 1697.37 400.66 2226.23 8416.16 101416.93 2005 15395.10 3369.87 70418.73 1695.94 396.30 2294.73 8287.11 101857.78 2006 15254.26 3491.60 70814.59 1692.38 392.40 2303.29 8230.15 102178.67 6.生态系统服务功能年度经济价值量变化特点及成因分析 从表 4 可知: 重庆市 2001-2006 年间生态系统服务功能年度经济价值量变化呈现上升 趋势，2001-2006 年重庆市生态系统服务价值从 96127.90×106元增加到 2006 年的 102178.67 ×106 元，增加率为 6.29%。但内部仍存在时段差异, 2003 年生态服务价值增长率为 2002 年 的 2 倍多,由于林地单位面积生态系统服务价值较高,仅次于水域，并且林地的面积在研究期 间不断地增加，所以 6 年间重庆市生态系统服务价值处于增加状态。为对比不同土地利用 类型的生态价值差异，绘制了 2001-2006 期间各土地利用类型价值比例图(图 2)。 100% 比 分 百 80% 60% 40% 20% 0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 生态价值 未利用地 建设用地 其他农用地 牧草地 林地 园地 耕地 图2 2001-2006年重庆市各种土地利用/覆盖类型所占的价值比例 Fig.2 contribution of seven land cover categories in Chongqing city from 2001-2006 由图 2 可知，林地的生态服务价值保持较好的势头，并有上升的趋势，2006 年接近 70%。 在研究期内耕地服务价值 2001 年所占比重最大，达到 17.83%，在以后的几年里，耕地比例 有所下降，这与近年来城市化速度加快，耕地不断被占用有关。其次比重较高的是未利用地， - 5 -
    http://www.paper.edu.cn 再次是园地、牧草地、建设用地。 7. 结论与讨论 重庆市的土地利用变化分别从数量和结构两个方面进行了分析，土地利用结构差异分析 采用景观生态学中有关结构数量分析的方法，对其时间变化特征进行了研究。研究发现重庆 市的土地生态系统复杂性和稳定性有所增强，但也反映出土地利用系统开放性和动态性的不 够。在此基础上，土地利用变化对生态环境的影响主要用经济价值来进行定量计算。由 2001-2006 年度生态系统服务经济价值总量可知，重庆市的生态系统服务价值主要是由林地 和耕地支撑,平均每年林地和耕地的生态系统服务价值占总价值的 84.50% ,其中林地对重庆 市生态系统服务价值的贡献最大。因此林地对生态系统服务价值具有较高的敏感性。通过本 文的分析,重庆市的生态系统服务价值在 2001-2006 年处于可持续发展状态。土地利用结构 调整方向总体来说是合理的,土地利用变化生态效益明显，形成了与土地利用结构变化对应 的格局,体现了土地利用变化在生态环境方面的响应。面对近年来城市化飞速发展阶段，重 庆市在加强林地和耕地保护的同时，也要使各种土地利用更趋于多样化和平均化。 参考文献 [1]Lambin E F ,Baulies X,Bockstael N , et al . Land-use and land cover change , implementation strategy. In : IGBP Report No. 35/HDP Report No. 10.Stockholm: IGBP , 1999. [2]王宗明,张柏,张树清,等.吉林省生态系统服务价值变化研究[J].自然资源学报,2004,19(1):55～61. [3]吕昌河,程量,等.土地利用变化与生态服务价值功能冲突—以安塞县为例[J].干旱区研究,2007,24(3): 302～306. [4]谢高地,鲁春霞,冷允法,等.青藏高原生态资产价值评估[J].自然资源学报,2003,18 (2):189～196. [5]任志远.土地利用变化与生态安全评价[M].北京:科学出版社,2003. [6]史培军,江源,王静爱,等.土地利用类型/覆被变化与生态安全响应机制[M].北京:科学出版社,2004. [7]Costanza R, Arge R,Groot R,et al . The Value of the world’s ecosystem services and natural capital [J ] . Nature,1997,(386) ∶253 ～260. [8]李洪远,文科军,鞠美庭,等.生态学基础[M].北京:化学工业出版社,2006. Chongqing Land Use Change and its Ecological Services Value Wang Xiaoping1, Zhou Baotong1, Wang Xiaoyu1, Chen Xiyuan2 1. School of Geographic science，southwest university，Chongqing，China (400715) 2. School of Geographic science，South China Normal university，Guangzhou, China (510631) Abstract Regional eco-environment responds to land use change .This article takes Chongqing for the study area. In the light of domestic and foreign research results and according to land use in Chongqing from 2001 to 2006, it applies landscape ecology theory and ecological services value theory comprehensively. From land use structure change, it calculates ecological services value of Chongqing city on the premise of ecosystem complexity and stability. The study indicates that the economic value change of ecosystem services per year is on the rise. The land use structural adjustment direction is reasonable on the whole while the ecological benefits of land use change are obvious. Keywords: land use change; ecological services value; Chongqing. 作者简介： 汪小平（1985-），女,四川南充人，硕士研究生，研究方向为土地生态； 周宝同，通讯作者，副教授，硕士生导师。 - 6 -
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