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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (3): 207-217    DOI: 10.6046/zrzyyg.2021323
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湘西州地区生态系统服务价值时空特征及驱动分析
李静芝1,2(), 王苗1(), 冯文静1, 李彬1
1.长沙理工大学建筑学院,长沙 410076
2.洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室,长沙 410114
The characteristics and driving factors of spatiotemporal changes in the ecosystem service value in Xiangxi, Hunan, China
LI Jingzhi1,2(), WANG Miao1(), FENG Wenjing1, LI Bin1
1. School of Architecture, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, China
2. Key Laboratory of Dongting Lake Aquatic Eco-Environmental Control and Restoration of Hunan Province, Changsha 410114, China
全文: PDF(5466 KB)   HTML  
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摘要 

生态系统服务价值评估是生态环境保护、生态补偿、自然资源资产核算等政策的重要依据和基础,深入研究湖南省湘西土家族苗族自治州生态系统服务价值的时空变化特征及驱动因素,对其生态环境治理和保护具有重要意义。基于1990—2018年湘西州7期土地利用数据,对其土地利用变化进行分析,采用当量因子法对湘西州生态系统服务价值进行评估,结合空间统计模型对湘西州生态系统服务价值进行时空特征分析,进一步探究生态系统服务价值的驱动因素。结果表明: 湘西州地区主要土地利用类型为林地,28 a间由于建设占用,林地、草地面积减少,建设用地、湿地和未利用地面积增加,水域面积基本无变化,总体来看土地利用活跃程度不高; 生态系统服务总价值呈现先增加后减少再增加最后减少的趋势,呈M型变化特征,生态系统服务价值总体下降,空间上呈现出东南部高于西北部; 空间自相关分析表明研究区生态系统服务价值呈现出正向空间聚集特征,28 a来湘西州生态空间格局总体上没有发生大的变化; 生态系统服务价值时空差异的主要驱动因素为城镇化率、人口密度、林业总产值和林地面积。研究可以为湘西州土地资源的合理利用与生态环境保护提供理论参考。
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李静芝
王苗
冯文静
李彬
关键词 ： 生态系统服务价值,  时空特征,  空间自相关,  驱动因素,  湘西州    
Abstract：

The evaluation of ecosystem service value (ESV) is an important basis for formulating policies regarding ecological protection, ecological compensation, and the accounting for natural resource assets. An in-depth study of the characteristics and driving factors of the spatiotemporal changes in the ESV in Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture, Hunan Province, China is greatly significant for ecological control and protection. This study analyzed the changes in land use based on seven phases of 1990—2018 land use data of Xiangxi and evaluated the ESV in Xiangxi using the equivalence factor method. Moreover, it analyzed the spatiotemporal characteristics of the ESV by combining a spatial statistical model and further explored the driving factors of the ESV. The results are as follows. The main land type in Xiangxi is forest land. In the past 28 years, the area of forest land and grassland decreased due to occupation by construction land, the area of construction land, wetland, and unused land increased, and the water area roughly remained unchanged. Overall, land use in Xiangxi had a moderate or low degree of activity. The total ESV successively increased, decreased, increased, and decreased, forming an M-shaped trend. Moreover, it declined overall. Spatially, the total ESV was higher in the southeast than in the northwest. The spatial self correlation analysis indicated that the ESV in the study area showed positive spatial aggregation, and the ecological spatial pattern in Xiangxi had not changed significantly over the past 28 years. The driving factors leading to the spatiotemporal differences in the ESV main included urbanization rate, population density, the gross output by forestry, and area of forest land. This study will provide a theoretical reference for the rational utilization of land resources and ecological protection in Xiangxi.
Key words： ecosystem service value    spatiotemporal characteristics    spatial self correlation    driving factor    Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture
收稿日期: 2021-10-11      出版日期: 2022-09-21
ZTFLH:  TP79  
基金资助:湖南省自然科学基金项目“快速城市化背景下荆南三口河网地区水系结构变化及城市化响应”(2018JJ3526);湖南省教育厅科学研究项目“荆南三口河网地区城镇化进程中水资源优化调控研究”(17C0037)
通讯作者: 王苗
作者简介: 李静芝(1984-),女,博士,讲师,研究方向为国土空间规划、城市生态学。Email: lijingzhi2210862@163.com。
引用本文:   
李静芝, 王苗, 冯文静, 李彬. 湘西州地区生态系统服务价值时空特征及驱动分析[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 207-217.
LI Jingzhi, WANG Miao, FENG Wenjing, LI Bin. The characteristics and driving factors of spatiotemporal changes in the ecosystem service value in Xiangxi, Hunan, China. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(3): 207-217.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2021323      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I3/207
Fig.1  研究区位置及范围示意图
生态系统分类 供给服务 调节服务 支持服务 文化服务
一级
分类		 二级
分类		 食物
生产		 原料
生产		 水资源
供给		 气体
调节		 气候
调节		 净化
环境		 水文
调节		 土壤
保持		 维持养
分循环		 生物
多样性		 美学
景观
农田 旱地 1 155.23 543.64 27.18 910.59 489.27 135.91 366.95 1 399.86 163.09 176.68 81.55
水田 1 848.36 122.32 -3 574.41 1 508.59 774.68 231.05 3 696.72 13.59 258.23 285.41 122.32
林地 阔叶 394.14 897.00 462.09 2 949.23 8 834.09 2 623.04 6 442.09 3 601.59 271.82 3 275.41 1 440.64
针阔混交 421.32 964.95 502.86 3 193.86 9 554.40 2 704.59 4 770.41 3 887.00 299.00 3 533.63 1 549.36
针叶 299.00 706.73 366.95 2 310.45 6 890.59 2 025.04 4 539.36 2 799.73 217.45 2 555.09 1 114.45
灌木 258.23 584.41 299.00 1 916.32 5 748.95 1 739.64 4 552.95 2 337.63 176.68 2 133.77 937.77
草地 灌草丛 516.45 761.09 421.32 2 677.41 7 080.86 2 337.63 5 191.72 3 261.82 244.64 2 962.82 1 304.73
草甸 299.00 448.50 244.64 1 549.36 4 104.45 1 359.09 3 003.59 1 889.14 149.50 1 726.04 761.09
草原 135.91 190.27 108.73 693.14 1 821.18 598.00 1 331.91 842.64 67.95 761.09 339.77
湿地 沼泽地 285.41 339.77 1 766.82 1 291.14 2 446.36 2 446.36 16 472.17 1 630.91 122.32 5 354.81 3 221.04
滩地 407.73 339.77 1 753.23 1 291.14 2 446.36 2 446.36 16 458.58 1 508.59 122.32 5 341.22 3 207.45
未利
用地		 裸土地 13.59 40.77 27.18 149.50 135.91 421.32 285.41 176.68 13.59 163.09 67.95
裸岩石质地 0.00 0.00 0.00 27.18 0.00 135.91 40.77 27.18 0.00 27.18 13.59
水域 河渠 543.64 163.09 11 361.99 978.54 2 881.27 6 211.04 118 920.38 557.23 54.36 2 786.13 2 147.36
水库坑塘 543.64 149.50 2840.50 312.59 964.95 1 549.36 29 723.30 706.73 40.77 693.14 543.64
建设
用地		 城镇用地 13.59 13.59 0.00 380.55 951.36 0.00 27.18 543.64 0.00 0.00 0.00
农村居民点 13.59 13.59 0.00 380.55 951.36 0.00 27.18 543.64 0.00 0.00 0.00
其他建设用地 13.59 13.59 0.00 380.55 951.36 0.00 27.18 543.64 0.00 0.00 0.00
Tab.1  Single ecosystems service value coefficients of land use categories in Xiangxi(元/hm2)
驱动因子 变量
人口指标 X1为总人口,人; X2为城镇人口,人; X3为农村人口,人; X4为少数民族人口,人; X5为人口自然增长率,%; X6为人口密度,人/km2; X7为城镇化率,%
经济指标 X8为GDP总量,亿元; X9为人均GDP,元; X10为第一产业总产值,亿元; X11为第二产业总产值,亿元; X12为第三产业总产值,亿元; X13为农村人均纯收入,元; X14为农业总产值,万元; X15为林业总产值,万元; X16为牧业总产值,万元
农业指标 X17为耕地面积,hm2; X18为林地面积,hm2; X19为草地面积,hm2; X20为农作物播种面积,hm2; X21为粮食作物产量,t; X22为粮食作物播种面积,hm2
旅游指标 X23为旅游总人数,万人; X24为旅游年收入,万元
Tab.2  生态系统服务价值演变驱动力指标体系
Fig.2  1990—2018年湘西州土地利用分类
土地利用类型 1990—1995年 1995—2000年 2000—2005年 2005—2010年 2010—2013年 2013—2018年 1990—2018年
耕地 -0.18 0.21 -0.07 -0.04 -0.39 -0.18 -0.09
林地 0.05 -0.06 0.01 -0.01 -0.05 -0.01 -0.01
草地 0.19 -0.26 -0.01 -0.02 -0.13 -0.05 -0.04
水域 -2.29 2.00 0.82 -0.49 -1.65 0.66 -0.10
建设用地 0.17 1.01 1.39 2.37 21.24 5.90 6.03
湿地 -6.11 16.48 -6.25 18.41 -3.36 0.45 1.92
未利用地 0.00 1.53 0.00 0.00 47.99 -1.91 4.91
综合土地利用动态度 0.06 0.06 0.01 0.01 0.26 0.22 0.07
Tab.3  1990—2018年湘西州土地利用动态度
土地利
用类型		 ESV/亿元 1990—2018年ESV
变化量/亿元		 变化
率/%
1990年 1995年 2000年 2005年 2010年 2013年 2018年
耕地 30.098 9 33.255 3 28.461 6 30.520 0 28.542 9 25.109 6 23.175 1 -6.923 8 -23.00
林地 560.697 0 626.099 3 529.272 4 569.876 2 533.688 8 473.399 0 440.539 8 -120.157 2 -21.43
草地 53.139 8 59.735 7 50.002 0 53.788 3 50.336 5 44.524 5 41.333 0 -11.806 8 -22.22
湿地 0.265 2 0.205 5 0.317 3 0.234 7 0.422 3 0.338 1 0.322 0 0.056 8 21.42
未利用地 0.000 2 0.000 3 0.000 2 0.0003 0.000 2 0.002 0 0.001 6 0.001 4 700.00
水域 23.849 1 23.679 2 22.102 6 24.835 0 22.803 7 20.665 8 19.794 6 -4.054 5 -17.00
建设用地 0.275 8 0.310 3 0.276 0 0.317 7 0.333 0 0.485 3 0.585 4 0.309 6 112.24
总计 668.326 0 743.285 6 630.432 1 679.572 2 636.127 4 564.524 3 525.751 5 -142.574 5 -21.33
Tab.4  1990—2018年湘西州各土地利用类型生态系统服务价值变化
生态系统服务功能 ESV/亿元 1990—2018年ESV
变化量/亿元		 增长
率/%
一级类型 二级类型 1990年 1995年 2000年 2005年 2010年 2013年 2018年
供给服务 食物生产 16.80 18.68 15.86 17.05 15.95 14.10 13.07 -3.73 -22.21
原料生产 19.82 22.10 18.71 20.13 18.85 16.70 15.52 -4.29 -21.67
水资源供给 0.76 0.60 0.69 0.85 0.79 0.74 0.79 0.03 4.05
调节服务 气体调节 66.46 74.17 62.72 67.51 63.22 56.06 52.14 -14.31 -21.54
气候调节 179.91 200.89 169.78 182.81 171.21 151.88 141.36 -38.54 -21.42
净化环境 54.21 60.43 51.15 55.10 51.59 45.76 42.59 -11.62 -21.43
水文调节 149.99 165.16 141.27 152.84 142.84 127.10 118.65 -31.34 -20.90
支持服务 土壤保持 76.26 85.08 71.98 77.48 72.57 64.34 59.88 -16.38 -21.48
维持养分循环 6.73 7.50 6.35 6.83 6.40 5.66 5.26 -1.46 -21.76
生物多样性 67.60 75.44 63.79 68.68 64.34 57.04 53.07 -14.53 -21.49
文化服务 美学景观 29.81 33.24 28.13 30.29 28.37 25.16 23.41 -6.39 -21.45
总计 668.33 743.29 630.43 679.57 636.13 564.52 525.75 -142.57 -21.33
Tab.5  1990—2018年湘西州各生态系统服务功能价值估算
Fig.3  1990—2018年湘西州生态系统服务价值空间分布
土地类型 1990年 1995年 2000年 2005年 2010年 2013年 2018年
耕地VC±50% 0.045 0 0.044 7 0.045 1 0.044 9 0.044 9 0.044 5 0.044 1
林地VC±50% 0.839 0 0.842 3 0.839 5 0.838 6 0.839 0 0.838 6 0.837 9
草地VC±50% 0.079 5 0.080 4 0.079 3 0.079 2 0.079 1 0.078 9 0.078 6
湿地VC±50% 0.000 4 0.000 3 0.000 5 0.000 3 0.000 7 0.000 6 0.000 6
未利用地VC±50% 0.000 0 0.000 0 0.000 0 0.000 0 0.000 0 0.000 0 0.000 0
水域VC±50% 0.035 7 0.031 9 0.035 1 0.036 5 0.035 8 0.036 6 0.037 7
建设用地VC±50% 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 5 0.000 5 0.000 9 0.001 1
Tab.6  1990—2018年湘西州敏感性指数(CS)
指标 1990年 1995年 2000年 2005年 2010年 2013年 2018年
Moran’s I 0.428 1 0.428 3 0.428 1 0.428 7 0.428 0 0.426 1 0.423 2
统计量 21.649 6 22.009 8 21.818 9 22.160 5 22.167 7 21.591 4 20.700 9
p 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Tab.7  湘西州生态系统服务价值的全局Moran’s I
Fig.4  1990—2018年湘西州生态系统服务价值LISA聚集图
生态系统服务
价值类型/亿元		 回归模型① 调整后R2
生态系统服务总价值 y = - 4.361 X 7 + 754.142 0.609
y = - 12.148 X 7 + 0.006 X 15 + 　 　 761.993 y = - 6.133 X 7 + 0.004 X 15 + 　 　 0.025 X 18 - 2.661 × 10 4 0.836
0.984
供给服务价值 y 1 = - 0.200 X 6 + 70.145 0.604
y 1 = - 0.242 X 7 + 42.088 0.610
调节服务价值 y 2 = - 2.926 X 7 + 508.02 0.608
y 2 = - 8.171 X 7 + 0.004 X 15 + 　 　 513.340 0.837
支持服务价值 y 3 = - 0.996 X 7 + 170.300 0.610
文化服务价值 y 4 = - 0.197 X 7 + 33.695 0.609
Tab.8  湘西州生态系统服务价值回归模型
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