1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用時空變化的關(guān)系

收稿日期：2023-06-02

基金項目：河南省重點研發(fā)與推廣專項（科技攻關(guān)）（212102310432）；河南理工大學(xué)青年骨干教師資助計劃項目（2019XQG-03）；河南理工大學(xué)博士基金項目（B2017-14）

作者簡介：馬青青（1998-），女，河南周口人，在讀研究生，研究方向為生態(tài)遙感和國土空間規(guī)劃，（電話）17339110950（電子信箱）

m2943284336@163.com；通信作者，景海濤（1967-），男，遼寧阜新人，教授，博士，主要從事3S技術(shù)集成與應(yīng)用方面的研究，

（電話）13503919065（電子信箱）jht@hpu.edu.cn。

馬青青，景海濤，劉 琪，等. 1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用時空變化的關(guān)系［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（7）：27-35．

摘要：基于1985—2020年太行山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，對太行山區(qū)土地利用時空變化進(jìn)行分析；結(jié)合經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用當(dāng)量因子法對太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估并對其時空特征進(jìn)行分析；運用灰色關(guān)聯(lián)度法探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用類型變化的關(guān)系。結(jié)果表明，1985—2020年太行山區(qū)的優(yōu)勢土地利用類型發(fā)生轉(zhuǎn)變，1985年的優(yōu)勢土地利用類型是草地，2020年優(yōu)勢土地利用類型轉(zhuǎn)為耕地、草地和林地；1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈下降趨勢，共計減少190.57億元，其中草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少543.67億元；在空間分布上，太行山區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈“中部高，四周低”的空間分布特征，太行山區(qū)中部高海拔地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高，四周邊緣低海拔地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值相對較低；太行山區(qū)各土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值的灰色關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為林地>耕地>草地>未利用地>濕地>水體，其中林地、耕地和草地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值的灰色關(guān)聯(lián)度分別為0.84、0.83和0.82，遠(yuǎn)大于其他3種土地利用類型，說明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值受林地、耕地和草地的影響較大。政府相關(guān)部門要切實保護(hù)好基本農(nóng)田，提高研究區(qū)耕地質(zhì)量并加強(qiáng)森林保育工作，構(gòu)建優(yōu)良生態(tài)環(huán)境，建立良好的區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理補(bǔ)償機(jī)制。

關(guān)鍵詞：土地利用；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；當(dāng)量因子法；灰色關(guān)聯(lián)分析；太行山區(qū)

中圖分類號：X321；F329.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）07-0027-09

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.07.005 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

The relationship between ecosystem services value and spatial and temporal changes of land use in Taihang Mountains from 1985 to 2020

MA Qing-qing， JING Hai-tao， LIU Qi， WANG Lei

（School of Surveying and Land Information Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， Henan， China）

Abstract： The spatial and temporal changes of land use in the Taihang Mountains were analyzed based on the land use data from 1985 to 2020. Based on the economic statistical data， the value of ecosystem services in the Taihang Mountains was evaluated， and its spatial and temporal characteristics were analyzed by the equivalent factor method. The relationship between ecosystem service value and land use type change was explored by the grey correlation method. The results showed that the dominant land use type in Taihang Mountains area shifted from 1985 to 2020， the dominant land use type in 1985 was grassland， and the dominant land use types in 2020 were arable land， grassland and forest land， respectively. From 1985 to 2020， the value of ecosystem services in the Taihang Mountains showed a decreasing trend， with a total decrease of 19.057 billion yuan， including a reduction of 54.367 billion yuan in the value of grassland ecosystem services. In terms of spatial distribution， the value of ecosystem services in the Taihang Mountains showed a spatial distribution characteristic of “high in the middle and low around”， with high value of ecosystem services in the central high-altitude areas of Taihang Mountains and relatively low value of ecosystem services in the surrounding low-altitude areas. The grey correlation degree between each land use type and the total value of ecosystem services in Taihang Mountain area from small to large was forest land， cultivated land， grassland， unused land， wetland and water body， and the grey correlation degree of the three former was 0.84，0.83 and 0.82 respectively， which was much larger than that of the other three land use types， indicating that the value of ecosystem services was most affected by forest land， cultivated land and grassland. Relevant government departments should effectively protect basic farmland and improve the quality of arable land in the study area， strengthen the conservation of forests in the study area， build an excellent ecological environment， and establish a good compensation mechanism for regional ecological and environmental management.

Key words： land use； ecosystem service value； equivalence factor method； grey correlation analysis； Taihang Mountains

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的所有惠益，包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)及支持服務(wù)等［1-3］。生態(tài)系統(tǒng)所提供給人類生存所必需的生態(tài)產(chǎn)品與服務(wù)統(tǒng)稱為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值［4］。在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)功能區(qū)劃、環(huán)境經(jīng)濟(jì)核算和生態(tài)補(bǔ)償決策等工作時，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是重要依據(jù)和基礎(chǔ)［5，6］。土地作為承載人類生產(chǎn)和生活的空間載體，其利用情況及變化能直接反映人類活動對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響，與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持有著密不可分的關(guān)系［3-5］。隨著全面建成小康社會的發(fā)展、人口的急劇增長和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，造成土地的過度開發(fā)利用、土地覆蓋類型的高強(qiáng)度轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象，極大地影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程與功能，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定構(gòu)成了威脅［6，7］。因此，開展土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化特征的相關(guān)研究對于區(qū)域土地集約使用與生態(tài)安全保障具有重要意義。

太行山地處中國第二階梯的東沿，是黃土高原的東部界線，是平原到山地高原的過渡帶，其生態(tài)環(huán)境多樣、生態(tài)資源豐富。太行山區(qū)是京津冀重要的水源涵養(yǎng)與水土保持生態(tài)功能區(qū)，同時，它又是東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)到中西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的過渡帶?；趨^(qū)域發(fā)展的不平衡性、不充分性的現(xiàn)狀，本研究通過對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用情況進(jìn)行動態(tài)分析，探究太行山區(qū)的土地利用程度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的動態(tài)關(guān)系，以期為太行山區(qū)生態(tài)環(huán)境治理和發(fā)展提供參考，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)概況

太行山區(qū)即太行山地及其毗鄰區(qū)域［8］，位于山西省與華北平原之間，縱跨北京、河北、山西、河南4省市，地理位置如圖1所示。山脈北起北京市西山，向南延伸至河南與山西交界地區(qū)的王屋山，西接山西高原，東臨華北平原，呈東北-西南走向，綿延400余千米，海拔9～3 061 m，年均氣溫約10 ℃。它是中國地形第二階梯的東緣，也是黃土高原的東部界線［9］。在經(jīng)濟(jì)方面，太行山區(qū)是中國連片特困區(qū)，也是環(huán)京津冀城市群深度貧困區(qū)和革命老區(qū)［10］，雖然有國家全面脫貧摘帽任務(wù)的大力幫扶以及精準(zhǔn)扶貧政策工作的推進(jìn)，但其社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平仍然落后于全國平均水平；在生態(tài)方面，太行山區(qū)是國家重要的生態(tài)功能區(qū)，山地面積占比達(dá)74%，隨著國家生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作和綠化工程的推進(jìn)，現(xiàn)已基本改變其山高坡陡、巖石裸露、植被稀少、水土流失嚴(yán)重的情況。太行山區(qū)具有豐富的生態(tài)資源（如風(fēng)力資源、地下煤炭、煤層氣、地?zé)豳Y源等），但其生態(tài)環(huán)境脆弱，易受到人類活動的影響。太行山區(qū)是國家貧困區(qū)與生態(tài)脆弱區(qū)的重疊區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)挑戰(zhàn)大［11］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所采用的數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)兩部分。

土地利用數(shù)據(jù)采用中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院劉良云團(tuán)隊2021年發(fā)布的GLC_FCS30-1985_2020，數(shù)據(jù)的空間分辨率是30 m，周期是5年。數(shù)據(jù)的整體準(zhǔn)確度為82.5%，Kappa系數(shù)為0.774，滿足本研究需求。依據(jù)太行山區(qū)土地利用現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)集的基本分類情況，參考《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）對太行山區(qū)1985—2020年的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行重新歸并、分類，具體結(jié)果如表1所示。

社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要包括糧食單產(chǎn)、糧食總產(chǎn)量和糧食總產(chǎn)值。數(shù)據(jù)來源于《河南統(tǒng)計年鑒》《河北統(tǒng)計年鑒》《北京統(tǒng)計年鑒》《山西統(tǒng)計年鑒》及各省的糧食和物資儲備局官網(wǎng)。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用動態(tài)度 土地利用動態(tài)度是定量評價土地利用變化速度的指標(biāo)，表征一定時間內(nèi)某研究區(qū)域的土地利用類型演變情況［12，13］，包括單一土地利用動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度。

單一土地利用動態(tài)度表示在一定時間段內(nèi)不同土地利用類型的變化速度與幅度，計算式如下。

[K=Ub-UaUa×1T×100%] （1）

式中，K表示研究期間某一土地利用類型的動態(tài)度；Ua、Ub分別表示研究初期和研究末期某一土地利用類型的面積；T為研究時段。

綜合土地利用動態(tài)度表示研究區(qū)整體的土地利用類型變化速度與幅度，計算式如下。

[LC=i=1nΔLUi-j2i=1nLUi×1T×100%] （2）

式中，LC表示綜合土地利用動態(tài)度；LUi表示研究初期第i類土地利用類型面積；ΔLUi-j表示研究期間第i類土地利用類型轉(zhuǎn)變成非i類土地利用類型的面積絕對值，n表示土地利用類型總數(shù)。

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型 借鑒謝高地等［14］提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類方法，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為4類11項功能，包括供給服務(wù)（食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給）、支持服務(wù)（土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性）、調(diào)節(jié)服務(wù)（氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)）和文化服務(wù)（美學(xué)景觀）4個服務(wù)類型。采用當(dāng)量因子法對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估［15］，計算式如下。

[ESV=（Ai×VCi）] （3）

[ESVi=（Ai×VCij）] （4）

式中，ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值；Ai為研究區(qū)第i種類型土地的面積；VCi為第i種類型土地的單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)；ESVi為研究區(qū)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；VCij表示第i種土地類型的第j項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)；i表示土地利用類型數(shù)目；j表示生態(tài)服務(wù)功能。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及結(jié)合研究區(qū)實際情況［16-19］，參考謝高地等［14］提出的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量表，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)各省份的面積占比對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，得到太行山區(qū)生物量因子修正系數(shù)，為0.74。調(diào)整與校正后得到的太行山區(qū)的當(dāng)量因子系數(shù)如表2所示。

采用謝高地等［14］提出的生態(tài)系統(tǒng)的修正方法，即用研究區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年每公頃主要農(nóng)作物單產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價值的1/7來計算單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。查閱太行山區(qū)相關(guān)省份的統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，并根據(jù)各省份在太行山區(qū)內(nèi)的耕地面積進(jìn)行加權(quán)平均，得出研究區(qū)1985—2020年的平均糧食產(chǎn)量為3 927.38 kg/hm2，糧食價格參照2020年國家糧食和物資儲備局中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，確定研究區(qū)的平均糧食價格為2.44元/kg，測算出太行山區(qū)單個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子為1 368.97元/hm2，得到太行山區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（表3）。

1.3.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析法 為定量說明區(qū)域土地利用對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的響應(yīng)關(guān)系，為區(qū)域土地利用及生態(tài)安全管理提供參考，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法衡量各因素間的關(guān)聯(lián)程度［1］。灰色關(guān)聯(lián)度分析法是對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色處理，分析兩因素間關(guān)聯(lián)性的定量方法，可以有效反映因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、順序及大小。一般來說，兩組數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度越大，則二者越接近?；疑P(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度計算式如下。

[ξ0i（k）=Δmin+ρΔmaxΔ0i（k）+ρΔmax] （5）

[Δ0i（k）=x0（k）-xi（k）]   （6）

[Δmax=maxmaxΔx0（k）] （7）

[Δmin=minminΔx0（k）] （8）

式中，ξ0i（k）為i時間點的因素x0（k）相對于子序列xi（k）的關(guān)聯(lián)系數(shù)；i表示研究時間節(jié)點；k為某類土地利用類型；Δmax和Δmin分別表示兩級最大差和最小差；ρ代表分辨系數(shù)，取值范圍為［0.1，0.5］，這里ρ=0.5。

[ri=1nk=1nξ0i（k）] （9）

式中，ri代表各子序列與母序列的關(guān)聯(lián)度；n為數(shù)列長度。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用的時空變化特征

2.1.1 時間變化特征 對太行山區(qū)1985—2020年土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計，得到太行山區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)及面積年際變化情況，如圖2所示。1985—2020年太行山區(qū)優(yōu)勢土地利用結(jié)構(gòu)為草地、耕地和林地，面積之和達(dá)到研究區(qū)總面積的90%以上。研究區(qū)土地利用類型占比隨著時間發(fā)生動態(tài)變化，耕地面積由1985年的6 401 969.17 hm2增加至2020年的7 745 809.60 hm2，占比由29.35%增加至35.51%；林地面積由1985年的4 204 920.68 hm2增加至2020年的5 409 047.07 hm2，占比由19.28%增加至24.80%；草地面積由1985年的10 559 826.76 hm2減少至2020年的7 123 545.29 hm2，占比由48.41%降低至32.66%。濕地面積呈持續(xù)增加趨勢，由1985年的 8 514.52 hm2持續(xù)增長至2020年的52 487.37 hm2，占比由0.04%增長至0.24%；水體面積由1985年的52 523.89 hm2增加至2020年的101 228.22 hm2，占比由0.24%增長至0.46%。濕地和水體面積的持續(xù)增長，一方面說明太行山區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、區(qū)域治理工作初有成效，另一方面間接說明太行山區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)工作取得階段性成功，正在進(jìn)一步開展相關(guān)工作。建設(shè)用地面積由1985年的453 979.39 hm2增加至2020年的1 142 577.22 hm2，占比由2.08%增長至5.24%，說明太行山區(qū)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快。此外，未利用地面積由1985年的131 836.19 hm2增長至2020年的238 827.49 hm2，說明太行山區(qū)仍存在土地利用不合理的情況，造成大量土地裸露、荒漠化。造成這些現(xiàn)象的主要原因是草地面積的減少，建設(shè)工地的侵占以及過度放牧等。

運用土地利用動態(tài)度研究太行山區(qū)土地利用格局變化的速度和幅度，結(jié)果如表4所示。

從單一土地利用動態(tài)度來看，草地的年均動態(tài)度在1985—2020年各時間段均為負(fù)值，表明草地在該時段呈持續(xù)減少趨勢；草地的年均動態(tài)度在1995—2000年達(dá)最大值（-4.25%），表明大量草地快速轉(zhuǎn)向其他土地利用類型，造成太行山區(qū)大范圍的草地面積減少，給太行山區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)造成損傷。除草地外，其他各土地利用類型除個別年份外均為正值，呈正向變化趨勢，表明其面積增加。其中，耕地、林地在1985—2005年大幅上升，在2005—2020年變化趨于平穩(wěn)；濕地的年均動態(tài)度為14.76%，水體的年均動態(tài)度達(dá)2.65%，濕地和水體的土地利用動態(tài)度增加趨勢明顯，說明該時期太行山區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)取得較大的成效；建設(shè)用地的年均動態(tài)度均為正值，且年均動態(tài)度達(dá)4.33%，表明建設(shè)用地呈正向變化趨勢，太行山區(qū)建設(shè)用地面積大幅增加，1995—2010年建設(shè)用地的土地利用動態(tài)度增加幅度明顯（年均動態(tài)度為3.26%～4.40%），說明該時期太行山區(qū)城鎮(zhèn)化擴(kuò)張以及基礎(chǔ)工程建設(shè)活動進(jìn)程持續(xù)加快。

從綜合土地利用動態(tài)度來看，1985—2020年太行山區(qū)土地利用動態(tài)度可以分為2個階段。第一階段為1985—2000年，各土地利用類型年均動態(tài)度增加幅度較大，表明這一時期土地利用變化速率較快，人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響較大，其中草地生態(tài)空間遭到侵占，大量的草地被建設(shè)用地侵占，干擾了生態(tài)系統(tǒng)的自然發(fā)展；第二階段為2000—2020年，這一時期各土地利用類型變化速率相對較緩，其中建設(shè)用地的增加速率大幅降低，草地的減少速率也大幅度降低，林地的變化速率趨于穩(wěn)定，表明相關(guān)部門逐步加強(qiáng)對太行山區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理，保障太行山區(qū)生態(tài)文明建設(shè)。

2.1.2 空間變化特征 運用ArcGIS軟件對太行山區(qū)土地利用柵格圖像進(jìn)行處理，得到太行山區(qū)土地利用空間分布，如圖3所示。太行山區(qū)土地利用空間分布情況隨著時間推移呈明顯的階段性，大致可以分為2個階段。第一階段為1985—2000年，太行山區(qū)約50%的區(qū)域是草地，主要分布在太行山區(qū)的中部，其次是耕地、林地，耕地主要分布在太行山區(qū)的東部及西南部，林地主要呈條狀及片狀分布在中南部的草地和耕地間，此外太行山區(qū)東北方向的耕地也呈大幅度的擴(kuò)張趨勢，總體的變化趨勢是草地被林地及耕地急速侵占，中部大量的草地轉(zhuǎn)變成林地，東部的耕地逐漸向西擴(kuò)張。第二階段為2000—2020年，隨著草地的減少，太行山區(qū)大體上呈草地、林地、耕地三足鼎立的趨勢。太行山區(qū)的中部主要是林地和草地，隨著前一階段林地的增加，太行山區(qū)的南部及東北部林地呈聚集式分布；耕地主要分布在太行山區(qū)的東部及西部邊緣方向，呈條狀將林地和草地環(huán)繞在太行山區(qū)的中部；此外，建設(shè)用地在東部的耕地范圍和東北角方向內(nèi)呈斑塊狀聚集增加，其他地類呈穩(wěn)步增加趨勢，無明顯的空間特征。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化特征

2.2.1 時間變化特征 運用當(dāng)量因子法計算得出的1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值如表5所示。1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈負(fù)增長趨勢，從1985年的2 815.00億元減少至2020年的2 624.43億元，共計減少190.57億元。其中，1995—2000年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值大幅度減少，減少162.45億元，占總減少量的85.24%。

從土地利用類型分析，耕地和未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈先增加再趨于穩(wěn)定的趨勢，其中耕地共增加54.80億元，年均增加1.57億元，增幅達(dá)20.99%；未利用地共增加0.22億元，增幅達(dá)81.48%。林地和水體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈快速增加趨勢，其中，林地增加241.17億元，年均增加6.89億元，增幅達(dá)28.64%；水體增加33.65億元，增幅達(dá)92.75%。濕地增加23.26億元，年均增加0.66億元，增幅達(dá)516.89%。草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈減少趨勢，共減少543.67億元，年均減少15.53億元，降幅達(dá)32.54%。

對各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值整體分析可知，太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時間變化特征分為兩個階段。第一階段是1985—2000年，草地對太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的貢獻(xiàn)率最大，草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占總價值的50%以上；第二階段是2000—2020年，林地和草地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的貢獻(xiàn)率大體相等，各占總價值的40%左右。

結(jié)合太行山區(qū)各地類的面積占比可知，1985年太行山區(qū)草地面積占48.41%，2020年太行山區(qū)草地面積占32.66%。草地面積的減少導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不斷降低，造成太行山區(qū)總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低。濕地、水體、未利用地及建設(shè)用地面積占太行山區(qū)總面積相對較少，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也明顯小于林地、草地及耕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值?？傮w來看，太行山區(qū)各地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為草地>林地>耕地>水體>濕地>未利用地。

深入探究各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值功能的年際變化趨勢，對研究區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖4所示。1985—2020年太行山區(qū)4類服務(wù)功能價值表現(xiàn)為調(diào)節(jié)服務(wù)>支持服務(wù)>供給服務(wù)>文化服務(wù)。調(diào)節(jié)服務(wù)主要受到草地面積變化的影響，隨著草地面積的大幅減少，調(diào)節(jié)服務(wù)價值呈下降趨勢；供給服務(wù)中食物生產(chǎn)功能主要受到耕地的影響，由于耕地面積的不斷增加，食物生產(chǎn)服務(wù)價值增加4.65億元；原料生產(chǎn)主要受到林地和草地的影響，1985—1995年，由于林地面積的增加及草地面積的減少，總體呈較平穩(wěn)的波動性增長，1995—2005年，由于草地面積減少幅度劇增，造成原料生產(chǎn)的大幅減少，減少1.51億元，2005—2020年又呈平穩(wěn)減少趨勢；支持服務(wù)和文化服務(wù)價值總體下降，主要是受到草地面積變化的影響。

2.2.2 空間變化特征 以規(guī)則的格網(wǎng)代替不規(guī)則的土地利用圖斑對太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間分布特征進(jìn)行分析，既能確保單元格網(wǎng)內(nèi)的容量不變，又能較好地反映ESV的空間分布特征［19］，方便ESV的空間化定量計算，結(jié)果如圖5所示。

1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間分布基本保持穩(wěn)定，呈現(xiàn)沿著太行山脈由中部向兩邊ESV高、低值錯落分布的特征。其中，ESV高值格網(wǎng)主要分布在太行山區(qū)的中部，高值區(qū)域海拔相對較高，林地、草地茂密，人類活動影響較小，生態(tài)系統(tǒng)最大程度地保持著自然的生長狀態(tài)，是太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值來源的重心；ESV低值格網(wǎng)主要分布在太行山區(qū)的邊緣地帶，低值區(qū)域海拔相對較低，人類活動劇烈，大量的林地、草地轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地和耕地，造成太行山區(qū)調(diào)節(jié)服務(wù)中的大量功能損失，給太行山區(qū)的生態(tài)服務(wù)價值造成損失。從空間格局變化來看，1985—2020年太行山區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈東側(cè)、西側(cè)的低值區(qū)域不斷向內(nèi)部擴(kuò)張，中部的高值單元格網(wǎng)逐漸被較低值單元格網(wǎng)所侵占，高值單元格網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈減少趨勢。

2.3 土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響

運用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對1985—2020年太行山區(qū)各土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，探究土地利用類型變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化的關(guān)系。由表6可知，1985—2020年，耕地、林地和草地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)明顯大于其他地類。結(jié)合太行山區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)圖（圖3）分析可知，研究時期內(nèi)，太行山區(qū)耕地、林地和草地的面積占比相較其他地類明顯更大，其面積之和達(dá)到太行山區(qū)總面積的90%，耕地、林地和草地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)相對其他土地利用類型更大是由于土地利用類型優(yōu)勢造成的；從灰色關(guān)聯(lián)度來看，1985—2020年太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與土地利用類型的灰色關(guān)聯(lián)度從大到小依次為林地、耕地、草地、未利用地、濕地、水體。這與太行山區(qū)主要優(yōu)勢土地利用類型大體上相同，說明土地利用類型面積所占比例越大，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值的影響越大，土地利用結(jié)構(gòu)變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總值變化產(chǎn)生較大影響。

3 小結(jié)與討論

本研究通過對1985—2020年太行山區(qū)土地利用變化情況和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空變化特征進(jìn)行分析，探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化對土地利用變化的響應(yīng)關(guān)系，以期為區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1985—2020年，太行山區(qū)土地利用變化情況分為兩個階段。第一階段為1985—2000年，太行山區(qū)土地利用動態(tài)度較大，土地利用變化速度整體較快，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生較大轉(zhuǎn)變；第二階段為2000—2020年，太行山區(qū)土地利用動態(tài)度相對較小，土地利用變化速度整體較為緩慢，土地利用結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。

1985—2020年，太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈減少趨勢，共減少190.57億元。從各土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來看，林地和草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比最大，對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用；從單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能來看，氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值貢獻(xiàn)率居于前列。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布在空間上具有明顯的“中部高，四周低”的分布特征，其中，高值格網(wǎng)、次高值格網(wǎng)主要分布在太行山區(qū)的中部區(qū)域，這里海拔較高，林地和草地生長旺盛，人類活動影響較?。坏椭蹈窬W(wǎng)、次低值格網(wǎng)主要分布在太行山區(qū)的邊緣區(qū)域，這里海拔較低，耕地面積、建設(shè)用地面積以及未利用地面積相對較大，人類活動劇烈，給生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值帶來巨大的干擾。

1985—2020年，太行山區(qū)林地、耕地和草地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的關(guān)聯(lián)度均在0.80以上，相關(guān)程度顯著。結(jié)合土地利用類型的轉(zhuǎn)變關(guān)系分析可知，隨著土地利用類型的轉(zhuǎn)變，關(guān)聯(lián)度先增加后減少，土地利用類型轉(zhuǎn)變幅度和速度越大，關(guān)聯(lián)度越高。

基于土地利用及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究結(jié)果可知，提升太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值應(yīng)注重以下3個方面：切實保護(hù)基本農(nóng)田，提高研究區(qū)耕地質(zhì)量；加強(qiáng)裸露區(qū)域的科學(xué)生態(tài)開發(fā)，集約利用土地資源；加強(qiáng)研究區(qū)森林保育及水源防治工作，構(gòu)建優(yōu)良生態(tài)環(huán)境，建立良好的區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理補(bǔ)償機(jī)制。

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