基于土地利用的石羊河流域生态服务价值--提到中国生态系统单位面积生态价值表

161. 68 107. 78
238. 02 157. 19
气体调节
1 940. 11
673. 65
323. 35
1 082. 33
229. 04
调节服务
气候调节
1 827. 84
700. 60
435. 63
6 085. 31
925. 15
水文调节
1 836. 82
682. 63
345. 81
6 035. 90
1 研究区概况
研究区位于河西走廊东部 ,祁连山北麓 ,东以乌鞘岭 与黄河流域为界 ,西以大黄山与黑河流域为界 ,流域面积 40 579. 02 km2 ,介于东经 101°40′- 104°20′、北纬 37°7′- 39° 29′之间 。行政上包括武威市的凉州区 、民勤县 、古浪县 , 金昌市的金川区和永昌县和天祝藏族自治县部分乡镇 ,以 及张掖地区肃南裕固族自治县东部飞地 ,共 2 区 5 县 , 总 人口约 240 万人 。整个流域地势南高北低 , 自西南向东北 倾斜[13] 。整个流域由南向北总体上可分为三个地貌单 元 :祁连山区 、中部平原区和北部荒漠区 。属大陆性温带
实际情况就森林 、草地 、农田 、湿地 、水体和荒漠 6 类生态 系统的 9 类生态系统服务价值相对于农田食物生产价值 的相对重要性 (当量因子) , 对国内 200 多位生态学者进行 问卷调查 ,得出中国生态系统单位面积生态服务价值表 (见表 2) 。同时考虑到研究区实情 ,本文基于 Costanza 的 生态系统服务价值理论 ,结合谢高地等对我国平均状态的 生态系统服务价值表 ,研究石羊河流域生态系统服务价值 的变化 ,公式为 :
8 429. 61
废物处理
772. 45
592. 81
624. 25
6 467. 04
6 669. 14
支持服务
保持土壤
1 805. 38
1 005. 98
660. 18
893. 71
184. 13
维持生物多样性 2 025. 44
839. 82
458. 08
1 657. 18
1 540. 41
文化服务
摘要 生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点 。在遥感和 GIS 技术支持下 ,本文分析了 2000 - 2008 年石羊河流域各市县土地利用及其变化 。在此基础上 ,参考 Costanza 生态系统服务价值计算方法和中国陆地生态系统单位面积服务 价值表 ,分析近 10 年来研究区土地利用变化对生态系统服务价值的影响及其变化情况 。结果表明 :在 2000 - 2008 年间 ,石羊河流域 土地利用变化以耕地 、未利用地和草地为主 ,主要体现在流域中下游地区 。总趋势为林地 、草地和未利用地的面积减少 ,耕地和建筑 用地的面积显著增加 。这一变化直接影响到生态服务价值的变化 。就单位面积的生态服务价值而言 ,各市县差异非常明显 ,整个流 域存在明显的自上而下的空间梯度分异 。近 10 年间 ,流域中下游地区生态服务价值均呈现增加趋势 ,而上游山区呈较少趋势 。这表 明中下游地区受到强烈的外界干预 ,区内环境正朝着有利于生态环境恢复的方向转变 ,而上游山区生态环境则呈现有所恶化的趋势 。 关键词 土地利用变化 ;生态服务价值 ;空间梯度分异 ;石羊河流域 中图分类号 F06212 文献标识码 A 文章编号 1002 - 2104( 2010) 06 - 0068 - 06 doi :10. 3969/ j. issn. 1002 - 2104. 2010. 06. 012
中国人口·资源与环境 2010 年 第 20 卷 第 6 期 CHINA POPULATION, RESOURCES AND ENVIRONMENT Vol . 20 No. 6 2010
基于土地利用的石羊河流域生态服务价值3
蒋小荣 李 丁 李智勇
(兰州大学资源环境学院 ,甘肃 兰州 730000)
分析 ,得到近 10 年来石羊河流域土地利用类型的面积变化 表(见表 3) 。从表 3 中可以看出 ,近 10 年来全区土地利用 类型出现了明显的变化 ,主要体现在流域中下游地区 ,以耕 地 、未利用地和草地为主 。这说明耕地 、草地和未利用地是 研究区土地利用变化的重点 ,它们的变化主导着流域的土 地利用格局变化 ,对本区域的生态环境变化起关键作用。
收稿日期 :2010 - 03 - 06 作者简介 :蒋小荣 ,硕士生 ,主要研究方向为生态经济学与区域可持续发展 。 3 国家自然科学基金 (No. 40671051) 资助 。
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蒋小荣等 :基于土地利用的石羊河流域生态服务价值
干旱气候 , 太阳辐射强 , 日照充足 , 降水少 ,蒸发强烈 ,空 气干燥 。流域水系发源于祁连山 , 全长约 300 km , 自东向 西由大靖河 、古浪河 、黄羊河 、杂木河 、金塔河 、西营河 、东 大河 、西大河等 8 条河流组成 ,河流补给来源为山区大气 降水和高山冰雪融水 ,产流面积 1. 1 ×104 km2 ,多年平均径 流量 15. 6 亿 m3 。整个水系呈扫帚状 , 具有典型的内陆河 系特征[14] 。自 20 世纪 80 年代以来 , 流域内农业人口迅 速增加 ,对耕地的需求也随之急剧扩大 ,地下水资源的过 量开采 、林木资源的超量采伐和对土地资源的过度开发 , 致使流域内生态环境日趋恶化 。目前在中国内陆河流域 中石羊河流域是甘肃省河西内陆河流域中人口最密集 、水 资源开发强度最大 、生态环境问题最严重 、水资源对社会 经济发展制约性最强的地区[14] 。
n
∑ ESV = VCi ×Ai i =1
其中 ,ESV 为研究区生态系统服务总价值 (元) ;VCi 为 第 i 类土地利用类型单位面积的生态功能总服务价值系 数(元/ hm2) ; Ai 为研究区内第 i 类土地利用类型的面积 (hm2) , n 为土地利用类型数目 。
3 结果与分析
3. 1 土地利用变化分析 通过对流域 2000 和 2008 年两期土地利用现状的统计
土地利用类型变化最为明显的是流域最下游以农业 经济为主的民勤县 ,自 2000 年来 ,民勤县境内内耕地面积 急剧增加 ,增加面积为 96. 85 km2 ,变化率高达 6. 4 % ,主要 由未利用地和草地转入 ,这主要由农作物的市场价格大幅 上涨刺激农民大量开垦荒地所造成 。另外区内人口增长 也是一个重要的因素 。凉州区位于流域中部平原地区 ,人 口众多 ,城乡建设用地增加明显 ,林地面积也有较大的增 加 ,但耕地变化很小 ,这主要由于退耕还林政策和三北防 护林工程的实施 。金昌市 、永昌县和古浪县地处流域中 游 ,土地利用类型变化基本一致 ,都主要体现在耕地 、草地 和未利用地之间的转化上 。大体上为耕地增加 ,未利用地 减少 。区内人口增加和市场因素是造成这一变化的两大 因素 。流域上游天祝藏族自治县和肃南裕固族自治县同 属祁连山区 ,人口稀少 ,近 10 年来土地利用变化较小 ,主 要体现为林地减少 ,耕地和草地少量增加 。近 10 年来各 市县的城乡建设用地面积都呈缓慢平稳的增长趋势 ,其中 凉州区 、金昌市和天祝藏族自治县变化率最大 ,城市化进 程 相对较快 。流域内各市县水域面积相对较小 ,但近10
草地
高覆被度草地 、中覆被度草地 、低覆被度草地
水域
河流 、湖泊 、水库和池塘 、冰川和永久积雪地 、滩地
建设用地 城镇用地 、农村居民点用地 、工交建设用地
未利用地
沙地 、戈壁 、盐碱地 、沼泽地 、裸岩砾石 、裸土地 、其 他难利用土地
2. 2 生态系统服务价值评价方法 谢高地等人参考 Costanza 等的研究成果 ,结合中国的
2 数据来源与研究方法
2. 1 数据来源 本文以研究区两期 (2000 年和 2008 年) 的同一时相
Landsat TM 遥感影像作为基础数据 ,结合该区 1∶25 万地形 图 、土地利用现状图及其他辅助图件 ,并参考研究区域的 气候 、土壤 、植被等自然地理资料 ,在地理信息系统软件的 支持下 ,对 2000 年影像进行人机交互目视解译 ,获得 2000 年矢量格式的全区土地利用/ 覆盖现状数据 。在此基准上 将 2008 年影像与 2000 年的矢量数据套合 , 提取 2000 2008 年土地利用动态数据 ,最后运用 GIS 空间分析方法 , 得到 2008 年的状态数据 。
生态服务是指人类直接或间接从生态系统功能中得 到利益[1] 。生态服务功能可以理解为生态系统与生态过 程所形成及维持人类赖以生存的自然环境条件与效用 ,生 态服务功能在土地利用中表现为土地利用类型 ,人们通过 利用土地 ,改变土地利用方式 ,满足自己的生产生活需要 , 形成了对土地利用的干扰 ,影响了土地系统中生态服务价 值[2 - 3] 。近十年来 ,国内外对土地系统中生态服务价值的 估算开展了大量的研究 , 并取得了令人瞩目的成果 , 如 Costanza 等人[1]对全球生态系统服务价值进行分类与评 估 , 提出了全球各种土地利用类型生态服务价值的计算 法 ;欧阳志云[2]对生态系统服务进行论述 , 评估了中国陆 地生态系统的 6 种服务功能 ;针对我国具体国情 ,谢高地 等[ 4 ] 建立了中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价 值 ,同时计算出各土地利用类型单位面积上不同功能的生 态系统服务价值的总和 。近年来 ,随着全球气候变暖 、生 物多样性锐减和土地荒漠化等全球性生态环境问题的加 剧 ,生态系统的服务功能研究越来越受到关注 。其他国内 学者从生态系统过程 、服务功能的维持及提高生态系统价 值等多方面对不同的地区开展了多方面的研究 , 如对海 河上游 、和田河流域 、洞庭湖地区以及东北样带和青藏高 原等多个地区进行了生态服务价值的定量评估[5 - 9] 。
在信息提取的过程中 ,参照全国土地利用分类方法 , 将全区景观按生态系统类型分为耕地 、林地 、草地 、水域 、 建设用地和未利用地等 6 个一级类型 ,在一级土地利用类 型的基础上又分为 25 个子类 (见表 1) ,主要对二级类型进 行结果统计分析 。其它自然和社会经济数据主要来自研 究区的统计年鉴 。
表 1 土地利用遥感监测分类系统 Tab11 Classification system of land use by remote
sensing monitoring
一级类型 First type
二级类型 Second type
耕地
山区旱地 、丘陵旱地 、平原旱地
林地
有林地 、灌木林地 、疏林地 、其他林地
一级类型 First type
二级类型 Second type
森林 Woodland
草地 Grassland
农田 Farmland
湿地 Water land
河流/ 湖泊 River/ lake
供给服务
食物生产 原材料生产
148. 20 1 338. 32
193. 11 161. 68
449. 10 175. 15
提供美学景观
934. 13
390. 72
76. 35
·69 ·
中国人口·资源与环境 2010 年 第 6 期
表 2 中国生态系统单位面积生态服务价值表 (元/ hm2·a - 1 ,2007 年) Tab12 The values per unit area of ecosystem services in China ( yuan·hm- 2·a - 1 , 2007)
土地利用是人与自然交叉最为密切的环节 ,区域土地 利用变化的研究已成为“国际地圈生物圈计划 ( IGBP) ”的 重要组成部分[10] 。土地利用/ 覆被变化必然影响生态系 统的结构和功能 ,其变化过程对维持生态系统服务功能起 着决定性的作用 。因此 ,研究土地利用变化情况下的生态 系统服务价值的变化具有重要意义[11 - 12] 。本文在研究石 羊河流域 7 个市县土地利用变化的基础上 ,通过评价土地 利用变化引起的生态系统服务价值以及各种土地类型的 生态系统服务价值的时空变化来反映其环境效应 ,为区内 土地资源可持续利用和生态环境保护提供决策支持 。