基于土地利用变化的生态系统服务价值分析

来源:用户上传      作者: 张　庆　许　田　牛建明　董建军

　　摘要：以呼和浩特市为研究对象，利用2000年、2004年2期TM遥感图像，对呼和浩特市土地利用时空变化及其生态系统服务价值进行了研究，结果表明：(1)土地利用转移矩阵体现各种土地利用类型的空间变化都较大，说明人类影响较大；(2)生态系统服务价值分析表明整体生态系统服务价值及各旗县的生态系统服务价值都有不同程度的增加。且山地、丘陵分布广泛的旗县增值程度要高于以平原分布为主的旗县。
　　关键词：土地利用变化　生态系统服务价值 呼和浩特市
　　
　　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(如食物、原材料)和服务(如废弃物同化)。通过货币化生态系统服务的功能和效益，认识生态系统服务的巨大价值，将会使人们更加意识到保护生态系统服务功能的重要性。随着对可持续发展机制研究的深入，人们发现维持与保育生态服务功能是实现可持续发展的基础。因此。分析与评价生态系统服务功能的间接价值已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题，对生态系统服务价值的定量评估已成为国际可持续发展研究的焦点，是当前生态学、资源经济学、环境经济学以及生态经济学的交叉前沿领域。
　　
　　作为西部少数民族地区首府城市的呼和浩特市，自2000年初国家开始实施西部大开发战略以来，经济发展迅速。伴随着全市工业化和城市化的提高，农村地域向城市地域加速转变，全市经济社会建设对土地需求日益旺盛。土地利用变化越来越大。各方面矛盾日益突出。本项研究希望通过对全市土地利用变化及其生态系统服务价值分析，为合理调整土地利用格局，保障区域生态安全。促进区域可持续发展提供合理的理论依据。
　　
　　一、研究区概况
　　
　　呼和浩特市位于内蒙古自治区中部。地理坐标为北纬39°35’～41°25’。东经110°31’～112°20’。该市除市区外还辖有4县(托克托县、和林格尔县、清水河县、武川县)、1旗(土默特左旗)，人口约214万。
　　呼和浩特市属温带大陆性季风气候。年平均温度2～2.5℃。年平均降水量400毫米左右。本区北部为大青山中低山地和北麓丘陵。中部为土默川平原，东南分布有山地和黄土丘陵。其中，山地、丘陵、平原各占总面积的39.4％、37.6％和30.6％，海拔995～2280米。主要植被类型有针叶林、阔叶林、灌丛、草甸草原、典型草原等地带性植被类型。
　　
　　二、数据处理与研究方法
　　
　　(一)数据来源与处理
　　以2000年和2004年获得的TM遥感资料为基本信息源，参照1:25万地形图选取地面控制点(GCPs)，在PCI软件的GCPWorks模块下进行几何校正，误差控制在3个像元之内；结合野外调查数据，确定合理的土地分类系统，并采用标准假彩色的图像合成方案，利用EDARS及ArcVJew软件进行室内人机式交互解译，并在ArcGis软件支持下对两个不同时期的矢量数据进行叠加运算；土地利用变化、景观格局分析及生态环境效应分析是在ArcGjs9.1、Excel及Fragstats3.3软件支持下完成的。
　　
　　(二)生态系统服务价值计算
　　1997年，Costanza最先开展全球范围内的生态系统服务价值的估算，以每种生物群落单位面积上提供的生态系统服务价值，乘以该生物群落的总面积。得到每种生物群落的服务价值总和。由于Costanza的理论成果存在着一些不足，2003年谢高地等根据中国的实际情况。参考Costanza的研究成果，制定了中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表。
　　
　　研究采用Costanza的生态系统服务价值的估算公式和谢高地等制定的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表，对呼和浩特市的土地利用、覆盖类型的生态服务价值进行估算。生态系统服务价值的估算公式如下：
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
　　式中，V为研究区生态系统服务总价值(元)；Pi为第i类土地利用、覆盖类型单位面积的生态功能总服务价值(元/hm2)；Ai为研究区内第i类土地利用、覆盖类型的面积(hm2，n为土地利用，覆盖类型数目，Ai采用谢高地等制定的中国陆地生态系统服务单位面积价值。
　　
　　三、结果与分析
　　
　　(一)呼和浩特市土地利用变化
　　结合表3可以看到4年间呼和浩特市的土地利用转变情况：
　　1、耕地相对比较稳定。在转出方面主要为草地和林地，占了总转出量的96.45％。出现这种状况的原因应该主要是退耕还林还草政策的实施。同时在转入方面有686.29km2的草地转化为耕地，说明在退耕还林还草政策实施过程中还需要付出更大的努力。
　　2、林地变较频繁。在转出方面主要是转化为草地有175.56km2，在转入方面起主要作用的是草地和耕地。分别为950.59km2和260.16km2。
　　3、草地转化为林地和耕地的总面积为1636.88km2，而林地和耕地转化为草地的总面积仅为738.38km2。这是导致草地面积减少的主要原因，
　　4、建设用地的变化动态度也比较大，这也说明了呼和浩特市建设用地的空间转移比较频繁。建筑用地转化为其他用地很少，在转入方面主要是草地和耕地，由此可见，随着经济的发展，人口的膨胀，城市的扩建，建筑用地占用了大量的耕地和草地。
　　5、未利用土地基本没有转入，再转出方面主要为耕地和草地。分别为45.13km2和15.34km2，反映了呼和浩特市的土地开发利用情况。
　　6、除耕地外，其他几种土地利用类型的空间动态度都比较大，说明呼和浩特市人类活动非常频繁。对土地利用变化的影响非常大。
　　由图1和表4可以看到2000-2004的4年期间，土地利用的变化给呼和浩特市及各旗县生态系统服务价值带来不同程度的增加。总体而言，整个呼和浩特市生态系统服务价值增加了0.12×1010元，造成这种增值的主要原因是单位面积生态系统服务价值较高的林地面积增加较多，为975.14km2。六个旗县的生态系统服务价值也都有所增加，其中增加最多的是武川县，增加了约0.05×1010元。这与该县大力推广退耕还林、还草政策的大力实施有关。同时可以发现。以丘陵和山地为主的武川县，生态系统服务价值的增加程度要好于以平原为主的托县。
　　
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