三峽庫區(qū)重慶段土地利用轉(zhuǎn)型及生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值時(shí)空分異特征

鄒欣怡, 趙 偉, 蒲海霞

(1.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 重慶 400067; 2.重慶工商大學(xué) 長江上游經(jīng)濟(jì)研究中心, 重慶 400067)

土地是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，其類型在自然因素及人類活動(dòng)的影響下不斷發(fā)生變化，土地利用轉(zhuǎn)型是造成陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的重要原因[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)環(huán)境通過其特性、結(jié)構(gòu)等所帶來的各種功能效益如調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)、支持服務(wù)等。而土地利用轉(zhuǎn)型影響生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性，以及生態(tài)功能效益，進(jìn)而影響人類的生存環(huán)境[2]。在生態(tài)保護(hù)的發(fā)展大背景下，研究土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，將“綠水青山”量化為“金山銀山”，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值核算引入到生態(tài)管理決策中，可推動(dòng)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)自然資源的合理開發(fā)和可持續(xù)利用。目前土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化已成為研究熱點(diǎn)之一。閱讀文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學(xué)者對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究已開展了不同尺度上的定量評(píng)價(jià)研究，但在土地利用研究上大多采用土地利用轉(zhuǎn)型凈值，未考慮土地利用上轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出的雙向性；在生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究中，多偏于景觀及敏感性等的靜態(tài)研究，對(duì)其時(shí)空特征動(dòng)態(tài)變化以及空間聚集等仍是研究熱點(diǎn)方向[3-6]。

三峽庫區(qū)(重慶段)是長江上游重要的生態(tài)功能區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持和改善對(duì)三峽庫區(qū)以及長江流域生態(tài)安全意義重大[7]。三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)受人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響大，尤其是重慶直轄以后，城市化與工業(yè)化的快速推進(jìn)，以及三峽工程以及移民等工作的開展，使得該區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型程度大。因此本文以三峽庫區(qū)(重慶段)為研究對(duì)象，充分考慮土地的空間信息，重點(diǎn)關(guān)注變化過程，并利用空間分析等方法探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間動(dòng)態(tài)變化特征及空間分異情況。不僅可識(shí)別土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，也對(duì)三峽庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況有著重要參考，為生態(tài)資源利用的有效補(bǔ)償和促進(jìn)自然生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)；另外以貨幣形式量化土地利用類型所提供的產(chǎn)品和服務(wù)，可為決策者進(jìn)行區(qū)域土地資源優(yōu)化配置提供更直觀有效的信息，進(jìn)而對(duì)土地進(jìn)行合理開發(fā)、實(shí)現(xiàn)生態(tài)管控與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

三峽庫區(qū)地處四川盆地與長江中下游平原結(jié)合部，跨越鄂中山區(qū)峽谷及川東嶺谷地帶，北屏大巴山，南依川鄂高原，范圍橫跨湖北省與重慶市部分地區(qū)，地處北緯28°28′—31°44′，東經(jīng)105°49′—110°12′，庫區(qū)土地總面積約5.7萬km2，總?cè)丝? 000多萬人[8]。

三峽庫區(qū)(重慶段)位于長江上游末端，東南、東北與鄂西交界，西南與川黔接壤，西北與川陜相鄰，包括重慶市22個(gè)區(qū)縣，幅員面積4.62萬km2，占整個(gè)三峽庫區(qū)面積80%以上[2]。氣候類型屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，受峽谷地形影響顯著，具有冬暖、春旱、夏熱、秋雨云霧多、霜雪少等特征。庫區(qū)植被類型多樣，主要以亞熱帶常綠闊葉林為主。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

以2005—2018年為研究時(shí)段，參照土地分類系統(tǒng)將土地利用分為6種類型：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地以及未利用地，利用ArcGIS 10.1建立研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)庫，并以此作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另生態(tài)環(huán)境研究中所需數(shù)據(jù)主要來源于《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》。為細(xì)化生態(tài)服務(wù)價(jià)值的空間分布情況，利用ArcGIS 10.1漁網(wǎng)工具將研究區(qū)劃分1 km×1 km正方形網(wǎng)格單元，共計(jì)47 416個(gè)，研究每個(gè)單元網(wǎng)格的土地利用類型及生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

2.2 研究方法

為研究三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空分布特征，首先對(duì)研究區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型進(jìn)行分析，利用當(dāng)量法定量核算生態(tài)服務(wù)價(jià)值，最后運(yùn)用空間自相關(guān)理論對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分異情況及土地利用系統(tǒng)與生態(tài)服務(wù)價(jià)值系統(tǒng)的空間相關(guān)性進(jìn)行研究。

(1) 土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)，獲取三峽庫區(qū)重慶段土地利用顯性轉(zhuǎn)型動(dòng)態(tài)信息，建立數(shù)據(jù)庫獲取土地利用轉(zhuǎn)型類型面積以及空間分布數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)識(shí)別土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空特征。利用土地利用轉(zhuǎn)型矩陣刻畫土地顯性轉(zhuǎn)型特征，轉(zhuǎn)移矩陣數(shù)學(xué)形式為：

(1)

式中:S為面積;n為土地利用的類型數(shù);i,j分別為研究初期與末期的土地利用類型。

(2) 年綜合土地利用變化率。基于GIS的空間分析模型，重點(diǎn)關(guān)注土地利用轉(zhuǎn)型過程，識(shí)別并考慮轉(zhuǎn)移與新增這一對(duì)方向相逆的變化過程，可彌補(bǔ)單一增加量或是減少量的局限性，考慮了土地利用類型的空間置換，能將增減量較大但相互抵消區(qū)域與增減變化相對(duì)較小的區(qū)域相區(qū)分，測算和比較區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的總體或綜合活躍程度，并且可以探測土地利用變化的熱點(diǎn)區(qū)域[9-10]。并結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，更明確地展示土地利用不同類型相互轉(zhuǎn)型的具體情況。相關(guān)公式為：

(T2-T1)×100%=TRLi+IRLi

(2)

式中:TRi為總年綜合土地利用變化率,為i種土地利用類型在該時(shí)期內(nèi)的轉(zhuǎn)移速率TRLi與新增速率IRLi之和;t1,t2分別為期初與期末;LAi為i種地類的面積;ULAi為該時(shí)段中同一空間位置未發(fā)生地類轉(zhuǎn)變的面積;n為區(qū)域內(nèi)土地利用類型的分類數(shù)；i∈(1,n)[11]。

(3) 土地利用程度指數(shù)。土地利用程度在一定程度上反映了人類活動(dòng)導(dǎo)致土地利用變化的程度。參考多位學(xué)者提出的數(shù)量化土地利用程度分析方法，將土地利用程度分級(jí)賦予指數(shù)，分為未利用地，林地、草地和水體，耕地以及建設(shè)用地4級(jí)，并依次將土地利用程度參數(shù)賦值為1～4，來表征土地利用程度[12-14]。相關(guān)方式為：

(3)

式中:L為區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù);A為土地利用類型的面積;i表示不同的土地利用類型;At為研究區(qū)域總面積；n為土地利用類型的數(shù)量;P為土地利用程度參數(shù)[15]。

(4) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估法。利用當(dāng)量法，依據(jù)Costanza的研究原理，參考謝高地等[16]提出制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，以平均糧食單產(chǎn)市場價(jià)值的1/7來確定1個(gè)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量。以研究區(qū)22個(gè)區(qū)縣2005年、2010年、2015年及2018年4 a平均糧食單位面積產(chǎn)量4 739 kg/hm2為基準(zhǔn)糧食單位產(chǎn)量，選取研究時(shí)間段中間點(diǎn)2010年重慶糧食平均收購價(jià)格2.06元/kg為基準(zhǔn)價(jià)格[7]，計(jì)算出三峽庫區(qū)(重慶段)單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供糧食生產(chǎn)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，進(jìn)而估算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。另為消除研究區(qū)邊緣不完整網(wǎng)格的價(jià)值高低差異，利用價(jià)值強(qiáng)度對(duì)每個(gè)網(wǎng)格價(jià)值高低進(jìn)行表征。具體公式如下：

(4)

(5)

(6)

(7)

(5) 空間自相關(guān)分析。空間自相關(guān)分析主要用于判斷要素空間分布特征，是否具有空間聚集性等，包括全局空間自相關(guān)分析和局部空間自相關(guān)分析[17]。另為了揭示多個(gè)變量之間的空間相關(guān)性，Anselin提出雙變量空間自相關(guān)，揭示空間單元屬性值與鄰近空間上其他屬性值的相關(guān)性[18]。

全局莫蘭指數(shù)Moran′sI值可以反映要素與鄰近單元要素間的空間聯(lián)系，是應(yīng)用較廣的全局自相關(guān)統(tǒng)計(jì)量，計(jì)算公式為：

(8)

局部空間自相關(guān)指標(biāo)(Local Indicators of Spatial Association)可以識(shí)別局部空間要素單元的空特性，常采用局部Moran′sI統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行度量，綜合其Z值、p值，以及LISA分布圖，可在全局自相關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步判斷局部分宜特征[19]，計(jì)算公式為：

(9)

(10)

3 結(jié)果與分析

3.1 三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用轉(zhuǎn)型分析

3.1.1 三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用基本情況 三峽庫區(qū)(重慶段)2005—2018年土地利用類型整體上來看：耕地為地類組成結(jié)構(gòu)中的重要組成成分，多年占比達(dá)42%以上，但耕地最易受人類社會(huì)活動(dòng)影響，數(shù)量及占比均呈歷年下降趨勢，面積減少近6.5萬hm2；林地占比40%左右，受人類活動(dòng)以及政策因素的影響，占比及面積均先上升后小幅度下降，總體為上升趨勢，面積增加約5萬hm2；草地總體為下降趨勢，減少量約10萬hm2；水域面積及建設(shè)用地面積均為歷年上升，建設(shè)用地增加幅度最大，超過200%，增加面積約9萬hm2；未利用地相對(duì)平穩(wěn)；4個(gè)時(shí)期不同土地利用類型面積具體見表1。

表1 2005-2018年三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用類型面積及占比

在空間分布上(圖1)，2005—2018年土地利用類型分布特征與地形特征較為一致，土地利用類型多受地形因素的影響，林地草地多分布在庫區(qū)北部及東部邊緣的山地地區(qū)；建成區(qū)與耕地地勢平坦，分布主要集中在西部低山丘陵及中部平行嶺谷區(qū)。近15 a間建設(shè)用地、耕地以及林草地空間變化最為明顯。建成區(qū)以各個(gè)區(qū)縣城鎮(zhèn)為中心，逐步向外圍擴(kuò)展，其中以主城區(qū)及周邊區(qū)縣擴(kuò)展范圍最大；而建成區(qū)的擴(kuò)展往往伴隨著耕地的減少，耕地地勢平坦，區(qū)位優(yōu)勢明顯，也是建設(shè)用地的優(yōu)選地形，因此耕地減少范圍與建設(shè)用地增加空間大致符合，主要集中在主城區(qū)周圍，另由于耕地撂荒、退耕還林還草等因素，在萬州開州巫溪等地耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值夭莸氐拿娣e也不在少數(shù)。

圖1 2005-2018年三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用類型空間分布

3.1.2 三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用轉(zhuǎn)型特征 充分考慮土地轉(zhuǎn)型的雙向性與空間性，計(jì)算得到研究區(qū)2005—2010年、2010—2015年、2015—2018年以及2005—2018年4個(gè)時(shí)段的年綜合土地變化率(表2)，發(fā)現(xiàn)建設(shè)用地與未利用地的土地變化率明顯高于其余4種地類。其中2005—2010年年綜合土地變化率最高達(dá)42.09%，建設(shè)用地綜合土地變化率達(dá)22.36%，遠(yuǎn)高出其他5種地類；未利用地面積較小，對(duì)整體土地利用格局影響不大；2010—2018年建設(shè)用地綜合土地變化率有所下降。空間分布上，2005—2018年，主城區(qū)范圍及周邊區(qū)縣以及長江沿線區(qū)縣綜合土地利用變化率較高，表明城市擴(kuò)展地區(qū)以及長江沿線地區(qū)地類間轉(zhuǎn)型活躍，而研究區(qū)東北側(cè)，即巫山巫溪以及奉節(jié)南側(cè)等地綜合土地利用變化率較小，山地地區(qū)地類間轉(zhuǎn)型相對(duì)遲緩。

結(jié)合各時(shí)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3)，發(fā)現(xiàn)在近15 a時(shí)間內(nèi)耕地轉(zhuǎn)出(減少)幅度最大，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入(新增)幅度最高。耕地處于逐年減少的狀態(tài)，且其轉(zhuǎn)移面積(指由耕地轉(zhuǎn)為其他土地利用類型單向過程的面積)占三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用類型轉(zhuǎn)移總面積的43.93%，草地次之達(dá)40.85%，森林轉(zhuǎn)出幅度13.76%；新增面積建設(shè)用地增長幅度最高為30.9%，森林與耕地次之。

表2 2005-2018年各時(shí)間段不同土地利用類型年綜合土地變化率 %

3.2 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析

3.2.1 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值數(shù)量動(dòng)態(tài)變化 根據(jù)2005—2018年三峽庫區(qū)(重慶段)22個(gè)區(qū)縣平均糧食單位面積產(chǎn)量及2010年重慶市糧食平均收購價(jià)格計(jì)算得到研究區(qū)單位面積(hm2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量經(jīng)濟(jì)價(jià)值為4 738.94元。參考謝高地等學(xué)者的中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，建設(shè)用地服務(wù)價(jià)值為0，得到各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(表4)，并基于此計(jì)算得到2005年、2010年、2015年及2018年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別為1 088.13億元，1 106.09億元，1 102.8億元，1 101.25億元(表5)，呈先增后減的倒V型，減少幅度變緩；從價(jià)值結(jié)構(gòu)上來看，各年林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均占總價(jià)值的65%以上，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的重要組成成分，對(duì)生態(tài)價(jià)值貢獻(xiàn)具有絕對(duì)優(yōu)勢；各年耕地生態(tài)價(jià)值占比都在20%左右，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值第二主要成分，表明耕地系統(tǒng)不僅僅與糧食安全息息相關(guān)，對(duì)生態(tài)的重要性也不可忽視，其次是草地和水域。

表3 2005-2018年各時(shí)段三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表4 三峽庫區(qū)(重慶段)不同土地類型單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù) 元/hm2

表5 三峽庫區(qū)(重慶段)不同時(shí)段生態(tài)服務(wù)價(jià)值

綜合來看，2005—2018年ESV總量為提升，林地與水域生態(tài)價(jià)值的增加彌補(bǔ)了耕地及草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失。林地、耕地以及水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化很大程度上決定了整個(gè)研究區(qū)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化方向。2005—2010年ESV增加了17.96億元，在此期間林地與水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的提高是引起ESV增加的主要原因，抵消了耕地與草地所帶來的價(jià)值損失。2010—2015年ESV減少了3.29億元，各地類生態(tài)價(jià)值僅有未利用地生態(tài)價(jià)值有輕微提升，難以彌補(bǔ)耕地、林地、草地以及水域所帶來的價(jià)值損失，尤其耕地價(jià)值減少占據(jù)該時(shí)段總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的53.1%，其次是林地生態(tài)價(jià)值損失占總值變化的24.7%。2015—2018年ESV持續(xù)減少1.55億元，減少幅度有所減緩，但單項(xiàng)生態(tài)價(jià)值減少趨勢加大，其中耕地減少所帶來的生態(tài)服務(wù)價(jià)值損失達(dá)3.16億元，是該時(shí)段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總變化量的2.1倍，林地生態(tài)價(jià)值減少量次之，為1.46億元；該時(shí)段水域的增加帶來生態(tài)服務(wù)價(jià)值提升2.93億元，一定程度上補(bǔ)償了總生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的部分損失。

3.2.2 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間動(dòng)態(tài)變化 為消除研究區(qū)邊緣網(wǎng)格不完整所帶來的面積差異，選用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度來表征每個(gè)網(wǎng)格生態(tài)價(jià)值的高低。根據(jù)4個(gè)年份生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度數(shù)值特征，參考GIS自然斷點(diǎn)分級(jí)將價(jià)值強(qiáng)度分為：Ⅰ級(jí)低值區(qū)(<15 500元/hm2)、Ⅱ級(jí)較低值區(qū)(15 500～21 500元/hm2)、Ⅲ級(jí)中值區(qū)(21 500～27 400元/hm2)、Ⅳ級(jí)較高值區(qū)(27 400～33 300元/hm2)、Ⅴ級(jí)高值區(qū)(>33 300元/hm2)5個(gè)等級(jí)，從2005—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度分級(jí)空間分布上來看(圖2)，以巫溪—涪陵為界，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度較高區(qū)域主要分布在界線以東，強(qiáng)度偏低的區(qū)域主要分布在界線以西。高值區(qū)主要分布在庫區(qū)東部邊緣地帶的方斗山、大巴山、巫山等地，庫區(qū)西南邊緣江津的四面山也有少量分布，低值區(qū)主要位于庫區(qū)西部主城九區(qū)范圍以及西北邊緣的萬州、開州與中部地區(qū)的豐都、長壽等地，中值區(qū)主要分布在庫區(qū)北部的云陽奉節(jié)等縣。

圖2 2005-2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度空間分布

為明晰2005—2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度空間變化特征，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度變化率來進(jìn)一步分析。根據(jù)4個(gè)時(shí)間段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度變化特征，將其變化率分為：Ⅰ級(jí)顯著降低區(qū)(<-30%)，Ⅱ級(jí)降低區(qū)(-30%～0)，Ⅲ級(jí)增長區(qū)(0～30%)，Ⅳ級(jí)顯著增長區(qū)(>30%)4個(gè)等級(jí)，從2005—2018年各時(shí)段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度變化率分級(jí)空間分布上來看(圖3)，各時(shí)段變化率均以-30%～30%區(qū)間即Ⅱ，Ⅲ級(jí)區(qū)范圍為主，大量分布在研究區(qū)各個(gè)地區(qū)；Ⅰ級(jí)顯著降低區(qū)主要集中在庫區(qū)西部主城九區(qū)范圍內(nèi)，Ⅳ級(jí)顯著增長區(qū)主要分布在東南豐都、武隆、石柱等地以及北部云陽、奉節(jié)等地。

圖3 2005-2018年各時(shí)段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度變化率空間分布

2005—2010年內(nèi)Ⅲ，Ⅳ級(jí)增長區(qū)域范圍明顯大于Ⅰ，Ⅱ級(jí)降低區(qū)域范圍分布，也符合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值數(shù)量變化特征。該時(shí)段豐都、武隆、石柱等區(qū)縣增長速度快，且北部云陽、奉節(jié)等地屬于價(jià)值增長的主要區(qū)域，武隆等地開發(fā)打造本土自然資源，如仙女山、白馬山、烏江、芙蓉江等，注重林地水域的保護(hù)與建設(shè)，帶來生態(tài)價(jià)值的提升；而Ⅰ，Ⅱ級(jí)降低區(qū)域主要分布的西部主城九區(qū)范圍由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，生態(tài)地類轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，使得生態(tài)價(jià)值的快速下降。總體上東部的生態(tài)價(jià)值增長抵消了西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生態(tài)價(jià)值損失，并使2010年生態(tài)價(jià)值較2005年有了大幅提升。

2010—2015年時(shí)間段與2015—2018年時(shí)間段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度變化率空間分布特征大致相同，Ⅱ，Ⅲ級(jí)即小幅度變化區(qū)域分布廣，Ⅰ，Ⅳ級(jí)顯著變化區(qū)僅有零星分布，顯著下降區(qū)均主要位于西部主城區(qū)范圍，而顯著上升區(qū)分布較少，位于開州與萬州區(qū)。2010—2018年重慶處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的階段，建設(shè)用地的快速增長同時(shí)也意味著生態(tài)用地的面積減少，尤其耕地與林地在這期間的連續(xù)下降，耕地普遍擁有更好的區(qū)位優(yōu)勢，更平坦的地勢，同時(shí)也是建設(shè)所需要的優(yōu)勢條件，而林地的減少多是由于城市范圍的擴(kuò)張等，該兩時(shí)間段減少區(qū)域明顯多于增加區(qū)域，也符合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在數(shù)量上的變化特征。總體來看，2005—2018年Ⅰ，Ⅱ級(jí)降低區(qū)域主要分布于巫溪—涪陵一線以西，以主城區(qū)為主，Ⅲ，Ⅳ級(jí)增長區(qū)域主要分布于巫溪—涪陵一線以東，變化特征與生態(tài)價(jià)值強(qiáng)度空間分布特征較為一致，意味著以巫溪—涪陵為界，東西兩部分低高值分異更加明顯。

3.3 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間相關(guān)性分析

3.3.1 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間自相關(guān) 2005—2018年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran′sI值分別為0.700 7，0.701 6，0.703 8，0.705 1(表6)，均為正值，Z-score均達(dá)到214以上(>2.58)，p-value均為0(<0.01)，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度的空間分布具有顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系，即具有明顯的空間聚集效應(yīng)。2005—2018年Moran′sI指數(shù)以及Z值均呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度聚集趨勢明顯且在持續(xù)加強(qiáng)。

表6 2005-2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度全局空間自相關(guān)指數(shù)

全局空間自相關(guān)莫蘭指數(shù)(Moran′s I指數(shù))能夠反映數(shù)據(jù)在整體空間上的分布情況，為探測聚集效應(yīng)的具體位置以及空間局部變異即特定單元的空間聯(lián)系方式等，利用局部空間自相關(guān)分析來進(jìn)行研究。從LISA分布圖來看(圖4)，HH表示高—高聚集，HL表示高—低聚集，LH表示低—高聚集，LL表示低—低聚集，Not significant表示沒有顯著聚集效應(yīng)。從2005—2018年4個(gè)時(shí)間上來看三峽庫區(qū)(重慶段)局部空間自相關(guān)分布格局大致相同，空間分布穩(wěn)定。HH區(qū)域主要在研究區(qū)東北邊緣地帶、東南邊緣地區(qū)以及西南方江津區(qū)邊緣有連片分布，表示該區(qū)域及其周圍的ESV強(qiáng)度都較高，且呈顯著空間正相關(guān)，該區(qū)域大多為山地地區(qū)具有優(yōu)良的森林資源；LL區(qū)域主要分布在主城區(qū)及其周圍區(qū)縣范圍與研究區(qū)西北部開州區(qū)、萬州區(qū)以及云陽縣等地，表示該區(qū)域及其相鄰區(qū)域ESV強(qiáng)度均較低，且表現(xiàn)出顯著的空間正相關(guān)效應(yīng)，該區(qū)域人口分布較為密集，建設(shè)用地面積比例高；HL區(qū)域表示區(qū)域高值被低值包圍，LH區(qū)域則反之，表示低值區(qū)域被高值環(huán)繞，空間上呈顯著的負(fù)相關(guān)，具有空間異質(zhì)性，這兩類區(qū)域在研究區(qū)內(nèi)數(shù)量極少且分布零星，主要位于豐都縣中部以及萬州區(qū)中部。

圖4 2005-2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度局部自相關(guān)空間分布

3.3.2 三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用程度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值雙變量空間自相關(guān) 為進(jìn)一步探索三峽庫區(qū)(重慶段)土地利用情況與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度之間的空間關(guān)系，計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)土地利用程度指數(shù)值，采用雙變量空間自相關(guān)進(jìn)行分析，得到2005年、2010年、2015年、2018年Moran′sI指數(shù)分別為-0.463，-0.496，-0.502，-0.508。4期Moran′sI指數(shù)均為負(fù)值，且絕對(duì)值逐年增長，表明土地利用程度指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度間存在顯著的負(fù)效應(yīng)，且逐年加強(qiáng)，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度隨著土地利用程度的增加而下降。從LISA分布圖上看(圖5)，HH區(qū)域與LL區(qū)域在研究區(qū)范圍內(nèi)數(shù)量少且分布零星，HL區(qū)域在研究區(qū)巫溪—涪陵一線西側(cè)呈較大的連片分布，主要位于主城區(qū)及周圍區(qū)縣以及開州、萬州、豐都以西等地區(qū)。LH區(qū)域主要位于研究區(qū)東側(cè)邊緣地帶以及江津武隆北側(cè)等地。從雙變量LISA顯著性水平來看(圖6)，主城區(qū)中梁山脈與銅鑼山脈之間、江津北側(cè)、武隆北側(cè)、開州區(qū)中部、萬州區(qū)西北側(cè)以及巫溪巫山東側(cè)等地土地利用強(qiáng)度與ESV呈HL或LH極顯著相關(guān)(p<0.01)，其周邊地區(qū)表現(xiàn)為顯著相關(guān)(p<0.05)。

圖5 2005-2018年雙變量LISA空間分布

圖6 2005-2018年雙變量LISA顯著性水平空間分布

4 結(jié)論與建議

(1) 三峽庫區(qū)(重慶段)在2005—2018年土地利用轉(zhuǎn)型活躍程度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化空間分布一致。土地利用轉(zhuǎn)型數(shù)量上耕地轉(zhuǎn)出(減少)幅度最大，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入(新增)幅度最高，空間上主城區(qū)范圍及周邊區(qū)縣以及長江沿線地區(qū)地類轉(zhuǎn)型活躍，研究區(qū)東北側(cè)山地地區(qū)綜合土地利用地類轉(zhuǎn)型相對(duì)遲緩，與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變價(jià)率空間分布一致。

(2) 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)以巫溪—涪陵為界，西低東高，西減東增的格局。以巫溪—涪陵界以西為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度低值區(qū)及主要強(qiáng)度降低區(qū)，界線以東是強(qiáng)度高值區(qū)及強(qiáng)度主要增長區(qū)。今后應(yīng)把握ESV空間分布及時(shí)空變化特性，全局調(diào)整生態(tài)規(guī)劃。

(3) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度的空間分布具有顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系，且空間聚集趨勢明顯。HH區(qū)域大多為山地地區(qū)具有優(yōu)良的森林資源；LL區(qū)域人口分布較為密集，建設(shè)用地面積比例高。ESV空間特性明顯，充分利用其聚集效應(yīng)，改善生態(tài)環(huán)境，提高其服務(wù)價(jià)值。

(4) 土地利用程度指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值強(qiáng)度間存在顯著的負(fù)效應(yīng)，且逐年加強(qiáng)。HL區(qū)域在研究區(qū)巫溪—涪陵一線西側(cè)呈較大的連片分布；LH區(qū)域主要位于研究區(qū)東側(cè)邊緣地帶以及江津武隆北側(cè)等地。應(yīng)探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間異質(zhì)性及土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值間的空間相關(guān)性與異質(zhì)性，把握空間集聚效應(yīng)熱點(diǎn)區(qū)，合理規(guī)劃土地利用類型。

探究近15 a來土地利用轉(zhuǎn)型特征，采用了綜合土地利用變化率，考慮土地利用轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出雙向轉(zhuǎn)型，區(qū)分由于轉(zhuǎn)型增減抵消而忽略的單向轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出面積較大的情況，更加精確地識(shí)別土地利用轉(zhuǎn)型的活動(dòng)情況；利用當(dāng)量法將“綠水青山”量化為“金山銀山”，定量研究土地利用轉(zhuǎn)型所引起的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化空間分布規(guī)律；利用空間自相關(guān)方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分異情況進(jìn)行探查，了解空間變量的分布特性，并且運(yùn)用雙變量空間自相關(guān)來揭示土地利用系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的空間相關(guān)性，更加清晰土地利用系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，為決策者進(jìn)行區(qū)域土地資源優(yōu)化配置提供更直觀有效的信息。近15 a生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的提升主要得益于2005—2010年的林地增長，重慶自1997年直轄以來，加強(qiáng)林業(yè)建設(shè)，推進(jìn)退耕還林，森林增長速度達(dá)全國平均水平的4倍，由此使得EVS總量增加。隨著重慶經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，近年來林地耕地面積持續(xù)減少，使得生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，亟需優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)模式，科學(xué)管理土地開發(fā)利用，統(tǒng)籌生態(tài)要素合理布局，實(shí)現(xiàn)生態(tài)管控，推動(dòng)自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)長期協(xié)調(diào)發(fā)展。