羅盛鋒,閆文德

1 中南林業(yè)科技大學(xué),長沙 410004 2 桂林理工大學(xué)旅游學(xué)院,桂林 541004 3 南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室,長沙 410004

劇烈人類活動(dòng)影響下,全球氣候環(huán)境及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局發(fā)生顯著變化,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性日漸凸顯[1- 2]。區(qū)域結(jié)構(gòu)特征是反映生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)關(guān)鍵指標(biāo),合理量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)并比較不同功能為人類提供的利益是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[3- 4]。隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的不斷深入,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定量評估方法日趨成熟,常見的方法有條件價(jià)值法、影子工程法、市場機(jī)會(huì)法和資產(chǎn)價(jià)值法等[5- 9]。謝高地等人提出的基于專家知識(shí)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估法具有使用簡便、數(shù)據(jù)需求少、結(jié)果可比性高、評估較全面等優(yōu)點(diǎn),作為快速評估工具被眾多研究人員用以評估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[10- 11]。

2008年我國提出將廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)成為重要國際區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作區(qū),這一定位對促進(jìn)我國西部大開發(fā)、面向東盟開放合作和廣西經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。北部灣近海沿岸地區(qū)作為陸地和海洋相互作用區(qū)域,人類活動(dòng)頻繁、干擾強(qiáng)烈,是環(huán)境敏感地區(qū)和生態(tài)脆弱地區(qū)[12]。近年來,隨著這一地區(qū)經(jīng)濟(jì)和城市化迅速發(fā)展,人口快速增長和資源過度消耗使得環(huán)境污染不斷加劇,海水倒灌、植被退化和土地沙化等嚴(yán)峻的生態(tài)問題日漸涌現(xiàn),已對北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[13- 16]。但當(dāng)前關(guān)于北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的研究較少,快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和劇烈的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化間的關(guān)系仍不清楚。因此,評估北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能并研究其演變特征及其驅(qū)動(dòng)力,對促進(jìn)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

為了解廣西北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化規(guī)律,本文基于Landsat數(shù)據(jù),通過3S技術(shù)獲取北部灣沿岸地區(qū)1999、2006和2014年土地利用/覆蓋分布圖,并采用改進(jìn)的單位面積價(jià)值當(dāng)量法[17]估算研究區(qū)不同時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變特征,揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的主要驅(qū)動(dòng)因素,以期為北部灣沿岸地區(qū)土地資源的合理配置、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)旅游開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣西北部灣沿岸地區(qū)瀕臨南海,東自洗米河口與廣東接界,西至北侖河與越南分界,自東向西涵蓋北海、欽州和防城港3個(gè)地級市。該區(qū)地處北回歸線以南的低緯度地區(qū),南瀕熱帶海洋地區(qū),受海洋性季風(fēng)影響,屬于熱帶季風(fēng)氣候。年均溫在20—26℃,年平均日照時(shí)間1750—2650h,光照充足,終年溫暖,常年多雨[12]。地勢總體西高東低,從陸地向海洋傾斜,地理特征明顯,沿海地形破碎,海岸曲折。沿海、沿疆、沿邊的三重疊加,是北部灣與國內(nèi)其他地區(qū)相比所具有的鮮明特征?，F(xiàn)階段主要以工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo),由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)逐步向新型制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型,結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,特別是旅游類服務(wù)業(yè)增長迅速,使得該區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值取得了跨越式發(fā)展。1999—2014年間,研究區(qū)旅游人數(shù)從1058.78萬人次增長到2981.9萬人次,旅游收入從43.01億元次增長到750.24億元,A級景區(qū)從6個(gè)增長到34個(gè)。

本文選取北海市的合浦縣、銀海區(qū)、鐵山港區(qū)、海城區(qū)、欽州市的欽南區(qū)、防城港市的港口區(qū)、防城區(qū)和東興市8個(gè)區(qū)縣為研究區(qū)(圖1),總面積約8840km2,所有區(qū)縣均有濱海的區(qū)位優(yōu)勢,且經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略地位突出。

圖1 研究區(qū)位圖Fig.1 The study area

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

以時(shí)序Landsat衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),選擇研究區(qū)1999、2006和2014年無云、生長季/非生長季的高質(zhì)量影像,并配合DEM(Digital Elevation Model)、土地利用現(xiàn)狀圖、森林清查成果、交通網(wǎng)絡(luò)圖等專題圖為輔助數(shù)據(jù)[18]。

根據(jù)研究區(qū)地物特點(diǎn),參照《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 21010—2007),將研究區(qū)土地利用/覆蓋分為8大類：林地、果園、建設(shè)用地、耕地、水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖用地、紅樹林和裸地。在ENVI軟件支持下,采用監(jiān)督分類結(jié)合人工目視矯正,完成3期遙感影像解譯。精度驗(yàn)證結(jié)果表明3個(gè)時(shí)期的分類精度分別為85.63%、85.27%和89.96%,滿足研究需求。

2.2 生態(tài)服務(wù)價(jià)值評估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概念被提出后不斷深化和發(fā)展,而千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MA, Millennium Ecosystem Assessment)的定義使用最為廣泛[19-21]。為量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,將研究區(qū)土地利用類型合并為六大生態(tài)系統(tǒng)(表1),參考謝高地等2015年提出的最新研究成果[17],評估北部灣沿岸地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)由供給、調(diào)節(jié)、支持和文化四大類構(gòu)成,在此基礎(chǔ)上劃分為11小類,各生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量見表1,標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量為3406.5元/hm2[17]。

表1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量

2.3 驅(qū)動(dòng)指標(biāo)體系

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變的驅(qū)動(dòng)包括自然環(huán)境和人文影響兩方面[22],短時(shí)間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)演變主要是人文驅(qū)動(dòng)影響。參考相關(guān)研究[11, 23],收集人口指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和旅游指標(biāo)3方面的人文驅(qū)動(dòng)因子(表2)。所有指標(biāo)都是按照區(qū)縣為單位進(jìn)行收集,涵蓋了1999、2006和2014年3個(gè)時(shí)期,部分?jǐn)?shù)據(jù)存在缺項(xiàng),但不影響后續(xù)研究分析。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)體系

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)變化

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)總面積變化

1999—2014年,農(nóng)田和森林是研究區(qū)最主要的生態(tài)系統(tǒng),且耕地、林地和果園面積變化顯著(表3)。1999年和2006年研究區(qū)耕地面積最大,具有景觀基質(zhì)特性,其次是果園、林地。2014年果園面積達(dá)2720.13km2,而耕地面積僅為2636.67km2,景觀基質(zhì)發(fā)生變化,果園成為該區(qū)域景觀基質(zhì),其次是耕地、林地、建設(shè)用地、水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖、裸地,紅樹林面積最小。從面積變化率來看,建設(shè)用地變化率最高,說明研究區(qū)城市擴(kuò)張、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快。紅樹林、耕地、裸地的面積不斷減少,紅樹林消失情況最為嚴(yán)重,說明生態(tài)環(huán)境惡化加劇了天然濕地生態(tài)系統(tǒng)退化。

表3 1999—2014年間北部灣沿岸地區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)面積變化

3.1.2 生態(tài)系統(tǒng)空間分布與格局變化

1999—2014年北部灣沿岸地區(qū)各類生態(tài)系統(tǒng)總量變化劇烈,但其空間分布特征并未顯著改變?？傮w來看,林地主要分布在西部,耕地主要分布在東部,水體主要分布在南部,果園則鑲嵌在整個(gè)區(qū)域內(nèi)(圖2)。各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)類型分布差異顯著,可分為3類：(1)以海城區(qū)代表的城市生態(tài)系統(tǒng)景觀,1999年建設(shè)用地面積49.64km2,且隨著時(shí)間推移面積不斷增加,2014年達(dá)到58.82km2,占海城區(qū)面積的63.26%。(2)以合浦縣、欽南區(qū)、港口區(qū)、銀海區(qū)和鐵山港區(qū)為代表的典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)景觀,耕地和果園是主要景觀基底,水果的較高經(jīng)濟(jì)效益造成1999—2014年間耕地向果園轉(zhuǎn)變情況嚴(yán)重。(3)以東興區(qū)和防城區(qū)為代表的典型農(nóng)林復(fù)合景觀,林地面積最大,其次為果樹和耕地,生態(tài)工程實(shí)施使該區(qū)域高海拔、陡坡地區(qū)的果樹和耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值亍?/p>

圖2 北部灣沿岸地區(qū)3期生態(tài)系統(tǒng)分布圖Fig.2 The ecosystem types distribution in study area for years of 1999, 2006 and 2014

生態(tài)系統(tǒng)的格局特征決定區(qū)域生態(tài)過程,而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受區(qū)域生態(tài)過程調(diào)控,因此景觀格局指數(shù)被用來分析北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的格局變化[24- 26]。斑塊密度(PD, Patch Density)可描述各類生態(tài)系統(tǒng)的破碎化程度[27],建設(shè)用地PD持續(xù)增長(表4),說明該區(qū)域城市呈現(xiàn)爆發(fā)式擴(kuò)張,但并非攤大餅式擴(kuò)張,而是比較分散的建設(shè),使其破碎化越來越嚴(yán)重。耕地和林地破碎化程度先增大后減小,說明耕地斑塊以零星狀態(tài)減少,而林地斑塊以零星狀態(tài)增長。果園斑塊數(shù)量雖然較多,但持續(xù)減少,且PD最大但持續(xù)減小,而果園面積在1999—2014年間有所增加,說明果園是成片變化,新增斑塊使果園形成更大的斑塊,從而降低其破碎化程度。紅樹林的PD變化趨勢與果園相似,但其面積不斷減少,說明紅樹林成片消失使得破碎度減小。散布與并列指數(shù)(IJI, Interspersion and Juxtaposition Index)可反映各類景觀的散布與并列程度[27],從表5得知水產(chǎn)養(yǎng)殖用地具有零散分布的特點(diǎn),其IJI最大。紅樹林的IJI呈現(xiàn)小幅增加后大幅減少的趨勢,說明初始階段紅樹林分布比較零散,后來隨著面積減少而比較集中。林地的IJI呈現(xiàn)先大幅增加后小幅增加的持續(xù)增長趨勢,說明初始狀態(tài)林地比較集中,隨著森林面積的增加其分散程度也在不斷加大。其他類型的IJI變化幅度較小,且均在70左右,說明這些類型在空間分布上較分散。

表4 1999—2014年間各景觀類型斑塊密度變化

表5 1999—2014年間各景觀類型散布與并列指數(shù)變化

景觀水平選擇斑塊密度(PD, Patch Density)、景觀形狀指數(shù)(LSI, Landscape Shape Index)、蔓延度指數(shù)(CONTAG, Contagion Index)、景觀聚集度指數(shù)(COHESION, Patch Cohesion Index)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI, Shannon′s Diversity Index)5個(gè)指標(biāo)[28- 29]來分析北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)格局動(dòng)態(tài)(表6)。PD呈現(xiàn)出先增大后減小趨勢,說明人類活動(dòng)影響下研究區(qū)景觀總破碎度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,且2014年破碎程度比1999年大。1999年和2006年的LSI差異較小,而2006—2014年的LSI大幅減小,說明人類對土地的不斷開發(fā)和利用使景觀形狀越來越簡單。CONTAG變化趨勢說明景觀蔓延度先減小后增大,但2006年和2014年間的差異較小。COHESION持續(xù)減小,變化幅度小,說明人類活動(dòng)雖然使各生態(tài)系統(tǒng)類型和斑塊大小發(fā)生了轉(zhuǎn)變,但整個(gè)景觀的團(tuán)聚程度變化不顯著。1999—2014年間SHDI先增大后不變,說明北部灣沿岸地區(qū)在城市發(fā)展過程中各生態(tài)系統(tǒng)的分布越來越均勻。

表6 北部灣沿岸地區(qū)景觀水平景觀格局指數(shù)

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量變化

1999—2014年北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值由4.83×1010元增加到5.40×1010元(表7)。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值最高,超過研究區(qū)總價(jià)值的50%。水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值較高,且持續(xù)增大;濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值先增大后減小,整體小幅減少0.74%。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值不斷減小,1999—2014年間由4.87×109元減小到3.49×109元。雖然耕地面積較大,但農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值較小;而水域面積最小,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值較大;森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值最大,說明其是北部灣沿岸地區(qū)非常重要的生態(tài)系統(tǒng)。

表7 1999—2014年間北部灣沿岸地區(qū)各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及變化

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值類型間變化

1999—2014年間除食物生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)和維持養(yǎng)分價(jià)值有所減少外,其他服務(wù)類型的價(jià)值均呈現(xiàn)增長趨勢(表8)。從供給服務(wù)組成上來看,食物生產(chǎn)和原料生產(chǎn)價(jià)值為正,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)耗水使得水源供給為負(fù)。隨著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)向森林生態(tài)系統(tǒng)演變,食物生產(chǎn)價(jià)值減少,原料生產(chǎn)和水源供給價(jià)值增加。從調(diào)節(jié)服務(wù)組成上來看,水文調(diào)節(jié)價(jià)值最高,凈化環(huán)境價(jià)值最低。隨著生態(tài)系統(tǒng)演變,特別是森林生態(tài)系統(tǒng)和水域面積的增加,水文調(diào)節(jié)價(jià)值不斷增大,而氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和凈化環(huán)境價(jià)值先增大后減小,1999—2014年氣體調(diào)節(jié)價(jià)值減少了8.61×106元。從支持服務(wù)組成來看,生物多樣性和土壤保持價(jià)值較大,且呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢;而維持養(yǎng)分價(jià)值較小,且持續(xù)減小。文化服務(wù)只有美學(xué)景觀一項(xiàng),隨著北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變,美學(xué)景觀價(jià)值先增大后減小,因?yàn)?006年以后不合理的開發(fā)降低了該區(qū)域的文化服務(wù)功能。總體來看,調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值比例最高,變化量最大,而文化服務(wù)價(jià)值比例最低,變化量最小。

3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間變化

分析單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(圖3),北部灣各區(qū)縣面積和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成差異較大,可按區(qū)縣平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平分為兩類：(1)以東興市為代表的平均服務(wù)水平較高的區(qū)縣,(2)以海城區(qū)為代表的平均服務(wù)水平較低的區(qū)縣。高服務(wù)水平的區(qū)縣中,東興市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最大,經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使耕地、林地向果園轉(zhuǎn)變使得該區(qū)域生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈增大后較小的趨勢。合浦縣、防城區(qū)、欽南區(qū)和港口區(qū)單位面積服務(wù)價(jià)值較大,但前三個(gè)區(qū)縣從1999—2014年間不斷增大,港口區(qū)卻有減小趨勢。低服務(wù)水平的區(qū)縣中,海城區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最小,且持續(xù)減小。而鐵山港區(qū)和銀海區(qū)是典型的農(nóng)業(yè)景觀區(qū)縣,單位面積服務(wù)價(jià)值較小,呈小幅波動(dòng)。

表8 1999—2014年間北部灣沿岸地區(qū)各類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

圖3 不同年份各區(qū)縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Fig.3 Per unit area ecosystem service value (Yuan/hm2) of each county for years of 1999, 2006 and 2014

以1km×1km網(wǎng)格為單位統(tǒng)計(jì)并分析1999—2014年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量變化(圖4)可知,較高ESV (Ecosystem Service Value) 區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部,而較低ESV區(qū)域主要分布在海城區(qū)周圍。1999—2006年間ESV減少的區(qū)域比較分散,ESV增加的區(qū)域主要是合浦縣耕地轉(zhuǎn)變?yōu)楣麍@的區(qū)域;2006—2014年間ESV減少的區(qū)域主要集中在城市開發(fā)區(qū)域,高經(jīng)濟(jì)效益的水果刺激讓更多的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)楣麍@,因此合浦縣和欽南區(qū)連片耕地ESV提升。

圖4 1999—2014年間北部灣1km×1km網(wǎng)格內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化Fig.4 Ecosystem service value change of the fishnet with 1km × 1km from 1999 to 2014

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化驅(qū)動(dòng)力

利用1999—2014年間北部灣各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和對應(yīng)驅(qū)動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析,剔除相關(guān)性較低的因子并進(jìn)行逐步回歸分析(表9)。供給服務(wù)價(jià)值僅有一個(gè)回歸方程,且自變量為人口密度,其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均有兩個(gè)回歸方程,且最終自變量均為綜合城鎮(zhèn)化率。而本文中的綜合城鎮(zhèn)化率為城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋壤?屬于人口結(jié)構(gòu)指標(biāo),人口結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)結(jié)構(gòu)變化,最終影響北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。人口密度反映了各區(qū)縣人口分布狀況,可能會(huì)影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量及聚集、破碎等空間分布特征從而改變區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)供給功能。

表9 北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值回歸模型

表中,y：服務(wù)價(jià)值(元);x7：綜合城鎮(zhèn)化率(%);x13：農(nóng)民人均純收入(元);x6：人口密度(人/km2);x8：GDP總量(億元);x15：林業(yè)生產(chǎn)總值(萬元)

分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值、調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值、支持服務(wù)價(jià)值和文化服務(wù)價(jià)值得知,農(nóng)民人均純收入是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值和文化服務(wù)價(jià)值第二重要的驅(qū)動(dòng)因子,農(nóng)民人均純收入能描述生活水平、社會(huì)福利,當(dāng)農(nóng)民人均純收入較高時(shí)文化服務(wù)需求才會(huì)提高,因?yàn)樘嵘宋幕?wù)價(jià)值和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值。GDP總量是調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值第二重要驅(qū)動(dòng)因子,說明區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)功能受區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。林業(yè)生產(chǎn)總值是支持服務(wù)價(jià)值第二重要的驅(qū)動(dòng)因子,突出了森林生態(tài)系統(tǒng)在支持服務(wù)上的重要性。

4 討論

4.1 生態(tài)服務(wù)價(jià)值評估方法

改進(jìn)的當(dāng)量因子法雖然是一種靜態(tài)的評估方法,使用簡單、數(shù)據(jù)需求少,特別適用于區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評估[17]。此外,當(dāng)量因子法計(jì)算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值能有效反應(yīng)區(qū)域時(shí)空動(dòng)態(tài),可以滿足北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在時(shí)間和空間上動(dòng)態(tài)變化的研究[11]。

北部灣濱海,雖然研究區(qū)范圍內(nèi)水域面積較小,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量僅次于森林生態(tài)系統(tǒng),這可能是謝高地等最新研究成果[17]中極大的提升了水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量,特別是水源供給和水文調(diào)節(jié)價(jià)值量。改進(jìn)后的價(jià)值當(dāng)量評估方法將生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行二級劃分,且修正了多項(xiàng)服務(wù)價(jià)值,但在水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是否存在高估的可能性,還有待進(jìn)一步探討。此外,雖然水田在進(jìn)行糧食生產(chǎn)過程中會(huì)消耗大量水,但區(qū)域尺度下水稻用水量的分配及耗水機(jī)理仍不清晰[30],農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的水源供給價(jià)值可能過分低估。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)空間分布與演變

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間分布(3.1.1節(jié))與生態(tài)系統(tǒng)空間分布(3.2.2節(jié))存在聯(lián)系,也有顯著差異。海城區(qū)是典型的城市生態(tài)系統(tǒng),單位面積服務(wù)價(jià)值最小,卻與鐵山港區(qū)、銀海區(qū)這種典型農(nóng)業(yè)景觀的區(qū)縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力相差不大,都在40000元/hm2左右。鐵山港區(qū)和銀海區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地以水田為主,其對水資源的需求使得水源供給為負(fù)值,降低了區(qū)縣平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平。東興市、防城區(qū)是典型的森林生態(tài)系統(tǒng)為主要的區(qū)縣,但單位面積服務(wù)價(jià)值卻與合浦縣、海城區(qū)和欽南區(qū)這種農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為主的區(qū)縣相近。合浦縣、海城區(qū)和欽南區(qū)有大面積的果園,其生態(tài)服務(wù)能力介于森林和農(nóng)田之間,能提升區(qū)縣平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平。

1999—2014年間,城市擴(kuò)張使建設(shè)用地不斷增加,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值也不斷增加。從各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化來看,僅有森林生態(tài)系統(tǒng)和水域的服務(wù)價(jià)值有增長,而其他生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值均有減小,其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減小得最多。北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的增長可能得益于耕地向果園和林地的轉(zhuǎn)變,使北部灣沿岸地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)從以農(nóng)田為主導(dǎo)變?yōu)橐陨譃橹鲗?dǎo)。因此,快速城鎮(zhèn)化的同時(shí)保障退耕還林等生態(tài)工程的實(shí)施可有效提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

4.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變驅(qū)動(dòng)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的直接體現(xiàn)[31],本文采用改進(jìn)的價(jià)值當(dāng)量法來評估服務(wù)價(jià)值,價(jià)值的變化能有效反映北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的演變。驅(qū)動(dòng)機(jī)制有定性和定量兩種研究方法,定性研究僅將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的趨勢分析后通過文字的形式描述[29],而定量研究通過數(shù)學(xué)分析方法找到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變的原因及其與相關(guān)因子間的關(guān)系,但模型的解釋性不如定性分析,且數(shù)據(jù)獲取性較差。

本研究的數(shù)據(jù)均由相關(guān)部門提供,通過相關(guān)分析和主成分分析剔除存在共線性以及與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)無關(guān)的數(shù)據(jù)后,選取較關(guān)鍵的25個(gè)指標(biāo)對區(qū)縣各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行逐步回歸分析,模型及相關(guān)待估參數(shù)均達(dá)到顯著水平,結(jié)果顯示綜合城鎮(zhèn)化率是主導(dǎo)北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的驅(qū)動(dòng)因素。逐步回歸得知農(nóng)民人均純收入、GDP總量和林業(yè)生產(chǎn)總值是影響北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的重要因素。雖然模型的精度較高,但區(qū)域條件的限制性使得該統(tǒng)計(jì)模型使用受限。近年來北部灣發(fā)展的產(chǎn)業(yè)調(diào)整、生態(tài)保護(hù)等相關(guān)政策措施難以量化,但政策措施無疑是促使該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素?？茖W(xué)定量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值并權(quán)衡生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求[32],為景觀調(diào)控方案制定提供依據(jù),推進(jìn)生態(tài)旅游開發(fā),實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展將是北部灣沿岸地區(qū)是未來研究的重點(diǎn)。

5 結(jié)論

掌握生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能的時(shí)空變化規(guī)律是開展科學(xué)生態(tài)系統(tǒng)管理的重要前提,如何衡量人類在滿足自我需求的同時(shí)對自然資源和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的改變程度是當(dāng)前研究值得關(guān)注的一個(gè)問題。本文分析了從1999—2014年北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)格局動(dòng)態(tài),并進(jìn)一步對該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空演變特征及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：

(1)1999—2014年,城市點(diǎn)狀、離散擴(kuò)張使得城市生態(tài)系統(tǒng)面積增加了473.33km2,破碎化程度加劇;生態(tài)環(huán)境的破壞給濕地生態(tài)系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞,紅樹林不斷消失,2014年僅存13.07km2,破碎度增加;林地和果園的面積呈現(xiàn)先增加后減小趨勢,但林地呈零星狀增長,破碎化程度增高,果園則與之相反。耕地面積急劇縮減,破碎化程度先增大后減小,說明耕地斑塊以零星狀態(tài)減少。

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值不斷增長,2014年高達(dá)為5.40×1010元。生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成中,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高,約占研究區(qū)總價(jià)值的50%,且呈增長趨勢;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)構(gòu)成中,除食物生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)和維持養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值有所減少外,其他類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈增長趨勢。雖然生態(tài)系統(tǒng)類型在空間分布存在顯著差異,但以城市生態(tài)系統(tǒng)為主的海城區(qū)和以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主的鐵山港區(qū)、銀海區(qū)的平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平差異較小,而以森林生態(tài)系統(tǒng)主的區(qū)縣與以農(nóng)林(農(nóng)田-經(jīng)濟(jì)林)生態(tài)系統(tǒng)為主的區(qū)縣的平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平差異較小。

(3)驅(qū)動(dòng)力分析表明,綜合城鎮(zhèn)化率是影響北部灣沿岸地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的重要驅(qū)動(dòng)因素,說明區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互耦合,科學(xué)定量化研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制依然是未來研究的重點(diǎn)。

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