基于土地利用变化的长江上游生态系统服务价值核算及预测模拟.pdf

西北林学院学报2 0 2 4,3 9(2):2 7 4-2 8 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 4.0 2.3 4基于土地利用变化的长江上游生态系统服务价值核算及预测模拟 收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 8 修回日期:2 0 2 3-0 5-2 9 基金项目:国家自然科学基金(3 1 7 0 0 4 6 7);西南林业大学博士科研启动基金(1 1 2 0 0 3)。第一作者:滕 皎。研究方向:3 S技术在林业中的应用。E-m a i l:t e n g j 2 0 2 01 6 3.c o m*通信作者:殷晓洁,副教授,硕士生导师。研究方向:全球变化下植被的适应性、脆弱性和地理分布响应。E-m a i l:x j y i n a n n e 1 6 3.c o m滕 皎,李 慧,赵彩云,殷晓洁*,陈 智,高伟杰,李 干(西南林业大学 林学院,云南 昆明 6 5 0 2 2 4)摘 要:为研究长江上游地区土地利用变化对生态系统服务价值(E S V)的影响,基于G I S网格空间可视化表达技术,以土地利用和社会经济为数据源,采用土地利用动态度、E S V评估模型和空间自相关模型等方法,对研究区土地利用动态度和E S V时空变化特征及二者的相关性进行研究。结果表明,1)长江上游地区林地和草地是最主要土地利用类型,2 0 0 0-2 0 2 0年,林地、水域、建设用地、未利用地面积呈现增加趋势,其中建设用地面积在2 0 2 0年较2 0 0 0年增加1 4 8.6 6%,耕地和草地的面积呈现减少的趋势;2)在2 0 5 0年未来气候情景下各类型土地利用变化差异较为显著,耕地、水域、建设用地和未利用地面积均减少,变化速度最快的是水域,而林地和草地面积呈增大趋势,未来2个不同气候情景下的土地利用综合变化速度稳定在0.8 0%0.9 2%;3)长江上游地区土地利用存在很大开发潜力,2 0 0 0-2 0 2 0年及2 0 5 0年未来气候情景下土地开发以中低强度为主,而高强度等级土地利用聚集分布于四川和重庆,特别在2 0 5 0年未来2个气候情景下区域极核分布更为显著,需引起高度重视;4)研究区单位面积E S V以中和较高等级为主,总E S V稳定在8 0 0 0 0亿元以上,呈先增后减的趋势,但空间分异较为显著,其中长江上游中部山地以及青藏高原部分区域单位面积生态系统服务价值较高,而四川、重庆主城区是较低和低级生态系统服务的集中分布区域,在未来气候变化下E S V呈下降趋势,中等排放情景E S V小于低排放情景E S V;5)E S V与综合土地利用强度呈正相关性,空间上主要以高-高聚集、高-低聚集和低-低聚集分布为主,高-高型主要分布于青藏高原和横断山脉的部分地区,高-低型集中分布于经济发展较快的四川、重庆地区,低-低型分布于草地广泛、经济发展较为落后的青藏西北地区。研究结果揭示了长江上游地区2 0 0 0-2 0 2 0年及未来气候变化下E S V与土地利用动态的时空演变规律及其相关性,可为制定科学合理的地区生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。关键词:生态系统服务价值;土地利用动态;G I S;时空特征;长江上游地区中图分类号: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 4)0 2-0 2 7 4-1 1A c c o u n t i n g a n d P r e d i c t i n g S i m u l a t i o n 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 U p p e r R e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r B a s e d o n L a n d U s e C h a n g eT E N G J i a o,L I H u i,Z H A O C a i-y u n,Y I N X i a o-j i e*,C H E N Z h i,G A O W e i-j i e,L I G a n(C o l l e g e o f F o r e s t y,S o u t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y,K u n m i n g 6 5 0 2 2 4,Y u n n a n,C h i n a)A b s t r a c t:T o e x p l o r e t h e i n f l u e n c e o f l a n d u s e c h a n g e o n e c o s y s t e m s e r v i c e v a l u e(E S V)i n t h e u p p e r r e a-c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r,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 c h a r a c t e r i s t i c s o f l a n d u s e d y n a m i c s a n d E S V i n t h e s t u d y a r e a a n d t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e m w e r e i n v e s t i g a t e d b a s e d o n G I S g r i d s p a t i a l v i s u a l r e p r e-s e n t a t i o n t e c h n o l o g y,u s i n g l a n d u s e a n d s o c i o-e c o n o m y a s d a t a s o u r c e s,a n d u s i n g l a n d u s e d y n a m i c s,E S V a s s e s s m e n t m o d e l a n d s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n m o d e l.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1)f o r e s t a n d g r a s s l a n d s w e r e t h e m a j o r l a n d u s e t y p e s i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r,a n d t h e a r e a o f f o r e s t l a n d,w a t e r a r e a,c o n s t r u c t i o n l a n d a n d u n u s e d l a n d s h o w e d a n i n c r e a s i n g t r e n d f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 2 0,a m o n g w h i c h t h e a r-e a o f c o n s t r u c t i o n l a n d i n c r e a s e d b y 1 4 8.6 6%i n 2 0 2 0 c o m p a r e d w i t h 2 0 0 0,a n d t h e a r e a o f a r a b l e l a n d a n d g r a s s l a n d s h o w e d a d e c r e a s i n g t r e n d.2)U n d e r t h e f u t u r e c l i m a t e s c e n a r i o i n 2 0 5 0,t h e d i f f e r e n c e s o f l a n d u s e c h a n g e s o f e a c h t y p e w o u l d b e m o r e s i g n i f i c a n t,t h e a r e a o f c r o p l a n d,w a t e r a r e a,c o n s t r u c t i o n l a n d a n d u n u s e d l a n d a l l w o u l d d e c r e a s e,a n d t h e f a s t e s t c h a n g e w o u l d b e i n w a t e r a r e a,w h i l e t h e a r e a o f f o r e s t a n d g r a s s l a n d s w o u l d p r e s e n t a n i n c r e a s i n g t r e n d,a n d t h e c o m p r e h e n s i v e c h a n g e r a t e o f l a n d u s e u n d e r t w o d i f f e r e n t c l i m a t e s c e n a r i o s i n t h e f u t u r e w o u l d b e s t a b l e a t 0.8 0%-0.9 2%.3)T h e l a n d u s e i n t h e s t u d y a r e a h a d g r e a t d e v e l o p m e n t p o t e n t i a l.T h e l a n d d e v e l o p m e n t d u r i n g 2 0 0 0-2 0 2 0 w a s m a i n l y i n l o w t o m e d i-u m i n t e n s i t y,s o w o u l d b e i n t h e f u t u r e c l i m a t e s c e n a r i o s o f 2 0 5 0.w h i l e t h e h i g h i n t e n s i t y l a n d u s e w o u l d b e c o n c e n t r a t e d i n S i c h u a n a n d C h o n g q i n g,e s p e c i a l l y i n t h e f u t u r e t w o c l i m a t e s c e n a r i o s o f 2 0 5 0,t h e r e g i o n a l e x t r e m e c o r e d i s t r i b u t i o n w o u l d b e m o r e s i g n i f i c a n t,w h i c h n e e d s t o p a y g r e a t a t t e n t i o n.4)T h e E S V p e r u-n i t a r e a i n t h e s t u d y a r e a w a s m a i n l y i n m e d i u m a n d h i g h l e v e l s,a n d t h e t o t a l E S V w a s s t a b l e a b o v e 8 t r i l-l i o n y u a n,w i t h a t r e n d o f i n c r e a s i n g a n d t h e n d e c r e a s i n g,b u t t h e s p a t i a l d i v e r g e n c e w a s s i g n i f i c a n t,a m o n g t h e m,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 p e r u n i t a r e a w a s h i g h e r i n t h e c e n t r a l m o u n t a i n o u s a r e a s i n t h e u p-p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r a n d s o m e a r e a s i n t h e Q i n g h a i-T i b e t P l a t e a u,w h i l e t h e m a i n u r b a n a r e a s i n S i c h u a n a n d C h o n g q i n g w e r e t h e c o n c e n t r a t e d d i s t r i b u t i o n a r e a s w i t h l o w a n d m e d i u m l e v e l e c o s y s t e m s e r v i c e s,a n d t h e E S V w o u l d b e d e c r e a s i n g u n d e r f u t u r e c l i m a t e c h a n g e.5)E S V w a s p o s i t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h i n t e g r a t e d l a n d u s e i n t e n s i t y,a n d s p a t i a l l y i t w a s m a i n l y d i s t r i b u t e d i n h i g h-h i g h a g g r e g a t i o n,h i g h-l o w a g g r e g a t i o n a n d l o w-l o w a g g r e g a t i o n,h i g h-h i g h t y p e m a i n l y d i s t r i b u t e d i n t h e Q i n g h a i-T i b e t P l a t e a u a n d p a r t s o f t h e H e n g d u a n M o u n t a i n s,h i g h-l o w t y p e c o n c e n t r a t e d i n t h e u r b a n a r e a s o f C h o n g q i n g,S i-c h u a n,w h e r e e c o n o m i c d e v e l o p e d h i g h l y.T h e s t u d y r e v e a l s t h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l e v o l u t i o n p a t t e r n s o f E S V a n d l a n d u s e d y n a m i c s i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r i n 2 0 0 0-2 0 2 0 a n d u n d e r f u t u r e c l i-m a t e c h a n g e,w h i c h c a n p r o v i d e s c i e n t i f i c b a s i s f o r f o r m u l a t i n g s c i e n t i f i c a n d r e a s o n a b l e r e g i o n a l e c o l o g i c a l p r o t e c t i o n p o l i c i e s a n d e s t a b l i s h i n g l o n g-t e r m m e c h a n i s m s f o r e c o l o g i c a l p r o t e c t i o n a n d r e s t o r a t i o n.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 u s e d y n a m i c d e g r e e;G I S;s p a t i o t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s;t h e Y a n g t z e R i v e r u p p e r r e a c h e s 土地资源是人类生存与发展的保障1。在全球气候变化下,全球地表覆盖正发生快速的变化,对陆地生态系统产生了极大的影响2-3。土地利用/覆被变化(l a n d u s e a n d l a n d c o v e r c h a n g e,L U C C)是人类活动与自然环境相互作用的结果4-8。在全球变暖趋势下,森林面积减少且边界向北移动,冰川和冰盖缩小,沿海植被覆盖持续退化,草原和荒漠分布范围向高纬度、高海拔扩张9-1 0。同时,人类活动已改变了全球多达一半的陆地表面1 1-1 2,主要表现为,建设用地不断侵占耕地和生态用地,耕地占用生态用地,导致土地利用结构严重失衡1 3-1 4。土地利用的剧烈变化加剧了区域和国家层面可持续发展的压力,严重干扰了生态系统服务功能、地表能量平衡和生物多样性等1 2。此外,自2 0世纪中期以来,我国人口数量和社会经济呈现出双增模式,而人口增长和经济发展通常伴随着城镇化扩张,进一步引起景观格局的调整、重组与优化,影响整个生态系统的质量与演变过程,导致生态系统服务价值受损并加剧了生态风险,严重威胁人类社会可持续发展1 5-1 6。生态系统服务(e c o l o g i c a l s e r v i c e s,E S)主 要 分 为4种类型,包括供给、调节、文化以及支持,指生态系统与生态过程直接或间接产生人类赖以生存不可缺少的生命支持产品和服务1 7。自2 0世纪末以来,已有学者对不同尺度的生态系统服务与自然资本价值估算展开了研究,谢高地等1 8-2 0根据中国的基本情况对E S V的评估方法进行了多次修正,制定出适合中国 国 情 的E S V的 基 础 当 量 表,为 我 国 区 域E S V的研究工作提供了计算基础,并在国内得到了广泛应用2 1-2 4。长江上游地区是我国重要的生态屏障,对中下游的发展以及全流域的生态及水资源安全都至关重要2 5。由于长江上游地区土地景观复杂、生态环境脆弱,如何应对人类活动的强烈干扰造成的景观破碎化问题,是该区域当前面临的重要发展问题2 6。因此,本研究基于土地利用数据,运用G I S空间统计技术,通过构建E S V评估模型与土地利用动态评572第2期滕 皎 等:基于土地利用变化的长江上游生态系统服务价值核算及预测模拟估模型等,探讨长江上游地区2 0 0 0-2 0 2 0年及未来气候变化下生态系统服务价值和土地利用动态的时空变化规律和特征,旨在社会经济快速发展的背景下,为实现经济提升和生态保护提出针对性优化管理策略,减轻区域生态系统服务退化,对协调人与自然可持续发展及促进生态环境建设具重要意义。1 研究区概况长江上游地区(2 1 8 -3 9 2 0 N,7 8 2 5 -1 1 0 1 1 E)包括青海省、西藏自治区、四川省、云南省、贵州省、和重庆市共6省(自治区、直辖市),以西高东低之势横跨我国第一、二级阶梯,地貌复杂多样,平均海拔3 0 0 05 0 0 0 m。长江上游作为我国主要的水源地,立体气候突出,同时存在亚热带湿润季风气候、寒带气候等气候条件,年均温81 0,年平均降水量8 0 01 2 0 0 mm。西部地区生物气候垂直差异大,植被类型以常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林为主,中部地区盆地和山地较多,植被类型以针叶林和常绿阔叶林为主2 3-2 4。长江上游地区拥有丰富的自然资源和人文资源。根据研究区2 0 0 0-2 0 2 0年的相关统计年鉴,2 0 2 0年,第一、二、三产业的比重分别为1 1.5 7%、3 6.4 1%、5 2.0 2%。2 0 0 0-2 0 2 0年长江上游地区生产总值从8 9 2 9.2 6亿元增至1 2 0 8 5 8.6 7亿元,其中2 0 1 0-2 0 2 0年生产总值增长迅速,2 0 a间人均生产总值从4 4 8 1元增至5 6 2 8 3.6 7元。2 材料与方法2.1 数据源以长江上游地区2 0 0 0-2 0 5 0年土地利用/覆被为数据源,分别选取2 0 0 0、2 0 1 0、2 0 2 0年以及I P C C S R E S中2 0 5 0年的2类情景 A 1 B、B 1,共5期土地利用数据,其中2 0 5 0年土地利用/覆被数据选取以下2个典型浓度路径情景为数据源:低排放情景(S R E S-B 1)和中等排放情景(S R E S-A 1 B)。土地利用数据分别来源于资源环境科学数据中心(h t-t p:/www.r e s d c.c n)和L i等2 5构 建 的2 0 1 0-2 1 0 0年全球1 k m土地覆被变化数据集整理而得,土地利用类型通过重分类整理为6种一级地类形式呈现,6期土地利用数据通过A r c G I S软件按照长江上游地区矢量边界进行裁剪,坐标系统一为WG S_1 9 8 4,分辨率为1 k m。研究所涉及的矢量地图来源于标准地图服务系统(h t t p:/b z d t.c h.m n r.g o v.c n/)。社会经济数据来源于 中国统计年鉴 全国农产品成本收益资料汇编 以及长江上游地区6个省(自治区、直辖市)的统计年鉴。2.2 研究方法2.2.1 评价结构单元构建 基于A r c G I S平台构建1 0 k m1 0 k m的评价单元网格对长江上游地区L U C C类型进行格网化重采样,得到3 1 1 7 9个评价单元。基于单元格网分析研究区2 0 0 0-2 0 5 0年的土地利用动态及E S V,并采取中心点赋值法进行空间插值,分析其时空分布特征。2.2.2 土地利用动态度变化 引入单一/综合土地利用动态度,并运用土地利用动态指数模型,分别对研究区各类土地利用类型的数量及速度变化进行分析,土地利用动态指数模型2 9如下1)单一土地利用动态模型K=ub-uauaT-11 0 0%(1)式中:K为某一种土地利用类型在研究年限内的动态度;Ua和Ub分别表示研究起始期和研究结束期土地利用类型的面积(k m2);T为研究时段。2)综合土地利用动态模型Lc=ni=1 Lu(i-j)2ni=1Lui T-11 0 0%(2)式中:Lui为起始期第i类土地利用类型的面积;Lu(i-j)为研究期内第i类土地利用类型转化为非i类土地利用类型面积的绝对值;T为研究的时间跨度;Lc为整个研究区的土地利用综合变化速率。2.2.3 土地利用程度指数模型 由于土地利用的变化涉及因素繁多,过程复杂,简化各种抽象模型对于理解和预测土地利用的格局有着不可替代的作用3 0。因此,引用土地利用程度指数模型可直接反映自然条件和人类活动对土地利用变化的综合水平和变化趋势3 1,参考刘纪远3 2土地利用程度的综合分析方法。根据研究区的实际状况,通过A r c G I S平台将计算出每个格网单元的土地利用程度指数进行空间克里金插值,将土地利用程度指数由弱到强划分为5个 等 级,即:低(1 0 0 1 5 0)、较 低(1 5 02 0 0)、中(2 0 02 5 0)、较高(2 5 03 0 0)、高(3 0 0林地未利用地耕地水域城乡居民用地。其中,草地面积约占全面积的5 0%,主要分布于青藏高原高海拔地带,是我国天然草地较大的区域之一;林地主要分布于云南、贵州、四川以及西藏的部分地区;未利用地分布于西藏和青海西北部的高寒地带;而耕地和城乡居民用地分772第2期滕 皎 等:基于土地利用变化的长江上游生态系统服务价值核算及预测模拟布于东南部省市,尤其在重庆和四川呈集中分布。2 0 0 0-2 0 2 0年,林地、水域、建设用地呈现逐年递增的趋势,其中建设用地的变化幅度最大,面积由7.21 09k m2增 加 至1.81 01 0k m2,增 加 了1 4 8.6 6%;而 林 地 和 水 域 分 别 增 长 了7.0 9%和3 7.6 2%。由此可得,在长江上游地区居民城镇化快速扩张的同时,各项环境保护措施及政策的实施在长江上游地区初见成效。耕地和草地的面积呈现出减少的趋势,分别减少了1.5%和1 8.3%。而未利用地的面积2 0 1 0-2 0 2 0年由4.71 01 1k m2增加至6.71 01 1k m2,增幅4 0.9 3%,增加区域主要位于青藏高原北部。已有研究表明,在全球气候变化下,一些高寒物种的生境丧失会导致其他生态用地向未利用地转变7。图1 长江上游地区土地利用类型分布F i g.1 L a n d u s e t y p e d i s t r i b u t i o n i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r a r e a表2 长江上游地区各土地利用类型面积占比T a b l e 2 T h e p r o p o r t i o n o f l a n d u s e t y p e s i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r%年份耕地林地草地水域建设用地未利用地2 0 0 09.5 72 1.7 25 0.0 62.9 60.2 41 5.4 52 0 1 09.4 82 1.7 94 9.9 93.0 00.3 01 5.4 52 0 2 09.4 32 3.2 54 0.8 94.0 80.5 92 1.7 72 0 5 0 B 14.5 82 7.8 95 0.1 01.1 00.3 71 5.9 52 0 5 0 A 1 B6.0 72 4.2 85 1.7 81.1 00.3 71 6.3 9 在2 0 5 0年不同气候情景下,各类型土地利用变化整体表现一致。其中,耕地、水域、建设用地和未利用地面积较2 0 2 0年呈现不同程度的缩减趋势,减少2 6.6 9%7 3%;而林地和草地面积呈现出增加趋势,在2 0 2 0-2 0 5 0 A 1 B和2 0 2 0-2 0 5 0 B 1时段,林地分别增加了4.4 4%和1 9.9 6%,草地分别增加2 6.6 2%和2 2.5 2%。3.1.2 土地利用类型动态度分析 由单一土地利用动态度可知(表3),2 0 0 0-2 0 5 0年林地的面积在逐年递增,变化幅度较小,动态度均林地耕地水域未利用地建设用地。其中,耕地的E S V持续减少,林地的则与之相反;草地的E S V呈现出先减后增的趋势,而水域和未利用地的E S V表现出先增后减的趋势。表5 2 0 0 0-2 0 5 0年长江上游地区各地类生态系统服务价值结构及变化T a b l e 5 V a l u e s t r u c t u r e a n d c h a n g 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 u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 5 0土地利用类型价值量划分E S V/亿元2 0 0 02 0 1 02 0 2 02 0 5 0 A 1 B2 0 5 0 B 1生态服务价值变化率2 0 0 0-2 0 1 0 2 0 1 0-2 0 2 0 2 0 2 0-2 0 5 0 A 1 B 2 0 2 0-2 0 5 0 B 1耕地价值量1 7 8 7.6 71 7 7 0.7 91 7 6 0.8 91 1 3 5.8 28 5 7.1 7比例(%)2.0 22.0 01.9 91.4 01.0 3-0.0 2-0.0 1-0.5 9-0.9 6林地价值量2 3 2 1 3.8 32 3 2 9 3.0 12 4 8 5 8.5 02 5 9 8 4.2 72 9 8 4 4.9 9比例(%)2 6.2 32 6.2 62 8.0 43 1.9 23 5.7 70.0 31.7 73.8 97.7 4草地价值量4 5 3 7 8.3 14 5 3 1 0.0 13 7 0 7 5.1 94 6 9 8 6.7 14 5 4 6 1.8 8比例(%)5 1.2 75 1.0 94 1.8 15 7.7 35 4.4 9-0.1 9-9.2 71 5.9 11 2.6 8水域价值量1 7 3 3 5.5 51 7 5 2 9.0 72 3 8 5 5.8 96 4 4 6.8 56 4 4 6.8 5比例(%)1 9.5 91 9.7 62 6.9 17.9 27.7 30.1 87.1 4-1 8.9 8-1 9.1 8建设用地价值量0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0比例(%)0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0未利用地价值量7 9 1.7 37 9 1.5 01 1 1 5.4 48 4 0.7 68 1 8.2 7比例(%)0.8 90.8 91.2 61.0 30.9 80.0 00.3 7-0.2 3-0.2 8合计总价值8 8 5 0 7.0 98 8 6 9 4.3 88 8 6 6 5.9 18 1 3 9 4.4 18 3 4 2 9.1 6比例(%)1 0 0.0 01 0 0.0 01 0 0.0 01 0 0.0 01 0 0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0 由图3可见,2 0 0 0-2 0 2 0年长江上游地区E S V分布较高区域主要位于西北的昆仑山脉和祁连山脉附近,主要因为该区域分布着大面积的高山草地、寒温性针叶林和湖泊等。青海地区的E S V整体偏低,972第2期滕 皎 等:基于土地利用变化的长江上游生态系统服务价值核算及预测模拟存在两极分化的现象,这是由于一方面青海湖水系位于柴达木盆地附近,另一方面该区域分布着大量的沙地、高寒山地和裸岩戈壁等。青海北部和四川盆地低的E S V水平,主要因为青海北部高寒高海拔地带分布有大量未利用地,而四川盆地主要为城镇居民用地。云南和四川大部以及西藏南部的E S V呈较高水平。2 0 5 0年2个气候情景下的E S V总体空间分布格局基本一致,与2 0 0 0-2 0 2 0年E S V分布相比,未来气候下E S V各等级分布更为集中。随着全球气候变暖和社会经济的快速发展,未来气候下四川盆地居民用地的扩张、青藏西北部未利用地的扩张和大面积草原退化等,促使青藏高原北部和四川东部总体E S V水平较低。图2 长江上游地区土地利用强度综合指数F i g.2 C o m p r e h e n s i v e i n d e x o f l a n d u s e i n t e n s i t y i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r图3 2 0 0 0-2 0 5 0年长江上游地区单位面积生态系统服务价值时空分布F i g.3 S p a t i o t e m p o r a l d i s t r i b u 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 p e r u n i t a r e a i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h e Y a n g t z e R i v e r f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 5 03.3 长江上游地区生态服务价值与土地利用强度空间自相关分析 通过G e o d a软件构建空间权重矩阵,得到长江上游地区2 0 0 0-2 0 2 0年及2 0 5 0年未来气候下的E S V与综合土地利用动态度的全局M o r a n s I值(图4),其 结 果 为0.0 3 9 5、0.0 3 7 0、0.0 4 0 3、0.3 7 0 9、0.3 4 0 9,均0,即各时期E S V与土地利用综合强度指数均呈正相关。研究区2 0 0 0-2 0 2 0年的全局M o r a n s I值均较低且变化小,而2 0 5 0年2个未来气候情景下的M o r a n s I值增至0.3 7 0 9和0.3 4 0 9,表明在2 0 0 0-2 0 2 0年研究区E S V与土地利用强度在空间上整体表现较为分散、小范围集聚的特点,这与长江上游地区近年来的城市发展模式及城市扩张方向有一定关系,中心城区由于交通区位优势、地价优势,主要以建设用地为主;而在未来气候变化下E S V与土地利用强度的空间自相关性持续增强,由于长江上游地区的建设用地持续扩张与区域生态环境的不协调发展等因素促使空间聚集性持续加强。根据z检验结果,绘制5个时期E S V与综合土082西北林学院学报3 9卷 地利用变化动态度的双变量局部空间自相关L I S A聚集图(图5)。在空间上呈现出显著空间聚集性,主要表现为高-高型区、高-低型区以及低-低型聚集较为显著。高-高型主要分布于青藏高原和横断山脉的局部地区,其土地利用强度高,E S V也较高,由于空间分布与长江上游地区高原湖泊水系分布大体一致,当单元网格地类由大面积的水域与建设用地混合组成时,可能出现高-高型分布情况;高-低型聚集广泛分布于四川、重庆地区,2 0 0 0-2 0 5 0年斑块整体数量处于稳定状态,2 0 5 0年S R E S-B 1气候情景有明显下降;低-高型零星分布于西藏地区,多出现于湖泊、湿地等区域,在2 0 0 0-2 0 2 0年斑块数量较为稳定,但在2 0 5 0年未来气候情景下大幅下降;低-低型集聚分布特征较为突出,特别在未来2个不同气候情景下青海、西藏西北部呈现大量斑块集聚分布,主要由于该区域处于高纬度高海拔区域,人类活动强度较小,加之全球气候变暖的影响,大量林地、草地退化致使E S V较低。图4 长江上游地区土地利用强度水平与生态系统服务价值全局相关性F i g.4 G l o b a l s p a t i a l c o r r e l a t i o n m a p o f l a n d u s e d e g r e e l e v e l a n d 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 u p p e r r e a c h e s