土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究作為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要檢測方式，已成為當(dāng)前全球環(huán)境變化與人地關(guān)系研究的關(guān)鍵，受到社會各界廣泛關(guān)注．Ｃｏｓｔａｎｚａ等人通過測算不同用地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能［１］，首次建立了土地利用變化與生態(tài)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)，開始著眼于土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的定量研究；隨后，各學(xué)者針對不同時空尺度土地利用變化開展多層次、多維度研究，深入剖析土地利用與生態(tài)因子的互動機(jī)理，量化與識別土地利用的微觀生態(tài)因子影響，并逐漸轉(zhuǎn)向綜合生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［２－８］．土地利用類型轉(zhuǎn)換作為最直觀、細(xì)致的土地利用變化，其轉(zhuǎn)換的數(shù)量和速率直接影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的種類與數(shù)量［８］．土地利用類型間的轉(zhuǎn)換體現(xiàn)了生態(tài)價值流在區(qū)域土地利用系統(tǒng)內(nèi)部的流動，這一流動使得生態(tài)質(zhì)量在局部范圍內(nèi)升高或降低［１］．量化這一變值，有利于把握局地乃至區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善與惡化的程度，進(jìn)而判斷區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的總體變化狀況．目前，較少有研究針對土地利用類型轉(zhuǎn)換這一土地利用系統(tǒng)變化直觀載體的生態(tài)質(zhì)量效應(yīng)展開．尤其缺少對敏感區(qū)生態(tài)質(zhì)量變化與土地利用類型轉(zhuǎn)換的互動關(guān)系探析．重慶市沙坪壩區(qū)作為“大城市帶大農(nóng)村”的典型區(qū)域，２０００－２００８年間，在“退耕還林”、“西部新城建設(shè)”等人類活動的綜合作用下，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速、土地利用類型轉(zhuǎn)換頻繁，直接影響沙坪壩區(qū)整個生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品與服務(wù)．因此，研究在揭示沙坪壩區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)換時空特征的基礎(chǔ)上，賦予土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)價值，探求土地利用類型轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度，以實現(xiàn)對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的總體變化特征的判斷，旨在為區(qū)域土地利用總體規(guī)劃與土地資源的可持續(xù)利用提供理論參考與借鑒．

１研究區(qū)概況

重慶市沙坪壩區(qū)位于１０６°１４′３６″－１０６°３１′３５″Ｅ，２９°２７′１３″－２９°４６′３６″Ｗ之間，全區(qū)東西寬２４．３０ｋｍ，南北長２９．００ｋｍ，幅員面積３９６．２０ｋｍ２．全區(qū)地勢南高北低，自西向東為華鎣山狀褶皺束的溫塘峽背斜（縉云山）、白市驛向斜、觀音峽背斜（歌樂山）和重慶復(fù)向斜的石馬河向斜的中北段．該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和、雨量充沛，年平均降雨１０８５．１３ｍｍ，年平均氣溫１８．１３℃．沙坪壩區(qū)地處重慶市區(qū)西部，是重慶都市發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)圈的重要支撐區(qū)，具有重慶市“大城市帶大農(nóng)村”的典型特征，在重慶落實“３１４”發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要戰(zhàn)略地位，轄１２個鎮(zhèn)（圖１）．２００８年全區(qū)戶籍人口７．４６×１０５人，常住人口８．７０×１０５人，人口自然增長率為０．８９‰，地區(qū)生產(chǎn)總值為２．３０×１０１０元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入１．３９×１０４元，農(nóng)村居民人均純收入５．７０×１０３元．

２數(shù)據(jù)收集與研究方法

２．１數(shù)據(jù)收集與處理

研究數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)．空間數(shù)據(jù)來源于重慶市沙坪壩區(qū)２０００年沙坪壩區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫（圖形庫、屬性庫）及２００８年土地利用變更數(shù)據(jù)庫．屬性數(shù)據(jù)來源于２０００－２００８年沙坪壩區(qū)統(tǒng)計年鑒及實際調(diào)查．為使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性與可比性，且更能切實反映沙坪壩區(qū)土地利用方式與覆蓋特征，參照《全國土地分類（過渡時期適用）》，將全區(qū)土地利用類型劃分為水田、旱地、園地、林地、水域、建設(shè)用地以及未利用地７類．以Ｃｏｎｓｔａｎｚａ等［１］１９９７年測定的全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及謝高地等［２］量算的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子表為基礎(chǔ)，對沙坪壩區(qū)不同土地利用類型單位面積在水源涵養(yǎng)、保持土壤、大氣凈化、廢物處理、維持生物多樣性、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和提供美學(xué)景觀等８項服務(wù)功能及其生物量價值進(jìn)行長期的實地觀測，并通過敏感度分析對研究區(qū)各土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)進(jìn)行修正［７］．據(jù)此，研究引入相對生態(tài)價值的概念，即各土地利用類型單位面積生態(tài)服務(wù)價值的比例關(guān)系，確定研究區(qū)各土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)價值：水田０．３２５、旱地０．２９５、林地１．０００、園地０．９７５、水域０．６２３、建設(shè)用地０．０１５、未利用土地０．０３５［６］．

２．２研究方法

２．２．１土地利用時空變化分析

在ＡｒｃＧＩＳ９．２平臺的支持下，采用ＡｒｃＴｏｏｌｂｏｘ工具中的疊加分析功能，一方面疊加２０００和２００８年土地利用現(xiàn)狀圖，得到２０００－２００８年土地利用變化圖，并建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，可以清晰地說明土地利用類型轉(zhuǎn)換的數(shù)量與方向；另一方面將土地利用變化圖與２００８年坡度分級圖的疊加，可直觀地反應(yīng)出土地利用類型轉(zhuǎn)換所發(fā)生的空間位置．具體步驟如下：首先，將兩期矢量圖通過“Ｆｅａｔｕｒｅｔｏｒａｓｔｅｒ”轉(zhuǎn)成像元大小為２５ｍ的柵格圖，運(yùn)用“Ｒａｓｔｅｒｃａｌｃｕｌａｔｏｒ”進(jìn)行空間疊加，得到２０００－２００８年土地利用變化圖；其次，運(yùn)用“ＳｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｔＴｏｏｌｓ”模塊的“Ｚｏｎａｌ”功能，建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，提取土地利用類型轉(zhuǎn)換信息；同時，運(yùn)用“Ｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｔ”模塊中的“Ｓｕｒｆａｃｅａｎａｌｙｓｉｓ”工具從高程數(shù)據(jù)中提取２００８年坡度分級圖，再將２０００－２００８年土地利用變化圖與坡度分級圖進(jìn)行空間疊加，揭示土地利用類型轉(zhuǎn)換所發(fā)生的坡度級；運(yùn)用聚合分析函數(shù)“Ｓｅｔｎｕｌｌ”分別提取２０００年水田、旱地的柵格數(shù)據(jù)，與２００８年土地利用現(xiàn)狀柵格圖進(jìn)行空間疊加，獲取特殊地類的轉(zhuǎn)換信息．

２．２．２生態(tài)質(zhì)量效應(yīng)分析

基于土地利用類型轉(zhuǎn)換時空特征分析，通過賦予各土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)服務(wù)價值，可建立土地利用類型間轉(zhuǎn)換與區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的關(guān)聯(lián)，計算土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)貢獻(xiàn)率及區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的變化，進(jìn)而分析土地利用類型間的轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的影響．研究擬通過區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)在不同土地利用結(jié)構(gòu)下的變差對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量總體狀況進(jìn)行判定，如果該區(qū)生態(tài)質(zhì)量指數(shù)不隨時間的推移而減少，則通常認(rèn)為該生態(tài)系統(tǒng)處于比較理想的健康狀態(tài)［８］．土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)貢獻(xiàn)率，指某種土地利用類型轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的改變．其表達(dá)式為：式中：Ｒｉ→ｊ為第ｉ類土地利用類型向第ｊ類土地利用類型轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)率；ＬＥｉ為第ｉ類土地利用類型的相對生態(tài)價值；ＬＥｊ為第ｊ類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Ａｔｉ→ｊ為轉(zhuǎn)化的土地面積占總面積的比例；ｎ為土地利用類型總數(shù)．綜合考慮區(qū)域內(nèi)各土地利用類型的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化，比較引起生態(tài)質(zhì)量改善、惡化的土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)之和，用以判斷區(qū)域內(nèi)生態(tài)質(zhì)量的總體變化狀況．其表達(dá)式為：式中：ＬＥＩ為研究期間區(qū)域總體生態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化量；ＬＥｈ，ＬＥｋ為第ｈ，ｋ類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Ａｔｈ→ｋ為引起生態(tài)質(zhì)量改善的第ｈ種土地利用類型轉(zhuǎn)換為第ｋ種轉(zhuǎn)換土地利用類型的土地面積占總面積的比例；ＬＥｕ，ＬＥｖ為第ｕ，ｖ類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Ａｔｕ→ｖ為引起生態(tài)質(zhì)量改善的第ｕ種土地利用類型轉(zhuǎn)換為第ｖ種轉(zhuǎn)換土地利用類型的土地面積占總面積的比例．