甘肃省土地集约利用与生态系统服务价值的时空关联机制研究

《Ecological Modelling》：Study on the relationship between intensive land use and ecosystem service value in Gansu Province

本研究针对生态脆弱区土地利用布局与生态功能提升的矛盾，以甘肃省87个县区为研究单元，通过构建土地集约利用评价体系和生态系统服务价值当量因子法，结合双变量空间自相关分析，揭示了2000-2020年间土地集约利用与生态系统服务价值的时空演变规律。研究发现二者存在显著负相关关系，且空间集聚以"低-高"型为主，研究成果为区域国土空间规划和生态保护提供了科学依据。

　　

在西北生态脆弱区，如何平衡土地利用与生态保护的关系已成为区域可持续发展的核心议题。甘肃省作为典型的生态过渡带，既是国家生态安全屏障的重要组成部分，又面临着"一带一路"建设和西部大开发战略实施带来的土地资源开发压力。长期以来，该地区存在着土地利用效率低下、生态系统退化等问题，严重制约着区域可持续发展。尽管已实施退耕还林还草等生态工程，但土地资源利用与环境保护的压力尚未得到根本缓解。在此背景下，探究土地集约利用与生态系统服务价值的内在关联机制，对制定科学合理的国土空间规划政策具有重要意义。

本研究发表在《Ecological Modelling》期刊，雷娇娇等人以甘肃省为研究案例，基于2000、2005、2010、2015和2020年的土地利用网格数据和社会统计数据，采用综合评估模型、当量因子法和双变量空间自相关分析等方法，系统探究了土地集约利用和生态系统服务价值的时空演变特征及其关联性。

研究团队主要运用了三种关键技术方法：首先构建包含土地利用程度、投入和效益三个子系统的土地集约化评价指标体系，采用熵权法确定指标权重；其次运用当量因子法计算生态系统服务价值，基于谢高地等人的研究成果并结合甘肃省实际情况调整了当量系数；最后通过双变量空间自相关分析揭示两者的空间关联特征，包括全局莫兰指数和局部空间自相关分析。

研究结果显示出三个重要发现：

在土地集约利用时空演变特征方面，研究发现2000-2020年间甘肃省土地集约利用水平总体偏低，均值呈波动上升趋势，增幅达12.22%。空间分布上呈现明显区域差异，高水平区主要集中在省会区域，而低水平区主要分布在河西地区和南部区域。从等级结构看，低和较低等级占比超过85%，表明全省土地集约利用水平整体较低且发展缓慢。

在生态系统服务价值时空演变特征方面，全省生态系统服务价值总量呈现增长趋势，从2274.31亿元增至2447.87亿元，增长率7.63%。森林和草地对生态系统服务价值的贡献最大，占比约80.32%。空间上呈现西南高、东南高、中部和东部低的分布格局，祁连山自然保护区和甘南草原等生态功能区价值较高。

在两者关联性分析方面，研究发现土地集约利用与生态系统服务价值存在极显著负相关关系(p<0.01)，且随时间推移相关性逐渐增强。空间上全局莫兰指数显示显著负相关，呈现倒"U"型变化趋势。局部空间关联以"低-高"集聚型为主，即低土地集约化水平区域对应高生态系统服务价值。

研究讨论部分指出，土地集约利用与生态系统服务价值之间的复杂关系反映了人类活动与生态系统保护的平衡问题。经济发达地区由于建设用地扩张，压缩了生态空间，导致生态系统服务价值较低；而生态功能区受自然条件限制，土地集约利用水平较低但生态系统服务价值较高。这种空间异质性特征提示，在未来的国土空间规划中需要实施差异化策略：在生态脆弱区要适度控制开发强度，重点维护生态功能；在经济发达区则应提高土地利用效率，同时加强生态修复。

该研究的创新之处在于首次在生态脆弱区系统探讨了土地集约利用与生态系统服务价值的时空关联机制，弥补了该领域的研究空白。研究成果不仅为甘肃省国土空间规划提供了科学依据，也为类似生态脆弱区的可持续发展提供了重要参考。研究者建议，未来应进一步细化县域尺度的生态系统服务价值评估，完善土地集约利用评价指标体系，以更精准地指导区域土地资源管理和生态保护工作。