山东半岛中心城市群土地利用变化土地生态服务价值影响评价

李兆杨

摘要：指出了研究土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要的意义。以山东半岛中心城市群6期土地利用数据为基础，探讨了区域内2009～2014年间土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明：该区水域、耕地和林地是主要的土地利用类型，农田面积基本保持不变，而未利用地面积逐渐减少；研究期内生态系统服务价值总体呈“下降-上升-下降”的趋势。林地、耕地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型，占到总生态系统服务价值的90%以上。

关键词：山东半岛中心城市群；土地利用；生态服务价值

中图分类号：F301

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0132-02

1 引言

土地利用变化与生态系统服务价值存在着相互影响又相互制约的关系。土地变化作为全球环境变化的核心领域，通过改变生态系统的结构和功能，对生态系统维持其服务功能起决定性作用[1]。生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件和效用，包括对人类生存及生活质量有贡献的生态系统产品和生态系统功能[2，3]。长期以来，由于对生态服务价值缺乏充分的认识，人们较多地考虑环境与资源可实现的直接经济价值，较少的顾及其潜在的社会与环境价值，对生态系统服务造成了较大的损害，进而影响人类在整个生物圈中的可持续性[4]。近年来，国内外学者已经重视并开展了各尺度上的生态系统服务价值评估研究，现已成为生态系统可持续研究的热点之一[5]。研究土地利用背景下的生态系统服务价值变化对促进区域生态建设、研究区域可持续发展具有重要意义。

山东半岛中心城市群全部位于“山东半岛蓝色经济区”内，其中东营市和潍坊市的寒亭区、寿光市、昌邑市同时属于“黄河三角洲高效生态经济区”，是山东省经济社会发展和生态文明建设的重要区域。近年来山东半岛中心城市群的土地利用发生了重大变化，因此对该区域的相关研究显得尤为迫切。本文通过遥感与地理信息系统技术对山东半岛中心城市群2009～2014年间土地利用状况进行解译，旨在通过定量探讨区域内土地利用和生态系统服务价值的变化情况，为该区生态系统可持续管理提供科学依据。

2 研究区概况

山东半岛中心城市群位于山东半岛中心位置，东经118°05′～120°01′，北纬35°04′～38°15′，北靠渤海，南邻黄海。山东半岛中心城市群包含东营市、潍坊市、日照市3个地级市，共21个县区。山东半岛中心城市群地区土地总面积达2974497.58 hm2，占山东省土地总面积的18.9%，人均占地0.223 hm2。山东半岛中心城市群地区总体地势南高北低；北部是黄河冲积而成的鲁北平原，是华北大平原的一部分；中南部突起，地形起伏较大，为鲁中南低山丘陵区。山东半岛中心城市群地区气候属暖温带季风气候，夏季盛行偏南风，炎热多雨；冬季以偏北风为主，寒冷干燥；春季天气多变，干旱少雨多风沙；秋季天气晴爽，冷暖适宜。全区多年年平均气温12～13℃。区内降水具有明显时空分布特征，从空间分布上，总体上降水量东部高于西部，南部高于北部；从时间分布上，降水多集中在7～9月，占全年降水量的70%，12月至翌年3月较小，仅占全年降水量的9%。年平均蒸发度在1100～2200 mm，全年分配不均，冬季较弱，春末夏初强烈，其空间分布与降水量相反，由西北向东南递减。

山东半岛中心城市群地区地带性土壤为典型棕色森林土（俗称山东棕壤），一般分布在缓坡地和排水良好的平地，多已辟为农田和果园或者發育成熟化的耕作土。低山丘陵中上部残积、坡积物上的粗骨棕壤土层浅薄，质地较粗，多种植花生、甘薯等作物。

3 研究方法

3.1 数据处理

以研究区1∶100000地形图为基础，利用 ENVI 遥感图像处理软件，选择高斯-克里格投影，采用二次多项式纠正方法对山东半岛中心城市群2009～2014年的遥感影像进行几何校正（误差不超过0.5个像元）和区域裁剪。然后运用ENVI 软件采取人机交互式解译，结合相关资料查证，运用 Arc GIS 的空间分析功能，建立6期土地利用数据库。结合《中国土地分类系统》流域内景观类型及遥感影像特点，将土地利用类型划分为耕地、林地、园地、草地、水域、其他用地共 7 种类型。

3.2 生态服务价值评价

依据生态系统与人类社会的供求关系，Costanza等按照其性质将生态系统服务价值分为市场价值和非市场价值两类。市场价值是一种能够在市场机制中反映或取得货币价值的生态系统服务价值，包括食物及原材料的生产服务；非市场价值是一种对人类有着非常重要的作用，却又没有在市场机制中得到反映的生态系统服务价值。按照 Costanza 的生态系统服务理论，对生态系统服务价值进行了分类，见表1。

依据当地统计年鉴相关数据，对全国的生态系统服务价值进行系数修正，考虑物价水平差异，结合物价指数变化，得出山东半岛中心城市群地区单位土地面积生态服务价值系数（表2）。

生态服务价值的计算公式为：

Va=Ak×Vk

式中：Va为研究区第k类土地利用类型的生态系统总服务价值， 单位为元；Ak为研究区第k类土地利用类型的面积，单位为hm2；Vk为研究区第k类土地利用类型的单位面积土地生态服务价值系数，单位为元/hm2。

4 结果与分析

4.1 土地生态服务价值时序变化趋势

4.1.1 整体变化趋势

2009～2014年山东半岛中心城市群生态服务功能价值大致呈现“下降-上升-下降”的趋势，从2009年的403.68亿元下降至2014年的398.98亿元，降低4.71亿元，变化率为-1.17%，山东半岛中心城市群生态服务功能价值总体上呈波动趋势，但是近3年来生态系统服务功能价值呈现逐年下降趋势，由2012年的400.67亿元下降至2014年的398.98亿元。

具体到每一种土地利用类型生态服务功能价值而言，耕地生态服务功能价值呈现逐年缩小的趋势，由2009年的93.67亿元下降至2014年的93.20亿元，降低0.47亿元，变化率为-0.51%。林地生态服务价值也呈现逐年缩小的趋势，由2009年的52.59亿元下降至2014年的51.58亿元，降低2.03亿元，变化率为-1.91%。园地生态服务价值从2009年6.77亿元下降至2014年的6.55亿元，降低0.22亿元，变化率为-3.30%。草地生态服务价值从2009年6.68亿元下降至2014年的6.20亿元，降低0.47亿元，变化率为-7.07%。水域生态服务价值从2009年243.92下降至241.39亿元，降低2.53亿元，变化率为-1.04%。总体而言，2009～2014年各种土地利用类型生态服务价值大致呈降低趋势，与山东半岛中心城市群生态服务功能整体变化趋势基本一致（图1、表3）。

4.1.2 东营市土地生态服务功能价值变化特征

2009～2014年东营市生态服务价值呈现“下降-上升-下降”趋势，从2009年175.60亿元下降至2014年173.68亿元，下降1.91亿元，变化率为-1.09%。其中，耕地生态服务功能价值呈波动中提高的趋势，由2009年的16.46亿元提升至2014年的16.51亿元，提高0.05亿元，变化率为0.27%。林地生态服务价值也呈现逐年缩小的趋势，由2009年的5.44亿元下降至2014年的5.33亿元，降低0.11亿元，变化率为-2.00%。园地生态服务价值从2009年的0.33亿元降低至0.32亿元，降低0.01亿元，变化率-2.58%。草地生态服务价值从2009年1.15亿元下降至2014年的1.10亿元，降低0.05亿元，变化率为-4.53%。水域生态服务价值从2009年152.22下降至150.43亿元，降低1.79亿元，变化率为-1.18%。东营市各土地类型生态服务价值基本都呈现下降趋势（图2、表4）。

4.1.3 潍坊市土地生态服务功能价值变化特征

2009～2014年潍坊市生态服务价值也呈现“下降-上升-下降”趋势，从2009年171.32亿元下降至2014年169.48亿元，下降1.84亿元，变化率为-1.08%。其中，耕地生态服务功能价值呈下降趋势，由2009年的59.30亿元下降至2014年的58.93亿元，降低0.37亿元，变化率为-0.62%。林地生态服务价值也呈现逐年缩小的趋势，由2009年的28.73亿元下降至2014年的28.27亿元，降低0.45亿元，变化率为-1.57%。园地生态服务价值从2009年的4.46亿元下降至2014年的4.31亿元，下降了0.15亿元，变化率为-3.41%。草地生态服务价值从2009年4.52亿元下降至2014年的4.22亿元，降低0.30亿元，变化率为-6.70%。水域生态服务价值从2009年74.28下降至73.71亿元，降低0.56亿元，变化率为-0.76%。因此，潍坊市各土地类型生态服务价值也基本都呈现下降趋势（图3、表5）。

4.1.4 日照市土地生态服务功能价值变化特征

2009～2014年日照市生态服务价值也呈现“下降-上升-下降”趋势，从2009年56.76亿元下降至2014年55.81亿元，下降0.95亿元，变化率为-1.67%。其中，耕地生态服务功能价值呈下降趋势，由2009年的17.91亿元下降至2014年的17.76亿元，降低0.15亿元，变化率为-0.83%。林地生态服务价值也呈现逐年缩小的趋势，由2009年的18.42亿元下降至2014年的17.98亿元，降低0.44亿元，变化率为-2.40%。园地生态服务价值从2009年的1.98亿元下降至2014年的1.92亿元，下降0.06亿元，变化率为-3.16%。草地生态服务价值从2009年1.00亿元下降至2014年的0.88亿元，降低0.12亿元，变化率为-11.68%。水域生态服务价值从2009年17.42亿元下降至17.25亿元，降低了0.18亿元，变化率为-1.02%（图4、表6）。

4.2 土地生态服务价值空间演变特征

从表7可以看出，山东半岛中心城市群土地生态服务功能区域差异性较大，东营市和潍坊市生态服务功能价值占从总生态服务功能价值比重最大，比重平均值分别为43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值为13.97%。其中，耕地生态服务功能主要集中在东营西南部、潍坊大部分地区、日照西北部和东南部，其中潍坊地区耕地生态服务功能价值占总生态服务功能价值比例基本在60%以上，林地生态服务功能主要集中在潍坊西南部、日照中部和东南部，占总林地生态服务功能价值比例达到90%左右。草地生态服务功能主要分布在潍坊西南部，占总草地生态服务功能价值比例达65%以上。水域生态服务功能主要分布于东营黄河口湿地、黄河流域、峡山水库等，占总水域生态服务功能价值比例高达92%以上。裸地主要分布于潍坊和日照等地区，东营市分布较少。

5 结论

（1）通过对山东半岛中心城市群6期土地利用变化分析可以发现，水域、耕地和林地是该流域主要的土地利用类型，农田面积基本保持不变，水域面积逐渐增加，而未利用地面积逐渐减少。

（2）2009～2014年间，区域内总的生态系统服务价值表现出“下降-上升-下降”的趋势，其中水域、耕地和林地总价值比例最高，达到 90%以上。各阶段水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型。水域、耕地和林地面积的变化对整个区域生态系统服务价值的变化起到决定性的作用。

（3）山东半岛中心城市群土地生态服务功能区域差异性较大，东营市和潍坊市生态服务功能价值占从总生态服务功能价值比重最大，比重平均值分别为43.99%、42.04%，日照市占比重最低，比重平均值为13.97%。

由于该区域水域生态服务价值占总价值的比例很高，本研究并没有考虑到生态服务价值评估中的各水域之间的生态服务价值差异，在下一步的工作中还需要继续完善。

参考文献：

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