新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

约日古丽卡斯木，杨胜天，孜比布拉·司马义



新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

约日古丽卡斯木1,3，杨胜天1,3※，孜比布拉·司马义1,2,3

（1.新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐 830046；2. 新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模普通高校重点实验室，乌鲁木齐 830046； 3. 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，乌鲁木齐 830046）

在对流域可持续发展评估的研究中，生态系统服务价值的时空评估具有重要意义。以新疆艾比湖流域为研究区，基于1996－2016年的3期遥感影像和社会统计数据，对艾比湖流域土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析，并借鉴生态服务价值当量估算法定量探讨生态系统服务价值的变化特征，采用多元回归模型对流域土地利用和生态系统服务价值变化的驱动力进行分析。结果表明：1）1996－2016年，艾比湖流域耕地和建设用地面积变化最大，其占比分别从1996年的8.47%和0.42%，增加到2016年的15.28%和2.07%；林地、草地、湿地和水域的较少，但幅度较剧烈。2）近21a来，研究区生态系统服务价值总量呈持续减少的趋势，共减少了约85.863×108元，耕地、建设用地、盐碱地和沙地等土地利用类型的生态系统服务价值（ecosystem service value, ESV）值呈增加趋势；林地、草地、水域、湿地和未利用地等类型均呈减少趋势。3）空间上，21 a间艾比湖流域ESV较高区面积逐渐减少，ESV较低区域面积逐渐增加，ESV中等区域呈现先减小后增大。4）回归分析表明影响艾比湖流域ESV变化的主要驱动因素是综合城镇化率、人口密度、气温和降水等指标，在未来的经济发展中，艾比湖流域要合理优化调整土地利用格局，保证生态系统的稳定-协调发展，实现经济-社会-生态的可持续发展。

生态；土地利用；遥感；生态系统服务价值；时空评估；艾比湖流域；新疆

0 引 言

生态系统服务(ecosystem service)指人类从生态系统中直接或间接获得的各种惠益[1]，包括食物、水、原材料等实物型服务，及水土保持、气候调节、美学景观等非实物型服务。生态系统不仅创造和维持人类生存必要的环境条件，而且为人类提供食物、医药、生产生活资料，而且为人类提供休闲、娱乐和审美享受[2]。对其进行量化评估有助于为高效配置土地资源[3]、区域合理规划及可持续发展、科学管理生态系统[4-5]和科学制定生态补偿政策等提供科学依据[6-7]。自从提出生态系统这个概念以来，很多生态、经济学家分析和探讨生态系统服务价值从物理量和价值量两方面发挥作用，为不同生态系统服务和生物资源开发了多种评价方法[8-9]。由于生态系统服务功能与人类生活质量密切相关，因此许多学者致力于研究生态系统服务价值的定量方法，而且在全球范围内进行评价和评估[10-11]。如：Costanza等[10]通过总结前人的研究成果，实现了生态系统服务价值的货币表达，推动相关研究进入了一个新的阶段。谢高地等[12]基于Costanza提出的评价模型开发了中国不同陆地生态系统单位面积生态系统服务价值（ecosystem service value, ESV）当量表，由于此表的简洁性和可靠性在中国已广泛应用[13]。

LUCC是全球环境变化的重要组成部分及驱动因素之一[14]，是陆地多种因素影响的总和反映，是特定人-地关系下多种驱动因素共同作用的结果[15]，包含着丰富的人类活动信息[16]是关系到人类生存和可持续发展的核心问题，同时也是生态系统服务变化的主要驱动之一。它通过改变生态系统的结构和功能，导致生态系统服务发生改变[17]。因此，科学、合理利用土地资源是实现人与自然和谐发展的前提。然而，人类在土地利用和改造过程中往往片面追求自然经济价值，忽视自然生态系统的生态效益与生态价值等潜在价值[18]。LUCC通过改变生态系统的类型、模式和生态过程来影响生态系统服务的结构和功能[19]。LUCC不仅是生态系统服务功能变化的第一个驱动也是直接驱动，起到了维护和调节ESV的重要作用[20]。

在中国西北生态脆弱的干旱区，土地利用的变化发挥维持和充实人类生活的作用。随着经济发展、农业和城市化以及工业化导致土地利用的不断发生变化，造成生态环境的退化，导致土壤盐渍化、沙漠化、扬尘和沙尘暴事件不断增加，这最终导致ESV损失[21]。目前，国内外学者在不同空间尺度开展的有关ESV的研究已经取得了一系列的研究成果，但是，纵观国内已开展的干旱区流域生态系统服务价值研究，其范围主要集中在和田河，石羊河，塔里木河等流域，而对生态环境脆弱的艾比湖流域生态系统服务价值研究相对缺乏，这对艾比湖流域水土资源开发利用和生态系统可持续管理是极为不利的。本研究优化艾比湖流域ESV系数是一个新的尝试，研究结果为缺乏完整数据集的区域生态系统服务提供了充分的信息，为干旱区土地资源合理、有效利用提供科学参考。

1 研究区概况

艾比湖流域位于新疆西北部(43°38′～45°52′N，79°53′～85°02′E)，地处亚欧大陆腹地，西、北、南三面环山，中间是博尔塔拉谷地平原，东部为尾闾艾比湖，整体上与准噶尔盆地连为一体；流域总面积为50621 km2，其中，山地面积为24317 km2，平原面积26 304 km2。艾比湖流域气候干燥，降水稀少，年均降水量仅100～200 mm，年蒸发量达1 500～2000 mm[22]。

艾比湖流域自古就是欧亚的交通要道，早在唐代开辟的“丝绸之路”北道，就是经过此地越过天山到达欧洲，如今该流域已是北疆地区重要的粮食基地、棉花基地、畜牧业基地和石油化工基地；在经济发展的同时，艾比湖流域的生态环境也变得非常脆弱，经济发展与生态环境保护之间的矛盾日益突出，甚至尖锐化[23]。

图1 研究区概况图

2 材料与方法

2.1 数据收集

本研究涉及到的数据包括：土地利用数据，社会统计数据。其中土地利用数据从多时相多分辨率的遥感影像中提取，包括来自地理数据空间云（http://glovis.usgs.gov），研究区1996年、2006年和2016年的TM和OLI数据，共选取艾比湖流域研究期限内的8景影像（表1），影像季相相同，云量均小于8%，质量完好，避免了因季节差异、植被生长状态差异的影响。社会统计数据来自博尔塔拉蒙古自治州统计年鉴（1997－2017），土地相关政策从政府年度报告中获取。

2.2 土地利用分类

根据解译需要，对获取的TM遥感影像借助ENVI5.3软件平台进行辐射定标、几何校正、大气校正、波段组合、图像镶嵌等预处理工作。对Landsat 8OLI发布的数据已经进行了几何校正，无需重复操作，误差控制在0.5个像元内。为了减少误差，所有数据以墨卡托投影（UTM）和世界大地测量系统（WGS-1984）为基准。结合室内判读与野外调查的方法，参考中国土地利用二次分类方案，按照研究区的实际情况，将经过几何校正的TM/OLI影像，通过波段的最优化处理，把TM543和OLI652生成标准假彩色合成，从而使组合后影像上的地物具有代表性[24]。

表1 1996－2016年研究区遥感数据来源

本研究将3个时期艾比湖流域土地利用类型分为9种，包括耕地、林地、草地、建设用地、水域(湖泊)、盐碱地、荒漠、湿地和未利用地。然后根据非监督分类把分类错误的斑块进行处理并记录到正确的分类中，提高精度，如雪覆盖的山脉等被误认为水，或者沙漠地区被误解译为盐渍化土地[25]。为了保证分类结果的准确性，对研究区进行实地调查对图像分类的精度进行验证，共采集了190个GPS点对2016年土地利用数据进行精度验证，验证表明解译精度为83.6%，190个验证点中有159个点显示解译正确，可以满足精度要求。对1996年和2006年间的土地利用数据的精度验证，通过查阅相关地图资料进行，其中1996年的190个验证点中有162个点显示解译正确，验证精度为85.2%，2006年的190个验证点中有164个点显示解译正确，验证精度为86.3%。艾比湖流域山地、丘陵都占一定的比例，因此林、草地分类时往往出现两者混在一起的情况，本研究中对以上解译精度控制在81.6%以上。对1996、2006、2016等3个时期分类后结果采用误差矩阵精度评价法进行检验，分类精度分别为92.2%、81.1%和82.4%；kappa系数分别为0.882、0.807和0.795，满足研究需求。艾比湖流域土地利用/土地覆被类型描述如表2所示。

表2 艾比湖流域土地利用/土地覆被分类类型的描述

2.3 生态系统服务价值的计算

基于Costanza和谢高地等建立的世界和中国陆地生态系统服务价值当量表[13,26]，并结合艾比湖流域实际情况，以农田-耕地、森林-林地、草地-草地、城市-建设用地、水体-水域、荒地-盐碱地和未利用地、沙地-沙地、湿地-湿地等形式不同生物群落进行对应。从而获取艾比湖流域9种土地利用类型价值系数。本研究中，每个土地利用单位面积的ESV以Costanza和谢高地的研究方法为基础（表3）。计算公式为

式中ESV为研究区生态系统服务价值总量（元），为第类土地利用类型的面积，hm2，VCK为第类土地利用类型对应的ESV系数(元/公顷·年)。ESV为生态系统单项服务价值，VC为单项服务功能价值系数[27]。

如果直接用这些方法将影响研究结果的准确性和完整性，比如Costanza等[26]的方法涉及到的生态系统类型不全面；因此，本研究在前人研究的基础上制定艾比湖流域各土地利用类型的生态系统服务价值系数（如表3）。

2.4 基于格网的ESV时空变化

计算格网单元研究区域ESV空间分异的前提是确定格网单元的大小，本研究基于ArcGIS10.3软件分别提取边长为1 000、2 000、3 000、4 000、5 000共5种格网单元内各土地利用类型的面积，然后比较面积变化程度，即变异系数，该尺度的格网是研究区生态服务价值空间分异的最优格网单元大小。具体操作及公式见参考文献[28]。

表3 艾比湖流域不同土地利用类型的ESV系数

2.5 敏感性分析模型

本研究使用敏感性模型，通过上下调整已确定的每个土地利用类型ESV系数的50%大小，计算ESV对价值系数VC变化的响应[29]，最终确定生态系统服务价值随着时间的变化情况和对价值系数的依赖程度。计算公式如下

式中ESV是估算的生态系统服务价值，VC是价值系数，和分别代表初始值和调整后的值（上下调整50%），表示土地利用类型[30]。当CS≥1时，表明ESV相对于VC是富有弹性的；当CS≤1时，ESV则是缺乏弹性。CS值越大，表明ESV指数的准确性越关键。

2.6 驱动因子选取

生态系统服务价值变化的驱动力包括自然因素和人文因素两方面。由于研究区处于中国西部干旱区，地形高差显著，离海洋远，靠近沙漠。因此，气温、降水为特征的气候变化过程在一定程度上影响和改变区域水系统和水环境，进而影响区域内景观的空间分布格局，导致ESV的变化。介于此，本研究共选取5项自然因素（表4）。艾比湖流域具有战略性地理位置，流域内各县市正处于快速经济发展阶段，因此人类生产、生活活动是影响流域生态系统分布格局的主要原因，进而导致ESV的变化。介于此，本文参考相关研究成果[31]与艾比湖流域的相关研究[32]，选取16项人文驱动因素（表4）。

表4 生态系统服务价值演变驱动力指标体系

3 结果与分析

3.1 土地利用变化

3.1.1 土地利用/土地覆盖

由图2和表5可知，1996－2016年间，艾比湖流域的土地利用变化比较明显，在3个时期耕地、林地、草地和未利用地是该地区主要的土地覆盖类型。在21a间（图2）艾比湖流域变化较显著的土地利用类型主要有耕地、建设用地、湿地和盐碱地。流域中沿着博尔塔拉河分布的绿洲县、市（包括博乐市，温泉县，精河县）具有较强的人类活动特征。这些区域已有大面积的林、草地和未利用地已转化成耕地。在土地利用类型中，覆盖率最高的草地已从1996年的25.21%，减少到2016年的22.20%。

图2 1996－2016年艾比湖流域土地利用变化图

表5 1996－2016年间艾比湖流域土地利用变化格局

总体上，研究区土地利用类型中草地变化幅度最大，沙地变化幅度则最小。林地、草地、湿地、未利用地不断减少和耕地、建设用地的快速增加，是由于经济的发展尤其是商业性农业的迅速发展，人们不断调整农业经济结构，开垦了大量的荒地，兴修水利工程，扩大种植面积。

3.1.2 土地利用转移

不同土地利用类型之间的转换可以反映土地类型整体变化的方向和变化程度。由表6可知，1996－2016年间，艾比湖流域各土地利用类型之间，均出现不同程度的相互转化。研究区9种土地利用类型中，草地的变化幅度最大，21a间约有429.78×103hm2的草地转化为耕地，主要由于艾比湖流域农业的发展；207.90×103hm2的草地转化为建设用地，说明草地转化受人类开发活动的影响显著。由于气候变化和人类活动的影响，还有些草地被盐碱地、湿地和未利用地所占用。林地变化也较明显，耕地和草地是林地转移的主要去向，其转移面积分别为473.19×103hm2和507.90×103hm2，表明毁林开荒等农林业种植结构的调整及森林砍伐是导致林地面积损失的主要原因，另有较少部分林地转移为建设用地、盐碱地和未利用地。耕地的转化也较剧烈，128.37×103hm2转化为林地，主要因为经济林和水果种植带来的农业产业结构调整；197.70×103hm2的耕地被城市建设用地所占，受大坡度、高海拔、土壤瘠薄、土壤盐碱化等耕作条件差的农田撂荒的影响；219.40×103hm2的耕地退化为草地，由于研究区大部分是灌溉农田，有222.86×103hm2的耕地转化为盐碱地。另有少量转化为水体，沙地和未利用地。此阶段30.90×103hm2和39.10×103hm2的建设用地转化为耕地和未利用地，建设用地变化主要发生在村落周边，由村落的更替和扩张引起的；水域中分别有50.80×103、52.50×103hm2的面积转化为耕地、草地，说明水体损失的主要驱动因素是填水造陆用于农业开发、草地建设；值得一提的是艾比湖流域水域面积的减少是由于近年来随着温度的逐渐升高，降水量呈下降的趋势，加上大量的蒸发作用、径流量变化及沙尘日数等综合作用的结果，导致了艾比湖面积的缩小。研究期间分别有71.27×103hm2和76.40×103hm2面积转化为盐碱地和未利用地，表明研究区开发活动对生态环境的压力超过了生态环境承载能力。流域盐碱地转化较明显，129.50×103hm2的面积转化为林地，91.80×103hm2的面积被建设用地占用，96.40×103hm2转化为沙地，143.90×103hm2转化为未利用地。沙地转化最不明显，总面积小，同时向各土地利用类型转移的绝对面积也较小，沙地转化主要方向为未利用地，其次为林、草地，耕地和建设用地。也有很少的部分转化为水域和湿地。

研究区分别有80.90×103、43.80×103、23.70×103hm2的湿地面积转化为耕地、草地和水域，只有9058.68×103hm2的面积保持不变，表明近几年艾比湖流域湿地的变化较显著。研究周期内，未利用地面积也发生了较显著的变化，主要流向耕地、林地、草地和建设用地，转化面积依次为489.88×103、170.79×103、176.40×103和125.04×103hm2，表明未利用地的转移主要受农业开发、生态脆弱区植被治理恢复以及城镇建设等因素的驱动。总之，1996－2016年间，耕地、建设用地、盐碱地、沙地等土地利用类型增加的面积均大于减少的面积。林地、草地、湿地、水域、未利用地等土地利用类型增加的面积小于减少的面积。

表6 1996－2016年间艾比湖流域土地利用/覆盖转移矩阵

3.2 ESV变化

3.2.1 ESV总量变化

从表7可知，1996－2016年艾比湖流域生态系统服务功能总价值由331.238×108元减少到245.375×108元，共减少85.863×108元。其中耕地、建设用地、盐碱地和沙地等类型ESV呈增加趋势；林地、草地、水域、湿地和未利用地等类型均呈减少趋势。林地的ESV最高，占总价值的50%以上，但呈持续减少的趋势，水域的ESV较高，且呈持续增加的趋势，湿地的ESV也较高，但也呈持续减少的趋势，且减小的幅度较大。

1996－2016年间耕地的ESV增加幅度较大，ESV变化率为177.5%，从整个研究区来看耕地面积较小，但其ESV增加值较大。对于艾比湖流域来说，虽然水域和湿地的面积很小但是他们对流域生态系统服务功能的贡献都较大，对于典型的干旱区流域来说湿地和水域的作用很大，是改善区域生态环境，提高生态系统服务功能的关键因素。

表7 1996－2016年间艾比湖流域各类生态系统服务价值及变化

3.2.2 ESV类型间的变化

从表8可知，1996－2016年间，在艾比湖流域，除了食物生产和娱乐文化价值有所增加外，其他服务类型的价值均呈下降趋势。由于耕地和建设用地的增加导致流域食物生产价值和娱乐文化价值的升高。减少的价值中水源供给的减少幅度最大，这是近些年来艾比湖流域湖泊面积与湿地面积大幅度减少的结果。

表8 1996－2016艾比湖流域各类型ESV的变化

从生态系统服务功能上来看，水源供给、土壤形成、生物多样性保护和废物处理排在前列，是影响艾比湖流域生态系统服务总价值的四大主要生态功能，其价值贡献率为66.42%；而原材料、食物生产和娱乐文化的价值贡献率较小，仅为13.06%。为此，本研究认为，研究区服务性功能大于生产性功能。说明调节功能（气候、气体调节，废弃物处理和水供应）是艾比湖流域ESV变化的主要驱动力。

3.2.3 基于格网的ESV空间变化

通过分析艾比湖流域单位面积的生态系统服务价值的空间变化（图3和表9）可知，1996－2016年，艾比湖流域ESV有了不同程度的变化，从不同年份ESV的空间分布来看，1996年流域45.29%的面积为ESV较高区，其主要分布在流域中部及四周；29.33%的区域为ESV较低区，其主要分布在托里县南部、艾比湖湖区附近及精河县和博乐市南部；25.38%的区域为ESV中等区，其较分散的分布在流域四周。2006年流域ESV较高区的面积明显减少，10 a间共减少11.31%；而ESV较低区的面积增加11.9%，ESV中等区的面积有所减少但减少幅度不大。ESV较高区、较低区和中等区域在空间上的分布特征与1996年保持一直。2016年流域ESV较低区占比最大，占43.28%；其次为ESV较高区，占30.19%；ESV中等区为最小，占26.59%。在空间上ESV较高区较集中的分布在流域中部，而ESV低、中等区较分散的分布在流域四周及中部。

1996－2016年艾比湖流域ESV的单位面积变化特征为：1996年，ESV较高＞ESV级较低＞ESV中等；2006年，ESV级较低＞ESV较高＞ESV中等；2016年，ESV级较低＞ESV较高＞ESV中等。21 a间，流域ESV较高区面积逐渐减少，ESV较低区域逐渐增加，而ESV中等区域先减小后增大。

在空间上，ESV较高区域主要分布在流域周围的山地及丘陵地带，ESV较低区主要分布在流域中段的荒漠地带，ESV中等区分布的地带主要包括耕地、荒漠及未利用地等生态系统类型。

图3 1996－2016年艾比湖流域5 km×5 km网格内ESV的变化值

表9 不同等级ESV变化面积统计

从图3和表10可知，1996－2016年间，艾比湖流域ESV减少区分布较分散，主要分布在林、草地退化的区域，21 a间流域ESV减少面积共848.22×103hm2，占比为17.82%；ESV增加区较分散，主要分布在未利用地转化为耕地或草地的区域，增加面积共189.44×103hm2，占比为3.98%，ESV不变区域主要集中在研究区中间的未利用地和流域北部、南部和西南部的山地及丘陵区域，ESV不变区域面积共3722.31×103hm2，占比为78.2%。

表10 艾比湖流域ESV空间分布变化

3.3 ESV对价值系数的敏感性分析

从图4可知，1996－2016年间，艾比湖流域各土地利用类型价值系数的敏感性系数范围为0～0.7，都小于1，其中，水域的敏感性系数最高，为0.7，即当水域生态系统服务价值增加或减少1%时，生态系统服务总价值增加或减少70%；调整建设用地和盐碱地的价值系数不影响ESV，敏感性系数为0；相应地，耕地、林地、草地、水域、湿地、沙地和未利用地的敏感感性系数从0.02上升到0.7。分析表明，在艾比湖流域，水域，耕地，草地和湿地等生态系统类型在生态系统服务中起着至关重要的作用。对于21a来ESV值的准确度，价值系数具有显著性，表明研究区使用的ESV指数是良好的，艾比湖流域ESV总指数具有弹性，研究结果可靠。

3.4 ESV变化驱动力

在上文分析的基础上，通过分析1996－2016年间艾比湖流域生态系统服务价值与对应的驱动指标的相关性，然后剔除相关性较低的因子，并进一步进行归回分析，获取回归模型拟合优度2为0.978，调整后的拟合优度2为0.970，显著性水平值为0，满足该条件的回归模型分析结果见表11。

图4 艾比湖流域ESV系数敏感性指数

表11 艾比湖流域ESV回归模型

注：=服务价值，元，3：人口密度，人·km-2，4：城镇化率，%，7：GDP总量，亿元，11：第二产业比重，%，14：林业总产值，万元，17：气温，℃，18：降水量，mm。

Note: y=ESV (Yuan);3: Population density (people/km2);4:Urbanization rate (%);7: GDP (million yuan);11: The proportion of secondary industry(%);14: total value of forestry production (×103yuan);17:Temperature(℃);18：Precipitation (mm)

从表11可知，ESV总价值和调节服务价值均有3个模型（这3种指标显著性值较明显），其中ESV总价值的自变量包括城镇化率、第二产业比重和降水量；调节服务价值的自变量除了城镇化率，还有总GDP和气温变化。支持服务、供给服务和文化服务价值的自变量分别是林业总产值、人口密度、降水量和第二产业比重。本研究计算的综合城镇化率为城镇人口占总人口的比例，人口结构的变化会导致土地利用方式、粮食生产、生物多样性等变化，最终综合影响艾比湖流域生态系统服务功能。总GDP反映流域社会经济的发展状况，它可能会影响经济结构的转变、促进工业化，从而改变流域调节服务功能。降水量反映流域水资源分布状况，可能会对干旱区生态系统的结构、功能产生直接的影响从而改变流域生态系统总价值、调节和供给功能。气温通过影响降水量、蒸发量、径流量和沙尘日数等，对流域植被覆盖度产生间接影响，从而改变生态系统调节服务功能。人口密度作为生态系统供给功能的自变量，其反映了整个流域人口空间分布情况，是改变区域生态系统数量、集散程度、破碎等空间分布特征的主要原因，会直接影响区域生态系统供给功能。第二产业比重在一定程度上说明流域经济发展水平，其影响流域经济结构，从而对流域生态系统空间格局产生影响，最终可能会改变流域ESV总价值和文化服务价值。林业总产值直接反映流域植被覆盖情况，直接对森林生态系统在支持服务的贡献产生影响。

总之，人文因素和自然因素共同对生态系统服务价值产生影响。

4 结 论

1）随着经济的快速发展，艾比湖流域土地利用发生了较显著的变化。1996－2016年间，耕地和建设用地增长速度较快，分别从1996年的8.47%和0.42%增加到2016年的15.28%和2.07%；林地、草地、湿地和水域的较少幅度较剧烈。

2）研究区生态系统服务价值总量呈持续减少的趋势，21 a间隔共减少了85.863×108元。其中耕地、建设用地、盐碱地和沙地等类型ESV呈增加趋势；林地、草地、水域、湿地和为利用的等类型均呈减少趋势。林地的ESV最高，占总价值的50%以上，但呈持续减少的趋势。生态系统服务9种功能中，水源供给、土壤形成、生物多样性保护和废物处理排在前4位，是影响生态系统服务总价值的四大生态功能，其价值贡献率为66.42%；而原材料、食物生产和娱乐文化的价值贡献率较小，为13.06%。

3）1996－2016年艾比湖流域ESV的单位面积变化特征为：1996年，ESV较高＞ESV级较低＞ESV中等；2006年，ESV级较低＞ESV较高＞ESV中等；2016年，ESV级较低＞ESV较高＞ESV中等。21 a间，流域ESV较高区面积逐渐减少，ESV较低区域逐渐增加，而ESV中等区域先减小后增大。

4）艾比湖流域ESV的变化受人文因素（综合城镇化率，人口密度等）和自然因素（气温，降水）的共同影响。由于短时间内自然因素对艾比湖流域的影响较小，因此人为因素是研究区生态系统服务价值时空变化的主要驱动因素。

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Impact of land use change on ecosystem service value in Ebinur Lake Basin, Xinjiang

Yueriguli Kasimu1,3, Yang Shengtian1,3※, Zibibula Simayi1,2,3

(1.,,830046,; 2.830046,; 3.,830046,)

Land-use/land-cover (LULC) changes are considered as a key issue of global changes, which is influencing and altering ecosystem structures and services at different scales. Understanding LULC changes and its ecological effects is important to enhance ecosystem sustainability and maintain ecological security. Since ancient times, the Ebinur Lake Basin was the main road of traffic in Europe and Asia. Early in the north of the “Silk Road”, which was opened by the Tang Dynasty, it was passed through the Tianshan Mountains to Europe. Now it is an important grain base, cotton base, animal husbandry base and petrochemical base in Northern Xinjiang. It is a typical arid area with sensitivity environment. With the rapid urbanization and economic development in recent years, this area increasingly faces a serial of environmental challenges, including LULC changes, pollutions, biodiversity decrease, and land deterioration, etc. Thus, the study on LULC changes and its ecological effects in the Ebinur Lake Basin was significant to regional ecosystem management. The intensifying human activities are becoming more and more significant to the ecological system of oasis in arid areas. It is of great significance to assess the dynamic changes of the ecosystem services in the watershed on the scale of time and space, which is of great significance to the sustainable development of the basin. We took the Ebinur Lake Basin(43°38′-45°52′N, 79°53′-85°02′E), located in northwestern Xinjiang as the study area, and extracted the land use data based on the TM and OLI remote sensing images of 1996, 2006 and 2016. The spatial and temporal dynamic changes of land use and ecosystem services in the Ebinur Lake Basin were analyzed, and the value of ecological service value equivalent was used to estimate the value of ecosystem services. The Logistic regression model was used to analyze the driving forces of land use and ecosystem service value change. The results showed that : 1) During 1996-2016, the area of cultivated land and construction land in the Ebinur Lake basin significantly increased, the proportion from 8.47% and 0.42% in 1996 to 15.28% and 2.07% in 2016, and forestland, grassland, wet land and water area were on the decline. 2) During 1996-2016, the total ecosystem service value in the study area has been decreasing continuously, and reduction amounts were about 85.863×108Yuan. The ESV value of land use types, such as cultivated land, construction land, salinized land and sandy land, had an increasing trend, and the forest land, grassland, water area, wet land and unused land were all hand a decreasing trend. Among them, the change of ESV of the forest land was more evident, accounting for more than 50% of the total ESV. 3) During the 21years, the area with higher ESV in the Ebinur Lake Basin gradually decreased, the area with lower ESV gradually increased, and the area with middle ESV decreased first and then increased. 4) The regression analysis showed that the main driving factors affecting the ESV changes in the Ebinur Lake Basin were the comprehensive urbanization rate, the population density and Temperature and precipitation. In the future economic development, the Ebinur Lake Basin should rationally optimize the land use pattern, guarantee the sustained stable and coordinated development of ecosystem, and realize sustainable development of the economy-society and ecology.

ecology; land use; remote sensing; ESV; temporal and special assessment; Ebinur Lake Basin; Xinjiang

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033

X171.1; F301.24

A

1002-6819(2019)-02-0260-10

2018-06-25

2019-01-02

国家自然科学基金项目“艾比湖稀缺资料流域水文变化分析与水资源利用安全范式”（批准号：U1603241)

约日古丽卡斯木，博士生，研究方向：干旱区土地利用与资源环境。Email：1005818758@qq.com

杨胜天，教授，博导，主要从事水资源与水环境遥感研究。Email：yangshengtian@bnu.edu.cn

约日古丽卡斯木，杨胜天，孜比布拉·司马义.新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(2)：260－269. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033 http://www.tcsae.org

Yueriguli Kasimu, Yang Shengtian, Zibibula Simayi. Impact of land use change on ecosystem service value in Ebinur Lake Basin, Xinjiang[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(2): 260－269. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033 http://www.tcsae.org