粵北山區(qū)縣域土地利用對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響

高 琳，胡晉豪，汪志超，林昌華，馮慧敏

（1韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512005；2韶關(guān)學(xué)院粵北土壤土地研究中心，廣東韶關(guān) 512005；3青海省農(nóng)林科學(xué)院，西寧 810016）

0 引言

土地是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)[1]，是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要載體[2]。土地利用結(jié)構(gòu)不同，影響著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而影響到生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指直接或者間接從生態(tài)環(huán)境的生產(chǎn)過(guò)程中所取得的效益[3-4]，包括以食物和水資源等生產(chǎn)為主的供給服務(wù)；以氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)等改善為主的調(diào)節(jié)服務(wù)；以維持養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性為主的支持服務(wù)以及景觀美學(xué)為主的文化服務(wù)等諸多功能[5]。土地利用變化是環(huán)境變化的主要組成部分，也是生態(tài)服務(wù)功能轉(zhuǎn)變的重要驅(qū)動(dòng)因素，其變化過(guò)程引起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化[6]。近年來(lái)，隨著人口、經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值發(fā)生著顯著的變化。研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用結(jié)構(gòu)之間的變化關(guān)系，對(duì)有效規(guī)劃某區(qū)域未來(lái)的發(fā)展方向具有重要意義，評(píng)估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其對(duì)土地利用的響應(yīng)機(jī)制有助于生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展以及科學(xué)合理有效配置土地利用類(lèi)型。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Services Value)概念及計(jì)算方法由國(guó)外學(xué)者Costanza等[7]首次提出，并構(gòu)建了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量表以及價(jià)值模型，對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算，隨后不同學(xué)者從各自學(xué)科角度探討其研究方法和實(shí)證實(shí)踐。現(xiàn)有關(guān)土地利用變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值影響的研究方法相對(duì)較成熟，主要有功能價(jià)值法、當(dāng)量因子法和模型模擬法等。如趙同謙等[8-9]運(yùn)用功能價(jià)值法對(duì)中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行間接評(píng)價(jià)；謝高地等[10]在前人的基礎(chǔ)上運(yùn)用單位面積價(jià)值當(dāng)量因子對(duì)全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)；張曉瑤等[11]運(yùn)用CA-Markov模型模擬研究青藏

高原的生態(tài)服務(wù)價(jià)值與土地利用類(lèi)型間的關(guān)系。在實(shí)證實(shí)踐方面，主要對(duì)不同省域[12-13]、不同流域[14-16]、城市用地[17-18]等區(qū)域進(jìn)行實(shí)證分析，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域的研究廣度和深度均得到長(zhǎng)足的進(jìn)展。但目前在土地利用和生態(tài)服務(wù)價(jià)值關(guān)系的成果方面，多聚焦在省域、流域和城市群等快速城鎮(zhèn)化的大尺度區(qū)域，然而很少有學(xué)者對(duì)于縣級(jí)小尺度山地丘陵等生態(tài)敏感區(qū)域進(jìn)行實(shí)證分析。

山區(qū)屬于生態(tài)脆弱系統(tǒng)類(lèi)型之一，仁化縣位于粵北山區(qū)，在快速城市化進(jìn)程和土地利用方式轉(zhuǎn)變的影響下，該縣存在著土地粗放利用、城市盲目擴(kuò)張、土地重金屬污染和石漠化等生態(tài)問(wèn)題，明確土地利用變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及科學(xué)配置土地利用類(lèi)型具有重要意義。因此，本研究以粵北山區(qū)仁化縣為例，通過(guò)仁化縣2000、2010、2020年的Landsat TM影像，運(yùn)用RS和GIS軟件分析仁化縣近20年的土地利用變化狀況，從生態(tài)服務(wù)價(jià)值的角度分析仁化縣近20年的土地利用變化對(duì)土地系統(tǒng)穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響及其可持續(xù)性。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

仁化縣是廣東省韶關(guān)市的一個(gè)北部縣城，位于113°30′—114°02′E，24°56′—25°27′N(xiāo)，全縣的總長(zhǎng)度為47.3 km2，總寬度為 44 km2，面積 2225 km2。仁化縣地處南嶺山脈南麓，以山地丘陵為主，其中山地約占70%，丘陵約占20%，小平原占10%。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫19.6℃，年均降雨量1619.6 mm，無(wú)霜期305天。境內(nèi)名勝古跡眾多，其中丹霞山，自古以來(lái)有“萬(wàn)古丹霞冠嶺南”之稱(chēng)，是國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

數(shù)據(jù)選取地理空間數(shù)據(jù)云2000、2010、2020年3期的Landsat5 TM/Landsat8 OLI遙感影像。通過(guò)ENVI 5.3對(duì)Landsat TM影像進(jìn)行幾何校正、波段融合、大氣校正、裁剪，采用目視解譯中的最大似然法人工交互監(jiān)督分類(lèi)解譯得到韶關(guān)市仁化縣矢量數(shù)據(jù)，遙感解譯使用Google 30m級(jí)高分辨率影像作為對(duì)照參考。參考國(guó)土資源部的《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》(GB/T 21010—2017)、陳學(xué)泓等[19]關(guān)于全球30 m分辨率人造地表遙感制圖研究以及仁化縣實(shí)際情況，將預(yù)處理的遙感影像導(dǎo)入ArcGIS平臺(tái)，進(jìn)行地理配準(zhǔn)，對(duì)耕地、林地、水體、草地、建設(shè)用地這5大類(lèi)地物要素進(jìn)行矢量化、標(biāo)注，最后添加指北針、比例尺、圖例等地圖要素，整飾并導(dǎo)出仁化縣2000、2010、2020年3期的土地利用規(guī)劃圖。糧食產(chǎn)量、種植面積等數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2010、2020年《韶關(guān)市統(tǒng)計(jì)年鑒》及部分文獻(xiàn)資料等[20-22]。

1.3 研究方法

1.3.1 土地系統(tǒng)穩(wěn)定性

（1）土地利用動(dòng)態(tài)度：是土地利用類(lèi)型在各研究時(shí)段的變化情況。計(jì)算見(jiàn)式(1)。

式中：K為土地利用動(dòng)態(tài)度；Sa、Sb分別為不同研究時(shí)期下各分類(lèi)土地的面積；T為研究時(shí)期[23]。

（2）土地利用綜合指數(shù)：是指土地系統(tǒng)在社會(huì)因素作用下的平衡程度，也在一定程度上反映了社會(huì)系統(tǒng)對(duì)自然系統(tǒng)的影響程度，體現(xiàn)了土地利用水平的高低。劉紀(jì)遠(yuǎn)[24]將土地利用的綜合程度分為4個(gè)層次，并給出了相應(yīng)的分級(jí)指標(biāo)，具體為未利用地分級(jí)指數(shù)為1，水林草土地分級(jí)指數(shù)為2，農(nóng)業(yè)用地分級(jí)指數(shù)為3，建設(shè)用地分級(jí)指標(biāo)為4。計(jì)算見(jiàn)式(2)。

式中：La為土地利用水平綜合指數(shù)；Ai為i級(jí)分級(jí)級(jí)別的土地運(yùn)用水平的分級(jí)指數(shù)；Ci為i級(jí)分級(jí)級(jí)別的土地利用面積的所占總面積的百分比。

（3）土地利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

信息熵為某種特定信息的出現(xiàn)概率，衡量土地利用系統(tǒng)的穩(wěn)定程度水平。本研究參考李小康等[25]的研究?jī)?nèi)容來(lái)計(jì)算土地利用系統(tǒng)的信息熵。計(jì)算見(jiàn)式(3)。

式中：H代表土地利用系統(tǒng)的信息熵?cái)?shù)值，Pi代表某一土地類(lèi)型占區(qū)域土地利用總面積的份額，n代表不同的土地類(lèi)型。土地利用系統(tǒng)信息熵值越大，則各類(lèi)土地的占地面積差別越小。當(dāng)每種用途的土地占地面積相近時(shí)，熵值達(dá)到極值，即Hmax=lnn。

把土地利用結(jié)構(gòu)信息熵公式作為基礎(chǔ)和前提，從而構(gòu)造出土地利用結(jié)構(gòu)均衡度，用于衡量土地利用結(jié)構(gòu)是否均衡。計(jì)算見(jiàn)式(4)。

式中：J代表土地利用結(jié)構(gòu)的平衡度，且J∈[0,1]。J的數(shù)值越大，土地利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越高。J接近0時(shí)，說(shuō)明土地處于開(kāi)發(fā)不成熟的階段，且不同用途的土地面積數(shù)值相差懸殊。J接近于1時(shí)表示土地利用程度接近成熟，各類(lèi)土地利用分類(lèi)的土地面積數(shù)值相差較小，且具有較穩(wěn)定的土地系統(tǒng)。土地利用系統(tǒng)信息的熵值即H，土地利用系統(tǒng)信息的熵的極值即Hmax。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值 1 hm2農(nóng)田年平均自然生產(chǎn)的糧食生產(chǎn)量的實(shí)際價(jià)值即單位土地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。有別于農(nóng)田，其他用途的土地主要在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的貢獻(xiàn)多寡方面體現(xiàn)自身的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值大小。若是人們不參與農(nóng)業(yè)勞動(dòng)和糧食生產(chǎn)的前提下，自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值僅僅是人類(lèi)所提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算見(jiàn)式(5)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)修正通過(guò)公式(5)計(jì)算得出式(6)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值可通過(guò)公式(6)計(jì)算得出式(7)。

式中：Ea為單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供的生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）；i為作物種類(lèi)；pi為i種糧食作物全國(guó)平均價(jià)格（元/kg）；qi為第i種糧食作物的單產(chǎn)(kg/hm2)；mi為第i種糧食作物面積(hm2)，M為糧食作物的總面積；n為糧食作物的種類(lèi)；1/7是指在沒(méi)有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7。VC表示的是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)（元/hm2）；i表示某種生態(tài)系統(tǒng)；j表示某種生態(tài)服務(wù)價(jià)值；e表示生態(tài)服務(wù)功能的當(dāng)量因子；Ea表示單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供的生產(chǎn)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元/hm2）。ESV表示的是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，Ak表示的是研究區(qū)第k種土地利用類(lèi)型的面積，VCk表示的是第k種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)。

參考謝高地[26]中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的單位面積服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，根據(jù)仁化縣2000—2020年土地利用面積統(tǒng)計(jì)水田與旱地的面積之比，并加權(quán)計(jì)算出耕地的ESV指標(biāo)；仁化縣的林地絕大部分為闊葉林，所以林地采用闊葉林的ESV指標(biāo)；草地采用中覆蓋度草地作為該地區(qū)草地的ESV指標(biāo)；水體采用水系的ESV指標(biāo)值；由于建設(shè)用地的ESV指標(biāo)為0，所以本研究未考慮該類(lèi)型的生態(tài)價(jià)值，仁化縣各土地利用類(lèi)型的ESV指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 仁化縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表

2 結(jié)果與分析

2.1 仁化縣土地利用變化分析

2.1.1 仁化縣土地利用變化幅度分析 對(duì)仁化縣2000、2010、2020年3期遙感影像進(jìn)行預(yù)處理、裁切和分類(lèi)后，在ArcGIS軟件中處理得到各類(lèi)土地利用類(lèi)型面積。從表2和圖1可以看出，2000—2020年林地始終是仁化縣的主要土地利用類(lèi)型，處于絕對(duì)主導(dǎo)地位，3年面積分別占到74.82%、75.01%、74.33%。林地由2000年的1665.05 km2增加到2010年的1669.29 km2，主要由于該時(shí)間段果林種植措施的實(shí)施呈現(xiàn)顯著成效，但在2010—2020年研究區(qū)注重旅游景區(qū)的開(kāi)發(fā)加之石漠化現(xiàn)象的產(chǎn)生，2020年減少到1654.28 km2，總體呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，研究期內(nèi)凈減少10.77 km2。耕地為仁化縣第二大土地利用類(lèi)型，3年面積占比分別為17.31%，17.45%，16.33%，分布于河谷、居民點(diǎn)周邊等地勢(shì)平緩地帶，與林地變化趨勢(shì)一致，面積總體呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。由2000年的385.25 km2增加到2010年的388.41 km2，再減少到2020 年的 363.50 km2，凈減少 21.75 km2。從 2000—2020年的土地利用規(guī)劃圖可以看出，由于耕地種植結(jié)構(gòu)調(diào)整以及建設(shè)用地增加，2000—2020年的建設(shè)用地面積逐年上升，面積占比從2000的0.71%上升至2010年0.77%，再上升至2020年的1.69%，面積由2000年的15.79 km2增加到2020年的37.66 km2，凈增加21.87 km2，由于城市化進(jìn)程的加快，受到城鎮(zhèn)擴(kuò)張以及旅游景區(qū)開(kāi)發(fā)等因素驅(qū)動(dòng)，在2010—2020年呈現(xiàn)飛速增加。同時(shí)，草地面積與林地和耕地一致，呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)，由2000年的132.76 km2增加到2010年的133.41 km2，再減少到2020年的130.03 km2，研究期凈減少2.73 km2。水域面積的變化趨勢(shì)與林地、耕地和草地的變化趨勢(shì)相反，在研究期內(nèi)呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢(shì)，由2000年的26.67 km2持續(xù)減少到2010年的17.30 km2，再到2020年的40.05 km2，實(shí)際凈增加13.33 km2，通過(guò)對(duì)比3期土地利用類(lèi)型分布可以看出，水域增加的面積主要分布在研究區(qū)域的南部耕地類(lèi)型中，主要是基本農(nóng)田和居民點(diǎn)建設(shè)而相應(yīng)增加的排灌和河道拓寬。總體來(lái)說(shuō)，2000—2020年間仁化縣整體的土地利用結(jié)構(gòu)變化不大，相對(duì)比較穩(wěn)定，各土地利用類(lèi)型面積占比從大到小均表現(xiàn)為林地、耕地、草地、水域和建設(shè)用地，林地和耕地是仁化縣主要土地利用類(lèi)型，其中林地的占地面積最多，耕地次之，占90%以上，有利于該區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

表2 2000—2020年仁化縣各類(lèi)用地變化表

圖1 2000—2020年仁化縣土地利用類(lèi)型圖

土地利用動(dòng)態(tài)度的絕對(duì)值越高，表示土地利用類(lèi)型面積變化較大，土地利用結(jié)構(gòu)相對(duì)不穩(wěn)定。通過(guò)代入公式(1)，可以計(jì)算出仁化縣土地利用變化的動(dòng)態(tài)程度。結(jié)果表明，2000—2020年，仁化縣各類(lèi)土地利用類(lèi)型的面積均有變化，其中，耕地、林地和草地的K值均為負(fù)值，面積分別減少0.56%(21.57 km2)、0.06%(10.76 km2)、0.21%(2.73 km2)；建設(shè)用地和水域的K值為正，面積增加，分別為13.85%(21.87 km2)和5.02%(13.38 km2)。其中建設(shè)用地和水域的動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值最高，面積變化最快，年增長(zhǎng)率為13.85%，表明仁化縣在2000—2020年大力發(fā)展建設(shè)用地和土地?cái)U(kuò)張。

2.1.2 仁化縣土地利用程度和結(jié)構(gòu)分析 通過(guò)對(duì)研究區(qū)土地利用程度的計(jì)算和分析，能夠進(jìn)一步認(rèn)識(shí)土地利用變化的發(fā)展程度[27]。利用2000、2010、2020年仁化縣土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和土地利用程度的核算公式(2)，得到了研究區(qū)各土地利用類(lèi)型的土地利用指數(shù)和近20年的變化量。仁化縣土地利用程度綜合指數(shù)具體表現(xiàn)為 ，219.72（2020 年）＞218.99（2010 年）＞138.65（2000年），3個(gè)時(shí)段的土地利用程度指數(shù)均大于0，土地利用指數(shù)呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，仁化縣改變了原有的土地利用格局，該時(shí)間段仁化縣處于發(fā)展期。其中研究區(qū)2000—2010年的土地利用程度變化量是較大，該10年間經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快。

根據(jù)式(3)、(4)計(jì)算了仁化縣土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵和均衡度，信息熵具體表現(xiàn)為0.7770（2000年）＜0.7642（2010年）＜0.8237（2020年），均衡度表現(xiàn)為0.4828（2000年），0.4749（2010年），0.5118（2020年）。可以看出，2000—2020年仁化縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵在0.76～0.82之間，熵值反映了土地利用結(jié)構(gòu)的差別，2000—2020年仁化縣總體土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值增加，說(shuō)明在研究期間仁化縣的不同用途土地之間的面積差正逐步縮小，仁化縣的總體土地利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。2000—2020年仁化縣土地規(guī)劃利用的均衡度在0.47～0.51之間，說(shuō)明仁化縣土地規(guī)劃利用均衡度較差，各土地利用類(lèi)型面積差異較大，仍存在林地和耕地這兩大地類(lèi)占據(jù)絕大多數(shù)土地面積的情況，但相對(duì)而言，其總體土地規(guī)劃利用均衡度有所增加，表明仁化縣的土地開(kāi)發(fā)趨于成熟的方向發(fā)展。

2.2 仁化縣土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

仁化縣的主要糧食作物為水稻、玉米、大豆，根據(jù)韶關(guān)市2000、2010、2020年統(tǒng)計(jì)年鑒中仁化縣水稻、玉米和大豆的種植面積、產(chǎn)量以及單價(jià)，代入式(5)，確定研究期內(nèi)仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子ESV的價(jià)值量為2.983×105元/km2，將當(dāng)量因子乘以?xún)r(jià)值量，進(jìn)而可以計(jì)算出研究區(qū)各土地利用類(lèi)型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，結(jié)果如表3～6所示。

表3 2020年仁化縣不同土地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值 萬(wàn)元

表4 2010年仁化縣不同土地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值 萬(wàn)元

表5 2000年仁化縣不同土地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值 萬(wàn)元

表6 仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

由表3～6可知，仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值從高到低排序依次是林地、水域、草地和耕地。2000—2010年仁化縣的生態(tài)服務(wù)價(jià)值雖然呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是2010—2020年呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2000—2020年研究期內(nèi)，整體生態(tài)服務(wù)價(jià)值增長(zhǎng)39440.78萬(wàn)元。

2000—2010年，雖然耕地、林地和草地價(jià)值呈增加趨勢(shì)，但是由于同期水域減少了35099.90萬(wàn)元，研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值在該時(shí)段實(shí)際減少了31626.18萬(wàn)元。與2000—2010年相反，2010—2020年耕地、林地和草地價(jià)值呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，但水域價(jià)值增加了約兩倍多，達(dá)到150056.58萬(wàn)元，因此總價(jià)值在該時(shí)段實(shí)際增加了71066.96萬(wàn)元?？傮w來(lái)看，林地是仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主體，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值的增加與減少幅度，對(duì)仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總體價(jià)值的變化有一定的影響，但總體林地面積增減幅度小，研究期內(nèi)生態(tài)服務(wù)價(jià)值所受影響較?。欢螂m然占地面積小，但是研究期內(nèi)面積變化幅度大，使仁化縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值與水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化呈同樣的增減趨勢(shì)。綜上所述，仁化縣各種土地利用類(lèi)型的變化影響了生態(tài)服務(wù)價(jià)值的轉(zhuǎn)變。對(duì)仁化縣各年份不同土地利用類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，2000—2020年仁化縣整體生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)先減少后增加趨勢(shì)，由2000年的1327244.10萬(wàn)元減少至2010年的1295617.92萬(wàn)元，而后增加到2020年的1366684.88萬(wàn)元，實(shí)際凈增加39440.78萬(wàn)元。

在4個(gè)一級(jí)生態(tài)服務(wù)功能中，調(diào)節(jié)服務(wù)功能對(duì)于研究區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值起決定性作用，其次是支持服務(wù)。影響最小的是水資源供給服務(wù)功能和維持養(yǎng)分循環(huán)的支持服務(wù)功能，分別僅為3735.17萬(wàn)～10355.78萬(wàn)元，12136.36萬(wàn)～12309.88萬(wàn)元。在11個(gè)二級(jí)生態(tài)服務(wù)功能中，水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持和氣體調(diào)節(jié)所占比例較高，共占總價(jià)值的70%左右，其中，水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值范圍在314628萬(wàn)～380556萬(wàn)元，氣候調(diào)節(jié)功能價(jià)值范圍在340476.95萬(wàn)～342499.02萬(wàn)元，土壤保持功能在140000萬(wàn)元左右，氣體調(diào)節(jié)和生物多樣性功能在120000萬(wàn)元左右。水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值增加趨勢(shì)明顯，從2000年的342416.79萬(wàn)元增長(zhǎng)到380556.19萬(wàn)元，主要原因是水域類(lèi)型面積增加較多使這一水資源供給價(jià)值增加明顯。

從4個(gè)一級(jí)服務(wù)功能來(lái)看，所占總體比例從大到小依次是調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、供給服務(wù)和文化服務(wù)；從11個(gè)二級(jí)服務(wù)功能來(lái)看，從大到小依次是水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、生物多樣性、氣體調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、美學(xué)景觀、原料生產(chǎn)、食物生產(chǎn)、維持養(yǎng)分循環(huán)和水資源供給。不同土地利用類(lèi)型用地的服務(wù)功能不同，圖2為2000—2020年耕地、林地、草地和水域在各服務(wù)功能的貢獻(xiàn)情況，可以看出耕地除了水資源供給服務(wù)功能上貢獻(xiàn)為負(fù)，在其他10項(xiàng)服務(wù)功能上貢獻(xiàn)均為正，其中在食物生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)方面貢獻(xiàn)率較高，林地和草地均在氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)功能貢獻(xiàn)價(jià)值最高，其次為在土壤保持、生物多樣性和氣體調(diào)節(jié)功能。2000—2020年在耕地、林地和草地各項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值貢獻(xiàn)上變化趨勢(shì)不明顯。水域用地在水文調(diào)節(jié)、水資源供給、凈化環(huán)境和生物多樣性4項(xiàng)功能上貢獻(xiàn)價(jià)值最高，且2000—2020年總體期間4項(xiàng)功能價(jià)值呈現(xiàn)明顯增加的趨勢(shì)。從圖3可以看出，2000—2020年仁化縣生態(tài)服務(wù)功能中氣候調(diào)節(jié)和水文功能的生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高，其中水文功能在研究期間增加幅度明顯。

圖2 2000—2020年不同用地類(lèi)型下生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值變化

圖3 2000—2020年仁化縣生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值變化

3 討論

土地利用類(lèi)型變化通過(guò)影響生態(tài)系統(tǒng)的空間布局和功能，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化[16]。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估是合理利用土地資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要依據(jù)。然而目前在縣域尺度上，僅有少數(shù)學(xué)者對(duì)河南西峽縣、嵩縣和重慶市巴南區(qū)等的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行實(shí)證分析，但縣域是介于省市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的中間尺度，優(yōu)化縣域空間布局可有效推動(dòng)大中城市和小城鎮(zhèn)的協(xié)調(diào)發(fā)展[28]。因此，本研究以粵北山區(qū)仁化縣為例，從生態(tài)服務(wù)價(jià)值的角度分析土地利用變化對(duì)其的影響，這對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及科學(xué)配置土地利用類(lèi)型具有重要意義。

研究得出2000—2020年間仁化縣建設(shè)用地面積逐年上升，土地利用程度指數(shù)呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)；但土地利用均衡度較低，林地和耕地是仁化縣主要土地利用類(lèi)型，共占90%以上的面積，總體生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。與前人在河南西峽縣[5]和嵩縣[29]等縣域研究結(jié)果一致，林地和耕地面積雖然逐年呈現(xiàn)下降，但仍然是研究區(qū)面積最大的兩類(lèi)土地利用類(lèi)型。整體來(lái)看，現(xiàn)有的土地利用模式能夠兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)兩方面的需求，后續(xù)仁化縣在生態(tài)環(huán)境保護(hù)和城鄉(xiāng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展中應(yīng)該結(jié)合土地利用和生態(tài)服務(wù)以及生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性合理配置現(xiàn)有的土地利用結(jié)構(gòu)，在合理減少仁化縣耕地以及林地面積的同時(shí)增加其他用地類(lèi)型的面積，提高仁化縣土地利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益三者的綜合效益最大化。

本研究生態(tài)服務(wù)價(jià)值核算采用當(dāng)量因子法，該方法所需數(shù)據(jù)量少，且直觀易用，在省域、流域和全國(guó)等大尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估適用性較好，但是不同區(qū)域具有空間異質(zhì)性的特點(diǎn)，不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指標(biāo)不足以衡量不同區(qū)域?qū)嶋H的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[30]，加之縣域尺度的數(shù)據(jù)的獲取難度，后續(xù)在此方法的應(yīng)用上還應(yīng)該進(jìn)一步從動(dòng)態(tài)性和空間化表達(dá)上進(jìn)行深入研究和應(yīng)用，而且山區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值除受土地利用類(lèi)型的影響，還受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展，政策制度和人口因素等影響，后續(xù)還應(yīng)進(jìn)一步深入綜合探討縣域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

4 結(jié)論

2000—2020年間仁化縣整體土地利用結(jié)構(gòu)變化不大，相對(duì)比較穩(wěn)定，各土地利用類(lèi)型面積從大到小均為林地、耕地、草地、水域和建設(shè)用地，林地和耕地面積依然為主要土地利用類(lèi)型，林地、耕地和草地在研究期內(nèi)總體呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，分別凈減少10.77、21.75、2.73 km2。建設(shè)用地面積逐年上升，凈增加21.87 km2。水域面積呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢(shì)，凈增加13.33 km2。建設(shè)用地和水域的動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值最高，面積變化最快，年增長(zhǎng)率為13.85%。

2000—2020年間仁化縣的土地利用程度指數(shù)均大于0，且呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；土地利用結(jié)構(gòu)信息熵值在0.76～0.82之間，不同用地類(lèi)型之間的面積差正逐步縮小，土地利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加。土地規(guī)劃利用均衡度在0.47～0.51之間，各土地利用類(lèi)型面積差異較大，但逐年有所增加，土地開(kāi)發(fā)趨于成熟。

仁化縣各種土地利用類(lèi)型的變化影響了生態(tài)服務(wù)價(jià)值的轉(zhuǎn)變。2000—2020年仁化縣整體生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)先減少后增加趨勢(shì)，由2000年的1327244.10萬(wàn)元減少至2010年的1295617.92萬(wàn)元，而后增加到2020年的1366684.88萬(wàn)元，實(shí)際凈增加39440.78萬(wàn)元。

在11個(gè)二級(jí)生態(tài)服務(wù)功能中，水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和土壤保持所占比例最高，其中，水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值增加趨勢(shì)明顯，從2000年的342416.79萬(wàn)元增長(zhǎng)到380556.19萬(wàn)元。