陳曉潔 王遠(yuǎn)東 明磊 孟麗紅

陳曉潔，王遠(yuǎn)東，明 磊，等. 1990—2020年尋烏縣土地利用及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（2）：137-141，147．

摘要：探究長時(shí)間序列下江西省贛州市尋烏縣土地利用變化特征及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）的影響，對保障東江流域生態(tài)安全和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要意義。利用1990—2020年土地覆被數(shù)據(jù)，分析該時(shí)間段尋烏縣土地利用的變化情況，并利用當(dāng)量因子法評估尋烏縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。結(jié)果表明，尋烏縣主要土地利用類型為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積的比例超98.0%。1990—2020年尋烏縣林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，退耕還林還草面積小于耕地開墾面積。1990—2020年尋烏縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈下降趨勢，ESV低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的西南部、中部，ESV高值區(qū)則與研究區(qū)林地的分布較為一致。

關(guān)鍵詞：土地利用變化；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；當(dāng)量因子法；尋烏縣

中圖分類號：F062.2；X171.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）02-0137-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.022 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（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

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)通過直接或間接的方式為人類提供福利^{［1，2］}，對人類的生存和發(fā)展至關(guān)重要^［3］。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）作為衡量生態(tài)系統(tǒng)向人類提供社會產(chǎn)品和服務(wù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)^［4，5］，對科學(xué)評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效益、制定合理生態(tài)保護(hù)政策措施方面具有重要意義^{［6，7］}。土地利用變化與生態(tài)環(huán)境變化有密切聯(lián)系^［8-10］，能較客觀地反映人類與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系。土地功能和覆蓋類型的改變會影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而威脅生物多樣性、影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力和價(jià)值^［11］。

自改革開放以來，中國的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程取得了重大突破、獲得了舉世矚目的成就，但與此同時(shí)也帶來了一系列的環(huán)境問題，這些問題的出現(xiàn)推動(dòng)了土地利用規(guī)劃、土地利用評價(jià)等相關(guān)研究^［12-14］。因此，分析區(qū)域土地利用的變化趨勢及其原因?qū)ΡＵ蠀^(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展意義重大。

尋烏縣作為東江流域的源頭，位于贛、閩、粵三省交界處，具有獨(dú)特的地緣優(yōu)勢。其生態(tài)環(huán)境功能及生態(tài)安全問題受到政府和社會高度重視^［15-17］。在國家多個(gè)部門的推動(dòng)下，江西、廣東兩省于2016年正式簽訂《東江流域上下游橫向生態(tài)補(bǔ)償協(xié)議》，流域治理取得積極成效，并成為跨省流域治理工作的全國典范^［18］。但是在學(xué)術(shù)界，針對河流源頭地區(qū)開展的相關(guān)研究較少，能夠?yàn)檎畬用娴目茖W(xué)治理提供決策的成果非常有限。因此，在相關(guān)研究基礎(chǔ)上，分析東江源頭——尋烏縣的土地利用變化演變態(tài)勢、探究長時(shí)間序列下尋烏縣土地利用變化特征及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，對保障東江流域生態(tài)安全和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

尋烏縣位于江西省南部，位于贛、閩、粵三省交界處，東南連武夷山余脈，西北接九連山支脈，以山地丘陵地形為主，呈階梯狀分布（圖1） 。尋烏縣氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)氣候，森林氣候特點(diǎn)顯著，境內(nèi)的椏髻缽山是珠江干流——東江的發(fā)源地^［18］，是東江流域重要的組成部分，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)與環(huán)境矛盾典型的區(qū)域之一。尋烏縣位于亞熱帶紅壤區(qū)南部，自然資源豐富，土地肥力較好，土壤普遍呈酸性，適合種植柑橘、臍橙等農(nóng)作物。尋烏縣是客家聚居地，被國家文化部正式納入客家文化（贛南）生態(tài)保護(hù)實(shí)驗(yàn)區(qū)。由于人口的增長及自然資源的不斷開采，森林質(zhì)量下降、表層植被退化、水土流失、水質(zhì)污染等生態(tài)環(huán)境問題日益加劇。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)集包括土地利用數(shù)據(jù)集、輔助地理數(shù)據(jù)集和面板數(shù)據(jù)集。土地利用數(shù)據(jù)集來源于文獻(xiàn)^［19］中的數(shù)據(jù)集，通過裁剪等一系列處理得到尋烏縣1990年、2000年、2010年、2020年的土地覆被分類數(shù)據(jù)，包含林地、耕地、水體、草地、灌木、建設(shè)用地、裸地7個(gè)土地覆被類型。面板數(shù)據(jù)（糧食生產(chǎn)總值）來源于2016—2019年《贛州市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 方法

分析了1990—2020年土地利用的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，依據(jù) Costanza等^［20］提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估體系，同時(shí)參考Xie等^［21］建立的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表對研究區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行價(jià)值當(dāng)量賦值，得到尋烏縣1990—2020年ESV分布。同時(shí)通過地理探測器探究各影響因素對尋烏縣ESV的響應(yīng)。

2.1 土地利用變化特征分析

統(tǒng)計(jì)尋烏縣1990年、2000年、2010年和2020年土地利用類型的面積，并通過馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣^［22］分析不同時(shí)期各土地利用類型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

2.2 基于LULC的ESV評估

選擇當(dāng)量因子法核算ESV。依據(jù)Costanza等^［20］提出的生系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估體系，同時(shí)參考Xie等^［21］建立的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表對研究區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行價(jià)值當(dāng)量賦值，統(tǒng)計(jì)得到尋烏縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量（表1）。其計(jì)算式如下。

式中，ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，元；i為土地利用類型；j為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型；A_i為第i類土地利用類型的面積，hm²；VC_i為第i類土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，元/hm²；EC_j為某類土地利用類型第j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值當(dāng)量；E_a為1單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，元/hm²。

為精確確定研究區(qū)1單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過式（3）對數(shù)值進(jìn)行修正，通過面板數(shù)據(jù)計(jì)算尋烏縣2016—2019年逐年農(nóng)田自然糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，即1單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過線性回歸計(jì)算得到尋烏縣1990年、2000年、2010年、2020年單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別為11 465、10 978、7 491、4 004元/hm²。

式中，E為修正后的單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；n為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類別數(shù)，本研究為11；S_i為第i種糧食的種植面積；P_i為第i種糧食的單位價(jià)格；Q_i為該種糧食的單位面積產(chǎn)量；S_總為糧食作物總播種面積；MCI為研究區(qū)農(nóng)田復(fù)種指數(shù)^［18］，取2.5。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指數(shù)敏感性分析

利用經(jīng)濟(jì)學(xué)中彈性系數(shù)的概念計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)（CS），計(jì)算式見式（4）。將各種土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)分別上下調(diào)整 50%，結(jié)果顯示1990 年、2000年、2010年和2020年各地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化對價(jià)值系數(shù)的敏感性指數(shù)均小于1（ 圖2） 。不同地類的敏感性指數(shù)差異較大，林地、耕地較大，裸地較小，但都小于1，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對價(jià)值系數(shù)不敏感、缺乏彈性，研究結(jié)果可信。

式中，ESV_i、ESV_j分別為初始及調(diào)整后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；VC_ik、VC_jk分別為初始及調(diào)整后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化特征

尋烏縣1990年、2000年、2010年和2020年土地利用分布如圖3所示，土地利用類型面積占比情況如表2所示?？傮w來看，尋烏縣4個(gè)時(shí)期主要的土地利用類型均為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積比例均超過98.0%。從不同土地利用類型的變化特征來看，林地持續(xù)減少，尋烏縣2020年林地面積占比較1990 年減少3.366 2個(gè)百分點(diǎn)；耕地、裸地面積增加；草地面積急劇減少，尋烏縣草地2020年面積占比僅為0.142 9%，不到1990年草地面積的1/3；水體面積持續(xù)增加，2020年水體面積相對1990年增加1倍；建設(shè)用地面積持續(xù)增加，2020年建設(shè)用地面積相對1990年增加近2倍。

1990—2020年尋烏縣不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4所示。從總體來看，各年份間的土地轉(zhuǎn)換中，流出的耕地主要變?yōu)榱值睾筒莸?，且流向林地的占比逐年增加；流出的林地主要變?yōu)楦睾凸嗄?，且流向耕地的占比逐年增大，?020年達(dá)最高峰。草地主要流向類型是耕地。林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，1990—2020年尋烏縣退耕還林還草面積小于耕地開墾面積，退耕還林還草政策落實(shí)有待加強(qiáng)，政府相關(guān)部門需謹(jǐn)防生態(tài)保護(hù)政策“入不敷出”。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化特征

由表3可知，2020年尋烏縣總ESV比1990年減少264.626 55億元，年總ESV最低值出現(xiàn)在2020年。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間變化情況看，ESV低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的西南部、中部，正好位于研究區(qū)的耕地、建設(shè)用地集中區(qū)，呈現(xiàn)沿城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)大的趨勢，而ESV高值區(qū)則與研究區(qū)林地分布較為一致（圖5）。1990—2020年尋烏縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化較大，究其原因，西南部、中部地區(qū)的高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值用地類型轉(zhuǎn)化為較低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的用地類型，如林地、水體轉(zhuǎn)化為耕地、建設(shè)用地；低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的用地類型轉(zhuǎn)化為較高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的用地類型占比較少，如其他用地類型轉(zhuǎn)化為水體。

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

1）總體來看，1990—2020年尋烏縣主要土地利用類型為林地，其次為耕地，2種土地利用類型占尋烏縣總面積的比例均超過98.0%。從不同土地利用類型的變化特征來看，林地持續(xù)減少，草地急劇減少；耕地、裸地、水體、建設(shè)用地面積增加。

2）1990—2020年尋烏縣林地和草地的面積總和總體呈下降趨勢，耕地面積占比逐年增加，退耕還林還草面積小于耕地開墾面積。流出的耕地主要變?yōu)榱值睾筒莸兀伊飨蛄值氐恼急戎鹉暝黾?；流出的林地主要變?yōu)楦睾凸嗄荆伊飨蚋氐恼急戎鹉暝龃蟆?/p>

3）1990—2020年尋烏縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體均呈下降趨勢，ESV低值區(qū)主要分布在研究區(qū)的西南部、中部，而ESV高值區(qū)與研究區(qū)林地的分布較為一致。

4.2 討論

尋烏縣屬于東江發(fā)源地，同時(shí)也是東江流域地理環(huán)境的一部分，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程大體一致，因此，兩種地域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究具有相互參考性。雷軍成等^［18］評估了1995—2016年尋烏縣土地利用變化對尋烏縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，于海霞等^［23］評估了2010—2020年東江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化趨勢，與本研究中尋烏縣流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化趨勢相同，總體均呈下降趨勢，不同土地利用類型的面積轉(zhuǎn)化是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值改變的直接原因。本研究分析了1990—2020年尋烏縣的土地利用格局變化對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，結(jié)果表明，研究期間尋烏縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈下降趨勢，高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值用地類型與較低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的用地類型的相互轉(zhuǎn)化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失較大。相比1990年，2020年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少264.626 55億元。另外，本研究對建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值未做研究。如果考慮建設(shè)用地變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值可能會發(fā)生較大變化^［24］，因此本研究中將其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值取0。

尋烏縣作為東江源頭地區(qū)，是中國重要的生態(tài)保護(hù)屏障，其生態(tài)服務(wù)直接關(guān)系到整個(gè)東江流域的生態(tài)安全。因此，應(yīng)通過相關(guān)舉措來嚴(yán)格控制和保護(hù)尋烏縣生態(tài)環(huán)境。首先，資源開采需把握“度”，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)要注意維持綠色生態(tài)本底。其次，1990—2020年尋烏縣退耕還林還草面積小于耕地開墾面積，退耕還林還草政策落實(shí)有待加強(qiáng)，政府相關(guān)部門需謹(jǐn)防生態(tài)保護(hù)政策“入不敷出”。源區(qū)應(yīng)加強(qiáng)土地資源規(guī)劃與管理，切實(shí)落實(shí)退耕還林還草等工程項(xiàng)目，確保水域、濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)工作落到實(shí)處。

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收稿日期：2023-12-06

基金項(xiàng)目：江西省教育廳科技項(xiàng)目（GJJ151016）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42161019）；江西省社會科學(xué)基金項(xiàng)目（22GL26）

作者簡介：陳曉潔（1998-），女，江西贛州人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)樯鐣幕乩砼c規(guī)劃，（電話）19070767278（電子信箱）chenxiaojie@gnnu.edu.cn；通信作者，王遠(yuǎn)東（1985-），男，山東濰坊人，副教授，博士，主要從事地理景觀遙感和生態(tài)遙感研究，（電話）15717979356（電子信箱）wangyuandong@gnnu.edu.cn。