姜躍明

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610041）

一、研究的重要性

土地與人類生產(chǎn)生活息息相關(guān)，是人類賴以生存發(fā)展的基礎(chǔ)。土地利用是人類對(duì)土地自然屬性的利用方式和狀況，土地利用變化過(guò)程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間有著密切聯(lián)系。自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，土地利用/覆被變化（LUCC）的研究已成為全球環(huán)境變化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域以及我國(guó)地理學(xué)、生態(tài)學(xué)等諸多學(xué)科的研究熱點(diǎn)。自然生態(tài)系統(tǒng)給人類提供的各種效益就是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，主要是無(wú)形的服務(wù)和有形的物質(zhì)產(chǎn)品供給，能夠給人類創(chuàng)造良好的生產(chǎn)生活環(huán)境并提供良好的生態(tài)服務(wù)供給。

土地利用變化通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)格局和過(guò)程產(chǎn)生影響，改變著生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品與服務(wù)的提供能力。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，土地資源特別是耕地越來(lái)越緊張，人類的不合理利用影響了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)前，國(guó)家對(duì)土地資源保護(hù)高度重視，特別是劃定了18 億畝耕地紅線，這是必須守住的紅線，也是14億人口的大國(guó)必須守住的底線，不然我們的飯碗就不能端在自己手里。當(dāng)前，面對(duì)一系列嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，探究土地利用變化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用、保證土壤生產(chǎn)力，維護(hù)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變得非常重要。從地理位置看，岷江上游地處我國(guó)地形階梯的一級(jí)階梯與二級(jí)階梯過(guò)渡地帶，是青藏高原區(qū)域重要的生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)區(qū)。深入研究岷江上游地區(qū)的土地利用變化的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，對(duì)提升岷江上游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，研究人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，分析生態(tài)環(huán)境變化的深層次原因，促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，建設(shè)美麗中國(guó)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

二、研究區(qū)概況及研究方法

（一）研究區(qū)概況

長(zhǎng)江是中華民族的母親河，而岷江是長(zhǎng)江徑流量輸入最大的支流，發(fā)源于岷山南麓四川省阿壩州松潘縣郎架嶺，行政區(qū)劃包括松潘縣、黑水縣、茂縣等5 個(gè)縣，地理位置處于北緯30°45′-33°10′，東經(jīng)102°35′-103°57′之間，流域面積約為2.48 萬(wàn)km2。岷江上游地區(qū)地處橫斷山脈和高山峽谷之間的過(guò)渡帶，多為高山峽谷區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)以干旱河谷為基帶，生態(tài)環(huán)境脆弱。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

為了進(jìn)行綜合分析，土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、行政邊界數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害矢量數(shù)據(jù)等主要來(lái)源于Resources and Environmental Science and Data Center（http://www.resdc.cn/）。其中土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)空間分辨率為30×30m，包括一級(jí)分類6 個(gè)和二級(jí)分類26 個(gè)，一級(jí)分類為林地、耕地、水體、草地、建設(shè)用地和未利用地。經(jīng)過(guò)合并、裁剪和重分類等預(yù)處理，得到1995 年、2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020 年，6 個(gè)時(shí)期土地利用分類圖。區(qū)域單位面積糧食產(chǎn)量、農(nóng)作物播種面積等經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》，糧食價(jià)格來(lái)源于四川糧網(wǎng)（http://www.scgrain.com/）。

（三）研究方法

1.土地利用。土地利用轉(zhuǎn)移分析方法。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以反映一定區(qū)域在一定時(shí)期內(nèi)不同土地利用類型的轉(zhuǎn)移方向和轉(zhuǎn)移數(shù)量，主要通過(guò)土地利用類型的數(shù)量、不同時(shí)期的土地利用類型、不同土地利用類型轉(zhuǎn)換的面積等來(lái)體現(xiàn)。

2.價(jià)值評(píng)估。本研究以謝高地等（2015 年）提出的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表為基礎(chǔ)，根據(jù)中國(guó)2020 年單位面積平均糧食產(chǎn)量為5734kg/hm2，同期岷江上游平均糧食產(chǎn)量為3422.53kg/hm2，糧食作物平均價(jià)格為2670yuan/hm2。由于自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，占現(xiàn)有單位面積耕地提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的七分之一，因此，修正后岷江上游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值確定為1305.45 元/hm2，進(jìn)而得到岷江上游不同單位面積的ESV。研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，主要通過(guò)研究區(qū)第i 類土地利用類型的面積（公頃）、生態(tài)系統(tǒng)類型i 單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)計(jì)算。

3.結(jié)果與分析。一是土地利用變化分析。從總體特征看，岷江上游是西部山區(qū)，屬于山地生態(tài)系統(tǒng)，該地的土地利用類型以草地和林地為主。利用GIS 空間統(tǒng)計(jì)方法對(duì)各類型土地面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)研究表明：草地面積先增加后減少，主要分布在西部和北部地區(qū)，整體上面積下降了453.80km2；林地面積總體上增加了196.28km2，主要分布在該區(qū)域的中部、東部等地區(qū)；耕地面積總體上呈上升趨勢(shì)，主要沿岷江干流和各支流分布，增加110.79km2；水域面積由于河流改道，由40.23km2增加到119.40km2；建設(shè)用地面積較少，主要分布在地勢(shì)相對(duì)平坦的岷江流域內(nèi)，增加了20.34km2；未利用地持續(xù)增加，零星分布于流域各地，增加20.55km2。

其次，轉(zhuǎn)移特征分析。經(jīng)分析，研究的時(shí)間段各類土地利用類型均發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)換為林地的轉(zhuǎn)換率為18.49%，其他用地向未利用地的轉(zhuǎn)化中，林地向未利用地的轉(zhuǎn)換面積最大，為18.08km2，并且未利用地與林地轉(zhuǎn)化頻繁。耕地向草地的轉(zhuǎn)換面積為128.54km2，轉(zhuǎn)換率22.04%；向林地的轉(zhuǎn)換面積為112.68km2，轉(zhuǎn)換率19.32%。耕地向草地和林地的轉(zhuǎn)換說(shuō)明在研究期內(nèi)有較多的耕地退耕還林。耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換面積達(dá)到了9.67km2，轉(zhuǎn)換為水域的面積為12.0km2，表明有較大面積的耕地被用于開發(fā)建設(shè)和被水流侵占；草地和林地之間的相互轉(zhuǎn)換較為劇烈，草地向林地轉(zhuǎn)換的面積為2072.37km2，轉(zhuǎn)化率16.29%，表明隨著時(shí)間的推移，植樹造林和封山育林的情況下，草地演化成了林地；林地向草地轉(zhuǎn)換的面積為1711.51km2，轉(zhuǎn)換率14.99%，表明受人為因素的影響，森林面積有所萎縮。建設(shè)用地的面積較少，草地是它的主要來(lái)源，研究期內(nèi)轉(zhuǎn)入面積為19.25km2。

二是價(jià)值分析。從該區(qū)域的生態(tài)價(jià)值分析，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式，分別計(jì)算岷江流域6 期不同土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。研究結(jié)果表明：1995 年、2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020年岷江上游流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別約為437.90億元、434.01 億元、433.75 億元、455.02 億元、454.68 億元、455.68 億元，呈先遞減后上升的態(tài)勢(shì)。到2020 年生態(tài)服務(wù)總價(jià)值凈增月17.77 億元，相較1995 年增加4.05%，年均增加0.71 億元。

三是時(shí)空變化特征分析。總體看，1995 年～2020年期間，該區(qū)域草地和林地一直是岷江上游的主要土地利用類型，也是川西的主要土地類型。盡管草地面積有所減少，但始終在面積上占據(jù)首要位置。耕地增長(zhǎng)較快，30 年間面積上升近20%。建設(shè)用地和水域快速增加，分別凈增39.04km2和87.01km2，分別增長(zhǎng)了343.17%和220.64%。未利用地2020 年較1995 年增加近2 倍，但絕對(duì)面積小，在整體變化中反映不明顯。從整個(gè)研究期來(lái)看，各土地利用類型都發(fā)生了一定程度的轉(zhuǎn)移變化，發(fā)生變化的面積占18.49%。其中草地最為劇烈，轉(zhuǎn)化率為18.13%。其次為林地，轉(zhuǎn)化率為15.67%。從轉(zhuǎn)移的絕對(duì)面積看，耕地轉(zhuǎn)化量最大，達(dá)2306km2，其次為林地。由于退耕還林、石漠化治理、林果種植等措施的實(shí)施以及城鎮(zhèn)擴(kuò)張和旅游開發(fā)等因素的驅(qū)動(dòng)，用地類型主要向林地和建設(shè)用地轉(zhuǎn)移。

四是生態(tài)響應(yīng)分析。根據(jù)岷江上游斑塊面積情況，采用1km×1km 的格網(wǎng)單元，利用等間距系統(tǒng)采樣法對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行空間化，共有樣區(qū)24927個(gè)，計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，作為格網(wǎng)中心點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。

基于半變異函數(shù)的球狀模型，采用普通克里格法對(duì)六個(gè)時(shí)相24927 個(gè)樣區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行空間插值，編制不同時(shí)期岷江上游生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖。參考相關(guān)研究，采用相對(duì)指標(biāo)法將評(píng)價(jià)樣區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃分為高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（≥0.20)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0.15-0.20)、中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0.10-0.15)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（0.05-0.10)、低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（〈0.05）等5 個(gè)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)六個(gè)時(shí)期不同生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布面積及比例。

可以看出，1995 年～2020 年岷江上游生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的整體格局基本穩(wěn)定，但空間差異顯著，研究區(qū)域內(nèi)部大部分區(qū)域都為低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。北、中、東和南共四個(gè)高和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)聚集區(qū)。低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比較分散，主要集中分布在流域南部，景觀類型以林地為主，六個(gè)時(shí)期面積分別為4965.33km2、4747.14km2、4755.56km2、5113.54km2、5165.28km2、5196.36km2。較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于研究區(qū)域北部以及南部邊緣地區(qū)，占比均低于75%，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積在緩慢上升后又呈快速下降的態(tài)勢(shì)。

三、思考

綜上所述，本文以岷江上游地區(qū)為研究區(qū)域，以土地利用變化為切入點(diǎn)，重點(diǎn)研究岷江上游地區(qū)土地利用演變規(guī)律，評(píng)估該流域土地利用變化所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)；定量評(píng)估出岷江上游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化，進(jìn)而為岷江上游乃至川西地區(qū)土地利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。通過(guò)研究表明：

一是在近二十年的時(shí)間，岷江上游地區(qū)的用地類型中，草地面積下降453.80km2，其他用地占地面積皆有增加，其中林地增長(zhǎng)較多，增長(zhǎng)196.28km2。研究顯示：該區(qū)域未利用土地轉(zhuǎn)化率最高，向草地、林地轉(zhuǎn)化占比較大；草地與林地之間交互比較強(qiáng)烈，轉(zhuǎn)換較多；耕地還林地的現(xiàn)象比較突出，表明退耕還林起到較好成效，但耕地被建設(shè)用地、水域等侵占的現(xiàn)象也較多存在。

二是經(jīng)過(guò)綜合分析可以看出，岷江上游流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值，呈先逐步遞減后穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì)。岷江上游區(qū)域類各地生態(tài)服務(wù)價(jià)值基本保持穩(wěn)定，不同地類的生態(tài)服務(wù)價(jià)值排序?yàn)椋毫值亍挡莸亍邓颉蹈亍滴蠢玫亍到ㄔO(shè)用地。林地構(gòu)成了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主體部分，貢獻(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中的絕大部分。

三是從總體上看，岷江上游地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的整體穩(wěn)定，但是空間差異比較顯著,特別是不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的情況有較大不同, 不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也有較大不同,存在顯著的區(qū)域性。該區(qū)域高和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)聚集區(qū)聚集度低。低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布零散，多存在于流域南部。較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于研究區(qū)域北部以及南部邊緣地區(qū)，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積在緩慢上升后又呈快速下降的態(tài)勢(shì)，需引起關(guān)注；研究區(qū)期內(nèi)，局部地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升高，整體生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈下降趨勢(shì)，表明該區(qū)域生態(tài)環(huán)境總體持續(xù)向好,但是，需要進(jìn)一步加大土地科學(xué)合理利用的力度,保護(hù)耕地,保護(hù)糧食生產(chǎn),保護(hù)區(qū)域生態(tài)。