托克托县生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性.pdf

西北林学院学报2 0 2 3,3 8(4):2 8 6-2 9 4J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-7 4 6 1.2 0 2 3.0 4.3 5托克托县生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性 收稿日期:2 0 2 2-0 5-1 5 修回日期:2 0 2 2-1 0-1 6 基金项目:内蒙古自治区科技重大专项“沙地生态系统近自然修复技术研究及产业化示范”。第一作者:陆乃静。研究方向:荒漠化遥感监测。E-m a i l:9 4 7 0 0 9 8 9 6q q.c o m*通信作者:杨 光,博士,硕士生导师。研究方向:荒漠化遥感监测。E-m a i l:y g 3 3 11 2 6.c o m陆乃静1,2,杨 光1,2*,张天琪1,2,张 雨1,2,吴 际1,2,涛 力3(1.内蒙古农业大学 沙漠治理学院,内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 8;2.内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室,内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 8;3.鄂尔多斯市造林总场,内蒙古 鄂尔多斯 0 1 7 0 0 0)摘 要:随着我国城市化水平的提升,不合理的土地利用及资源的过度开发导致区域生态系统服务功能出现退化、景观破碎化程度增加的现象,给生态安全带来了考验。基于R S、G I S、G e o d a等软件,以1 9 9 0、2 0 0 0、2 0 1 0年和2 0 2 0年4期托克托县遥感影像为数据源,核算托克托县1 9 9 0-2 0 2 0年的生态系统服务价值和生态风险指数,并对两者时空变化及相关性进行分析。结果表明,1)3 0 a间托克托县生态系统服务价值总量由1 7.8 41 08元降低到1 7.7 71 08元,较高及高等级生态风险占比呈现缓慢降低趋势,总体下降2 4.6%,区域生态状况总体状况呈现好转;2)托克托县景观生态风险指数与生态系统服务价值的空间自相关表现为显著负相关关系;3)托克托县景观生态风险指数高的区域对应生态系统服务价值有增大的可能性,生态风险指数低的区域其生态系统服务价值也会随之降低。关键词:生态系统服务价值;景观生态风险;相关性;托克托县中图分类号:S 7 1 8.5 6 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 6 1(2 0 2 3)0 4-0 2 8 6-0 9S p a t i a l a n d T e m p o r a l V a r i a t i o n o f E c o s y s t e m S e r v i c e V a l u e s a n d C o r r e l a t i o n s o f L a n d s c a p e E c o l o g i c a l R i s k s i n T o k o t o C o u n t yL U N a i-j i n g1,2,Y A N G G u a n g1,2*,Z H A N G T i a n-q i1,2,Z H A N G Y u1,2,WU J i1,2,T A O L i3(1.C o l l e g e o f D e s e r t C o n t r o l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g,I n n e r M o n g o l i a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,H o h h o t 0 1 0 0 1 8,I n n e r M o n g o l i a,C h i n a;2.K e y L a b o r a t o r y o f A e o l i a n P h y s i c s a n d D e s e r t i f i c a t i o n C o n t r o l E n g i n e e r i n g f r o m I n n e r M o n g o l i a A u t o n o m o u s R e g i o n,H o h h o t 0 1 0 0 1 8,I n n e r M o n g o l i a,C h i n a;3.F o r e s t G e n e r a l S i t e o f O r d o s C i t y,O r d o s 0 1 7 0 0 0,I n n e r M o n g o l i a,C h i n a)A b s t r a c t:W i t h t h e i n c r e a s e o f C h i n a s u r b a n i z a t i o n l e v e l,u n r e a s o n a b l e l a n d u s e a n d o v e r-e x p l o i t a t i o n o f r e-s o u r c e s h a v e l e d t o t h e d e g r a d a t i o n o f r e g i o n a l e c o s y s t e m s e r v i c e f u n c t i o n s a n d t h e i n c r e a s e o f l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n,b r i n g i n g a n e w i s s u e t o e c o l o g i c a l s e c u r i t y.B a s e d o n R S,G I S,G e o d a a n d o t h e r s o f t w a r e,t h e a r t i c l e a c c o u n t e d f o r t h e v a l u e o f e c o s y s t e m s e r v i c e s a n d e c o l o g i c a l r i s k i n d e x i n T o k e t o C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0,a n d a n a l y z e d t h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l c h a n g e s a n d c o r r e l a t i o n s b y u s i n g r e m o t e s e n s i n g i m a g e s o f t h e c o u n t y i n f o u r p e r i o d s o f 1 9 9 0,2 0 0 0,2 0 1 0,a n d 2 0 2 0 a s d a t a s o u r c e s.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1)t h e t o-t a l v a l u e o f e c o s y s t e m s e r v i c e s i n T o k e t o C o u n t y d e c r e a s e d f r o m 1 7.8 41 08 t o 1 7.7 71 08 RMB y u a n d u r-i n g 3 0 y e a r s,a n d t h e p r o p o r t i o n o f h i g h e r a n d h i g h-g r a d e e c o l o g i c a l r i s k s s h o w e d a s l o w d e c r e a s e,w i t h a n o v e r a l l d e c r e a s e o f 2 4.6%,a n d t h e o v e r a l l c o n d i t i o n o f r e g i o n a l e c o l o g i c a l s t a t u s s h o w e d a n i m p r o v e m e n t.2)T h e r e w a s a n e g a t i v e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e l a n d s c a p e e c o l o g i c a l r i s k i n d e x a n d t h e v a l u e o f e c o s y s t e m s e r v i c e s i n t h e c o u n t y i n n u m e r i c a l a n d s p a t i a l t e r m s.3)T h e v a l u e o f e c o s y s t e m s e r v i c e s w a s m o r e l i k e l y t o i n c r e a s e i n t h e a r e a s w i t h h i g h e c o l o g i c a l r i s k i n d e x a n d t o d e c r e a s e i n t h e a r e a s w i t h l o w e c o l o g i c a l r i s k i n-d e x i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:e c o s y s t e m s e r v i c e v a l u e;l a n d s c a p e e c o l o g i c a l r i s k;r e l e v a n c e;T o k o t o C o u n t y 土地是人类生活赖以生存的物质基础,为人类创造了大量的生态系统服务价值(e c o s y s t e m s e r v-i c e v a l u e E S V)1,随着我国城镇化进程的加快导致土地类型的转换,影响着土地利用资源的合理分配。土地利用变化(l a n d u s e a n d c o v e r c h a n g e L U C C)直接影响着区域生态系统格局,进而驱使生态系统的结构和服务功能发生相应改变2,生态系统服务是生态安全的前提和保障3-4,景观格局被破坏后就可能导致区域生态系统服务功能的退化,进而存在一定的生态风险5-6。因此,对区域生态系统服务评价及景观生态风险的识别就十分重要7。生态系统服务价值评价与景观生态风险评价两者均为生态环境评价的手段,两者相结合可以将生态系统服务的供需关系联合起来,限制生态系统的变化在生态阈值之内,阻止生态环境有恶化的可能性,通过建立有效的生态预警系统查找出生态系统服务变化和生态风险之间的内在联系,对区域生态系统管理方法的设计有着重要帮助。所以准确测算生态系统服务价值并对其进行生态风险系统评估是实现区域生态和经济协调发展的重要依据8。当前,对于两者的研究已由彼此独立转向相互关联,基于生态系统服务价值的生态风险评估体系也趋于完善9。彭健等1 0系统地总结了国内外对景观生态风险的评价,并探讨其研究进展,总结出了景观格局被破坏后生态风险将增大,最终导致生态系统服务值下降。充实了景观生态风险的评价体系。曹祺文等1 1在前人研究基础上以生态系统服务退化为损失表征,基于人为因素、景观脆弱度等因素,为生态风险提供一个相对完善的评价方法,构建了基于(E S R I S K)框架的景观生态风险评价,并对其适用条件进行了阐述,为生态系统的管理提供了新的方向。李俊翰等1 2核算了滨州市的生态系统服务价值和生态风险指数,并运用灰色关联分析模型及双变量空间自相关模型探讨了两者相关性。李辉等1 3运用空间自相关和S p e a r m a n分析三峡库区的生态系统服务价值及景观生态风险。朱润苗等1 4也运用空间回归模型和空间自相关模型对二者进行了研究。以上学者虽然可为区域生态环境保护提供决策支持,但分析均以土地利用为基础,对区域生态系统服务价值刻画不全面,所以未来的研究重心可基于多角度分析,从而更科学地揭示二者的关系。托克托县正处于快速发展的进程中,同时又作为母亲河治理的重点区域,其生态文明的建设成果对于推动区域可持续发展有重大意义1 5-1 6。鉴于此,本研究选取托克托县为研究区,对托克托县生态系统服务价值和景观生态风险指数进行核算,分析两者在空间和数量上的相关性,提出相应的空间格局优化对策及管控措施。1 研究区概况与研究方法1.1 研究区概况托克托县隶属内蒙古自治区呼和浩特市(1 1 1 2 3 0 -1 1 1 3 2 2 1 E,4 0 5 5 5 -4 0 3 5 1 5 N),地处“金三角”开发区的中心的地带,海拔9 9 81 2 7 7 m,地势东南高,西北、西南低,东西直距4 2 k m,南北直距5 4.5 k m,土地总面积1 4 1 4.0 9 k m2。多年平均降水量为3 6 1 mm,属中温带大陆型季风气候。土壤主要由风沙土、栗钙土、碱土及草甸土5大类组成,其中以草甸土和盐土为主1 7-1 9(图1)。1.2 数据来源与处理研究区行政边界矢量数据来源于国家基础信息中心(www.w e b m a p.c n)。D EM数据来源于中国科学院地理空间数据云(h t t p:/g l o v i s.u s g s.g o v/)分辨率为3 0 m的A S T E R G D EMV 2数据,利用地理空间数据云获取托克托县1 9 9 0、2 0 0 0年和2 0 1 0年3期L a n d s a t-5 TM遥感影像以及2 0 2 0年1期L a n d s a t-8 O L I遥感影像为数据源解译土地利用,影像分辨率为3 0 m3 0 m。为降低云量以及植被长势对影像的影响,影像获取选择每年7-8月。根据土地资源属性结合托克托县实际情况并参照G B T 2 1 0 1 0-2 0 1 7 土地利用现状分类,将托克托县土地利用类型划分为未利用地、水域、建设用地、耕地、林地及草地,经实地采样验证,解译精度均在8 0%以上,满足研究需要,故可在此基础上计算生态系统服务功能2 0。再通过查询 全国农产品成本收益资料汇编 托克托县统计年鉴 等数据得到1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县粮食平均产量及价格。最后利用A r c-G I S 1 0.2,将托克托县景观格局建立1 k m1 k m的单元网格,最终得到1 5 4 4个网格单元。1.3 生态系统服务价值核算根据谢高地等2 1制定的我国陆地生态系统服务价值当量并结合研究区的实际情况对其生态系统服务价值进行修正,其计算公式为2 2ES V=nk=1AkVCk(1)ES Vf=nk=1(AkVCf k)(2)782第4期陆乃静 等:托克托县生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性式中:ES V是生态系统服务的总价值;n是指研究区内景观类型的数量;Ak指第k种地类的景观类型面积;VCk指第k种景观类型的生态系统服务价值;ES Vf指生态系统第f项服务功能价值;VCf k为研究区第k种景观类型的第f项服务功能价值系数。研究区耕地多数为旱地,主要粮食作物以小麦和玉米为主;林地包括有林地、灌木林地和针阔叶混交林;未利用地主要为盐碱地。本研究研究区域面积小,区域农业生产方式及自然地理特征相似,所以可以将土地利用类型中的林地、草地、耕地、建设用地、水域和未利用地分别与森林、草地、农田、城镇用地、水体及荒漠6类生态系统对应起来。基于谢高地2 3-2 5等对各生态系统的服务价值系数进行修正,参考 托 克 托 县 研 究 时 段 内 的 粮 食 平 均 产 量(4 7 6 7.4 8 k g/h m2)以及平均价格(2.7 6元/k g),根据一个当量因子为单位面积粮食价值的1/7,得出托克托县的生态系统服务价值的一个当量因子为1 8 7 9.7 5元/h m2,利用式(1)和式(2)得到托克托县1 9 9 0-2 0 2 0年的生态系统单位面积生态服务价值的平均值(表1)。图1 研究区地理位置F i g.1 L o c a t i o n o f t h e s t u d y a r e a表1 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县生态系统单位面积生态服务价值平均值T a b l e 1 A v e r a g e v a l u e o f e c o l o g i c a l s e r v i c e s p e r u n i t a r e a o f T o k t u o C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0元h m-2指标森林草地农田城镇用地水体荒漠相应生态系统类型林地草地耕地建设用地水域未利用地气体调节6 5 7 9.1 31 5 0 3.8 09 3 9.8 80.0 00.0 00.0 0气候调节5 0 7 5.3 31 6 9 1.7 81 6 7 2.9 80.0 08 6 4.6 90.0 0水源涵养6 0 1 5.2 01 5 0 3.8 01 1 2 7.8 50.0 03 8 3 0 9.3 15 6.3 9土壤形成与保护7 3 3 1.0 33 6 6 5.5 12 7 4 4.4 40.0 01 8.8 03 7.6 0废物处理2 4 6 2.4 72 4 6 2.4 73 0 8 2.7 90.0 03 4 1 7 3.8 63 7.6 0生物多样性保护6 1 2 7.9 92 0 4 8.9 31 3 3 4.6 20.0 04 6 8 0.5 86 3 9.1 2食物生产1 8 7.9 85 6 3.9 31 8 7 9.7 50.0 01 8 7.9 81 8.8 0原材料4 8 8 7.3 59 3.9 91 8 7.9 80.0 01 8.8 00.0 0娱乐文化2 4 0 6.0 87 5.1 91 8.8 00.0 08 1 5 8.1 21 8.8 0总计4 1 0 7 2.5 41 3 6 0 9.3 91 2 9 8 9.0 70.0 08 6 4 1 2.1 18 0 8.2 91.4 景观生态风险指数核算对前人研究成果进行归纳总结2 6-2 9,选用景观干扰度指数(Ei)和景观脆弱度指数(Fi)构建景观生态风险指数(ER Ii)构建景观生态风险评价模型,其中Ei通过破碎度指数Ci,优势度指数Di以及干扰度度指数Ni计算得出。a、b、c对应其权重,三者总和为1,根据前人研究成果,将其分别赋值为0.5 0、0.2 0、0.3 03 0-3 1。ER Ii=ni=1Ak iAkRi(3)Ri=EiFi(4)Ei=a Ci+b Ni+c Di(5)式中:ER Ii为单位评价单元格的景观生态风险指数;n为单元格数量;Ak i是第k个评价单元格里第i类景观类型的面积;Ak是第k个评价单元格的面积;Ri是第i类评价单元格的景观损失度指数。Fi882西北林学院学报3 8卷 是景观的脆弱度指数,综合研究区实际情况及相关研究结论3 2,对各类用地进行排序,并分别进行赋值:未利用地为6、耕地为5、水域为4、草地为3、林地为2、建设用地为1,再将其进行归一化处理,得出研究区景观脆弱度指数。1.5 双变量空间自相关模型根据T o b l e r3 3在1 9 7 0年提出的地理学第一定律:任何事物之间都存在一定的关联性。为了对空间自相关的程度进行表述,有学者就提出了莫兰指数,表达式为Is r=nni=1nj=1Wi j(yi,s-yss)(yi,r-yrr)(n-1)ni=1nj=1Wi j(6)式中:n是空间单元格总数,Is r为单位面积生态系统服务价值s和生态风险指数r的双变量全局自相关系数,yi,s为第i个评价小区单位面积生态系统服务价值,yi,r为区域景观生态风险指数,s和r分别为两变量方差,Wi j指的是区域i和j之间的空间权重(ij),表示区域中个体的关联程度。2 结果与分析2.1 生态系统服务价值的时空变化分析本研究以1 0 a为一个时间尺度,分析近3 0 a托克托县生态服务价值,由表2可知1 9 9 0、2 0 0 0、2 0 1 0年及2 0 2 0年 托 克 托 县 生 态 服 务 总 价 值 分 别 为1 7.8 4、1 8.8 2、1 8.3 8、1 7.7 7亿元,呈先增加后减少的趋势,共减少0.0 7亿元。根据不同的土地利用类型分析,草地的生态服务价值减少0.5 4%,水域减少0.4 5%,未利用地减少0.9 9%三者共减少4.5 2亿元,生态系统服务价值增加的用地类型是林地及耕地,分别增加了2.8 0%、0.4 7%,累计增长4.4 5亿元。研究期间托克托县的生态系统服务价值有下降趋势,这主要是由于草地和水域面积降低导致的。从不同用地类型对生态系统服务价值的影响来看,对托克托县生态系统服务价值贡献率最大的用地类型为耕地,占总价值的6 8%,其次是草地和水域,分别占总价值的2 2%和9%,未利用地及林地所占比例较小。虽然水域面积仅占研究区用地类型总面积的1.3 5%,但其生态系统服务价值占总价值的9%,表明水域面积的变化对区域生态系统服务价值影响较大。通过A r c G i s 1 0.2对评价小区的生态系服务价值进行空间插值,将研究区生态系统服务价值划分为低3.7 6,9.9 3)亿元、较低9.9 3,1 2.1 9)亿元、中1 2.1 9,1 4.7 2)亿元、较高1 4.7 2,1 9.3 2)亿元、高1 9.3 2,2 5.9 3)亿元5个等级。由图2可知,托克托县生态系统服务价值主要以中 和 较 低2个 等 级 为 主,面 积 占 比 分 别 为4 0.4 0%和4 0.1 1%;除中等级面积外,其他各等级面积比例均呈现下降趋势,高和较高等级的生态系统服务价值主要分布在双河镇。中等级生态系统价值主要分布在古城镇、五申镇南部及五什家镇,新营子镇周边、五申镇北以及古城镇北部则是较低和低等级的生态系统服务价值的分布区。由于较高、高生态系统服务价值区域转化为中等级区域,故中等级生态系统服务价值区域不断增多。2.2 景观生态风险时空变化分析在A r c G i s 1 0.2中,利用克里格插值法对评价小区的生态风险指数进行空间插值,将景观生态风险划分为:低生态风险0.0 3 2,0.0 4 8)、较低生态风险0.0 4 8,0.0 5 5)、中生态风险0.0 5 5,0.0 6 5)、较高生态风险0.0 6 5,0.0 8 2)、高生态风险0.0 8 2,0.1 2 9)5个等级。表2 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县各用地类型生态系统服务价值结构及变化T a b l e 2 V a l u e s t r u c t u r e a n d c h a n g e s o f e c o s y s t e m s e r v i c e s i n T o k t u o C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0景观类型生态服务价值(1 08元)1 9 9 0年2 0 0 0年2 0 1 0年2 0 2 0年比例(%)1 9 9 0-2 0 2 0年生态服务价值变化量生态服务价值变化率耕地9.1 41 3.4 71 3.1 61 3.4 56 8.0 04.3 10.4 7林地0.0 50.2 20.3 30.1 91.0 00.1 42.8 0草地6.3 73.3 33.4 62.9 32 2.0 0-3.4 4-0.5 4水域2.1 91.8 01.4 31.2 09.0 0-0.9 9-0.4 5建设用地0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0未利用地0.0 90.0 00.0 00.0 00.0 0-0.0 9-1.0 0合计1 7.8 41 8.8 21 8.3 81 7.7 71 0 0.0 0-0.0 70.0 0 由图3可知,1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县的各等级生态风险呈现出明显的区位性。1 9 9 0年低生态风险主要分布在新营子镇南部;较低生态风险主要分布在五申镇南部以及古城镇西部;中风险主要分布在新营子镇北部;较高、高风险主要分布在双河镇中部、五什家镇与古城镇交界处。2 0 0 0-2 0 2 0年低生态风险主要分布在古城镇南部、五什家镇中部以及新营子镇南部;较低生态风险主要分布在五申镇、古982第4期陆乃静 等:托克托县生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性城镇北部、五什家镇周边;中生态风险主要分布在双河镇周边及新营子镇西部;高、较高风险主要分布在双河镇中部。从表3和图3看出,研究区在1 9 9 0-2 0 2 0年景观生态风险总体呈现出由高风险向低风险转变的特征,生态环境有所好转。风险区面积降幅较大的分别为 较 高 等 级 及 高 等 级,分 别 降 低 了1 5.7 8%、8.8 2%,面积增幅最大的是较低等级的生态风险区域,面积增加了2 0.3 5%,其次是低等级风险区,面积增幅为9.7 3%,中等级风险区面积变化幅度较小,减少了5.4 7%。总体来看,托克托县景观生态风险情况有所好转。图2 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县生态系统服务价值空间变化F i g.2 S p a t i a l p a t t e r n o f e c o s y s t e m s e r v i c e v a l u e i n T o k t u o C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0图3 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县生态风险空间变化F i g.3 T h e s p a t i a l p a t t e r n o f e c o l o g i c a l r i s k s i n T o k t o r C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0表3 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县各生态风险等级结构T a b l e 3 T a b l e o f e c o l o g i c a l r i s k l e v e l s i n T o k t o r C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0生态风险等级1 9 9 0面积/k m2占比(%)2 0 0 0面积/k m2占比(%)2 0 1 0面积/k m2占比(%)2 0 2 0面积/k m2占比(%)1 9 9 0-2 0 2 0面积/k m2占比(%)低风险1 5 9.0 21 1.2 54 0 5.8 42 8.7 04 3 8.9 83 1.0 42 9 6.5 62 0.9 71 3 7.5 49.7 3较低风险4 0 4.3 32 8.5 96 6 0.4 34 6.7 05 9 5.6 24 2.1 26 9 2.1 44 8.9 52 8 7.8 12 0.3 5中风险3 7 7.0 82 6.6 72 8 7.1 92 0.3 12 6 8.9 21 9.0 22 9 9.6 72 1.1 9-7 7.4 1-5.4 7较高风险3 0 5.9 42 1.6 35 4.6 63.8 77 4.5 55.2 78 2.7 45.8 5-2 2 3.1 9-1 5.7 8高风险1 6 7.7 21 1.8 65.9 70.4 23 6.0 22.5 54 2.9 73.0 4-1 2 4.7 5-8.8 22.3 生态系统服务价值与景观生态风险相关性分析2.3.1 数量相关性分析 本研究对托克托县生态系统服务价值与生态风险指数的单元格数量进行相关性分析,并绘制散点分析图。首先对数据进行标准化 处 理,再 通 过 经 验 函 数K-S(K o l m o g o r o v-S m i r n o v)正态性检验对其进行检验,结果表明,2变量均不服从正态分布,所以不适用于皮尔逊相关分析,本研究采用斯皮尔曼相关分析来判定两变量的相关关系。结果如图4所示,散点图呈现出类似于斜三角的趋势,其P均0.0 1,表明区域生态系统服务价值与景观生态风险之间呈现极显著负相关关系。研究区4个时段内,两者的斯皮尔曼相关系数分别为-0.4 9 8、-0.4 3 3、-0.4 8 2、-0.5 1 4。092西北林学院学报3 8卷 图4 研究区单位面积生态风险指数与生态系统服务价值散点分析F i g.4 A n a l y s i s p l o t o f t h e e c o l o g i c a l r i s k i n d e x p e r u n i t a r e a a n d t h e s c a t t e r p l o t o f t h e e c o s y s t e m s e r v i c e v a l u e i n t h e s t u d y a r e a表4 1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县生态服务价值对生态风险强度的响应T a b l e 4 R e s p o n s e t a b l e t o e c o l o g i c a l r i s k i n t e n s i t y o f e c o l o g i c a l s e r v i c e s i n T o k t o r C o u n t y f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0生态风险等级1 9 9 0-2 0 0 0年增加不变减少2 0 0 0-2 0 1 0年增加不变减少2 0 1 0-2 0 2 0年增加不变减少总体情况增加不变减少低风险9 91 2 61 0 11 1 91 3 41 0 61 2 61 5 08 73 4 44 1 02 9 4较低风险2 1 922 4 62 3 22 32 6 62 3 94 72 4 16 9 06 87 5 3中风险1 6 501 8 11 3 51 41 4 61 2 22 91 2 74 2 24 34 5 4较高风险1 3 701 2 21 4 331 1 61 5 151 0 04 3 183 3 8高风险7 836 55 624 96 435 31 9 821 6 72.3.2 时间相关性分析 将1 9 9 0、2 0 0 0、2 0 1 0年的景观生态 风险指数 与1 9 9 0-2 0 0 0、2 0 0 0-2 0 1 0、2 0 1 0-2 0 2 0年3个时段的生态系统服务价值变化结果进行叠加分析,对各时段研究初期景观生态风险对生态系统服务价值的影响进行讨论。由表4可以看出,研究初期,较低和中等级生态风险的评价单元格表现为单位面积生态系统服务价值变化主要表现为减少,研究时段内生态系统服务价值 增 加 单 元 格 的 数 目 占 比 分 别 为4 9.8 3%和4 9.4 0%;较高及高生态风险等级的评价单元格单位面积生态系统服务价值变化主要表现为增加,分别占比5 5.4 7%和5 3.9 5%;低生态风险等级的评价单元格单位面积生态系统服务价值变化基本不变,占所有低风险小区的3 9.1 2%。结果表明,生态系统服务价值增大的区域会存在着较高的生态风险,而生态系统服务价值减小的区域对应的生态风险也相对较低。2.3.3 空间相关性分析 为进一步了解区域生态系统服务价值和景观生态风险的空间关联性,采用基于Q u e e n空间权重矩阵的L I S A聚类图进行局部空间自相关分析,为清晰表述区域内要素与相邻要素的关系,依据空间分布,将研究区划分为不显著区、低价值-低风险区、低价值-高风险区、高价值-低风险区和高价值-高风险区(图5)。不显著区是单位面积生态系统服务价值与生态风险指数集聚程度不明显的地区。占研究区总面积的8 0.7 1%8 4.1 0%,用地类型主要以成片分布的耕地为主,其生态系统服务价值和生态风险指数分布较为均衡,不存在显著的极值中心。192第4期陆乃静 等:托克托县生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性图5 1 9 9 0-2 0 2 0年单位面积生态系统服务价值与生态风险指数空间自相关分布F i g.5 S p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n d i s t r i b u t i o n d i a g r a m o f e c o s y s t e m s e r v i c e v a l u e a n d e c o l o g i c a l r i s k i n d e x p e r u n i t a r e a f r o m 1 9 9 0 t o 2 0 2 0 低价值-低风险区:单位面积生态系统服务价值小且生态风险等级低的区域。研究期在托克托县占比较少,用地类型主要以草地为主,分布在新营子镇南部,研究期间面积逐渐减小。虽然草地其所提供的生态系统服务价值较低,但近年来受到当地“封山育林”政策保护,也使该区域处在相对稳定的状态,生态风险水平也相对较低。低价值-高风险区:单位面积生态系统服务价值低,但生态风险等级高的区域。初期主要分布在双河镇中部、五什家镇与古城镇交接处,后面积逐渐减少,后分布于双河镇中部以及新营子镇西南部。区域用地类型主要以成片的耕地为主;由于其提供的生态服务价值较低,加之自然条件相对干旱,附近还有少量建设用地,受人为干扰较为严重,导致其具有较高的生态风险。高价值-低风险区:单位面积生态系统服务价值高,但是生态风险等级较低的区域。研究初期主要分布在新营子镇南部,古城镇及五申镇也有少量分布,后主要集中分布在古城镇与五什家镇交界处与新营子镇南部,由于研究区生态保护逐渐收到重视,其生态服务价值以及生态风险保持稳定。高价值-高风险区:单位面积生态系统服务价值高,同时生态风险等级也高的区域。研究期间主要分布在东南部的新营子镇与西南部的双河镇,类型区主要集中于未利用地与水域的交界处,虽然水域的生态系统服务价值较高,但也有着面积缩小、向其他地类转化的风险。3 结论与讨论3.1 结论运用A r c G i s 1 0.2计算了1 9 9 0、2 0 0 0、2 0 1 0年和2 0 2 0年托克托县的生态系统服务价值和景观生态风险指数,再利用G e o d a软件对两者的空间关系进行分析,结果表明:1)1 9 9 0-2 0 2 0年托克托县生态系统服务价值的总量呈现先增后降的态势,由于水域面积大幅度降低,总价值由研究期初的1 7.8 41 08元降低到1 7.7 71 08元,但总体变化幅度偏小,仅为0.3%。近年政府对风险指数高的未利用地合理开发,土地资源利用效率大幅上升,高风险区的生态环境承载力有所改善,使得较高和高等级生态风险地区面积有所下降,共减少3 4 7.9 4 k m2。2)托克托县景观生态风险与生态系统服务价值在数值和空间上存负相关关系,当景观生态风险指数增加时,区域的景观破碎度增大,导致土地资源的承载能力下降,对应的生态系统服务价值也会减小。研究区4期的S p e a r m e n相关系数分别为-0.4 9 8、-0.4 3 3、-0.4 8 2、-0.5 1 4。3)由L I S A图分析表明,3 0 a研究区高价值-高风险区域呈增加趋势,低价值-低风险区域面积呈降低趋势。总体来看,高、较高等级风险区域未来其生态系统服务价值可能会增加,而中、较低等级风险地区未来其生态系统服务价值则有降低的可能性。3.2 讨论为深入贯彻落实习近平总书记在黄河