荒漠绿洲区“三生空间”用地与生态系统服务价值的动态变化

摘要 ［目的］研究乌鲁木齐市“三生空间”用地与生态系统服务价值（ESV）的动态变化。［方法］基于乌鲁木齐市1990、2005和2018年3期遥感解译数据，建立“三生空间”分类体系，从面积与功能值方面进行分析，再利用基尼系数、空间异质系数、社会经济调整系数、资源稀缺系数构建适用于研究区的ESV模型，分析乌鲁木齐市1990—2018年“三生空间”及ESV的时空动态变化。［结果］1990—2018年生产空间面积表现为先增长后减少的态势，累计减少16.62 hm2；生活空间面积呈不断增长趋势，主要源于生产空间优质耕地的转移；生态空间面积呈不断减少的趋势，29年间共减少了396.65 hm2。生产空间功能总值处于增长的状态，变化幅度小，增幅17.38%；生活空间功能总值呈不断增长的趋势，2018年的功能总值是1990年的2.8倍；而生态空间功能总值为减少状态，减幅4.04%。乌鲁木齐市生产空间1990—2005年分布差距大，2018年才得以改善；生活空间分布差距悬殊；生态空间分布绝对均衡。29年间乌鲁木齐市ESV呈显著时空变化，草地、冰川雪地等高生态价值区域呈萎缩趋势，ESV损失共计2 354.00万元，水文调节与气体调节生态价值量锐减。［结论］研究结果对研究区科学规划三类用地、优化生态安全格局及推行生态文明建设具有重要参考意义。

关键词 三生空间；生态系统服务价值；动态变化；空间异质系数；资源稀缺系数；乌鲁木齐市

中图分类号 X 171.1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）01-0060-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.01.014

Dynamic Changes of Land Use and Ecosystem Service Value of Production-living-ecological Space in Desert-oasis Area

MAJIT Meyergul， GAO Min-hua，MA Li-gang

（College of Resources and Environmental Science， Xinjiang University，Urumqi， Xinjiang 830000）

Abstract ［Objective］ To study the dynamic changes of land use and ecosystem service value （ESV） of production-living-ecological space in Urumqi.［Method］Based on the three periods of remote sensing interpretation data in Urumqi in 1990， 2005 and 2018， a classification system of production-living-ecological space was established， which was analyzed from the aspects of area and function value. Then， the Gini coefficient， spatial heterogeneity coefficient， socio-economic adjustment coefficient and resource scarcity coefficient were used to build an ESV model suitable for the study area， and the spatio-temporal dynamic changes of land use and ESV in Urumqi during 1990 - 2018 were analyzed.［Result］The area of production space from 1990 to 2018 increased first and then decreased， with a cumulative decrease of 16.62 hm2;the area of living space showed a continuous growth trend， mainly due to the transfer of high-quality farmland in production space;the area of ecological space showed a continuous increase trend， a total of 396.65 hm2 has been reduced in 28 years.The total function value of the production space was in a state of growth， an increase of 17.38%;the total function value of the living space was showing a continuous growth trend， and the total value of functions in 2018 was 2.8 times that in 1990;and the total function value of ecological space was in a declining state， with a decrease of 4.04%. The distribution gap of production space in Urumqi was large from 1990 to 2005， and it was improved in 2018;the distribution of living space was very different;the ecological space distribution was absolutely balanced.During the past 29 years， the ESV of Urumqi City showed significant temporal and spatial changes， and areas with high ecological value such as grasslands， glaciers and snow fields showed a shrinking trend. The loss of ESV totaled 23.540 0 million yuan， and the ecological value of hydrological regulation and gas regulation decreased sharply.［Conclusion］The research results have important reference significance for the scientific planning of the three types of land in the study area， optimizing the ecological security pattern and promoting the construction of ecological civilization.

Key words Production-living-ecological space;Ecosystem service value;Dynamic change;Spatial heterogeneity coefficient;Resource scarcity coefficient;Urumqi City

基金项目 国家自然科学基金项目（41661079）。

作者简介 买热古力·马吉提（1995—），女，哈萨克族，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，研究方向：人文地理与区域协调及土地利用可持续发展。

通信作者，副教授，硕士生导师，从事遥感与土地利用研究。

收稿日期 2022-02-28

随着城市化发展进入快速成长阶段，出现了城市空间无序开发、土地利用效益低、生态环境和自然资源严重污染和浪费等一系列严峻的环境问题。故党的十八大提出统筹调整“三生空间”及十九大提出完成划定生态保护线、永久基本农田、城镇开发边界三线的工作。优化土地空间格局、努力保护生态系统是现阶段自然资源管理部门最重要的任务之一［1］。生态系统保护应开始于生态系统服务价值（ecosystem services values，ESV），ESV是指生态环境因其特性、结构等带来的各类功能效益如供给服务、调节服务、支持服务等［2］。ESV评估是制定生态补偿决策、生态分区、环境评估与保护的必要条件。研究“三生空间”与ESV的关系，在生态管理政策中引进ESV核算，可促进社会经济系统与生态环境系统均衡发展，推进自然资源的合理开发利用与可持续发展。

城市发展中是否统筹布置“三生空间”的格局，达到“三生空间”均衡发展是目前待解决的问题［3］。当前，国内外学者就“三生空间”展开了大量研究，包括其理论和研究框架［4］、分类体系与评价量化［5-6］、空间划定及实证［7］、基于MCR等研究模型［8］、动力机制［9-10］、关联特征及协同/权衡关系［11］、生态环境效应［12-14］、空间格局［15-17］、资源环境承载力［18-19］等极大丰富了土地科学的理论基础。ESV是生态系统服务的货币形式，Costanza等［20］首次将生态系统服务分为17类可再生服务，量化评估ESV，为研究领域奠定了基础。Marchant等［21］汇集了东非的考古及古环境数据，研究发现东非景观变化是由当地气候和土地利用变化经过千年时间的积累而造成的。Kindu等［22］研究了埃塞俄比亚高原Munessa-Shashemene景观，分析40年间土地利用动态变化对ESV的影响。目前大部分研究就土地利用与ESV的关系进行分析，且以我国南部和东部地区为研究区，将“三生空间”与ESV相结合且以西北干旱区为研究区的研究还较少。因此，笔者以乌鲁木齐市为研究区，基于“三生空间”视角，利用遥感解译的1990—2018年土地利用数据，并运用空间异质系数、社会经济调整系数及资源稀缺系数构建了ESV模型，探究该区域“三生空间”及ESV的时空演变特征。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

乌鲁木齐位于亚欧大陆腹地（86°46′10″～88°59′48″E，42°54′16″～44°58′16″N），属于温带半干旱大陆性气候，干旱少雨，昼夜温差大，四季分明，处于天山北坡，准葛尔盆地南缘，土地总面积为13 792.66 km2，三面环山，地势大相径庭，山地面积广阔，占总面积的50%以上。乌鲁木齐是我国“一带一路”经济带的必经之路，是面向中亚和西亚的重要国际商贸中心，2018年常住人口为351万，城镇化率为74.61%。GDP达3 099.77亿元，三次产业结构是0.8∶30.6∶68.6，依赖资源丰富，形成高耗能、高污染、低效能的经济发展模式，是“资源富饶-生态脆弱”区。

1.2 数据来源

乌鲁木齐市1990、2005和2018年的3期遥感影像来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/）。Landsat 5和Landsat 8为遥感影像数据源。通过ENVI进行预处理，对影像进行几何纠正、图像配准、裁剪、目视解译等操作。参考刘纪远等［23-24］的土地利用/覆被变化（LUCC）分类方法，分为耕地、草地、林地、建设用地、水域和未利用地6大类。得到3期乌鲁木齐土地利用分类图，经过检查kappa检验精度达到88%以上。

运用于ESV评估的耕地面积、粮食价格、粮食作物产量和社会经济数据来源于全国和乌鲁木齐统计年鉴及国民经济社会发展公报（http：//www.state.gov.cn./tjsj/）。用于NPP计算的全国和乌鲁木齐的降水、气温数据来源于中国国家气象信息中心、中国水资源公报和中国生态环境状况公报。

1.3 研究方法

1.3.1 “三生空间”分类体系建立。

就土地利用而言，一种地类具有多种功能，根据主观用地意图及属性划定土地利用类型的主导功能，结合乌鲁木齐市土地利用特征，参考吕立刚等［25］、杨清可等［26］对“三生空间”分类方案，根据土地的功能差异和强弱，构建乌鲁木齐市“三生空间”分类体系（表1）。

1.3.2 “三生空间”功能值评价体系。

进行“三生空间”功能值测度的基础是“三生空间”功能评价体系的建立，该研究参照谢高地等［27］对ESV当量的估算，采用分级赋分的方法根据各类土地利用类型的不同功能进行打分，由此构建乌鲁木齐市“三生空间”功能值（表2）。

1.3.3 “三生空间”用地分析指标。

1.3.3.1 空间分布规模。

（1）“三生空间”面积比例。“三生空间”面积比例计算公式如下：

RK=ni=1Ki

ni=1Pi+ni=1Li+ni=1Ei×100%（1）