1990—2020年寻乌县土地利用及生态系统服务价值变化
2024-04-26陈晓洁王远东明磊孟丽红
陈晓洁 王远东 明磊 孟丽红
陳晓洁，王远东，明 磊，等. 1990—2020年寻乌县土地利用及生态系统服务价值变化［J］. 湖北农业科学，2024，63（2）：137-141，147．
摘要：探究长时间序列下江西省赣州市寻乌县土地利用变化特征及其对生态系统服务价值（ESV）的影响，对保障东江流域生态安全和改善区域生态环境具有重要意义。利用1990—2020年土地覆被数据，分析该时间段寻乌县土地利用的变化情况，并利用当量因子法评估寻乌县生态系统服务价值。结果表明，寻乌县主要土地利用类型为林地，其次为耕地，2种土地利用类型占寻乌县总面积的比例超98.0%。1990—2020年寻乌县林地和草地的面积总和总体呈下降趋势，耕地面积占比逐年增加，退耕还林还草面积小于耕地开垦面积。1990—2020年寻乌县生态系统服务价值总体呈下降趋势，ESV低值区主要分布在研究区的西南部、中部，ESV高值区则与研究区林地的分布较为一致。
关键词：土地利用变化；生态系统服务价值；当量因子法；寻乌县
中图分类号：F062.2；X171.1 文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2024）02-0137-05
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.022 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Changes of land use and ecosystem services value in Xunwu County from 1990 to 2020
CHEN Xiao-jiea，b，c， WANG Yuan-donga，b，c， MING Leia，b， MENG Li-honga，b，d
（a.School of Geography and Environmental Engineering； b.Jiangxi Provincial Key Laboratory of Low Carbon Recycling Technology for Urban Solid Waste； c.Institute of National Land Space Planning； d.Basic Geography Experimental Center， Gannan Normal University，Ganzhou 341000，
Jiangxi， China）
Abstract： It was of great significance to explore the characteristics of land use change in Xunwu County， Ganzhou City， Hubei Province， and its impact on ecosystem services value （ESV） in the long-term series to ensure the ecological security and improve the regional ecological environment in the Dongjiang Basin. Based on the land cover data from 1990 to 2020， the change of land use in Xunwu County during this period was analyzed， and the ecosystem service value of Xunwu County was evaluated by using the equivalent factor method. The results showed that the main land use types in Xunwu County were forest land， followed by cultivated land， and the proportion of the two land use types in the total area of Xunwu County was more than 98.0%. From 1990 to 2020， the total area of forest land and grassland in Xunwu County showed a downward trend， the proportion of cultivated land increased year by year， and the area of farmland returned to forest and grassland was less than the area of cultivated land reclamation. From 1990 to 2020， the ecosystem service value of Xunwu County showed a downward trend， and the areas with low ESV values were mainly distributed in the southwest and central parts of the study area， while the areas with high ESV values were consistent with the distribution of forest land in the study area.
Key words： land use change； ecosystem service value； equivalent factor method； Xunwu County
生态系统服务通过直接或间接的方式为人类提供福利［1，2］，对人类的生存和发展至关重要［3］。生态系统服务价值（ESV）作为衡量生态系统向人类提供社会产品和服务的经济指标［4，5］，对科学评估生态系统服务效益、制定合理生态保护政策措施方面具有重要意义［6，7］。土地利用变化与生态环境变化有密切联系［8-10］，能较客观地反映人类与环境之间的相互作用关系。土地功能和覆盖类型的改变会影响生态系统的结构和功能，进而威胁生物多样性、影响生态系统服务能力和价值［11］。
自改革开放以来，中国的工业化和城镇化进程取得了重大突破、获得了举世瞩目的成就，但与此同时也带来了一系列的环境问题，这些问题的出现推动了土地利用规划、土地利用评价等相关研究［12-14］。因此，分析区域土地利用的变化趋势及其原因对保障区域经济与生态环境可持续发展意义重大。
寻乌县作为东江流域的源头，位于赣、闽、粤三省交界处，具有独特的地缘优势。其生态环境功能及生态安全问题受到政府和社会高度重视［15-17］。在国家多个部门的推动下，江西、广东两省于2016年正式签订《东江流域上下游横向生态补偿协议》，流域治理取得积极成效，并成为跨省流域治理工作的全国典范［18］。但是在学术界，针对河流源头地区开展的相关研究较少，能够为政府层面的科学治理提供决策的成果非常有限。因此，在相关研究基础上，分析东江源头——寻乌县的土地利用变化演变态势、探究长时间序列下寻乌县土地利用变化特征及其对生态系统服务价值的影响，对保障东江流域生态安全和改善区域生态环境具有重要意义。
1 研究区概况与数据来源
1.1 研究区概况
寻乌县位于江西省南部，位于赣、闽、粤三省交界处，东南连武夷山余脉，西北接九连山支脉，以山地丘陵地形为主，呈阶梯状分布（图1） 。寻乌县气候类型属亚热带季风气候，森林气候特点显著，境内的桠髻钵山是珠江干流——东江的发源地［18］，是东江流域重要的组成部分，同时也是经济与环境矛盾典型的区域之一。寻乌县位于亚热带红壤区南部，自然资源丰富，土地肥力较好，土壤普遍呈酸性，适合种植柑橘、脐橙等农作物。寻乌县是客家聚居地，被国家文化部正式纳入客家文化（赣南）生态保护实验区。由于人口的增长及自然资源的不断开采，森林质量下降、表层植被退化、水土流失、水质污染等生态环境问题日益加剧。
1.2 数据来源
本研究使用的数据集包括土地利用数据集、辅助地理数据集和面板数据集。土地利用数据集来源于文献［19］中的数据集，通过裁剪等一系列处理得到寻乌县1990年、2000年、2010年、2020年的土地覆被分类数据，包含林地、耕地、水体、草地、灌木、建设用地、裸地7个土地覆被类型。面板数据（粮食生产总值）来源于2016—2019年《赣州市统计年鉴》。
2 方法
分析了1990—2020年土地利用的时空动态变化，依据 Costanza等［20］提出的生态系统服务价值评估体系，同时参考Xie等［21］建立的中国陆地生态系统服务价值当量因子表对研究区内的各项服务进行价值当量赋值，得到寻乌县1990—2020年ESV分布。同时通过地理探测器探究各影响因素对寻乌县ESV的响应。
2.1 土地利用变化特征分析
统计寻乌县1990年、2000年、2010年和2020年土地利用类型的面积，并通过马尔科夫转移矩阵［22］分析不同时期各土地利用类型间的转换关系。
2.2 基于LULC的ESV评估
选择当量因子法核算ESV。依据Costanza等［20］提出的生系统服务价值评估体系，同时参考Xie等［21］建立的中国陆地生态系统服务价值当量因子表对研究区内的各项服务进行价值当量赋值，统计得到寻乌县单位面积生态系统服务价值当量（表1）。其计算式如下。
式中，ESV为生态系统服务价值，元；i为土地利用类型；j为生态系统服务类型；Ai为第i类土地利用类型的面积，hm2；VCi为第i类土地利用类型单位面积生态系统服务价值，元/hm2；ECj为某类土地利用类型第j项生态系统服务的价值当量；Ea为1单位生态系统服务的经济价值，元/hm2。
为精确确定研究区1单位生态系统服务的经济价值，通过式（3）对数值进行修正，通过面板数据计算寻乌县2016—2019年逐年农田自然粮食生产的经济价值，即1单位生态系统服务的经济价值，通过线性回归计算得到寻乌县1990年、2000年、2010年、2020年單位生态系统服务经济价值分别为11 465、10 978、7 491、4 004元/hm2。
式中，E为修正后的单位生态系统服务经济价值；n为生态系统服务类别数，本研究为11；Si为第i种粮食的种植面积；Pi为第i种粮食的单位价格；Qi为该种粮食的单位面积产量；S总为粮食作物总播种面积；MCI为研究区农田复种指数［18］，取2.5。
2.3 生态系统服务价值指数敏感性分析
利用经济学中弹性系数的概念计算生态系统服务价值的敏感性指数（CS），计算式见式（4）。将各种土地利用类型的生态系统服务价值系数分别上下调整 50%，结果显示1990 年、2000年、2010年和2020年各地类的生态系统服务价值变化对价值系数的敏感性指数均小于1（ 图2） 。不同地类的敏感性指数差异较大，林地、耕地较大，裸地较小，但都小于1，表明生态系统服务价值对价值系数不敏感、缺乏弹性，研究结果可信。
式中，ESVi、ESVj分别为初始及调整后的生态系统服务价值；VCik、VCjk分别为初始及调整后的生态系统服务价值系数。
3 结果与分析
3.1 土地利用变化特征
寻乌县1990年、2000年、2010年和2020年土地利用分布如图3所示，土地利用类型面积占比情况如表2所示。总体来看，寻乌县4个时期主要的土地利用类型均为林地，其次为耕地，2种土地利用类型占寻乌县总面积比例均超过98.0%。从不同土地利用类型的变化特征来看，林地持续减少，寻乌县2020年林地面积占比较1990 年减少3.366 2个百分点；耕地、裸地面积增加；草地面积急剧减少，寻乌县草地2020年面积占比仅为0.142 9%，不到1990年草地面积的1/3；水体面积持续增加，2020年水体面积相对1990年增加1倍；建设用地面积持续增加，2020年建设用地面积相对1990年增加近2倍。
1990—2020年寻乌县不同土地利用类型之间的转换关系如图4所示。从总体来看，各年份间的土地转换中，流出的耕地主要变为林地和草地，且流向林地的占比逐年增加；流出的林地主要变为耕地和灌木，且流向耕地的占比逐年增大，于2020年达最高峰。草地主要流向类型是耕地。林地和草地的面积总和总体呈下降趋势，耕地面积占比逐年增加，1990—2020年寻乌县退耕还林还草面积小于耕地开垦面积，退耕还林还草政策落实有待加强，政府相关部门需谨防生态保护政策“入不敷出”。
3.2 生态系统服务价值变化特征
由表3可知，2020年寻乌县总ESV比1990年减少264.626 55亿元，年总ESV最低值出现在2020年。从生态系统服务价值的空间变化情况看，ESV低值区主要分布在研究区的西南部、中部，正好位于研究区的耕地、建设用地集中区，呈现沿城镇用地扩大的趋势，而ESV高值区则与研究区林地分布较为一致（图5）。1990—2020年寻乌县生态系统服务价值变化较大，究其原因，西南部、中部地区的高生态系统服务价值用地类型转化为较低生态系统服务价值的用地类型，如林地、水体转化为耕地、建设用地；低生态系统服务价值的用地类型转化为较高生态系统服务价值的用地类型占比较少，如其他用地类型转化为水体。
4 小结与讨论
4.1 小结
1）总体来看，1990—2020年寻乌县主要土地利用类型为林地，其次为耕地，2种土地利用类型占寻乌县总面积的比例均超过98.0%。从不同土地利用类型的变化特征来看，林地持续减少，草地急剧减少；耕地、裸地、水体、建设用地面积增加。
2）1990—2020年尋乌县林地和草地的面积总和总体呈下降趋势，耕地面积占比逐年增加，退耕还林还草面积小于耕地开垦面积。流出的耕地主要变为林地和草地，且流向林地的占比逐年增加；流出的林地主要变为耕地和灌木，且流向耕地的占比逐年增大。
3）1990—2020年寻乌县生态系统服务价值总体均呈下降趋势，ESV低值区主要分布在研究区的西南部、中部，而ESV高值区与研究区林地的分布较为一致。
4.2 讨论
寻乌县属于东江发源地，同时也是东江流域地理环境的一部分，社会经济发展历程大体一致，因此，两种地域的生态系统服务价值研究具有相互参考性。雷军成等［18］评估了1995—2016年寻乌县土地利用变化对寻乌县生态系统服务价值的影响，于海霞等［23］评估了2010—2020年东江流域生态系统服务价值的变化趋势，与本研究中寻乌县流域生态系统服务价值变化趋势相同，总体均呈下降趋势，不同土地利用类型的面积转化是导致生态系统服务价值改变的直接原因。本研究分析了1990—2020年寻乌县的土地利用格局变化对其生态系统服务价值的影响，结果表明，研究期间寻乌县的生态系统服务价值总体呈下降趋势，高生态系统服务价值用地类型与较低生态系统服务价值的用地类型的相互转化导致生态系统服务价值损失较大。相比1990年，2020年的生态系统服务价值减少264.626 55亿元。另外，本研究对建设用地的生态系统服务价值未做研究。如果考虑建设用地变化对生态系统服务价值的影响，研究区生态系统服务总价值可能会发生较大变化［24］，因此本研究中将其生态系统服务价值取0。
寻乌县作为东江源头地区，是中国重要的生态保护屏障，其生态服务直接关系到整个东江流域的生态安全。因此，应通过相关举措来严格控制和保护寻乌县生态环境。首先，资源开采需把握“度”，在经济发展的同时要注意维持绿色生态本底。其次，1990—2020年寻乌县退耕还林还草面积小于耕地开垦面积，退耕还林还草政策落实有待加强，政府相关部门需谨防生态保护政策“入不敷出”。源区应加强土地资源规划与管理，切实落实退耕还林还草等工程项目，确保水域、湿地生态系统的保护工作落到实处。
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收稿日期：2023-12-06
基金项目：江西省教育厅科技项目（GJJ151016）；国家自然科学基金项目（42161019）；江西省社会科学基金项目（22GL26）
作者简介：陈晓洁（1998-），女，江西赣州人，在读硕士研究生，研究方向为社会文化地理与规划，（电话）19070767278（电子信箱）chenxiaojie@gnnu.edu.cn；通信作者，王远东（1985-），男，山东潍坊人，副教授，博士，主要从事地理景观遥感和生态遥感研究，（电话）15717979356（电子信箱）wangyuandong@gnnu.edu.cn。
