以盐池县为例分析土地利用变化与生态系统的关系

　　本文以宁夏盐池县 1989年,1999年 ,2006年 ,2010年土地利用变化数据为研究对象，分别计算了盐池县土地利用变化及其引起的生态系统服务价值的变化。结果表明： 1989-2010年间盐池县各种类型土地之间的转移明显，林草、水浇地和旱地面积呈波动变化，总体上林草和水浇地面积增加，旱地面积减少，低覆盖草地先减少后增加，未利用地先增加后减少;研究期内盐池县生态系统服务价值 1989-1999年间呈增长趋势，而 1999-2006年 间呈下降趋势， 2006-2010年间呈快速增长的趋势，林草和旱地对生态系统服务价值的贡献最大;土地面积的变化对生态系统服务价值的变化出现正相关关系。

　　关键词：土地利用,生态系统服务价值,盐池县

　　生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成的维持人类生存的自然环境条件及其效用 .生态系统[2]不仅为人类提供食物、医药及其他工农业生产的原料，而且是维持人类赖以生存和发展的生命支持系统 .土[3] [4]地利用是人类改造自然的主要方式 ,并对生态系统维持其服务功能起决定性作用 .在土地利用决策中，考[5]虑土地利用的生态服务变化非常重要 .一直以来由于人们忽略了土地的社会价值和生态价值，在各种驱动力的作用下，只重视土地的经济价值和功能，从而导致了一些不法用地者不断对土地资源进行掠夺式的开发利[6]用，以追求经济效益的最大化，导致土地生态系统持续恶化，进一步加剧了人地矛盾 .尤其在生态敏感区，这种非持续型方式逐渐减弱了生态系统服务功能。如何实现土地资源的永续利用已成为热点问题。

　　研究特定区域土地利用变化的生态系统服务价值变化，不仅对促进区域可持续发展有着重大意义，更能为土地利用规划修编提供一定的依据，进而促进政府制定合理的土地利用相关政策，对促进生态环境的恢复有着重大的理论意义和实践意义。本文以宁夏中部干旱带的盐池县为主要研究区域，运用遥感与 GIS技术，提取和分析其土地利用变化信息，在分析谢高地 和 等人提出的生态服务价值计算方法基础上，结合县区[7] [11]Costanza实际情况，对单位生态系统服务价值系数表进行修正，制定符合盐池县的生态系统单位面积生态系统服务价值当量表，对生态系统服务价值进行定量估算，为分析和控制区域生态安全、区域生态环境保护和区域可持续发展提供背景资料和科学依据。

　　1 研究区概况。

　　盐池县位于宁夏回族自治区东部、毛乌素沙漠南缘，县城北、东、西南分布着大小 20余个天然盐湖，因此得名“盐池”.地理坐标 37°04′~38°10′E,106°30′~107°41′N,东邻陕西定边县，南接甘肃环县，北靠内蒙鄂托克前旗，西连本区灵武、同心两市县，属陕、甘、宁、蒙四省(区)交界地带。境内地势南高北低，南部为黄土丘陵区，中北部为鄂尔多斯缓坡丘陵区，平均海拔为 1600 m.气候类型属于典型的大陆性季风气候，干旱少雨，风大沙多，年降水量 280 mm 左右，年蒸发量 2100 mm.土壤分别以灰钙土、黑垆土、风沙土、黄土、盐土和白浆土 6种类型，其中灰钙土是主要的土壤类型。植被有灌丛、草原、草甸、沙地植被和荒漠化草原植被。

　　盐池作为全国滩羊集中产区和宁夏畜牧业生产重点县，滩羊年饲养量在 100万只以上，二毛皮、滩羊肉等滩羊产品享誉海内外。

　　2 研究方法。

　　2.1 数据来源与处理。

　　以盐池县 1989年 、 1999 年、 2006年 和 2010 年 4期的遥感影像、地形图、野外实地调查等相关资料作为主要信息源，结合《中国土地分类系统》和区域土地类型，将土地利用类型划分为林地、高覆盖度草地(植被盖度大于 50% 的草地)、中覆盖度草地(植被盖度大于 20%,小 于 50% 的草地)、低覆盖度草地(植被盖度大于 5%,小于20% 的草地)、旱地、水浇地、建设用地、水域和未利用地 9种 类型。除此之外，还搜集了宁夏中部干旱带1989-[8]2010年的粮食总产量、种植面积、粮食价格等数据 .

　　由于盐池县植被类型均为灌木林，为了提高研究的准确性，本文将林地、高覆盖草地、中覆盖草地统称为林草，建设用地和未利用地面积较小，不作研究。

　　2.2 土地利用动态度变化。

　　土地利用动态度可定量描述区域土地利用变化的速度，它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都具有积极的作用 .单一土地利用类型动态度能够表达某一研究区一定时间范围内某种土地利[9]用类型的数量变化情况，其公式如下：

　　式( 1) 中， K为 研究时段内某一土地利用类型动态度或者土地利用类型年变化率; U 、 U分别为研究初期及a b研究期末某一种土地利用类型的数量; T为研究末期和研究初期的时间差值。

　　2.3 生态系统服务价值的研究方法。

　　近年来，国内外众多学者已重视并开展了对全球尺度、国家尺度、区域尺度、以及单个生态系统和生态系统单项服务的价值评估研究 .谢高地在 等人提出的评价模型基础上，结合中国实际情况，得出了[10] [11]Costanza“中国生态系统服务价值当量因子表 并确定 个生态服务价值当量因子的经济价值等于当年全国平均粮[12]”; 1食单产市场价值的 .根据研究区实际情况，以盐池县 年年均粮食产量( · 以及21/7 1989-2010 866.59 kg hm )1989-2010年粮食平均价格(2.7元·kg )确定宁夏盐池县1个生态服务价值当量因子的经济价值为334元。

　　2.3.1 盐池县生态系统单位面积生态服务价值当量的确定。

　　王重玲 在参考谢高地、黄敬峰 、程霞 等人的研究基础上，根据生物量比值法确定了生态群落二级分[13] [14] [15]类单位面积生态价值修正系数，得出了“宁夏中部干旱带生态系统服务价值当量”(表1 )。

　　参考已有的研究成果，结合盐池县的具体情况，将土地利用类型与最接近的生态系统相联系。高覆盖草地对应林草，未利用地对应荒漠。再根据各生态系统在盐池县(干旱风沙生态区)的重要性确定各生态区的生态服务功能重要性等级(表 2)，共 分为 5级 ,即极重要 [1,0.9],重 要 [0.9,0.7], 中等重要 [0.7,0.5],较重要[0.5,0.3],不 重要[0.3,0.1];运用上述所得的生态系统重要性系数，对表 1 进行修正，得到盐池县生态系统当量因子(表3 )。

　　2.3.2 盐池县生态系统服务价值。

　　采用谢高地 等生态系统服务价值( 中一个当量定义的经济价值乘以其对应的价值修订系数，计算公式[12]E)如下：

　　式中， A 为二级分类生态系统类型的面积; m 为第 i类 型第 j项 服务的价值当量; V 为 1个生态服务价值当量i ij i因子的经济价值量。

　　3 结果与分析。

　　3.1 土地利用变化分析。

　　从盐池县土地利用总体情况看，低覆盖草地所占区域面积的比例最大，其次是林草、未利用地和而旱地，水浇地所占比例最小(图 1) .结合表 4,还可得出，盐池县 1989-2010年间土地利用变化明显，各种土地利用类型相互转换，水浇地、旱地、林草和未利用地的转移量较大，低覆盖草地转移量较小;其中林草和水浇地的面积明显增加，旱地和未利用地的面积有所减少，这是盐池县长期开展“三北防护林”、“退耕还林还草”、“防风固沙林”等各种生态建设取得的成果;除此之外，区域社会经济快速发展也是土地利用类型动态变化的主要驱动因素。

　　1989-1999年间低覆盖草地、旱地明显减少，它们的年变化率均为-1.87%,其中低覆盖草地面积减少了4.56万公顷，旱地减少了2.40万公顷;未利用地、水浇地和林草有所增加，未利用地面积增加了9.67万公顷，年变化率为5.42%;水浇地增加了1.18万公顷，年变化率为6.51%;林草的增加量较小;在这个时期内，低覆盖草地逐渐向林草转移，旱地向水浇地转移。1999-2006年间低覆盖草地和旱地明显增加，其中低覆盖草地的年变化率为5.00%,面积增加了6.93万公顷;旱地面积增加了2.88万公顷，年变化率为3.93%;未利用地、林草和水浇地明显减少，其年变化率依次为-3.85%、-4.84%和-5.92%.2006-2010年间土地利用转移较为活跃，林草和水浇地面积快速增加，年变化率高达22.73%、25.25%;旱地和未利用地面积有所减少，年变化率为-10.46%、3. 2 盐池县生态系统服务价值变化。

　　根据盐池县不同时期土地利用面积，分别计算了研究区1989年、1999年、2006年和2010年的生态系统服务价值(表5)。由表5可知，1989-2010年间，盐池县生态系统服务价值总量随着土地利用结构的变化而呈现前期增长中期稍减少后期快速增长的趋势;其中林草占生态服务价值比例最高，高达55%以上;其次是旱地、水浇地和地覆盖草地，未利用地所占比例最小。

　　1989-1999年间，林草和水浇地的服务价值增长较为显着，分别增加了0.17、0.33亿元，旱地和低覆盖草地呈下降趋势，比例分别减少5%和0.5%,未利用地没有变化，这与它们的面积变化呈正相关关系。1999-2006年间，总价值有所下降，减少了1.42亿元。在此期间，林草和水浇地都呈下降趋势，林草下降较为明显，生态服务价值减少了1.45亿元，比例减少了10.10%;水浇地服务价值减少了0.35亿元，比例减少了3.20%;而旱地却呈现增加趋势，旱地服务价值增加了0.33亿元，比例增加了11.80%.由此可以得出，在二级生态群落分类中，不同覆盖度草地比不同类型耕地对于总生态系统服务价值的影响更大。2006-2010年间，总价值迅速增长，增加了2.43亿元;除了旱地面积减小引起其服务价值减小，其余生态系统都随着面积的增加使得生态服务价值也随之增加，林草和水浇地增加较为显着，比例分别增加了16.2%和0.50%,这也说明在此研究期内，盐池县的生态系统环境有了很大改善。

　　4 结论。

　　( 1)1989-2010年间盐池县各种类型土地之间的转移较为明显。林草、水浇地和旱地面积呈波动变化，总体上林草和水浇地面积增加，旱地面积减少，低覆盖草地先减少后增加，未利用地先增加后减少。由此表明在研究期内，盐池县土地利用变化首先由低覆盖草地和旱地向林草、水浇地和未利用地地发展，随后由旱地和未利用地向林草、低覆盖草地和水浇地发展;这种显着的土地利用变化受多种因素影响，以人为干扰为主，相关环境保护政策和生态治理工程的实施对土地利用结构的调整也起到至关重要的作用。

　　( 2) 生态系统服务价值随着土地利用的变化而变化。 1989-2010年间，盐池县生态系统服务价值呈现出前期增长中期减少后期快速增长的趋势;林草和旱地对生态系统服务价值的贡献最大，各种类型土地的面积变化对各种类型生态系统服务价值的变化起到较为明显的作用。由于“三北”防护林工程、天然林保护工程、退耕还林工程、防沙治沙造林工程等生态建设的实施开展，使得林草面积显着增加，加大了生态系统服务价值，土地利用变化的生态效益十分明显。因此，有效的实施生态建设工程，提高土地利用水平是恢复和提高生态系统服务功能的最有效途径，也是盐池县生态环境建设的重要任务。

　　( 3)土地面积的变化对生态系统服务价值的变化呈现出正相关关系;土地面积增加，生态系统服务价值随之增加，反之土地面积减少，生态系统服务价值也就随之减少。

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