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作者：章后甜 杜會石 王世東 雷軍 單位：洛陽理工學院 北京師范大學 河南理工大學 內蒙古師范大學地理科學學院

長白山地區的土地利用變化及其生態效應亦是全球變化的一種區域響應，通過對該區土地利用變化及生態系統服務價值進行研究，可以科學地把握土地利用變化與生態系統服務價值變化的過程和規律。文中集成遙感與GIS技術，以長白山地區為研究區，揭示該區土地利用變化的時空演化特征，評估土地利用變化引起的區域生態服務價值變化，為區域生態環境保護、區域可持續發展提供科學依據。1研究區概況本文所指的長白山地區位于吉林省東部，行政區劃上隸屬長白山管委會、通化地區、延邊地區、白山地區，下轄9市、3區、9縣。位于125°45′—131°26′E，40°52′—44°30′N，總面積75377km2。溫帶大陸性季風型氣候，冬季盛行西北風，夏季盛行東南風。年平均氣溫－7～3℃，7月氣溫為18．1～23℃，1月氣溫為－23～－16．6℃。年降水量700～1400mm，85％的降雨集中在6—8月，無霜期65～120d。該區是中國東北地區典型的溫帶森林生態系統。

數據來源及研究方法

1土地利用動態數據獲取研究所用的數據為2000年和2010年LandsatTM／ETM＋晴空影像，空間分辨率為30m。同時收集該區1∶10萬地形圖、地質地貌圖和土壤類型圖等。遙感影像的預處理包括：對單通道多光譜數據進行波段合成；以地形圖為基準，對2010年各分幅影像進行幾何精校正；以校正后的影像為基準，對2000年各分幅影像進行幾何精校正；對同期的影像作直方圖匹配和拼接處理；按研究區界限對影像裁剪。根據國家通用的土地利用分類系統，結合研究區的實際情況，將土地利用類型劃分為旱田、水田、林地、水域、建筑用地和濕地。在GIS的支持下，采用基于知識的人機交互式解譯方法，提取各土地利用類型信息（表1）

2生態系統服務價值評價方法雖然Costanza等［3］的研究使ESV估算原理和方法從科學上得以明確，但研究中某些數據仍存在偏差，如對耕地的評估偏低，而對濕地評估又偏高。謝高地等［12］根據我國的實際情況，制定了中國陸地生態系統單位面積生態服務價值量，并應用在青藏高原生態系統服務價值的估算中。在現有的生態系統服務價值評價體系中，由于各研究存在區域差異，尚難對各價值當量形成共識。一般均將水田和旱田視為一類進行價值評價，但由于耕作方式、作物類型等諸多差異，它們的服務功能尚存差異，如水田的土壤與局地小氣候均與濕地相似［13］。因此，本文以謝高地的中國陸地生態系統服務價值表為基礎，并作如下修訂來計算該區的生態系統服務價值：水田的氣體調節、氣候調節、水源涵養、土壤形成與保護等單位價值取旱田和濕地相應服務價值的平均值；水田多處于水域旱田過渡地帶，兼具農田、濕地、水體3種生態系統特點，其生物多樣性保護功能優于旱田，取旱田、濕地、水體生物多樣性保護價值的平均值為水田的該項服務價值［14］；研究區稻田的單位產量與所有耕地單位產量之比約為1．5∶1，故以旱田食物生產價值的1．5倍作為水田的該項服務價值［15］；水田的廢物處理、原材料及娛樂休閑等價值與旱田差異不顯著，可用旱田的相應服務價值代替。據此得到修訂后的該區單位面積服務價值量（表2）。

3敏感性分析方法敏感性指數（CoefficientofSensitivity，CS）用以確定ESV隨時間變化對VC變化的依賴程度［16］。CS的含義是指VC變動1％引起ESV的變化情況，如果CS＞1，說明ESV對VC是富有彈性的；如果CS＜1，則說明ESV對VC是缺乏彈性的。比值越大，表明VC的準確性越關鍵。本文通過分別調整50％的VC來計算CS，從而來說明ESV對VC的敏感程度。

結果與分析

1土地利用幅度變化分析通過對長白山地區土地利用幅度變化的分析，可了解該區土地利用變化的態勢（表1）：耕地總量有所減少，10a間凈減1261．60hm2，占期內土地利用變化總量的55．81％，其中旱田面積呈增加趨勢，增加了6688．00hm2；水田面積呈減少趨勢，減少了7949．60hm2，水田面積變化較劇烈，變幅達－4．75％，從土地利用變化的數量特征可以看出，這一時期人類活動是影響耕地面積變化的主要因素。林地呈減少趨勢，10a減少了4981．69hm2，變化量占期內土地利用變化總量的19．00％，說明該區森林資源已遭到破壞，應加強森林經營，使其可持續發展。水域面積呈減少趨勢，減少面積為115．21hm2。建筑用地急劇增加，增加面積6424．22hm2，變化幅度達4．27％，年變化率為0．43％，主要是由于人口的增長和經濟的發展，導致城鄉居民用地與公交建設用地的增加所致。濕地面積呈減少趨勢，面積減少65．72hm2，變化幅度達－0．35％，說明應切實保護該區現有珍稀濕地資源。

2土地利用轉移分析借助GIS的SpatialAnalysis工具，可獲得近10a長白山地區各土地利用類型面積轉移情況（表3）。首先，從各土地利用類型的轉移方向來看，旱田主要轉出為建筑用地和水田，轉出面積分別為5575．48，1774．21hm2，轉化率分別為1．12％，0．36％；水田主要轉化為旱田和建筑用地，轉移面積分別為9236．45hm2和16．56hm2，轉化率分別為5．52％，0．37％，耕地面積的轉出主要是建筑用地占用耕地及改變耕作方式所致；林地主要轉化為旱田和水域，轉移面積為4409．12hm2和365．24hm2，轉化率分別為0．07％和0．01％，主要是由于山區毀林開荒所致；水域主要轉化為旱田和水田，轉移面積分別為4071，127．28hm2，轉化率分別為0．49％和0．16％。從各土地利用類型轉移來源來看，旱田主要是由部分水田、林地、水域轉化而來，10a間面積轉化率分別為1．82％，0．87％，0．08％；水田主要由旱田、水域、濕地轉化而來，轉化率分別為1．11％，0．08％，0．04％，說明該區濕地農田化現象在一定程度上存在；建筑用地主要是由旱田、水田、林地轉化而來，轉化率分別為55％，0．39％，0．13％。分析表明，人類活動是影響土地利用類型變化的主要因素，人口的增長和經濟的發展，增加了人們對糧食和住房的需求，促使耕地和建筑用地面積急劇增加。#p#分頁標題#e#

3生態系統服務價值（ESV）變化研究區ESV總體呈減少趨勢（表4），由2000年的1507．37億元減少到2010年的1505．57億元，10a減少了1．79億元，減少幅度為－0．12％。占面積變化絕對值30．31％的水田，ESV減少0．97億元，占ESV變化絕對值的37．16％；占變化面積總絕對值19．00％的林地，ESV損失了0．96億元，占ESV變化絕對值的36．78％；而占面積變化絕對值25．50％的旱田，ESV減少了0．41億元，占ESV變化絕對值的15．71％。因此，從各土地利用類型在兩個時期對總ESV的貢獻來看，土地利用變化的影響是較大的，它是區域生態系統服務價值減少的根本原因，而水田和林地面積的減少是該區生態系統服務價值降低的直接原因。同時，旱田面積的增加在一定程度上對總價值作了補償。4生態系統單項服務功能價值（ESVf）變化生態系統各單項服務功能價值（ESVf）呈減少趨勢（表5）：水源涵養減少劇烈，達0．55億元，變化率為20．00％，主要是由于占價值系數較大的水田和林地面積減少所致；氣體調節減少的變率最大，為20．95％，主要由林地和濕地面積減少所致；而氣候調節、土壤形成與保護、生物多樣性保護減少顯著，變率分別為15．24％，137％，14．29％。5敏感性分析根據CS計算公式，本研究把VC分別上下調整50％，計算出了研究區2000年和2010年的CS。結果表明，ESV對VC的敏感性指數都小于1，最高值為0．55～0．58，即說明當水域的VC增加1％時，ESV增加0．55％～0．58％。表明研究區內ESV對VC是缺乏彈性的，研究結果可信。

結論

2000—2010年，長白山地區旱田和建筑用地的面積呈增加趨勢，其余土地利用類型面積呈減少趨勢，這種變化主要是人口和經濟的發展，對糧食和住房用地的需求增加所致。水田面積減少劇烈，變化面積為7949．60hm2，林地面積銳減4981．69hm2，變化量占期內土地利用變化總量的19．00％，人類活動是影響土地利用變化的主要因素。該區生態系統服務總價值呈減少趨勢，虧損了1．79億元，減少幅度為－0．12％。這種損失主要是受林地和水田面積減少的影響。土地利用變化對生態系統服務價值的虧損起決定作用，而人類活動是導致景觀格局變化和生態系統服務價值缺失的根本原因。因此，應及時采取有效措施，促進該區生態系統服務功能的恢復和維護該區的可持續發展。本文根據研究區實際情況，對中國陸地生態系統服務價值表進行修訂，使研究結果更具合理性。但應指出，由于區域的差異或評估方法的制約，評估結果可能不盡準確，但將同樣的方法和結果應用到具體區域后，不同時間的價值變化趨勢具有可比性，仍能反映該區生態服務價值的變化狀況以及存在的問題，從而為生態環境建設、土地持續利用與管理等提供科學依據。