以鹽池縣為例分析土地利用變化與生態系統的關系

　　本文以寧夏鹽池縣 1989年,1999年 ,2006年 ,2010年土地利用變化數據為研究對象，分別計算了鹽池縣土地利用變化及其引起的生態系統服務價值的變化。結果表明： 1989-2010年間鹽池縣各種類型土地之間的轉移明顯，林草、水澆地和旱地面積呈波動變化，總體上林草和水澆地面積增加，旱地面積減少，低覆蓋草地先減少后增加，未利用地先增加后減少;研究期內鹽池縣生態系統服務價值 1989-1999年間呈增長趨勢，而 1999-2006年 間呈下降趨勢， 2006-2010年間呈快速增長的趨勢，林草和旱地對生態系統服務價值的貢獻最大;土地面積的變化對生態系統服務價值的變化出現正相關關系。

　　關鍵詞：土地利用,生態系統服務價值,鹽池縣

　　生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成的維持人類生存的自然環境條件及其效用 .生態系統[2]不僅為人類提供食物、醫藥及其他工農業生產的原料，而且是維持人類賴以生存和發展的生命支持系統 .土[3] [4]地利用是人類改造自然的主要方式 ,并對生態系統維持其服務功能起決定性作用 .在土地利用決策中，考[5]慮土地利用的生態服務變化非常重要 .一直以來由于人們忽略了土地的社會價值和生態價值，在各種驅動力的作用下，只重視土地的經濟價值和功能，從而導致了一些不法用地者不斷對土地資源進行掠奪式的開發利[6]用，以追求經濟效益的最大化，導致土地生態系統持續惡化，進一步加劇了人地矛盾 .尤其在生態敏感區，這種非持續型方式逐漸減弱了生態系統服務功能。如何實現土地資源的永續利用已成為熱點問題。

　　研究特定區域土地利用變化的生態系統服務價值變化，不僅對促進區域可持續發展有著重大意義，更能為土地利用規劃修編提供一定的依據，進而促進政府制定合理的土地利用相關政策，對促進生態環境的恢復有著重大的理論意義和實踐意義。本文以寧夏中部干旱帶的鹽池縣為主要研究區域，運用遙感與 GIS技術，提取和分析其土地利用變化信息，在分析謝高地 和 等人提出的生態服務價值計算方法基礎上，結合縣區[7] [11]Costanza實際情況，對單位生態系統服務價值系數表進行修正，制定符合鹽池縣的生態系統單位面積生態系統服務價值當量表，對生態系統服務價值進行定量估算，為分析和控制區域生態安全、區域生態環境保護和區域可持續發展提供背景資料和科學依據。

　　1 研究區概況。

　　鹽池縣位于寧夏回族自治區東部、毛烏素沙漠南緣，縣城北、東、西南分布著大小 20余個天然鹽湖，因此得名“鹽池”.地理坐標 37°04′~38°10′E,106°30′~107°41′N,東鄰陜西定邊縣，南接甘肅環縣，北靠內蒙鄂托克前旗，西連本區靈武、同心兩市縣，屬陜、甘、寧、蒙四省(區)交界地帶。境內地勢南高北低，南部為黃土丘陵區，中北部為鄂爾多斯緩坡丘陵區，平均海拔為 1600 m.氣候類型屬于典型的大陸性季風氣候，干旱少雨，風大沙多，年降水量 280 mm 左右，年蒸發量 2100 mm.土壤分別以灰鈣土、黑壚土、風沙土、黃土、鹽土和白漿土 6種類型，其中灰鈣土是主要的土壤類型。植被有灌叢、草原、草甸、沙地植被和荒漠化草原植被。

　　鹽池作為全國灘羊集中產區和寧夏畜牧業生產重點縣，灘羊年飼養量在 100萬只以上，二毛皮、灘羊肉等灘羊產品享譽海內外。

　　2 研究方法。

　　2.1 數據來源與處理。

　　以鹽池縣 1989年 、 1999 年、 2006年 和 2010 年 4期的遙感影像、地形圖、野外實地調查等相關資料作為主要信息源，結合《中國土地分類系統》和區域土地類型，將土地利用類型劃分為林地、高覆蓋度草地(植被蓋度大于 50% 的草地)、中覆蓋度草地(植被蓋度大于 20%,小 于 50% 的草地)、低覆蓋度草地(植被蓋度大于 5%,小于20% 的草地)、旱地、水澆地、建設用地、水域和未利用地 9種 類型。除此之外，還搜集了寧夏中部干旱帶1989-[8]2010年的糧食總產量、種植面積、糧食價格等數據 .

　　由于鹽池縣植被類型均為灌木林，為了提高研究的準確性，本文將林地、高覆蓋草地、中覆蓋草地統稱為林草，建設用地和未利用地面積較小，不作研究。

　　2.2 土地利用動態度變化。

　　土地利用動態度可定量描述區域土地利用變化的速度，它對比較土地利用變化的區域差異和預測未來土地利用變化趨勢都具有積極的作用 .單一土地利用類型動態度能夠表達某一研究區一定時間范圍內某種土地利[9]用類型的數量變化情況，其公式如下：

　　式( 1) 中， K為 研究時段內某一土地利用類型動態度或者土地利用類型年變化率; U 、 U分別為研究初期及a b研究期末某一種土地利用類型的數量; T為研究末期和研究初期的時間差值。

　　2.3 生態系統服務價值的研究方法。

　　近年來，國內外眾多學者已重視并開展了對全球尺度、國家尺度、區域尺度、以及單個生態系統和生態系統單項服務的價值評估研究 .謝高地在 等人提出的評價模型基礎上，結合中國實際情況，得出了[10] [11]Costanza“中國生態系統服務價值當量因子表 并確定 個生態服務價值當量因子的經濟價值等于當年全國平均糧[12]”; 1食單產市場價值的 .根據研究區實際情況，以鹽池縣 年年均糧食產量( · 以及21/7 1989-2010 866.59 kg hm )1989-2010年糧食平均價格(2.7元·kg )確定寧夏鹽池縣1個生態服務價值當量因子的經濟價值為334元。

　　2.3.1 鹽池縣生態系統單位面積生態服務價值當量的確定。

　　王重玲 在參考謝高地、黃敬峰 、程霞 等人的研究基礎上，根據生物量比值法確定了生態群落二級分[13] [14] [15]類單位面積生態價值修正系數，得出了“寧夏中部干旱帶生態系統服務價值當量”(表1 )。

　　參考已有的研究成果，結合鹽池縣的具體情況，將土地利用類型與最接近的生態系統相聯系。高覆蓋草地對應林草，未利用地對應荒漠。再根據各生態系統在鹽池縣(干旱風沙生態區)的重要性確定各生態區的生態服務功能重要性等級(表 2)，共 分為 5級 ,即極重要 [1,0.9],重 要 [0.9,0.7], 中等重要 [0.7,0.5],較重要[0.5,0.3],不 重要[0.3,0.1];運用上述所得的生態系統重要性系數，對表 1 進行修正，得到鹽池縣生態系統當量因子(表3 )。

　　2.3.2 鹽池縣生態系統服務價值。

　　采用謝高地 等生態系統服務價值( 中一個當量定義的經濟價值乘以其對應的價值修訂系數，計算公式[12]E)如下：

　　式中， A 為二級分類生態系統類型的面積; m 為第 i類 型第 j項 服務的價值當量; V 為 1個生態服務價值當量i ij i因子的經濟價值量。

　　3 結果與分析。

　　3.1 土地利用變化分析。

　　從鹽池縣土地利用總體情況看，低覆蓋草地所占區域面積的比例最大，其次是林草、未利用地和而旱地，水澆地所占比例最小(圖 1) .結合表 4,還可得出，鹽池縣 1989-2010年間土地利用變化明顯，各種土地利用類型相互轉換，水澆地、旱地、林草和未利用地的轉移量較大，低覆蓋草地轉移量較小;其中林草和水澆地的面積明顯增加，旱地和未利用地的面積有所減少，這是鹽池縣長期開展“三北防護林”、“退耕還林還草”、“防風固沙林”等各種生態建設取得的成果;除此之外，區域社會經濟快速發展也是土地利用類型動態變化的主要驅動因素。

　　1989-1999年間低覆蓋草地、旱地明顯減少，它們的年變化率均為-1.87%,其中低覆蓋草地面積減少了4.56萬公頃，旱地減少了2.40萬公頃;未利用地、水澆地和林草有所增加，未利用地面積增加了9.67萬公頃，年變化率為5.42%;水澆地增加了1.18萬公頃，年變化率為6.51%;林草的增加量較小;在這個時期內，低覆蓋草地逐漸向林草轉移，旱地向水澆地轉移。1999-2006年間低覆蓋草地和旱地明顯增加，其中低覆蓋草地的年變化率為5.00%,面積增加了6.93萬公頃;旱地面積增加了2.88萬公頃，年變化率為3.93%;未利用地、林草和水澆地明顯減少，其年變化率依次為-3.85%、-4.84%和-5.92%.2006-2010年間土地利用轉移較為活躍，林草和水澆地面積快速增加，年變化率高達22.73%、25.25%;旱地和未利用地面積有所減少，年變化率為-10.46%、3. 2 鹽池縣生態系統服務價值變化。

　　根據鹽池縣不同時期土地利用面積，分別計算了研究區1989年、1999年、2006年和2010年的生態系統服務價值(表5)。由表5可知，1989-2010年間，鹽池縣生態系統服務價值總量隨著土地利用結構的變化而呈現前期增長中期稍減少后期快速增長的趨勢;其中林草占生態服務價值比例最高，高達55%以上;其次是旱地、水澆地和地覆蓋草地，未利用地所占比例最小。

　　1989-1999年間，林草和水澆地的服務價值增長較為顯著，分別增加了0.17、0.33億元，旱地和低覆蓋草地呈下降趨勢，比例分別減少5%和0.5%,未利用地沒有變化，這與它們的面積變化呈正相關關系。1999-2006年間，總價值有所下降，減少了1.42億元。在此期間，林草和水澆地都呈下降趨勢，林草下降較為明顯，生態服務價值減少了1.45億元，比例減少了10.10%;水澆地服務價值減少了0.35億元，比例減少了3.20%;而旱地卻呈現增加趨勢，旱地服務價值增加了0.33億元，比例增加了11.80%.由此可以得出，在二級生態群落分類中，不同覆蓋度草地比不同類型耕地對于總生態系統服務價值的影響更大。2006-2010年間，總價值迅速增長，增加了2.43億元;除了旱地面積減小引起其服務價值減小，其余生態系統都隨著面積的增加使得生態服務價值也隨之增加，林草和水澆地增加較為顯著，比例分別增加了16.2%和0.50%,這也說明在此研究期內，鹽池縣的生態系統環境有了很大改善。

　　4 結論。

　　( 1)1989-2010年間鹽池縣各種類型土地之間的轉移較為明顯。林草、水澆地和旱地面積呈波動變化，總體上林草和水澆地面積增加，旱地面積減少，低覆蓋草地先減少后增加，未利用地先增加后減少。由此表明在研究期內，鹽池縣土地利用變化首先由低覆蓋草地和旱地向林草、水澆地和未利用地地發展，隨后由旱地和未利用地向林草、低覆蓋草地和水澆地發展;這種顯著的土地利用變化受多種因素影響，以人為干擾為主，相關環境保護政策和生態治理工程的實施對土地利用結構的調整也起到至關重要的作用。

　　( 2) 生態系統服務價值隨著土地利用的變化而變化。 1989-2010年間，鹽池縣生態系統服務價值呈現出前期增長中期減少后期快速增長的趨勢;林草和旱地對生態系統服務價值的貢獻最大，各種類型土地的面積變化對各種類型生態系統服務價值的變化起到較為明顯的作用。由于“三北”防護林工程、天然林保護工程、退耕還林工程、防沙治沙造林工程等生態建設的實施開展，使得林草面積顯著增加，加大了生態系統服務價值，土地利用變化的生態效益十分明顯。因此，有效的實施生態建設工程，提高土地利用水平是恢復和提高生態系統服務功能的最有效途徑，也是鹽池縣生態環境建設的重要任務。

　　( 3)土地面積的變化對生態系統服務價值的變化呈現出正相關關系;土地面積增加，生態系統服務價值隨之增加，反之土地面積減少，生態系統服務價值也就隨之減少。

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