该研究以赣南地区为对象，探讨了地形梯度上的土地利用变化、生态系统服务价值时空差异及对人为干扰的响应。研究发现，随着地形梯度上升，生态系统服务价值下降，人为干扰度增加。1990年至2015年间，赣南地区生态系统服务价值整体下降，而人为干扰度显著上升，两者呈现负相关关系。高干扰度主要集中在地形梯度1的区域，提示这些地区的人为活动已对生态环境产生负面影响。
南方山地丘陵是我国主体功能区划中“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分, 是我国华南和西南地区的生态屏障带, 是长江流域与珠江流域的分水岭及源头区, 对于区域乃至全球的气候调节、水土保持及水源涵养等具有重要的作用[。人类活动会对该区域的土地利用/土地覆盖变化产生影响, 进而影响生态系统服务功能。生态系统服务是通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务, 是由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务和非自然资本结合在一起所产生的人类福利, 其变化与人类福祉有着密切联系[。因此对南方山地丘陵带的生态系统服务价值进行定量化评估, 并分析其对人为干扰的响应具有重要的现实意义。该研究有利于该区域合理开展可持续的社会经济活动, 从而保持其重要的生态价值。
Costanza等[于1997年在Nature上发表了关于全球生态系统服务价值评估的文章, 该文章推动了生态系统服务相关领域的研究。当前, 生态系统服务的一大研究热点是运用模型进行不同尺度的生态系统服务价值评估及其时空差异分析, 其中包括森林[、河流[、农田[和城市[等相关区域的研究。人为干扰度是人类对于生态系统影响的衡量标准, 其等级取决于人类活动阻碍生态系统自然发展的程度大小[, 冯志贤[, 郑文武[等人进行了人为干扰的时空动态分析；刘吉平[、孙永光[、张月[、肖翠[等人分析了湿地景观格局及其与人为干扰度的相互关系；刘富强[等分析了海岸带景观格局对人为干扰度的动态响应。目前关于人为干扰度的研究大多集中于河口湿地区域, 进行景观格局与人为干扰度的动态响应分析。对于森林覆盖率高的山地丘陵地区的人为干扰及其与生态系统服务价值之间的空间关系研究还较为少见。
本研究以赣南地区为研究区, 将该区域划分为5个地形梯度, 并基于地形梯度进行土地利用/覆被变化、生态系统服务价值时空差异及其对人为干扰度的空间响应研究。赣南地区为南方山地丘陵带的主要组成部分, 地形条件较为复杂, 故选取综合地形位指数作为地形梯度的划分标准。该指数综合了坡度和海拔两大地形因素, 能够较为综合地反映每一位置的地形条件
1 研究区概况
赣南地区位于江西省南部, 赣江上游, 地处24°29′—27°09′N, 113°54′—116°38′E之间。全区海拔高度在78—1827 m之间, 坡度范围为0°—20°之间, 地形位指数在0.2164—3.4293之间(2, 占江西总面积的23.6%, 为江西省最大的行政区。该区林业资源丰富, 森林覆盖率高达75%, 远高于同期全国水平, 是我国商品林基地和重点开发的林区之一。该区丰富的林地资源和保护良好的原生生态系统, 对区域气候调节具有极为重要的作用。该区属于山地丘陵区, 地形较为复杂, 故全区各县的发展差异较大, 西部的崇义县和南部的区县地形梯度较高, 是森林的主要分布区, 中部和东北部的区县整体地形梯度较低, 地形条件较好。对该区域的生态系统服务价值和人为干扰度进行空间定点评估和空间聚类分析, 有助于找出目前已经产生人为干扰和生态系统服务价值聚类的地区, 从而进行区域发展优化和促进区域与经济的可持续发展。
图 1 赣南地区地形梯度及采样网格图
Fig. 1 The terrain gradient and sampling grid of Gannan region
2 研究方法
2.1 数据来源及处理
本研究采用1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年6个时段的Landsat TM/ETM遥感影像, 数据影像时段为6—10月期间, 植被生长良好。结合研究区域1:25万地形图、1:100万植被专题图进行分析。基于ENVI 4.0软件对遥感影像进行图像拼接、几何校正、裁剪、融合和增强等预处理, 再利用监督分类模型, 结合区域土地类型特征, 将赣南地区的土地利用类型分为两级, 其中包括耕地、林地、草地、水体、建设用地和未利用地6类一级用地及13类二级用地类型, 对每期数据进行精度检验, 精度分别达到85%以上, 满足研究对土地利用分类数据的精度要求。
2.2 地形梯度分级
地形位指数是对海拔和坡度情况进行综合描述的地形指数, 能够较为全面的展现出某点的地形条件, 可用于定量分析不同地形条件下的土地利用结构和生态系统服务价值的差异。海拔越低和坡度越小的点, 其地形
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