近年岷江上游土地利用变化的生态服务价值探究

姜跃明

（成都理工大学，四川 成都 610041）

一、研究的重要性

土地与人类生产生活息息相关，是人类赖以生存发展的基础。土地利用是人类对土地自然属性的利用方式和状况，土地利用变化过程与生态系统服务之间有着密切联系。自20 世纪90 年代以来，土地利用/覆被变化（LUCC）的研究已成为全球环境变化研究的重点领域以及我国地理学、生态学等诸多学科的研究热点。自然生态系统给人类提供的各种效益就是生态系统服务，主要是无形的服务和有形的物质产品供给，能够给人类创造良好的生产生活环境并提供良好的生态服务供给。

土地利用变化通过对生态系统格局和过程产生影响，改变着生态系统产品与服务的提供能力。随着经济社会的快速发展，土地资源特别是耕地越来越紧张，人类的不合理利用影响了区域生态系统的稳定性。当前，国家对土地资源保护高度重视，特别是划定了18 亿亩耕地红线，这是必须守住的红线，也是14亿人口的大国必须守住的底线，不然我们的饭碗就不能端在自己手里。当前，面对一系列严峻的生态环境问题，探究土地利用变化的生态环境响应之间的关系，实现土地资源的可持续利用、保证土壤生产力，维护区域的生态系统服务功能变得非常重要。从地理位置看，岷江上游地处我国地形阶梯的一级阶梯与二级阶梯过渡地带，是青藏高原区域重要的生态建设与环境保护区。深入研究岷江上游地区的土地利用变化的生态服务价值，对提升岷江上游地区的生态环境质量，研究人类活动对生态环境的影响，分析生态环境变化的深层次原因，促进长江经济带发展和生态环境保护，建设美丽中国具有重要现实意义。

二、研究区概况及研究方法

（一）研究区概况

长江是中华民族的母亲河，而岷江是长江径流量输入最大的支流，发源于岷山南麓四川省阿坝州松潘县郎架岭，行政区划包括松潘县、黑水县、茂县等5 个县，地理位置处于北纬30°45′-33°10′，东经102°35′-103°57′之间，流域面积约为2.48 万km2。岷江上游地区地处横断山脉和高山峡谷之间的过渡带，多为高山峡谷区，生态系统以干旱河谷为基带，生态环境脆弱。

（二）数据来源

为了进行综合分析，土地利用遥感监测数据、行政边界数据、地质灾害矢量数据等主要来源于Resources and Environmental Science and Data Center（http://www.resdc.cn/）。其中土地利用遥感监测数据空间分辨率为30×30m，包括一级分类6 个和二级分类26 个，一级分类为林地、耕地、水体、草地、建设用地和未利用地。经过合并、裁剪和重分类等预处理，得到1995 年、2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020 年，6 个时期土地利用分类图。区域单位面积粮食产量、农作物播种面积等经济社会方面的数据主要来源于《中国统计年鉴》以及《四川省统计年鉴》，粮食价格来源于四川粮网（http://www.scgrain.com/）。

（三）研究方法

1.土地利用。土地利用转移分析方法。土地利用转移矩阵可以反映一定区域在一定时期内不同土地利用类型的转移方向和转移数量，主要通过土地利用类型的数量、不同时期的土地利用类型、不同土地利用类型转换的面积等来体现。

2.价值评估。本研究以谢高地等（2015 年）提出的单位面积生态系统服务价值当量表为基础，根据中国2020 年单位面积平均粮食产量为5734kg/hm2，同期岷江上游平均粮食产量为3422.53kg/hm2，粮食作物平均价格为2670yuan/hm2。由于自然生态系统提供的经济价值，占现有单位面积耕地提供的食物生产服务经济价值的七分之一，因此，修正后岷江上游生态系统服务价值当量因子的经济价值确定为1305.45 元/hm2，进而得到岷江上游不同单位面积的ESV。研究区生态系统服务价值，主要通过研究区第i 类土地利用类型的面积（公顷）、生态系统类型i 单位面积的生态系统服务价值系数计算。

3.结果与分析。一是土地利用变化分析。从总体特征看，岷江上游是西部山区，属于山地生态系统，该地的土地利用类型以草地和林地为主。利用GIS 空间统计方法对各类型土地面积进行统计，通过研究表明：草地面积先增加后减少，主要分布在西部和北部地区，整体上面积下降了453.80km2；林地面积总体上增加了196.28km2，主要分布在该区域的中部、东部等地区；耕地面积总体上呈上升趋势，主要沿岷江干流和各支流分布，增加110.79km2；水域面积由于河流改道，由40.23km2增加到119.40km2；建设用地面积较少，主要分布在地势相对平坦的岷江流域内，增加了20.34km2；未利用地持续增加，零星分布于流域各地，增加20.55km2。

其次，转移特征分析。经分析，研究的时间段各类土地利用类型均发生了不同程度的转化。转换为林地的转换率为18.49%，其他用地向未利用地的转化中，林地向未利用地的转换面积最大，为18.08km2，并且未利用地与林地转化频繁。耕地向草地的转换面积为128.54km2，转换率22.04%；向林地的转换面积为112.68km2，转换率19.32%。耕地向草地和林地的转换说明在研究期内有较多的耕地退耕还林。耕地向建设用地的转换面积达到了9.67km2，转换为水域的面积为12.0km2，表明有较大面积的耕地被用于开发建设和被水流侵占；草地和林地之间的相互转换较为剧烈，草地向林地转换的面积为2072.37km2，转化率16.29%，表明随着时间的推移，植树造林和封山育林的情况下，草地演化成了林地；林地向草地转换的面积为1711.51km2，转换率14.99%，表明受人为因素的影响，森林面积有所萎缩。建设用地的面积较少，草地是它的主要来源，研究期内转入面积为19.25km2。

二是价值分析。从该区域的生态价值分析，利用生态系统服务价值计算公式，分别计算岷江流域6 期不同土地利用类型的生态系统服务价值。研究结果表明：1995 年、2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020年岷江上游流域生态系统服务总价值分别约为437.90亿元、434.01 亿元、433.75 亿元、455.02 亿元、454.68 亿元、455.68 亿元，呈先递减后上升的态势。到2020 年生态服务总价值净增月17.77 亿元，相较1995 年增加4.05%，年均增加0.71 亿元。

三是时空变化特征分析。总体看，1995 年～2020年期间，该区域草地和林地一直是岷江上游的主要土地利用类型，也是川西的主要土地类型。尽管草地面积有所减少，但始终在面积上占据首要位置。耕地增长较快，30 年间面积上升近20%。建设用地和水域快速增加，分别净增39.04km2和87.01km2，分别增长了343.17%和220.64%。未利用地2020 年较1995 年增加近2 倍，但绝对面积小，在整体变化中反映不明显。从整个研究期来看，各土地利用类型都发生了一定程度的转移变化，发生变化的面积占18.49%。其中草地最为剧烈，转化率为18.13%。其次为林地，转化率为15.67%。从转移的绝对面积看，耕地转化量最大，达2306km2，其次为林地。由于退耕还林、石漠化治理、林果种植等措施的实施以及城镇扩张和旅游开发等因素的驱动，用地类型主要向林地和建设用地转移。

四是生态响应分析。根据岷江上游斑块面积情况，采用1km×1km 的格网单元，利用等间距系统采样法对生态风险指数进行空间化，共有样区24927个，计算每个格网生态风险值，作为格网中心点的生态风险水平。

基于半变异函数的球状模型，采用普通克里格法对六个时相24927 个样区的生态风险值进行空间插值，编制不同时期岷江上游生态风险空间分布图。参考相关研究，采用相对指标法将评价样区的生态风险指数划分为高生态风险（≥0.20)、较高生态风险（0.15-0.20)、中生态风险（0.10-0.15)、较低生态风险（0.05-0.10)、低生态风险（〈0.05）等5 个等级，统计六个时期不同生态风险等级分布面积及比例。

可以看出，1995 年～2020 年岷江上游生态风险的整体格局基本稳定，但空间差异显著，研究区域内部大部分区域都为低和较低生态风险区。北、中、东和南共四个高和较高生态风险聚集区。低生态风险区比较分散，主要集中分布在流域南部，景观类型以林地为主，六个时期面积分别为4965.33km2、4747.14km2、4755.56km2、5113.54km2、5165.28km2、5196.36km2。较低生态风险区主要分布于研究区域北部以及南部边缘地区，占比均低于75%，较低生态风险面积在缓慢上升后又呈快速下降的态势。

三、思考

综上所述，本文以岷江上游地区为研究区域，以土地利用变化为切入点，重点研究岷江上游地区土地利用演变规律，评估该流域土地利用变化所产生的生态效应；定量评估出岷江上游生态系统服务价值时空变化，进而为岷江上游乃至川西地区土地利用和生态环境保护提供参考。通过研究表明：

一是在近二十年的时间，岷江上游地区的用地类型中，草地面积下降453.80km2，其他用地占地面积皆有增加，其中林地增长较多，增长196.28km2。研究显示：该区域未利用土地转化率最高，向草地、林地转化占比较大；草地与林地之间交互比较强烈，转换较多；耕地还林地的现象比较突出，表明退耕还林起到较好成效，但耕地被建设用地、水域等侵占的现象也较多存在。

二是经过综合分析可以看出，岷江上游流域生态系统服务总价值，呈先逐步递减后稳步上升的态势。岷江上游区域类各地生态服务价值基本保持稳定，不同地类的生态服务价值排序为：林地〉草地〉水域〉耕地〉未利用地〉建设用地。林地构成了整个生态系统服务价值的主体部分，贡献了生态系统服务价值中的绝大部分。

三是从总体上看，岷江上游地区的生态风险的整体稳定，但是空间差异比较显著,特别是不同的风险区的情况有较大不同, 不同区域的风险等级也有较大不同,存在显著的区域性。该区域高和较高生态风险聚集区聚集度低。低生态风险区分布零散，多存在于流域南部。较低生态风险区主要分布于研究区域北部以及南部边缘地区，较低生态风险面积在缓慢上升后又呈快速下降的态势，需引起关注；研究区期内，局部地区的生态风险升高，整体生态风险呈下降趋势，表明该区域生态环境总体持续向好,但是，需要进一步加大土地科学合理利用的力度,保护耕地,保护粮食生产,保护区域生态。