张永振 吕光辉

摘 要：本文利用宁远县2000年、2005年、2010年的土地利用数据，通过测算信息熵、均衡度和优势度3个指标，结合动态度模型和土地利用程度综合指数及变化模型对宁远县土地利用变化进行了分析，采用生态价值服务模型，定量计算了宁远县生态系统的服务价值并对生态服务价值的敏感性进行分析，结果表明：研究期间建设用地、草地和林地面积增大，耕地、湿地和其它用地面积减小。土地利用逐步合理化，土地利用结构越来越稳定。生态服务总价值略有提升，由2000年的215614.45万元变为2010年的216068.18万元，巨大的林地面积及对其有效保护成为了主要原因。各土地利用类型生态服务价值的敏感性指数均小于1，由大到小的顺序为：林地、湿地、耕地、草地、其它用地，生态服务价值系数的变化对生态服务总价值影响不大，研究结果是可信的。

关键词：土地利用变化；土地结构；生态服务价值

中图分类号：U412.1+4 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732001

土地利用/覆被变化，是由一组相互依存、交互作用强烈的要素通过物质和信息的传递、能量的交换，形成的复杂的时空系统，反应了土地生态作用的结果。土地利用是人类与生态环境之间联系的重要一环，人类往往是通过改变土地结构，对生态系统的功能和布局产生影响[2]。生态系统服务功能是指生态系统所形成和维持的可供人类生存和发展的收益和条件，这其中不但包括了人类所需要的生活食物和生产资料，同时也支撑着地球生态系统的正常运行，为人类的生产生活提供了必要的自然环境[4，13]。

随着我国经济的不断发展，城市化进程的逐步加快，大量的环境问题日益显现出来，国内的学者们开始通过研究土地利用的变化，来探索生态环境效应的变化，但大多集中于对生态效益的定性评价，而对生态系统服务价值进行定量分析的却比较少见[3，7]。

宁远县是湖南省承接产业转移试点县，生态文明示范工程试点县，它的生态环境和社会经济都处在一个重要的转型期，大量的问题亟待解决。本文基于宁远县土地利用变化数据，通过计算宁远县不同时期生态服务价值量的大小，探求该区域生态环境的变化情况，以期能更好的为区域经济发展和生态环境的改善提供科学有效的对策和建议。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 研究区概况

宁远县位于湖南省西南部，永州市南6县的中心位置，东与新田县、嘉禾县、蓝山县相连，南与江华瑶族自治县接壤，西连道县、双牌县，北邻祁阳县。地处E11042'～11227'，N2511'～2608'之间，属亚热带季风性湿润气候，土壤以红壤、山地黄壤为主。地貌类型复杂，区域四面环山，水系众多。现辖4个街道办，12个乡镇，4个民族乡以及4个国有林场，2010年总人口为83.94万，地方生产总值为63.55亿。

1.2 数据来源

基于数据的可获取性和遥感数据的精准性，本文采用了宁远县2000年、2005年、2010年的Landsat TM遥感数据，经过几何校正，监督分类、目视解译等步骤，参照《生态十年环境感监测土地覆盖分类系统》（2013版），并考虑研究区土地资源实际情况，将研究区土地利用覆被分为草地、林地、耕地、湿地、其它用地（主要为裸岩和裸土）和建设用地，如图1。采用的社会经济数据来源于湖南省统计年鉴》和《宁远县国民经济和社会发展统计公报》。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用结构指数

选取信息熵、均衡度和优势度这3个指标进行测算[14]，分析宁远县土地利用结构变化。运用信息熵来测度土地结构中的无序性以及不确定性，计算公式如下：

引入均衡度是来判别区域用地的均质性，它是实际熵值与极大熵值之比，均衡度公式如下。

优势度表示研究区内某种用地类型支配该区域用地结构的程度，其计算公式如下。

1.3.2 土地利用动态度

运用土地利用动态度来研究宁远县2000-2010年土地利用的动态变化情况[6，12]，其计算公式如下。

式中：D-单一土地类型利用的动态度；S1、S2-研究初期和末期土地利用类型的面积；T-时间段。

1.3.3 土地利用程度综合指数及变化模型

土地利用程度指数[7]：

式中：Ai-分级指数；Ci-第i类土地占总土地的面积百分比；n-分级数土地利用程度变化模型[12]。

式中：△F-土地利用程度综合指数的变化量；R-土地利用程度变化率；K1、K2-初期和末期的土地利用程度综合指数；Ai，Ci同上。

1.3.4 生态价值服务评估

本文以谢高地等[9]的中国生态系统单位面积服务价值表为基础（表1），对研究区内的ESV进行计算评估[1，5，10]，公示如下。

式中：ESV-生态系统服务总价；Ak-研究区第k种土地利用类型的面积；VCk-第k类土地利用类型单位面积服务价值系数（元/hm2·年）。建设用地为硬化地面，生态服务价值较低甚至为负数，本研究不予以考虑。

1.3.5 敏感性分析

将单位面积的生态价值系数上下调整50%，来计算分析各土地类型的敏感性[11，8]，计算公式如下。

式中：Z-敏感指数；ESV1和ESV2-某种地类调整前后生态服务总价值；VCk1和VCk2-调整前后K种地类生态服务价值系数。

2 结果分析

2.1 土地利用变化分析

2.1.1 土地利用数量变化

在宁远县的各类土地利用中，林地占比例最大，湿地最小（表2）。由表3可知，2000—2005年耕地、林地和湿地面积均有所减少，其中湿地面积减少的幅度最大，年均减少量为1.250%，这源于对土地的开发利用不断加大，加之缺乏生态保护的理念，特别是对湿地的保护，显得十分匮乏。而草地，建设用地和其它用地面积有所增长，其中以建设用地面积的增长尤为显著，年均增长达到5.455%。2005—2010年，除耕地和其它用地面積减少，湿地的面积保持不变外，其余3种用地类型面积均增加了，其它用地年均减少幅度达到1.936%，建设用地的年均增长度更是达到了6.667%，林地面积也有了明显的增长。这主要是由于城市化的加剧，城市建设的不断扩大，当地政府和人民也开始注重生态环境的保护了，他们加大了对其它用地的开发利用，湿地面积的减少也得到了逐步的遏制，并且实施了退耕还林等生态保护措施。

2.1.2 土地利用结构变化

根据信息熵、均衡度和优势度的公式，计算得到了宁远县2000年、2005年和2010年土地利用结构指数，如表4所示。宁远县2000—2010年，信息熵、均衡度不断增大，优势度不断减小，土地利用结构趋于多样化使用，无序性增高，结构也越来越稳定。2005—2010年整体变化要小于2000—2005年，这说明土地利用偏向在逐渐减小，政府正逐步重视土地利用的均衡发展。

2.1.3 土地利用程度变化

2000—2010年，宁远县土地利用程度整体呈增长趋势，如表5所示，土地利用指数由239.5538上升到239.8377，土地利用程度的变化率均大于0，并且，2000—2005年的变化率为0.001016，大于2005—2010年的0.000127，这主要是因为人口和经济的不断增长，政府对土地整合和利用逐步合理化，土地利用程度日益扩大，土地利用处于繁荣时期。

2.2 生态系统服务价值评价

2.2.1 生态系统总价值变化分析

运用生态服务价值模型计算宁远县2000年、20005年、2010年生态系统服务价值的总额，计算过程中价值系数按照以下原则：林地对应森林，湿地对应湿地和水域的平均值，其它用地对应荒漠，草地、耕地不变。计算结果如表6所示，总体来看，林地，耕地的生态服务功能较强，草地和湿地的次之，其它用地较弱，这与宁远县以山地和丘陵地貌为主的特征相吻合。宁远县2000年生态服务总价值为215614.45万元，2005年为214825.70万元，2010年为216068.18万元，呈先减少后增大的趋势，2000年至2010年总价值增加了453.72万元。

2000—2010年草地的生态服务价值呈上升趋势，耕地的生态服务价值始终呈下降趋势，共减少1419.16万元，林地的生态服务价值有先减后增的趋势，最终增加了1894.31万元，湿地的生态服务价值呈现先减少后逐渐趋于稳定的状态，其它用地的生态服务价值有先增大后减少的趋势。总体而言，宁远县生态服务价值有上升的趋势，其主要原因是林地和草地的生态服务价值的增大。

2.2.2 生态系统服务价值敏感性分析

从整体来看，宁远县土地类型生态服务总价值的敏感指数都小于1（表7），研究区内的ESV对VC缺乏弹性，证明生态服务系数的变化对生态服务价值的总量影响不大，评估的结果的可信的。从敏感性指数的排序来看，由大到小，依次为：林地、湿地、耕地、草地、其它用地。林地对生态系统服务价值的贡献度最高，这与它巨大的服务价值和面积是有关的，湿地虽然面积不大，但其服务功能的强大，对生态系统服务价值也产生了较高的价值，其它用地最低，它对生态系统服务价值的贡献度最低。

2000—2010年间，林地、草地的生态敏感性指数逐渐增大，说明林地和草地对生态系统服务价值的贡献度是逐渐增高的；耕地的生态敏感性指数逐渐减小，说明耕地对生态服务价值的贡献度是逐渐降低的；湿地的生态敏感性先减小后增大，说明湿地对生态服务价值的贡献度先降低后增高，其它用地则与之相反。

3 结论

研究期间宁远县建设用地、草地和林地面积总体扩大，耕地、湿地和其它用地面积减小。土地利用结构趋于多样化，结构越来越稳定，土地利用逐步合理化，处于繁荣时期。生态保护的理念在经济建设中已有体现，但还需要加强对湿地的保护及对其它用地的开发利用。

2000—2010年，宁远县生态服务总价值呈增大的趋势，其中，林地和草地的增长最为明显，林地面积占总面积的55%以上，它对宁远县的生态服务价值的贡献度最高，政府对林地的保护力度加大，成为生态服务总价值增大的主要原因。

各土地利用类型生态服务价值的敏感性指数均小于1，证明生态服务价值系数缺乏弹性，评估的结果是可信的。敏感性指数由大至小的顺序为：林地、湿地、耕地、草地、其它用地。虽然敏感性指数均小于1，但是生态服务价值系数的赋值可能会随着时间的变化而变化，所以在以后的研究中，还需要根据当地的实际情况，修正价值系数。

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