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土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究作為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要檢測方式，已成為當(dāng)前全球環(huán)境變化與人地關(guān)系研究的關(guān)鍵，受到社會各界廣泛關(guān)注．Costanza等人通過測算不同用地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能［1］，首次建立了土地利用變化與生態(tài)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)，開始著眼于土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的定量研究；隨后，各學(xué)者針對不同時空尺度土地利用變化開展多層次、多維度研究，深入剖析土地利用與生態(tài)因子的互動機(jī)理，量化與識別土地利用的微觀生態(tài)因子影響，并逐漸轉(zhuǎn)向綜合生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［2－8］．土地利用類型轉(zhuǎn)換作為最直觀、細(xì)致的土地利用變化，其轉(zhuǎn)換的數(shù)量和速率直接影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的種類與數(shù)量［8］．土地利用類型間的轉(zhuǎn)換體現(xiàn)了生態(tài)價值流在區(qū)域土地利用系統(tǒng)內(nèi)部的流動，這一流動使得生態(tài)質(zhì)量在局部范圍內(nèi)升高或降低［1］．量化這一變值，有利于把握局地乃至區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善與惡化的程度，進(jìn)而判斷區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的總體變化狀況．目前，較少有研究針對土地利用類型轉(zhuǎn)換這一土地利用系統(tǒng)變化直觀載體的生態(tài)質(zhì)量效應(yīng)展開．尤其缺少對敏感區(qū)生態(tài)質(zhì)量變化與土地利用類型轉(zhuǎn)換的互動關(guān)系探析．重慶市沙坪壩區(qū)作為“大城市帶大農(nóng)村”的典型區(qū)域，2000－2008年間，在“退耕還林”、“西部新城建設(shè)”等人類活動的綜合作用下，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速、土地利用類型轉(zhuǎn)換頻繁，直接影響沙坪壩區(qū)整個生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品與服務(wù)．因此，研究在揭示沙坪壩區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)換時空特征的基礎(chǔ)上，賦予土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)價值，探求土地利用類型轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度，以實(shí)現(xiàn)對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的總體變化特征的判斷，旨在為區(qū)域土地利用總體規(guī)劃與土地資源的可持續(xù)利用提供理論參考與借鑒．

1研究區(qū)概況

重慶市沙坪壩區(qū)位于106°14′36″－106°31′35″E，29°27′13″－29°46′36″W之間，全區(qū)東西寬24．30km，南北長29．00km，幅員面積396．20km2．全區(qū)地勢南高北低，自西向東為華鎣山狀褶皺束的溫塘峽背斜（縉云山）、白市驛向斜、觀音峽背斜（歌樂山）和重慶復(fù)向斜的石馬河向斜的中北段．該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和、雨量充沛，年平均降雨1085．13mm，年平均氣溫18．13℃．沙坪壩區(qū)地處重慶市區(qū)西部，是重慶都市發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)圈的重要支撐區(qū)，具有重慶市“大城市帶大農(nóng)村”的典型特征，在重慶落實(shí)“314”發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要戰(zhàn)略地位，轄12個鎮(zhèn)（圖1）．2008年全區(qū)戶籍人口7．46×105人，常住人口8．70×105人，人口自然增長率為0．89‰，地區(qū)生產(chǎn)總值為2．30×1010元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入1．39×104元，農(nóng)村居民人均純收入5．70×103元．

2數(shù)據(jù)收集與研究方法

2．1數(shù)據(jù)收集與處理

研究數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)．空間數(shù)據(jù)來源于重慶市沙坪壩區(qū)2000年沙坪壩區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫（圖形庫、屬性庫）及2008年土地利用變更數(shù)據(jù)庫．屬性數(shù)據(jù)來源于2000－2008年沙坪壩區(qū)統(tǒng)計年鑒及實(shí)際調(diào)查．為使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性與可比性，且更能切實(shí)反映沙坪壩區(qū)土地利用方式與覆蓋特征，參照《全國土地分類（過渡時期適用）》，將全區(qū)土地利用類型劃分為水田、旱地、園地、林地、水域、建設(shè)用地以及未利用地7類．以Constanza等［1］1997年測定的全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及謝高地等［2］量算的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量因子表為基礎(chǔ)，對沙坪壩區(qū)不同土地利用類型單位面積在水源涵養(yǎng)、保持土壤、大氣凈化、廢物處理、維持生物多樣性、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和提供美學(xué)景觀等8項(xiàng)服務(wù)功能及其生物量價值進(jìn)行長期的實(shí)地觀測，并通過敏感度分析對研究區(qū)各土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)進(jìn)行修正［7］．據(jù)此，研究引入相對生態(tài)價值的概念，即各土地利用類型單位面積生態(tài)服務(wù)價值的比例關(guān)系，確定研究區(qū)各土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)價值：水田0．325、旱地0．295、林地1．000、園地0．975、水域0．623、建設(shè)用地0．015、未利用土地0．035［6］．

2．2研究方法

2．2．1土地利用時空變化分析

在ArcGIS9．2平臺的支持下，采用ArcToolbox工具中的疊加分析功能，一方面疊加2000和2008年土地利用現(xiàn)狀圖，得到2000－2008年土地利用變化圖，并建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，可以清晰地說明土地利用類型轉(zhuǎn)換的數(shù)量與方向；另一方面將土地利用變化圖與2008年坡度分級圖的疊加，可直觀地反應(yīng)出土地利用類型轉(zhuǎn)換所發(fā)生的空間位置．具體步驟如下：首先，將兩期矢量圖通過“Featuretoraster”轉(zhuǎn)成像元大小為25m的柵格圖，運(yùn)用“Rastercalculator”進(jìn)行空間疊加，得到2000－2008年土地利用變化圖；其次，運(yùn)用“SpatialanalystTools”模塊的“Zonal”功能，建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，提取土地利用類型轉(zhuǎn)換信息；同時，運(yùn)用“Spatialanalyst”模塊中的“Surfaceanalysis”工具從高程數(shù)據(jù)中提取2008年坡度分級圖，再將2000－2008年土地利用變化圖與坡度分級圖進(jìn)行空間疊加，揭示土地利用類型轉(zhuǎn)換所發(fā)生的坡度級；運(yùn)用聚合分析函數(shù)“Setnull”分別提取2000年水田、旱地的柵格數(shù)據(jù)，與2008年土地利用現(xiàn)狀柵格圖進(jìn)行空間疊加，獲取特殊地類的轉(zhuǎn)換信息．

2．2．2生態(tài)質(zhì)量效應(yīng)分析

基于土地利用類型轉(zhuǎn)換時空特征分析，通過賦予各土地利用類型對應(yīng)的相對生態(tài)服務(wù)價值，可建立土地利用類型間轉(zhuǎn)換與區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的關(guān)聯(lián)，計算土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)貢獻(xiàn)率及區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的變化，進(jìn)而分析土地利用類型間的轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的影響．研究擬通過區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)在不同土地利用結(jié)構(gòu)下的變差對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量總體狀況進(jìn)行判定，如果該區(qū)生態(tài)質(zhì)量指數(shù)不隨時間的推移而減少，則通常認(rèn)為該生態(tài)系統(tǒng)處于比較理想的健康狀態(tài)［8］．土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)貢獻(xiàn)率，指某種土地利用類型轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的改變．其表達(dá)式為：式中：Ri→j為第i類土地利用類型向第j類土地利用類型轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)率；LEi為第i類土地利用類型的相對生態(tài)價值；LEj為第j類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Ati→j為轉(zhuǎn)化的土地面積占總面積的比例；n為土地利用類型總數(shù)．綜合考慮區(qū)域內(nèi)各土地利用類型的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化，比較引起生態(tài)質(zhì)量改善、惡化的土地利用類型轉(zhuǎn)換的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)之和，用以判斷區(qū)域內(nèi)生態(tài)質(zhì)量的總體變化狀況．其表達(dá)式為：式中：LEI為研究期間區(qū)域總體生態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化量；LEh，LEk為第h，k類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Ath→k為引起生態(tài)質(zhì)量改善的第h種土地利用類型轉(zhuǎn)換為第k種轉(zhuǎn)換土地利用類型的土地面積占總面積的比例；LEu，LEv為第u，v類土地利用類型的相對生態(tài)價值；Atu→v為引起生態(tài)質(zhì)量改善的第u種土地利用類型轉(zhuǎn)換為第v種轉(zhuǎn)換土地利用類型的土地面積占總面積的比例．#p#分頁標(biāo)題#e#

3結(jié)果與分析

3．1土地利用變化時空特征分析

3．1．1土地利用結(jié)構(gòu)特征分析

由表1可知，研究期間，沙坪壩區(qū)土地利用類型數(shù)量變化差異明顯，各土地利用類型變化幅度由大到小依次為：建設(shè)用地、旱地、水田、林地、園地、未利用地和水域．水田、旱地和未利用地為主要的轉(zhuǎn)出土地利用類型，水田在研究時段內(nèi)共減少2737．56hm2，其轉(zhuǎn)出總量高達(dá)3091．13hm2，主要是向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)出率86．93％，而其轉(zhuǎn)入總量僅為353．50hm2；旱地為減少量最大的用地類型，減少量達(dá)3912．75hm2，同時旱地的轉(zhuǎn)出量亦最高，為4006．63hm2，主要向水田、園地、林地、建設(shè)用地發(fā)生不同程度的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)出率分別為8．43％，10．72％，38．39％和41．34％，而旱地的轉(zhuǎn)入量極少，僅93．88hm2；未利用地分別向水域、建設(shè)用地轉(zhuǎn)換了217．19和110．88hm2．研究期間，建設(shè)用地、林地、園地和水域等則有不同程度的增加，其中，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入量高達(dá)4747．06hm2，水田與旱地的轉(zhuǎn)入為其增加的主要來源；園地和林地分別增加415．19和1684．44hm2，均主要源于旱地的轉(zhuǎn)換；水域共增加了102．62hm2，其轉(zhuǎn)出量、轉(zhuǎn)入量分別為159．63和262．25hm2．進(jìn)一步獲取各類型土地彼此間轉(zhuǎn)化的信息，可將研究區(qū)的主要土地利用轉(zhuǎn)換類型歸納為：水田轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，旱地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地、林地、園地．旱地是土地利用類型轉(zhuǎn)化的主體與核心．

3．1．2土地利用類型轉(zhuǎn)換空間特征分析

由圖2，3可知，土地利用類型轉(zhuǎn)換發(fā)生的主要區(qū)域?yàn)楦铇飞健⒖N云山山體兩側(cè)及兩山之間槽谷地帶的中南部．山體兩側(cè)發(fā)生的土地利用轉(zhuǎn)換類型主要為旱地向林地的轉(zhuǎn)換，坡度多為15°～25°及25°以上，涉及中梁、歌樂山、青木關(guān)、虎溪和曾家5個鎮(zhèn)，主要是源于沙坪壩區(qū)退耕還林、植樹造林工程實(shí)施，尤其是近年來“森林沙坪壩”的建設(shè)，歌樂山作為國家森林公園以及重慶主城呼吸的“肺葉”，生態(tài)建設(shè)力度逐年加大，其自然植被得以充分保護(hù)，林地面積明顯增加．兩山之間槽谷地帶的中南部區(qū)域發(fā)生的用地類型轉(zhuǎn)換主要為水田、旱地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換，該區(qū)主要為0°～2°與2°～6°兩個坡度級，包括西永、陳家橋、曾家、虎溪4個鎮(zhèn)，建設(shè)占用之所以在該區(qū)發(fā)生，一方面由于該區(qū)地形平坦、土壤、水文條件良好，具備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理想的坡度條件，另一方面該區(qū)亦是人類居住和活動最主要的區(qū)域，隨著工業(yè)化城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，建設(shè)用地必然占用原分布于該區(qū)的水田及旱地．研究區(qū)東部平壩區(qū)井口、覃家崗兩鎮(zhèn)由于城市的擴(kuò)張，建設(shè)占用其他地類在該區(qū)亦較為明顯．不同區(qū)域所發(fā)生的土地利用類型轉(zhuǎn)換差異明顯，且引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量向不同方向改變，通過建立土地利用與生態(tài)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)，量化表征土地利用類型轉(zhuǎn)換數(shù)量與生態(tài)質(zhì)量變化的關(guān)系以及深入分析生態(tài)質(zhì)量空間變化特征，有助于更進(jìn)一步把握區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化規(guī)律的總體走向，使區(qū)域生態(tài)建設(shè)框架下的土地利用方式合理調(diào)整成為可能．

3．2區(qū)域生態(tài)質(zhì)量響應(yīng)分析

3．2．1主要用地類型轉(zhuǎn)換的區(qū)域生態(tài)質(zhì)量貢獻(xiàn)率分析

由表2可知，2000－2008年土地利用類型的相互轉(zhuǎn)換對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度不一，且使得沙坪壩區(qū)的生態(tài)質(zhì)量好轉(zhuǎn)和惡化的狀況同時存在．引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善的主要土地利用轉(zhuǎn)換類型包括：水田向園地、林地的轉(zhuǎn)換，旱地向園地、林地的轉(zhuǎn)換，未利用地向水域的轉(zhuǎn)換，其中旱地向林地轉(zhuǎn)換的生態(tài)貢獻(xiàn)率最大，達(dá)31．81％；導(dǎo)致生態(tài)質(zhì)量惡化的主要土地利用轉(zhuǎn)換類型有：水田、旱地、園地、林地和水域向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換，其中水田和旱地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)換對生態(tài)質(zhì)量惡化的貢獻(xiàn)率較高，分別為24．44％和13．61％．生態(tài)質(zhì)量指數(shù)高的土地利用類型向低的土地利用類型轉(zhuǎn)變會引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的降低；反之，生態(tài)質(zhì)量指數(shù)低的土地利用類型向高的土地利用類型轉(zhuǎn)變會引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的升高；引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善和惡化的土地利用轉(zhuǎn)換類型的總生態(tài)貢獻(xiàn)率分別為52．52％和47．48％．

3．2．2區(qū)域生態(tài)質(zhì)量判斷

由表3可知，2000－2008年間，引起沙坪壩區(qū)的生態(tài)質(zhì)量改善的指數(shù)達(dá)0．2256，導(dǎo)致研究區(qū)生態(tài)質(zhì)量惡化的指數(shù)為0．2039，相反方向共同作用的結(jié)果使得區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)總體增加了0．0216．生態(tài)質(zhì)量變化的區(qū)域差異亦十分明顯，在歌樂山與縉云山之間槽谷地帶的中南部，因水田、旱地向建設(shè)用地的大量轉(zhuǎn)換使得生態(tài)質(zhì)量呈降低趨勢，該類轉(zhuǎn)換明顯改變了下墊面的物理性質(zhì)，造成下墊面熱量不平衡，出現(xiàn)熱島效應(yīng)，加之城市生產(chǎn)、生活垃圾的排放，導(dǎo)致建成區(qū)生態(tài)質(zhì)量顯著降低．在山體兩側(cè)坡度較陡的地帶，生態(tài)質(zhì)量隨著園、林地的增加逐漸提高，區(qū)域林地的郁閉度和覆蓋度增加，其涵養(yǎng)水源、保持土壤、維持生物多樣性、凈化環(huán)境等功能得以加強(qiáng)，尤其作為城市隔離帶的縉云山與歌樂山林帶，不僅可緩解沙坪壩區(qū)的城市熱島效應(yīng)，調(diào)節(jié)小氣候，而且為沙坪壩區(qū)城鄉(xiāng)居民提供新鮮空氣和親近自然的休憩場所，這對于改善研究區(qū)城市擴(kuò)張對生態(tài)帶來的負(fù)面影響具有極大的促進(jìn)作用．從總體發(fā)展態(tài)勢上看，沙坪壩區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)換對其生態(tài)環(huán)境的影響是積極的，即通過土地利用類型轉(zhuǎn)換所體現(xiàn)出來的生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整在向安全方向發(fā)展．

4結(jié)論與討論

2000－2008年，沙坪壩區(qū)土地利用類型間轉(zhuǎn)換的幅度及空間差異明顯，主要的土地利用類型轉(zhuǎn)換可歸納為：水田、旱地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換，主要發(fā)生在歌樂山與縉云山之間槽谷地帶的中南部；旱地向園地、林地的轉(zhuǎn)換，集中在寨山坪、縉云山以及歌樂山山體兩側(cè)坡度較陡的地帶．不同土地利用類型間的轉(zhuǎn)換對沙坪壩區(qū)生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度不一：水田轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地則對生態(tài)質(zhì)量惡化的貢獻(xiàn)率最高，為24．44％，旱地轉(zhuǎn)換為林地對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善的貢獻(xiàn)率最高，達(dá)31．81％．2000－2008年，區(qū)域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)總體增加了0．0216，引起區(qū)域生態(tài)質(zhì)量改善的土地利用轉(zhuǎn)換類型的總貢獻(xiàn)率抵消掉導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)質(zhì)量惡化的土地利用轉(zhuǎn)換類型的影響，研究區(qū)現(xiàn)有的土地利用變化有利于該區(qū)總體的生態(tài)安全．通過引入土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、測算生態(tài)質(zhì)量指數(shù)等方法，從時空變化角度分析沙坪壩區(qū)土地利用類型間的轉(zhuǎn)換，量化土地利用類型轉(zhuǎn)換對研究區(qū)生態(tài)質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度，進(jìn)而對沙坪壩區(qū)生態(tài)質(zhì)量狀況進(jìn)行判斷是可行的．但對其準(zhǔn)確地量化仍然存在著相當(dāng)大的難度，一方面表現(xiàn)在對各種土地利用類型相對生態(tài)服務(wù)價值的準(zhǔn)確定位仍需大量的跟蹤實(shí)驗(yàn)，另一方面土地利用類型間面積變化僅是土地利用變化的一個最直觀的體現(xiàn)，它受制于人為干擾、政策導(dǎo)向等諸多外部條件．準(zhǔn)確測定各種土地利用類型相應(yīng)的生態(tài)服務(wù)價值，建立區(qū)域生態(tài)質(zhì)量變化對土地利用變化驅(qū)動力系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)制將是今后研究的重點(diǎn)．盡管如此，此次對沙坪壩區(qū)生態(tài)質(zhì)量的判定反映了“退耕還林”及“西部新城建設(shè)”強(qiáng)影響因子下，該區(qū)土地利用及生態(tài)質(zhì)量的變化與特征趨勢，為該區(qū)建立生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的土地利用模式提供了參考：沙坪壩區(qū)在未來建設(shè)必然大規(guī)模發(fā)生的形勢下，保護(hù)好以自然山體、水體為依托的生態(tài)脈絡(luò)，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)屏障，是維護(hù)和改善區(qū)域生態(tài)安全格局的最佳途徑．#p#分頁標(biāo)題#e#