王世東, 賈 策

(河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院, 河南 焦作 454000)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指自然生態(tài)系統(tǒng)及其組成物種產(chǎn)生的對人類生存和發(fā)展有支持作用的狀況和過程[1-3]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能包括一切能為人類提供服務(wù)與福利的自然資源和生態(tài)環(huán)境，其價值表現(xiàn)形式既包括有形的、實物形態(tài)的直接價值，如原材料、食物、藥品、礦產(chǎn)、水資源等；也包括無形的、非實物形態(tài)的間接價值，如水土保持、涵養(yǎng)水源、氣候調(diào)節(jié)、景觀享受等[4-6]。其中，直接價值的測算較為容易，可以采用一些比較成熟的資產(chǎn)測算方法，如收益現(xiàn)值法、重置成本法等，將直接價值商品化；間接價值的測算還沒有理想的方法[7]，主要是由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的計量標(biāo)準(zhǔn)和測算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，同時，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是動態(tài)過程，測算受時間和空間尺度的影響[8-10]。

從20世紀(jì)70年代開始，隨著世界各國人口、資源、環(huán)境等問題的日益加劇，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值逐漸引起世界各國的關(guān)注，國外許多專家、學(xué)者和政府部門開始研究，并試圖將其納入國民經(jīng)濟(jì)的核算體系[11]。首次使用了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)一詞，并列出了生態(tài)系統(tǒng)對人類的服務(wù)功能[12]；隨后，Ehrlich等[13]探討了自然生態(tài)系統(tǒng)在土壤肥力與基因庫維持中的作用。1997年，Daily[14]指出，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)及其所屬物種支撐與維持人類生存的條件和過程，進(jìn)行了系統(tǒng)研究。此后，許多國外專家和學(xué)者從不同角度對生態(tài)服務(wù)價值評估方法進(jìn)行了大量研究[15-18]。

從1997年開始，我國學(xué)者從模仿計算、參數(shù)修正到測算方法與對象等多方面進(jìn)行了一系列的生態(tài)服務(wù)價值研究，并取得了不錯的效果。例如，2000年，陳仲新等[19]以1994 年為基準(zhǔn)測算了中國生態(tài)系統(tǒng)的總價值、中國陸地生態(tài)系統(tǒng)價值和中國海洋生態(tài)系統(tǒng)價值。歐陽志云等[20]對水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行測算。最近幾年，遙感技術(shù)的快速發(fā)展使生態(tài)服務(wù)價值測算進(jìn)入了一個新的階段，它克服了以往傳統(tǒng)測算方法數(shù)據(jù)難獲取的問題，避免了“以點代面”的情況，有利于進(jìn)行大尺度動態(tài)生態(tài)服務(wù)價值測算。李京等[21]探討了基于遙感的生態(tài)服務(wù)價值定量測算模型和技術(shù)方法。劉慶等[22]利用遙感與GIS技術(shù)對黃河三角洲生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行了評估。于智強(qiáng)等[23]利用遙感技術(shù)研究了撫州市土地利用變化與生態(tài)服務(wù)價值的關(guān)系。王爽等[24]利用遙感手段研究了艾比湖流域近20 a生態(tài)服務(wù)價值對土地利用變化的響應(yīng)。尹占娥等[25]基于遙感手段系統(tǒng)研究了上海市濕地資源與生態(tài)服務(wù)價值。

總的來說，國內(nèi)生態(tài)服務(wù)價值測算的研究基本還處于模仿階段，主要是根據(jù)國外一些研究成果，對中國地區(qū)生態(tài)服務(wù)價值測算過程中的一些參數(shù)進(jìn)行修正，這未能很好的反映我國生態(tài)系統(tǒng)的狀況和準(zhǔn)確測算其生態(tài)服務(wù)價值。而且，國內(nèi)有關(guān)生態(tài)服務(wù)價值測算方面的研究還基本上限于利用單位面積價值對總量的靜態(tài)估算；雖然，近幾年我國有不少學(xué)者利用遙感和GIS技術(shù)對生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行了測算，并對生態(tài)服務(wù)價值的變化進(jìn)行了分析，但這些研究還基本處于初步階段，還需要根據(jù)中國的實際情況，綜合利用遙感、GIS技術(shù)和野外測定數(shù)據(jù)，并在生態(tài)服務(wù)價值測算過程中考慮生態(tài)系統(tǒng)類型、質(zhì)量狀況的時空差異，從而使生態(tài)服務(wù)價值測算結(jié)果能真實反映它在一定區(qū)域內(nèi)的時間與空間分布上的狀況。

本文以具有典型濱海生態(tài)特色的遼寧省大洼縣為例，利用遙感手段對研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行定量測算，并對其生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行動態(tài)變化分析，在此基礎(chǔ)上，深入研究土地利用變化與生態(tài)服務(wù)價值變化之間的內(nèi)在聯(lián)系。本研究為區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值測算提供了一種新的思路。研究結(jié)果對揭示維持研究區(qū)生態(tài)安全的機(jī)理，促進(jìn)區(qū)域環(huán)境保護(hù)、土地可持續(xù)利用與社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考，并為研究區(qū)水土流失防治提供重要科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)概況與資料來源

1.1　研究區(qū)概況

大洼縣地處遼寧省西南部、盤錦市南部、遼東灣北岸。東南及南部為大遼河所環(huán)抱，西瀕渤海遼東灣，具有典型的濱海生態(tài)縣域特色[26-27]。地處121°48′—122°21′E，40°41′—41°09′N，全區(qū)土地總面積1 387 km2。大洼縣地勢平坦，低洼多水，是由大遼河、遼河淤積退海灘涂發(fā)育而形成的濱海平原。全區(qū)屬溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，具有暖溫帶和中溫帶過度性特征。年平均氣溫9.3 ℃，年平均降雨量647.3 mm。區(qū)內(nèi)有大遼河、遼河、新開河及雙臺子河流經(jīng)境內(nèi)，注入渤海，流域面積1 527 km2，海岸線長68 km，河岸線近100 km。土壤屬溫帶半濕潤地區(qū)黑褐色土地帶，以水稻土、草甸土、沼澤土為主[26-27]。

1.2　數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所用數(shù)據(jù)主要有：Landsat TM遙感影像、土壤、植被、氣象、統(tǒng)計等資料[26-27]。其中，選取2000年9月3日、2005年8月22日和2010年9月20日三期TM影像，以1∶10 萬土地利用現(xiàn)狀圖為基準(zhǔn)對影像進(jìn)行幾何糾正和配準(zhǔn)，利用ENVI 5.3軟件進(jìn)行圖像鑲嵌與裁剪，采用以非監(jiān)督分類為主，目視解譯為輔的方法進(jìn)行分類。首先用ISODATA非監(jiān)督分類方法把影像自動分為15類，然后合并成需要的6種土地利用類型(耕地、林地、建設(shè)用地、濕地、水體、灘涂)，得到初步分類結(jié)果；然后進(jìn)行分類后處理；根據(jù)野外調(diào)查、GPS數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀圖及其他相關(guān)資料，采用目視解譯法修改混分和錯分像元，最終得到研究區(qū)土地利用分類結(jié)果；最后根據(jù)同期的地面資料和野外調(diào)查數(shù)據(jù)，隨機(jī)選取若干樣本區(qū)，計算其分類混淆矩陣和Kappa系數(shù)。結(jié)果顯示，土地利用分類總體精度為87.4%，Kappa系數(shù)為0.81，達(dá)到較好效果[26-27]。此外，利用ArcGIS 10.3軟件對研究區(qū)的氣象、土壤等資料進(jìn)行柵格化處理，用于后續(xù)生態(tài)服務(wù)價值測算[26-27]。

2　研究方法

2.1　基于遙感手段的生態(tài)服務(wù)價值評估指標(biāo)

本研究從宏觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，依據(jù)基于遙感的區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值估算的特點，確定基于遙感技術(shù)的生態(tài)服務(wù)價值評估指標(biāo)為，具體見表1。

2.2　生態(tài)系統(tǒng)遙感分類

不同的生態(tài)系統(tǒng)類型包含的直接價值和間接價值是不同的，因此基于遙感的生態(tài)服務(wù)價值測算的首要任務(wù)就是建立適于采用遙感技術(shù)進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價值測算的生態(tài)系統(tǒng)分類體系，然后再利用多源與多尺度遙感技術(shù)與方法獲取這些生態(tài)類型的空間分布狀況。

表1　基于遙感手段的生態(tài)服務(wù)價值評估指標(biāo)

根據(jù)我國《土地利用現(xiàn)狀分類》(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21010—2007)和全國土地利用/覆蓋分類體系，并參考研究區(qū)土地利用特征和TM遙感圖像的空間分辨率(30 m×30 m)，本研究共劃分出6種土地利用類型，即：耕地、林地、建設(shè)用地、濕地、水域、灘涂。

2.3　生態(tài)參數(shù)遙感測算

同一生態(tài)系統(tǒng)類型分布在不同的空間位置，其質(zhì)量狀況是不同的，并隨時間不斷變化；同時，生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值隨著生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況在不斷變化[1,4]。生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況可以通過一系列的生態(tài)參數(shù)來反映，而這些生態(tài)參數(shù)隨時間與空間變化的全覆蓋數(shù)據(jù)只有通過遙感方法才能夠獲取[1,4]。根據(jù)研究區(qū)特點，本文選取植被凈初級生產(chǎn)力和植被覆蓋度兩個生態(tài)參數(shù)來反映生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況。

(1) 植被凈初級生產(chǎn)力。也稱作植被凈第一性生產(chǎn)力(Net Primary Production，NPP)，是指綠色植物在單位時間和單位面積內(nèi)所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)數(shù)量，表現(xiàn)為植物通過光合作用固定的有機(jī)碳中扣除自身呼吸消耗掉的部分[1,4]。本文借助遙感技術(shù)，采用基于資源平衡觀點的光能利用率概念模型來計算植被凈初級生產(chǎn)力。

(2) 植被覆蓋度。植被覆蓋度(f)是指植被投影面積在單位面積上所占的比例，反映植被的茂密程度和植物進(jìn)行光合作用面積的大小，與植被指數(shù)存在關(guān)系，由NDVI求得。

2.4　生態(tài)服務(wù)價值遙感定量測算模型

一定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價值的總量是該區(qū)域內(nèi)各種生態(tài)系統(tǒng)提供的直接價值和間接價值的總和，并隨時間和區(qū)域內(nèi)所包含的各種生態(tài)系統(tǒng)的類型、面積、質(zhì)量的不同而變化。某一區(qū)域內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價值總量(V)可以用式(1)表示：

(1)

式中：c=1，2，…，n為生態(tài)系統(tǒng)的類型；Vc為第c類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值。

(2)

式中：i=1，2，…，n為第c類生態(tài)系統(tǒng)的第i種生態(tài)服務(wù)功能；Vci表示第c類生態(tài)系統(tǒng)的第i種生態(tài)服務(wù)類型的單位面積價值；j=1，2，…，m為某一區(qū)域內(nèi)Vci在空間上的像元數(shù)量；Sij為像元的面積大小(本研究中取30m×30m)；Rij為像元的調(diào)整系數(shù)，由生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況來決定。

Rij=F(A1,A2，…,An)

(3)

式中：A1，A2，…，An為表示生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況的生態(tài)參數(shù)，不同質(zhì)量狀況的相同生態(tài)系統(tǒng)類型的Vci是不一樣的，其差別通過Rij來調(diào)整[22]。本研究選取植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)和植被覆蓋度(fj)作為描述當(dāng)年生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況的生態(tài)參數(shù)，對于某一像元，調(diào)整系數(shù)Rij可以由使式(4)表示：

(4)

式中：NPPmean和fmean為一定區(qū)域內(nèi)第c類生態(tài)系統(tǒng)的NPP和f的均值；NPPj和fj為第j個像元的NPP和f的值。

計算植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)時采用改進(jìn)的光能利用率模型，具體的計算方法將在后面給出。

植被覆蓋度(fv)是指植被投影面積在單位面積上所占的比例用來衡量地表植被數(shù)量，每個像元的NDVI數(shù)據(jù)和fv有如下關(guān)系：

(5)

式中：NDVIi是第i月的NDVI數(shù)據(jù)，NDVIij是第j種覆蓋類型在第i月的值，fj是第j種土地覆蓋類型在像元中的所占比率，ei是誤差，模型的約束條件為：

(6)

考慮到模型的實際應(yīng)用，根據(jù)線形混合模型的假設(shè)，可以認(rèn)為每個像元的NDVI值由植被覆蓋部分(fv)和裸土部分(1-fv)的NDVI值合成，即：

(7)

式中：NDVIv是植被覆蓋部分的NDVI值；NDVIs是裸土覆蓋部分的NDVI值，年最大NDVI可以較好反映該年度植被長勢最好季節(jié)地表的植被覆蓋度，在實際計算中，取NDVI最大值代替NDVIv和最小值代替NDVIs，則植被覆蓋度(fv)計算公式如(8) 所示：

(8)

根據(jù)研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值計算要求，區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值評估的遙感模型主要包括：生態(tài)系統(tǒng)遙感分類、生態(tài)參數(shù)遙感測算、單項和單位面積生態(tài)服務(wù)價值計算三部分內(nèi)容。

3　結(jié)果與分析

3.1　生態(tài)服務(wù)價值數(shù)量變化分析

根據(jù)前述生態(tài)服務(wù)價值遙感定量測算方法，在ArcGIS軟件環(huán)境下，計算得出研究區(qū)2000年、2005年和2010年各種生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)服務(wù)價值(表2)。

(1) 研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值構(gòu)成及變化分析。從表2可以看出，2000—2005年，研究區(qū)年均生態(tài)服務(wù)價值總量從2000年的9.59億元/a減少到2005年的9.42億元/a，減少比例為1.75%。其中，耕地和濕地減少較為明顯，耕地減少了7.02%，濕地減少了3.22%；耕地生態(tài)服務(wù)價值減少的原因主要是由于近年來研究區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致建設(shè)用地不斷侵占農(nóng)田，使耕地面積大幅減少；另外，由于自然環(huán)境變化以及人為因素的干擾導(dǎo)致研究區(qū)濕地面積在不斷減少，這些都是耕地和濕地生態(tài)服務(wù)價值減少的主要原因。在2000—2005年期間，林地生態(tài)服務(wù)價值增加了24.00%，水域生態(tài)服務(wù)價值增加了13.12%，灘涂生態(tài)服務(wù)價值增加了3.23%，三者生態(tài)服務(wù)價值的增加主要是由于其土地面積的增加；林地面積的增加是由于近年來研究區(qū)開展生態(tài)縣建設(shè)，不斷植樹造林，使林地面積不斷增加，水域面積的增加是由于研究區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展致使養(yǎng)殖水面的不斷增加，而灘涂面積的增加主要是因為濕地退化為灘涂所致。雖然，2000—2005年，林地、水域和灘涂的生態(tài)服務(wù)價值在增加，但是由于它們在總價值中所占比重較小，所以三者生態(tài)服務(wù)價值的增加也未能改變研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值總量不斷減少的趨勢。

2005—2010年，研究區(qū)年均生態(tài)服務(wù)價值總量從2005年的9.42億元/a減少到2010年的9.04億元/a，減少比例為4.05%。其中，耕地減少了5.27%，林地減少了19.22%，濕地減少了8.82%，灘涂減少了0.76%。研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值的減少主要是因為發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能土地面積的不斷減少所致，耕地面積的減少主要是因為建設(shè)用地的不斷侵占，林地面積的大幅減少是因為近幾年研究區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張與農(nóng)村拆村并點等活動的實施，濕地和灘涂面積的減少是自然因素與人為因素共同作用的結(jié)果。這些都是研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值減少的主要原因。2000—2005年，只有水域的生態(tài)服務(wù)價值在增加，增加了9.13%，主要原因是由于研究區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展致使養(yǎng)殖水面的不斷增加所致?？偟膩碚f，2005—2010年，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值總量在不斷減少，而且其減少的速度大大超過2000—2005年。綜合2000—2010年研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值變化情況可以看出，10 a間，隨著不同土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值總量呈逐漸減少的趨勢。其中，耕地生態(tài)服務(wù)價值減少了11.92%，濕地減少了11.75%，總價值減少了5.74%，雖然，林地、水域和灘涂的生態(tài)服務(wù)價值有一定程度的增加，但是未能改變研究區(qū)總體生態(tài)服務(wù)價值不斷減少的趨勢。

表2　研究區(qū)2000年、2005年、2010年生態(tài)服務(wù)價值及比例

3.2　生態(tài)服務(wù)價值空間格局變化分析

根據(jù)前面介紹的基于遙感的生態(tài)服務(wù)價值測算方法，在ArcGIS軟件環(huán)境下，得到研究區(qū)2000年、2005年和2010年生態(tài)服務(wù)價值空間分布圖(附圖14)。

從研究區(qū)三期生態(tài)服務(wù)價值空間分布圖可以看出，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值空間分異特征基本呈現(xiàn)從西南部沿海地帶向東北部內(nèi)陸遞減的趨勢。從圖中可以看出，大片的濕地在研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能中起著重要的作用，濕地3個年份平均單位面積生態(tài)服務(wù)價值為1.064萬元/hm2，單位面積生態(tài)服務(wù)價值僅次于林地，但是濕地的生態(tài)服務(wù)總價值卻僅次于耕地，位居第二位，緊隨其后的是西南部沿海灘涂，在研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中也起著重要作用。另外，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中起著重要作用的水域也主要分布在西部沿海地帶，例如三角洲水庫和榮興水庫都位于西部。由此可以看出，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值西南部明顯高于東北部。此外，從三期生態(tài)服務(wù)價值空間分布特征可以看出，單項生態(tài)服務(wù)總價值位于第一位的耕地的單位面積生態(tài)服務(wù)價值的變化趨勢也呈現(xiàn)由西南向東北遞減的趨勢。這些生態(tài)服務(wù)價值的變化趨勢與研究區(qū)年均溫度圖和年均降水量分布圖趨勢基本一致，由此可以看出，生態(tài)服務(wù)價值的變化受溫度和降水的影響相當(dāng)明顯，靠近海邊氣溫和降水都較適宜植被生長。所以研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值呈現(xiàn)從西南部沿海地帶向東北部內(nèi)陸遞減的趨勢，這種分布趨勢基本與研究區(qū)植被覆蓋度和植被凈第一性生產(chǎn)力(NPP)的空間分布相近。此外，從2000年、2005年和2010年三期生態(tài)服務(wù)價值空間分布圖看出，2005年研究區(qū)各土地類型的單位面積生態(tài)服務(wù)價值稍高于2000年和2010年，主要原因是因為2005年的平均溫度偏高而且降水量大于其他兩個年份，水溫的變化將直接影響生態(tài)服務(wù)價值的變化。

總的來說，2000—2010年，研究區(qū)域內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價值分布未發(fā)生較大變化，空間分布結(jié)構(gòu)與格局較為穩(wěn)定，不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值界限明顯，并呈西南部沿海地帶向東北部內(nèi)陸遞減的趨勢。

3.3　生態(tài)服務(wù)價值與土地利用變化相關(guān)分析

表2是研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值與土地利用變化對比分析表，從中可以看出，近十年來，研究區(qū)雖然土地總面積沒有變化，但是其生態(tài)服務(wù)總價值卻在不斷減少，主要原因是由于土地利用類型中發(fā)揮重要生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)用地在不斷減少，而不具有生態(tài)服務(wù)價值的建設(shè)用地在不斷增加，最終導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)服務(wù)總價值在不斷減少。另外，各種土地利用類型的單項生態(tài)服務(wù)價值變化與其相應(yīng)土地面積的變化呈一定的正相關(guān)關(guān)系，例如，2000年、2005年和2010年3個年份耕地的面積所占比例分別為51.59%，46.96%和45.25%，其生態(tài)服務(wù)價值所占比例分別為51.42%，48.67%和48.05%；林地的面積所占比例分別為1.65%，2.02%和1.64%，其生態(tài)服務(wù)價值所占比例分別為2.83%，3.57%和3.01%；水域的面積所占比例分別為9.82%，13.23%和15.69%，其生態(tài)服務(wù)價值所占比例分別為9.21%，10.61%和12.07%；濕地的面積所占比例分別為8.34%，9.41%和10.30%，其生態(tài)服務(wù)價值所占比例分別為18.79%，18.51%和17.59%；灘涂的面積所占比例分別為12.46%，11.77%和10.60%，其生態(tài)服務(wù)價值所占比例分別為17.75%，18.65%和19.29%；建設(shè)用地雖然土地面積所占比例不小，但是其生態(tài)服務(wù)價值為零。

從以上研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值與土地利用變化對比分析可以看出，單項生態(tài)服務(wù)價值雖然與相應(yīng)土地類型面積有一定的正相關(guān)關(guān)系，但是單位面積生態(tài)服務(wù)價值較高的土地類型以較小的用地比例卻占了較高的生態(tài)服務(wù)價值比例，例如，濕地在3個年份占土地總面積平均比例為9.35%，但是其生態(tài)服務(wù)價值所占平均比例為18.30%，林地和灘涂也以較小的土地面積占居了較大的生態(tài)服務(wù)價值比例。這些都說明，要想建設(shè)較好的生態(tài)環(huán)境以及取得較大的生態(tài)效益，應(yīng)該保障區(qū)域內(nèi)具有重要生態(tài)服務(wù)功能的土地類型，例如濕地、林地、水域以及灘涂等土地類型的最低用地數(shù)量和合理空間布局；這將在一定生態(tài)安全水平上最大限度地避免可能發(fā)生的區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題。

4　結(jié) 論

本文以遼寧省大洼縣2000—2010年的3期Landsat TM系列多光譜遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，分析了大洼縣土地利用變化情況，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)大洼縣土地利用特點和生態(tài)系統(tǒng)類型特征，選取植被凈初級生產(chǎn)力、植被覆蓋度等生態(tài)參數(shù)，利用Landsat TM遙感影像、地面觀測、氣象數(shù)據(jù)、統(tǒng)計資料等數(shù)據(jù)，從宏觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，依據(jù)基于遙感的區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值估算的特點，從有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和貯存、涵養(yǎng)水源、保持水土、吸納二氧化碳與釋放氧氣和維持生物多樣性共6個方面構(gòu)建了基于遙感技術(shù)的生態(tài)服務(wù)價值評估指標(biāo)體系，然后建立了生態(tài)服務(wù)價值遙感定量測算模型，并利用該模型對研究區(qū)單項、單位面積以及總生態(tài)服務(wù)價值進(jìn)行了定量計算。

研究表明，10 a間年，從數(shù)量上看，研究區(qū)年均生態(tài)服務(wù)價值總量從2005年的9.42億元/a減少到2010年的9.04億元/a，減少比例為4.05%。其中，耕地減少了5.27%，林地減少了19.22%，濕地減少了8.82%，灘涂減少了0.76%。研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值的減少主要是因為發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能土地面積的不斷減少所致，耕地面積的減少主要是因為建設(shè)用地的不斷侵占，林地面積的大幅減少是因為近幾年研究區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張與農(nóng)村拆村并點等活動的實施，濕地和灘涂面積的減少是自然因素與人為因素共同作用的結(jié)果。隨著不同土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值總量呈逐漸減少的趨勢。其中，耕地生態(tài)服務(wù)價值減少了11.92%，濕地減少了11.75%，總價值減少了5.74%，雖然，林地、水域和灘涂的生態(tài)服務(wù)價值有一定程度的增加，但是未能改變研究區(qū)總體生態(tài)服務(wù)價值不斷減少的趨勢。從空間格局上看，2000—2010年，研究區(qū)域內(nèi)的生態(tài)服務(wù)價值分布未發(fā)生較大變化，空間分布結(jié)構(gòu)與格局較為穩(wěn)定，不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值界限明顯，并呈西南部沿海地帶向東北部內(nèi)陸遞減的趨勢。

從研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價值與土地利用變化對比分析中可以看出，近10 a來，研究區(qū)雖然土地總面積沒有變化，但是其生態(tài)服務(wù)總價值卻在不斷減少，主要原因是由于土地利用類型中發(fā)揮重要生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)用地在不斷減少，而不具有生態(tài)服務(wù)價值的建設(shè)用地在不斷增加，最終導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)服務(wù)總價值在不斷減少。研究結(jié)果說明，要想建設(shè)較好的生態(tài)環(huán)境以及取得較大的生態(tài)效益，應(yīng)該保障區(qū)域內(nèi)具有重要生態(tài)服務(wù)功能的土地類型，例如濕地、林地、水域以及灘涂等土地類型的最低用地數(shù)量和合理空間布局；這將在一定生態(tài)安全水平上最大限度地避免可能發(fā)生的區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題。

本研究為區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值測算提供了一種新的思路。研究結(jié)果對揭示維持研究區(qū)生態(tài)安全的機(jī)理，促進(jìn)區(qū)域環(huán)境保護(hù)、土地可持續(xù)利用與社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考，并為研究區(qū)水土流失防治提供重要科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1]趙志剛,余德,韓成云,等.2008—2016年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2017,26(2):198-208.

[2]張廣朋,徐海量,杜清,等.近20a葉爾羌河流域生態(tài)服務(wù)價值對土地利用/覆被變化的響應(yīng)[J].干旱區(qū)研究,2016,33(6):1303-1310.

[3]顧劍紅,王玉杰,王云琦,等.土地利用變化對生態(tài)服務(wù)價值的影響:以廣西隆林縣和西林縣為例[J].中國水土保持科學(xué),2016,14(5):100-109.

[4]謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價值評估[J].自然資源學(xué)報,2003,18(2):189-196.

[5]穆松林.1982—2014年內(nèi)蒙古自治區(qū)溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其空間分布[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2016,30(10):76-81.

[6]樊敏,李富程,郭亞琳,等.退耕還林對岷江上游高山聚落區(qū)生態(tài)服務(wù)價值變化的影響[J].山地學(xué)報,2016,34(3):356-365.

[7]楊昆,賀磊,許乃中,等.柳江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響研究[J].生態(tài)科學(xué),2016,35(4):148-156.

[8]Costanza R, D′Arge R, Groot R D, et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital 1[J]. World Environment, 1997,25(1):3-15.

[9]Ehrlich P R, Holdren J P. Human population and the global environment[J]. Population Debate, 1975:92-104.

[10]Potter C S, Randerson J T, Field C B, et al. Terrestrial ecosystem production: A process model based on global satellite and surface data[J]. Global Biogeochemical Cycles, 1993,7(4):811-841.

[11]哈麗旦·司地克,玉素甫江·如素力,麥麥提吐爾遜·艾則孜.焉耆盆地氣候變化和人類活動對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,24(5):684-694.

[12]Wilson C L, Matthews W H. Mans impact on the global environment: assessment and recommendations for action[R]. Cambridge Massachusetts Mit Press, 1970.

[13]Ehrlich P R, Ehrlich A H. Extinction [M]. New York: Ballantine, 1981.

[14]Daily G. Nature′s service: societal dependence on natural ecosystem [M]. Washington DC: Island Press, 1997.

[15]Sellers P J, Tucker C J, Collatz G J, et al. A global 1° by 1° NDVI data set for climate studies. Part 2: The generation of global fields of terrestrial biophysical parameters from the NDVI[J]. International Journal of Remote Sensing, 1994,15(17):3519-3545.

[16]Field C B, Randerson J T, Malmstr?m C M. Global net primary production: Combining ecology and remote sensing☆[J]. Remote Sensing of Environment, 1995,51(1):74-88.

[17]Prince S D, Goward S N. Global primary production: A remote sensing approach[J]. Journal of Biogeography, 1995,22(4/5):815-835.

[19]陳仲新,張新時.中國生態(tài)系統(tǒng)效益的價值[J].科學(xué)通報,2000,45(1):17-22.

[20]歐陽志云,趙同謙,王效科,等.水生態(tài)服務(wù)功能分析及其間接價值評價[J].生態(tài)學(xué)報,2004,24(10):2091-2099.

[21]李京,陳云浩,潘耀忠,等.生態(tài)資產(chǎn)定量遙感測量技術(shù)體系研究：生態(tài)資產(chǎn)定量遙感評估模型[J].遙感信息,2003(3):8-11.

[22]劉慶,李偉,陸兆華.基于遙感與GIS的黃河三角洲綠色空間生態(tài)服務(wù)價值評估[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2010,19(8):1838-1843.

[23]于智強(qiáng),臧德彥,陳龍乾,等.基于遙感的撫州市土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值變化研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,19(5):202-206.

[24]王爽,丁建麗,王璐,等.基于遙感的艾比湖流域近20年生態(tài)服務(wù)價值對土地利用變化的響應(yīng)[J].水土保持研究,2014,21(5):144-149.

[25]尹占娥,田娜,殷杰,等.基于遙感的上海市濕地資源與生態(tài)服務(wù)價值研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2015,24(6):925-930.

[26]王世東,慎利,王新闖.基于RS與GIS的生態(tài)用地評價:以遼寧省大洼縣為例[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013,21(5):628-637.

[27]張合兵,王世東.典型生態(tài)縣域土地利用時空與景觀格局變化[J].水土保持研究,2015,22(2):246-252.