闽江福州段生态系统服务价值时空变化研究

陈秋琰

（福州大学环境与安全工程学院 福建福州 350108）

0 引言

生态系统服务（Ecosystem Service，ES），是直接或间接地促进人类幸福的生态特征、功能或过程，即人们从运行的生态系统中获得的利益［1］。近几年，人们对经济发展过度追求，生态系统的功能逐步退化［2］。生态系统服务的研究，可以为生态建设和土地利用规划提供理论依据［3］，对闽江福州段的生态发展有深刻的意义。

1 研究区域及研究方法

1.1 研究区概述

福州市是福建省省会，是1 座滨江滨海生态园林城市。本文研究区为闽江福州段，其地理位置位于东经119°2′16.687″—119°5′36.386″，北纬25°56′13.828″—26°9′57.583″之间。

1.2 数据源及预处理

本文以2000 年Landsat 5 TM 和2020 年Landsat 8 OLI 为数据源，再结合闽江福州段的基本地理数据资料为背景，对闽江福州段进行生态系统服务价值评价。在研究过程中运用到了ArcGIS、ENVI 等软件，对研究区域进行相关的操作与分析。

为了减少地形、光照以及大气对影像的影响，需要对影像进行几何校正、裁剪、配准、辐射校正等预处理操作，本文采用IACM 模型进行大气校正。

1.3 生态系统服务价值计算

本文根据2007 年9 月3 日发布的《土地利用现状分类》，结合研究区实际情况进行分类，并利用Google Earth 高分辨率影像进行目视解译，最终将闽江福州段的土地生态系统类型分为6 大类，分别为建设用地、林地、水域、湿地、农田和未利用地。

利用ENVI5.3 软件，以Costanza 全球生态系统服务价值评估方法为基础，计算出不同用地类型的面积［4］。根据分类统计的结果，计算出闽江福州段2000 年和2020 年土地生态系统服务总价值。

2 实验结果与分析

2.1 土地利用分类

根据已经确定的6 类景观类型，利用ENVI Classic 中的ROI Tool 工具对不同的地类选择不同的训练区，设置不同的颜色代表不同地物。结合不同的波段组合体现不同的波段信息以及目视解译，分别对2 期影像选取训练区，对每种地类选取了50 个～60 个训练区，且均匀分布，以便保证后期分类的准确性。

监督分类中有多种具体分类方法，本研究采用最大似然分类法（Maximum Likelihood）进行监督分类。在采用监督分类的过程中，影像分类将生成小斑块，小斑块难免对后期的专题制图或者实际运用，产生不利影响，因此有必要采取措施进行小斑块的去除。本文采用Majority/Minority 分析方法，最后分类结果对比如图1 所示。

图1 分类后的2000 年及2020 年闽江福州段地图

2.2 生态系统服务价值计算

根据Costanza 的研究成果，国内学者结合实际情况，将生态系统服务价值分为9 类［5-7］，见表1 第2 列。这9 类服务价值基本可以适用于我国的地质情况和用地类型。但是在实际研究中，通常要根据研究区的实际情况进行适当的调整，用地类型也需要根据当地情况进行必要的整合和去除。

参考表1 并结合闽江福州段土地利用特征，将提供服务功能的土地利用类型归纳为林地、农田、水域、湿地、建设用地和未利用地6 类，建设用地单位面积的生态价值视为0［8］。

表1 中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量

生态系统服务价值计算公式如式（1）和式（2）。

式中：ESV 表示研究区生态系统服务总价值，元；Ak为研究区内土地利用类型k 的分布面积，hm2；VCk为土地利用类型k 单位面积生态系统服务价值系数，元/（hm2·a）；k 为土地利用类型；f为生态系统单项服务功能类型。在计算时，各生态系统单位面积生态服务价值当量归类如下所述：森林对应林地，河流/湖泊对应水域，荒漠对应未利用地。2000 年和2020 年闽江福州段生态系统服务价值分别见表3 和表4，2000 年和2020 年间生态系统服务价值变化趋势见图2。

表2 闽江福州段土地利用结构特征表

从表3、表4 和图2 可以清晰地看出，总体来说，在2000—2020 年间，土地利用类型均未改变而生态系统服务价值总体呈现下降的趋势。其中，农田和水域显著减少，林地、湿地和未利用地变化幅度较小。

图2 2000 和2020 年间生态系统服务价值变化趋势

表3 2000 年闽江福州段生态系统服务价值 （单位：万元）

表4 2020 年闽江福州段生态系统服务价值 （单位：万元）

土地利用结构变化表显示，在这20 年间，林地的面积下降了724.70 hm2，农田的面积下降了21 223.27 hm2，湿地的面积下降了581.52 hm2，水域的面积下降了2 180.86 hm2，未利用地的面积下降了1 153.90 hm2，而建设用地的面积上升了25 864.24 hm2。

生态系统服务价值表显示，在这20 年间，林地的生态系统服务价值下降了20 378.56 万元，农田生态系统服务价值下降了167 663.75 万元，湿地的生态系统服务价值下降了31 849.85 万元，水域的生态系统服务价值下降了98 902.00 万元，未利用地的生态系统服务价值下降了1 603.92 万元，而总的生态系统服务价值下降了32 0398.08 万元。

3 结论

本文对福建省闽江福州段2000 年和2020 年生态系统服务价值进行计算。使用ENVI Classic、ArcGIS 软件对2 期影像进行监督分类、精度评价，根据公式计算出土地利用动态度，最后对实验结果进行讨论。结果表明，2000—2020 年间建设用地的面积不断上升，生态系统服务价值总体呈现下降的趋势。上述研究表明，闽江福州段地区在发展经济应注重对生态系统的保护。本文研究结论可为将来闽江福州段生态环境研究提供参考。