干旱河谷区土地利用与生态系...演变——以四川攀西地区为例_周建伟.pdf

干旱河谷区土地利用与生态系统服务价值时空演变以四川攀西地区为例周建伟1,2,3，杨海青2,3，邓青春2,3，刘辉2,3，王磊2,3，罗君2,3*1.西华师范大学生命科学学院2.四川省干旱河谷土壤侵蚀监测与控制工程实验室3.大小凉山干旱河谷土壤侵蚀与生态修复野外科学观测研究站摘要研究土地利用与生态系统服务价值（ESV）的时空演变对干旱河谷区土地利用结构优化和生态环境可持续发展具有重要意义。基于高精度土地利用遥感解译数据，运用空间统计分析和地理探测器等方法，探究 20002020 年攀西地区（典型干旱河谷）及其内部分区土地利用和 ESV 的时空演变及分异特征。结果表明：20002020 年攀西地区及各内部分区林地占主导，水域和建设用地增长迅速。除南部峡谷工矿区外，攀西地区整体及其内部分区的 ESV 呈增长趋势；林地对攀西地区 ESV 的贡献率最大，但建设用地对 ESV 增长的阻碍作用逐步增强。ESV 呈西北部和中部高、东北部和南部低的态势，损失区集中于城镇建设和森林退化区域，增值区集中于水库、水电站修建区和退耕地区，高值区逐步扩大，低值区逐渐缩小。研究期内 ESV 及其变化的 Morans I 均大于 0，具有显著空间自相关性(P0.001)，但 ESV 空间聚集性缓慢减弱。人类活动对攀西地区及各内部分区ESV 空间分异产生显著影响，其中人为影响指数达 48.45%以上。关键词生态系统服务价值；土地利用；时空变化；干旱河谷中图分类号：X171.1 文章编号：1674-991X（2023）02-0715-10doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20220336Spatial-temporal changes of land use and ecosystem service value in dry valleys：a case study of Panxi area,Sichuan ProvinceZHOU Jianwei1,2,3,YANG Haiqing2,3,DENG Qingchun2,3,LIU Hui2,3,WANG Lei2,3,LUO Jun2,3*1.College of Life Sciences,China West Normal University2.Sichuan Provincial Engineering Laboratory of Monitoring and Control for Soil Erosion on Dry Valleys3.Liangshan Soil Erosion and Ecological Restoration in Dry Valleys Observation and Research StationAbstractStudying spatial-temporal evolution of land use and ecosystem services value (ESV)is of greatsignificance to the optimization of land use structure and sustainable development of ecological environment in dryvalleys.Based on high-precision land use remote sensing interpretation data,spatial statistical analysis andGeodetector were used to study the spatial-temporal evolution and differentiation characteristics of land use andESV of Panxi area(typical dry valleys)and its inner regions from 2000 to 2020.The results showed that forest landwas dominant in Panxi area and its internal divisions,and water area and construction land increased rapidly from2000 to 2020.Except for the southern canyon industrial and mining area,ESV of Panxi area and its internaldivisions showed an increasing trend.Contribution rate of forest land to ESV of Panxi area was the largest,butobstructive effect of construction land on ESV growth was gradually increasing.ESV generally showed high in thenorthwest and central and low in the northeast and south.The loss area was concentrated in the urban constructionand forest degradation area,while the increasing area was concentrated in the construction of reservoirs,hydropowerstations and farmland conversation area.The high-value area gradually expanded while the low-value area graduallydecreased.During the study period,Morans I of ESV and its changes were more than 0,and showed a significant 收稿日期：2022-04-12基金项目：国家自然科学基金项目（41971015）；四川省自然资源科研项目(KJ-2022-13)作者简介：周建伟（1995），男，硕士研究生，主要从事水土保持与荒漠化防治研究，*责任作者：罗君（1985），男，博士，主要从事地理综合研究， Vol.13，No.2环境工程技术学报第 13 卷，第 2 期Mar.，2023Journal of Environmental Engineering Technology2023 年 3 月周建伟，杨海青，邓青春，等.干旱河谷区土地利用与生态系统服务价值时空演变：以四川攀西地区为例 J.环境工程技术学报，2023，13（2）：715-724.ZHOU J W,YANG H Q,DENG Q C,et al.Spatial-temporal changes of land use and ecosystem service value in dry valleys：a case study of Panxi area,Sichuan ProvinceJ.Journal of Environmental Engineering Technology，2023，13（2）：715-724.spatial autocorrelation(P 0.001),but the spatial aggregation of ESV decreased slowly.Human activities had asignificant impact on the spatial differentiation of ESV in Panxi area and its internal divisions,and Human ActiveIndex was over 48.45%.Key wordsecosystem services value;land use;spatial-temporal changes;dry valleys 生态系统服务指人类通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接获得的生命支持产品和服务1，它不仅是自然生态系统及其物种提供的维持人类生存、满足人类发展需求的条件和过程2，也是衡量区域生态环境质量的重要指标3。生态系统服务变化的影响因素较多，其中土地利用的影响作用最为显著4，土地利用作为人类生存和发展不可或缺的活动5，对维持生态系统服务功能起决定性作用6，是生态系统服务供给能力衡量的核心7。受城镇扩张、退耕还林还草等因素影响，土地利用结构与方式正发生剧烈变化，进而影响生态系统服务的功能与结构8。1997 年 Costanza 等1对生态系统服务进行货币化评估以来，生态系统服务价值（ESV）成为生态学、地理学和环境科学等相关学科的研究热点9。从研究方法来看，学者多以物质量评价法和价值量评价法进行研究10，其中依托于土地利用的 ESV 系数法应用最为广泛11，能相对系统准确地评估区域生态系统状况12。谢高地等13依据中国实际情况完善了单位面积 ESV 的当量因子表，因其具有数据需求少、操作简单、结果易于比较且评估全面等优点9，经众多学者依据实地情况修正和改良后14广泛应用于流域12、岛屿15、重点生态功能区16、喀斯特山区17、城市群18、边远地区19和经济新区20等自然地理单元和社会经济功能区的研究，但相关研究均从区域尺度分析 ESV 的变化，根据自然和经济条件进行研究区内部分区后探究 ESV 变化的研究相对匮乏。当前，大部分研究从时空尺度对 ESV 进行动态评估与分析11-12，一部分学者从格网尺度研究土地利用变化对 ESV 的影响21或 ESV 的空间自相关性22，不仅可以从整体上把握区域 ESV 的空间分布情况，也可以直观刻画局部 ESV 的变化特征23。但这些研究不仅忽视建设用地的生态作用，也缺乏对 ESV 空间分异的动态探索，同时对研究区进行内部分区后开展 ESV 空间分异动态探测的研究并不多见。攀西地区位于横断山区干旱河谷雅砻江流域和金沙江流域交汇处，生态脆弱，是国家级重点生态功能区。研究横断山区干旱河谷生态环境变化对我国生态安全、能源稳定供应、社会经济可持续发展等具有重大战略意义。笔者基于 2000 年、2010 年和2020 年土地利用数据，分析攀西地区 ESV 的时空演变、损益、聚类和分异等特征，以期为横断山区干旱河谷土地资源合理利用和生态系统可持续发展提供科学依据。1研究区概况与研究方法 1.1研究区概况攀西地区位于四川省南部（10015E10335E，2601N2916N），包括攀枝花市和凉山彝族自治州（图 1），面积约 67 743.65 km2，约占全省总面积的13.93%。2020 年末常住人口为 607.06 万，GDP 为2 773.97 亿元，分别占四川省的 7.25%和 5.71%，城镇化率为 43.47%，第一、二、三产业的 GDP 占比分别为 49.78%、14.65%和 35.57%。该区位于青藏高原、四川盆地和云贵高原的过渡带，地形复杂，地势由西北向东南倾斜，属典型亚热带季风气候区，年均气温为 1420，年降水量为 7001 400 mm24，干湿季分明，光热充足，发展农林牧副条件优越。攀西地区是西南地区大型钢铁、钒钛冶炼基地，“西电东送”中部通道的重要水电基地，西南地区重要的少数民族聚居区和西南林区的重要组成部分，对我国能源安全、国家安全及生态安全等具有极为重要的战略地位。根据自然和经济条件，将攀西地区内部划分为4 个分区（图 1）：南部峡谷工矿区（区）包括攀枝花市 3 区 2 县和凉山州南部 3 县，矿产资源丰富，工农业发达，为攀西地区经济龙头，面积占整个研究区的24.92%；安宁河谷谷