GIS的土地利用变化对矿区生态系统服务价值的影响

文章在商洛市1999-2007年土地利用变更数据及第二次土地利用调查数据库的基础上,根据costanza的生态服务价值核算体系估算商洛市生态服务价值,运用gis软件并结合生态敏感度分区图对商洛市生态服务价值进行了空间分析,结果表明:1999-2007年,生态服务价值共增长了9.3亿元,商州区、洛南县属于生态服务价值增长滞后区,其余各县属于生态服务价值增长贡献区;商州区、丹凤县、洛南县三区县交界处应为重点生态建设区域;镇安县、商南县、山阳县生态建设意义重大。

运用生态服务价值理论,从生态系统服务价值变化角度,计算了河北省新乐市土地利用变化对生态系统服务价值的影响。研究发现,2010～2020年,新乐市耕地、园地、林地面积增加,水域和其他未利用地面积减少。按照土地利用总体规划,2020年新乐市的生态系统服务价值为5.300亿元,将比2009年减少0.945亿元。新乐市土地利用方式的变化将会对区域生态环境带来负面影响,需要采取相应措施积极应对。

土地利用变化对区域生态系统维持其服务功能起决定性作用,对由土地利用变化引起的生态系统服务价值变化进行研究,可以为区域生态环境的保护和经济的发展提供科学依据,以使环境保护和经济的发展能够达到和谐的统一。现利用罗甸县1996～2006的土地利用变更数据,采用谢高地等(2007)计算生态系统服务价值的方法对贵州省罗甸县1996～2006年的生态系统服务价值进行了估算,并对因为土地利用变化引起的生态系统服务总价值和结构的变化进行了分析,得出罗甸县生态系统服务价值呈下降趋势,与经济的发展呈负相关关系,因此建议罗甸县在发展经济的同时,也要采取积极的生态保护措施,使环境改善和经济发展同时进行。

以北京东北3个区(县)为例,利用从1996年和2005年tm影像中获取的土地利用数据,参照3种典型的生态系统服务价值系数,对比研究该区域的土地利用结构与生态系统服务价值的变化及其相互关系。结果表明:(1)1996—2005年研究区的土地利用变化十分剧烈。耕地变化最明显,共减少264.38km2,水域和未利用地分别减少72.19,0.17km2,林地、草地、建设用地面积则分别增加63.76,19.94,253.05km2。(2)区域总生态系统服务价值在1996—2005年呈下降趋势,依据3种价值系数计算分别下降5.22,3.68,36.49亿元,且离城区中心越远,生态系统服务价值下降越快。(3)在快速城市化进程中,建设用地面积增加,耕地、水域面积减少是研究区生态系统服务价值大幅下降的主要因素。

应用遥感和gis技术,在获取松嫩平原三期土地利用动态数据的基础上,分析了该地区土地利用变化与成因及其所引起的生态价值的变化。结果表明,从1986年到2000年,松嫩平原草地、水域和湿地面积大量减少,耕地、城镇用地和未利用地面积在增加。该地区总生态价值从1986年的34926.10×106美元减少到2000年的31744.54×106美元,减少率为9.11%,净损失值为3181.56×106美元。1995-2000年的5年时间里,生态系统服务价值降低的趋势得到一定程度的缓和。对生态价值变化的空间区域分析表明,黑龙江省部分生态价值损失不大,而吉林省部分,特别是吉林西部环境脆弱带生态价值损失较多。

利用1996年、2003年和2008年tm影像获取土地利用数据,并运用costanza的方法,结合谢高地修正的我国生态服务价值当量因子表,分析1996年-2008年研究区土地利用的变化,计算由此导致的生态系统服务价值及其结构的变化。1996年-2008年研究区的土地利用变化十分剧烈。草地增加的幅度最大,达66019.78hm2,未利用地减少的幅度最大,达85958.67hm2。1996年-2008年生态服务总价值呈持续增加的趋势,2008年达到最大值52.45亿元。1996年-2003年,水文调节功能价值比例上升最多,主要是由于水文调节价值系数最高的水域增加引起的。2003年-2008年,上升速度最快的是气体调节价值,主要是气体调节价值系数最高的林地增加造成的。土地利用变化使得生态系统服务价值及其结构均发生改变,从而导致整个生态系统失去平衡。因此,区域发展规划必须把生态环境保护放在重要位置。

本文以井冈山2005-2012年土地利用数据为基础,应用谢高地和costanza的生态系统服务价值评估法,研究分析该区域土地利用变化与生态系统服务价值的变化关系。研究表明,2005-2012年井冈山林地、农田面积逐年递减,其它土地类型面积递增,而井冈山生态服务总价值从2005年882520.12万元降至2012年864907万元,减少了18613.12万元。研究区域的生态系统服务价值呈下降超趋势,林地、农田面积的减少是研究区生态系统服务价值下降的主要因素。

本文以大庆市为研究区,依据2001年和2009年的土地利用数据,从生态系统服务功能角度,运用costanza的方法,结合谢高地修正的我国生态服务价值当量因子表,定量研究了土地利用变化引起的生态系统服务价值变化量。结果表明:2001～2009年间,研究区林地和城乡居民点及工矿用地面积增加,其余土地利用类型面积均有减少,其中林地的面积变化量最大。土地利用变化引起了研究区生态环境的变化,对生态系统服务价值也产生了一定的影响,大庆市9年间生态系统服务价值增加了41170.55万元,各单项服务功能价值中,其生态系统所提供的水源涵养、废物处理和食物生产等3项生态服务功能下降,其余6项生态系统服务功能均有不同程度的升高;从不同土地利用类型的生态服务功能看,湿地和水域的生态服务功能较强,只有林地的生态系统服务价值是增加的。

基于mapgisk9,选取2004年、2009年和2014年3期landsat遥感影像为主要数据源,运用土地利用动态度模型、土地利用程度指数和costanza生态系统服务价值计算公式,研究了三亚市生态服务价值及其敏感性对土地利用变化的响应.研究表明2004~2014年三亚市土地利用变化的主要趋势是林地和耕地向建设用地和园地转化;三亚市2014年生态服务总价值较2004年减少了2.834亿元,变化率为-3.98%;人均生态系统服务价值同样为下降趋势.

土地利用变化下区域生态系统服务价值动态变化研究,为区域土地利用规划、生态环境保护和生态恢复提供了科学依据。近17a来贵州省土地利用状况发生较大的变化,研究此条件下生态系统服务价值的变化,可为区域生态修复、治理、重建以及土地利用管理决策提供依据。本文对照中国陆地生态系统单位面积服务价值表,根据相应的土地利用类型划分,估算了贵州各土地利用类型生态价值系数;利用4个时期的土地利用数据,在计算结果的基础上分析了全省土地利用变化状况。结合土地利用变化数据和各土地利用类型生态价值系数,测算了全省各类生态系统服务价值量和全省总生态系统服务价值量。结果表明,全省近17a来总生态系统服务价值量稳步增加,主要得益于林地的增加,农田的增加对生态系统服务价值量的增加也起到了一定的作用。表明全省生态建设总体上取得了明显成效,生态环境恶化的状况有所好转。

根据1998～2007年龙山县土地利用变更数据,采用costanza生态系统服务价值计算方法和中国陆地生态系统单位面积服务价值表,研究了龙山县近十年来土地利用变化对生态系统服务价值的影响,通过定量分析的方法评价了土地利用变化引起的生态系统服务价值及其结构的时空变化,结果表明:龙山县土地利用类型的调整从宏观角度来看是可持续发展的,土地利用结构调整仍需优化,因此新一轮土地利用总体规划修编应严格调控土地利用结构和用途。

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于rs和gis技术,利用costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明:(1)耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。(2)生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;(3)生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。

近年来徐州土地利用变化很大,研究其生态系统服务价值的变化情况,可以为区域生态环境的保护和恢复提供科学依据。参照中国陆地生态系统单位面积服务价值表,利用徐州1994-2002年土地利用数据,估算了土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明:1994-2002年徐州耕地、林地面积减少,其余类型的面积增加,其中耕地面积减少了6.14%,林地面积减少了8.42%,该区域人文景观的影响已超过了自然景观。1994-2002年徐州生态系统服务价值增加了74.35×108元/年,水域面积增加和未利用地向林地、园地转化是生态系统服务价值增加的主要原因。

分析了1996~2001年武汉市快速城市化区域土地利用/土地覆盖变化,并计算由此导致的生态系统服务价值变化。应用costanza生态系统服务价值计算公式,采用谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表进行计算,结果发现:①在研究期内,研究区耕地、草地、水域和未利用地在减少,其中耕地减少最多,达12.32×103hm2,林地、湿地和建设用地在增加,建设用地增加最多,为11.70×103hm2;②esv由1996年的457.74×107元减少到2001年的456.14×107元,5年减少1.61×107元;③生态系统单项服务功能价值中的气体调节、气候调节、原材料和娱乐文化在增加,气候调节增幅最大,达8.51%,水源涵养、土壤形成和保护、废物处理、生物多样性保护和食物生产在减少,食物生产减幅最大,达7.42%;④敏感性分析表明,esv对生态价值系数(valuecoefficient,vc)缺乏弹性,研究结果可信。

根据福州市3期(1988年、1999年和2008年)遥感影像解译数据,采用costanza生态系统服务价值计算公式,并参照谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,分析了福州市土地利用变动及其对生态系统服务价值的影响.结果表明:1988~2008年福州市建设用地急剧扩展,耕地、林地和未利用地面积相应缩减,导致生态系统服务价值不断下降.福州市1988年、1999年和2008年的的生态系统服务价值分别为16.60亿元、16.69亿元和15.60亿元,从1988~2008年间减少了1.01亿元.敏感性分析表明,福州市生态系统服务价值相对于生态价值系数来说是缺乏弹性的,说明研究可信.

基于遥感(rs)和地理信息系统(gis)技术,以landsat-tm图像为基本数据,运用谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表以及生态系统服务价值的计算公式,研究安徽省明光市1995~2009年土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:研究期间,耕地(主要指水田)与未利用地面积减少,其他土地利用类型面积均增加.生态系统服务价值由1995年的85.99亿元减少到2009年的83.28亿元,水田面积的减少是总服务价值减少的主要原因,旱地面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失略大于收益.各项生态功能的服务价值对总生态系统服务价值贡献大小的等级基本稳定,其中,废物处理、水源涵养和气候调节能力的贡献率最大.敏感性分析表明,研究区生态系统服务价值对于生态价值系数是缺乏弹性的,各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数均小于1,研究结果是可信的.

运用景观生态学中的结构分析定量方法以及威弗-托马斯组合类型分析法对南京市1997-2007年的土地利用结构和区位进行分析,计算生态系统服务价值变化,并运用统计分析方法研究土地利用结构指数与生态系统服务价值之间的关系。研究结果表明:1997-2007年土地利用结构呈现多样化和均匀化,土地利用区位组合数由3增加到4,生态系统服务价值总体呈现增加的趋势,生态系统服务价值与土地利用结构呈线性关系。最后根据研究结论提出相关的政策建议。

采用福州市仓山区2000年、2010年土地利用数据,运用gis方法提取了10年间的仓山区土地利用动态变化数据.采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法对仓山区土地利用数据进行了分析处理,测算了仓山区土地利用变化引起的生态系统服务价值变化.结果表明:2000~2010年,仓山区生态系统服务价值呈明显的下降趋势,这与土地利用变化密切相关.提出了控制建设用地的扩张,保护水域、林地、耕地和园地等生态价值系数高的土地利用类型的建议,以提升仓山区生态系统服务功能.

对江宁区不同生态系统服务价值进行了跟踪研究,研究表明:湿地/水域对生态系统总服务价值的贡献率最高,林地次之,耕地则最少。其中林地对江宁区生态系统总服务价值的贡献率增幅最高,为6.28%;耕地的贡献率降幅最大,达到了8.24%;而湿地/水域的贡献率则变化甚微,仅增加1.96%。

土地利用/覆被变化通过改变生态系统的结构与功能,进而对生态系统服务的供应产生影响。以厦门市为研究区域,引入土地利用强度指数,分析当地土地利用/覆被变化过程;将研究区划分为农田、森林和湿地三个生态系统,参考已有研究成果,构建生态系统服务价值评估模型,探讨区域整体服务价值的演变过程;并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响过程。结果表明:近20年来,厦门市生态系统服务价值总量随土地利用强度的增强呈现逐年增加的趋势,由1987年的34.8亿元增加到2007年的39.0亿元,供给服务和调节服务是最主要的生态系统服务类型;土地利用强度的变化与供给服务和文化服务呈现正相关关系,而与调节服务和支持服务呈现负相关关系。

保护和发展传统农业对提高区域资源可持续利用效益具有重要意义。以江南传统农业区浙江省桐庐县金牛村为例,运用市场价值法、生产成本法、机会成本法、影子工程法、费用替代法等方法,估算了稻田生态系统的生态服务价值,并在中国生态系统服务价值研究成果基础上,结合生物量和价格指数修正了耕地、园地、林地、水体生态系统的生态价值系数,据此预测和分析了金牛村土地利用规划实施前后的生态系统服务价值变化。结果表明:2008~2020年,金牛村各项生态服务功能的价值将提升10.70%~100.37%,生态系统服务总价值将从656.80×104元增加到1022.10×104元,其中稻田生态系统占总价值的50.67%~53.63%。敏感性分析表明,金牛村生态系统服务价值缺乏弹性,计算的生态价值系数较为合理。总体上,金牛村土地利用规划能够产生较好的生态环境效益,建议适当增加水体规划面积,以提升当地生态旅游吸引力。

以宁夏盐池县1989年、1995年、1999年、2003年、2006年和2009年6期tm影像为基础,运用gis方法提取各年土地利用数据,分析盐池县土地利用动态变化;采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法,分析土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1989—2009年间盐池县土地利用变化显著,林地和建设用地面积持续增加,草地面积先减少后增加,耕地和未利用地面积先增加后减少,水域面积小幅波动变化;研究期内盐池县生态系统服务价值总体呈增加趋势,林地面积的增加起到主导作用;盐池县生态系统服务价值构成中,草地居于主导地位,贡献率为49.8%~60.4%,林地的贡献比例持续增加,致使盐池县生态系统服务价值结构格局发生良性转变;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明盐池县生态系统服务价值对生态服务功能价值系数缺乏弹性,研究结果可信。