全 文 ：第 50 卷 第 5 期
2 0 1 4 年 5 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 5
May，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140503
收稿日期: 2013 － 10 － 26; 修回日期: 2014 － 03 － 28。
基金项目: 重庆市自然科学基金重点项目(CSTC2013JJB00004) ; 国家林业公益性行业科研专项(201004039) ; 留学回国人员科研启动基
金项目(教外司留［2010 － 1561］) ; 中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2013A011)。
* 李昌晓为通讯作者。
基于土地利用的三峡库区(重庆段)
生态系统服务价值时空变化*
马 骏1 马 朋1 李昌晓1 彭 月2 魏 虹1
(1．西南大学生命科学学院 三峡库区生态环境教育部重点实验室 重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室 重庆 400715;
2．重庆市林业科学研究院 重庆 400036)
摘 要: 基于土地利用数据，采用 Costanza 的生态系统服务价值计算方法，结合中国陆地生态系统单位面积生态
服务价值当量表，对 1986—2010 年三峡库区(重庆段)生态系统服务价值的时空变化进行研究。结果表明: 近 25
年来，研究区生态系统服务价值呈先降后增的 V 字型趋势，1986 年为 953 亿元，1995 年下降至 948 亿元，2000 年
持续下降至 943 亿元，2010 年大幅增加至整个研究时段的最高值 968 亿元，其中林地是研究区内生态服务价值最
高的土地利用类型。生态系统服务价值的空间格局大致以巫溪至江津一线为界，呈现东南高、西北低的特征。研
究时段内区域生态系统服务价值重心随时间总体上向东南迁移。空间自相关分析结果显示，1986—2010 年间研
究区生态系统服务价值的空间分布具有一定的集聚性。敏感性分析说明生态系统服务价值对所采用的价值系数
缺乏弹性，研究结果具有可信性。通过生态系统服务价值与社会经济指标之间的回归分析，发现生态系统服务价
值与 GDP、人口密度、城镇化率具有极显著的线性负相关关系，而与农林牧渔业 GDP 呈极显著的线性正相关。在
库区未来生态环境管理中，应更多地考虑生态系统服务功能，合理规划土地利用，尤其是应多保护天然林地、草地
和水体等生态服务价值系数高的用地类型，发展高效绿色生态产业，控制城市无序扩张，实现库区社会经济与自然
生态相协调的可持续性发展。
关键词: 三峡库区(重庆段); 生态系统服务价值; 时空变化
中图分类号: S718. 56 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)05 － 0017 － 10
Temporal and Spatial Variation of Ecosystem Service Value in the Three
Gorges Ｒeservoir Ｒegion (Chongqing Section) Based on Land Use
Ma Jun1 Ma Peng1 Li Changxiao1 Peng Yue2 Wei Hong1
(1 ． Key Laboratory for Eco-Environment of the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion of Ministry of Education Chongqing Key Laboratory of
Plant Ecology and Ｒesources Ｒesearch in the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion College of Life Sciences，Southwest University Chongqing 400715;
2 ． Chongqing Forestry Ｒesearch Institute Chongqing 400036)
Abstract: Ecosystem services provide a wide range of essential goods and services to humanity． With deeply
understanding of coupled human and natural systems，evaluation of ecosystem service value is becoming a hot spot of
ecological economics and environmental economics． Based on land use data，ecosystem service value of the Three Gorges
Ｒeservoir Ｒegion ( Chongqing Section) from 1986 to 2010 was calculated by using Costanza’s method and modified
ecosystem service value coefficients． The temporal and spatial variation of ecosystem service value was quantitatively
analyzed to understand the ecosystem service value change and to provide useful information for policymakers concerned
with sustainable development of the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion． Ｒesults showed that during the past 25 years the
ecosystem service value of the study area decreased at first and then increased across 1986 and 2010． Especially，after
entering into the 21 st century，change rate of the ecosystem service value was greatly increased． The ecosystem service
value of the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion (Chongqing Section) was 9． 53 × 1010 Yuan，9． 48 × 1010 Yuan，9． 43 × 1010
Yuan，9． 68 × 1010 Yuan in 1986，1995，2000，and 2010，respectively． Forest land was the main provider for the
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ecosystem service value of the study region，and also contributed most to the total ecological service value． The spatial
pattern of ecosystem service value indicated that high value areas mainly located in the east and south of the study region，
and low value areas were in the west and north． Overall，in the past 25 years，the core of ecosystem service value moved
to the southeast． The global spatial autocorrelation index ranged from 0． 473 to 0． 498 during the study period，and local
spatial autocorrelation showed that ecosystem service value had a spatial connection． Sensitivity analysis indicated that the
estimated ecosystem service value in the study area was inelastic to the value coefficients，and the results were credible．
Linear regression analysis revealed that ecosystem service value had a significant negative correlation with population
density，GDP and urbanization rate，whereas the value had a significant positive correlation with farming，forestry，animal
husbandry and fishery GDP． In respect to future ecological environmental management of the Three Gorges Ｒeservoir
Ｒegion，more attentions should be paid to ecosystem services，especially for the forest land，grassland，and water area． It
is also important to develop an efficient ecological industry，to control unreasonable city expansion，and to implement the
sustainable development with social economy harmony with natural environment．
Key words: the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion ( Chongqing Section ); ecosystem service value; temporal and
spatial variation
生态系统服务是指通过生态系统的结构、功能
和过程直接或间接地提供生命支持产品(如原材料
和食物等)和服务(如栖息地的提供等)，包括人类
生活所必需的生态产品和保证人类生活质量的生态
功能两部分(Costanza et al．，1997)。全人类的生存
和发展，都要依赖于生态系统服务(Daily，1997; 张
志强等，2001)。而人类活动对生态系统的影响日
益增强，几乎所有生态系统都受到了人类不同程度
的干扰，生态系 统 服务 功能 也随之 发 生 变 化
(Vitousek et al．，1997; 杨光梅等，2006; 伍星等，
2009; 吴大千等，2009)。随着经济手段对自然资
源配置进行调节需求的不断增大，将生态系统服
务价值核算引入到生态管理决策当中，可以促进
自然资源的合理开发和可持续利用，推动自然生
态系统和社会经济系统长期协调发展 (欧阳志云
等，1999; 王大尚等，2013 )。目前，生态系统服
务价值的动态变化已成为可持续发展研究的热点
之一，国内外学者非常重视并已经开展不同尺度
上的生态系统服务价值定量评估研究(Daily et al．，
2000; Costanza et al．，2004; 王 宗 明 等，2004;
Millennium Ecosystem Assessment，2005; 何浩等，
2005; 闵捷等，2006; Du et al．，2009; Li et al．，
2010; 张振明等，2011)。
三峡库区(重庆段)是长江上游重要的生态功
能区，其生态系统服务功能的维持和改善对三峡库
区以及长江流域生态安全意义重大 (李月臣等，
2013)。三峡库区(重庆段)生态系统长期承受着人
类活动造成的巨大压力，尤其是重庆市设立直辖市
以后，工业化与城镇化快速推进，加上三峡工程成库
蓄水以及移民安置，该区域的土地利用出现剧烈变
化，使得三峡库区(重庆段)生态系统类型、结构和
生态过程发生明显改变，进而对生态系统服务功能
产生巨大影响。针对三峡库区(重庆段)生态系统
服务价值开展研究，可以进一步认识三峡库区生态
系统的健康状况，协调库区紧张的人地关系，促进当
地可持续发展。目前已有的关于三峡库区(重庆
段)生态系统服务价值方面的研究，多集中于局部
地区，并且主要偏向于静态价值计算，没有充分反映
出区域生态系统服务价值的时空动态及内部差异性
变化(张宝雷等，2007; 姜永华等，2008; 杜加强
等，2008，曹银贵等，2010; 田耀武等，2010; 王刚
等，2011; 姚琳等，2012)。因此本研究基于土地利
用数据，定量评估 1986—2010 年三峡库区 (重庆
段)生态系统服务价值的时空变化，旨在把握中长
期时间范围内三峡库区生态系统服务价值的动态变
化规律，探讨库区生态系统服务价值与人类社会经
济影响因素之间的关系，从而为三峡库区生态建设
规划、维持和提升区域生态系统服务功能提供一定
的科学依据。
1 研究区概况
三峡库区 (重庆段)位于 28° 31—31° 44 N、
105°49—110°12 E，共包括了重庆市的巫山、巫溪、
奉节、云阳、开县、万州、忠县、丰都、石柱、涪陵、武
隆、长寿、渝北、巴南、江北、南岸、渝中、沙坪坝、北
碚、九龙坡、大渡口和江津等 22 个区、县(自治县)，
幅员面积约 4. 62 万 km2，其中渝北、巴南、江北、南
岸、渝中、沙坪坝、北碚、九龙坡、大渡口等 9 区为重
庆市主城范围(图 1)。该区处于大巴山褶皱带、川
东平行岭谷和川鄂湘黔隆起褶皱带三大构造单元的
81
第 5 期 马 骏等: 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化
交汇处，地貌以山地、丘陵为主。气候类型属中亚热
带湿润季风气候，受峡谷地形影响十分显著，具有冬
暖、春早、夏热、秋雨、光照少、云雾多、霜雪少等特
征。库区植被类型多样，主要以亚热带常绿阔叶林
为主，除此之外还有常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶
林、针叶林、针阔混交林、竹林、灌草丛等植被类型分
布。土壤类型主要有黄壤、黄棕壤、紫色土、石灰
(岩)土、水稻土、冲积土、粗骨土和潮土等。
图 1 研究区位置
Fig． 1 Location of the study area
2 研究方法及数据
2. 1 数据源和预处理
研究主要数据来源于重庆市 1986，1995，2000
和 2010 年土地利用矢量专题图，比例尺为 1∶ 10 万。
利用 ArcGIS10. 0 建立研究区土地利用数据库，参照
国家通用的土地分类系统及实际情况，将土地利用
分为 6 种类型: 1) 耕地; 2) 林地; 3) 草地; 4) 水
体; 5) 建设用地; 6) 未利用地。以此作为三峡库
区(重庆段)25 年来生态系统服务价值研究的基础。
另有研究时段内四川省和重庆市统计年鉴收录的相
关统计数据(重庆市 1997 年成为直辖市之前属于四
川省管辖范围)。
2. 2 生态系统服务价值评估
Costanza 等(1997)发表在《Nature》杂志上的研
究成果使生态系统服务价值评估的原理和方法从科
学意义上得以明确，被认为是近年来生态学界最有
影响力的科研成果之一。但由于其研究是基于全球
水平上的，某些数据还存在偏差，因此国内学者谢高
地等(2003; 2008)针对其存在的不足，同时参考其
可靠的部分成果，在对中国生态学者进行问卷调查
的基础上，建立了中国陆地生态系统服务价值当量
因子表，并在国内生态系统服务价值研究中得到广
泛应用和良好验证(肖玉等，2003; 闵捷等，2006;
徐立等，2009; 孙慧兰等，2010; 李峰等，2011; 李
晋昌等，2011; 赵永华等，2011; 陈美球等，2012;
赵亮等，2013)。
考虑到研究区的具体情况和当前的研究进展，
采用谢高地等(2008)最新修订的中国生态系统单
位面积生态服务价值当量因子表，并结合三峡库区
(重庆段 ) 实际特征进行修正。基于谢高地等
(2003)的研究成果，1 个生态服务价值当量因子的
经济价值量等于平均粮食单产市场价值的 1 /7，本
研究以重庆市 1986—2010 年平均粮食单位面积产
量 4 149 kg·hm － 2为基准粮食单位产量。为了消除
各时期价格变动的影响，便于各时期的对比研究，以
2010 年重庆市粮食平均收购价格 2. 06 元·kg － 1为
基准不变价格，计算出三峡库区(重庆段)1 个生态
服务价值当量因子的经济价值量为 1 222. 06 元。
根据相关研究成果，将生态系统类型与最接近的土
地利用类型联系起来，农田、森林、草地、水域和荒漠
分别对应为耕地、林地、草地、水体和未利用地，建设
用地生态服务价值为 0 (Healey et al．，2000; 顾芗
等，2009; 蒋晶等，2010; 许倍慎等，2011; 程琳
91
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等，2011; 吴海珍等，2011; 潘影等，2011; 刘金勇
等，2013; 许诺等，2013)，从而得到三峡库区(重庆
段)不同土地利用类型单位面积生态服务价值(表
1)。
表 1 三峡库区(重庆段)不同土地利用类型单位面积生态服务价值
Tab． 1 Ecosystem service value of different land use types in the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion (Chongqing Section)
Yuan·hm － 2
生态服务类别
Category of ecosystem service
林地
Forest land
草地
Grassland
耕地
Farmland
水体
Water area
未利用地
Unused land
气体调节 Gas regulation 5 279. 30 1 833. 09 879. 88 623. 25 73. 32
气候调节 Climate regulation 4 973. 78 1 906. 41 1 185. 40 2 517. 44 158. 87
水源涵养 Water conservation 4 998. 23 1 857. 53 940. 99 22 938. 07 85. 54
土壤形成与保护 Soil formation and protection 4 912. 68 2 737. 41 1 796. 43 501. 04 207. 75
废物处理 Waste treatment 2 101. 94 1 613. 12 1 698. 66 18 147. 59 317. 74
生物多样性保护 Biodiversity conservation 5 511. 49 2 285. 25 1 246. 50 4 191. 67 488. 82
食物生产 Food production 403. 28 525. 49 1 222. 06 647. 69 24. 44
原材料 Ｒaw material 3 641. 74 439. 94 439. 94 427. 72 48. 88
娱乐文化 Entertainment culture 2 541. 88 1 063. 19 207. 75 5 425. 95 293. 29
总计 Total 34 364. 33 14 261. 44 9 617. 61 55 420. 42 1 698. 66
生态系统服务价值 ( ecosystem service value，
ESV)的计算模型(Costanza et al．，1997):
ESV = ∑
n
i = 1
Ai × VC i，
式中: ESV 为研究区生态系统服务总价值(元); Ai
为研究区内土地利用类型 i 的分布面积(hm2 ); VC i
为土地利用类型 i 的生态系统服务价值系数，即单
位面积上土地利用类型 i 的生态系统服务价值(元·
hm － 2)。
为了利于深入研究生态系统服务价值的空间变
化，利用 ArcGIS10. 0 生成 5 km × 5 km 正方形格网
单元，将格网分别与各时期的土地利用图进行叠加，
计算各个格网单元内的生态系统服务价值。
2. 3 重心模型
引入重心模型对研究区域生态系统服务价值动
态变化进行分析。重心迁移反映生态系统服务价值
在空间上的变化轨迹，如果生态系统服务价值各方
向均衡发展，则其重心基本不变; 若在某一方向上
增减比较明显，则其重心发生明显偏移(朱会义等，
2003; 彭月等，2011; 2012)。重心模型如下:
Xt =
∑
n
i = 1
(Cti × Xi)
∑
n
i = 1
Cti
，Yt =
∑
n
i = 1
(Cti × Yi)
∑
n
i = 1
Cti
，
式中: Xt，Yt分别表示第 t 年生态系统服务价值重心
的地理坐标，Cti表示第 t 年第 i 个网格单元的生态
系统服务价值，Xi，Yi分别表示第 i 个网格单元的地
理坐标。
2. 4 空间自相关
空间自相关分析是指空间变量的取值与相邻空
间单元上该变量取值的相似性程度分析。空间自相
关性分为全局和局部 2 种度量指标，全局空间自相
关是用来分析在整个研究范围内指定的属性是否具
有自相关性; 局部空间自相关是用来分析在特定的
局部地点指定的属性是否具有自相关性 (赵亮等，
2013; 胡红兵等，2013)。表示空间自相关的指标
和方法很多，其中最常用的是 Moran’s I 指数。
Moran’s I 值介于 － 1 ～ 1 之间，大于 0 为正相关，小
于 0 为负相关，值越大表示空间分布的相关性越大，
即在空间上有聚集分布的现象; 反之，值越小表示
空间分布相关性越小，当值趋于 0 时，即代表空间系
完全的随机分布。本研究使用 ArcGIS10. 0 软件，分
别分析三峡库区(重庆段)1986，1995，2000，2010
年 4 个时期生态系统服务价值的全局空间自相关和
局部空间自相关，并进行显著性检验。
2. 5 敏感性指数
为了验证各种土地利用类型对生态系统类型
的代表性和价值的准确性，也为了检验所选用的
生态系统服务价值系数是否适合本研究区，借助
经济 学 意 义 上 的 弹 性 理 论，采 用 敏 感 性 指 数
( coefficient of sensitivity，CS)来确定生态系统服务
价值(ESV)随时间的变化情况对价值系数( value
coefficient，VC) 的依赖程度。CS 的含义是指 VC
变动 1%引起 ESV 的变化情况，如果 CS ＞ 1，说明
ESV 对 VC 富有弹性，如果 CS ＜ 1，说明 ESV 对 VC
缺乏弹性。CS 值越大，表明 VC 的准确性越关键
(Kreuter et al．，2001; 周德成等，2010; 李正等，
2012)。本研究拟将各土地利用类型的 VC 分别上
下调整 50%来衡量 ESV 的变化情况。敏感性指数
(CS)计算公式如下:
02
第 5 期 马 骏等: 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化
CS =
(ESV j － ESV i) / ESV i
(VC jk － VC ik) /VC ik
，
式中:CS 为敏感性指数，ESV 为生态系统服务价值，
VC 为价值系数，i，j 分别代表调整前和调整后，k 为
土地利用类型。
2. 6 生态系统服务价值与社会经济因素之间的
关系
在一定时间范围内，生态系统及其组成要素的
改变多以人类活动为主。三峡库区(重庆段)人类
活动剧烈，对生态系统的作用最直接体现就是土地
利用的变化。但是由于生态系统服务价值的评估是
基于不同土地利用类型的面积及其价值系数，土地
利用的变化仅是从表面上反映生态系统服务价值的
变化，实质上无法揭示生态系统服务价值变化的内
在驱动因子(蔡邦成等，2006; 姚成胜等，2009; 李
惠梅等，2012)。为此，本研究选取人口密度、GDP、
城镇化率指标分别代表人口、经济和社会发展状况，
农林渔牧业 GDP 指标反映生态产业发展状况，利用
4 个时期生态系统服务价值和上述 4 个社会经济指
标的面板数据进行回归分析，从定量的角度进一步
分析生态系统服务价值与社会经济因素之间的关
系。1986 年主城 9 区的行政区划相比后 3 个时期
有所不同，所以 1986 年取 14 个区县的数据，1995，
2000，2010 年取三峡库区(重庆段)22 个区县的面
板数据，以上社会经济指标数据来源于 1987，1996
年四川省统计年鉴和 2001，2011 年重庆市统计年
鉴，其中 GDP 和农林渔牧业 GDP 转化为 2010 年的
不变价。由于各指标的单位、量纲存在差异，利用极
差值法将指标数据进行标准化处理，使其值范围在
0 ～ 10 之间。
3 结果与分析
3. 1 生态系统服务价值时间动态变化
1986，1995，2000 和 2010 年三峡库区(重庆
段)生态系统服务价值分别为 953 亿元、948 亿元、
943 亿元和 968 亿元(表 2)。从生态系统服务价值
的构成来看，林地的生态服务价值占总价值的 60%
以上，表明林地对生态系统服务价值的贡献占据绝
对优势，是研究区生态系统服务价值构成的主体部
分。从不同时段来看，研究区生态系统服务价值呈
先降低后增加的 V 字型趋势。1986—1995 年，生态
系统服务总价值减少 468 亿元，林地的生态服务价
值减少是导致该时段生态系统服务总价值降低的最
主要原因，其次是耕地和水体生态服务价值的减少，
与此同时，草地和未利用地的生态服务价值增加从
一定程度上补偿了总生态系统服务价值的部分损
失。1995—2000 年，生态系统服务总价值减少 544
亿元，引起该时段生态系统服务价值损失的主要因
素同样是林地的生态服务价值减少，其次是草地和
未利用地的生态服务价值减少，耕地和水体的生态
服务价值增加抵消了生态系统服务总价值的部分损
失。2000—2010 年，生态系统服务总价值增加 25
亿元，虽然草地、耕地和未利用地的生态服务价值减
少带来部分损失，但是林地和水体的生态服务价值
大幅度增加，不仅补偿了生态系统服务总价值的损
失，而且使其总量得以增加。综合来看，整个研究时
段内林地生态服务价值的变化量占总价值变化量的
比重最大，说明林地的生态系统服务价值的变化在
很大程度上决定了研究区生态系统服务总价值的
变化。
3. 2 生态系统服务价值空间动态变化
3. 2. 1 生态系统服务价值空间分布特征 根据计
算出来的格网单元的生态系统服务价值的数值序列
特征，按照标准差分级法划分为: Ⅰ级 ( ＜ 1. 80 ×
107 元)，Ⅱ级 (1. 80 × 107 ～ 3. 70 × 107 元 )，Ⅲ级
(3. 70 × 107 ～ 5. 60 × 107 元)，IV 级 (5. 60 × 107 ～
7. 50 × 107 元)，V 级( ＞ 7. 50 × 107 元)5 个等级，划
分等级可以更加清晰反映生态系统服务价值的空间
分布情况。图 2 显示，1986—2010 年，三峡库区(重
庆段)生态系统服务价值的地域分布大致以巫溪至
江津一线为界，该界东南部价值高，西北部价值低。
极低值区位于都市区中心地带，低值区主要集中于
主城区、长寿、万州、开县等地以及长江沿岸部分地
区，中值区是研究区内分布面积最广的类型，其广泛
存在于库区各个区县，高值区主要分布于江津、武
隆、丰都、石柱、奉节、巫山、巫溪等区县，极高值区集
中于江津南缘的四面山、武隆—丰都—石柱等地南
部的七曜山、方斗山和奉节—巫山—巫溪等地东部
的大巴山、巫山等地。
3. 2. 2 生态系统服务价值重心转移 追踪各时期
生态系统服务价值重心的空间位置和迁移情况(表
3)发现，1986—1995 年价值重心向东北方向移动
1 656. 47 m，1995—2000 年价值重心向西南方向偏
移 372. 77 m，2000—2010 年价值重心向西南方向
迁移1 100. 88 m。从整个研究时段来看，三峡库区
(重庆段)生态系统服务价值重心最初向东北方向
发展，此后持续向南迁移，25 年间重心总体向东南
方向迁移 473. 63 m。
12
林 业 科 学 50 卷
表 2 不同时期三峡库区(重庆段)生态系统服务价值
Tab． 2 Ecosystem service value at different time in the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion (Chongqing Section) Yuan
土地利
用类型
Land
use
type
1986 1995 2000 2010
ESV 变化
ESV change
ESV
比例
Percentage
(% )
ESV
比例
Percentage
(% )
ESV
比例
Percentage
(% )
ESV
比例
Percentage
(% )
1986—
1995
1995—
2000
2000—
2010
耕地
Farmland 1. 97 ×10
10 20. 64 1. 97 ×1010 20. 73 1. 99 ×1010 21. 07 1. 96 ×1010 20. 27 －1. 64 ×107 2. 09 ×108 －2. 47 ×108
林地
Forest land 6. 25 ×10
10 65. 58 6. 17 ×1010 65. 11 6. 12 ×1010 64. 94 6. 44 ×1010 66. 52 －7. 54 ×108 －5. 08 ×108 3. 15 ×109
草地
Grassland 9. 34 ×10
9 9. 80 9. 65 ×109 10. 18 9. 38 ×109 9. 94 7. 53 ×109 7. 78 3. 16 ×108 －2. 74 ×108 －1. 85 ×109
水体
Water area 3. 79 ×10
9 3. 98 3. 78 ×109 3. 99 3. 81 ×109 4. 04 5. 26 ×109 5. 43 －1. 30 ×107 2. 98 ×107 1. 45 ×109
未利用地
Unused land 1. 68 ×10
6 1. 76 ×10 － 3 1. 74 ×106 1. 83 ×10 － 3 1. 68 ×106 1. 78 ×10 － 3 3. 93 ×105 4. 06 ×10 － 4 5. 98 ×104 －5. 98 ×104 －1. 29 ×106
总计
Total 9. 53 ×10
10 100. 00 9. 48 ×1010 100. 00 9. 43 ×1010 100. 00 9. 68 ×1010 100. 00 －4. 68 ×108 －5. 44 ×108 2. 50 ×109
表 3 1986—2010 年生态系统服务价值重心迁移情况
Tab． 3 Changes of ecosystem service value core from 1986 to 2010
年份
Year
重心位置
Geographical coordinate
时段
Time range
迁移距离
Migration distance /m
迁移方向
Migratory direction
1986 108°1152. 03″ E 30°2357. 09″ N 1986—1995 1 656. 47 东北 Northeast
1995 108°1242. 09″ E 30°2429. 04″ N 1995—2000 372. 77 西南 Southwest
2000 108°1237. 07″ E 30°2418. 03″ N 2000—2010 1 100. 88 西南 Southwest
2010 108°1209. 01″ E 30°2352. 05″ N 1986—2010 473. 63 东南 Southeast
3. 2. 3 生态系统服务价值空间自相关 1986—
2010 三峡库区(重庆段)生态系统服务价值的全局
空间自相关指数 Moran’s I 值均为正值(表 4)，Z 检
验结果呈极显著，表明研究区生态系统服务价值的
空间分布存在正向的空间自相关关系，即生态系统
服务价值的空间分布不是随机分布，而是表现出相
似值之间的空间集聚。其中 1986—2000 年间，
Moran’s I 值逐渐增加，2000 年 Moran’s I 值最高，
生态系统服务价值空间集聚趋势明显，但是 2010 年
Moran’s I 值有所下降，生态系统服务价值空间集聚
性略有减弱。
表 4 不同时期生态系服务价值全局空间自相关指数
Tab． 4 Global spatial autocorrelation index of
ecosystem service value at different time
年份
Year
Moran’s I 指数
Moran’s I index
Z P
1986 0. 486 29. 766 0. 000
1995 0. 494 30. 272 0. 000
2000 0. 498 30. 530 0. 000
2010 0. 473 29. 024 0. 000
全局空间自相关能够判断出现在空间上的整体
分布情况，但难以探测出聚集的位置所在及区域相
关程度，局部空间自相关分析则可以研究局部区域
内的空间自相关的局部空间变异及特定单元与邻接
单元的空间联系方式。通过局部空间自相关分析发
现，1986—2010 年生态系统服务价值的空间自相关
分布格局并未发生剧烈改变，仍保持着较稳定的空
间分布格局。图 3 中红色区域为高 － 高自相关，即
表示区域及其周围区域的生态系统服务价值都较
高，空间自相关呈显著正相关(P ＜ 0. 05)，在巫溪、
巫山、奉节、忠县、武隆、丰都、石柱和江津等地有连
片分布。蓝色区域为低 － 低自相关，即低生态系统
服务价值区被低生态系统服务价值区包围，同样呈
显著正相关(P ＜ 0. 05)，其主要分布于主城区及其
周边长寿、江津西部、丰都北部等地。以上 2 种情况
说明生态系服务价值呈聚集分布，具有较好的空间
均质性。高 －低和低 －高自相关类型则表示高值由
低值围绕或低值由高值围绕，其生态系统服务价值
空间分布存在显著负相关(P ＜ 0. 05)，表现出较强
的破碎性，空间异质性明显，但是上述 2 种类型数量
极少且仅存在于研究区边缘。
3. 3 敏感性分析
敏感性分析(表 5)结果表明: 在 VC 上下调整
50%的情况下，CS 都小于 1。这说明 ESV 对 VC 缺
乏弹性，即使 VC 具有不确定性，但是 ESV 的估算仍
22
第 5 期 马 骏等: 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化
图 2 不同时期生态系统服务价值空间分布
Fig． 2 Spatial distribution of ecosystem service value at different time
图 3 不同时期生态系统服务价值局部空间自相关格局
Fig． 3 Local spatial autocorrelation pattern of ecosystem service value at different time
①NS: 不显著; HH: 高 －高自相关; HL: 高 －低自相关; LH: 低 － 高自相关; LL: 低 － 低自相关。NS: Not significant; HH:
High-high autocorrelation; HL: High-low autocorrelation; LH: Low-high autocorrelation; LL: Low-low autocorrelation．
是稳健的，研究结果是可信的。其中未利用地的 CS
值趋近于 0，水体和草地的 CS 值较小，耕地的 CS 值
稍高，林地的 CS 值最高为 0. 665，表示当林地的 VC
增加 1%时，对应的 ESV 增加 0. 665%，林地的生态
32
林 业 科 学 50 卷
服务价值变化对研究区的 ESV 变化影响程度最高， 与之前结果一致。
表 5 三峡库区(重庆段)生态服务价值敏感性指数
Tab． 5 Coefficient of sensitivity of ecosystem service value in the Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion (Chongqing Section)
土地利用类型 Land use type
年份 Year
1986 1995 2000 2010
耕地 Farmland 0. 206 0. 207 0. 211 0. 203
林地 Forest land 0. 656 0. 651 0. 649 0. 665
草地 Grassland 0. 098 0. 102 0. 099 0. 078
水体 Water area 0. 040 0. 040 0. 040 0. 054
未利用地 Unused land 1. 800 × 10 － 5 1. 800 × 10 － 5 1. 800 × 10 － 5 4. 000 × 10 － 6
3. 4 生态系统服务价值与社会经济指标的回归
分析
生态系统服务价值与 4 个社会经济指标分别建
立的线性回归方程(表 6)表明: 生态系统服务价值
与 GDP、人口密度、城镇化率的回归系数分别为
－ 0. 526，－ 0. 421，－ 0. 833，P 值均小于 0. 01，具有
极显著的负相关性，而生态系统服务价值与农林牧
渔 GDP 的回归系数为 0. 545，在 0. 01 水平上呈极显
著线性正相关关系。其中生态系统服务价值与城镇
化率的线性回归方程 Ｒ2 = 0. 572，线性相关性最佳。
表 6 生态系统服务价值与社会经济指标的线性回归分析
Tab． 6 Linear regression analysis between ecosystem
service value and social economic factors
线性回归方程
Linear regression equation Ｒ
2 ( n = 80) P
y = 7. 084 － 0. 526x1 0. 239 0. 000
y = 3. 649 + 0. 545x2 0. 163 0. 000
y = 5. 749 － 0. 421x3 0. 084 0. 000
y = 7. 507 － 0. 833x4 0. 572 0. 009
①y: 生态系统服务价值; x1 : GDP; x2 : 农林牧渔 GDP; x3 : 人
口密度; x4 : 城镇化率。 y: Ecosystem service value; x1 : GDP; x2 :
Farming，forestry，animal husbandry and fishery GDP; x3 : Population
density; x4 : Urbanization rate．
4 讨论与结论
本研究在参照经典研究成果的同时，结合三峡
库区(重庆段)实际情况，修正了研究区各土地利用
类型单位面积生态服务价值系数。经过敏感性分析
表明:所采用的生态服务价值系数合理，基于此计算
方法的生态系统服务价值结果客观可信。利用 GIS
技术科学分析研究区域 1986—2010 年间生态系统
服务价值，能较好地反映中长时间段内三峡库区
(重庆段)生态系统服务价值的时空差异以及动态
变化规律。
三峡库区(重庆段)生态系统服务价值从 20 世
纪 80 年代至 21 世纪初持续减少，但是在进入 21 世
纪之后，呈现出增加的趋势，说明三峡库区(重庆
段)土地利用对生态系统的影响可能从不利状态逐
渐转变为有利状态。这主要得益于近年来政府主导
的生态建设加强，一系列的生态恢复措施得以实施，
加上三峡工程建成蓄水影响，林地、草地和水体等具
有较高生态服务价值的土地利用类型数量增加，整
体生态系统服务价值随之升高。
近 25 年来，研究区生态系统服务价值的空间格
局大致以巫溪至江津一线为界，东南高、西北低。库
区东部和南部地区地势起伏，水系发达，人口稀疏，
交通闭塞，城镇发展水平较低，耕地和建设用地等人
工干扰相对较少，大部分生态系统保持自然状态，特
别是在大巴山、巫山、七曜山、方斗山和四面山等中
高山区，少有人为干扰，天然起源的森林或者草地占
据主导地位，生态系统结构和功能较为完整。相反，
库区西部的山间盆地、平坝和低丘陵区多属经营相
对集约的农耕区域，生态系统受人类垦殖行为干扰
严重; 主城区及其周边地区是西南地区重要的工商
业中心，人口密集，建成区面积大，大量人工设施取
代生态系统自然组分，生态系统结构、功能以及各种
生态过程受人为破坏严重，生态系统服务功能大幅
度降低甚至丧失。
1986—2010 年三峡库区(重庆段)生态系统服
务价值的重心呈现出由西北向东南方向转移的趋
势。这可能是因为研究区东部和南部是三峡库区生
态屏障重点建设区域，长江干流生态林工程、天然林
资源保护工程和退耕还林还草等生态工程主要集中
在该片区实施，一定程度上约束了人为负面干扰活
动，自然环境得到更多保护，受损的生态系统经过治
理和修复，生态环境质量明显改善，生态系统趋于良
性发展，森林覆盖率增加明显(曹银贵等，2008)，同
时东部和南部水网密布，三峡水库蓄水后水域面积
的扩大也是导致生态系统服务价值增加的原因之
一。而在西北方向上的主城区及其周边区域是研究
区内目前城市活动最为剧烈的地区，受三峡移民迁
建和城市扩张(北部新区、两江新区等新型园区的
兴建)等因素影响，大量的人口涌入城市，城市建设
42
第 5 期 马 骏等: 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化
活动随着时间的推移愈演愈烈，大面积的林地、草地
和水体等被占用或毁坏，生态系统遭受的破坏程度
加重，生态系统服务价值进一步降低 (彭月等，
2012; 袁兴中等，2012)。
空间自相关分析结果显示研究时段内三峡库区
(重庆段)生态系统服务价值的空间分布具有一定
的集聚性和相似性。高 －高和低 －低自相关是研究
区 ESV 主要的集聚类型，说明 ESV 较为接近的地区
相对集中。在 1986—2000 年间，ESV 空间分布的集
聚趋势逐渐增加，而到 2010 年 ESV 的空间集聚性
却有所降低，开始呈现破碎化的趋势，这可能是由于
人类活动的加剧，各土地利用类型之间频繁转换，区
域单元间 ESV 差距减小，导致集聚效果减弱。
段瑞娟等(2006)和陈美球等(2012)指出生态
系统服务价值变化的原因: 一是土地利用格局改变
造成各自然生态系统面积变化; 二是自然生态系统
健康程度直接造成单位面积生态系统提供的服务功
能价值的变化。已有研究表明: 研究区内土地利用
变化的驱动力主要来源于人类社会经济活动(李月
臣等，2010)。本研究通过生态系统服务价值与社
会经济指标之间的回归分析，验证了人类社会经济
活动是驱动研究区生态系统服务价值变化的重要因
素。其中 GDP、人口密度、城镇化率等指标与 ESV
呈极显著负相关，即经济越发达、人口越密集、城镇
发展水平越高，其生态系统服务价值就越低。这说
明在三峡库区(重庆段)经济、人口的快速增长对生
态系统造成极大的负担，区域粗放的发展模式在很
大程度上是以牺牲自然生态环境为代价，特别是城
镇化建设直接导致土地利用格局发生明显改变，人
为逆向干扰强度超出自然生态系统的承受阈值，生
态系统出现异常，生态系统服务功能减弱，相应的生
态系统服务价值降低。而农林牧渔业 GDP 与 ESV
呈极显著正相关，充分说明研究区农林牧渔业的发
展对 ESV 具有积极的促进作用。三峡库区(重庆
段)生物资源丰富，是西南地区重要的柑橘 ( Citrus
reticulata)、橙 (Citrus sinensis)、柚 (Citrus maxima)、
油桐( Vernicia fordii)、茶叶 ( Camellia sinensis) 等优
势产地，发展生态产业在提高当地农民收入的同时
也起到了保护生态系统的作用(李建国等，2010)，
十分有利于生态系统服务价值的提高。
三峡库区(重庆段)地域广阔，生态系统的水平
和垂直空间层次结构复杂，生态系统服务存在异质
性和不确定性，某些特定区域的生态系统服务可能
具有其特定的单位价值(Ｒenetzeder et al．，2010)，若
要在微观尺度上更加精确，需要进一步研究与考证。
根据研究结果结合三峡库区(重庆段)发展定位，研
究区应立足生态，着眼长远，合理优化调整土地利用
结构，继续推行退耕还林还草、水污染防治等生态建
设，保护天然林地、草地和水体等高服务价值的生态
系统完整性，发展库区高效绿色生态产业，控制城市
用地无序的扩张，以减少对土地资源的浪费和自然
环境的破坏，在维持和改善生态系统服务的前提下，
满足当地正常生产生活的用地需求，实现区域生态
环境和社会经济的可持续发展。
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(责任编辑 郭广荣)
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