馬 勇,凌 旋,童 昀

1 海南大學(xué)旅游學(xué)院, ?？?570228 2 湖北大學(xué)綠色發(fā)展研究院, 武漢 430062

生態(tài)文明建設(shè)不僅是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需要,更是維護(hù)全球生態(tài)安全、構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的重要使命。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值可為生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)而有力的理論支持,隨著Costanza等率先在全球尺度上明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算理論及方法[1],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)研究迅速在全球范圍內(nèi)展開(kāi)。謝高地等人則對(duì)Costanza研究結(jié)果進(jìn)行修正,提出適用于中國(guó)情境的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估當(dāng)量體系,并于2015年對(duì)單位面積價(jià)值當(dāng)量因子靜態(tài)評(píng)估方法做出改進(jìn)和發(fā)展[2- 3]。此后,學(xué)術(shù)界圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論框架[4- 7]、價(jià)值估算[8- 14]、土地利用變化[15- 20]等領(lǐng)域開(kāi)展了豐富研究,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步拓展了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的科學(xué)應(yīng)用情境,關(guān)注其權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系[21- 24]、應(yīng)用其進(jìn)行科學(xué)研究決策及管理[25- 29]等,并且更加關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類(lèi)福祉的耦合關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)延伸研究的基礎(chǔ),目前估算成果涵蓋全球[1]、國(guó)家[3]、區(qū)域[9,14]等不同尺度,以及森林[12- 13,30]、草地[14]、流域[21,23]、農(nóng)田[25,31]等各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)。在研究的空間粒度方面,部分研究集中在市縣[9,14,16],而以格網(wǎng)尺度開(kāi)展的較高精度研究成為近來(lái)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算及空間演變特征探究的新技術(shù)和趨勢(shì),并提供了更為科學(xué)精準(zhǔn)的分析視角[32]。

旅游業(yè)作為重要的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng),人地交互特征鮮明,旅游發(fā)展所引致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響，近些年逐漸引起學(xué)術(shù)界關(guān)注。部分學(xué)者認(rèn)為旅游開(kāi)發(fā)活動(dòng)使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減值。究其原因,主要來(lái)源于對(duì)旅游地建設(shè)盲目發(fā)展促使“去自然化”的地類(lèi)轉(zhuǎn)移,耕地、林地等自然地類(lèi)被分割轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地,加上旅游區(qū)不合理開(kāi)發(fā),使得旅游地域并未真正體現(xiàn)“生態(tài)旅游”內(nèi)涵,最終導(dǎo)致旅游活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生負(fù)增長(zhǎng)影響[33- 35]。但也有部分學(xué)者認(rèn)為,旅游發(fā)展是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值置換的重要方式,合理規(guī)劃旅游開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),有效保障土地利用類(lèi)型自然轉(zhuǎn)變,有利于發(fā)揮旅游地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增值效應(yīng)[36- 39]。在為數(shù)不多的旅游地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算中,基于某一旅游區(qū)為案例地展開(kāi),旅游目的地城市尺度的研究有限。其二,部分研究尚停留在靜態(tài)分析層面,缺乏對(duì)旅游地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的多年歷時(shí)性動(dòng)態(tài)分析。其三,較少運(yùn)用格網(wǎng)分析技術(shù)以提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算分析精度。

鑒于此,本文以典型旅游城市三亞市作為案例地,基于ENVI 和ArcGIS平臺(tái),通過(guò)監(jiān)督分類(lèi)與人工目視解譯得到2006、2010、2014、2018年三亞市土地利用信息,在格網(wǎng)尺度下測(cè)算旅游地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,并結(jié)合空間探索性數(shù)據(jù)分析揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空分異特征及其與旅游地發(fā)展的時(shí)空耦合關(guān)系。對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論應(yīng)用情境的拓展以及旅游地生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)域概況

海南省三亞市是中國(guó)著名海濱旅游目的地,研究期內(nèi)旅游經(jīng)濟(jì)規(guī)模迅速擴(kuò)張,旅游專(zhuān)業(yè)化水平(即旅游總收入占GDP比重)波動(dòng)上升。特別是2011—2018年間,旅游專(zhuān)業(yè)化水平由56%提高至88%,旅游業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位進(jìn)一步強(qiáng)化。以三亞市作為典型案例,定量探究旅游發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響效應(yīng),將有助于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論貢獻(xiàn)深化到旅游地實(shí)際發(fā)展當(dāng)中,有效辨識(shí)典型旅游目的地社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)化發(fā)展態(tài)勢(shì),推動(dòng)旅游產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Location of study area

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

2.1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取2006—2018年間4個(gè)時(shí)段(2006年10月、2010年12月為L(zhǎng)andsat7衛(wèi)星影像；2014年1月、2018年2月為L(zhǎng)andsat8衛(wèi)星影像)分辨率30 m的遙感影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),《海南統(tǒng)計(jì)年鑒》、《三亞統(tǒng)計(jì)年鑒》、以及《三亞市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》為社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)源。

基于ENVI 5.3、ArcGIS 10.2軟件平臺(tái),分別對(duì)4期遙感影像進(jìn)行幾何校正、數(shù)據(jù)融合、去條帶及裁剪等預(yù)處理后,采用監(jiān)督分類(lèi)和目視解譯相結(jié)合的方法劃分不同土地利用類(lèi)型,其中根據(jù)四期TM數(shù)據(jù)中不同土地利用類(lèi)型的影像色調(diào)、紋理等特征,在野外實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解譯,通過(guò)對(duì)圖斑信息的拓?fù)錂z查修正以及圖斑分割合并,最終得到四期土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)。參照我國(guó)遙感解譯分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)和三亞市實(shí)際土地利用特點(diǎn),將研究區(qū)土地類(lèi)型劃為園地、建設(shè)用地、林地、水域、灘涂、農(nóng)田、紅樹(shù)林濕地、草地、未利用地9種。分類(lèi)結(jié)果經(jīng)混淆矩陣精度檢驗(yàn),Kappa系數(shù)均達(dá)到 0.95以上,分類(lèi)精度較好。

2.1.2基于格網(wǎng)尺度的數(shù)據(jù)處理

由于格網(wǎng)法以格網(wǎng)單元作為相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)載體和基本分析單元,能大幅度提升研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分析精度,且每個(gè)格網(wǎng)面積相等,使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值更具可比性[32]。本文為揭示城市尺度下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空格局細(xì)節(jié)特征,采用格網(wǎng)法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行空間分割：在綜合考慮研究區(qū)域面積,以及最小可塑性單元對(duì)測(cè)算結(jié)果的尺度效應(yīng),經(jīng)多次試驗(yàn),選擇1km×1km作為格網(wǎng)單元大小,再運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件Create Fishnet工具對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行格網(wǎng)劃分。

格網(wǎng)下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式為：

(1)

式中,ESVPk為k格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,Aki為k格網(wǎng)i地類(lèi)面積,Ak為k格網(wǎng)面積,Zi為i地類(lèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量,n為地類(lèi)數(shù)量。

2.1.3基于植被覆蓋度(FVC)的單元格網(wǎng)空間修訂

研究雖根據(jù)三亞市實(shí)際情況修訂單位面積當(dāng)量因子,但在同一生態(tài)系統(tǒng)下存在顯著空間差異性。綠色植被覆蓋對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性至關(guān)重要,是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要來(lái)源之一, 城市植被的喪失會(huì)降低自然界提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力[40- 41]。隨著城市化日益加劇,城市植被覆蓋已受到負(fù)面影響。土地利用和土地覆蓋(LULC)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的影響空間差異顯著,生物量、NDVI及植被覆蓋度之間具有高度相關(guān)性[42- 43]。 歸一化植被指數(shù)(NDVI)可以反映土地覆蓋和生態(tài)環(huán)境的變化[44]。已有研究表明歸一化植被指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在相關(guān)性[45]。選取植被覆蓋度作為參數(shù)指標(biāo),參照FVC與NDVI的對(duì)應(yīng)關(guān)系[46],采用公式(2)、(3)、(4)可逐個(gè)單元對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行修訂。由于建設(shè)用地、水域、未利用地、紅樹(shù)林濕地等植被稀少,NDVI基本為負(fù)值,故只選取植被覆蓋度較高的林地、農(nóng)田、園地、草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)做格網(wǎng)化修訂。

(2)

(3)

E=Ei×Fi

(4)

式中,NDVI為歸一化植被指數(shù)；FVC為植被覆蓋度；Fi為第i個(gè)格網(wǎng)單元的植被覆蓋度修訂系數(shù)；fi為第i個(gè)評(píng)估單元的FVC平均值；f為研究區(qū)FVC均值；E、Ei分別為FVC格網(wǎng)化修訂前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

2.2 研究方法

2.2.1土地利用時(shí)空分異測(cè)算

囿于篇幅,Landsat遙感影像解譯以及土地利用時(shí)空分析涉及的動(dòng)態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣等方法參照文獻(xiàn)[47- 48]。

2.2.2當(dāng)量因子法

參照近年來(lái)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相關(guān)研究計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值供給服務(wù)與調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值。以謝高地等提出的中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)當(dāng)量表為基礎(chǔ)[2- 3],確定中國(guó)1個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子為3406.50元/hm2。根據(jù)研究期內(nèi)全國(guó)單位面積平均糧食產(chǎn)量5765.352kg/hm2,同期三亞市糧食單產(chǎn)為4646.846kg/hm2,以此確定三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表的修訂系數(shù)為0.806,即換算得到三亞市一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2745.936元/hm2。

結(jié)合雷金睿等修訂的海南省單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表以及三亞市生物量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等進(jìn)行修訂[49-50]。其中農(nóng)田當(dāng)量因子對(duì)應(yīng)其農(nóng)田；園地為森林和草地的均值；林地對(duì)應(yīng)其森林;草地對(duì)應(yīng)其草地;水域?qū)?yīng)其河流、湖泊；未利用地和灘涂對(duì)應(yīng)荒地；建設(shè)用地當(dāng)量值取0,不納入測(cè)算[1]。由于生物量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈線性關(guān)系,故以生物量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行校正修訂[3],全國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子為1.00,三亞市則取海南省均值0.72[49]。最終得到三亞市單位面積供給、調(diào)節(jié)、文化服務(wù)價(jià)值系數(shù)表(表1)。

表1 三亞市各土地利用類(lèi)型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)/(元/hm2)

2.2.3探索性空間分析方法

(1) 全局空間自相關(guān)

采用全局Moran′sI指標(biāo)對(duì)1km×1km格網(wǎng)下三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行全局自相關(guān)度量和檢驗(yàn),其計(jì)算公式為[50]：

(5)

式中,n為格網(wǎng)數(shù)量；xi、xj為格網(wǎng)i、j的屬性值；x為屬性均值；wij為空間權(quán)重矩陣,本文采用反距離權(quán)重矩陣。Moran′sI顯著為正表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在空間正相關(guān),顯著為負(fù)表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在空間負(fù)相關(guān)。

(2) 局部空間相關(guān)性

LISA局部空間自相關(guān)通過(guò)分析空間單元與周?chē)鷨卧牟町惓潭燃帮@著性水平,揭示空間單元屬性的局部聚類(lèi)特征,其計(jì)算公式為[51]：

(6)

式中,zi、zj分別為格網(wǎng)i、j上觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)化。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用時(shí)空演變分析

對(duì)土地利用數(shù)據(jù)中各地類(lèi)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到三亞市土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度(表2)。結(jié)果表明：(1)從用地變化來(lái)看,以林地、園地、建設(shè)用地、農(nóng)田、灘涂的變化為主,其中林地面積大幅度減少,總計(jì)降低458.279km2。(2)灘涂動(dòng)態(tài)度最高,高達(dá)59.82%；建設(shè)用地次之,為15.11%。(3)各用地類(lèi)型動(dòng)態(tài)度變化大小排序?yàn)椋簽┩?建設(shè)用地>草地>園地>未利用地>林地>水域>農(nóng)田>紅樹(shù)林濕地。

表2 三亞市2006—2018年土地利用動(dòng)態(tài)度

圖2 三亞市2006—2018年土地利用空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of land use in Sanya city from 2006 to 2018

利用ArcGIS的分析工具得到2006—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3)。三亞市土地利用轉(zhuǎn)移主要特點(diǎn)如下：(1)林地轉(zhuǎn)出面積最多,為484.127km2,主要轉(zhuǎn)變?yōu)閳@地和農(nóng)田。(2)園地轉(zhuǎn)入面積最多,建設(shè)用地次之,分別為369.398、143.686 km2。其中園地主要轉(zhuǎn)入源為林地；建設(shè)用地為園地、未利用地及農(nóng)田。(3)三亞市2006—2018年12年間,城市化進(jìn)程不斷加快,三亞旅游產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,在一定程度上推動(dòng)旅游經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,整個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施以及產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施的建設(shè)進(jìn)程,突出表現(xiàn)為建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積不斷增加。

表3 三亞市2006—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

3.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間變化特征分析

依據(jù)《三亞市統(tǒng)計(jì)年鑒》及《國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，運(yùn)用價(jià)值當(dāng)量因子法,確定三亞市一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2745.936元/hm2。結(jié)合雷金睿等修訂的海南省單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表以及三亞市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子0.72。通過(guò)各土地利用類(lèi)型面積數(shù)據(jù),計(jì)算三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,得到三亞市2006—2018年各類(lèi)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二級(jí)類(lèi)型結(jié)構(gòu)對(duì)比圖表(表4、圖3)。

表4 三亞市2006—2018年各類(lèi)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化/(100萬(wàn)元/km2)

圖3 2006—2018年三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二級(jí)類(lèi)型結(jié)構(gòu)對(duì)比圖Fig.3 Structure comparison of secondary types of ecosystem services in Sanya City from 2006 to 2018

結(jié)果表明：(1)三亞市 2006—2018 年,生態(tài)服務(wù)總價(jià)值分別是6734.95×100萬(wàn)元、6157.28 ×100萬(wàn)元、6083.20×100萬(wàn)元、5757.24×100萬(wàn)元,且總量呈逐年減少態(tài)勢(shì)。以4年時(shí)間尺度為跨度,分別逐期減少577.68×100萬(wàn)元、74.07×100萬(wàn)元、325.96×100萬(wàn)元,減少變化率分別為8.58%、1.20%、5.36%。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的主體地類(lèi)依次為：林地、園地、水域、農(nóng)田、濕地、荒地、草地。林地、園地是三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值主要構(gòu)成部分,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給總占比高達(dá)85%。(3)三亞市生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)功能結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定,各功能價(jià)值次序由高到低為：氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、美學(xué)景觀、原材料生產(chǎn)、水資源供給、食物生產(chǎn)。絕對(duì)數(shù)值上,氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)及凈化環(huán)境服務(wù)價(jià)值變化顯著,分別降低406.80×100萬(wàn)元 、202.38×100萬(wàn)元、124.99×100萬(wàn)元、114.52×100萬(wàn)元。

3.2.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間變化特征分析

借助ArcGIS 10.2平臺(tái),采用空間格網(wǎng)化數(shù)據(jù)分割,將林地、草地、園地及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值利用植被覆蓋度再次進(jìn)行空間格網(wǎng)化修訂,最終計(jì)算出每個(gè)格網(wǎng)修訂后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,并生成2006、2010、2014、2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格網(wǎng)分布圖(圖4)。

圖4 三亞市2006—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布圖Fig.4 The spatial distribution of ESV in Sanya from 2006 to 2018

結(jié)果表明：(1)總體格局上,三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“南高北低”的空間特征。山區(qū)居多的北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高(主要集中于天涯區(qū)和吉陽(yáng)區(qū)),靠近東部、南部的沿海市區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值偏低(主要集中于崖州區(qū)和海棠區(qū))。(2)格局演化上,三亞市中北部地區(qū)生態(tài)優(yōu)勢(shì)逐漸減弱,生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)下降趨勢(shì)明顯,從而凸顯出以旅游為主導(dǎo)的城鎮(zhèn)化演進(jìn),并未呈現(xiàn)良好的生態(tài)效應(yīng)。尤其是三亞市林地、園地、耕地逐步向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變帶來(lái)的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)值得引起關(guān)注。城市規(guī)劃中生態(tài)紅線的繪制及執(zhí)行尤為重要,在微觀旅游開(kāi)發(fā)和城市建設(shè)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)將生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益納入經(jīng)濟(jì)活動(dòng)成本管控中,通過(guò)人類(lèi)理性社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)促進(jìn)三亞市生態(tài)環(huán)境的增值響應(yīng)。

為進(jìn)一步識(shí)別三亞市各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的空間分異特征,利用ArcGIS 10.2繪制三亞市2006—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間格網(wǎng)增減分布圖(圖5)。

圖5 三亞市2006—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增減分布圖Fig.5 The spatial distribution of increase and decrease of ESV in Sanya from 2006 to 2018

結(jié)果表明：(1)在空間分布上,2006—2010年與2010—2014年ESV增減變化基本一致,減少區(qū)域連片分布全境,增加區(qū)域均集聚于天涯區(qū)、海棠區(qū),且2014年前三亞市海棠區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀況良好,ESV整體呈上升趨勢(shì)(圖5),但2014—2018年出現(xiàn)塊狀減少區(qū)域,此時(shí)三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少區(qū)域主要集中在天涯區(qū)及吉陽(yáng)區(qū)北部區(qū)域,表明該區(qū)域原有生態(tài)環(huán)境受人工過(guò)渡開(kāi)發(fā)影響,ESV呈大片減少趨勢(shì)。

(2)整體上來(lái)看,三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在空間格局上,ESV增加格網(wǎng)明顯高于減少格網(wǎng)數(shù)量,且2018年三亞基本形成的三大旅游經(jīng)濟(jì)海灣區(qū)：亞洲灣、三亞灣以及海棠灣,在空間上存在大量增加格網(wǎng),但在絕對(duì)值上,歷年均呈下降趨勢(shì),表明減少區(qū)域囿于城鎮(zhèn)建設(shè)和旅游業(yè)發(fā)展過(guò)程中,河道、濕地等不斷被擠占,挖山、采石、毀林、取土導(dǎo)致山體破壞屢見(jiàn)不鮮；城市建成區(qū)河流、濕地、生態(tài)綠地等要素破碎、片段化現(xiàn)象明顯,城市熱島效應(yīng)明顯。土地資源快速消耗,目前濱海地區(qū)建設(shè)用地已幾乎耗盡,未來(lái)城市拓展空間大大受限。未來(lái)隨著國(guó)際旅游島建設(shè)發(fā)展,旅游業(yè)與城鎮(zhèn)化加速帶來(lái)人口增加,三亞將面臨更大資源環(huán)境壓力。

(1)全局空間自相關(guān)結(jié)果

利用GeoDa軟件,計(jì)算格網(wǎng)尺度下空間自相關(guān)Moran′sI指數(shù)。2006年、2010年、2014年以及2018年三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Moran′sI指數(shù)為0.637、0.597、0.567、0.599,表明在1km×1km的格網(wǎng)尺度上三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間存在正相關(guān),且相關(guān)性呈先降后增趨勢(shì)。

(2)LISA局部空間自相關(guān)聚類(lèi)結(jié)果

全局Moran′sI只揭示研究區(qū)域整體的集聚類(lèi)型,利用LISA局部空間自相關(guān)聚類(lèi)可分析三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值領(lǐng)域之間的自相關(guān)性,將空間聚類(lèi)分為4種：(1)高高集聚,格網(wǎng)與周邊相鄰格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都較高；(2)高低集聚,格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比較高,周邊鄰域格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較低；(3)低低集聚,格網(wǎng)與周邊格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都較低；(4)低高集聚,在格網(wǎng)尺度下,格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較低,但周邊格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高。利用ArcGIS 10.2繪制三亞市2006年、2010年、2014年、2018年4期的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值局部空間自相關(guān)圖譜(圖6)。

圖6 格網(wǎng)尺度下三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的LISA集聚圖Fig.6 The LISA aggregation of ESV in Sanya city at the Grid ScaleLSIA: 空間聯(lián)系的局部指標(biāo)圖Local indicators of spatial association

結(jié)果表明：三亞市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間集聚特征：從2006—2018年間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值基本保持穩(wěn)定,呈現(xiàn)“南低北高”空間集聚特征,高高、低低兩類(lèi)集聚類(lèi)型顯著性強(qiáng)；高低、低高分布集聚類(lèi)型不顯著。具體表現(xiàn)為：

(1)高高集聚區(qū)：主要分布在三亞市北部天涯區(qū)林地區(qū)域,三亞市依據(jù)《三亞市土地利用總體規(guī)劃》嚴(yán)格控制三亞市生態(tài)環(huán)境保護(hù)機(jī)制,其中,三亞市北部山區(qū)天然林為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象,禁止諸如建設(shè)占用、毀林墾荒、商品林開(kāi)發(fā)等迫使生態(tài)環(huán)境遭受直接或間接破壞的活動(dòng)。嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)自然保護(hù)區(qū)條例》按照條例對(duì)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行分層管理,并設(shè)立實(shí)施諸多管控措施,該舉措在時(shí)間、空間上取得顯著成效,但現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明,在研究期內(nèi),北部天然林存在被開(kāi)發(fā)利用跡象,導(dǎo)致南部城市建設(shè)核心及旅游周邊發(fā)展不斷侵占北部山地區(qū)域,北部山地作為三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主要來(lái)源,定要嚴(yán)令禁止永久性破壞原有生態(tài)的建筑設(shè)施等旅游開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

(2)低低集聚區(qū)：主要集中在三亞沿海區(qū)域,崖州灣、三亞灣及海棠灣。三亞市海洋資源豐富,不斷吸引新的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目建設(shè),南部沿海海灣作為三亞市經(jīng)濟(jì)發(fā)展龍頭區(qū)域,大部分經(jīng)濟(jì)收入來(lái)源于南部海灣。但由于生態(tài)文明理念薄弱,導(dǎo)致該片海灣區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較低,在追求經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí),忽視生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)保護(hù)。

(3)其他集聚區(qū)：三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的高低、低高集聚區(qū)分布較少且零星散落在高高集聚區(qū)和低低集聚區(qū)的邊界地區(qū)。且此類(lèi)聚集區(qū)主要是林地、園地和農(nóng)田的交界地帶。

3.3 旅游發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值關(guān)系探究

2010年初海南國(guó)際旅游島建設(shè)正式步入正軌。三亞市抓住國(guó)際旅游島建設(shè)等重大機(jī)遇,已逐步從邊陲小城發(fā)展為國(guó)內(nèi)外知名的旅游城市。近年來(lái),三亞市基于《三亞市建設(shè)世界級(jí)濱海旅游城市行動(dòng)方案》《三亞市幸福民生行動(dòng)計(jì)劃》推動(dòng)產(chǎn)業(yè)融合與經(jīng)濟(jì)發(fā)展,積極落實(shí)全域旅游發(fā)展計(jì)劃,策劃改造傳統(tǒng)景區(qū)、開(kāi)發(fā)高質(zhì)量旅游產(chǎn)品、建造頂級(jí)品牌濱海酒店帶。在積極推動(dòng)旅游業(yè)發(fā)展與金融產(chǎn)業(yè)興隆的同時(shí),忽視了優(yōu)良生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與維護(hù)。

(1)從土地利用數(shù)據(jù)來(lái)看,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中林地服務(wù)價(jià)值最高。2006—2018年間三亞市林地呈驟降趨勢(shì),成為制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的直接原因；園地、建設(shè)用地面積激增,尤其是建設(shè)用地面積12年來(lái)增長(zhǎng)143.686km2,三亞市旅游開(kāi)發(fā)與發(fā)展,很大程度上推動(dòng)原有土地利用類(lèi)型與利用方式的轉(zhuǎn)變。土地利用方式的轉(zhuǎn)變代表著土地自然景觀的改變,繼而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變動(dòng)。

(2)從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值來(lái)看,三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈逐年減少態(tài)勢(shì),且減少幅度略有下降。表明三亞市雖在以旅游為主導(dǎo)的開(kāi)發(fā)建設(shè)下,降低了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,但依舊有生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施做緩沖,減緩對(duì)三亞市生態(tài)環(huán)境的破壞與干擾。

(3)從空間全局自相關(guān)來(lái)看,四期Moran′sI指數(shù)分別為0.637、0.598、0.568、0.600,正相關(guān)顯著,且呈先降后增趨勢(shì),表明三亞市各格網(wǎng)區(qū)域之間存在空間集聚性,且在2006—2014年間呈下降趨勢(shì),空間性逐漸不明顯,旅游開(kāi)發(fā)項(xiàng)目擴(kuò)散分布在三亞市適合區(qū)域,降低了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間集聚性；2015—2018年間,全局空間自相關(guān)指數(shù)略有提升,在國(guó)家大力倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)時(shí)期,限制三亞市旅游開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的延展性,轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄?jié)制的開(kāi)發(fā)利用,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間集聚性獲得提升。

(4)從空間局部自相關(guān)可以看出,三亞市四類(lèi)聚集區(qū)域基本保持穩(wěn)定。三亞市北部林地山地區(qū)域?yàn)楦吒呒蹍^(qū)域,南部沿海區(qū)域、崖州灣、三亞灣以及海棠灣為低低集聚區(qū)域。林地與建設(shè)用地在空間上與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)較高的契合度。在城市化的推動(dòng)下,旅游開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響愈發(fā)強(qiáng)烈,旅游專(zhuān)業(yè)化程度已接近90%,三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化與三亞市旅游發(fā)展關(guān)系密切。

旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展在帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí),對(duì)旅游地的生態(tài)系統(tǒng)造成巨大威脅,城市建成區(qū)生態(tài)綠地、河流等要素的破碎化,生物多樣性驟減以及城市熱島效應(yīng)明顯,對(duì)三亞市將面臨巨大的資源環(huán)境壓力,隨著土地利用強(qiáng)度的上升,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不斷減少,呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。隨著以旅游為主導(dǎo)的城市發(fā)展,“去自然化”地類(lèi)轉(zhuǎn)移的與日俱增,生態(tài)旅游的實(shí)操性受到巨大沖擊,城市建設(shè)的盲目發(fā)展,不注重生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的主要原因。

鑒于此,三亞市應(yīng)該鑒于不同生態(tài)功能區(qū)位及區(qū)域劃分制定科學(xué)完善的生態(tài)管理控制措施,杜絕在敏感脆弱的生態(tài)保護(hù)區(qū)域建設(shè)旅游基礎(chǔ)設(shè)施,依據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒等面板數(shù)據(jù)科學(xué)預(yù)測(cè)旅游景區(qū)游客容量,在旅游經(jīng)濟(jì)不斷提升過(guò)程中,嚴(yán)禁永久破壞性旅游設(shè)施開(kāi)發(fā)建設(shè)。應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià),量化數(shù)據(jù)分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,明確生態(tài)環(huán)境承載力,重新確定各區(qū)域生態(tài)功能劃分,在不破壞現(xiàn)有生態(tài)保護(hù)條例的前提下合理安排產(chǎn)業(yè)布局,鑒于不同生態(tài)功能區(qū)位及區(qū)域劃分制定科學(xué)完善的生態(tài)管理控制措施。

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論

以三亞市為研究對(duì)象,從時(shí)空分異角度分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算的演變特征,進(jìn)而探究旅游發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,得出以下結(jié)論：

第一,2006—2018年間,三亞市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì),由6.73×107元降至5.76×107元,累計(jì)減少9.78×106元。從生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值構(gòu)成來(lái)看,由高到低依次為：水文調(diào)節(jié)>氣候調(diào)節(jié)>氣體調(diào)節(jié)>凈化環(huán)境>休憩娛樂(lè)>原材料生產(chǎn)>水資源供給>食物生產(chǎn)。

第二,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈“南低北高”空間格局。2006—2018年增值區(qū)域連片分布在崖州區(qū)、天涯區(qū)、吉陽(yáng)區(qū)南部區(qū)域,且呈逐年減少趨勢(shì),減值區(qū)域集聚于天涯區(qū)東北部、海棠區(qū)。四期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均呈顯著空間正相關(guān)且相關(guān)性先減后降,高高集聚區(qū)集中在天涯區(qū)北部地區(qū),低低集聚區(qū)集中在沿海、海灣地區(qū)。

第三,旅游發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演化特征關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。三亞市天涯區(qū)北部林地生態(tài)環(huán)境良好,ESV略有下降但絕對(duì)數(shù)值穩(wěn)定,是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值主要來(lái)源；旅游發(fā)展較為迅速的三亞灣、崖州灣以及海棠灣,相對(duì)增值區(qū)域較多,但絕對(duì)ESV損失顯著,嚴(yán)重滯后于其他區(qū)域。

4.2 討論

文章的評(píng)估與分析有利于精確認(rèn)識(shí)旅游發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響態(tài)勢(shì),且以典型海島型旅游城市作為案例地的研究是對(duì)當(dāng)前宏觀尺度相關(guān)研究的有益補(bǔ)充,為旅游城市土地利用開(kāi)發(fā)提供更為科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)。本文嘗試采用1km×1km的格網(wǎng)細(xì)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,在空間上以ESV增減為突破口,找尋空間關(guān)聯(lián)性,并基于空間探索性空間統(tǒng)計(jì)方法,刻畫(huà)空間集聚區(qū)域,成為探究旅游發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值關(guān)系的有益嘗試。但旅游發(fā)展、土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)的趨勢(shì)明顯,但背后復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素尚未得到有效考量分析,因此,旅游產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的影響機(jī)制是一個(gè)值得深入探索的研究方向。與此同時(shí),現(xiàn)有文化服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究,多集中于休閑娛樂(lè)場(chǎng)所且數(shù)據(jù)源大多來(lái)自消費(fèi)者偏好。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),文化服務(wù)價(jià)值評(píng)估有望朝向大尺度、高分辨率發(fā)展。