2021-4-9 | 环境生态论文
作者：章后甜 杜会石 王世东 雷军 单位：洛阳理工学院 北京师范大学 河南理工大学 内蒙古师范大学地理科学学院
长白山地区的土地利用变化及其生态效应亦是全球变化的一种区域响应，通过对该区土地利用变化及生态系统服务价值进行研究，可以科学地把握土地利用变化与生态系统服务价值变化的过程和规律。文中集成遥感与ＧＩＳ技术，以长白山地区为研究区，揭示该区土地利用变化的时空演化特征，评估土地利用变化引起的区域生态服务价值变化，为区域生态环境保护、区域可持续发展提供科学依据。１研究区概况本文所指的长白山地区位于吉林省东部，行政区划上隶属长白山管委会、通化地区、延边地区、白山地区，下辖９市、３区、９县。位于１２５°４５′—１３１°２６′Ｅ，４０°５２′—４４°３０′Ｎ，总面积７５３７７ｋｍ２。温带大陆性季风型气候，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风。年平均气温－７～３℃，７月气温为１８．１～２３℃，１月气温为－２３～－１６．６℃。年降水量７００～１４００ｍｍ，８５％的降雨集中在６—８月，无霜期６５～１２０ｄ。该区是中国东北地区典型的温带森林生态系统。
数据来源及研究方法
１土地利用动态数据获取研究所用的数据为２０００年和２０１０年ＬａｎｄｓａｔＴＭ／ＥＴＭ＋晴空影像，空间分辨率为３０ｍ。同时收集该区１∶１０万地形图、地质地貌图和土壤类型图等。遥感影像的预处理包括：对单通道多光谱数据进行波段合成；以地形图为基准，对２０１０年各分幅影像进行几何精校正；以校正后的影像为基准，对２０００年各分幅影像进行几何精校正；对同期的影像作直方图匹配和拼接处理；按研究区界限对影像裁剪。根据国家通用的土地利用分类系统，结合研究区的实际情况，将土地利用类型划分为旱田、水田、林地、水域、建筑用地和湿地。在ＧＩＳ的支持下，采用基于知识的人机交互式解译方法，提取各土地利用类型信息（表１）
２生态系统服务价值评价方法虽然Ｃｏｓｔａｎｚａ等［３］的研究使ＥＳＶ估算原理和方法从科学上得以明确，但研究中某些数据仍存在偏差，如对耕地的评估偏低，而对湿地评估又偏高。谢高地等［１２］根据我国的实际情况，制定了中国陆地生态系统单位面积生态服务价值量，并应用在青藏高原生态系统服务价值的估算中。在现有的生态系统服务价值评价体系中，由于各研究存在区域差异，尚难对各价值当量形成共识。一般均将水田和旱田视为一类进行价值评价，但由于耕作方式、作物类型等诸多差异，它们的服务功能尚存差异，如水田的土壤与局地小气候均与湿地相似［１３］。因此，本文以谢高地的中国陆地生态系统服务价值表为基础，并作如下修订来计算该区的生态系统服务价值：水田的气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护等单位价值取旱田和湿地相应服务价值的平均值；水田多处于水域旱田过渡地带，兼具农田、湿地、水体３种生态系统特点，其生物多样性保护功能优于旱田，取旱田、湿地、水体生物多样性保护价值的平均值为水田的该项服务价值［１４］；研究区稻田的单位产量与所有耕地单位产量之比约为１．５∶１，故以旱田食物生产价值的１．５倍作为水田的该项服务价值［１５］；水田的废物处理、原材料及娱乐休闲等价值与旱田差异不显著，可用旱田的相应服务价值代替。据此得到修订后的该区单位面积服务价值量（表２）。
３敏感性分析方法敏感性指数（ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ＣＳ）用以确定ＥＳＶ随时间变化对ＶＣ变化的依赖程度［１６］。ＣＳ的含义是指ＶＣ变动１％引起ＥＳＶ的变化情况，如果ＣＳ＞１，说明ＥＳＶ对ＶＣ是富有弹性的；如果ＣＳ＜１，则说明ＥＳＶ对ＶＣ是缺乏弹性的。比值越大，表明ＶＣ的准确性越关键。本文通过分别调整５０％的ＶＣ来计算ＣＳ，从而来说明ＥＳＶ对ＶＣ的敏感程度。
结果与分析
１土地利用幅度变化分析通过对长白山地区土地利用幅度变化的分析，可了解该区土地利用变化的态势（表１）：耕地总量有所减少，１０ａ间净减１２６１．６０ｈｍ２，占期内土地利用变化总量的５５．８１％，其中旱田面积呈增加趋势，增加了６６８８．００ｈｍ２；水田面积呈减少趋势，减少了７９４９．６０ｈｍ２，水田面积变化较剧烈，变幅达－４．７５％，从土地利用变化的数量特征可以看出，这一时期人类活动是影响耕地面积变化的主要因素。林地呈减少趋势，１０ａ减少了４９８１．６９ｈｍ２，变化量占期内土地利用变化总量的１９．００％，说明该区森林资源已遭到破坏，应加强森林经营，使其可持续发展。水域面积呈减少趋势，减少面积为１１５．２１ｈｍ２。建筑用地急剧增加，增加面积６４２４．２２ｈｍ２，变化幅度达４．２７％，年变化率为０．４３％，主要是由于人口的增长和经济的发展，导致城乡居民用地与公交建设用地的增加所致。湿地面积呈减少趋势，面积减少６５．７２ｈｍ２，变化幅度达－０．３５％，说明应切实保护该区现有珍稀湿地资源。
２土地利用转移分析借助ＧＩＳ的ＳｐａｔｉａｌＡｎａｌｙｓｉｓ工具，可获得近１０ａ长白山地区各土地利用类型面积转移情况（表３）。首先，从各土地利用类型的转移方向来看，旱田主要转出为建筑用地和水田，转出面积分别为５５７５．４８，１７７４．２１ｈｍ２，转化率分别为１．１２％，０．３６％；水田主要转化为旱田和建筑用地，转移面积分别为９２３６．４５ｈｍ２和１６．５６ｈｍ２，转化率分别为５．５２％，０．３７％，耕地面积的转出主要是建筑用地占用耕地及改变耕作方式所致；林地主要转化为旱田和水域，转移面积为４４０９．１２ｈｍ２和３６５．２４ｈｍ２，转化率分别为０．０７％和０．０１％，主要是由于山区毁林开荒所致；水域主要转化为旱田和水田，转移面积分别为４０７１，１２７．２８ｈｍ２，转化率分别为０．４９％和０．１６％。从各土地利用类型转移来源来看，旱田主要是由部分水田、林地、水域转化而来，１０ａ间面积转化率分别为１．８２％，０．８７％，０．０８％；水田主要由旱田、水域、湿地转化而来，转化率分别为１．１１％，０．０８％，０．０４％，说明该区湿地农田化现象在一定程度上存在；建筑用地主要是由旱田、水田、林地转化而来，转化率分别为５５％，０．３９％，０．１３％。分析表明，人类活动是影响土地利用类型变化的主要因素，人口的增长和经济的发展，增加了人们对粮食和住房的需求，促使耕地和建筑用地面积急剧增加。