冀南土地利用变化对区域生态服务价值的影响分析

宋宏利，张晓楠，伦更永

（1.中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083；2.河北工程大学资源学院，河北 邯郸 056038；3.核工业航测遥感中心，石家庄 050002）

土地利用／覆盖变化（LUCC）及其生态环境效应目前已成为土地科学及全球变化研究的热点问题［1］，与LUCC相关的生态系统服务价值则成为当前生态学、生态经济学研究的热点。生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务［2］，是人类生存和发展的物质基础和基本条件。由于土地利用类型与生态系统状态关系密切，因此研究LUCC下的区域生态服务价值演变具有重要意义。近年来，我国许多学者研究了土地利用类型变化下区域生态系统服务价值的变化，取得了一系列成果［2－9］，为区域土地资源可持续利用和生态环境保护提供了科学依据。

邯郸市位于河北省南部，晋冀鲁豫四省交界处，近年来，随着城市化进程的不断加快，矿业开采规模的日益扩大，使得区域土地利用类型发生了较大变化，进而导致一系列生态问题。本文在地理信息系统和遥感技术支持下，在分析邯郸市LUCC的基础上，评价了LUCC引起的生态系统服务价值的变化及其反映的环境效应，为邯郸市土地资源可持续利用、土地利用规划和生态环境保护提供决策支持。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

邯郸市位于河北省最南部，太行山南段东麓和华北平原南部，地处东经113°28′－115°28′，北纬36°04′－37°01′，属典型的中纬度地区。与晋、鲁、豫三省接壤，总面积12000 km2，其中市区面积457km2，总人口849.9万人，现辖四区、一市、十四县。邯郸市地势总体西高东低，地面纵坡为1／2500 ～1／5000 ，自西向东阶梯状分布着山地、丘陵、盆地、高平原、低平原等类型，分别约占全市总面积的14.0%、14.6%、7.0%、28.8%和35.6%。

1.2 研究方法

Costanza等人在1997年发表了《The Value of the World’s Ecosystem Services and Nature Capital》一文，在该文中，Costanza从全球角度提出了生态系统服务价值估算的原理及方法，该方法目前在国内得到了广泛应用。但Costanza等人提出的方法是针对于大尺度区域土地利用类型变化对区域生态服务价值的计算（见公式1），对于邯郸这一特定小尺度区域难免会有偏差。因此，本文将以Costanza、谢高地、段瑞娟等人计算的不同类型生态系统服务价值进行邯郸市生态系统服务价值的比较分析。Costanza等人所提出的全球生态系统类型与本次研究所划分的类型不完全一致，为了得出本次研究每种土地利用类型所对应的生态系统服务价值，现将Costanza划分的生态系统类型与邯郸市土地利用类型进行对应，得出土地利用类型及生态系统服务价值对照表（表1），以表1为依据分析邯郸市生态系统服务价值的动态演变。

式中:E——研究区生态系统服务总价值（亿元）；Ai——研究区第i中土地利用类型的分布面积（km2）；Ci——单位面积土地利用类型i的生态系统服务价值系数。

表1 土地利用类型及生态系统服务价值对照表 万元／km2

1.3 数据来源

研究采用的基础数据为邯郸市1997年和2007年LandsatTM遥感影像（空间分辨率为30m），辅助数据为邯郸市1∶5万地形图、2007年邯郸市行政区划图（比例尺为1∶10万）、1994年和2006年邯郸市土地利用现状图（比例尺为1∶1万）及相关统计数据。根据相关资料［10］，将邯郸市土地利用类型分为:耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6大类。

2 结果与分析

2.1 土地利用动态变化分析

根据表2及邯郸市土地利用现状和土地利用／土地覆被变化转移矩阵分析显示:邯郸市1997－2007年10a间，耕地、林地、草地、建设用地和未利用地的变化在土地利用变化的速度和幅度上都比较突出，在数量上表现为耕地、草地面积减少，林地、建设用地和未利用地面积增加。耕地面积的减少，以水浇地的减少为主，主要转变为旱地、农村建设用地和沙地。园地面积减少，主要转化为水浇地、灌木林地、农村建设用地。草地面积减少，主要转化为水浇地、旱地和灌木林地。林地面积增加明显，林地增加主要来自于水浇地、园地、草地和沟渠的转化。增加的建设用地主要由水浇地、园地和沟渠转换而来。

表2 邯郸市土地利用类型面积及变化统计表

2.2 邯郸市生态服务价值变化分析

根据Costanza、谢高地、段瑞娟等提出的生态系统服务价值系数及邯郸市土地利用类型面积及变化统计表，通过公式（1）计算得出邯郸市生态系统服务价值变化表（表3）。表3表明:当以Costanza系数进行计算，1997年邯郸市生态服务价值为65.9亿元，2007年邯郸市生态服务价值为64.7亿元，10a间降低了1.2亿元，降低幅度为2%；当以谢高地系数进行计算，1997年邯郸市生态服务价值为120.9亿元，2007年为111.2亿元，降低了9.7亿元，降低幅度为8%；当以段瑞娟系数进行计算时，1997年邯郸市生态服务价值为141.5亿元，2007年为114.5亿元，降低了27.1亿元，降低幅度为19.2%。结果表明:邯郸市自然资本消耗不断增大，1997－2007的10a间，邯郸市生态服务价值损失1.2～27.1亿元，生态环境质量下降，处于不可持续发展状态。

表3 1997－2007年邯郸市生态服务价值变化

表3的计算结果同时表明，从1997－2007年间，由于耕地面积、草地、水域面积的减少，而建设用地的大幅度增加是导致邯郸市生态服务价值降低的主要原因。由建设用地增加所导致的生态服务价值下降0～30.5亿元，是最主要的价值降低原因。尽管林地面积有较大幅度增加，促使生态服务价值增高，但其增高幅度难以弥补其他土地类型变化所导致的生态服务价值下降，因此总趋势呈下降态势。

3 结论

（1）1997－2007年，研究区土地利用变化剧烈。草地由最初的747.41km2减少到144.90km2，减少了602.51km2，其变化度为81%，变化最为剧烈；建设用地由研究初期的494.49km2增加为2007年的746.85km2，增加了252.37km2，其变化度为51%；林地面积由研究初期的1811 .82km2增加到2007年的2456 .15km2，增加了644.33km2，其变化度为36%。耕地、水域、未利用地的变化率分别为8%、35%和25%。

（2）虽然3种生态系统服务价值系数不尽相同，但依照三种典型价值系数对研究区1997－2007年生态系统服务价值的评价结果均显示邯郸市生态系统服务价值呈下降趋势，分别下降了1.2，9.7，27.1亿元，区域处于不可持续发展状态。

［1］史培军，李晓兵，陈晋，等.土地利用／覆盖变化与生态安全响应机制［M］.北京:科学出版社，2004:5－26.

［2］Costanza R，d′Arge R，Groot R，et al.The value of the world’s ecosystem services and natural capital［J］.Nature，1997，387（6630）:253－260.

［3］王宗明，张柏，张树清.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.

［4］万利，陈佑启，谭靖，等.土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响:以北京市为例［J］.地域研究与开发，2009，28（4）:94－99.

［5］梁欣，臧淑英，张思冲.基于土地利用变化的生态服务价值损益估算:以大庆市为例［J］.自然灾害学报，2006，15（2）:68－72.

［6］高练，周勇.武汉市土地利用／土地覆盖变化的生态环境效应分析［J］.农业工程学报，2008，24（1）:73－77.

［7］谢春花，王克林，陈洪松，等.土地利用变化对洞庭湖区生态系统服务价值的影响［J］.长江流域资源与环境，2006，15（2）:191－195.

［8］许萸勤，吴世新，刘朝霞，等.塔里木河下游垦区绿洲生态系统服务的价值［J］.干旱区地理，2003，26（3）:208－216.

［9］谢高地，鲁春霞，冷允法，等.青藏高原生态资产的价值评估［J］.自然资源学报，2003，18（2）:189－195.

［10］刘纪远.国家资源环境遥感宏观调查与动态监测研究［J］.遥感学报，1997，1（3）:225－230.