论文总字数：21496字

摘 要

本文以黄土高原1992-2015年土地利用变化数据为基础，确定适用于黄土高原生态系统服务价值的评估方法，分析24年间其荒漠化土地变化和ESV变化的时空特征，评价荒漠化变化对区域ESV的影响。研究表明：24年间黄土高原土地利用发生了重大变化，荒漠化土地面积大幅度减少，减少了14705.3，变化率为36.81%。黄土高原的ESV总体上有所增加，从1992年的2632.88亿元增加至2015年的2668.88亿元，增加了36.00亿元，价值变化率为1.37％，林地和草地的ESV增长是整个研究区域ESV增长的关键；黄土高原各分区ESV变化存在空间差异性，内蒙古自治区西南地区的ESV增长量最大，主要是该区荒漠化土地向耕地和草地转化的结果；陕西省中北部地区的ESV减少量最大，归因为城市化过程的加快，建筑用地快速扩张。黄土高原的荒漠化变化与区域ESV成较强的相关性，表明荒漠化土地的减少会导致区域ESV的增长。为了稳定并继续提升黄土高原的生态系统服务价值，在高度重视区域生态修复和治理的同时，还应严格控制建筑用地的快速扩张。

关键词：黄土高原；土地利用；荒漠化；生态系统服务价值

Abstract

This paper, taking the loess plateau based on land use change data in 1992-2015, determine suitable for loess plateau ecosystem service value assessment methods, analysis the changes of land desertification and ESV 24 years, the space-time characteristics of desertification evaluation change on regional effect of ESV. The results show that the land use of the loess plateau has changed significantly in the past 24 years, and the desertified land area has decreased by 14705.3 km², with a rate of change of 36.81%. On the whole, ESV in the loess plateau increased from 263.288 billion yuan in 1992 to 266.888 billion yuan in 2015, an increase of 3.06 billion yuan, with a value change rate of 1.37%. The growth of ESV in forest land and grassland was the key to the growth of ESV in the whole research area. There are spatial differences in ESV changes in different regions of the loess plateau, with the largest increase in ESV in the southwest of the Inner Mongolia autonomous region, which is mainly the result of conversion of desertified land into cultivated land and grassland. The decrease of ESV was the largest in the north-central region of shaanxi province, which was attributed to the rapid expansion of building land due to the acceleration of urbanization. There is a strong correlation between the desertification change of the loess plateau and the regional ESV, indicating that the decrease of the desertification land will lead to the increase of the regional ESV. In order to stabilize and continue to improve the ecosystem service value of the loess plateau, the rapid expansion of building land should be strictly controlled while regional ecological restoration and management should be attached great importance.

Key Words：loess plateau；land utilization；desertification；ecosystem service value

目 录

第1章 绪论 1

1.1 立题目的和意义 1

1.2 国内外研究进展 1

1.2.1 黄土高原荒漠化的研究进展 1

1.2.2 生态系统服务价值的研究进展 2

1.3 研究目标与内容 2

1.3.1 研究目标 2

1.3.2 研究内容 3

第2章 数据与方法 4

2.1 研究区域概况 4

2.2 数据源 5

2.3 方法 5

2.3.1 土地利用与土地覆盖分类 5

2.3.2 生态系统服务价值的确定 7

2.3.3 相关性分析 9

第3章 结果与分析 10

3.1 1992-2015年黄土高原土地利用变化分析 10

3.1.1 黄土高原土地利用变化 10

3.1.2 黄土高原土地利用变化的结果分析 11

3.2 1992-2015年黄土高原荒漠化土地变化分析 12

3.2.1 黄土高原荒漠化土地的时间变化 12

3.2.2 黄土高原荒漠化土地的空间变化 12

3.2.3 黄土高原荒漠化土地变化的结果分析 15

3.3 1992-2015年黄土高原生态系统服务价值变化分析 15

3.3.1 黄土高原生态系统服务价值的时间变化 15

3.3.2 黄土高原生态系统服务价值的空间变化 16

3.3.3 黄土高原生态系统服务价值变化的结果分析 19

3.4 荒漠化变化和区域ESV的相关性分析 19

3.5 不足与展望 20

第4章 结论与讨论 21

4.1 结论 21

4.2 讨论与建议 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1.1 立题目的和意义

随着我国经济的快速发展，黄土高原地区也加快了城市化和工业化进程，导致其土地利用类型与方式发生了明显的变化，特别是其荒漠化土地的变化对整个区域的生态系统服务价值产生了重要影响。本文基于国内外最新研究成果，研究黄土高原1992-2015年荒漠化土地变化和ESV变化的时空特征，重点研究黄土高原荒漠化土地的变化过程对区域ESV的影响，得出相应结论，以促进区域经济社会-生态环境的协调发展。

1.2 国内外研究进展

1.2.1 黄土高原荒漠化的研究进展

黄土高原是中华民族的摇篮和发样地，是我国煤、油、气能源矿产富集区，也是“十一五”期间和21世纪投资建设的新能源重要的化工基地^[1]。黄土高原的地理位置也十分重要，它连接着中国东部沿海发达地区和西部内陆落后地区，是极为重要的经济过渡带 。

荒漠化是指人类历史时期以来，由于频繁的人类活动对自然资源进行过度的开采，导致生态环境变得脆弱，土壤生产力下降，逐渐演变为荒漠化或者沙化土地的过程[2]。荒漠化土地是地球上重要的生态系统和土地覆盖类型之一，为人类的生存以及经济社会的发展提供了重要的生态系统服务，创造了生态和经济价值[3]。随着经济社会的发展，频繁的人类活动对生态环境产生了重要影响，荒漠化土地也发生了巨大变化，从而使得区域的生态系统服务发生了重大变化[4]。例如，荒漠化土地逐渐演变为草地或者林地生态系统时，优势种、植物群落结构、景观格局发生显著变化，一年生植物逐渐演变为灌木和多年生草本植物，物种丰富度、植被盖度、景观异质性增加，土壤含砂量降低[5]，这些变化都可能导致生态系统服务功能的增强。Sawut等[6]研究表明，在2000-2008年间，中国渭干河-库车河三角洲绿洲的生态系统服务功能有所增加，主要原因是由于湿地和高覆盖草地面积的增加。

上世纪，为加快经济建设，过度的资源开采以及频繁的人类活动已经严重破坏了黄土高原的生态环境，水土流失、荒漠化等环境问题日益严重。21世纪初，国家将经济重心向中西部地区转移，黄土高原迎来了新的机遇和发展，其环境整治和生态修复就迫在眉睫。国家和政府基于此考虑，先在黄土高原地区实施小流域综合治理措施，后大规模实施退耕还林还草、封山育林等政策，多年来黄土高原植被覆盖明显提高，入黄泥沙减少，生态环境逐步改善^[7]。刘英、李瑶等^[8]使用遥感手段对黄土高原2000-2016年荒漠化进行了分析，结果表明，17年间黄土高原重度荒漠化面积已经大幅度减小，土地荒漠化改善面积占84.55%。

1.2.2 生态系统服务价值的研究进展

生态系统对于人类社会的生存发展至关重要。从早期社会开始，人类就不断地从地球生态系统获取各种自然资源，以取得自身和社会的前进发展；生态系统创造了必要的环境条件，以供人类和其他生物的生存发展，而且不断地向人类社会提供各种生态系统资源和服务[9]。早在1974年，P. Ehrlich就正式定义了生态系统服务的概念^[10]，而MA^[11]提出生态系统服务是指自然生态系统维持和实现人类生活的条件和过程，包括提供服务、调节服务、文化服务和支持服务。

对人类社会而言，生态系统服务具有难以估量的价值，与人类社会的健康发展紧密相连。生态系统服务价值（ESV）评价是结合经济学的一些理论方法，定量评价各个生态系统服务的强弱^[12]。国际上，Costanza等[13]根据效用价值理论和市场估价法等方法率先估算了全球生态系统服务的价值，使得分析和比较生态系统服务的价值变化成为了可能；Ronnback[14]等基于Costanza等提出的理论方法，进行深入研究探讨，评价估算了农业生态系统服务的经济价值；Bolund^[15]等首次选取较为复杂的城市作为研究区域，对城市的生态系统服务价值进行核算。国内，肖寒等[16]选取海南岛尖峰岭地区为研究区域，结合经济学理论方法，初步探讨了森林生态系统服务的价值；陈忠新等[17]则全面地评价了全国范围内的生态系统服务价值。早期国内学者进行相关研究时，采用的是不同的经济价值评估方法，对于此项研究还并未形成统一的评价标准。2002年，谢高地等[18]基于Costanza等的估算方法，与我国生态学的专家学者探讨研究，根据我国国情，制定了中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表，为国内的相关研究提供了重要的理论基础。随后，国内关于ESV的研究日益增多。刘金勇等^[19]利用GIS技术，研究了济南市生态系统服务价值的变化特征，为区域可持续发展提供了合理意见；张翼然等^[20]在国内外已有理论的基础上，科学评估了全国湿地的生态系统服务价值，提出湿地保护的参考方案；杨凤梅等^[21]结合RS和GIS技术，核算了齐齐哈尔市的生态系统服务价值，探究了齐齐哈尔市的生态可持续程度。

1.3 研究目标与内容

1.3.1 研究目标

在浏览已有研究成果基础上，生产黄土高原1992-2015年基于CCI土地利用/覆盖变化（LUCC）数据的荒漠化空间分布数据集；确定荒漠化-生态系统服务价值评估的时空尺度分析方法，给出时序变化分析与制图，通过空间制图技术分析荒漠化动态造成的ESV空间变化；基于时空尺度分析的结果，系统分析1992-2015年黄土高原荒漠化及其影响下的ESV总体变化趋势。

1.3.2 研究内容

本文选取黄土高原作为研究区域，以1992-2015年为研究时段，基于CCI土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，确定适用于黄土高原ESV的评估方法，核算黄土高原ESV，分析荒漠化土地变化和ESV变化的时空特征，研究荒漠化土地变化和区域ESV的相关性，为黄土高原地区荒漠化防治和生态建设决策提供科学依据，以期实现黄土高原人口、资源与环境的协调可持续发展。

第2章 数据与方法

2.1 研究区域概况

黄土高原（Loess Plateau）位于中国中部偏北部，介于北纬33°41′~41°16′和东经100°54′~114°33′（图2.1）。黄土高原是中国四大高原之一，海拔高度800～3000米，东西长1000余公里，南北宽750公里，东起太行山，西至日月山，北接长城，南连秦岭，横跨青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南等省部分区域，是地球上面积最大且分布最为集中的黄土区，其地势由西北向东南倾斜，地表千沟万壑、支离破碎^[22]。黄土高原属干旱大陆性季风气候区，夏季炎热湿润，冬季寒冷干燥，但区域间的气温和降水差异性都较大。

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