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宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究

冯耀发 周波 廖元培

冯耀发, 周波, 廖元培. 宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究[J]. 四川林业科技, 2023, 44(2): 122−129 doi: 10.12172/202204260001
引用本文: 冯耀发, 周波, 廖元培. 宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究[J]. 四川林业科技, 2023, 44(2): 122−129 doi: 10.12172/202204260001
FENG Y F, ZHOU B, LIAO Y P. Study on land use change and its eco-environmental effects in Yibin city[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(2): 122−129 doi: 10.12172/202204260001
Citation: FENG Y F, ZHOU B, LIAO Y P. Study on land use change and its eco-environmental effects in Yibin city[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(2): 122−129 doi: 10.12172/202204260001

宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究


doi: 10.12172/202204260001
详细信息
    作者简介:

    冯耀发(1996—),男,硕士研究生,1073216266@qq.com

    通讯作者: zxt001@163.com
  • 基金项目:  四川大学-宜宾市人民政府市校战略合作专项资金项目“宜宾市低碳城市规划及其示范区布局研究”(2020CDYB-24)

Study on Land Use Change and Its Eco-Environmental Effects in Yibin City

More Information
    Corresponding author: zxt001@163.com
  • 摘要: 在“双碳”目标和可持续发展背景下,探讨长江首城——宜宾市自实施退耕还林、天然林自然资源保护等生态工程以来土地利用格局的变化以及生态环境的响应,为该地区的国土空间规划和生态环境治理提供重要的科学依据。基于2000年、2010年、2020年3期遥感影像数据,以宜宾市域为研究范围,从土地利用动态度、生态环境质量及生态系统服务价值等方面综合分析了宜宾市土地利用变化及其生态环境效应,结果表明:(1)自2000年以来,宜宾市土地利用变化主要表现为草地、耕地面积减少,林地面积先增后减呈波动变化,建设用地、水体面积增加。建设用地和水体动态度最大且呈正向变化。(2)20年间生态系统服务价值从333.21亿元增至347.82亿元,增长了14.61亿元。(3)2000年、2010年、2020年生态环境质量指数分别为0.4065、0.4077、0.4078,研究区生态环境质量在维持着相对平衡的同时呈现出上升态势,但在区域内部改善与恶化并存。宜宾市长江生态第一城的建设任重而道远,未来应继续扎实推进岷江、向家坝库区等地的生态修复工作,着重提升区域生态系统服务能力,切实走好宜宾的生态、低碳发展之路。
  • 图  1  研究区2000—2020年土地利用类型

    Fig.  1  Land use types in the study area from 2000 to 2020

    图  3  研究区生态系统服务价值柱状图

    Fig.  3  Histogram of ecosystem service value in the study area

    图  2  研究区生态环境质量指数柱状图

    Fig.  2  Histogram of eco-environmental quality index in the study area

    表  1  土地利用分类及生态环境指数赋值

    Tab.  1  Land use classification and ecological environment index assignment

    编号一级类型二级类型生态质量指数赋值
    1耕地11  水田0.30
    12  旱地0.25
    2林地21  有林地0.95
    22  灌木林0.65
    23  疏林地0.45
    24  其他林地0.40
    3草地31  高覆盖草地0.75
    32  中覆盖草地0.45
    33  低覆盖草地0.20
    4水体41  河渠0.55
    42  湖泊0.75
    43  水库坑塘0.55
    44  永久性冰川雪地0.90
    45  滩涂0.45
    46  滩地0.55
    5城乡建设用地51  城镇用地0.20
    52  农村居民点用地0.20
    53  其他建设用地0.15
    6未利用地61  沙地0.01
    62  戈壁0.01
    63  盐碱地0.05
    64  沼泽地0.65
    65  裸土地0.05
    66  裸岩石砾地0.01
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    表  2  宜宾市各地类单位面积生态系统服务价值当量 单位:元·hm−2

    Tab.  2  Value equivalent of ecosystem services per unit area in Yibin city unit: yuan·hm−2

    生态服务功能耕地林地草地建设用地未利用地水体
    供给服务食物生产2403.52631.49217.4822.550.001739.82
    原料生产533.221435.35304.4766.040.00501.00
    水资源供给−2838.48739.42173.9843.500.0018029.64
    调节服务气体调节1936.354720.051109.94240.0343.501675.38
    气候调节1011.6714136.002914.19217.480.004981.03
    净化环境294.804198.11956.90674.98217.4812070.77
    水文调节3252.4910308.402131.27457.5066.05222348.38
    支持服务土壤保持1130.885763.941348.36283.5343.502023.34
    维持养分循环338.30435.00109.5422.550.00153.04
    生物多样性370.525242.001217.87260.9743.505546.47
    文化服务美学景观164.322305.26544.50109.5422.554111.12
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    表  3  宜宾市2000—2010年土地利用类型面积转移矩阵 单位:km2

    Tab.  3  Area transfer matrix of land use types in Yibin city from 2000 to 2010 Unit: km2

    2000地类2010地类
    草地建设用地耕地林地水体未利用
    草地443.890.2816.2413.120.460.00
    建设用地0.0376.722.560.550.680.00
    耕地15.7545.618037.43111.775.060.01
    林地5.484.6363.494265.290.380.01
    水体0.290.451.610.67145.450.00
    未利用0.010.000.010.000.000.74
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    表  4  宜宾市2010—2020年土地利用类型面积转移矩阵 单位:km2

    Tab.  4  Area transfer matrix of land use types in Yibin city from 2010 to 2020 unit: km2

    2010地类2020地类
    草地建设用地耕地林地水体未利用
    草地398.500.8831.8430.194.010.00
    城乡建设用地0.23112.759.881.523.290.02
    耕地31.74101.497577.55361.3548.980.08
    林地30.786.90370.273975.457.700.03
    水体0.161.9010.221.25138.420.00
    未利用0.040.000.050.030.000.64
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    表  5  宜宾市2010—2020年土地利用变化及动态度

    Tab.  5  Land use change and dynamics of Yibin city from 2010 to 2020

    土地利用类型2000年2010年2020年动态度/%
    面积/KM2占比/%面积/KM2占比/%面积/KM2占比/%2000—2010年2010—2020年2000—2020年
    草地473.993.57465.453.51461.453.48−0.18−0.09−0.26
    建设用地80.540.61127.690.96223.921.695.857.5417.80
    耕地8215.6361.968121.3461.267999.8160.34−0.11−0.15−0.26
    林地4339.2832.744391.433.124369.7932.960.12−0.050.07
    水体148.471.12152.031.15202.411.530.243.313.63
    未利用地0.760.000.760.000.770.000.000.130.13
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    表  6  宜宾市2000—2020年生态系统服务价值 单位:亿元

    Tab.  6  Ecosystem service value of Yibin city from 2000 to 2020 unit: 100 million yuan

    年份耕地林地草地建设用地未利用地水体总价值
    2000年70.63216.65.230.190.0040.56333.21
    2010年69.82219.185.130.310.0041.51335.95
    2020年68.78218.125.090.540.0055.29347.82
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    表  7  宜宾市2000—2020年敏感性系数

    Tab.  7  Sensitivity coefficient of Yibin city from 2000 to 2020

    土地利用类型2000年2010年2020年
    耕地VC±50%0.21200.20780.1977
    林地VC±50%0.65000.65240.6271
    草地VC±50%0.01570.01530.0146
    建设用地VC±50%0.00060.00090.0016
    未利用地VC±50%0.00000.00000.0000
    水域VC±50%0.12170.12360.1589
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    表  8  2000—2020年宜宾市生态环境质量指数

    Tab.  8  Eco-environmental quality index of Yibin city from 2000 to 2020

    土地利用类型草地建设用地耕地林地水体未利用地合计
    2000年0.01600.00120.17040.21280.00610.00000.4065
    2010年0.01570.00190.16850.21530.00630.00000.4077
    2020年0.01570.00350.16590.21420.00850.00000.4078
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    表  9  2000—2020年促使生态环境质量改善和恶化的主要地类及贡献率

    Tab.  9  Main land types and the contribution rates to the improvement and deterioration of ecological environmental quality from 2000 to 2020

    2000—2010年生态环境改善 2010—2020年生态环境恶化
    土地利用/覆盖变化类型贡献率 土地利用/覆盖变化类型贡献率
    耕地转换为草地0.00021草地转换为建设用地−0.00002
    耕地转换为林地0.00316草地转换为耕地−0.00042
    耕地转换为水体0.00010林地转换为草地−0.00189
    草地转换为林地0.00020林地转换为建设用地−0.00023
    林地转换为耕地−0.01047
    水体转换为耕地−0.00021
    水体转换为建设用地−0.00005
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    出版历程
    • 收稿日期:  2022-04-26
    • 网络出版日期:  2023-02-03
    • 刊出日期:  2023-04-25

    宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究

    doi: 10.12172/202204260001
      作者简介:

      冯耀发(1996—),男,硕士研究生,1073216266@qq.com

      通讯作者: zxt001@163.com
    基金项目:  四川大学-宜宾市人民政府市校战略合作专项资金项目“宜宾市低碳城市规划及其示范区布局研究”(2020CDYB-24)

    摘要: 在“双碳”目标和可持续发展背景下,探讨长江首城——宜宾市自实施退耕还林、天然林自然资源保护等生态工程以来土地利用格局的变化以及生态环境的响应,为该地区的国土空间规划和生态环境治理提供重要的科学依据。基于2000年、2010年、2020年3期遥感影像数据,以宜宾市域为研究范围,从土地利用动态度、生态环境质量及生态系统服务价值等方面综合分析了宜宾市土地利用变化及其生态环境效应,结果表明:(1)自2000年以来,宜宾市土地利用变化主要表现为草地、耕地面积减少,林地面积先增后减呈波动变化,建设用地、水体面积增加。建设用地和水体动态度最大且呈正向变化。(2)20年间生态系统服务价值从333.21亿元增至347.82亿元,增长了14.61亿元。(3)2000年、2010年、2020年生态环境质量指数分别为0.4065、0.4077、0.4078,研究区生态环境质量在维持着相对平衡的同时呈现出上升态势,但在区域内部改善与恶化并存。宜宾市长江生态第一城的建设任重而道远,未来应继续扎实推进岷江、向家坝库区等地的生态修复工作,着重提升区域生态系统服务能力,切实走好宜宾的生态、低碳发展之路。

    English Abstract

    • 全球气候变化已成为21世纪国际社会共同关注的焦点,也是当前人类所面临的最重大的生态危机挑战[1],自1992年我国成为最早签署《联合国气候变化框架公约》的缔约方之一到2020年9月习近平主席在第七十五届联合国大会上宣布“中国将提高国家自主贡献力度[2],二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”,我国一直积极致力于应对国际气候变化和生态变化,提出“双碳目标”并主动承担应对全球气候变化的责任也展现出我国的社会主义大国担当。

      土地利用/覆被变化(LUCC)计划是由国际地圈与生物圈计划(IGBP)和国际全球变化人文因素计划(IHDP)于1995年共同推出的一项生态环境研究计划[3]。该计划自提出以来便备受国际、国内学者的广泛关注,在如何应对全球气候变化和生态危机的大背景下,区域LUCC及其引起的生态环境变化研究也一直是国内外生态环境研究领域的热点和前沿课题[4]。目前许多国内外学者已分别从全球、洲际、区域等尺度对LUCC及其生态环境效应进行了广泛研究,但仍以单一要素如气候、水文、生物多样性等的研究为主[5][6][7]。国内在该研究领域上多集中于生态脆弱区、典型区域(流域)、经济发达地区,如李晓文等[8]在土地利用分类的二级体系下模糊赋值各地类所具有的生态环境质量值,通过计算甘肃河西地区生态环境质量指数定量分析了河西地区的生态效应;毋兆鹏等[9]以生态系统服务功能为视角,采用梯次环方法以生态环境质量指数和生态贡献率为度量指标对精河流域LUCC及生态环境的反馈展开了研究;王永洵等[10]从三生视角出发,通过构建景观生态格局因子,计算生态环境质量指数和土地利用转型贡献率的方法对福建海岸带的生态环境效应进行了定量研究;李梅娜等[11]以长江三角洲为典型区,运用土地利用转移矩阵及扩展强度指数研究了该地区在快速城市化进程中,建设用地和围填海导致的生态环境效应。总体而言,目前此类研究仍多聚焦于省域、生态典型区(流域)等宏观尺度,且多从生态环境质量、生态服务等单一方面进行区域生态环境效应的研究。反观我国西南地区尤其是川南地区,以市域为基础单元的LUCC变化及其生态环境效应的综合定量研究尚缺乏不足。

      宜宾市作为长江首城,川南城市群主要节点城市,且位于成渝双城经济圈的规划建设范围内,本文以宜宾市为研究区,从生态环境质量和生态系统服务两个层面对研究区LUCC引起的生态环境效应进行了综合定量分析,与以往该类研究相比,研究方法更具综合性,研究结果更具全面性。本研究通过土地利用转移矩阵,从研究区各用地类型变化的数量、速度以及相互间的转化等方面分析了宜宾市自2000年以来的土地利用变化特征;利用区域生态环境质量指数、生态系统服务价值、敏感性分析、土地利用功能转型生态贡献率等方法对该区2000—2020年间土地利用变化引起的生态环境效应进行了综合研究。在“双碳”目标和可持续发展的背景下,本研究不仅可以揭示宜宾市近20年来城市化过程中LUCC对区域生态环境的影响,还能为宜宾市土地资源管理和生态环境保护提供重要的科学依据,对当地相关部门制定生态安全条件下的国土空间规划,探索区域全面、协调、低碳、可持续的发展路径也有着重要的参考价值和现实意义。

      • 宜宾市位于四川盆地南部,地处云贵川三省结合部,面积约1.30×104 Km2,地形整体西南高、东北低,属亚热带季风性湿润气候,全市森林覆盖率超过46%,辖3区7县。根据全国第七次人口普查数据,宜宾市常住人口为4588804人。宜宾市生态地位极高,长江、岷江、金沙江在此汇流,做好本地区的生态环境保护对川南地区及长江上游地区的可持续发展都具有积极意义。

      • 2000年、2010、2020年三期遥感影像数据来源于中国科学院资源环境与科学技术中心(https://www.resdc.cn),遥感数据的空间分辨率为30M,有着87%以上的数据解译精度,影像质量较好,源数据分为25个二级地类,借助ArcGIS软件,通过栅格转面、融合、相交、重分类等数据处理过程,进行数据统计及空间叠加分析,得到宜宾市土地利用类型面积及变化幅度、土地利用类型转移矩阵和空间分布图。研究中涉及到的经济数据来自《中国统计年鉴》《四川省统计年鉴》及《全国农产品成本收益资料汇编》。

      • 土地利用动态度是表示土地利用类型数量变化、土地利用程度变化及土地利用变化的区域差异指标[12],可以反映研究期内特定土地利用类型的数目变化,表达式为:

        $$ K=\frac{U_b-U_a}{U_a}\times \frac{1}{T}\times 100{\text{%}} $$ (1)

        式中:为研究期内某种地类的动态度;UaUb各代表研究期始及研究期末土地利用类型的数量;T为变化时间段。

      • 土地利用类型转移矩阵可表征各土地类型的转移数量及状态,利用ArcGIS软件将研究区每期土地利用数据进行融合和相交处理,最后通过Excel软件数据透视表建立土地利用转移矩阵[13-14]。其表达式为:

        $$ S_{ ij} = \left| {\begin{array}{*{20}{c}} {S_{ 11}}& \cdots &{S_{ 1n}} \\ \vdots & \vdots & \vdots \\ {S_{ n1}}& \cdots &{S_{ nn}} \end{array}} \right| $$ (2)

        式中:S为用地类型面积,n为用地类型数,ij分别为研究初期与末期的用地类型。

      • 该方法综合考虑了研究区各用地类型的生态环境差异及面积占比,对其生态环境质量可进行定量分析。此次研究参考李晓文等[7]、崔佳等[15]、杨清可等[16]、李平星等[17]的指数确定标准,基于专家评分并结合研究区实际情况,以土地利用类型的二级分类体系为基准,模糊赋值其生态环境质量(见表1)。

        表 1  土地利用分类及生态环境指数赋值

        Table 1.  Land use classification and ecological environment index assignment

        编号一级类型二级类型生态质量指数赋值
        1耕地11  水田0.30
        12  旱地0.25
        2林地21  有林地0.95
        22  灌木林0.65
        23  疏林地0.45
        24  其他林地0.40
        3草地31  高覆盖草地0.75
        32  中覆盖草地0.45
        33  低覆盖草地0.20
        4水体41  河渠0.55
        42  湖泊0.75
        43  水库坑塘0.55
        44  永久性冰川雪地0.90
        45  滩涂0.45
        46  滩地0.55
        5城乡建设用地51  城镇用地0.20
        52  农村居民点用地0.20
        53  其他建设用地0.15
        6未利用地61  沙地0.01
        62  戈壁0.01
        63  盐碱地0.05
        64  沼泽地0.65
        65  裸土地0.05
        66  裸岩石砾地0.01

        其表达式如下:

        $$ EV_t = \sum\limits_{i = {{1}}}^{{n}} {\frac{{{\rm{A}}_{{\rm{k}}i}}}{{{\rm{A}}_{\rm{k}}}}} \times R_i $$ (3)

        式中:EVt为研究区第时期生态环境质量指数;AKi为研究区域内第时期第种地类的面积;AK表示研究区总面积;Ri是第i种地类的生态环境指数值;n是研究区的用地类型数量。

      • 该研究方法指由于研究区内某种土地利用类型发生变化进而引起的区域生态质量的改变[18-19],其表达式为:

        $$ LE_i = (LE_{t + 1} - LE_t)LA/TA $$ (4)

        式中,LEi代表研究区用地类型变化的生态贡献率;LEtLEt+1分别代表研究区某种地类所反映的变化初、末期的生态质量指数;LA为此地类的面积变化量;TA是研究区总面积。

      • 本研究ESV的计算参照谢高地等[20-21]制定的中国生态系统单位面积ESV当量因子表及本地区已有研究,以宜宾市现状为依据,采用粮食产量修正法对其进行修正[22]。首先通过查阅年鉴,得知水稻和玉米为宜宾市主要粮食作物,然后获取2种粮食作物的平均产量、播种面积及价格,带入式(5)计算得到宜宾市1个生态系统服务价值当量因子价格为 1610.94元/hm。最后结合谢高地等研究和当量因子价格计算得到宜宾市 ESV 当量(见表2)。

        表 2  宜宾市各地类单位面积生态系统服务价值当量 单位:元·hm−2

        Table 2.  Value equivalent of ecosystem services per unit area in Yibin city unit: yuan·hm−2

        生态服务功能耕地林地草地建设用地未利用地水体
        供给服务食物生产2403.52631.49217.4822.550.001739.82
        原料生产533.221435.35304.4766.040.00501.00
        水资源供给−2838.48739.42173.9843.500.0018029.64
        调节服务气体调节1936.354720.051109.94240.0343.501675.38
        气候调节1011.6714136.002914.19217.480.004981.03
        净化环境294.804198.11956.90674.98217.4812070.77
        水文调节3252.4910308.402131.27457.5066.05222348.38
        支持服务土壤保持1130.885763.941348.36283.5343.502023.34
        维持养分循环338.30435.00109.5422.550.00153.04
        生物多样性370.525242.001217.87260.9743.505546.47
        文化服务美学景观164.322305.26544.50109.5422.554111.12
        $$ E = \frac{1}{7} \times Q \times W $$ (5)

        式(5)中,E表1个标准单位生态系统服务价值当量;Q为主要粮食作物平均价格;W为粮食作物单位面积产量。

        采用计算公式[式(6)—(7)]来计量宜宾市的生态系统服务价值。

        $$ V_{ES,k} = A_k \times \sum {C_{v,k}} $$ (6)
        $$ V_{ES} = \sum {V_{ES,K}} $$ (7)

        式(6)—(7)中,VES,K为第 k 种地类的ESV(元·a−1 ); Ak代表第K种地类的面积(hm2 ); CV,k为地类K的不同ESV价值系数(元·hm−2 ·a−1 ); VES为研究区生态系统服务总价值(元·a−1)。

      • 为了验证ESV系数的准确性,使用敏感性模型,将CV上下调整50%,然后计算ESV对CV变化的响应,最终确定ESV对改进的CV的依赖程度。当CS>1时,ESV对CV富有弹性,ESV计算结果的可信度低;当CS<1时,ESV则对CV缺乏弹性,表明ESV计算结果可靠。

        $$ \begin{gathered} CS = \left|\frac{{(ESVu - ESVz)/ESVz}}{{(VCur - VCzr)/VCzr}}\right| \end{gathered} $$ (8)

        式中:CS为敏感性系数;uz分别为初始值和调整后的值。

      • 研究期宜宾市土地利用空间分布如图1所示,土地利用转移矩阵及土地利用变化动态度如表3表4表5所示。从土地类型分布来看,耕地主要分布于市域东北部,草地和林地主要分布于市域西北部和东南部,建设用地则集中分布于三江流域,少部分建设用地呈星状散落分布于市域范围内。在2000—2020年间研究区各土地利用类型中,建设用地、林地、水体以及未利用地面积均有上涨,草地和耕地面积明显减少,且宜宾市土地利用类型占比最高的为耕地,各土地利用类型面积占比耕地>林地>草地>建设用地>水体>未利用地。

        图  1  研究区2000—2020年土地利用类型

        Figure 1.  Land use types in the study area from 2000 to 2020

        表 3  宜宾市2000—2010年土地利用类型面积转移矩阵 单位:km2

        Table 3.  Area transfer matrix of land use types in Yibin city from 2000 to 2010 Unit: km2

        2000地类2010地类
        草地建设用地耕地林地水体未利用
        草地443.890.2816.2413.120.460.00
        建设用地0.0376.722.560.550.680.00
        耕地15.7545.618037.43111.775.060.01
        林地5.484.6363.494265.290.380.01
        水体0.290.451.610.67145.450.00
        未利用0.010.000.010.000.000.74

        表 4  宜宾市2010—2020年土地利用类型面积转移矩阵 单位:km2

        Table 4.  Area transfer matrix of land use types in Yibin city from 2010 to 2020 unit: km2

        2010地类2020地类
        草地建设用地耕地林地水体未利用
        草地398.500.8831.8430.194.010.00
        城乡建设用地0.23112.759.881.523.290.02
        耕地31.74101.497577.55361.3548.980.08
        林地30.786.90370.273975.457.700.03
        水体0.161.9010.221.25138.420.00
        未利用0.040.000.050.030.000.64

        表 5  宜宾市2010—2020年土地利用变化及动态度

        Table 5.  Land use change and dynamics of Yibin city from 2010 to 2020

        土地利用类型2000年2010年2020年动态度/%
        面积/KM2占比/%面积/KM2占比/%面积/KM2占比/%2000—2010年2010—2020年2000—2020年
        草地473.993.57465.453.51461.453.48−0.18−0.09−0.26
        建设用地80.540.61127.690.96223.921.695.857.5417.80
        耕地8215.6361.968121.3461.267999.8160.34−0.11−0.15−0.26
        林地4339.2832.744391.433.124369.7932.960.12−0.050.07
        水体148.471.12152.031.15202.411.530.243.313.63
        未利用地0.760.000.760.000.770.000.000.130.13

        根据表3表4,从土地利用结构来看,宜宾市主要用地类型为耕地和林地,研究区20年间耕地面积明显减少,主要转为林地和建设用地,转换面积分别为473.12 km2、147.10 km2;建设用地的面积增加较明显,耕地是其主要转换来源地,20年间增加了143.38 km2;水体面积明显增加,20年间增加了53.94 km2,主要由耕地及林地转换而来;草地面积在不断减少,主要转出方式为耕地和林地,减少面积12.54 km2;林地面积自2000年以来增加了30.51 km2,主要由草地和耕地转入;研究期内未利用地面积基本保持不变。

        从土地利用动态度来看(见表5),20年间建设用地和水体的动态度远高于其他土地利用类型,分别为17.80%和3.31%,建设用地变化较为剧烈,说明宜宾市经济发展处于活跃期;草地和耕地的动态度呈负向变化,其他用地类型均为正向变化。自2000—2010年和2010—2020年间,宜宾市耕地动态度分别为−0.11和−0.15,这与自1998年以来宜宾市实施退耕还林工程和天然林保护工程关系密切,同时两个10年间耕地动态度均为负数,也说明未来耕地面积的缩减仍旧是宜宾市土地利用变化的主要表现形式;同时期草地动态度分别为−0.18和−0.09;林地为0.12和−0.05。

      • 在研究期内对生态系统服务价值(见表6图3)具体分析如下:总体上宜宾市生态系统服务价值总量呈上升趋势,20年以来增加了14.61亿元。在2000—2010年,宜宾市生态系统服务价值增幅最大的为林地,减幅最大的为草地;生态系统服务价值总量从2000年的333.21亿元增至2010年的335.95亿元,共增加了2.74亿元。在2010—2020年,宜宾市生态系统服务价值增幅最大的为水体,减幅最大的为林地,生态系统服务价值总量从2010年的335.95亿元增至2020年的347.82亿元,共增加了11.87亿元。

        表 6  宜宾市2000—2020年生态系统服务价值 单位:亿元

        Table 6.  Ecosystem service value of Yibin city from 2000 to 2020 unit: 100 million yuan

        年份耕地林地草地建设用地未利用地水体总价值
        2000年70.63216.65.230.190.0040.56333.21
        2010年69.82219.185.130.310.0041.51335.95
        2020年68.78218.125.090.540.0055.29347.82

        图  3  研究区生态系统服务价值柱状图

        Figure 3.  Histogram of ecosystem service value in the study area

        宜宾市生态系统服务价值总量的增加与近年来开展的石漠化等生态脆弱区和向家坝库区等重点区域生态修复工作取得积极进展有着密切关系;由于宜宾地处三江汇流之地,水资源丰富、水系发达,水体的ESV对总价值贡献较大,且在研究区内水体和林地两大地类的ESV变化对宜宾市总ESV变化起到关键性甚至决定性的作用。

      • 表7可知,敏感性系数最高的为林地,研究期内最高为0.6524,即当林地的ESV系数增加1%时,总的ESV增加0.6524%,因此林地对ESV的贡献最大;研究结果的最小值为0.0006,这表示当建设用地的生态价值系数(CV)提高1%,生态系统服务总价值(ESV)仅提高0.0006%;未利用地价值系数几乎不影响ESV,所以未利用地敏感性系数为0。总体来看,2000—2020年宜宾市林地和耕地敏感性系数为所有用地类型中最高,说明这2类土地利用类型是影响ESV总量的敏感因子,而水域和建设用地的敏感性系数在逐渐增加,说明水体的变化和建设用地的变化对研究区ESV变化的影响也在增大,草地则反之。数据显示:宜宾市ESV对CV缺乏弹性,虽然不同地类的生态价值系数有不确定的特征,但利用该系数对研究区ESV的评估较为准确,因此结果稳健、可信。

        表 7  宜宾市2000—2020年敏感性系数

        Table 7.  Sensitivity coefficient of Yibin city from 2000 to 2020

        土地利用类型2000年2010年2020年
        耕地VC±50%0.21200.20780.1977
        林地VC±50%0.65000.65240.6271
        草地VC±50%0.01570.01530.0146
        建设用地VC±50%0.00060.00090.0016
        未利用地VC±50%0.00000.00000.0000
        水域VC±50%0.12170.12360.1589
      • 根据公式(3),得到宜宾市三期生态环境质量指数(见表8)分别为0.4065、0.4077和0.4078。在研究期内,宜宾市区域生态环境质量指数由0.4065上升到0.4078,增加了0.0013,总体上宜宾市生态环境质量呈改善趋势;2000—2010年,研究区生态环境质量指数增加了0.0012,致使生态环境质量改善的主要原因是林地面积的增加;在2010—2020年,生态环境质量稍有增加,增加了0.0001,其中水体和建设用地是研究区生态环境质量提高的主要贡献项。研究期内,草地、耕地生态环境质量下降趋势明显,建设用地、水体的生态环境质量指数呈上升趋势,林地生态环境质量指数呈先增加后减少的变化趋势。总体来看,20年间研究区生态环境质量在维持着相对平衡的同时呈上升态势,由于宜宾市土地类型中耕地和林地面积占比较高,所以耕地和林地面积的变化极大影响了研究区生态环境质量。

        表 8  2000—2020年宜宾市生态环境质量指数

        Table 8.  Eco-environmental quality index of Yibin city from 2000 to 2020

        土地利用类型草地建设用地耕地林地水体未利用地合计
        2000年0.01600.00120.17040.21280.00610.00000.4065
        2010年0.01570.00190.16850.21530.00630.00000.4077
        2020年0.01570.00350.16590.21420.00850.00000.4078

        图  2  研究区生态环境质量指数柱状图

        Figure 2.  Histogram of eco-environmental quality index in the study area

        表9可知,2000—2010年,耕地转换为林地是宜宾市生态质量提高的主导因子,生态贡献率为0.00316,各用地转换类型贡献度由大到小依次为:耕地转换为林地>耕地转换为草地>草地转换为林地>耕地转换为水体。在2010年—2020年,林地转换为耕地是研究区环境恶化的主要驱动因素,生态贡献率为−0.01047,其次是林地转换为草地,生态贡献率为−0.00189。整体上,改善和恶化是宜宾市域生态环境质量存在的两种趋势,但二者的变化在内部维持着相对平衡。

        表 9  2000—2020年促使生态环境质量改善和恶化的主要地类及贡献率

        Table 9.  Main land types and the contribution rates to the improvement and deterioration of ecological environmental quality from 2000 to 2020

        2000—2010年生态环境改善 2010—2020年生态环境恶化
        土地利用/覆盖变化类型贡献率 土地利用/覆盖变化类型贡献率
        耕地转换为草地0.00021草地转换为建设用地−0.00002
        耕地转换为林地0.00316草地转换为耕地−0.00042
        耕地转换为水体0.00010林地转换为草地−0.00189
        草地转换为林地0.00020林地转换为建设用地−0.00023
        林地转换为耕地−0.01047
        水体转换为耕地−0.00021
        水体转换为建设用地−0.00005
      • (1)耕地和林地是宜宾市主要的土地利用类型,研究期内草地、耕地面积持续减少,建设用地、水体用地面积持续增加,林地面积先增加后减少;建设用地和水体动态度最大且呈正向变化。

        (2)土地利用转移方式主要以耕地向林地、耕地向建设用地、林地向耕地和草地向林地转移为主,林地转入面积最大,耕地转出面积最大。

        (3)宜宾市ESV总体呈上升趋势,2000年—2020年共增加了14.61亿元,而在各用地类型中林地的ESV占比最高,未利用地ESV占比最低;其中耕地向水体的转入是研究区20年以来ESV增加的主要贡献项。

        (4)林地和耕地是引起研究区ESV变化的敏感因子,且2000—2020年土地利用的ESV敏感性系数均在0~0.9之间,说明研究区ESV对改进的价值系数缺乏敏感性,存在非弹性关系,研究结果可信。

        (5)研究期内,宜宾市生态环境质量指数由0.4065上升至0.4078,生态环境质量在维持着相对平衡的同时呈上升态势,然而研究区内部的生态环境改善及恶化是并存的。

        (6)耕地向林地、草地、水体的转换是研究区生态环境改善的主要贡献项,林地向草地、建设用地的转换及水体和草地向建设用地、耕地的转换是宜宾市生态环境恶化的主要原因。

      • 在“双碳”目标和可持续发展的背景下,定量评估了宜宾市2000—2020年土地利用变化对生态环境的综合影响,建立了研究区土地利用变化和生态环境影响的联系,这将对宜宾市的土地利用决策、城市低碳发展以及生态环境治理起到重要作用。LUCC对区域生态系统服务功能有着直接影响,生态系统服务价值和生态环境质量指数也是衡量地区可持续发展的重要指标,宜宾市未来应继续推进天然林资源保护、退耕还林、城乡一体化绿化等生态工程的实施;扎实推进宜宾市石漠化等生态脆弱区、向家坝水电站水库区的生态保育工作;加快推动传统产业转型升级,转变经济增长方式由传统火电能源、饮料制造、化工化纤、造纸等传统主导产业向智能终端产业转型升级;科学权衡区域生态环境保护和城市经济发展之间的关系,促进本地区优势产业的集聚,高定位、高质量的建设宜宾市三江新区,着力打造川南地区产教研结合示范区;保护翠屏区等区域优质耕地,降低能源消耗及氮氧化物、二氧化碳等排放强度,提高区域的碳承载力;加大力度整治岷江、长宁河等支流部分河段的水污染问题,提高农用地、蔬菜地等土壤环境质量,提高宜宾市生态系统服务供给能力和支持能力。

        未来宜宾市应更加重视土地利用变化对生态环境影响的效应测算、科学预测并分析生态系统服务价值的动态变化和区域分布,守护好长江上游生态本底,形成区域经济稳步增长和生态环境持续改善的良性循环。当前宜宾正处于经济转型和加快建设四川省经济副中心、成渝双城经济圈经济副中心的关键时期,且承接着筑牢长江上游生态屏障的重要任务,如何在“双碳目标”和经济转型发展的背景下平衡宜宾市城市用地结构、承接东部地区产业转移,寻找生态环境保护与可持续发展的最优路径有待进一步研究。

    参考文献 (22)

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