LUCC影響下近30年滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變特征研究

賈 琦

(鄭州輕工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Service Value，ESV)評(píng)估作為聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的重要內(nèi)容，將對(duì)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升、生態(tài)安全格局構(gòu)建以及生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)等方面產(chǎn)生重要的影響[1-3]。早在20世紀(jì)90年代，生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Robert Costanza首次完成了對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算，并進(jìn)一步促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域的深入研究。隨后，我國學(xué)者謝高地等[4]基于對(duì)青藏高原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估，建立了適合我國實(shí)際的陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積價(jià)值當(dāng)量因子表，并在隨后的實(shí)證研究中不斷對(duì)其進(jìn)行修正和完善[5-7]?；谏鲜鲅芯炕A(chǔ)，一些學(xué)者分別從生態(tài)系統(tǒng)功能類型[8-9]、演化格局[10-12]、價(jià)值評(píng)估[13-15]以及土地利用類型等視角對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[16-17]和驅(qū)動(dòng)機(jī)理[18-19]展開了實(shí)證研究。其中，土地利用演化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的響應(yīng)機(jī)制備受關(guān)注。李建龍等[20]引入灰靶理論及熵權(quán)理論，通過構(gòu)建熵權(quán)灰靶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值模型，進(jìn)而將其有效應(yīng)用于區(qū)域土地利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，是土地利用規(guī)劃與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究的成功嘗試；戴文遠(yuǎn)等[21]引入國土空間規(guī)劃中的“三生空間融合”理念，分析了福州新區(qū)土地利用功能轉(zhuǎn)型及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值響應(yīng)，同樣具有典型性。通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)可知，目前，土地利用變化及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究成果多廣泛應(yīng)用于城市群、流域、生態(tài)功能區(qū)等多尺度，主要集中在單類型或單區(qū)域，而針對(duì)各研究對(duì)象內(nèi)部間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量化分析與比較研究較少，尤其缺乏快速城鎮(zhèn)化地區(qū)微觀視角下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化特征和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究。

滎陽市地處豫西山區(qū)向黃淮平原過渡地帶，隸屬于河南省會(huì)鄭州市，距鄭州市僅15 km，對(duì)維系鄭州城市生態(tài)安全，促進(jìn)鄭州都市圈健康發(fā)展具有極為重要的生態(tài)支撐功能。近年來，受鄭州國家中心城市和中原城市群建設(shè)的影響，緊鄰鄭州市的滎陽市土地利用/覆被變化(LUCC)顯著，區(qū)域土地利用質(zhì)量的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)日益嚴(yán)峻，生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)加劇。因此，本文基于GIS、RS平臺(tái)以及ESV評(píng)估模型，在分析1990—2019年滎陽市土地利用類型演化特征的基礎(chǔ)上，對(duì)滎陽市ESV進(jìn)行評(píng)估，揭示LUCC影響下近30年滎陽市ESV的空間差異及其變化特征，以期為鄭州全域生態(tài)安全管控以及土地利用優(yōu)化配置提供決策依據(jù)。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)區(qū)位Fig.1 Location of the study area

滎陽市隸屬于河南省鄭州市，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)113°07′～113°30′和北緯34°36′～34°59′之間，地處黃河中下游分界處，北鄰黃河，南靠中岳嵩山，西望洛陽，東部緊鄰鄭州中心城區(qū)，位于中原城市群的核心部分，同時(shí)也是鄭洛工業(yè)走廊的重要節(jié)點(diǎn)之一。該地區(qū)氣候類型屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年降水量為645.5 mm，年均氣溫為14.3℃。從地形地勢(shì)來看，滎陽市域西、南和北部片區(qū)地勢(shì)較高，地形自西向東逐漸傾斜，整體上屬半平原半丘陵地形(見圖1)。該區(qū)域土地總面積為943.19 km2，轄2個(gè)街道辦事處、9個(gè)建制鎮(zhèn)和3個(gè)鄉(xiāng),受益于特殊的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，滎陽市憑借境內(nèi)的鄭州繞城高速、2條鄭州地鐵以及鄭州西高鐵站等，現(xiàn)已和鄭州主城區(qū)高度融合發(fā)展，同時(shí)接受鄭州市的輻射和帶動(dòng)作用，自2017年起始終位于全國綜合實(shí)力百強(qiáng)縣(市)之列。但由于人口增長、城鎮(zhèn)擴(kuò)張以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，境內(nèi)水土流失、耕地侵占、水質(zhì)污染等生態(tài)環(huán)境效應(yīng)加劇，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行改善已刻不容緩。

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

本研究所需土地利用數(shù)據(jù)均來源于區(qū)域1990年、2000年、2010年和2019年的4期Landsat TM和Landsat OLI_TIRS衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)(空間分辨率為30 m×30 m，數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站：http://www.gscloud.cn)，并基于ENVI 5.3平臺(tái)進(jìn)行遙感影像數(shù)據(jù)的空間解譯和提取(見圖2)。同時(shí)，結(jié)合滎陽市的自然環(huán)境現(xiàn)狀與土地資源特征，以及野外實(shí)際考察，參照土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 21010—2017)，將其劃分為耕地、林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、水域和建設(shè)用地7種類型。為了保證研究區(qū)土地利用類型的解譯精度，以《滎陽市土地利用總體規(guī)劃(2010—2020年)》中的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和Google Earth中歷史影像數(shù)據(jù)為參照對(duì)象，通過土地利用類型中斑塊數(shù)據(jù)與解譯數(shù)據(jù)之間的現(xiàn)狀對(duì)比和變化分析，最終得到1990—2019年滎陽市4期的土地利用類型解譯數(shù)據(jù)，經(jīng)Kappa系數(shù)檢驗(yàn)，其結(jié)果精度均在91%以上，符合研究精度要求。

圖2 1990—2019年滎陽市各個(gè)時(shí)期不同土地利用 類型的空間分布格局Fig.2 Spatial distribution pattern of land use types in Xingyang city in different periods in 1990-2019

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用變化分析

(1) 土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣:基于解譯提取的滎陽市1990年、2000年、2010年和2019年4期土地利用類型數(shù)據(jù)(shp格式)，利用ArcGIS 10.5平臺(tái)轉(zhuǎn)換為同一投影系統(tǒng)(WGS_1984)，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)4個(gè)時(shí)期各土地利用類型的面積，隨后通過dissolve命令對(duì)各時(shí)段土地利用類型矢量圖層進(jìn)行同類數(shù)據(jù)的合并，采用intersect命令對(duì)合并后的矢量圖層進(jìn)行疊置分析，然后導(dǎo)入Excel中，通過數(shù)據(jù)透視表功能建立滎陽市土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。

(2) 土地利用動(dòng)態(tài)度：土地利用動(dòng)態(tài)度分析是研究土地利用演化的常用方法，主要用以定量探究特定區(qū)域范圍內(nèi)不同時(shí)段的各土地利用類型的變化強(qiáng)度和范圍等，通常包括單一類型土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度兩種[22]。其中，單一類型土地利用動(dòng)態(tài)度主要是側(cè)重于表征特定區(qū)域范圍內(nèi)不同土地利用類型間在特定時(shí)段內(nèi)的變化速度和強(qiáng)度特征的重要指標(biāo)之一，用以反映人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)單一土地利用類型的影響程度[22]；而綜合土地利用動(dòng)態(tài)度則是測(cè)算特定區(qū)域內(nèi)土地利用類型整體變化速度和強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一，其主要用于反映人類各種活動(dòng)對(duì)區(qū)域整體土地利用變化的影響程度[22]。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)評(píng)估

本研究基于生態(tài)價(jià)值貨幣當(dāng)量化的評(píng)估方法，在各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的計(jì)算中引用Costanza等[23]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子法，同時(shí)參考我國學(xué)者謝高地等[4]修訂的ESV當(dāng)量因子，結(jié)合河南省的修正系數(shù)(1.39)，構(gòu)建適合滎陽市的土地利用單位面積ESV當(dāng)量因子。針對(duì)各土地利用類型而言，由于研究區(qū)耕地(農(nóng)田)多以旱地為主，研究區(qū)林地基本都為灌木林，因此耕地和林地分別取謝高地等[4]構(gòu)建的旱地和灌木林的當(dāng)量因子值；研究區(qū)域內(nèi)高覆蓋度草地的當(dāng)量因子取草原、草甸和灌草叢的平均值作為基準(zhǔn)當(dāng)量因子，中覆蓋度草地和低覆蓋度草地則按照高覆蓋度草地當(dāng)量因子的0.8和0.6比例適當(dāng)縮減；水域則對(duì)應(yīng)水系當(dāng)量因子，本研究對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)不做評(píng)估，因此建設(shè)用地各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子設(shè)為0。相關(guān)因子均按照謝高地等[4]對(duì)河南省的當(dāng)量因子修正系數(shù)(1.39)統(tǒng)一校正。

1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)指數(shù)敏感性分析

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)指數(shù)敏感性分析借用經(jīng)濟(jì)學(xué)中彈性系數(shù)的分析方法[24]，進(jìn)而確定滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化隨時(shí)間推移對(duì)其ESV指數(shù)的敏感程度。其計(jì)算公式如下：

(1)

式中：CS為研究區(qū)的ESV敏感性指數(shù)；ESVi和ESVj分別表示ESV調(diào)整前后的總價(jià)值；VCik和VCjk分別表示ESV調(diào)整前后的當(dāng)量因子。

若CS>1，則表示ESV對(duì)當(dāng)量因子富有彈性，其準(zhǔn)確度較差，研究結(jié)果可信度不高；反之，若CS<1，則表明ESV對(duì)當(dāng)量因子缺乏彈性，其準(zhǔn)確度較好，研究結(jié)果可信度較高。

表1 滎陽市土地利用單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)當(dāng)量因子Table 1 Ecosystem service value equivalent factors per unit area in Xingyang City

2 研究結(jié)果與分析

2.1 滎陽市土地利用類型變化特征

2.1.1 土地利用演化特征

滎陽市1990年、2000年、2010年和2019年4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型的空間分布及其演化特征見圖2，不同土地利用類型的面積占比情況見表2。

由圖2可見，從研究區(qū)各期土地利用類型總體的空間分布來看，滎陽市水域空間主要以黃河、唐崗水庫、丁店水庫以及貫穿滎陽市區(qū)的索河等為主，2000年以后位于北部的黃河灘區(qū)逐漸改造為黃河鯉魚水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，其他水域空間變化不大；受城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)加快的影響，市域范圍內(nèi)建設(shè)用地快速擴(kuò)張，其中尤以滎陽市區(qū)和上街區(qū)(其雖為鄭州市轄區(qū)，但由于特殊的區(qū)位特點(diǎn)，區(qū)域土地利用變化及ESV演化響應(yīng)與周邊因素息息相關(guān)，所以納入整體分析)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張趨勢(shì)最為明顯，且在2010年以后呈帶狀趨勢(shì)蔓延；林地資源多集中在市域西南側(cè)的環(huán)翠峪風(fēng)景區(qū)及沿線山脈；高覆蓋度草地多集中分布在滎陽市西部的高山鎮(zhèn)等山區(qū)；其他土地利用類型零星分布在市域南側(cè)的耕地和林地附近。

表2 1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型的面積占比情況Table 2 Proportion of different land use types in Xingyang City in 1990-2019

由表2可知，近30年間，滎陽市土地利用類型均以耕地為主，其面積占比均超過60%，其次為建設(shè)用地，其面積占比為20%左右，兩者占滎陽市總面積的比例超過80%；分析各土地利用類型變化特征得知，滎陽市域水域和中覆蓋度草面積出現(xiàn)大幅減少的趨勢(shì)，2019年水域和中覆蓋度草地面積相對(duì)于1990年分別減少34.59%和26.69%，耕地、林地、高覆蓋度草地和低覆蓋度草地面積則出現(xiàn)小幅減少，建設(shè)用地面積占比持續(xù)增加，2019年建設(shè)用地面積相對(duì)于1990年增加28.43%。

1990—2019年滎陽市土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，見表3。

表3 1990—2019年滎陽市土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(單位：hm2)Table 3 Transfer matrix of land use types in Xingyang City in 1990-2019 (unit:hm2)

由表3可知，滎陽市新增耕地面積主要來源于水域和中覆蓋度草地的轉(zhuǎn)化，兩者貢獻(xiàn)面積分別為3 156.25 hm2和164.67 hm2；新增水域面積主要來自耕地，其轉(zhuǎn)化面積高達(dá)646.82 hm2；新增建設(shè)用地中同樣有4 675.88 hm2的耕地面積發(fā)生轉(zhuǎn)移；此外，新增土地利用類型還包括林地和低覆蓋度草地，其轉(zhuǎn)化面積分別為76.09 hm2和72.05 hm2。

2.1.2 土地利用動(dòng)態(tài)度分析

根據(jù)1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期的土地利用遙感解譯數(shù)據(jù)，結(jié)合吳琳娜等[22]采用的土地利用動(dòng)態(tài)度模型分別計(jì)算其單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，其計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 1990—2019年滎陽市各時(shí)段內(nèi)土地利用動(dòng)態(tài)度Table 4 Land use dynamic degree of Xingyang City in 1990-2019

由表4可以看出：

(1) 從單一土地利用動(dòng)態(tài)度來看，滎陽市水域單一土地利用動(dòng)態(tài)度的變化幅度最大，由研究期初(1990—2000年)的-31.78%迅速增至期中(2000—2010年)的15.33%，隨后又降至期末(2010—2019年)的-16.86%，究其原因主要?dú)w因于黃河沿岸耕地面積的轉(zhuǎn)移等因素；其次為中覆蓋度草地，在1990—2010年間中覆蓋度草地單一土地利用動(dòng)態(tài)度持續(xù)減少，其值在研究期初和期中分別為-12.74%和-19.06%，是由于隨農(nóng)業(yè)擴(kuò)張導(dǎo)致的耕地面積得以擴(kuò)張；此外，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)加快，市域建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯，各時(shí)段內(nèi)建設(shè)用地單一土地利用動(dòng)態(tài)度均超過8%。受其影響，耕地和林地等類型自2000年以后呈持續(xù)減少趨勢(shì)，其動(dòng)態(tài)度均在-2%左右。

(2) 整體而言，近30年間(1990—2019年)滎陽市綜合土地利用動(dòng)態(tài)度均為負(fù)值，且變化較大。研究期初(1990—2000年)該市綜合土地利用動(dòng)態(tài)度的變化幅度高達(dá)-36.73%，主要受水域和中覆蓋度草地變化的影響較大；中期(2000—2010年)該市綜合土地利用動(dòng)態(tài)度的變化幅度較小，僅為-1.4%；后期(2010—2019年)自2010年以來隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，市域水域、林地等生態(tài)空間持續(xù)遭受侵占，其綜合土地利用動(dòng)態(tài)度隨之增至-7.02%。

2.2 滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)估算

2.2.1 土地利用類型的ESV變化特征

1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)變化，見表5。

表5 1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)變化Table 5 ESV changes of each land use type in Xingyang city in 1990-2019

結(jié)合滎陽市土地利用類型面積占比(表2)及其ESV變化情況(見表5)來看：1990—2019年滎陽市水域面積的比例在4.91%～7.50%之間，但其ESV的貢獻(xiàn)程度則為滎陽市所有土地利用類型中最高；4個(gè)時(shí)段內(nèi)水域的ESV分別為128.34×108元、87.55×108元、100.98×108元和83.95×108元，其占滎陽市ESV的比例分別為71.10%、62.49%、66.38%和62.42%；此外，耕地和高覆蓋度草地也是滎陽市ESV的主要來源，近30年其ESV的貢獻(xiàn)量分別處于34.68×108～35.69×108元和9.03×108～9.10×108元之間，其占比則各介于19.77%～25.91%和5.03%～6.72%之間；林地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地ESV的占比較小，均處于3.81%以下，且整體波動(dòng)幅度不大。總體而言，滎陽市在4個(gè)時(shí)段內(nèi)ESV呈現(xiàn)出波動(dòng)式下跌的趨勢(shì)，由研究期初1990年的180.51×108元持續(xù)波動(dòng)并跌至研究期末2019年的134.49×108元。

2.2.2 單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的ESV變化特征

1990—2019年滎陽市各期單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的ESV變化，見表6。

表6 1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的ESV變化Table 6 ESV changes of each single service function in Xingyang City in 1990-2019

由表6可知，滎陽市10種生態(tài)服務(wù)功能的ESV變化特征整體表現(xiàn)出持續(xù)減少的趨勢(shì)。其中，水文調(diào)節(jié)ESV的貢獻(xiàn)程度最高，同時(shí)也是ESV減少程度最大的生態(tài)服務(wù)功能類型，其由1990年的110.18×108元降至2019年的73.85×108元，ESV的貢獻(xiàn)率隨之由61.04%跌至54.91%；其次是水土保持、氣候調(diào)節(jié)、水資源供給、食物生產(chǎn)和氣體調(diào)節(jié)等生態(tài)服務(wù)功能類型，上述6種單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的ESV共同構(gòu)成了滎陽市ESV來源的主要類型，其單項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的ESV占比均在4.63%以上，合計(jì)占比超過88%；此外，生物多樣性、原料生產(chǎn)和養(yǎng)分循環(huán)生態(tài)服務(wù)功能ESV的貢獻(xiàn)率較??；近30年間滎陽市ESV的演變由研究初期(1990—2000年)的快速減少到中后期(2000—2019年)變化趨于逐步緩和，表明其土地利用類型的演化格局和空間分布趨于逐步優(yōu)化階段，所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值漸趨平穩(wěn)。

2.2.3 ESV的空間分布格局

為了深入探究滎陽市ESV的空間分布格局及其演化規(guī)律，本文基于ArcGIS 10.5軟件中的漁網(wǎng)重采樣工具，將滎陽市1990年、2000年、2010年和2019年共4期的土地利用類型數(shù)據(jù)柵格單元轉(zhuǎn)化為300 m×300 m，并將其轉(zhuǎn)為矢量面數(shù)據(jù)，共得到10 892個(gè)樣本數(shù)據(jù)面。以每個(gè)樣本數(shù)據(jù)面圖層代替原每10個(gè)柵格數(shù)據(jù)的值，然后基于分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算樣本數(shù)據(jù)面中的ESV數(shù)值，最終得到滎陽市4個(gè)時(shí)期內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布格局，見圖3。

圖3 1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 (ESV)的空間分布格局Fig.3 Spatial distribution pattern of ecosystem service value in Xingyang City in 1990-2019

由圖3可見，1990—2019年的近30年間，滎陽市ESV的總體空間分布上呈現(xiàn)出以黃河、各主要水庫以及西南側(cè)環(huán)翠峪風(fēng)景區(qū)等為多中心的ESV高值集聚區(qū)、南北兩側(cè)區(qū)域ESV值高于中部地區(qū)的特征，此外西部高山鎮(zhèn)等山區(qū)ESV值也相對(duì)較高。黃河和唐崗水庫、丁店水庫等以及周邊河流水系、水產(chǎn)養(yǎng)殖基地等形成ESV高值集聚區(qū)的主要原因是由于其所蘊(yùn)含的豐富水資源，水域ESV當(dāng)量因子本身較高，故在類似面積下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值更高。滎陽市域中東部地區(qū)多為有利于耕種和建設(shè)用地發(fā)展的平原地形，所以耕地和建設(shè)用地分布較多，而南部和西部地區(qū)多以山地丘陵地勢(shì)為主，植被覆蓋度較高，結(jié)合各土地利用類型的ESV當(dāng)量因子可知，林地的ESV當(dāng)量因子高于耕地，而建設(shè)用地并無生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。因此，總體上形成ESV值南北兩側(cè)和西部地區(qū)高于中東部區(qū)域的空間分布格局。除此之外，在市域東北部、滎陽市區(qū)西南側(cè)萬山森林公園以及東南側(cè)賈峪鎮(zhèn)洞林湖一帶也出現(xiàn)一定范圍的ESV高值集聚區(qū)，這與森林和部分中小水系集聚分布密切相關(guān)。然而，結(jié)合圖3中1990—2019年滎陽市ESV的空間分布格局來看，位于中部平原地帶的滎陽市區(qū)和上街區(qū)及其連接地帶，隨著時(shí)間的推移，ESV低值區(qū)開始逐漸蔓延并連成一片，上述區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、區(qū)域人地關(guān)系沖突十分顯著，高價(jià)值的生態(tài)空間類型極為匱乏，且不斷轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地類型，因此其ESV逐年降低且呈擴(kuò)散趨勢(shì)，未來應(yīng)引起重視。

1990—2019年滎陽市鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的空間分布格局，見圖4。

圖4 1990—2019年滎陽市鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià) 值(ESV)空間分布格局Fig.4 Spatial distribution pattern of ESV at township scale in Xingyang City in 1990-2019

由圖4可見，從滎陽市鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度下ESV的空間分布及變化情況來看，位于市域西部的王村鎮(zhèn)、汜水鎮(zhèn)和高山鎮(zhèn)ESV值最高，其中王村鎮(zhèn)和汜水鎮(zhèn)在1990—2000年間ESV下降明顯，分別減少了29.2×108元和22.5×108元，并于2000年后出現(xiàn)了快速下降的趨勢(shì)，其次為市域南部的劉河鎮(zhèn)、崔廟鎮(zhèn)和喬樓鎮(zhèn)，其年均ESV值介于6.2×108元至7.9×108元之間，且處于逐年小幅減少的態(tài)勢(shì)，而其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)和街道辦事處則ESV值占比相對(duì)較?。粡腅SV的時(shí)空變化情況看，ESV值減少時(shí)段多集中在1990—2000年間，ESV高值區(qū)域集中在市域西北和中部片區(qū)所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)。究其原因認(rèn)為，滎陽市北部王村鎮(zhèn)和汜水鎮(zhèn)等沿黃河區(qū)域隨著灘區(qū)濕地改造為耕地農(nóng)田等類型，導(dǎo)致高ESV的土地利用類型轉(zhuǎn)化為較低ESV的土地利用類型，類似情況同樣存在于上街區(qū)、城關(guān)鄉(xiāng)和市區(qū)所轄街道辦事處一帶，隨著城鎮(zhèn)擴(kuò)張進(jìn)程的加快，周邊ESV本已較低的耕地和低覆蓋度草地等類型逐漸轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地類型，使得該片區(qū)所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)ESV持續(xù)下降。

2.3 滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)損益流向特征

1990—2019年滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的損益流向，見表7。

由表7可知，水域向耕地轉(zhuǎn)化是導(dǎo)致1990—2019年間滎陽市年ESV持續(xù)下降的最主要原因，導(dǎo)致年ESV減少7.579×108元，其次為林地向耕地的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致年ESV減少0.444×108元；耕地向水體轉(zhuǎn)化(主要轉(zhuǎn)化為水產(chǎn)養(yǎng)殖基地等類型)是導(dǎo)致1990—2019年間滎陽市年ESV增加的主要原因，促使年ESV增加5.879×108元，其次為中覆蓋度草地向水域的轉(zhuǎn)化，促使其年ESV增加3.258×108元。

表7 1990—2019年滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的損益流向(單位：×108元)Table 7 ESV profit and loss flow of Xingyang City in 1990-2019(Unit:×108 yuan)

2.4 滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)指數(shù)敏感性分析

為了保證研究中各土地利用類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的準(zhǔn)確性，將滎陽市各種土地利用類型的ESV當(dāng)量因子分別上下調(diào)整50%，進(jìn)而得到1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型的ESV敏感性指數(shù)，其結(jié)果見圖5。

圖5 1990—2019年滎陽市4個(gè)時(shí)期不同土地利用 類型的ESV敏感性指數(shù)Fig.5 ESV sensitivity index of land use types in Xingyang City of four periods in 1990-2019

由圖5可見，滎陽市所有土地利用類型的ESV敏感性指數(shù)均小于1；不同土地利用類型間的ESV敏感性指數(shù)差異較大，其中林地和高覆蓋度草地的ESV敏感性指數(shù)較高，耕地和低覆蓋度草地的ESV敏感性指數(shù)較低，相同土地利用類型各年份的ESV敏感性指數(shù)變化不大。總體而言，滎陽市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)當(dāng)量因子表現(xiàn)為不敏感的特征，缺乏彈性，所得結(jié)論可信度較高。

3 結(jié)論與建議

本文結(jié)合滎陽市土地利用現(xiàn)狀，基于校正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)當(dāng)量因子，從時(shí)空維度估算滎陽市近30年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并深入探討了土地利用/覆被變化(LUCC)引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值響應(yīng)變化，得到主要結(jié)論如下：

(1) 近30年間滎陽市土地利用類型以耕地和建設(shè)用地為主，兩者的面積占比超過80%。研究期內(nèi)新增耕地面積多源于水域和中覆蓋度草地的轉(zhuǎn)化，新增水域面積多來自耕地。從土地利用動(dòng)態(tài)度來看，水域動(dòng)態(tài)度最高，其次為中覆蓋度草地；隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)加快，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張趨勢(shì)明顯，其動(dòng)態(tài)度均超過8%。受其影響，耕地和林地等類型動(dòng)態(tài)度自2000年以后呈持續(xù)減少趨勢(shì)。

(2) 滎陽市土地利用類型中水域ESV的貢獻(xiàn)度最高，另外耕地和高覆蓋度草地也是滎陽市ESV的主要來源。ESV由研究初期的180.51×108元持續(xù)波動(dòng)并跌至期末的134.49×108元。10種生態(tài)服務(wù)功能持續(xù)減少，其中水文調(diào)節(jié)ESV的貢獻(xiàn)度最高，同時(shí)也是ESV減少最快的生態(tài)服務(wù)功能類型。在空間分布上，ESV呈現(xiàn)出以黃河、各主要水庫以及環(huán)翠峪風(fēng)景區(qū)等為多中心的ESV高值集聚區(qū)、南北兩側(cè)區(qū)域高于中部地區(qū)的特征。

(3) 城鎮(zhèn)尺度上，王村鎮(zhèn)、汜水鎮(zhèn)和高山鎮(zhèn)ESV最高，其次為劉河鎮(zhèn)、崔廟鎮(zhèn)和喬樓鎮(zhèn)，其年均ESV逐年減少；而上街區(qū)、城關(guān)鄉(xiāng)和市區(qū)所轄街道ESV值處于較低等級(jí)，隨著城鎮(zhèn)擴(kuò)張進(jìn)程的加快，使得上述街區(qū)ESV持續(xù)下降。

本文在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中所采用的當(dāng)量因子主要基于河南省所在區(qū)域的統(tǒng)一修正系數(shù)展開分析，然而河南省內(nèi)不同地域之間(例如豫西山區(qū)和豫東平原等)的生態(tài)系統(tǒng)差異較為明顯，因而采用該系數(shù)將會(huì)在一定程度上影響區(qū)域ESV評(píng)估的精確度。此外，如果能在遙感影像解譯獲得的7種土地利用類型基礎(chǔ)之上進(jìn)行二級(jí)分類，同時(shí)結(jié)合二級(jí)分類相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子展開分析，則所得出的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演化特征將更加準(zhǔn)確。同時(shí)，本文所使用的Landsat TM影像數(shù)據(jù)分辨率有限，未來如采用高分辨率衛(wèi)星影像，結(jié)合多時(shí)段土地利用分類結(jié)果，將更有助于揭示區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的變化軌跡及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化受國土空間規(guī)劃與建設(shè)、城鎮(zhèn)化持續(xù)擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以及生態(tài)治理工程等多種因素的影響，而本文研究則主要涉及區(qū)域土地利用變化因素，忽視了城市人工生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，而且在長時(shí)段演化過程中尚未考慮通貨膨脹引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值被動(dòng)變化等因素。但總體而言，此結(jié)論在研究縣域?qū)用娴膮^(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中仍具有典型的代表性，可為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)資料。下階段研究方向上可適當(dāng)結(jié)合其他自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)等驅(qū)動(dòng)因素，開展區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的長時(shí)間序列、多指標(biāo)體系的綜合性研究。