基于土地利用变化的泸水县生态服务价值分析

管成文，蒋德明，李益敏

（云南大学资源环境与地球科学学院，云南省地理研究所，云南昆明650091）

基于土地利用变化的泸水县生态服务价值分析

管成文，蒋德明，李益敏＊

（云南大学资源环境与地球科学学院，云南省地理研究所，云南昆明650091）

为揭示高山峡谷地区土地利用引起生态服务价值变化的机理，基于云南省泸水县1996年和2012年的土地利用数据，采用中国陆地生态系统服务价值测算方法研究泸水县各种土地利用类型的生态服务价值。结果表明：2012年较1996年泸水县土地利用变化明显，耕地、林地和未利用地面积呈下降趋势，草地、水体和建设用地面积呈上升趋势。土地利用转移方向主要为耕地、林地、草地和未利用地间相互转入与转出，耕地、林地、草地和未利用地向建设用地转化。生态服务价值总量呈增长趋势，从1996年的42.886 3亿元增至2012年的43.148 4亿元；林地生态服务价值占泸水县总生态服务价值的比例最大，草地和水体生态服务价值呈上升趋势，而耕地、林地和未利用地生态服务价值呈下降趋势。有效控制建设用地的扩张，继续推进退耕还林政策，提高土地利用水平是泸水县恢复和提高生态服务功能的最佳途径。

土地利用；生态服务价值；泸水；云南

生态服务价值（ecological service value）是指人类直接或间接从生态系统得到的利益，主要包括向经济社会系统输入有用物质和能量、接受和转化来自经济社会系统的废弃物，以及直接向人类社会成员提供服务［1］。良好的生态环境是保障社会经济可持续发展的必要条件［2］，而土地利用／覆盖变化深刻影响着区域的生态环境质量，合理的土地利用方式对区域经济的可持续发展有着重要意义。近些年，我国学者对土地利用引起的生态服务价值做了大量研究，取得了一定成果。付凤春等［3］研究表明，土地利用的生态服务价值变化是土地利用变化自然过程与人类社会经济复合作用的结果，随着社会的发展两江新区的生态服务价值总体呈下降趋势。张晓楠等［4］研究认为，基于地统计学的区域生态服务价值在东西方向表现出大尺度的相关性，景观分布表现出均质性的空间分异规律。胡喜生等［5］研究福州市土地生态系统服务时空分异特征，探讨了福州各县（市）区在1993年、2004年和2009年3个时期的土地生态系统服务价值时空分异。谢高地等［6－8］在全球生态系统服务功能评价模型基础上总结了气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护和废物处理等9类生态系统的服务功能，并对我国200位生态学者进行问卷调查得到中国生态系统服务价值当量因子表，但其修正对建设用地未做说明［6，9］，且Costanza等［1］认为，建设用地不具有生态服务价值，笔者同样认为建设用地不具有以上9类生态系统的任何服务功能，应不予考虑。

泸水县（东经98°34′～99°09′，北纬25°33′～26°32′）隶属云南省怒江傈僳族自治州，地处横断山脉南端的滇西纵谷区，地势北高南低，海拔738～4 161.6m，总面积3 203.04km2；县境内东西两大山脉纵横交错，高峰林立，境内气候主要受印度洋热带季风的影响，表现为干湿明显，同时受复杂的地形背景和大气环游的影响，地域差异明显，地形气候，地方性气候和局部性小气候十分突出，年平均气温约21℃。

已有的研究大都集中于流域［10］、平原地区［11］或者生态脆弱地区［12－13］土地利用的生态服务价值变化，未见关于高山峡谷地区的相关研究报道。为此，笔者根据泸水县的土地利用／覆被变化，分析其生态服务价值变化，旨在揭示土地利用引起生态服务价值变化的机理，为后续的土地利用格局优化、提升区域生态服务价值研究提供基础依据。

1 资料与研究方法

1.1 数据来源

土地利用数据包括2期数据，即1996年第一次土地详查数据和2012年RapidEye数据解译获得数据。土地利用分类按一级分类标准划分为6类，即耕地、林地、草地、水体、建设用地和未利用地。泸水县1996年和2012年的粮食总产量、主要粮食作物种植面积及各种粮食全国平均价格等来源于云南省怒江数字乡村新农村建设信息网、怒江州统计局及云南省统计年鉴等。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用变化 土地利用变化幅度（K）［6］可以直观地看出研究期内土地利用变化的强度。为了进一步分析1996年和2012年间各类土地利用类型间的相互转移情况，采用ArcGIS软件，得到1996年和2012年土地利用类型转移矩阵，可以直观的分析土地利用变化。

式中，K为土地利用变化幅度，Sa、Sb分别为研究初期及研究末期某种土地利用类型的数量。

1.2.2 土地利用的生态服务价值确定 参照文献［1］的方法将泸水县土地利用的生态服务价值分为气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产和娱乐文化等9类。由于建设用地不具有生态服务价值［1］，结合谢高地等［8］的中国生态系统服务价值当量因子表（表1），该研究将建设用地各项生态服务功能赋值为0。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，其他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的相对于农田食物生产服务的贡献大小。采用2012年不变价分别计算1996年和2012年泸水县土地利用的生态服务价值，根据公式（2）可计算生态服务价值当量［14］，然后根据2013年云南省统计年鉴的数据，利用公式（2）计算2012年泸水县每个生态服务价值当量（为703.47元）。再以生态服务价值当量为权重因子［3］，测定泸水县耕地、林地、草地、水体、未利用地和建设用地的单位面积生态服务价值（表2）；最后采用生态系统服务价值的公式（3）计算泸水县的生态系统服务总价值。

式中，Ea为生态服务价值当量（元／hm2），i为作物种类，泸水县主要作物有小麦、玉米、稻谷和薯类；pi为i种作物全国平均价格（元／t），qi为i种粮食作物单产（t／hm2），mi为i种粮食作物面积（hm2），M 为n种粮食作物总面积（hm2），1／7是指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［15］；Y为研究区生态系统服务总价值（元），Vc为单位面积上土地利用类型c的生态系统服务总价值（元／hm2），Ac为研究区内土地利用类型c的分布面积（hm2）。

表1 中国陆地生态系统单位面积生态服务价值的当量Table 1 Equivalent weight of ecosystem services per hectare of terrestrial ecosystems in China

表2 泸水县不同土地利用类型单位面积的生态服务价值Table 2 Per unit ecosystem services value of different land use types in Lushui Country 元／hm2

2 结果与分析

2.1 土地利用的动态变化

由表3可知，与1996年相比，2012年各土地利用类型均发生了不同程度的变化。其中，草地、水体和建设用地面积呈增加趋势，林地、耕地和未利用地面积呈减少趋势；未利用地面积变化最大，减少3 703.34hm2，水体面积变化最小，增加5.04hm2。 17年间，耕地、林地和未利用地的面积减少，建设用地面积增加，土地利用强度加大。其中，建设用地面积的变化幅度最大，增幅为217.77%，是1996年建设用地面积的3.2倍，占泸水县总面积的1.259%；其他土地利用变化幅度依次为草地＞未利用地＞耕地＞林地＞水体。社会经济快速发展是土地利用类型动态变化的主要驱动因子。

表3 泸水县1996年与2012年不同土地利用类型的动态变化Table 3 Variation of land use／coverage in Lushui County in 1996and 2012

由表4可知：1）耕地面积大幅度减少，向林地、草地和建设用地转移，且以转向林地为主，转化面积分别为6 138.77hm2、600.63hm2和1 489.24hm2；2）林地、草地和未利用地都不同程度地向耕地转移，转化面积分别为5 822.72hm2、346.43hm2和599.80hm2，但主要的是林地的转化，原因是2000年以前，农民肆意开荒种地，2000年以后国家推行退耕还林政策，泸水县执行退耕还林政策，促进了该县耕地转向林地；3）建设用地增幅最大，净增面积2 658.93hm2，主要来源于耕地、林地、草地和未利用地。表明，随着社会经济发展与人口增多，城市扩张是耕地和林地减少的主要原因。

表4 泸水县1996年和2012年土地利用类型的转移矩阵Table 4 Per unit ecosystem services value of different land use types in Lushui Country 元／hm2

表5 泸水县1996年与2012年土地利用的生态服务价值变化Table 5 Ecosystem service value change of land use in Lushui County in 1996and 2012 亿元

2.2 土地利用生态服务价值的变化

从表5可知：1）1996年至2012年泸水县生态服务价值总量呈上升趋势。其中，草地和水体的生态系统服务价值均呈上升趋势，分别增加0.152亿元和0.281亿元，而耕地、林地和未利用地生态系统服务价值均呈下降趋势，分别减少0.06亿元、0.10亿元和0.010 9亿元。泸水县林地生态系统服务价值远大于其他各类土地生态服务价值之和，对泸水县生态贡献值最大，占生态服务价值总量的93.4%以上。2）泸水县2012年生态系统服务价值服务总量为43.148 4亿元，较1996年增加0.262 1亿元。其中，草地和水体的生态服务价值的增加是泸水县生态系统服务价值总量上升的主要原因。

3 结论与讨论

1）与1996年相比，2012年泸水县耕地、林地和未利用地面积呈下降趋势，草地、水体和建设用地面积呈上升趋势。从变化幅度看，建设用地、未利用地、草地和耕地的变化剧烈，其中，建设用地的变幅远高于其他土地利用类型；从转移矩阵看，主要是耕地、林地、草地和未利用地间的相互转入与转出，耕地、林地、草地和未利用地向建设用地转移。

2）林地资源的生态价值作用突出，作为三江并流世界自然遗产地的泸水县，林地资源对维护三江并流世界自然遗产地生态系统和生物多样性保护等具有重要意义。2000年以来，泸水县推行退耕还林还草政策，2012年林地面积尚未恢复到1996年前的数量。有效地控制建设用地的扩张，继续推进退耕还林政策，提高土地利用水平是恢复和提高区域生态服务功能的最佳途径。

3）对于该研究赋予建设用地的生态服务功能值为0，其科学性未知，且单从土地利用方面分析生态系统服务价值变化，考虑的因素还略显不足，需进一步深入研究。

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

［2］张云红，王道杰，江晓波，等.岷江上游土地利用变化及其生态环境的影响［J］.西南大学学报：自然科学版，2010，32（3）：102－108.

［3］付风春，周宝同，梁开新.两江新区土地利用的生态服务价值研究［J］.西南师范大学学报：自然科学版，2012，37（1）：67－73.

［4］张晓楠，宋宏利，李振杰.基于地统计学的区域生态服务价值空间分异规律研究［J］.水土保持研究，2012，19（6）：168－175.

［5］胡喜生，洪 伟，吴承祯，等.福州市土地生态系统服务时空分异特征［J］.中国环境科学，2013，33（5）：881－888.

［6］陈雅琳，高吉喜，常学礼，等.矿区土地利用及生态服务价值动态评估——以山西省朔州市为例［J］.干旱区资源与环境，2011，25（1）：44－48.

［7］谢高地，鲁春霞，成升魁.全球生态系统服务价值评估研究进展［J］.资源科学，2001，2（6）：5－9.

［8］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）：189－196.

［9］谢高地，肖 玉，甄 霖，等.我国粮食产量的生态服务价值研究［J］.中国生态农业学报，2005，13（3）：10－13.

［10］李云生，周广金，梁 涛，等.巢湖流域的土地利用变化及其生态系统功能损益［J］.地理研究，2009，28（5）：1656－1664.

［11］魏 媛，吴长勇，徐筑燕.贵阳市土地利用变化对生态系统服务价值的影响［J］.贵州农业科学，2015，43（2）：185－188.

［12］胡权刚，李旭祥，张瑞芳，等.基于遥感的陕蒙交界地区土地利用变化研究［J］.干旱区资源与环境，2009，23（4）：59－63.

［13］黄 羽，王 磊，孙 权.内蒙古腰坝绿洲区土地利用变化对生态系统服务价值的影响［J］.贵州农业科学，2013，41（2）：65－69.

［14］肖 玉，谢高地，安 凯.莽措湖流域生态系统服务功能经济价值变化研究［J］.应用生态学报，2003，14（5）：676－680.

［15］郭青霞，陈焕伟，周 欣.大同市南郊区土地利用生态服务价值空间分布及变化［J］.中国生态农业学报，2007，15（5）：188－192.

（责任编辑：王 海）

Analysis on Ecosystem Service Value in Lushui County Based on Land Use Change

GUAN Chengwen，JIANG Deming，LI Yimin＊

（College of Resource Environment and Earth Science，Yunnan University，Institute of Geography，Kunming，Yunnan 650091，China）

In order to reveal the mechanism of ecological service value change caused by land use in alpine gorge area，based on land use data in 1996and 2012in Lushui County of Yunnan，the calculating method of China terrestrial ecosystem service value was employed to explore the ecosystem service value of various land use types in Lushui County.Results：Land use in 2012in Lushui County varied obviously compared with that in 1996.Areas of cultivated land，wood land and unused land showed a decreasing trend，while that of grassland，water and construction land showed an increasing trend.The land use variation mainly included the following two：changing from one to another among cultivated land，wood land，grassland and unused land，and transferring from cultivated land，wood land，grassland and unused land to construction land.The gross amount of ecosystem service value increased from 4.288 63billion Yuan in 1996to 4.314 84billion Yuan in 2012；Wood land ecosystem service value accounted the most in the gross amount，the ecosystem service value of grassland and water increased while that of cultivated land，wood land and unused land decreased.It is the optimum selection to effectively control the expansion of construction land，continue promoting the cropland conversion program and enhance land use level，so as to renew and enhance ecosystem service function.

land use；ecological service value；Lushui；Yunnan

S－19；F301

A

1001－3601（2016）07－0320－0147－04

2016－01－20；2016－06－25修回

国家自然科学基金项目“怒江峡谷农业产业结构调整与生态修复互动研究”（41161070）；云南省自然科学基金项目“怒江州产业结构变化及其生态环境效应研究”（2013F2001）

管成文（1993－），男，在读硕士，研究方向：土地资源管理。E－mail：315046707＠qq.com

＊通讯作者：李益敏（1966－），女，教授，从事GIS应用与土地资源管理研究。E－mail：648119611＠qq.com