淮南谢桥矿区生态服务价值对土地利用变化的响应

张银

摘 要：以淮南谢桥矿区为研究对象，以1980—2015年5期遥感影像图作为基本信息源，分析矿区土地利用动态变化对生态服务价值的影响。结果表明，1980—2015年矿区耕地面积从3192hm2减少到1489hm2，水域面积从54hm2增加到1228hm2，建设用地增加528hm2。矿区生态服务价值总体呈增加趋势，从1980的1735万元增加到2015年的5313万元，其中，水域生态系统的服务价值从1980年的201万元增加到2015年的4561万元，而耕地的生态服务价值从1980年的1511万元减少到2015年的705万元。

关键词：矿区;沉陷区;生态服务价值

中图分类号 F301.24文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）05-0140-03

Abstract：Taking the Xieqiao mining area in Huainan as the research object，the remote sensing image map from the period of 1980—2015 is used as the basic information source to analyze the impact of the dynamic change of land use on the ecological service value.Studies have shown that from 1980 to 2015，the area of cultivated land in the mining area decreased from 3192hm2 to 1489hm2 ，the water area increased from 54hm2 to 1228hm2 ，and the construction land increased by 528hm2 .The value of ecological service in the mining area has generally increased，from 17.35 million yuan in 1980 to 53.13 million yuan in 2015.The service value of water ecosystems increased from 2.01 million yuan in 1980 to 45.61 million yuan in 2015，while the ecological services of cultivated land.The value decreased from 15.11 million in 1980 to 7.05 million in 2015.

Key words：Mining area;Subsidence area;Ecological service value

采煤活动对国家和地区经济发展起着重要作用，但也对生态环境产生了较为严重的影响[1]，比如地表沉陷引起矿区土地利用变化，土地利用/覆盖的变化引起生态环境变化，目前我国面临的许多严峻生态环境问题都与土地利用有关[2]。两淮矿区是我国14个亿吨煤基地之一，由于区域特定的水文地质条件，采煤活动导致了大规模的土地沉陷并形成大面积的积水区，原有的农田生态系统向大面积的水域生态系统转化，矿区生态系统结构与功能发生了重大改变。其中，耕地面积的减少使农业生产减少，农民经济受损，而沉陷区存储的大量淡水资源隐藏着巨大的生态服务价值。沉陷水域不仅具有渔业生产能力，还具有水资源供给、生物多样性维护、水分调节、休闲娱乐等多方面的功能，是生态系统服务价值的全面体现[3-4]。因此，对矿区土地利用变化过程中生态服务功能价值进行动态评估十分重要，研究结果可以客观理清矿区采煤活动的生态环境效应，对因地制宜开展矿区生态环境的重建与恢复以及水资源利用具有较强的指导意义。

1 研究区概况

淮南矿区位于我国南北地理分界线附近，地表水系丰富，所研究的谢桥矿区位于颍上县东北部，矿区总面积3796hm2。截至2015年，采煤活动已引起沉陷水域1228hm2，随着采煤活动的继续开采，沉陷区范围有不断扩大的趋势（图1）。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源 采用分辨率为30m的1980、1990、2000、2010、2015年5期的landsat TM影像图，基于ENVI 5.1对各期遥感影像进行预处理、辐射矫正等，通过目视解译;结合矿区实际情况，对遥感影像数据进行监督分类，将谢桥矿区共归为耕地、建设用地、水域3类土地利用类型。

2.2 研究方法 由于区域自然条件的差异，生态系统类型也存在多样性，其服务功能在数量、种类和重要性上也存在很大的空间差异性。生态服务功能是产生与形成生物资源价值的环境。目前，国内外研究关于生态服务价值定量估算的方法主要有：影子工程法、物质量评价法、价值量评价法、成果参数法和能值分析等方法[6-7]。基于礦区土地利用动态变化对其生态系统服务价值进行评估，参考以往研究结果[8-13]，本文选取价值评价法，运用Costanza生态系统服务价值的计算公式，对谢桥矿区生态系统服务价值的变化情况进行分析，计算公式为：

其中，Esv为生态系统服务价值（元），Ai为中土地利用i的土地面积（hm2），Vi为单位土地利用面积生态系统服务价值指数（元/hm2·a）。不同土地类型生态系统单位面积生态服务价值如表1所示。

3 结果与分析

3.1 矿区土地利用变化 谢桥矿区由于地表沉陷，耕地面积逐渐减少，2000年以后减少速率加快，1980—2015年从3192hm2减少到1489hm2，主要转化为水域和建设用地。而水域面积逐年增加，面积从1980年的54hm2增加到2015年的1228hm2。建设用地面积从551hm2增加到1079hm2，总体呈增长趋势。此外，由于地表沉陷，城镇建设用地1990—2000年减少了133hm2，而近年来随着经济建设、城镇化的发展需求，建设用地又开始呈增加趋势（图2）。

3.2 土地利用变化的生态价值变化

3.2.1 生态服务价值变化 根据谢桥矿区1980—2015年5期土地利用面积及生态服务价值指数计算得到研究区5期生态系统服务价值。总体来看，谢桥矿区的单位面积生态服务价值逐年增加，总价值也呈增加趋势，从1980年1735万元增加到2015年的5313万元。其中，耕地的价值1980—1990年呈减少趋势，到2000年生态服务价值有所增加，这是由于耕地面积增加所致。2000年以后，随着耕地面积的减少，耕地生态服务价值呈递减趋势，2015年生态服务价值仅为705万元。水域生态服务价值增长幅度较快，1980年水域生态价值仅为201万元，到2015年达到4561万元，水域对研究区生态服务价值贡献已达到86%。建设用地生态服务价值变化幅度最小，对矿区生态服务价值影响较小（表2）。

3.2.2 不同类型生态服务功能价值的变化 根据不同类型生态服务功能价值变化结果显示（表3），研究区土地利用变化导致了单项生态服务功能的变化趋势有所差异。单项生态服务价值中水源涵养、废物处理为主要服务功能，两者所占比例越来越大，2000年生态服务价值贡献已占56%，这主要是由于随着采煤活动的开展，沉陷积水区面积不断增加，水域生态服务价值贡献增长。气候调节、食品供应和土壤形成与保护单项生态服务价值变化主要受耕地生态系统变化的影响，年际变化与耕地面积变化趋势一致。耕地生态系统为人类提供初级产品，为人类的生存提供了物质基础，农业生产增加了耕地对氮、磷等营养元素的累积。耕地生态系统通过地表植被覆盖来减少土壤侵蚀、减少土壤养分流失，有利于土壤的形成与保护。矿区土地利用的变化使得各土地利用类型更加分配均衡，有利于生物多样性的发展。水域生态系统适宜的地理环境和气候条件，为水生动植物提供了生存场所。相关研究表明，淮南沉陷区水域具有较高的浮游生物多样性，水域面积的增加提高了研究区内生物多样性，1980年生态多样性保护服务价值为82万元，2015年增加到305万元，在生态服务价值中贡献逐渐提高。水域生态系统对水源涵养、废物处理单项生态服务功能具有重要影响，其年际变化受水域生态环境变化的影响，两者在2015年价值贡献达到4523万元，在生态价值中所占比例为82%。水域生态系统一方面具有水质净化功能，沉陷区接受周围居民的生活垃圾，能够有效降解富营养物质、有毒有害物质，降低污染物含量，实现污染物的降解与净化;另一方面，沉陷区水域存储大量淡水资源，能够缓解矿区内水资源短缺问题，调节区域内水分循环，防止水、旱灾害，对于调节径流具有重要作用。近年来，人们对于沉陷水域的利用及恢复，建设成了融合自然景观、休闲、旅游观光为一体湿地公园、鱼塘等其他形式的觀赏性水体，为人们提供了休闲娱乐的场所，丰富了生活，娱乐文化生态服务价值从1980年的5万元增加到2015年的242万元。

4 结论

谢桥矿区从1980—2015年土地利用发生了很大变化，主要表现为耕地面积减少，建设用地、水域面积增加。其中，1980—2015年耕地面积从3192hm2减少到1489hm2，水域面积从54hm2增加到1228hm2，建设用地从551hm2增加到1079hm2。相应的生态服务价值也发生了变化，1980年生态服务价值较小，仅有1735万元，到2015年增加到5313万元。其中，耕地面积的减少，使得土壤形成与保护、食品供应生态服务价值减少，耕地生态系统服务价值从1980年的1511万元到2015年减少到705万元。水域面积的增加，引起水源涵养、废物处理、娱乐文化生态服务价值增加。

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（责编：张宏民）