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Journal of Geo-information Science >

2014 , Vol. 16 >Issue 4: 582 - 591

DOI: https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2014.00582

Orginal Article

Spatial and Temporal Changes of Ecosystem Services Values in the Inner Mongolia Autonomous Region from 1980s to 2005

  • CHEN Haiyan , 1, 2 ,
  • SHAO Quanqin , 1* ,
  • AN Ru 2
Expand
  • 1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
  • 2. Earth Sciences and Engineering School of HoHai University, NanJing 210098, China
*Corresponding author: SHAO Quanqin, E-mail:

Received date: 2013-11-18

  Request revised date: 2014-01-21

  Online published: 2014-07-10

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《地球信息科学学报》编辑部 所有
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Abstract

In the past few decades, a series of ecological restoration and protection projects had been implemented in the Inner Mongolia region. However, which extent these projects met the satisfaction?In this paper, from the perspective of land use/land cover data and DPSIR conceptual framework, we systematically describe spatial and temporal changes of ecosystem services values and analyze driving factors of these changes from both the regional and the prefecture-level scale, adopting the parameters of the stock value, intensity of the stock value and the incremental value. The results show that:(1) Since 2000, the whole region's stock value had increased by only 0.24%, but the decreasing rate of the cumulative positive and negative incremental values had promoted by 32.9%. There are more changes occurred in the eastern area than in the western area; (2) Since 2000, after the "Grain for Green" policy was carried out, the stock values of ecosystem services in the plain cultivation areas and forests conservation areas had increased by 4.52% and 4.23% respectively, yet the incremental values had increased by 0.59 billion and 0.89 billion respectively. All the changes was constrained by climate change, population growth and a series of political and economic macro-policies; (3) Since 2000, the stock value had increased by 3.51%, while the incremental value still decreased by 0.42 billion in the highland steppe areas, which was constrained by the precipitation fluctuations and population growth factors; (4) Since 2000, the positive influences of human activities in central and eastern areas gradually increased from 45.8% to 76%; however, under the traditional way of economic development, the ecological protection in the midwest areas still faced great difficulties and pressures. The result of our study provides a scientific reference for dividing eco-zone and constructing eco-restoration, and it could be further utilized in establishing a suitable ecological compensation mechanism.

Key words： the value of ecosystem services; value of stock; incremental value; temporal and spatial variation; driving forces

Cite this article

CHEN Haiyan , SHAO Quanqin , AN Ru . Spatial and Temporal Changes of Ecosystem Services Values in the Inner Mongolia Autonomous Region from 1980s to 2005[J]. Journal of Geo-information Science, 2014 , 16(4) : 582 -591 . DOI: 10.3724/SP.J.1047.2014.00582

1 引言

内蒙古地区位于中温带大陆性季风气候边缘的农牧交错带,是我国全球变化最宏观的敏感带之一[1]。1980s以来,受区域气候暖干化趋势、土地政策调整和生态保护政策及工程相继实施、地区经济人口迅猛发展等因素的影响,该地区的森林开垦、草地退化及荒漠化等[2]问题严重威胁到当地的生态环境及邻近环渤海经济圈的经济发展[3]。相关的研究成果显示[4-7]：1982-1999年,受“人口增加、缺乏合理规划、各种资源不合理利用、气候暖干化”等因素的影响,研究区森林生态系统、草地生态系统的服务功能价值持续下降;1999年以来,中央及内蒙古政府主导实施了一系列生态环境保护工程,使得研究区生态环境总体趋于改善,生态系统服务价值有所增加,但由于内蒙古地区的生态环境极为脆弱、区域性的环境容量较小,该地区生态环境的抗逆能力与自身调控能力均较差,几十年来生态环境的累计劣变,在较短时间内难以得到大范围、大幅度的改善。
然而,这些研究[4-5,7]多数仅以一些小区域的某一时段数据去估算相应区域价值量的变化态势,缺乏生态系统服务变化对人类福祉各方面可能影响的动态变化分析,即便是考虑到价值量的动态变化[6],也只是某一类生态系统的价值量变化;并且,这些研究[4-7]均没有考虑到国家政策等强外部因素的持续性影响。因此,研究结果缺少系统的、确切的实际指导作用。
因此,本文以土地利用/覆被变化(LUCC)为切入点,基于“区域LUCC主要变化的基本事实描述及主要规律揭示-区域生态系统服务功能价值的变化程度估算-主要驱动因素和驱动机制分析”的思路,计算、分析了内蒙古地区生态系统宏观结构及其生态服务功能价值的时空变化,探讨了这些变化和主要(社会经济及自然)驱动因子的相关性,以便为我国及内蒙古地区生态系统恢复、生态功能区划及建立生态补偿机制、保障国家生态安全等战略需求提供切实有效的参考[8]。

2 研究数据与方法

2.1 研究数据

(1)土地利用/覆被数据
本文采用的1980s末、2000年和2005年1:10万土地利用/覆被矢量数据(由中国科学院资源环境科学数据中心提供,以下称源数据),由目视解译而成,经野外实地考察验证,定性准确率分别达到92%和95%;该数据集的土地资源分类系统包括6个一级类型和25个二级类型：其中,一级类型包括耕地、林地、草地、水域、城乡建设用地和未利用地;二级类型则根据土地的覆盖特征、覆盖度和人为利用方式上的差异作了进一步的细分[9-10]。
(2)归一化NDVI数据
本文采用了1988-2008年1 km×1 km分辨率的NDVI年累计值及其年均变化率数据(由中国科学院资源环境科学数据中心提供),其中,1988-1999年间的年累计数据,根据(空间分辨率1 km、10 d合成的)AVHRR(Pathfinder-NDVI)数据,经过辐射校正、几何粗校正、几何精校正、除坏线、除云等处理计算获得;2000-2008年间的年累计数据,根据(空间分辨率250 m、16 d合成的)MODIS归一化植被指数(MOD13)数据,经过对原始HDF文件使用MRT软件进行重投影等操作计算获得。

2.2 研究方法

(1)陆地生态系统类型划分
本文根据土地覆被类型反映的生态系统功能价值状况[11],将研究区的主要土地利用/覆被类型划分为如表1所示的10类。其中,沙地与戈壁及裸地、荒漠视为自然生态系统;林地、灌丛、高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地、水体与沼泽部分属于自然生态系统,部分属于近自然生态系统;建设用地视为人工生态系统;耕地视为近自然生态系统。
Tab.1 Lookup table of land use/cover types in Inner Mongolia Autonomous Region

表1 内蒙古地区土地利用/覆被类型对照表

本研究的代码及类型 源数据中的代码及类型 本研究的代码及类型 源数据中的代码及类型
10 耕地 11水田、12旱地 33 低覆盖草地 33低覆盖草地
20 林地 21有林地、23疏
林地、24其他林地		 40 水体与沼泽 41河渠、42湖泊、43水库坑塘、46滩地、
64沼泽地
22 灌丛 22灌木林 50 建设用地 51城镇用地、52农村居民点、53其他建设用地
31 高覆盖草地 31高覆盖度草地 60 沙地、戈壁与裸地 61沙地、62戈壁、63盐碱地、65裸土地、
66裸岩石砾地
32 中覆盖草地 32中覆盖度草地 67 荒漠 67其他未利用土地,包括高寒荒漠、苔原等
(2) 内蒙古地区生态系统单位面积的服务功能价值核算
各类自然、人工生态系统均可能对生态系统服务功能价值产生各种正面或负面影响[12],从“社会-经济-自然”复合生态系统的视角来看,自然生态系统可为人类提供物质供给、环境调节、物质流通、文化孕育等正向价值,也会通过各种灾害给人类社会经济发展造成损失;人工生态系统中的人类不合理活动使其丧失部分生态服务功能,人类积极的生态修复与保育活动有益于其服务功能的改善。
在自然生态系统类型方面：由于植被覆盖度对区域生态系统的数量和质量变化有重要指示作用,而归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)常被用来表征区域植被覆盖状况,因此,选用NDVI修正林地、灌丛、高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地、耕地6种自然及近自然生态系统的单位面积各项生态服务功能价值(从全国平均水平上修正到内蒙古地区水平上)。具体做法为：①参照文献[13]的植被覆盖指数分权重表,将石垚等人[14-17]的计算结果按表1所示的各地类重新归类;②将每一种地类1998-2002年的NDVI平均值视为该地类2000年的平均归一化NDVI,根据每一地类全国和内蒙古地区平均归一化NDVI间的比值,将上一步重新归类过的6种自然及近自然生态系统单位面积各项生态服务功能价值修正到内蒙古地区水平上。对城镇、道路等非自然生态系统类型：直接采用石垚等人(在全国平均水平上)提出的城镇、道路等非自然生态系统生态服务功能价值。由此,得到内蒙古地区2000年各生态系统服务功能价值经验参数(表2)。
Tab.2 Various ecosystem service values per unit area in different types of terrestrial ecosystems in 2000

表2 2000年不同类型陆地生态系统单位面积各项生态服务价值表(元/hm2)

生态系统
类型		 间接价值 直接价值 单位面积
总价值量
气体调节 大气调节 水分调节 水土保持 生物控制 土壤形成 废物循环 食物供应 原材料 文化娱乐
水体与沼泽 — 407.0 18033.2 — 2203.3 8.8 16086.6 88.5 8.8 3840.2 40676.4
林地 1501.0 1256.7 1396.3 628.7 1518.5 2042.0 914.6 139.6 925.0 460.8 10783.2
高覆盖草地 884.6 995.2 884.6 128.6 1205.2 2156.2 1448.5 331.8 55.2 44.2 8134.2
灌丛 747.6 625.9 695.5 313.1 756.3 1017.1 455.5 69.6 460.7 229.5 5370.9
耕地 442.4 787.5 530.9 — 628.2 1291.9 1451.2 884.9 88.5 8.8 6114.3
中覆盖草地 442.3 497.6 442.3 64.3 602.6 1078.1 724.3 165.9 27.6 22.1 4067.1
低覆盖草地 147.4 165.9 147.4 21.4 200.9 359.4 241.4 55.3 9.2 7.4 1355.7
荒漠 4.0 149.1 — 74.3 47.3 — — 166.2 — 6.5 447.3
沙地戈壁等 — — 26.5 — 300.8 17.7 8.8 8.8 — 8.8 371.4
建设用地 — — -6678.0 3480.0 — — -2174.1 — — — -5372.1
(3)基于NDVI、CPI指数的价值修正
由于不同年份间气温、降水、人类正负向活动等外在因素的作用范围及强度不同,各类型陆地生态系统的空间分布格局及郁密度不尽相同,导致生态系统服务功能发生变化。这种变化不仅体现在生态系统类型的数量(或面积)变化上,还源于各类型生态系统自身质量(或品质)的变化。对于林地、灌丛、高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地、耕地6种自然及近自然生态系统类型,采用归一化NDVI指数值的年际变化(图1)来反映这些生态系统类型服务功能质量方面的变化。具体做法是：将各生态系统1988-1992(1998-2002、2003-2007)年NDVI平均值视为该生态系统1990(2000、2005)年的平均归一化NDVI,分别计算6种生态系统1990年与2000年、2005年与2000年的平均归一化NDVI比值,视为NDVI修正系数。
Fig.1 5 year’s average rate of changes of the normalized NDVI value from 1989 to 2005

图1 1989-2005年归一化NDVI指数值5年平均变化率

1980s以来,我国物价水平成倍增长,因此,当以货币形式估算生态系统各种服务的经济价值时,为了过滤通货膨胀率的影响,反映生态系统服务功能价值的本质变化,借用经济学上可比价、可比增长率的概念,将内蒙古地区历年生态系统服务功能的价值统一到1990年的不变价格(表3),其后历年的生态系统服务功能价值变化按下式计算：
第N年生态系统服务功能价值的可比增长率=第N年的ESV/[1990年的ESV ×(1+通胀率)]-1
(1)
第N年的可比ESV=1990年的ESV×(可比增长率+1) (2)
其中,N=1991,1992,…,2005;通胀率=(第N年的CPI指数-1990年的CPI指数)/1990年的CPI指数×100%;ESV是估算的生态系统服务功能价值。
(4)生态系统服务功能的价值存量、增量、强度计算
内蒙古地区各时期陆地生态系统本底所提供的正向(负向)生态服务功能价值,通过存量分析定量描述为式(3)：
ES V stock = ∑ ∑ α ij + S i + ∑ ∑ α ij - S i (3)
其中, α ij + ( α ij - )是(3个时期)第 i 类陆地生态系统单位面积所提供的第 j 类服务功能的正向(负向)价值参数(表2); S i 是第 i 类陆地生态系统的当期现状面积; i 、 j 分别对应(表2中)10种生态系统类型、10种生态服务功能。
由于积极实施生态修复与保育工程会增加部分区域的生态系统服务功能价值,对自然生态系统持续存在的破坏会使区域生态系统服务功能价值减少,因此,可以通过增量分析来定量描述陆地生态系统服务功能价值的变化。内蒙古地区由于林草地开垦、退耕还林还草等人类负向、正向活动,引起的林草地生态服务功能价值降低量、增加量,通过式(4)来计算：
(4)
其中, λ 是经归一化NDVI指数值和历年CPI指数值修正的(或1980s末、或2005年)价值综合修正系数, λ = NDVI 修正系数 × CPI 修正系数 ; α ij + 、 α ij - 的意义同式(3); C i + 、 C i - 是人类活动所导致的第 i 类陆地生态系统类型的面积增加量、减少量。
从空间分布看,内蒙古地区部分盟市的价值存量、增量可能高于其他盟市,但这些盟市单位面积上所提供的服务功能可能较低。各盟市、重点治理及保育区生态服务功能强度的地区差异对比分析,通过式(5)、(6)计算：
ES V δ - stock - inten sity = ES V δ - stock S δ (5)
ES V δ - added - intensity = ES V δ - added S δ (6)
其中, ES V δ - stock 、 ES V δ - added 分别表示各盟市、重点治理及保育区生态服务功能价值的存量、增量; S δ 是第 δ 地区的面积。
Tab.3 China's CPI index table from 1990 to 2005

表3 1990-2005年间中国CPI指数表

年份 CPI指数值 通胀率(%) 年份 CPI指数值 通胀率(%)
1990 3.1 0 1998 -0.8 -1.26
1991 3.4 0.1 1999 -1.4 -1.45
1992 6.4 1.06 2000 0.4 -0.87
1993 14.7 3.74 2001 0.7 -0.77
1994 24.1 6.77 2002 -0.8 -1.26
1995 17.1 4.52 2003 1.2 -0.61
1996 8.3 1.68 2004 3.9 0.26
1997 2.8 -0.1 2005 1.8 -0.42

3 内蒙古地区生态系统服务功能价值的时空变化分析

3.1 全区价值存量变化特征

由于各种不适宜自然和人为因素的耦合作用,内蒙古地区陆地生态系统本底所提供的生态系统服务功能总价值存量经历了“先降低、后增加”的变化过程：先是从1980s末的6868.22亿元大幅(3.55%)下降到2000年的6624.26亿元,再小幅度(0.24%)增加到2005年的6639.92亿元。
从不同生态系统类型的价值变化情况来看,水体与沼泽、林地、高覆盖草地、中覆盖度草地、耕地等生态系统的服务价值占各时期总服务价值的95.5%左右。1980s以来的20多年间,水体与沼泽、中覆盖草地生态系统服务功能价值的下降趋势分别减缓了25%、90%;林地、高覆盖草地生态系统的服务功能价值先减后增,转变幅度分别达到133%、121%;耕地生态系统服务功能价值的增加趋势减缓了75%(图2)。
Fig.2 Positive and negative values of the different types of terrestrial ecosystems

图2 全区代表年份/时期不同陆地生态系统类型服务功能正负价值状况图

从不同服务功能类型的价值变化看,气体调节、大气调节、水分调节、生物控制、土壤形成、废物循环6类间接服务功能价值,累计占服务功能总价值的87.8%左右,食物供应、原材料、文化娱乐3类直接服务功能价值,累计仅占9.5%左右。20多年来,6类间接服务功能价值(从-3.64%到0.22%)、3类直接服务功能价值(从-1.80%到1.39%)的总体变化率幅度相当,但具体变化不尽相同(图3)：水分调节、废物循环、文化娱乐服务功能价值的下降幅度分别减缓了65%、78%、68%;气体调节、大气调节、生物控制、土壤形成、原材料等服务功能价值先减后增,变化幅度分别为132%、134%、124%、134%、137%。
Fig.3 Values of different ecosystem service function types

图3 全区代表年份/时期不同服务功能类型价值状况图

3.2 全区人类活动影响下的价值增量变化分析

1980s以来的20多年间,全区土地利用/覆被变化和NDVI变化所反映的生态系统服务功能累计(正向/负向)价值增量(表4、5,图4、5),分别从1980s末-2000年间的-111.64亿元(223.16亿元/334.8亿元)减少到2000-2005年间的-49.47亿元(135.78亿元/185.25亿元)。
Tab.4 Incremental values of the different types of terrestrial ecosystems

表4 全区代表各时期不同生态系统类型的价值增量

生态系统
类型		 水体
与沼泽		 林地 高覆盖
草地		 灌丛 耕地 中覆盖
草地		 低覆盖
草地		 沙地戈壁
和裸地		 建设
用地		 累计
1980s-2000 -52.10 -42.54 -85.55 0.22 61.92 5.63 0.82 0.93 -0.97 -111.64
2000-2005 -52.55 6.85 4.37 0.30 5.03 -9.55 -2.35 1.14 -2.71 -49.47
Tab.5 Incremental values of different ecosystem service function types

表5 全区代表各时期不同服务功能类型的价值增量

生态服务
功能		 气体
调节		 大气
调节		 水分
调节		 水土
保持		 生物
控制		 土壤
形成		 废物
循环		 食物
供应		 原材料 文化
娱乐
1980s-2000 -10.01 -7.16 -32.94 -3.09 -13.39 -15.87 -23.95 5.10 -3.28 -7.05
2000-2005 0.54 0.03 -26.04 2.05 -1.52 0.46 -21.39 0.43 0.62 -4.66
Fig.4 Acquisition of ecosystem services value created by human activities & NDVI

图4 内蒙古地区代表各时期人类活动和NDVI变化创造的生态系统服务功能价值变化图

Fig.5 Loss of ecosystem services value created by human activities & NDVI

图5 内蒙古地区代表各时期人类活动和NDVI变化损失的生态系统服务功能价值变化图

从不同生态系统类型的价值变化来看：由于退耕还林(草)的大范围实施、区域气温的持续上升,林地生态系统、高覆盖草地生态系统的正向价值增量增加了近50%,耕地生态系统、水体及沼泽生态系统、中覆盖草地生态系统的正向价值增量分别减少了76%、32%、52%;由于水域保护、天然林保护、草原保护等生态修复与保育工程的实施,水域、林草地开垦力度下降、草场退化及荒漠化有所减缓,水体及沼泽生态系统、中低覆盖度草地生态系统负向价值增量减幅达15%~20%,耕地生态系统负向价值增量减幅超出40%,林地生态系统、高覆盖草地生态系统负向价值增量减幅达到70%~80%;全区林地生态系统、高覆盖草地生态系统服务功能累计价值增量的增加达到50~80亿元,全区水体与沼泽生态系统服务功能的累计价值增量继续保持52亿元左右的下降规模,全区耕地生态系统服务功能累计价值增量的下降接近57亿元;
从不同服务功能类型的价值变化来看：水土保持功能正向价值增量增加了56%,气体调节、大气调节、水分调节、生物控制、土壤形成、废物循环等服务功能的正向价值增量减少了30%~45%,食物供应功能的正向价值增量减幅高达63%;水分调节、废物循环等服务功能的负向价值增量减少了近33%,气体调节、大气调节、生物控制、土壤形成、食物供应等服务功能的负向价值增量减少了50%~60%,水土保持、原材料等服务功能的负向价值增量减幅超过65%;全区气体调节、生物控制、土壤形成等服务功能累计价值增量的增加超出10亿元,全区大气调节、水分调节、水土保持等服务功能累计价值增量的增加达到5~7亿元。

3.3 研究分区生态服务功能价值的空间强度分析

3.3.1 价值存量及其服务功能强度
内蒙古地区陆地生态系统服务功能的供给主要集中在呼伦贝尔市(林地和高覆盖草地分别占46%~47%、21%~22%)和锡林郭勒盟(高覆盖草地占45%~46%)。尽管2盟市基于陆地生态系统服务功能价值存量的总价值量(ESVstock)占全区总价值的比重,自1980s以来,一直保持在37%、20%左右(图6),但前后变化态势迥异：1980s-2000年间,2盟市的生态系统服务功能价值减少占全区减少量的比重,分别高达30%、20%;2000年后,退耕还林、天然林保护等生态工程的实施成效明显,呼伦贝尔市生态系统服务功能价值存量转而增加了6.33亿元,但锡林郭勒盟生态系统服务功能价值存量的减少态势进一步增加到21%强。
Fig.6 Value of the ecosystem service stocks in each region

图6 代表年份/时期各研究分区服务价值存量状况图

而各盟市陆地生态系统单位面积所提供的生态系统服务功能价值存量的价值强度(ESVstock-intensity),以林地生态系统、高覆盖草地生态系统、耕地生态系统为重(图7)：除呼伦贝尔(森林保育区)高于9700元/hm2、锡林郭勒(草原荒漠化治理区)高于6600元/hm2,兴安盟、通辽市、赤峰市等3盟市(平原农业耕作区)分别较全区5800~6000元/hm2的平均值高出约43%、21%、19%,鄂尔多斯、巴彦淖尔、乌海市、阿拉善盟等4盟市(草原荒漠化治理区及荒漠区)生态服务功能价值存量的价值强度占全区平均值的比重(由东向西)从72%逐渐降至14%。
Fig.7 Ecosystem service value stock-intensity in each region

图7 代表年份/时期各研究分区基于价值存量的价值强度状况图

3.3.2 价值增量及其服务功能强度
从各盟市由土地利用/覆被变化和NDVI变化所引起的价值增量(ESVadded)来看(图8(a))：内蒙古中东部地区暖干化趋势的逐渐加强,加之席卷内蒙古地区的耕地开垦浪潮,致使1980s-2000年间呼伦贝尔地区以林地及高覆盖草地47.33亿元、兴安盟以林地及高覆盖草地40.79亿元、锡林郭勒盟以水体与沼泽38.54亿元和(高、中覆盖)草地24.62亿元的价值损失,分别换取了呼伦贝尔耕地34.12亿元、兴安盟耕地12.58亿元及中覆盖草地8.65亿元、锡林郭勒(中、低覆盖)草地8.36亿元的价值增加,3盟市十多年间的累计价值增量分别高达-21.98亿元、-24.51亿元、-21.56亿元,占全区总价值增量的61%。从一系列生态修复与保育工程相继实施的1995-2000年间到2005年,呼伦贝尔地区林地及高覆盖草地的价值损失下降了近78%、价值增加上升了近85%,但这种林地及高覆盖草地价值的相对增加所带来的大量额外蒸腾(蒸发),致使该地区水域及沼泽的价值损失增加了175%,达25.64亿元;相比而言,兴安盟林地及高覆盖草地价值损失(48.5亿元)的减少没有带来过多负面的影响;而锡林郭勒受气候暖干化趋势、不合理人为活动影响,高覆盖草地、中覆盖草地的价值损失上升了近3%,水域及沼泽的价值损失增加了28%;由于降水条件的好转,荒漠区5盟市生态系统服务价值增量均有0~5亿元的增加。
Fig.8 Incremental value and the intensity of the 5-year’s average changes based on the incremental value

图8 各盟市价值增量5年平均变化量及基于价值增量的价值强度状况

从各盟市陆地生态系统单位面积所提供的生态系统服务功能价值增量5年平均变化量的价值强度(ESVadded-intensity)变化来看,2000年以来,这类价值强度在中东部盟市的减少进一步加强,在中西部盟市有增加态势(图8(b))：价值强度的减少幅度,在呼伦贝尔地区、锡林郭勒盟、通辽市分别增加了69%、121%、114%,在兴安盟、赤峰市则分别减少了81%、40%;价值强度的增加,以巴彦淖尔67.77元/hm2的变化最为突出,其余草原荒漠化治理区中西部及荒漠化地区各盟市的增加幅度介于102%~160%。

4 价值变化的驱动力分析

4.1 气候暖干化趋势及其影响

近30年来,内蒙古地区的气候呈现“前期显著,后期有所减缓”的气候暖干化趋势：气温平均每5年上升0.2~0.33 ℃,增温格局整体表现为中部高、东西部低(其中,以锡林郭勒盟北部、鄂尔多斯市东南部增温最为明显,5年平均增加0.35~0.45 ℃);5年平均降水量的变化幅度、空间差异较气温变化更为明显,西部阿拉善盟、巴彦淖尔等干旱区盟市有5~15 mm的增加,东北部呼伦贝尔、兴安盟、通辽市、赤峰市、锡林郭勒盟等大兴安岭沿线湿润区盟市的减少量达20~30 mm。内蒙古地区气候的这种“中东部暖干化、西部湿润化”变化,在很大程度上影响了中东部各盟市的森林及草场长势,致使这些盟市的生态系统服务功能价值减少更为明显。

4.2 土地政策调整转变及生态工程实施的影响

1950年以来,国家和内蒙古地方政府出台与实施的一些法律法规,为内蒙古地区经济的快速发展做出了不可磨灭的贡献,然而,单一采用粗放式简单扩大再生产方式发展经济的做法,在很大程度上牺牲或削弱了经济发展所依存的生态环境背景。杂乱无章的过度开发致使内蒙古地区1990s后期的生态环境日趋恶化,最终引发了2000年北方春季沙尘暴这样的强自然灾害。基于这种客观形势,为改善这一生态脆弱区域的生态环境,由各级政府牵头、各社会群体及个体参与,先后在修复和保育森林生态系统、草地生态系统等方面,实施了“三北防护林”、“退耕还林(草)”等自然生态环境保护工程,初步扭转了相关地区耕地持续快速增加的势头,使得全区宏观生态环境有所恢复,地区土地政策由此转而跨入“开发与保护并重”的现代化进程。

4.3 人口增长、经济发展的时空变化特征及影响

虽然1995年以来,内蒙古地区人口增长过快的势头得到有效控制,但由于人口基数已经变大,加之,近30年来,包头、呼和浩特等西部7盟市的5年平均人口增长率一直高于(兴安盟除外)东部其他4市,使得西部7盟市的粮食、能源除部分来自平原区的调配,在较大程度上还依赖于本区过度放牧、过度采樵等不合理资源利用方式,使得多数盟市生态系统服务功能明显下降。
此外,在西部大开发政策牵引下,内蒙古地区固定资产投资量和能源消费直接拉动力显著增强,各盟市人均生产总值5年平均变化率从1978-1997年间的75%~121%增加到1998-2007年间的70%~147%,但农牧民人均纯收入5年平均变化率却从48%~118%减少到12%~80%。未来几年,农牧民为改善自身生活质量,仍然可能会自发采取一些以牺牲生态环境为代价的行为,已实施的生态修复与保育工作之于生态系统的持续改善效果存在较大的不确定性。

5 结论与讨论

本文以LUCC为切入点,分析了内蒙古地区生态服务功能价值的时空变化,以及主要驱动因素的变化情况,得出如下结论：
(1)近20多年来,内蒙古地区生态服务功能价值的时空变化表现出如下特点：①全区陆地生态系统本底所提供的陆地生态系统服务功能价值存量,先后经历了快速降低(-0.36%/年)、小幅度增加(0.05%/年)2个阶段,累计减少了3.3%;特别是2000年后,中东部平原耕作区和森林保育区价值存量分别增加了4.52%和4.23%、中西部山区草原荒漠化治理区价值存量增加了3.51%;②全区由土地利用/覆被变化和NDVI变化所引起的价值增量,总体从前期的-7.44亿元/a增加到后期的-9.89亿元/a,退化速度增加32.9%,但部分生态系统类型服务功能价值增量有较大增加;特别是2000年后,中东部平原耕作区和森林保育区(除水体与沼泽外的其他生态系统类型服务功能)价值增量分别增加了5.91亿元和8.88亿元、中西部山区草原荒漠化治理区价值增量减少了4.22亿元;③各盟市价值存量、价值增量的价值强度变化量,2000年前后的差值,分别表现为东部>中部>西部、中部>东部>西部。
(2)2000年前,经济发展、人口增长主导了全区陆地生态服务功能价值的变化。 2000年后,中东部平原耕作区、森林保育区在国家宏观政策的强牵引下,人类活动正向胁迫贡献量从45.8%加强到76%,区域生态环境转好态势明显;中西部山区草原荒漠化治理区受制于降水不显著的波动性呈减少态势,生态环境恶化态势仍未得到明显控制,地区生态环境的总体改善仍需时日。
对生态系统服务功能的价值估算,本研究的结果存在一定的不确定性,所采用的研究思路和方法仅适用于以自然生态系统、近自然生态系统为主的地级市以上尺度地区的生态系统服务功能价值估算。今后,需进一步加强不同数据源对比和尺度衔接研究、加强各类生态系统划分标准及其服务功能价值的细化研究(特别是城市和农田生态系统的负向服务价值研究)、加强多学科数据和知识综合分析思路及方法研究,逐步统一并建立(涵盖以自然生态系统为主的生态调节区、以近自然生态系统为主的产品提供区、以人工生态系统为主的人居保障区的)生态系统服务功能价值核算体系的研究指标体系和评估方法,从而尽早将生态服务功能价值纳入到自然资本的核算体系中,建立切实可行的国家环境-经济核算体系(即绿色GDP)。

The authors have declared that no competing interests exist.

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