奉化市生态服务与土地利用强度的相关性分析
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收稿日期：2016-06-06。
项目来源：国家自然科学基金资助项目（41571344）。
奉化市生态服务与土地利用强度的相关性分析熊秀海1，代侦勇1（1.武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉430072）摘 要：奉化市生态系统服务价值与土地利用强度的相关性分析目的在于探讨区域生态系统服务价值与人类活动因素之间的关系，为生态的可持续发展提供理论依据。
研究基于生态系统服务价值的评价方法与土地利用强度的评价方法获得奉化市每一个用地图斑的生态系统服务价值与用地强度值，在此基础上对奉化市用地图斑类型进行分类，形成8组不同地类的生态系统服务价值变量与土地利用强度变量，并分别对每组地类中的两种变量进行Pearson 相关分析。
结果显示，居民与工矿地类呈现线性负相关关系，其他地类呈现线性正相关的关系，研究表明人类活动对生态系统服务价值的发挥产生积极和消极的影响，在实际发展中要协调好居民与工矿地类建设与生态发展的关系，从而趋利避害，实现生态可持续发展。
关键词：生态服务；土地利用强度；相关分析中图分类号：P208 文献标志码：B文章编号：1672-4623（2017）04-0102-03生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务[1]。
生态系统服务的概念在国外最早可以追溯到20世纪60年代[2]，国外对生态服务的研究主要包括以下几个方面：生态系统服务分类[3-4]，生态服务的形成、变化机制[5- 6]，生态服务价值评价方法[7]，总之，国外生态系统服务研究已经广泛开展[2]。
国内生态系统服务的研究始于20世纪90年代，明显落后于国外[2]。
尽管生态服务的研究在国内取得诸多进展，但仍然有许多不足之处。
然而目前国内鲜有对人类活动与生态系统服务关系的探讨。
土地利用强度表示人类活动对土地景观的干扰强度[8]，区域生态系统服务价值与土地利用强度关系的研究对探讨区域人类活动与生态系统服务的关系研究具有重要的价值和意义。
Pearson 相关分析方法是研究两个变量之间内在联系的一种常用统计方法[9]。
目前该方法已被运用于生态服务功能与土地利用结构关系研究[10]、土地利用与生态环境关系的研究[11-12]。
本文基于奉化市2014年的用地类型数据对奉化市生态系统服务价值和奉化市土地利用强度进行计算，通过Pearson 相关系数对奉化市林地、草地、水域等8种地类以及用地总量的生态系统服务价值与土地利用强度进行相关性分析，以期为今后区域人地关系的协调发展并实现生态可持续发展提供理论依据。
1 数据来源与预处理1.1 研究区概况奉化市位于北纬29°25'~29°47'，东经121°03'~ 121°46'，地处浙江省东部沿海，宁波市中南部。
东北邻鄞县，西北接余姚市，西部和西南部与新昌、嵊县、宁海县毗连，东南滨象山港。
地势自西南向东北倾斜，地形以低山丘陵为主，属浙东丘陵区。
气候温暖湿润，四季分明，属亚热带湿润季风气候。
2013年，户籍人口为48.37万人，实现地区生产总值290.36 亿元。
其中，第一产业8.35 亿元，第二产业134.03 亿元，第三产业127.98 亿元，人均生产总值60 037 元。
1.2 研究数据与预处理研究的土地利用分类现状资料来源于奉化市国土资源局，时相为2014年。
根据庄大方等在土地利用程度的分级指数[13]，同时结合生态系统服务价值的评价需要在全国土地利用分类体系的基础上进行重新分类，分类结果见表1，其中土地利用现状分类为GB/T 21010-2007中的分类。
表 1 土地利用重分类及用地强度等级归并地类土地利用现状分类用地强度等级农业用地水田，旱地，设施农用地3草地其他草地2林地有林地，灌木林地，其他林地2园地果园，茶园，其他园地3水域水库水面，坑塘水面，河流水面、滩涂2居民与工矿城市，农村，建制镇，采矿用地4交通公路，铁路，码头4未利用裸地1·103·第15卷第4期2 研究方法2.1 生态服务的评价方法曹堪宏等采用Costanza 计算公式，并参考谢高地等中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表的研究成果，估算宁波市不同土地利用方式单位面积生态服务价值[14]。
奉化市作为宁波市的一个县级行政区域，可以直接运用相关的评估标准，形成奉化市不同地类单位面积生态服务价值（表2）。
根据Costanza 对生态服务的计算方法某种地类的生态系统服务价值的计算公式可表示为：T P S 9i i #/= (1)式中，T i 为地类的生态系统服务价值；S 为地类的分布面积；P i 为地类第i 类生态生态功能的单价，表2中共有9种生态功能单价。
表 2 奉化市不同地类单位面积生态服务价值/元/hm 2项目耕地园地林地草地水域居民及工矿交通未利用气体调节442.2 1 265.5 1 902.5707.90000气候调节787.5 1 170.3 1 592.8794.6407.0000水分调节530.941.5 1 769.7707.918 033.2-6 678026.5水土保持0796.8796.8102.90 3 4803 4800土壤形成 1 291.9 1 291.9 2 588.2 1 725.58.80017.7废物处理 1 451.2722.1 1 159.2 1 159.216 086.6-2 174.108.8生物多样性628.216.6 1 924.6964.5 2 203.300300.8食物生产884.9356.9177265.588.5008.8原材料88.5 1 145.4 1 172.444.28.8000娱乐文化8.8547.858435.4 3 840.2008.8合计6 114.37 354.813 667.26 509.440 676.4-5 372.13 480371.42.2 土地利用强度的评价方法土地利用强度公式由庄大方等提出[13]，该公式如下：100100La A C A S S 1414i i i i i i####====//(2)式中，La 为某一区域土地利用指数；A i 为区域第i 级土地利用强度分级指数；C i 为区域第i 级土地利用强度分级面积比；C i =S i /S （S i ）为区域第i 级土地利用面积；S 为该区域土地利用总面积。
2.3 Pearson 相关分析采用的Pearson 简单相关系数计算公式为：R X Y XY n=--(3)式中，R XY 是相关系数，其取值范围R XY ∈[-1,1]，负值为负相关，正值为正相关，-1和1为绝对相关，即为直线关系[15]。
对于相关性强度的界定，如果相关系数为R XY ，微弱相关为0≤|R XY |≤0.3；低度相关为0.3<|R XY |≤0.5；显著相关0.5<|R XY |≤0.8；高度相关为0.8<|R XY |<1[15]X Y 分别是X ，Y 的均值；X i 、Y i 分别是X 、Y 的第i 个值；n 为样本数量。
本文中X i 为第i 个地类图斑的生态系统服务价值，X 为地类图斑生态系统服务价值的平均值。
Y i 为第i 个地类图斑的用地强度值，Y 为地类图斑用地强度值的平均值， n 为用地图斑数量，其中草地为494；林地为11 892；水域为2 410；居民与工矿为5 707；未利用为140；交通为741；耕地为16 992，园地为7 504。
3 结果分析3.1 生态服务的评价根据公式（1）的计算方法，可以获得奉化市每一个用地图斑的生态系统服务价值的大小，通过ArcGIS 中将相关的生态服务价值使用自然断点法进行分级显示，颜色从浅到深表示生态系统服务价值从低到高。
从图1中可以看到东部、南部、西北部的生态系统服务值较高，东北部和北部的生态系统服务价值低。
通过ArcGIS 中频数统计分析工具进行分类汇总统计，统计结果见表3，奉化市生态系统服务价值排名较高的地类为林地、水域和耕地，居民和工矿地类的生态系统服务价值最低。
图 1 奉化市生态系统服务价值的空间分异3.2 土地利用强度的评价根据土地利用强度的计算公式，可得到每一个用图例-498.536~-121.732-121.731~-7.998-7.997~97.66797.668~374.446374.447~892.173892.174~1 786.2751 786.276~3 304.1143 304.115~6 025.3576 025.358~10 733.82810 733.829~18 768.3670 2.5 5 10 15 km熊秀海等：奉化市生态服务与土地利用强度的相关性分析地理空间信息·104·第15卷第4期地图斑的土地利用强度大小，通过在ArcGIS中进行颜色分级显示，采用自然断点法分级显示，颜色从浅到深表示土地利用强度从低到高。
如图2所示，从图中可以看出，东部、东南部、南部以及西南、西部、西北部都有高强度的土地利用强度值出现，而东北部或北部区域的土地利用强度值显示为较低等级区域。
通过ArcGIS中通过频数统计分析工具进行分类汇总统计，统计结果见表3，奉化市用地强度值排名较高的前3位分别是林地、耕地、居民与工矿，未利用土地和水域的用地强度值最低。
表3 地类生态系统服务价值与土地利用强度指数汇总统计地类名称生态系统服务价值∕千元土地利用强度指数草地 2 710.870.65耕地160 507.7761.44交通 3 415.66 3.06居民与工矿-54 012.0731.38林地981 298.53112.03水域183 241.397.03未利用 1 273.86 2.68园地78 975.325.13总量 1 357 411.32243.4图 2 奉化市用地强度值的空间分异3.3 生态系统服务价值与土地利用强度的相关分析按照公式（3）并运用SPSS软件对奉化市生态服务价值与奉化市土地利用强度值的相关性进行分析，其中居民与工矿地类的相关性为-1，相关性表现出极强的线性负相关关系。
其他地类（草地、林地、水域、未利用地、交通、耕地、园地）的相关性都为1，表现出了极强的线性正相关关系。
4 结 语生态系统服务价值计算结果表明，排在前三位的生态系统服务价值的地类分别为林地>水域>耕地，三者占总量的98％。
土地用地强度的计算结果中排在前三位的用地强度值为林地>耕地>居民与工矿，三者占总量的84％，表明生态系统服务价值与用地强度值在各种地类中呈现不均匀分布的特征，林地与耕地两个地类在奉化市生态系统服务价值与用地强度值中发挥着主导作用。
