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摘要:利用1990年、2000年、2010年、2020年4期遥感影像数据，利用当量因子法，分析呼伦贝尔沙地生态系统服务价值变化情况。结果表明:呼伦贝尔沙地土地利用结构变化明显，除草地以外的其它土地类型面积均有所增加。土地利用的转移主要是由草地向耕地、沙地、建设用地和其它未利用地转移;呼伦贝尔沙地ESV总量增加，耕地、林地、水域、沙地和其它未利用地ESV增加，共增加11636.78亿元，草地的ESV减少。各项ESV以生物多样性、水文调节和气候调节为主，单项ESV变化最大的是生物多样性;草地、林地、其它未利用土地对ESV变化的生态贡献率较大，3者贡献率之和为88.24%，是ESV变化的主要影响因素。
关键词:土地利用;生态系统服务价值;呼伦贝尔沙地
土地利用变化影响生态系统的结构及功能［1］，是影响生态系统服务功能变化的主要因素［2］。生态系统服务功能是评价区域可持续发展的主要视角［3］，生态系统服务功能变化会在很大程度上影响土地利用的结构和效率，从而影响人类社会经济的可持续发展［4］。研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响，对于分析区域生态环境状况变化，提高地区土地利用水平具有十分重要的意义［5］。随着遥感技术和地理信息系统技术的快速发展，RS和GIS技术在土地利用变化研究中的应用也逐渐增多［6］，利用RS和GIS技术研究区域土地利用变化，并估算生态系统服务价值的变化，可为区域科学制定环境保护法规和生态补偿方案以及区域的可持续发展提供决策参考［7］。
1研究区概况
呼伦贝尔沙地位于呼伦贝尔草原中部，位于E117°12'～121°00'，N47°20'～49°50'，行政区划上属于新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、海拉尔区和满洲里市，整个研究区多为高平原地貌［8］，地势由东向西逐渐降低，南部高于北部，以固定、半固定沙地为主［8］。属于中温带半干旱气候区，冬季漫长，寒冷干燥，夏季短暂，温凉相对湿润［9］。平均年降雨量约为346.5mm，多集中于6—8月，每年的平均气温为－1.2℃，7月最热，1月最冷，年均无霜期121d，年均日照时数2701.5h［10］。土壤一般呈酸性或弱酸性，土壤类型为风沙土，土层较厚，研究区林下基本无灌木，多为草本植物，主要包括羊草(Leymuschinen-sis)和针茅(Stipagrandis)［10］。
2数据来源与处理
本研究基于中国科学院资源环境数据中心［11］获得土地利用数据，通过遥感影像解译出呼伦贝尔沙地1990—2020年4a的土地利用数据，分辨率为30m×30m，其中包括耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地、沙地以及其它未利用土地。
3研究方法
本研究参考谢高地等［12］提出的“单位面积价值当量因子法”对呼伦贝尔沙地ESV进行估算，基于呼伦贝尔沙地1990—2020年相应统计资料，计算不同时期“1个标准当量因子的生态系统服务价值量(Ea)”，并对其进行支付意愿系数修正［13］，取4期均值作为最终Ea值，Ea的计算公式:Ea=14∑2020t=2020Eat(1)77Eat=17gRt∑ni=1mitqitpitMt(2)式中，R为t年支付意愿系数;i表示作物种类;m为t年作物的种植面积，hm2;p为t年作物价格，元·kg－1;q为t年作物单产，kg·hm－2;M为t年作物总种植面积，hm2［14］。以研究区4期土地利用数据为基础计算ESV。考虑呼伦贝尔沙地土地利用类型，结合谢高地等制定的单位面积生态系统服务价值的基础当量表对生态系统服务价值系数进行修正，其中，本文的耕地、林地、草地、沙地、水域分别对应二级生态系统分类中的旱地、阔叶林、草甸、裸地、水系，除此之外的所有土地归为其它用地，基于此获得研究区单位面积生态系统服务价值当量表，见表1。计算研究区ESV的公式:ESV=∑mj=1Aj∑nr=1BrjEa(3)式中，Aj为第j类土地利用类型的面积，hm2;Brj为单位面积第j类土地利用类型第r种服务类型服务价值当量。
4结果分析
4.1土地利用变化分析。1990—2020年间，各类用地都发生了不同程度的变化，见表2。草地面积减少幅度最大，共减少了9537.32km2，2000—2010年间减少最快，减少了9289.46km2。耕地面积呈现“下降—增长—下降”波动变化，1990—2020年间共增加了280.17km2。林地面积呈现增加趋势，共增加981.49km2。水域面积变化不大，1990—2020年间共增加了99.65km2。建设用地呈现稳定的增长趋势，共增加了406.30km2。沙地面积增幅较大，共增加了1745.05km2，其中2000—2010年增加的最快，增加了1791.12km2。其它未利用土地增加幅度最大，共增加了6030.44km2。
4.2生态系统服务价值变化分析。4.2.1生态系统服务总价值变化特征。1990—2020年，呼伦贝尔沙地ESV总体呈现增加趋势，由1990年的27436.27亿元增加到2020年的39073.05亿元，见表3，增加了11636.78亿元，增加幅度达42.41%，年均递增率为1.41%。从呼伦贝尔沙地1990—2020年4期不同土地利用类型的ESV来看，耕地、林地、水域、沙地和其它未利用土地ESV量呈现增加趋势，分别增加了11.23亿元、225.25亿元、125.17亿元、19.37亿元和12374.48亿元;草地ESV呈现减少的趋势，减少了1118.73亿元。4.2.2生态系统服务单项价值变化特征。1990—2020年，各个单项ESV对生态系统服务价值总量贡献最大的依次为生物多样性、水文调节及气候调节，见表4，其中生物多样性的ESV达到了10000亿元以上，1990—2020年的生物多样性ESV分别为10950.44亿元、10827.70亿元、19958.71亿元和21378.69亿元，分别占各期ESV总量的39.91%、39.46%、53.56%和54.71%;食物生产、原料生产、维持养分循环和美学景观的ESV贡献率较少。食物生产、水资源供给、土壤保持和生物多样性均处于增加的趋势，生物多样性增加的ESV最多，为10428.25亿元，其次为水资源供给和土壤保持，增加的ESV分别为921.72亿元和518.85亿元;而原料生产等其余服务项目均处于减少的趋势，气候调节减少的ESV最多，为220.77亿元，其次为气体调节和水文调节，减少的ESV分别为111.48亿元和57.95亿元。
4.3敏感性分析。相关研究利用敏感性指数(coefficientofsensitivi-ty，CS)确定ESV的变化对VC变化的影响程度。CS的含义是指ESV随VC变动的变化情况，若敏感性指数＞1，表明ESV对VC是具有弹性的［15］;若敏感性指数＜1，则表明ESV对VC是缺乏弹性的［16］。CS的数值越大，则说明VC的正确性越重要［17］。敏感性指数计算公式:CS=ESVj－ESVi()/ESViVCjk－VCik()/VCik(4)式中，ESV为生态系统服务价值，元;VC为生态价值系数，元·hm－2·a－1;k为研究区内某土地利用类型;i代表初始价值;j代表生态价值系数调整后的价值［17］。根据CS计算公式，为分析和计算方便，将VC分别上下调整50%，计算呼伦贝尔沙地1990—2020年的VC对ESV影响的敏感性指数变化曲线。结果显示，CS最高值为0.96，见图1，ESV对VC的敏感性指数均不大于1，研究区内ESV对VC是缺乏弹性的，研究结果的正确性较高。
5结论
1990—2020年，草地和林地是呼伦贝尔沙地主要土地利用类型，土地利用结构发生了明显变化，土地利用动态度表现为林地和沙地增加幅度较大，水域、耕地增加幅度较小，整体土地利用变化较为平缓。由于城市化不断发展，建筑用地不断扩张，草地被侵占，与此同时，草地被开垦为耕地的现象严重，导致草地面积减少。1990—2020年，呼伦贝尔沙地生态系统服务价值呈上升趋势，林地和水域是呼伦贝尔沙地生态系统服务价值构成的主体。生态系统单项服务价值以生物多样性、水文调节和气候调节为主，研究区内林地、水域面积在研究期内增加，使得生物多样性、水文调节等生态系统单项服务价值增加，这也是呼伦贝尔沙地生态系统服务价值增加的主要原因。1990—2020年，其它未利用土地对ESV变化的生态贡献率最大，其生态贡献率为51.68%，草地以21.90%的生态贡献率居第2位，第3是林地。草地、林地和其它未利用地的生态贡献率之和超过了88%，是呼伦贝尔沙地生态系统服务价值变化的主要影响因子。
作者:巴之丹 刘佳雨 单位:吉林师范大学旅游与地理科学学院 吉林师范大学附属小学