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作者:麥麥提吐爾遜·艾則孜海米提·依米提祖皮艷木·買買提李建濤單位:新疆大學理論經濟學博士后流動站新疆師范大學地理科學與旅游學院新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室
數據獲取
本研究以焉耆盆地1990年、2000年與2011年同一時期Landsat影像基本信息源。首先,利用焉耆盆地1∶10000地形圖對2011年的遙感圖像進行幾何校正,然后以2011年的圖像為基準,校正1990年和2000年的圖像,使該3景影像具有相同的地圖投影方式,RMS校正誤差均在1個像元以內。根據研究區的特點,將研究區土地利用類型劃分為水域(包括湖泊、水庫、河流、渠道、灘地)、濕地(經常積水或漬水,生長濕生植物的土地)、草地、耕地(旱地農田)、城鎮用地(城鎮聚落、村落聚落)與未利用地(荒漠、沙地、鹽堿地、裸巖)。在ArcGIS支持下按照土地利用分類系統建立解譯標志,通過監督分類和目視解譯相結合的方法,獲取了研究區1990年、2000年和2011年土地利用變化圖與相關數據?;谝巴庹{查采樣點的數據與研究區的地形圖和土壤圖,利用ENVI軟件對遙感影像分類結果進行精度檢驗后得出3個年份的總精確度和Kappa指數等均大于0.84,其分類結果符合精度要求。
生態系統服務價值評估
國內外眾多學者已重視并開展了不同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。如Costanza等的研究成果使生態系統服務價值評估的原理與方法從科學意義上得以明確。謝高地等根據中國的實際情況,參考Costanza等的研究成果,得到了中國陸地生態系統單位面積生態服務價值。本研究采用謝高地等的研究成果,結合新疆塔里木盆地的實際情況,對焉耆盆地陸地生態系統服務價值進行評估,其公式為:式中:ESVk,ESVf,ESV———k種土地利用類型的生態系統服務價值,f種生態服務功能價值與區域總生態服務價值;Ak———k種土地利用類型的分布面積(hm2);VCkf———k種土地利用類型、f種生態服務功能的生態服務功能價值指數[元/(hm2•a)]。研究區生態系統服務的價值如表1所示。
敏感性分析方法
借用敏感性指數(CoefficientofSensitivity,CS)以確定生態服務價值隨時間變化對價值指數變化的依賴程度[18],以此來檢驗中國陸地生態系統單位面積生態服務價值系數是否適合本研究區。將各類土地利用類型的價值指數分別調整50%,來衡量總生態系統服務價值的變化。如果CS>1,表明生態服務價值相對于CS是富有彈性的;如果CS<1,生態服務價值則被認為是缺乏彈性的,比值越大,表明生態服務功能價值指數的準確性越關鍵。敏感性指數計算公式如下:式中:ESV———總生態服務價值量;VC———價值系數;i和j———初始的生態系統服務價值和生態服務功能價值指數調整后的價值;k———土地利用類型;CS———敏感度。
結果與分析
1土地利用變化過程分析
對比1990年、2000年與2011年三期影像解譯數據(表2)可以看出,1990—2011年間,焉耆盆地土地利用變化明顯,城鎮用地增加了7080hm2,年變化率最大,為4.93%;水域面積增加了3487hm2,年變化率最小,為0.16%,主要是因為水域總面積在土地利用中所占的比重較大(占15%左右),是研究區內比較穩定的土地利用類型;濕地面積增加了4934hm2,年變化率達0.50%;草地面積減少了10415hm2,年變化率達2.25%;未利用地面積減少了14590hm2,年變化率為0.32%,由于未利用地在研究區土地利用中所占的比重最大(約占50%),也屬于比較穩定的土地利用類型。1990—2000年間土地利用變化的趨勢為水域、濕地、耕地與城鎮用地面積增大,草地與未利用地面積減少。2000—2011年間土地利用變化的趨勢為耕地與未利用地面積增大,其它土地利用類型面積減少。總的來說,1990—2011年間土地利用變化的趨勢為水域、濕地、耕地與城鎮用地面積增大,草地與未利用地面積減少,未利用地面積變化的絕對量最大,水域面積變化的絕對量最小。
2生態服務價值的動態變化
運用公式(2)—(4)計算焉耆盆地生態服務價值與功能(表3—4)。由表3可知,焉耆盆地生態服務價值從1990年的821400.0萬元增加到了2011年的867300.0萬元,增加了5.59%,達45900.0萬元,每年凈增加生態服務價值達30.23元/hm2。1990—2000年間,焉耆盆地草地生態服務價值變動最大,變化率為37.93%,耕地生態服務價值變動最小,變化率為5.72%。
2000—2011年間,草地生態服務價值變動最大,變化率為14.94%,未利用地生態服務價值變動最小,變化率為2.17%??傮w來說,1990—2011年間,草地生態服務價值變動最大,其變化率高達47.21%,水域生態服務價值的變化最小,變化率為3.31%。研究區內濕地與水域合計生態服務價值占研究區總生態服務價值的80%以上,表明濕地與水域在研究區生態服務中處于重要的地位。研究區生態系統服務價值的增加主要是由濕地與水域面積的增加而引起的。139第6期麥麥提吐爾遜•爾遜等:焉耆盆地土地利用變化對生態服務價值的影響由于濕地與水域生態服務功能價值指數也遠大于其它土地利用類型,其面積的增加導致生態系統服務總價值增加。其中濕地面積凈增加4934hm2,生態服務價值凈增加27380.0萬元,對研究區生態服務價值增加的影響最大;水域面積凈增加3487hm2,生態服務價值凈增加14180.0萬元,對生態服務總價值的增加的貢獻也較大。
表4中各生態服務功能估算價值(ESVf)對研究區總生態服務價值的貢獻率進行了排序,并獲得了各生態服務功能對總生態服務價值貢獻的變化狀況??梢钥闯觯魃鷳B服務功能對區域總生態服務價值貢獻率由高到低依次為:廢物處理、水源涵養、氣候調節、娛樂休閑、生物多樣性保護、土壤形成、食物生產、氣體調節和原材料。廢物處理與水源涵養為研究區內生態服務價值結構中所占比例最大的兩種生態服務功能類型。
3敏感性分析
利用公式(5),把生態系統價值系數分別上下調整50%,計算了研究區1990年、2000年與2011年的生態系統服務價值敏感性指數。結果表明,1990—2011年間,濕地和耕地敏感性指數呈增長趨勢,水域、草地和未利用地敏感性指數呈減少趨勢,表明濕地和耕地的生態系統價值系數變化會對研究區生態系統服務總價值產生放大作用,水域、草地和未利用地生態系統價值系數變化對研究區生態系統服務總價值產生了縮小作用。草地與未利用地的敏感性指數很小,均小于0.02,表明草地與未利用地生態系統價值系數變化對研究區生態系統服務總價值的變化影響不大。耕地敏感性指數呈現先減少后增長趨勢,表明高密草的生態系統價值系數變化在1990—2000年間對生態系統服務總價值產生縮小作用,而在2000—2011年間對生態系統服務總價值產生放大作用。水域的敏感性指數最大,均大于0.51,這是因為水域在研究區內的分布面積與生態服務價值較大。草地與未利用地敏感性指數的調整對區域生態服務價值估算的影響很小,即草地與未利用地的敏感性指數分別上下調整50%時,估算的生態服務價值變化率均小于1%。總體來說,不同年份不同土地利用類型生態系統服務價值對生態服務功能價值指數的敏感性指數的變動小,而且均小于1,表明研究區內生態系統服務價值對生態服務功能價值指數是缺乏彈性的,研究結果是可信的。
結論
(1)焉耆盆地1990—2011年間土地利用變化的趨勢為水域、濕地、耕地與城鎮用地面積增大,草地與未利用地面積減少,未利用地面積變化的絕對量最大,水域面積變化的絕對量最小。
(2)焉耆盆地在1990年、2000年與2011年生態系統服務價值分別為821400.0,937140.0,867300.0萬元,生態服務價值增加了5.59%,達45900.0萬元,每年凈增加生態服務價值達30.23元/hm2。研究區內濕地與水域合計生態服務價值占研究區總生態服務價值的80%以上。草地生態服務價值變動最大,變化率為14.94%,未利用地生態服務價值變動最小,變化率為2.17%。研究區生態系統服務總價值的增加主要是由濕地、水域總面積增加與生態服務功能價值指數大于其它土地利用類型而導致的。
(3)研究區各生態服務功能對區域總生態服務價值貢獻率由高到低依次為:廢物處理、水源涵養、氣候調價、娛樂休閑、生物多樣性保護、土壤形成、食物生產、氣體調價和原材料。研究區內生態系統服務價值對生態服務功能價值指數是缺乏彈性的,研究結果是可信的。
焉耆盆地土地利用變化使生態系統服務功能發生改變,生態系統服務價值受到影響。對于焉耆盆地而言,由于地處生態環境特別脆弱的干旱荒漠區,區域發展規劃必須把生態環境保護放在重要位置。要實現經濟、社會和環境可持續發展的目標,就必須維持生態系統服務功能的完整性和穩定性。此外,人口作為社會經濟活動的主體,對土地利用變化起著推動作用,土地利用的環境效益應受到重視,以改善和恢復生態環境為目的的土地利用變化主要受到政策、技術手段、投入等因素的影響。因此,提高土地利用水平,加強湖泊與濕地保護是保護綠洲穩定性與綠洲生態安全,實現可持續發展的重要舉措。