洞庭湖区土地利用时空演变及生态系统服务价值评估

袁淑君，李慎鹏，王莹

摘   要   本文选取2000、2010和2018年作为研究时段。在分析洞庭湖区域土地利用现状情况下对其生态系统服务价值进行测算与评估。研究结果表明：2000—2018年，建设用地、湿地面积呈增加态势，耕地、林地面积呈减少态势，草地、未利用地面积虽有所减少但变化不显著。2000—2018年，洞庭湖区域生态系统服务总价值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共计提升1 692×108元，呈先升后降再升的变化趋势。

关键词   洞庭湖区;土地利用;生态系统服务价值

中图分类号：X171.4 文献标识码：A

Spatial and Temporal Evolution of Land Use and Assessment of Ecosystem Service Values in Dongtinghu Area

Yuan Shujun， Li Shenpeng， Wang Ying

（Hunan Vocational College of Engineering， Hunan Changsha 410151）

Abstract： Based on the actual situation of Dongtinghu area and important nodes of social and economic development， 2000， 2010 and 2018 were selected as the research time periods and the ecological service value of Dongtinghu area was assessed based on land use change data. The results show that during 2000—2018， the construction land and wetland increase， the arable land and forest land decrease， and the area of grassland and unused land decrease but the change is not significant. The total value of ecosystem services in Dongtinghu area of Hunan increase from 339 885.68×108 yuan to 340 054.88×108 yuan during 2000—2018， with a total increase of 1692×108 yuan. It shows a trend of change of firstly increase， then decrease and finally increase.

Keywords： Dongtinghu area; land use; ecosystem service value

隨着工业主义发展模式在全球范围内的不断扩张，世界人口持续增长、全球自然资源加速耗竭，严重威胁人类生存与发展。如何恢复、修复和重建被污染、退化的生态环境，并使其稳定而持续地发挥其功能，已成为中国和世界关注的重点问题。

生态系统服务是人类通过生态系统的结构、功能和过程直接或者间接获得生态系统产品和服务的过程。研究区域的土地利用状况对于该地区生态系统服务功能的发挥起着至关重要的作用，目前针对生态系统服务价值主要是基于谢高地所引入国内的生态系统服务价值当量表，其将难以度量的生态服务转换为可量化的经济价值，该项突破对于衡量生态价值、加大生态保护提供了重要借鉴与帮助[1]。

洞庭湖区作为长江不可缺少的重要组成部分，其生态安全关乎湖南的发展全局以及全面融入长江经济带建设。湖南省委、省政府针对洞庭湖生态保护治理开展了一系列工作，如退田还湖、清除围湖堤坝、全面清除黑杨等都已全面落实[2-3]。

鉴于此，本研究针对洞庭湖区，以2000、2010和2018年土地利用变化对其生态系统功能服务价值进行测算，以期为后期生态修复评价与国土空间管理提供依据，同时能更好地指导洞庭湖区的土地利用。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

洞庭湖区地理位置上位居长江中游，地属湖南省，地势上四周高中间低，为一碟形盆地。行政区划上包括4市1区：即湖南岳阳市、常德市、益阳市，湖北荆州市，湖南长沙市望城区，共计33个县（市、区），总面积6.0万km2。其中湖南部分土地面积3.17万km2，占全省面积的15%。综合考虑数据可得性及研究的准确性，本文研究对象只选取湖南省内的3市1区，共计25个县（市、区）。

1.2 数据来源与数据处理

本文用到的数据分为矢量数据及社会经济数据两大类。其中土地利用矢量数据是在对湖南洞庭湖区2000、2010和2018年的土地覆被遥感监测数据（空间分辨率为30m）解译的基础上，结合研究区所属市区的行政区划图、地形图、土地利用现状图等进行修正补充，并将该区域土地利用类型分为耕地、林地、草地、湿地、建设用地和未利用地等六类，其中湿地是根据研究区实地情况以及《湿地公约》分类系统进行划分，具体包括河流湿地、湖泊湿地、沼泽和库塘，以此构建三期土地利用分类数据库。

其中涉及的社会经济数据主要来自于湖南省及研究区所属市区的统计年鉴和相关统计文件及资料。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用的时空分析

以2000、2010和2018年土地利用数据为基础，从土地利用变化幅度、土地利用动态度和土地利用程度三个维度对洞庭湖区的土地利用情况进行时空分析。

1.3.2 生态系统服务价值

在参考谢高地等学者于2015年最新改进的单位面积生态系统服务价值当量表的基础上，综合考量研究区实际情况，对洞庭湖区域的生态系统服务价值进行调整[4]：耕地的ESV指标取水田和旱地价值当量因子系数的加权和，其中研究区各县（市、区）统计年鉴中水田与旱地面积比为8∶2;因洞庭湖区域的林木树种主要以阔叶林为主，故林地代表阔叶林;草地代表灌草丛;湿地的ESV指标取水系和湿地的指标平均值;未利用地与裸地相对应;其中建设用地的生态服务价值，目前尚未形成较为权威统一的测算方法，因此本研究暂不考虑，其当量因子以0计算，具体见表1。

（1）

式中，ESV表示生态系统服务总价值;Ai表示研究区第i种土地利用类型的面积;VCi代表第i种土地利用类型的单位生态系统服务价值系数;ESVj是研究区单项生态服务功能服务价值;VCij 表示第i种土地利用类型的第j项生态服务功能服务价值系数;i可分为耕地、林地、草地、湿地、建设用地、未利用地6种土地利用类型，表示气候调节、气体调节等10项生态服务功能，见表1。

为研究人类活动对生态系统服务价值变动的影响程度，主要通过计算及分析人均生态系统服务价值占用量，计算公式如下：

（2）

式中，Ave（ESV）代表人均生態系统服务价值量，ESV代表生态系统服务价值总量，P表示当年人口数。

2 结果分析

2.1 洞庭湖区土地利用时空分析

1）总体来看，2000—2018年，洞庭湖区林地、耕地、湿地、建设用地、草地、未利用地等六种类型中，林地面积最大，未利用地最少。具体情况见表2。

2）从土地利用变化幅度来看：2000—2018年洞庭湖区湿地和建设用地两大地类面积呈增加态势，耕地、林地和草地三大地类面积呈减少态势，未利用地面积变化不显著。不同研究时段内，各用地类型增减幅度存在差异，见表3。

3）从土地利用动态度来看：洞庭湖区土地利用动态度K1、K2由高到低排列顺序为建设用地>未利用地>草地>湿地>耕地>林地，见表4。

4）从土地利用程度来看：2000、2010和2018年研究区土地利用程度综合指数依次为241.76、242.26、243.10，土地利用程度呈上升趋势，总上升幅度为84%。总体而言，建设用地变动较大，指数上升5.04;其他土地利用类型变动较小，指数变化绝对值均在4.0以下，洞庭湖区土地利用结构相对稳定（见表5）。

2.2 洞庭湖区生态系统服务价值变化分析

2.2.1 生态服务价值总量计算

根据公式1及表1计算出洞庭湖区各时间点的生态系统服务价值总量。可得：2000—2018年间，洞庭湖区生态系统服务总价值由339 885.68×108元增加至340 054.88×108元，共计提升169.2×108元，总体呈现先升后降再升的变化趋势，2010年达到研究期内最大值341 400.35×108元，增长率为0.45%，主要原因是此阶段湖区生态保护进程加快，进行了大规模移民建镇、退田还湖建设活动，水域生态修复取得明显成效;2010—2018年间洞庭湖区生态系统服务价值下降，比上一阶段减少1 345.47×108元，减少率为0.39%，综合考虑可能是因为人类活动及气候变化所影响（见表6、图1）。

2.2.2 各地类生态服务价值变化

根据表1和洞庭湖区各土地利用类型面积，得到2000、2010和2018年该区域各地类生态系统服务价值。可知：2000—2018年间该区域内各地类生态系统服务价值量由大到小依次是林地、湿地、耕地、草地和未利用地;2018年，林地和湿地生态服务价值占比共计达88.80%。从各地类生态系统服务价值变化情况来看，研究期间内，伴随着耕地、林地、草地面积不断减少，其生态系统服务价值也均呈现逐年递减的变化趋势，分别降低346.33×108元、1 083.40×108元和6.91×108元;湿地生态系统服务价值变化有波动，研究期末增加91.24×108元，由于湿地单位面积生态系统服务价值量较高，故湿地面积即使增长幅度较小也对其生态系统服务价值贡献明显;未利用地生态系统服务价值虽逐年减少，但由于其服务本底值不高，减少不显著，见图2。

2.2.3 各单项生态服务价值变化

根据公式（1）分析洞庭湖区2000-2018年各单项生态服务功能的价值量变化情况。可知：2000—2018年间，研究区各单项生态系统服务价值中，气候调节和水源涵养对区域生态系统服务价值量贡献位居前列，且总变化量也呈现最大。其中研究期间水源涵养价值量增加834.81×108元，对区域生态服务价值上升贡献最大，这是由于研究区内拥有洞庭湖、湘江、资江、沅江、澧水干流等重要河流，湿地面积分布广且持续增长[5];气候调节功能主要来源于林地，研究区内林业用地占比达45.80%。

从各单项生态系统价值量变化来看，2000—2018年，在10项生态服务类型中，气体调节、气候调节、土壤保持、维持养分循环、食物生产、原料生产6项生态服务价值量持续下降。其中，气体调节和气候调节下降最为明显，分别降低了307.59×108元和480×108元。主要是由于研究期间内洞庭湖区林地、耕地面积持续减少;水源涵养、净化环境、维护生物多样性和美学景观4项生态服务价值量先增后减，研究期末分别降低47.79×108元、13.33×108元、15.93×108和6.9×108元，这主要是由于2000—2010年研究区内湿地面积转入较快，故而带动生态服务价值量的快速增加，2010—2018年区域内湿地面积转入速率下降，而耕地、林地转出速率加快，最终综合效应导致这4项生态服务价值量呈现下滑趋势，见图3。

2.2.4  人均生态服务占有量分析

基于公式（2），查阅研究区各县（市、区）统计年鉴公布的人口数据，计算洞庭湖区2000—2018年各地类生态系统服务价值人均占有量。可得：2000—2018年，洞庭湖区总人口共增加83.7万人。随着人口增长、经济发展，建设用地扩张，相对应的土地利用结构也发生变动。由图4可知，2000—2018年期间洞庭湖区域的人均生态系统服务价值占有量呈减少趋势，2000、2010和2018年生态系统服务价值人均占有量依次为212.56万元/人、212.95万元/人、204.52万元/人，人均减少10.74万元/人，其中各时段年均减少量依次为21.26万元/人和1.05万元/人，人均生态系统服务价值量变化速率持续下降。综合分析这5类土地利用类型人均生态系服务占有量的变化，均有不同程度的减少，其中林地生态服务价值人均占有量减少量最多，共减少7.33万元/人;其次为耕地和湿地，分别减少1.69万元/人和1.28万元/人，而这三大土地利用类型生态系统服务价值人均减少量占到总量的98.34%。

研究期内各地类人均服务价值量下降速率有所放缓，表明2000—2018年来，洞庭湖区城乡一体化建设成效显著，社会经济发展及人口增长速度比生态环境建设速度快，但随着洞庭湖生态经济区的建设发展及一系列生态保护政策措施的落地生效，人口—资源—环境三者整体发展向好。

3 结论与讨论

3.1 结论

1）2000—2018年间，洞庭湖区各土地利用类型面积从大到小依次为林地、耕地、湿地、建设用地、未利用地。总体而言，建设用地和湿地表现为增加态势，耕地和林地呈减少态势，草地和未利用地虽有减少但变化不显著。从变化幅度来看，建设用地和耕地变化最大;从土地利用动态度来看，单一土地利用动态度从高到低依次为建设用地、未利用地、草地、湿地、耕地、林地。

2）2000—2018年间，洞庭湖区生态系统服务总价值由339 885.68×108元增加到340 054.88×108元，总提升1 692×108元，呈先升后降再升的变化趋势;从单项地类生态系统服务價值来看，林地和湿地生态系统服务价值占比最大，对生态系统稳定性的维持至关重要;从单项生态服务功能来看，气候调节和水源涵养对区域生态系统服务价值量贡献位居前列;从人均生态系统服务价值看，研究期间表现为持续下降，共减少10.74万元/人，但下降速率有所放缓，人口—资源—环境发展总体向好。

3.2 讨论

本文对于洞庭湖区域生态系统服务价值的测算对于洞庭湖区生态保护及后期生态修复有一定借鉴和参考意义。但是本研究也存在一定的不足，即对于生态系统服务价值测算上仍旧依托于谢高地的当量因子法还缺少实质性的创新成果，后期基于此成果的生态修复评价还需要结合相关文献及实际调研进行进一步深化研究与突破创新。

参考文献/References

[1]谢高地，张彩霞，张雷明，等.基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法改进[J].自然资源学报，2015，30（8）：1243-1254.

[2]湖南省洞庭湖保护条例[N]. 湖南日报，2021-05-28（7）.

[3]聂芳容.构建洞庭湖生态和经济新发展格局[J].湖南水利水电，2021（2）：1-23.

[4]谢高地，张彩霞，张昌顺.中国生态系统服务的价值[J].资源科学，2015，37（9）：1740-1746.

[5]张晓斌，石佳，欧明武，等.基于Landsat 8遥感数据的东洞庭湖湿地变化监测与分析[J].上海国土资源，2021，42（1）：24-28.