吳 嬌，李月臣

(1.重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，重慶 401331；2.GIS應(yīng)用研究重慶市重點實驗室，重慶 401331；3.三峽生態(tài)環(huán)境遙感研究所，重慶 401331；4.重慶師范大學(xué)職教師資學(xué)院，重慶 401331)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是對生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來的社會產(chǎn)品和服務(wù)的的經(jīng)濟度量[1]。近年來,人口增長、城市發(fā)展導(dǎo)致景觀格局變化,使生態(tài)功能用地銳減,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低[2]。景觀格局是人類活動與自然因素綜合作用的結(jié)果,是土地利用時空變化研究的重要分析手段[3],景觀格局變化影響著景觀中的能量流動、物質(zhì)循環(huán)[4]。因此如何從景觀格局角度定量研究地表覆被變化、生態(tài)服務(wù)價值的時空分異規(guī)律以及對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響,對提高區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性、維持生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要意義。

景觀動態(tài)反映了景觀隨時間變化的幅度、韻律和趨勢[5],景觀格局指數(shù)則是對景觀格局信息的高度概括,是反映景觀結(jié)構(gòu)組成、空間配置特征的量化指標[6]。當前,采用景觀動態(tài)變化和景觀格局指數(shù)評估景觀格局演變對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響已成為研究熱點,國內(nèi)外學(xué)者對流域[7]、濕地[8]、平原[9]、城市[2]等不同類型生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局變化及其對生態(tài)服務(wù)價值的影響展開了研究。三峽庫區(qū)作為生態(tài)敏感區(qū)[10],庫區(qū)建成后生態(tài)問題成為大多數(shù)學(xué)者關(guān)注的焦點。近年來,對三峽庫區(qū)生態(tài)價值研究較多,馬駿等[11]研究了該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的動態(tài)變化規(guī)律及其內(nèi)部差異變化,結(jié)果表明在研究時段內(nèi)庫區(qū)生態(tài)服務(wù)價值重心隨時間推移總體上向東南遷移,空間分布具有一定的聚集性;姜永華等[12]主要從時間尺度上分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對土地利用變化的響應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)草地、林地減少較多,建設(shè)用地增幅較大,生態(tài)服務(wù)價值減少;國洪磊等[13]在分析庫區(qū)蓄水前后土地利用差異的基礎(chǔ)上評價了其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響;嚴恩萍等[14]結(jié)合驅(qū)動因子,從時間和空間角度分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的動態(tài)變化;而FENG等[15]、張寶雷等[16]主要研究了三峽庫區(qū)局部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對土地利用/覆被變化的響應(yīng)。分析發(fā)現(xiàn),這些研究側(cè)重于景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值某一方面在時空上的變化差異;已有研究主要集中于對研究區(qū)綜合景觀指數(shù)的研究,對景觀指數(shù)的區(qū)域空間分異研究較少，缺乏將景觀格局與生態(tài)服務(wù)價值相結(jié)合的空間分析和空間辨識。三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)地位顯著[10],是中國乃至世界重要的生態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng),該研究以具有重要生態(tài)地位的三峽庫區(qū)(重慶段)為研究區(qū)域,擬通過網(wǎng)絡(luò)分析法研究景觀格局指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化分布規(guī)律,并分析不同時期內(nèi)景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的相互關(guān)系,為提高三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,維持地區(qū)景觀穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

三峽庫區(qū)(重慶段)位于長江上游下段,橫跨3大經(jīng)濟區(qū)域中的都市經(jīng)濟發(fā)達區(qū)和三峽庫區(qū)生態(tài)經(jīng)濟區(qū),地理范圍在北緯28°28′～31°44′,東經(jīng)105°49′～110°12′之間,總面積為4.614 8萬km2,覆蓋整個三峽庫區(qū)85.6%的面積,包括重慶市22個區(qū)縣(圖1),該區(qū)域地貌以山地、丘陵為主,有著極為重要的生態(tài)地理位置。

三峽庫區(qū)(重慶段)東高西低,四季分明,氣候類型明顯,平均氣溫在15～18 ℃之間,該區(qū)域多年年平均降雨量達1 150.26 mm,雨量充沛但空間分布不均勻。庫區(qū)土地資源總量多,但人均土地面積少。土壤類型主要有紫色土、粗骨土、石灰土和水稻土等。庫區(qū)內(nèi)植被類型多,且全區(qū)礦產(chǎn)資源種類繁多,資源豐富。

圖1 研究區(qū)位置示意Fig.1 Geographic location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究使用的景觀覆被類型數(shù)據(jù)來源于2000、2005、2010和2015年月份相近(6—9月)且云量較少的TM影像(http:∥www.csdb.cn./),分辨率為30 m。以1∶10萬地形圖作為參考,利用ENVI 5.0軟件進行圖像預(yù)處理、融合和增強處理,選擇5、4、3波段進行波段合成,通過研究區(qū)的矢量圖層進行裁剪,得到三峽庫區(qū)(重慶段)4期遙感影像。研究時段糧食產(chǎn)量、以及對應(yīng)當年播種的糧食面積和對應(yīng)的全國糧食單價數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計年鑒(http:∥www.cqtj.gov.cn/tjsj/sjzl/tjnj/和http:∥www.stats.g￣o￣v.c￣n/)。

結(jié)合研究區(qū)具體情況,參照GB/T 21010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類標準》,結(jié)合實地調(diào)查的土地利用數(shù)據(jù)在ENVI 5.0軟件的支持下對圖像進行監(jiān)督分類,將研究區(qū)景觀類型分為6大類:耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他用地。最后通過野外采樣點對分類結(jié)果進行精度驗證,4期影像的精度都超過93%,達到精度要求。

2 研究方法

2.1 景觀格局指數(shù)選取

為了解研究區(qū)域景觀格局的整體情況,從景觀水平上的景觀破碎程度、聚集度、異質(zhì)性和幾何狀況分別選擇斑塊密度(PD)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、最大斑塊指數(shù)(LPI)這4個指標。其中斑塊密度值越大,景觀破碎化程度越高;蔓延度指數(shù)值越大,說明景觀中某種優(yōu)勢拼塊類型形成了良好的連接性,景觀的破碎化程度就越小;香農(nóng)多樣性指數(shù)值增大,景觀豐富度增加,景觀破碎化程度增加;最大斑塊指數(shù)值越小,人類活動強度較大,景觀破碎化程度越高。各個景觀格局指數(shù)的具體含義及計算模型參見文獻[7]。

為了更直觀地分析三峽庫區(qū)(重慶段)近15 a景觀指數(shù)的空間變化,借鑒前人的研究方法[17],應(yīng)用網(wǎng)格分析法研究景觀指數(shù)的空間變化差異,根據(jù)研究區(qū)范圍大小和地表覆被特征,在ArcGIS 10.1軟件中創(chuàng)建20 km×20 km的格網(wǎng),共計劃分為111個格網(wǎng),在Fragstats 4.2軟件中計算不同時期各個格網(wǎng)的景觀指數(shù),采用Kring插值對這4個景觀格局指數(shù)進行插值,得到三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局指數(shù)的空間分布圖。

2.2 生態(tài)服務(wù)功能生態(tài)價值的確定

根據(jù)CONSTANZA等[1]和謝高地等[18]的研究成果,以2000、2005、2010和2015年研究區(qū)糧食平均種植面積為依據(jù),參考當年全國糧食平均價格,計算出三峽庫區(qū)單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供糧食生產(chǎn)服務(wù)的經(jīng)濟價值為1 259.68元·hm-2,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合“中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量表”[19],并根據(jù)根據(jù)三峽庫區(qū)(重慶段)具體情況,結(jié)合生物量修訂公式[20],對該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量表進行修訂,得到三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)功能價值表(表1)。

表1 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)功能價值表Table 1 Ecosystem service value per unit area of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section)元·hm-2·a-1

建設(shè)用地單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值參考彭文甫等[21]的研究。

根據(jù)下列公式計算三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值:

(1)

(2)

式(1)～(2)中,VES為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值,元;Ak為k類景觀的分布面積,hm2;Ck為k類景觀單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,元·hm-2;m為研究區(qū)景觀種類;Ci為第i個格網(wǎng)單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,萬元·hm-2;VES，i為第i個格網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值,萬元;S為對應(yīng)的格網(wǎng)面積,hm2。

2.3 生態(tài)服務(wù)價值敏感性的計算

為了驗證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值隨時間變化對生態(tài)價值指數(shù)變化的依賴程度及生態(tài)價值系數(shù)的準確性,采用敏感性指數(shù)(CS，SC)來確認價值系數(shù)的準確性,其計算公式[15]為

(3)

式(3)中,SC為生態(tài)服務(wù)價值敏感指數(shù);VES，i、VES，j為價值系數(shù)調(diào)整前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值;CV，ik、CV，jk為分別為第k類土地利用類型價值系數(shù)的原始值和調(diào)整后的價值系數(shù)。如果SC>1,表明估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值具有彈性,生態(tài)價值系數(shù)準確度較低;如果SC<1,表明生態(tài)系服務(wù)統(tǒng)價值缺乏彈性,生態(tài)價值系數(shù)的準確性較高,估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比較符合研究區(qū)實際情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局的動態(tài)變化

2000、2005、2010和2015年三峽庫區(qū)(重慶段)

景觀覆蓋類型空間分布見圖2,4期景觀覆蓋面積及比例見表2。

圖2 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀覆蓋類型空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表2 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀覆蓋面積及比例Table 2 Coverage and proportion of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

由圖2可以看出,2000—2015年景觀覆蓋類型變化十分顯著,其中草地、水域和建設(shè)用地變化最為明顯;人類改造自然的活動能力增強,社會經(jīng)濟發(fā)展較好,建設(shè)用地擴展迅速,主城9區(qū)一帶的建設(shè)用地增長最為明顯;主城9區(qū)、長壽區(qū)、涪陵區(qū)、豐都和忠縣的耕地面積減少幅度較大,三峽庫區(qū)(重慶段)以丘陵山地為主,研究區(qū)不合適機械化耕作,且大量勞動力外出,使得大多數(shù)耕地荒廢,退耕還林政策的推行使這些地區(qū)大部分耕地轉(zhuǎn)為林地;2000—2005年草地主要集中分布在石柱縣東部、豐都縣東南部、萬州區(qū)、云陽縣和奉節(jié)縣,由于草地相對容易開發(fā),且1993年三峽工程開始修建,草地被淹,植樹造林政策的深入貫徹致使草地面積驟減,林地面積增加;水域面積顯著增加,主要是因為三峽大壩建成及正式投入使用后,整個長江流域水面拓寬,導(dǎo)致流域周邊區(qū)域被淹。

從表2可知,耕地和林地所占比例較大,草地、水域、建設(shè)用地和未利用地所占比例較小;景觀利用程度高,未利用地面積所占比例一直最小,2000—2015年其他用地面積所占比例不足0.05%;社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,城鎮(zhèn)化與三峽移民引發(fā)的安置、遷建等因素使建設(shè)用地擴展較快,2000—2015年建設(shè)用地面積從449.94增加到2 113.61 km2,所占比例從0.973%增加到4.571%；2000—2015年林地面積比例由38.755%增加到50.036%,其中2010年林地面積比例最大，生態(tài)環(huán)境有所改善;三峽大壩建成后,水庫高水位蓄水造成水域面積逐漸增加,2000—2015年水域面積從777.44增加到1 317.31 km2。

由表3可知,2000—2010年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度呈先下降后上升的趨勢,其中2015年斑塊密度最大,2005年最小,說明2000—2005年庫區(qū)景觀破碎化程度減弱,在2005年破碎化程度達最低,2005年后庫區(qū)景觀破碎度又逐漸增加,并在2015年破碎化程度達最大;2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數(shù)呈先減少后增大的趨勢,在2000年達到最大值,為11.480,最小值出現(xiàn)在2010年,為6.412,表明庫區(qū)內(nèi)的景觀完整程度較低;研究時段內(nèi)景觀聚集度指數(shù)值呈先下降后上升再下降的變化趨勢,最大值為64.092%,最小值為62.897%,說明2000—2015年景觀整體連通性較好;香農(nóng)多樣性指數(shù)呈“N”型變化軌跡,其中2010年最小,為1.027,2005年達最大,為1.111,說明三峽庫區(qū)(重慶段)景觀變化幅度較小,景觀類型豐富度較高,破碎化程度較大。

表3 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀指數(shù)變化 Table 3 Variation of landscape indices of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

3.2 景觀指數(shù)的空間變化

由圖3可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)主城及其周圍區(qū)域的斑塊密度較低,而其他地區(qū)相對較高,說明主城及其周圍區(qū)域的景觀完整性好;2010年后景觀分布格局發(fā)生顯著變化,景觀破碎化程度逐漸向主城及主城周圍轉(zhuǎn)移,而研究區(qū)東北地區(qū)破碎化程度明顯減弱。

由圖4可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀聚集度指數(shù)的變化趨勢較為一致,連接度高值區(qū)主要分布在主城和庫區(qū)南部,在庫區(qū)東北部出現(xiàn)了低值區(qū),說明2000—2005年主城及庫區(qū)南部景觀連接度良好,主城及庫區(qū)東北共有3個低值區(qū),而庫區(qū)東部和東北部出現(xiàn)高值區(qū)。

由圖5可以看出,三峽庫區(qū)(重慶段)香農(nóng)多樣性指數(shù)呈斑塊狀分布,2000—2005年低值區(qū)集中分布在庫區(qū)主城周圍和庫區(qū)南部,高值區(qū)分布在東北部,說明2000—2005年庫區(qū)東北部景觀破碎化程度高;2010—2015年高值區(qū)分布在長江流域一帶,低值區(qū)分布在庫區(qū)東北部和東部,說明庫區(qū)東北部和

東部景觀類型單一,景觀格局完整。

由圖6可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數(shù)高值區(qū)分布在主城周圍、庫區(qū)南部和東北邊緣,而庫區(qū)東北部出現(xiàn)2次低值區(qū);2010—2015年出現(xiàn)2次低值區(qū),集中在主城和庫區(qū)東北部,高值區(qū)分布在庫區(qū)東北邊緣和東部,說明2010—2015年主城和庫區(qū)東北部人類活動強度較大,景觀破碎化程度較高。

3.3 敏感性指數(shù)分析

由表4可知,三峽庫區(qū)(重慶段)的景觀類型生態(tài)價值系數(shù)在增加或減少50%時,該研究區(qū)的敏感性指數(shù)(CS)均小于1,說明估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)不具有彈性,準確性較高,適用于三峽庫區(qū)(重慶段)。其中,林地的敏感性指數(shù)最高,其次是耕地,未利用地最小,而耕地與林地所占面積比例較大,其他用地可忽略不計,這證明林地、耕地在三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中具有重要地位,而未利用地對其影響不大。

3.4 生態(tài)服務(wù)價值變化

3.4.1 生態(tài)服務(wù)價值的時間變化特征

從表5可知,2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務(wù)價值總量呈先增后減的趨勢,其中2000年為786.37億元,2005年為793.58億元,2010年為902.45億元,2015年為891.11億元;其中2005—2010年變化幅度最大,共增加108.88億元,變化率為13.72%,2000—2005年增加7.20億元,變化率為0.92%,2010—2015年減少11.34億元,變化率為-1.26%。

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值類型看,氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、廢物處理、維持生物多樣性和原材料的價值量在研究時段內(nèi)呈先增加后減少的趨勢,這6種生態(tài)服務(wù)價值量均在2010年達最大值,原因是2000—2010年間林地與水域面積逐漸增大,2010—2015年間這2種景觀類型變化幅度較小,但2010—2015年建設(shè)用地面積增加較明顯,導(dǎo)致2015年生態(tài)服務(wù)價值總量降低。2005—2010年間,娛樂文化的生態(tài)服務(wù)價值總量變化幅度最大,變化率為27.90%;食物生產(chǎn)的價值量持續(xù)減少,2005—2010年減少量最多,減少3.72億元,變化率為-11.91%;土壤形成與保護的價值量變化規(guī)律為先減少后增加而后再減少,娛樂文化的價值總量呈逐年增加趨勢,這2種類型的生態(tài)服務(wù)價值總量在2005—2010年期間變化較大。

圖3 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度的空間分布Fig.3 Spatial distribution of the index of patch density in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖4 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀聚集度指數(shù)的空間分布Fig.4 Spatial distribution of the index of landscape aggregation in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖5 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)香農(nóng)多樣性指數(shù)的空間分布Fig.5 Tpatial distribution of the index of Shanon′ diversity in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖6 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數(shù)的空間分布Fig.6 Spatial distribution of the index of largest patch area in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表4 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值敏感性指數(shù)變化Table 4 Variation of the sensitivity index of ecosystem services value of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表5 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務(wù)價值及其變化Table 5 Ecosystem service value of the Three-Gorges Reservoir Area (Chongqing Section) and its evolution

3.4.2 生態(tài)服務(wù)價值的空間變化特征

考慮到斑塊面積不一致,因此各斑塊的生態(tài)服務(wù)價值總量存在差別,該研究從每個斑塊的單位面積生態(tài)服務(wù)價值角度來分析生態(tài)服務(wù)價值在空間上的變化特征,得到三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務(wù)價值的空間分布情況如圖7所示。

單位為萬元·hm-2。

由圖7可以看出,2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值低值區(qū)集中于各區(qū)縣建成區(qū),主城區(qū)生態(tài)服務(wù)價值最低;長江流域西側(cè)的生態(tài)服務(wù)價值明顯低于長江流域東側(cè);研究期內(nèi)生態(tài)服務(wù)價值的空間分布沒有發(fā)生明顯變化,大體保持一致,這與三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局分布相吻合。2000—2015年建設(shè)用地集中于主城區(qū),以萬州—云陽為次中心,沿長江流域向下游延伸,水庫的建成及高水位蓄水使水域從重慶市主城區(qū)的長江主干及其支流沿岸擴張,林地主要集中于江津南部、武隆—石柱、萬州—巫山段。2000—2010年大量耕地、草地向林地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)化,2010與2015年景觀格局分布基本一致,但2015年以主城為中心的建設(shè)用地增加趨勢明顯。林地與水域單位面積生態(tài)服務(wù)價值較高,耕地與草地較小,而建設(shè)用地提供的生態(tài)服務(wù)價值為負值,林地面積基數(shù)較大,而水域所占面積較小,因而在研究期間內(nèi),三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間分布格局大體趨勢保持一致。

3.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對景觀格局變化的響應(yīng)

根據(jù)三峽庫區(qū)(重慶段)不同類型景觀面積變化量計算其對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化量。由表6可知,在2000—2005、2005—2010和2010—2015年3個時間段內(nèi),三峽庫區(qū)(重慶段)林地和水域?qū)ι鷳B(tài)服務(wù)價值增加的貢獻率較大,2005—2010年期間,林地、水域面積分別增加5 002.58和334.13 km2,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別增加143.36億和19.35億元;耕地、草地面積逐年減少,使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也逐年減少,2005—2010年耕地、草地面積變化幅度較大,面積分別減少2 419.18 和3 535.03 km2,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別減少21.06億和27.79億元;建設(shè)用地面積增加對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的貢獻率為負,在研究的3個時段內(nèi),建設(shè)用地增加導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價值分別減少2.40億、5.27億和6.27億元;未利用地變化較少,對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響可忽略不計。

20世紀90年代末國家實施了一系列耕地保護政策,使耕地面積在2000年達到最大值,這與2000年耕地是三峽庫區(qū)(重慶段)主導(dǎo)景觀類型的結(jié)果相吻合;1998年以來,三峽庫區(qū)實施了退耕還林政策,先后開展了森林工程、天然林保護工程和長江生態(tài)屏障工程等,但政策與生態(tài)工程的效應(yīng)是一個累積與滯后的反映過程,這些環(huán)境保護措施在2005年后才成為改變景觀格局的驅(qū)動力量,大面積耕地、草地向林地轉(zhuǎn)化,2005—2010年間林地產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加較快;隨著三峽大壩的修建,大江截流與試驗性蓄水使長江流域沿線及支流沿岸的耕地、林地等被淹,水域面積逐年增加,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也隨之增加;2005年以后,經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、遷建促使大量農(nóng)業(yè)人口向城市涌進,建設(shè)用地明顯擴張,建設(shè)用地增加導(dǎo)致的生態(tài)服務(wù)價值減少進一步加劇。

表6 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)不同景觀類型面積及生態(tài)服務(wù)價值動態(tài)變化Table 6 Dynamics of area and ecological service value of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) during the period from 2000 to 2015

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響具有區(qū)域性特征。不同時期、不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值對景觀格局指數(shù)響應(yīng)的程度也不同。如張明陽等[22]對典型喀斯特地區(qū)研究表明,最大斑塊指數(shù)、蔓延度指數(shù)、聚集度指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈正相關(guān),斑塊豐富度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈負相關(guān);劉焱序等[23]對秦嶺山區(qū)景觀研究表明,景觀分離度降低、聚集度提高可以導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量增大;許吉仁等[24]對南四湖濕地景觀研究表明,景觀格局破碎化使生態(tài)服務(wù)價值降低,其中對供給功能和調(diào)節(jié)功能影響最大;顧澤賢等[25]對瀾滄縣景觀研究表明,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與斑塊密度、香農(nóng)多樣性指數(shù)呈負相關(guān),與蔓延度、最大斑塊指數(shù)呈正相關(guān);而筆者研究表明,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間分布趨勢與斑塊密度空間分布關(guān)聯(lián)較小,與最大斑塊指數(shù)和景觀連接度的分布趨勢大致相同,與景觀多樣性空間分布趨勢相反。這是因為筆者從景觀水平計算三峽庫區(qū)(重慶段)景觀指數(shù),分別從不同時期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對景觀指數(shù)的響應(yīng)進行分析,而以往研究是從整體分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與景觀指數(shù)的關(guān)系,這種差異驗證了景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響具有階段性和區(qū)域性的特征。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值受景觀格局空間分布格局影響,它同時受社會措施和地形起伏的影響。景觀格局空間分布對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間格局起關(guān)鍵性作用,2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值低值區(qū)集中于各區(qū)縣建成區(qū),主城區(qū)生態(tài)服務(wù)價值最低,耕地與林地基數(shù)較大,而林地單位面積生態(tài)服務(wù)功能較高,林地分布較為集中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高值區(qū)主要集中在林地分布區(qū)域,這與國洪磊等[13]的分析一致,也符合三峽庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的實際分布規(guī)律。三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境一直受國家的高度重視,1998年以來實施了退耕還林政策,之后相繼實施了一系列生態(tài)保護工程,建立了渝東南生態(tài)發(fā)展保護區(qū)和東北水源涵養(yǎng)區(qū),但1997年重慶市直轄以后,城鎮(zhèn)在原有基礎(chǔ)上明顯擴張,西部成為城市發(fā)展新區(qū)和重點開發(fā)區(qū),大量耕地、草地向建設(shè)用地、林地轉(zhuǎn)變,景觀破碎度也逐漸從庫區(qū)東北、東南部向各區(qū)縣建成區(qū)及主城轉(zhuǎn)移,東北與東南地區(qū)的景觀連接度增大,說明社會政策能驅(qū)動景觀格局變化[26],從而對生態(tài)服務(wù)價值產(chǎn)生影響。地形起伏對土地利用方式[27]、居住環(huán)境適宜性[28]等方面產(chǎn)生影響,從而對景觀空間布局產(chǎn)生作用。城鎮(zhèn)建設(shè)用地、耕地一般集中于地表起伏緩和區(qū)[29],地形復(fù)雜地區(qū)多為林地[28],三峽庫區(qū)(重慶段)地表起伏度從東到西、從北到南呈降低趨勢[30],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布趨勢與地表起伏保持一致;而城市擴張使景觀破碎度逐漸從東到西、從北到南轉(zhuǎn)移,西部景觀多樣性增大。

該研究的數(shù)據(jù)來源于遙感影像,數(shù)據(jù)的空間尺度與網(wǎng)格分辨率也會影響景觀格局指數(shù)的計算結(jié)果。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值受景觀格局分布等因素的綜合影響,筆者根據(jù)三峽庫區(qū)(重慶段)景觀生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的匹配情況,通過選取不同景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值之間的關(guān)系進行研究,其研究結(jié)果區(qū)域性較強。同時景觀指數(shù)在不同時間和空間應(yīng)用時的雙面特征還有待于進一步探究。

4.2 結(jié)論

筆者在運用前人提出的網(wǎng)絡(luò)分析法分析景觀格局指數(shù)的基礎(chǔ)上,為研究景觀格局與生態(tài)服務(wù)價值在空間上的相互關(guān)系提供了一個新的思考方向。研究表明:(1)研究區(qū)耕地和林地所占比例較大,草地、水域、建設(shè)用地和未利用地所占比例較小,其中建設(shè)用地面積增加較快,其次是水域。(2)從時間上看,2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度、最大斑塊指數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的變化趨勢,斑塊密度最小值出現(xiàn)在2005年,最大斑塊指數(shù)最大值出現(xiàn)在2000年;香農(nóng)多樣性指數(shù)先增加后減少再增加,景觀連接度則出現(xiàn)先減少后增加再減少的變化趨勢,但這2種景觀指數(shù)變化幅度相對較小;2000—2015年生態(tài)服務(wù)價值總量先增加后減少,其中2010年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值達最大。(3)從空間上看,2000—2015年主城及其周圍區(qū)域斑塊密度逐漸增大,庫區(qū)東北部則逐漸減少;斑塊連接度良好的地區(qū)逐漸從主城和庫區(qū)西南部向庫區(qū)東北部轉(zhuǎn)移;主城及庫區(qū)西南部景觀多樣性逐漸增加,庫區(qū)北部則逐漸下降;主城及庫區(qū)西南部最大斑塊指數(shù)逐漸降低,東北部和東部該指標則逐漸增大;長江流域西側(cè)的生態(tài)服務(wù)價值低于東側(cè),這主要與城市的集中分布有關(guān),主城及其周圍區(qū)域的生態(tài)服務(wù)價值一直較低,而庫區(qū)北部一帶的生態(tài)服務(wù)價值一直較高。(4)15 a間,庫區(qū)林地、水域面積增加,特別是林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加幅度較大,僅在2005—2010年就增加143.36億元,使三峽庫區(qū)(重慶段)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值呈上升趨勢,說明2000—2015年間三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)環(huán)境在逐漸改善。

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