新疆艾比湖流域土地利用變化對生態系統服務價值的影響

約日古麗卡斯木，楊勝天，孜比布拉·司馬義

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新疆艾比湖流域土地利用變化對生態系統服務價值的影響

約日古麗卡斯木1,3，楊勝天1,3※，孜比布拉·司馬義1,2,3

（1.新疆大學資源與環境科學學院，烏魯木齊 830046；2. 新疆大學資源與環境科學學院智慧城市與環境建模普通高校重點實驗室，烏魯木齊 830046； 3. 新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，烏魯木齊 830046）

在對流域可持續發展評估的研究中，生態系統服務價值的時空評估具有重要意義。以新疆艾比湖流域為研究區，基于1996－2016年的3期遙感影像和社會統計數據，對艾比湖流域土地利用和生態系統服務價值時空動態變化進行分析，并借鑒生態服務價值當量估算法定量探討生態系統服務價值的變化特征，采用多元回歸模型對流域土地利用和生態系統服務價值變化的驅動力進行分析。結果表明：1）1996－2016年，艾比湖流域耕地和建設用地面積變化最大，其占比分別從1996年的8.47%和0.42%，增加到2016年的15.28%和2.07%；林地、草地、濕地和水域的較少，但幅度較劇烈。2）近21a來，研究區生態系統服務價值總量呈持續減少的趨勢，共減少了約85.863×108元，耕地、建設用地、鹽堿地和沙地等土地利用類型的生態系統服務價值（ecosystem service value, ESV）值呈增加趨勢；林地、草地、水域、濕地和未利用地等類型均呈減少趨勢。3）空間上，21 a間艾比湖流域ESV較高區面積逐漸減少，ESV較低區域面積逐漸增加，ESV中等區域呈現先減小后增大。4）回歸分析表明影響艾比湖流域ESV變化的主要驅動因素是綜合城鎮化率、人口密度、氣溫和降水等指標，在未來的經濟發展中，艾比湖流域要合理優化調整土地利用格局，保證生態系統的穩定-協調發展，實現經濟-社會-生態的可持續發展。

生態；土地利用；遙感；生態系統服務價值；時空評估；艾比湖流域；新疆

0 引 言

生態系統服務(ecosystem service)指人類從生態系統中直接或間接獲得的各種惠益[1]，包括食物、水、原材料等實物型服務，及水土保持、氣候調節、美學景觀等非實物型服務。生態系統不僅創造和維持人類生存必要的環境條件，而且為人類提供食物、醫藥、生產生活資料，而且為人類提供休閑、娛樂和審美享受[2]。對其進行量化評估有助于為高效配置土地資源[3]、區域合理規劃及可持續發展、科學管理生態系統[4-5]和科學制定生態補償政策等提供科學依據[6-7]。自從提出生態系統這個概念以來，很多生態、經濟學家分析和探討生態系統服務價值從物理量和價值量兩方面發揮作用，為不同生態系統服務和生物資源開發了多種評價方法[8-9]。由于生態系統服務功能與人類生活質量密切相關，因此許多學者致力于研究生態系統服務價值的定量方法，而且在全球范圍內進行評價和評估[10-11]。如：Costanza等[10]通過總結前人的研究成果，實現了生態系統服務價值的貨幣表達，推動相關研究進入了一個新的階段。謝高地等[12]基于Costanza提出的評價模型開發了中國不同陸地生態系統單位面積生態系統服務價值（ecosystem service value, ESV）當量表，由于此表的簡潔性和可靠性在中國已廣泛應用[13]。

LUCC是全球環境變化的重要組成部分及驅動因素之一[14]，是陸地多種因素影響的總和反映，是特定人-地關系下多種驅動因素共同作用的結果[15]，包含著豐富的人類活動信息[16]是關系到人類生存和可持續發展的核心問題，同時也是生態系統服務變化的主要驅動之一。它通過改變生態系統的結構和功能，導致生態系統服務發生改變[17]。因此，科學、合理利用土地資源是實現人與自然和諧發展的前提。然而，人類在土地利用和改造過程中往往片面追求自然經濟價值，忽視自然生態系統的生態效益與生態價值等潛在價值[18]。LUCC通過改變生態系統的類型、模式和生態過程來影響生態系統服務的結構和功能[19]。LUCC不僅是生態系統服務功能變化的第一個驅動也是直接驅動，起到了維護和調節ESV的重要作用[20]。

在中國西北生態脆弱的干旱區，土地利用的變化發揮維持和充實人類生活的作用。隨著經濟發展、農業和城市化以及工業化導致土地利用的不斷發生變化，造成生態環境的退化，導致土壤鹽漬化、沙漠化、揚塵和沙塵暴事件不斷增加，這最終導致ESV損失[21]。目前，國內外學者在不同空間尺度開展的有關ESV的研究已經取得了一系列的研究成果，但是，縱觀國內已開展的干旱區流域生態系統服務價值研究，其范圍主要集中在和田河，石羊河，塔里木河等流域，而對生態環境脆弱的艾比湖流域生態系統服務價值研究相對缺乏，這對艾比湖流域水土資源開發利用和生態系統可持續管理是極為不利的。本研究優化艾比湖流域ESV系數是一個新的嘗試，研究結果為缺乏完整數據集的區域生態系統服務提供了充分的信息，為干旱區土地資源合理、有效利用提供科學參考。

1 研究區概況

艾比湖流域位于新疆西北部(43°38′～45°52′N，79°53′～85°02′E)，地處亞歐大陸腹地，西、北、南三面環山，中間是博爾塔拉谷地平原，東部為尾閭艾比湖，整體上與準噶爾盆地連為一體；流域總面積為50621 km2，其中，山地面積為24317 km2，平原面積26 304 km2。艾比湖流域氣候干燥，降水稀少，年均降水量僅100～200 mm，年蒸發量達1 500～2000 mm[22]。

艾比湖流域自古就是歐亞的交通要道，早在唐代開辟的“絲綢之路”北道，就是經過此地越過天山到達歐洲，如今該流域已是北疆地區重要的糧食基地、棉花基地、畜牧業基地和石油化工基地；在經濟發展的同時，艾比湖流域的生態環境也變得非常脆弱，經濟發展與生態環境保護之間的矛盾日益突出，甚至尖銳化[23]。

圖1 研究區概況圖

2 材料與方法

2.1 數據收集

本研究涉及到的數據包括：土地利用數據，社會統計數據。其中土地利用數據從多時相多分辨率的遙感影像中提取，包括來自地理數據空間云（http://glovis.usgs.gov），研究區1996年、2006年和2016年的TM和OLI數據，共選取艾比湖流域研究期限內的8景影像（表1），影像季相相同，云量均小于8%，質量完好，避免了因季節差異、植被生長狀態差異的影響。社會統計數據來自博爾塔拉蒙古自治州統計年鑒（1997－2017），土地相關政策從政府年度報告中獲取。

2.2 土地利用分類

根據解譯需要，對獲取的TM遙感影像借助ENVI5.3軟件平臺進行輻射定標、幾何校正、大氣校正、波段組合、圖像鑲嵌等預處理工作。對Landsat 8OLI發布的數據已經進行了幾何校正，無需重復操作，誤差控制在0.5個像元內。為了減少誤差，所有數據以墨卡托投影（UTM）和世界大地測量系統（WGS-1984）為基準。結合室內判讀與野外調查的方法，參考中國土地利用二次分類方案，按照研究區的實際情況，將經過幾何校正的TM/OLI影像，通過波段的最優化處理，把TM543和OLI652生成標準假彩色合成，從而使組合后影像上的地物具有代表性[24]。

表1 1996－2016年研究區遙感數據來源

本研究將3個時期艾比湖流域土地利用類型分為9種，包括耕地、林地、草地、建設用地、水域(湖泊)、鹽堿地、荒漠、濕地和未利用地。然后根據非監督分類把分類錯誤的斑塊進行處理并記錄到正確的分類中，提高精度，如雪覆蓋的山脈等被誤認為水，或者沙漠地區被誤解譯為鹽漬化土地[25]。為了保證分類結果的準確性，對研究區進行實地調查對圖像分類的精度進行驗證，共采集了190個GPS點對2016年土地利用數據進行精度驗證，驗證表明解譯精度為83.6%，190個驗證點中有159個點顯示解譯正確，可以滿足精度要求。對1996年和2006年間的土地利用數據的精度驗證，通過查閱相關地圖資料進行，其中1996年的190個驗證點中有162個點顯示解譯正確，驗證精度為85.2%，2006年的190個驗證點中有164個點顯示解譯正確，驗證精度為86.3%。艾比湖流域山地、丘陵都占一定的比例，因此林、草地分類時往往出現兩者混在一起的情況，本研究中對以上解譯精度控制在81.6%以上。對1996、2006、2016等3個時期分類后結果采用誤差矩陣精度評價法進行檢驗，分類精度分別為92.2%、81.1%和82.4%；kappa系數分別為0.882、0.807和0.795，滿足研究需求。艾比湖流域土地利用/土地覆被類型描述如表2所示。

表2 艾比湖流域土地利用/土地覆被分類類型的描述

2.3 生態系統服務價值的計算

基于Costanza和謝高地等建立的世界和中國陸地生態系統服務價值當量表[13,26]，并結合艾比湖流域實際情況，以農田-耕地、森林-林地、草地-草地、城市-建設用地、水體-水域、荒地-鹽堿地和未利用地、沙地-沙地、濕地-濕地等形式不同生物群落進行對應。從而獲取艾比湖流域9種土地利用類型價值系數。本研究中，每個土地利用單位面積的ESV以Costanza和謝高地的研究方法為基礎（表3）。計算公式為

式中ESV為研究區生態系統服務價值總量（元），為第類土地利用類型的面積，hm2，VCK為第類土地利用類型對應的ESV系數(元/公頃·年)。ESV為生態系統單項服務價值，VC為單項服務功能價值系數[27]。

如果直接用這些方法將影響研究結果的準確性和完整性，比如Costanza等[26]的方法涉及到的生態系統類型不全面；因此，本研究在前人研究的基礎上制定艾比湖流域各土地利用類型的生態系統服務價值系數（如表3）。

2.4 基于格網的ESV時空變化

計算格網單元研究區域ESV空間分異的前提是確定格網單元的大小，本研究基于ArcGIS10.3軟件分別提取邊長為1 000、2 000、3 000、4 000、5 000共5種格網單元內各土地利用類型的面積，然后比較面積變化程度，即變異系數，該尺度的格網是研究區生態服務價值空間分異的最優格網單元大小。具體操作及公式見參考文獻[28]。

表3 艾比湖流域不同土地利用類型的ESV系數

2.5 敏感性分析模型

本研究使用敏感性模型，通過上下調整已確定的每個土地利用類型ESV系數的50%大小，計算ESV對價值系數VC變化的響應[29]，最終確定生態系統服務價值隨著時間的變化情況和對價值系數的依賴程度。計算公式如下

式中ESV是估算的生態系統服務價值，VC是價值系數，和分別代表初始值和調整后的值（上下調整50%），表示土地利用類型[30]。當CS≥1時，表明ESV相對于VC是富有彈性的；當CS≤1時，ESV則是缺乏彈性。CS值越大，表明ESV指數的準確性越關鍵。

2.6 驅動因子選取

生態系統服務價值變化的驅動力包括自然因素和人文因素兩方面。由于研究區處于中國西部干旱區，地形高差顯著，離海洋遠，靠近沙漠。因此，氣溫、降水為特征的氣候變化過程在一定程度上影響和改變區域水系統和水環境，進而影響區域內景觀的空間分布格局，導致ESV的變化。介于此，本研究共選取5項自然因素（表4）。艾比湖流域具有戰略性地理位置，流域內各縣市正處于快速經濟發展階段，因此人類生產、生活活動是影響流域生態系統分布格局的主要原因，進而導致ESV的變化。介于此，本文參考相關研究成果[31]與艾比湖流域的相關研究[32]，選取16項人文驅動因素（表4）。

表4 生態系統服務價值演變驅動力指標體系

3 結果與分析

3.1 土地利用變化

3.1.1 土地利用/土地覆蓋

由圖2和表5可知，1996－2016年間，艾比湖流域的土地利用變化比較明顯，在3個時期耕地、林地、草地和未利用地是該地區主要的土地覆蓋類型。在21a間（圖2）艾比湖流域變化較顯著的土地利用類型主要有耕地、建設用地、濕地和鹽堿地。流域中沿著博爾塔拉河分布的綠洲縣、市（包括博樂市，溫泉縣，精河縣）具有較強的人類活動特征。這些區域已有大面積的林、草地和未利用地已轉化成耕地。在土地利用類型中，覆蓋率最高的草地已從1996年的25.21%，減少到2016年的22.20%。

圖2 1996－2016年艾比湖流域土地利用變化圖

表5 1996－2016年間艾比湖流域土地利用變化格局

總體上，研究區土地利用類型中草地變化幅度最大，沙地變化幅度則最小。林地、草地、濕地、未利用地不斷減少和耕地、建設用地的快速增加，是由于經濟的發展尤其是商業性農業的迅速發展，人們不斷調整農業經濟結構，開墾了大量的荒地，興修水利工程，擴大種植面積。

3.1.2 土地利用轉移

不同土地利用類型之間的轉換可以反映土地類型整體變化的方向和變化程度。由表6可知，1996－2016年間，艾比湖流域各土地利用類型之間，均出現不同程度的相互轉化。研究區9種土地利用類型中，草地的變化幅度最大，21a間約有429.78×103hm2的草地轉化為耕地，主要由于艾比湖流域農業的發展；207.90×103hm2的草地轉化為建設用地，說明草地轉化受人類開發活動的影響顯著。由于氣候變化和人類活動的影響，還有些草地被鹽堿地、濕地和未利用地所占用。林地變化也較明顯，耕地和草地是林地轉移的主要去向，其轉移面積分別為473.19×103hm2和507.90×103hm2，表明毀林開荒等農林業種植結構的調整及森林砍伐是導致林地面積損失的主要原因，另有較少部分林地轉移為建設用地、鹽堿地和未利用地。耕地的轉化也較劇烈，128.37×103hm2轉化為林地，主要因為經濟林和水果種植帶來的農業產業結構調整；197.70×103hm2的耕地被城市建設用地所占，受大坡度、高海拔、土壤瘠薄、土壤鹽堿化等耕作條件差的農田撂荒的影響；219.40×103hm2的耕地退化為草地，由于研究區大部分是灌溉農田，有222.86×103hm2的耕地轉化為鹽堿地。另有少量轉化為水體，沙地和未利用地。此階段30.90×103hm2和39.10×103hm2的建設用地轉化為耕地和未利用地，建設用地變化主要發生在村落周邊，由村落的更替和擴張引起的；水域中分別有50.80×103、52.50×103hm2的面積轉化為耕地、草地，說明水體損失的主要驅動因素是填水造陸用于農業開發、草地建設；值得一提的是艾比湖流域水域面積的減少是由于近年來隨著溫度的逐漸升高，降水量呈下降的趨勢，加上大量的蒸發作用、徑流量變化及沙塵日數等綜合作用的結果，導致了艾比湖面積的縮小。研究期間分別有71.27×103hm2和76.40×103hm2面積轉化為鹽堿地和未利用地，表明研究區開發活動對生態環境的壓力超過了生態環境承載能力。流域鹽堿地轉化較明顯，129.50×103hm2的面積轉化為林地，91.80×103hm2的面積被建設用地占用，96.40×103hm2轉化為沙地，143.90×103hm2轉化為未利用地。沙地轉化最不明顯，總面積小，同時向各土地利用類型轉移的絕對面積也較小，沙地轉化主要方向為未利用地，其次為林、草地，耕地和建設用地。也有很少的部分轉化為水域和濕地。

研究區分別有80.90×103、43.80×103、23.70×103hm2的濕地面積轉化為耕地、草地和水域，只有9058.68×103hm2的面積保持不變，表明近幾年艾比湖流域濕地的變化較顯著。研究周期內，未利用地面積也發生了較顯著的變化，主要流向耕地、林地、草地和建設用地，轉化面積依次為489.88×103、170.79×103、176.40×103和125.04×103hm2，表明未利用地的轉移主要受農業開發、生態脆弱區植被治理恢復以及城鎮建設等因素的驅動?？傊?，1996－2016年間，耕地、建設用地、鹽堿地、沙地等土地利用類型增加的面積均大于減少的面積。林地、草地、濕地、水域、未利用地等土地利用類型增加的面積小于減少的面積。

表6 1996－2016年間艾比湖流域土地利用/覆蓋轉移矩陣

3.2 ESV變化

3.2.1 ESV總量變化

從表7可知，1996－2016年艾比湖流域生態系統服務功能總價值由331.238×108元減少到245.375×108元，共減少85.863×108元。其中耕地、建設用地、鹽堿地和沙地等類型ESV呈增加趨勢；林地、草地、水域、濕地和未利用地等類型均呈減少趨勢。林地的ESV最高，占總價值的50%以上，但呈持續減少的趨勢，水域的ESV較高，且呈持續增加的趨勢，濕地的ESV也較高，但也呈持續減少的趨勢，且減小的幅度較大。

1996－2016年間耕地的ESV增加幅度較大，ESV變化率為177.5%，從整個研究區來看耕地面積較小，但其ESV增加值較大。對于艾比湖流域來說，雖然水域和濕地的面積很小但是他們對流域生態系統服務功能的貢獻都較大，對于典型的干旱區流域來說濕地和水域的作用很大，是改善區域生態環境，提高生態系統服務功能的關鍵因素。

表7 1996－2016年間艾比湖流域各類生態系統服務價值及變化

3.2.2 ESV類型間的變化

從表8可知，1996－2016年間，在艾比湖流域，除了食物生產和娛樂文化價值有所增加外，其他服務類型的價值均呈下降趨勢。由于耕地和建設用地的增加導致流域食物生產價值和娛樂文化價值的升高。減少的價值中水源供給的減少幅度最大，這是近些年來艾比湖流域湖泊面積與濕地面積大幅度減少的結果。

表8 1996－2016艾比湖流域各類型ESV的變化

從生態系統服務功能上來看，水源供給、土壤形成、生物多樣性保護和廢物處理排在前列，是影響艾比湖流域生態系統服務總價值的四大主要生態功能，其價值貢獻率為66.42%；而原材料、食物生產和娛樂文化的價值貢獻率較小，僅為13.06%。為此，本研究認為，研究區服務性功能大于生產性功能。說明調節功能（氣候、氣體調節，廢棄物處理和水供應）是艾比湖流域ESV變化的主要驅動力。

3.2.3 基于格網的ESV空間變化

通過分析艾比湖流域單位面積的生態系統服務價值的空間變化（圖3和表9）可知，1996－2016年，艾比湖流域ESV有了不同程度的變化，從不同年份ESV的空間分布來看，1996年流域45.29%的面積為ESV較高區，其主要分布在流域中部及四周；29.33%的區域為ESV較低區，其主要分布在托里縣南部、艾比湖湖區附近及精河縣和博樂市南部；25.38%的區域為ESV中等區，其較分散的分布在流域四周。2006年流域ESV較高區的面積明顯減少，10 a間共減少11.31%；而ESV較低區的面積增加11.9%，ESV中等區的面積有所減少但減少幅度不大。ESV較高區、較低區和中等區域在空間上的分布特征與1996年保持一直。2016年流域ESV較低區占比最大，占43.28%；其次為ESV較高區，占30.19%；ESV中等區為最小，占26.59%。在空間上ESV較高區較集中的分布在流域中部，而ESV低、中等區較分散的分布在流域四周及中部。

1996－2016年艾比湖流域ESV的單位面積變化特征為：1996年，ESV較高＞ESV級較低＞ESV中等；2006年，ESV級較低＞ESV較高＞ESV中等；2016年，ESV級較低＞ESV較高＞ESV中等。21 a間，流域ESV較高區面積逐漸減少，ESV較低區域逐漸增加，而ESV中等區域先減小后增大。

在空間上，ESV較高區域主要分布在流域周圍的山地及丘陵地帶，ESV較低區主要分布在流域中段的荒漠地帶，ESV中等區分布的地帶主要包括耕地、荒漠及未利用地等生態系統類型。

圖3 1996－2016年艾比湖流域5 km×5 km網格內ESV的變化值

表9 不同等級ESV變化面積統計

從圖3和表10可知，1996－2016年間，艾比湖流域ESV減少區分布較分散，主要分布在林、草地退化的區域，21 a間流域ESV減少面積共848.22×103hm2，占比為17.82%；ESV增加區較分散，主要分布在未利用地轉化為耕地或草地的區域，增加面積共189.44×103hm2，占比為3.98%，ESV不變區域主要集中在研究區中間的未利用地和流域北部、南部和西南部的山地及丘陵區域，ESV不變區域面積共3722.31×103hm2，占比為78.2%。

表10 艾比湖流域ESV空間分布變化

3.3 ESV對價值系數的敏感性分析

從圖4可知，1996－2016年間，艾比湖流域各土地利用類型價值系數的敏感性系數范圍為0～0.7，都小于1，其中，水域的敏感性系數最高，為0.7，即當水域生態系統服務價值增加或減少1%時，生態系統服務總價值增加或減少70%；調整建設用地和鹽堿地的價值系數不影響ESV，敏感性系數為0；相應地，耕地、林地、草地、水域、濕地、沙地和未利用地的敏感感性系數從0.02上升到0.7。分析表明，在艾比湖流域，水域，耕地，草地和濕地等生態系統類型在生態系統服務中起著至關重要的作用。對于21a來ESV值的準確度，價值系數具有顯著性，表明研究區使用的ESV指數是良好的，艾比湖流域ESV總指數具有彈性，研究結果可靠。

3.4 ESV變化驅動力

在上文分析的基礎上，通過分析1996－2016年間艾比湖流域生態系統服務價值與對應的驅動指標的相關性，然后剔除相關性較低的因子，并進一步進行歸回分析，獲取回歸模型擬合優度2為0.978，調整后的擬合優度2為0.970，顯著性水平值為0，滿足該條件的回歸模型分析結果見表11。

圖4 艾比湖流域ESV系數敏感性指數

表11 艾比湖流域ESV回歸模型

注：=服務價值，元，3：人口密度，人·km-2，4：城鎮化率，%，7：GDP總量，億元，11：第二產業比重，%，14：林業總產值，萬元，17：氣溫，℃，18：降水量，mm。

Note: y=ESV (Yuan);3: Population density (people/km2);4:Urbanization rate (%);7: GDP (million yuan);11: The proportion of secondary industry(%);14: total value of forestry production (×103yuan);17:Temperature(℃);18：Precipitation (mm)

從表11可知，ESV總價值和調節服務價值均有3個模型（這3種指標顯著性值較明顯），其中ESV總價值的自變量包括城鎮化率、第二產業比重和降水量；調節服務價值的自變量除了城鎮化率，還有總GDP和氣溫變化。支持服務、供給服務和文化服務價值的自變量分別是林業總產值、人口密度、降水量和第二產業比重。本研究計算的綜合城鎮化率為城鎮人口占總人口的比例，人口結構的變化會導致土地利用方式、糧食生產、生物多樣性等變化，最終綜合影響艾比湖流域生態系統服務功能?？侴DP反映流域社會經濟的發展狀況，它可能會影響經濟結構的轉變、促進工業化，從而改變流域調節服務功能。降水量反映流域水資源分布狀況，可能會對干旱區生態系統的結構、功能產生直接的影響從而改變流域生態系統總價值、調節和供給功能。氣溫通過影響降水量、蒸發量、徑流量和沙塵日數等，對流域植被覆蓋度產生間接影響，從而改變生態系統調節服務功能。人口密度作為生態系統供給功能的自變量，其反映了整個流域人口空間分布情況，是改變區域生態系統數量、集散程度、破碎等空間分布特征的主要原因，會直接影響區域生態系統供給功能。第二產業比重在一定程度上說明流域經濟發展水平，其影響流域經濟結構，從而對流域生態系統空間格局產生影響，最終可能會改變流域ESV總價值和文化服務價值。林業總產值直接反映流域植被覆蓋情況，直接對森林生態系統在支持服務的貢獻產生影響。

總之，人文因素和自然因素共同對生態系統服務價值產生影響。

4 結 論

1）隨著經濟的快速發展，艾比湖流域土地利用發生了較顯著的變化。1996－2016年間，耕地和建設用地增長速度較快，分別從1996年的8.47%和0.42%增加到2016年的15.28%和2.07%；林地、草地、濕地和水域的較少幅度較劇烈。

2）研究區生態系統服務價值總量呈持續減少的趨勢，21 a間隔共減少了85.863×108元。其中耕地、建設用地、鹽堿地和沙地等類型ESV呈增加趨勢；林地、草地、水域、濕地和為利用的等類型均呈減少趨勢。林地的ESV最高，占總價值的50%以上，但呈持續減少的趨勢。生態系統服務9種功能中，水源供給、土壤形成、生物多樣性保護和廢物處理排在前4位，是影響生態系統服務總價值的四大生態功能，其價值貢獻率為66.42%；而原材料、食物生產和娛樂文化的價值貢獻率較小，為13.06%。

3）1996－2016年艾比湖流域ESV的單位面積變化特征為：1996年，ESV較高＞ESV級較低＞ESV中等；2006年，ESV級較低＞ESV較高＞ESV中等；2016年，ESV級較低＞ESV較高＞ESV中等。21 a間，流域ESV較高區面積逐漸減少，ESV較低區域逐漸增加，而ESV中等區域先減小后增大。

4）艾比湖流域ESV的變化受人文因素（綜合城鎮化率，人口密度等）和自然因素（氣溫，降水）的共同影響。由于短時間內自然因素對艾比湖流域的影響較小，因此人為因素是研究區生態系統服務價值時空變化的主要驅動因素。

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Impact of land use change on ecosystem service value in Ebinur Lake Basin, Xinjiang

Yueriguli Kasimu1,3, Yang Shengtian1,3※, Zibibula Simayi1,2,3

(1.,,830046,; 2.830046,; 3.,830046,)

Land-use/land-cover (LULC) changes are considered as a key issue of global changes, which is influencing and altering ecosystem structures and services at different scales. Understanding LULC changes and its ecological effects is important to enhance ecosystem sustainability and maintain ecological security. Since ancient times, the Ebinur Lake Basin was the main road of traffic in Europe and Asia. Early in the north of the “Silk Road”, which was opened by the Tang Dynasty, it was passed through the Tianshan Mountains to Europe. Now it is an important grain base, cotton base, animal husbandry base and petrochemical base in Northern Xinjiang. It is a typical arid area with sensitivity environment. With the rapid urbanization and economic development in recent years, this area increasingly faces a serial of environmental challenges, including LULC changes, pollutions, biodiversity decrease, and land deterioration, etc. Thus, the study on LULC changes and its ecological effects in the Ebinur Lake Basin was significant to regional ecosystem management. The intensifying human activities are becoming more and more significant to the ecological system of oasis in arid areas. It is of great significance to assess the dynamic changes of the ecosystem services in the watershed on the scale of time and space, which is of great significance to the sustainable development of the basin. We took the Ebinur Lake Basin(43°38′-45°52′N, 79°53′-85°02′E), located in northwestern Xinjiang as the study area, and extracted the land use data based on the TM and OLI remote sensing images of 1996, 2006 and 2016. The spatial and temporal dynamic changes of land use and ecosystem services in the Ebinur Lake Basin were analyzed, and the value of ecological service value equivalent was used to estimate the value of ecosystem services. The Logistic regression model was used to analyze the driving forces of land use and ecosystem service value change. The results showed that : 1) During 1996-2016, the area of cultivated land and construction land in the Ebinur Lake basin significantly increased, the proportion from 8.47% and 0.42% in 1996 to 15.28% and 2.07% in 2016, and forestland, grassland, wet land and water area were on the decline. 2) During 1996-2016, the total ecosystem service value in the study area has been decreasing continuously, and reduction amounts were about 85.863×108Yuan. The ESV value of land use types, such as cultivated land, construction land, salinized land and sandy land, had an increasing trend, and the forest land, grassland, water area, wet land and unused land were all hand a decreasing trend. Among them, the change of ESV of the forest land was more evident, accounting for more than 50% of the total ESV. 3) During the 21years, the area with higher ESV in the Ebinur Lake Basin gradually decreased, the area with lower ESV gradually increased, and the area with middle ESV decreased first and then increased. 4) The regression analysis showed that the main driving factors affecting the ESV changes in the Ebinur Lake Basin were the comprehensive urbanization rate, the population density and Temperature and precipitation. In the future economic development, the Ebinur Lake Basin should rationally optimize the land use pattern, guarantee the sustained stable and coordinated development of ecosystem, and realize sustainable development of the economy-society and ecology.

ecology; land use; remote sensing; ESV; temporal and special assessment; Ebinur Lake Basin; Xinjiang

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033

X171.1; F301.24

A

1002-6819(2019)-02-0260-10

2018-06-25

2019-01-02

國家自然科學基金項目“艾比湖稀缺資料流域水文變化分析與水資源利用安全范式”（批準號：U1603241)

約日古麗卡斯木，博士生，研究方向：干旱區土地利用與資源環境。Email：1005818758@qq.com

楊勝天，教授，博導，主要從事水資源與水環境遙感研究。Email：yangshengtian@bnu.edu.cn

約日古麗卡斯木，楊勝天，孜比布拉·司馬義.新疆艾比湖流域土地利用變化對生態系統服務價值的影響[J]. 農業工程學報，2019，35(2)：260－269. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033 http://www.tcsae.org

Yueriguli Kasimu, Yang Shengtian, Zibibula Simayi. Impact of land use change on ecosystem service value in Ebinur Lake Basin, Xinjiang[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(2): 260－269. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.033 http://www.tcsae.org