土地利用变化对松嫩平原腹地生态系统服务价值的影响

土地资源网------- // tdzyw / 土地利用变更对松嫩平原腹地生态系统服务价值的影响 斯蔼1 汤洁1 李海毅1 杜关记2 1.吉林高校环境与资源学院 吉林长春 130026; 2.吉林高校建设工程学院 吉林长春 130026 摘要 应用1989年和2000年Landsat TM 影像解译数据分析松嫩平原腹地土地利用变更，在此基础上，制定了探讨区单位面积生态系统服务价值系数，计算得到松嫩平原腹地生态系统服务价值。结果表明，11年间，松嫩平原腹地土地利用变更呈“5增3减” 趋势耕地、城镇用地、碱地、林地、沙地快速增加；草地、水域和湿地大幅度削减。土地利用变更的景观格局破坏了探讨区的生态系统服务功能，生态系统服务总价值人民币从1366.070亿元/a下降到1017.044亿元/a。 关键词 土地利用 生态系统服务 松嫩平原腹地 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[1]，它是一种由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务和非自然资本结合在一起所产生的人类福利[2]。生态系统为人类供应的服务包括两大类第一类是可以商品化的生态功能，如人类生活必需的食物、药品、原材料等；其次类是难以商品化的生态功能，如气候调整、水源涵养、土壤形成等。由于其次类型的生态功能对人类的影响更为广泛和深远[3]，因此，量化评价其经济价值已经成为生态学与经济生态学等学科探讨的前沿课题。 自20世纪50年头以来，松嫩平原开发和建设速度加快，已成为我国重要的重工业基地、粮食生产和能源基地。与此同时，人类活动对自然环境的干扰强度日益增大，大面积开荒、垦建脱节、重用轻养、超载过牧、环境污染等均导致了生态环境的恶化[4]，松嫩平原腹地（海拔低于150m的平原面积）土地沙化、碱化和草原退化（简称“三化”）问题尤为严峻[5]。这些问题都与松嫩平原地区的土地利用结构、方式及程度亲密相关。生态环境质量的下降减弱了生态系统服务功能，进而影响整个地区经济、社会和环境的可持续发展。本文以生态环境较为脆弱的松嫩平原腹地为探讨区，以土地利用遥感解译数据为信息源，以生态系统服务价值为量化指标，估算出探讨区1989年-2000年11年间的生态系统服务价值的变更量并对其变更缘由进行了分析。 1、探讨区概况 松嫩平原是东北三大平原（三江平原、辽河平原和松嫩平原）之一，西临大兴安岭东麓的丘陵台地，北部和东部以小兴安岭和张广才岭外围的山麓、丘陵台地为界，南部是以松辽分水岭为主的隆起带。松嫩平原腹地位于松嫩平原西南，海拔低于150m[5]，是松嫩平原最低平的地区。地理坐标为北纬4420′-4740′，东经12210′-12605′。总面积为670104hm2。见图1。该区属于温带大陆性半潮湿、半干旱季风气候，冬季寒冷干燥，夏季暖和潮湿。年降水量多年平均为400-500 mm，本区河流主要有松花江干流及其支流嫩江、松花江、其次松花江、洮儿河等。植被类型以草本植被为主，土壤以黑钙土、草甸土、沼泽土、盐土、碱土、风沙土为主。探讨区覆盖4个省辖市，17个市县。笔者之所以强调平原腹地的概念，选其作为探讨区域，是因为这一地理区位能更真实、明晰地反映生态环境变更趋势。 图1 松嫩平原腹地地理位置图 Fig. 1 geographic position of the hinterland of Songnen plain 2、探讨方法 2.1数据来源及获得方法 2.1.1数据来源及预处理 土地利用变更数据是以中国遥感卫星地面站1989年和2000年Landsat TM卫星影像为数据源，以圆锥等面积投影建立地理坐标系统，将两期TM卫星影像与探讨区110万地形图进行几何精校正，配准误差小于0.5个像元。 2.1.2 土地利用变更数据获得方法 图2 1989年松嫩平原腹地土地利用解译图 Fig.2 land use interpreting of the hinterland of Songnen plain in 1989 图3 2000年松嫩平原腹地土地利用解译图 Fig.3 land use interpreting of the hinterland of Songnen plain in 2000 ① 依据松嫩平原实际状况，参照国家土地利用分类系统，将松嫩平原腹地景观解译为耕地（水田、旱田）、林地、草地（高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地）、水域（水体、滩地）、湿地、城镇用地、未利用地（沙地、盐碱地）等7个一级地类和12个二级地类。依据影像，参照探讨区地形图、野外GPS点位及其它协助资料，建立不同地类的解译标记。② 在ERDAS软件支持下，对影像进行非监督分类及栅格矢量转换。形成初步分级的coverage图件。③ 借助ARC/INFO操作吩咐，将人工勾绘及拓扑成区后coverage图件转换成ARCGIS可编辑的shape文件。④ 在ARCGIS中，依据地类的解译标记，进行人机交互式判读解译，对shape文件的土地利用类型代码进行属性赋值，制作形成不同时期的土地利用/覆盖分布图，见图2和图3。 2.2 土地利用类型动看法 引入土地利用类型动看法（K）来描述不同类型土地的变更状况，它是指探讨区肯定时间范围内某种土地利用类型的数量变更状况。其公式 式中Ua、Ub分别为探讨初期及探讨末期某一种土地利用类型的数量；T为探讨时段,当T的时段设定为年时，K值就是该探讨区某种土地利用类型年变更率。 2.3 生态系统服务价值的评价方法 自20世纪70年头起，人类就起先了对生态系统服务及其价值的探讨，但由于地球生态系统供应的服务绝大部分价值难以精确计量，以及缺乏相应的价值评估理论与方法体系等缘由而进展缓慢。1997年Costanza等人[6]的探讨成果使生态系统服务价值评估的原理与方法从科学意义上得以明确，将生态系统服务探讨推向生态经济学探讨的前沿。因此，本文应用Costanza等人提出的估算方法来评估探讨区的生态系统服务价值，详细计算公式为 式中，ESV是生态系统服务价值；Ak是探讨区k类土地利用类型的面积；VCk为生态系统服务功能的价值系数，即单位面积生态系统的服务价值元/hm2a。 依据嫩平原腹地详细状况，参照谢高地等人的生态资产类型划分[7]，将松嫩平原腹地生态系统服务类别划分为耕地、林地、草地、水体、沙地、盐碱地和湿地等7个类型，见表1。 表1 与土地利用对应的松嫩平原腹地生态系统服务类型 Tab.1 type of ecosystem services in the hinterland of Songnen plain 土地利用 水田 旱田 林地 高覆盖草地 中覆盖草地 低覆盖草地 水体 滩地 湿地 盐碱地 沙地 生态资产类型 农田 森林 草地 水面 湿地 荒漠 松嫩平原腹地 生态系统服务类型 耕地 林地 草地 水域 湿地 盐碱地 沙地 2.4