GSER Geographical Science Research 2168-5762 Scientific Research Publishing 10.12677/GSER.2024.131015 GSER-82143 GSER20240100000_72515607.pdf 地球与环境 内蒙古人类活动强度与生态系统服务价值的时空关联性分析 Temporal and Spatial Correlation Analysis of Human Activity Intensity and Ecosystem Service Value in Inner Mongolia 郭 朝勒格日 1 2 null 内蒙古师范大学地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 21 02 2024 13 01 153 166 © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 2014 This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

生态系统为人类日常生活提供了许多基本生态系统服务，揭示人类活动强度与生态系统服务价值的关系对内蒙古不同区域协调人地关系、生态系统的改善以及地区可持续发展都具有十分重要的指导意义。本研究以内蒙古为研究区域，结合2000~2021年遥感数据和社会经济统计数据，以夜间灯光、人口密度和土地利用数据等作为数据源表征人类活动强度，用修正后的陆地生态系统服务单位面积价值当量表，来对生态系统服务的价值进行量化，并采用双变量空间自相关与地理加权回归模型，来研究人类活动强度与生态系统服务价值间的时空关联性。结果表明：(1) 2000~2021年内蒙古人类活动强度呈缓慢增强趋势，中部最高、西部最低及东部较高的空间分布特征；(2) 2000~2021年内蒙古的生态系统服务总价值从14140.86亿元上升到14215.87亿元，变化量为75.01亿元；内蒙古生态系统服务价值的空间异质性显著，呈由东到西递减的空间分布特征；(3) 内蒙古人类活动强度与整体生态系统服务价值呈现正相关性，在东部草原森林生态良好区与中部草原生态均衡区两者呈现正相关性，在西部沙漠生态环境脆弱区两者呈现负相关性；研究发现内蒙古人类活动强度与生态服务价值在不同区域的背景下具有较大差异，不同地域类型中两者的关系呈现不同的关联性。 Ecosystem provides many basic ecosystem services for human daily life. Revealing the relationship between the human activity intensity and the value of ecosystem services is of great guiding significance for the coordination of human-land relationship, the improvement of ecosystem and the sustainable development of different regions in Inner Mongolia. Revealing the relationship between human activity intensity and ecosystem service value is of great guiding significance for coordinating human-land relationship, and improving ecosystem and regional sustainable development in different regions of Inner Mongolia. This study selected Inner Mongolia as the research object, combined with remote sensing data and socio-economic statistical data from 2000 to 2021, used night light, population density and land use data as data sources to calculate the human activity intensity, and used the revised land ecosystem service unit area value as a scale to quantify the ecosystem service value. In addition, bivariate spatial autocorrelation and geographical weighted regression model were used to study the temporal and spatial correlation between human activity intensity and ecosystem service value. The results showed that: (1) The human activity intensity in Inner Mongolia increased slowly from 2000 to 2021; The spatial distribution characteristics were highest in the middle, lowest in the west and higher in the east. (2) From 2000 to 2021, the total ecosystem service value in Inner Mongolia increased from 1,414.086 billion yuan to 1421.587 billion yuan, with a change of 7.501 billion yuan; The spatial distribution is decreasing from east to west. (3) There was a positive correlation between the human activity intensity and the overall ecosystem service value in Inner Mongolia, a positive correlation between the eastern grassland forest ecological good area and the central grassland ecological balance area, and a negative correlation between the western desert ecological fragile area; It is found that human activity intensity and ecological service value in Inner Mongolia have great differences in different regional backgrounds, and the relationship between the two shows different correlation in different regional types.

 人类活动，生态系统服务价值，地理加权回归，内蒙古, Human Activity Ecosystem Service Value Geographic Weighted Regression Inner Mongolia 摘要

生态系统为人类日常生活提供了许多基本生态系统服务，揭示人类活动强度与生态系统服务价值的关系对内蒙古不同区域协调人地关系、生态系统的改善以及地区可持续发展都具有十分重要的指导意义。本研究以内蒙古为研究区域，结合2000~2021年遥感数据和社会经济统计数据，以夜间灯光、人口密度和土地利用数据等作为数据源表征人类活动强度，用修正后的陆地生态系统服务单位面积价值当量表，来对生态系统服务的价值进行量化，并采用双变量空间自相关与地理加权回归模型，来研究人类活动强度与生态系统服务价值间的时空关联性。结果表明：(1) 2000~2021年内蒙古人类活动强度呈缓慢增强趋势，中部最高、西部最低及东部较高的空间分布特征；(2) 2000~2021年内蒙古的生态系统服务总价值从14140.86亿元上升到14215.87亿元，变化量为75.01亿元；内蒙古生态系统服务价值的空间异质性显著，呈由东到西递减的空间分布特征；(3) 内蒙古人类活动强度与整体生态系统服务价值呈现正相关性，在东部草原森林生态良好区与中部草原生态均衡区两者呈现正相关性，在西部沙漠生态环境脆弱区两者呈现负相关性；研究发现内蒙古人类活动强度与生态服务价值在不同区域的背景下具有较大差异，不同地域类型中两者的关系呈现不同的关联性。

 关键词

人类活动，生态系统服务价值，地理加权回归，内蒙古

 Temporal and Spatial Correlation Analysis of Human Activity Intensity and Ecosystem Service Value in Inner Mongolia<sup> </sup>

Chaolegeri Guo

School of Geographical Sciences, Inner Mongolia Normal University, Hohhot Inner Mongolia

Received: Jan. 11th, 2024; accepted: Feb. 24th, 2024; published: Feb. 29th, 2024

 ABSTRACT

Ecosystem provides many basic ecosystem services for human daily life. Revealing the relationship between the human activity intensity and the value of ecosystem services is of great guiding significance for the coordination of human-land relationship, the improvement of ecosystem and the sustainable development of different regions in Inner Mongolia. Revealing the relationship between human activity intensity and ecosystem service value is of great guiding significance for coordinating human-land relationship, and improving ecosystem and regional sustainable development in different regions of Inner Mongolia. This study selected Inner Mongolia as the research object, combined with remote sensing data and socio-economic statistical data from 2000 to 2021, used night light, population density and land use data as data sources to calculate the human activity intensity, and used the revised land ecosystem service unit area value as a scale to quantify the ecosystem service value. In addition, bivariate spatial autocorrelation and geographical weighted regression model were used to study the temporal and spatial correlation between human activity intensity and ecosystem service value. The results showed that: (1) The human activity intensity in Inner Mongolia increased slowly from 2000 to 2021; The spatial distribution characteristics were highest in the middle, lowest in the west and higher in the east. (2) From 2000 to 2021, the total ecosystem service value in Inner Mongolia increased from 1,414.086 billion yuan to 1421.587 billion yuan, with a change of 7.501 billion yuan; The spatial distribution is decreasing from east to west. (3) There was a positive correlation between the human activity intensity and the overall ecosystem service value in Inner Mongolia, a positive correlation between the eastern grassland forest ecological good area and the central grassland ecological balance area, and a negative correlation between the western desert ecological fragile area; It is found that human activity intensity and ecological service value in Inner Mongolia have great differences in different regional backgrounds, and the relationship between the two shows different correlation in different regional types.

Keywords:Human Activity, Ecosystem Service Value, Geographic Weighted Regression, Inner Mongolia

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 1. 引言

人类在利用生态系统服务带来的惠益同时，人类活动也对生态系统服务价值产生着深刻、多样化的影响 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。千年生态系统评估(MA)报告 [ 4 ] [ 5 ] 认为生态系统功能变化的最主要原因是受到人类活动的干扰 [ 6 ] [ 7 ] 。生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)是用于量化生态系统服务的最常用指标，它直接反映了生态系统对人类的价值 [ 8 ] 。在1997年，Costanza [ 9 ] 等人首次采用当量因子法将生态系统服务货币化，谢高地 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 等(2003, 2008, 2015)基于此提出适合我国的评估方法 [ 13 ] 。人类活动强度(Human Activity Intensity, HAI)客观反映人类对陆地表层的利用、改造和开发程度 [ 14 ] ，是评估人类活动对生态环境影响的重要参数，通过定量表达可以准确地评估和比较不同区域人类活动对生态系统的影响程度 [ 15 ] 。通过揭示人类活动与生态系统服务的关系可以促进人类社会与生态系统的“双赢”。

近年来，国内外学者有关人类活动与生态系统服务间关系普遍采用双变量空间自相关模型、LISA聚类分析法 [ 16 ] 、耦合协调度模型 [ 17 ] 、地理探测器模型 [ 18 ] 、多尺度地理加权回归模型 [ 19 ] 、四象限模型 [ 20 ] 等方法对人类活动与生态系统时空关联、人类活动对生态服务的影响等方面进行研究。多数研究中引入了人类活动强度指数 [ 16 ] [ 17 ] [ 21 ] ，如南箔等(2018) [ 21 ] 运用双变量空间自相关模型对长江中游华阳河湖群地区生态系统服务价值和人类活动强度间时空关联特征进行了分析，李理等(2020) [ 16 ] 运用LISA聚类分析对淇河流域人类活动与生态系统服务价值的空间关联性进行了分析，郭琛等(2023) [ 17 ] 采用耦合协调度模型、地理探测器模型对黄河流域生态系统服务与人类活动强度耦合协调的时空动态及影响因素进行了分析。此外，有些研究中选择了特色指标表示人类活动强度。如赵忠旭等(2020) [ 22 ] 应用Slope模型、一元线性回归方程，用西藏居民点用地和夜间灯光表征人类活动强度分析了其对生态系统服务的影响，张翔等(2022) [ 23 ] 用双变量空间自相关模型，以常州市人口密度表征人类活动强度来分析了其与生态系统服务间时空关联性。人类活动与生态系统服务间的关系因区域而异，可能正相关，也可能负相关。如朱琳娜等(2023) [ 24 ] 研究西安都市圈的人类活动强度与生态系统服务价值间关系发现存在负相关关系。丁菊等(2023) [ 25 ] 选取宁夏黄河流域粮食供给、固碳服务、产水服务研究其与人类活动的关系，发现呈正相关。然而，目前研究多以城市或流域等地区为研究对象，土地利用视角下内蒙古生态系统服务价值与人类活动间关系的研究仍不足。

党的二十大报告强调，以高品质生态环境支撑高质量发展，突出了生态文明建设的战略地位。内蒙古作为中国北方的生态安全屏障，是我国生态安全战略不可或缺的重要组成部分。基于此，本研究结合2000~2021年土地利用数据量化生态系统服务价值以及人类活动强度，运用双变量空间自相关与地理加权回归模型探讨内蒙古人类活动强度与生态系统服务价值的时空关联性，这可为内蒙古不同区域因地制宜提出生态系统管理措施、调整人类活动提供有效参考，对于内蒙古协调人地关系、生态系统的改善及地区绿色可持续发展都具有十分重要的指导意义。

 2. 数据与方法 2.1. 研究区概况

内蒙古地区位于中国正北方地区，其范围在北纬37˚24′至53˚23′之间，东经97˚12′至126˚04′之间，东西直线距离约2400 km，南北跨距约1700 km，面积为118.3 × 104km2，占全国总面积的12.3%。地势较高，平均海拔高度约1000 m，内蒙古高原占全区的三分之二，气候以温带大陆性季风气候为主。土地利用类型主要是草地、林地和未利用地，2021年分别占总面积的47.92%、15.82%和23.34%。据统计，2021年内蒙古年末总人口达到2400万人，人口密度较高、城市化水平较高地区集中分布在内蒙古中部地区。复杂多样的地貌地形及土地利用类型造就了内蒙古复杂多样的生态系统。内蒙古地区为响应习近平主席的“绿水青山就是金山银山”理念，自2000至2021年在生态建设方面取得了重大进步。在此背景下探讨内蒙古HAI与ESV间时空关联性，以期为内蒙古不同区域提出适合的生态系统管理措施及调整人类活动提供有效参考。

 2.2. 数据来源

本研究以5年时间为分段，收集整理了内蒙古2000~2021年社会经济统计数据和遥感数据。(1) 行政边界矢量数据来源于国家基础地理信息系统(http://www.Ngcc.cn/)；(2) 土地利用数据源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)，空间分辨率为30 m × 30 m，依据中国科学院生态遥感监测土地利用/覆盖分类体系，将研究区土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地等六类，并基于该数据计算生态系统服务价值 [ 26 ] ；(3) 粮食产量相关数据来源于《国家统计局关于粮食产量的公告》《统计年鉴》《全国农产品成本收益资料汇编》，其中缺失数据由插值法补齐，利用该数据对当量因子进行修正；(4) 夜间灯光、人口密度数据用作表征人类活动强度，来源于吴以珍等 [ 27 ] 的研究成果及中国科学院资源与环境数据云平台(http://www.resdc.cn/)。

 2.3. 研究方法 2.3.1. 人类活动强度表征

人口密度既能表示人类活动的基本空间格局，又能反映人类活动的动态演变；土地利用类型的变化是人类对地表影响过程及结果的直观表现，同时也是当前定量表征人类活动强度(HAI)的重要因素之一 [ 28 ] ；夜间灯光数据在反映城市灯光甚至小规模居民地方面具有重要作用 [ 29 ] ，可用于细化建设用地和耕地等土地利用类型内部人类活动的等级和空间分异。因此，夜间灯光数据被广泛应用于建设用地提取 [ 30 ] 和城市发展 [ 31 ] 研究中。因此本研究基于陈泓瑾 [ 32 ] 等的研究方法，利用夜间灯光数据、人口分布数据、土地利用数据来共同表征人类活动强度(HAI)，公式如下：

HAI = a N + b P + c L (1)

式(1)中HAI代表人类活动强度，而N、P、L分别代表归一化处理后的夜间灯光亮度、人口密度和土地利用；a、b、c分别是夜间灯光亮度、人口密度和土地利用的权重，a、b、c分别为0.3、0.3和0.4；其中，各土地利用的权重依次是耕地为0.3，林地、草地和水域为0.05，未利用地为0，建设用地为0.55 [ 32 ] ；HAI取值为[0, 1]，值越大表明人类活动越强，反之越弱。

 2.3.2. 生态系统服务价值估算

根据谢高地(2015)等人对生态系统服务价值当量表的改进，建设用地对生态环境的影响具有积累效应，因此难以准确量化其生态系统服务价值。因此，在本研究中，建设用地的生态系统服务价值取值被设定为零。为使研究结果更具区域特征，利用研究区粮食产量数据来对当量因子进行修正 [ 33 ] ，计算得出研究区单个生态系统服务当量因子的经济价值。用该值与各生态服务价值当量相乘，根据表1中给出的生态系统功能服务价值系数，将其与各类土地利用面积相乘，最终得出内蒙古各类生态系统服务的总价值。计算公式如下：

E a = 1 7 ∑ i = 1 n m i p i q i M (2)

E S V i = ∑ A i × V C i (3)

E S V = ∑ i E S V i (4)

式(2)为修正公式，Ea是单位面积农田生态系统提供粮食生产服务的经济价值(元/公顷)；i为农作物种类；pi为i种农作物某年的全国平均价格(元/吨)；qi为i种农作物单位面积产量(吨/公顷)；mi为i种农作物种植面积(公顷)；M为所有农作物种植面积(公顷)。通过计算得出Ea等于1261.41元/公顷。式(3)、(4)中ESVi表示第i种生态系统服务的价值，ESV表示总生态系统服务的价值；Ai是第i种土地利用类型的面积，VCi是第i种生态系统服务的价值系数，各生态系统服务系数见表1。

 2.3.3. 双变量空间自相关模型

本研究使用双变量空间自相关方法来衡量人类活动强度与生态系统服务价值两者的空间关联性，公式如下：

I = n ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n W i j × ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n W i j ( x i − x ¯ ) ( x j − x ¯ ) ∑ i = 1 n ( x i − x ¯ ) 2 (5)

式(5)中xi和xj是观测值，x表示xi的平均值。Wij是空间单元i与j的空间权重邻接矩阵( i , j = 1 , 2 , 3 , ⋯ , n )，Ｍoran’s I取值为[−1, 1] [ 19 ] 。根据计算结果，H-H、L-L、H-L、L-H依次代表高人类活动强度和高生态系统服务价值类型区、低人类活动强度和低生态系统服务价值类型区、高人类活动强度和低生态系统服务价值类型区、低人类活动强度和高生态系统服务价值类型区 [ 34 ] 。

Ecosystem service value in Inner Mongoli
生态系统服务 Ecosystem services 耕地Plowland 林地 Forest land 草地 Meadow 水域 Waters 未利用地 Unutilized
供给服务 Supply service 食物生产 Food production 1072.20 290.12 290.12 826.22 12.61
原料生产 Raw material production 504.56 681.16 428.88 460.41 37.84
水资源供给 Water resources supply 25.23 353.19 239.67 6862.07 25.23
调节服务 Regulating service 气体调节 Gas regulation 845.14 2220.08 1526.31 1683.98 138.76
气候调节 Climate regulation 454.11 6647.63 4023.90 3714.85 126.14
净化环境 Clean the environment 126.14 1980.41 1324.48 5770.95 391.04
水文调节 Hydrologic regulation 340.58 4805.97 2951.70 79765.26 264.90
支持服务 Support service 土壤保持 Soil conservation 1299.25 2699.42 1854.27 2043.48 163.98
维持养分循环 Maintain nutrient circulation 151.37 201.83 138.76 157.68 12.61
生物多样性 biodiversity 163.98 2459.75 1690.29 6571.95 151.37
文化服务 Cultural service 美学景观 Aesthetic landscape 75.68 1084.81 744.23 4175.27 63.07

表1. 内蒙古生态系统服务价值当量表

 2.3.4. 地理加权回归模型(GWR)

本研究引入地理加权回归模型，在将内蒙古划定20 km × 20 km的格网的基础上，以生态系统服务价值和人类活动强度为解释因子，利用MGWR2.2软件进行空间分布的拟合。地理加权回归模型的公式如下：

y i = β 0 ( u i , v i ) + ∑ k β k ( u i , v i ) x i k + ε i (6)

式(6)中yi表示被解释变量；βk为截距； β k ( u i , v i ) 是第k个解释变量在i处的拟合系数；xik表示样本i的第k个解释变量； ( u i , v i ) 是i的经纬度； ε i ( i = 1 , 2 , ⋯ , k ) 是随机误差。

 3. 结果与分析 3.1. 人类活动强度时空特征分析 3.1.1. 人类活动强度时序变化分析

2000~2021年内蒙古人口密度呈下降趋势，而人类活动强度整体呈现增强趋势，根据人类活动强度变化可将其分为三个阶段(图1)。2000~2007年人口密度呈现大幅下降趋势，年均变化量为−0.07，同时期耕地与水域面积也处于下降阶段；2007~2014年内蒙古人口密度呈现阶梯式上升趋势，同时期耕地、水域与建设用地面积也呈现增加趋势(图2)，这是由于呼包鄂地区经济、工业、能源发展带来的人口“虹吸效应”，导致这期间人口密度增长、人类活动强度增强；2014~2021年内蒙古人类活动强度总体呈现下降趋势，且耕地与水域面积也呈下降趋势(表2)；在21年间内蒙古林地与建设用地二者的面积直线上升，未利用地面积下降，如表2，可见内蒙古人类活动强度受人口密度、耕地面积与水域面积变化等的影响较大，而受其他地类的影响较小。

图1. 2000~2021年内蒙古年均人类活动强度

图2. 2000~2021年内蒙古土地利用类型面积变化

Land use transfer Matrix (ha
土地利用类型 Land use type 2000~2005年 2005~2010年 2010~2015年 2015~2021年
耕地 Plowland 13982076.63 13238372.34 13159731.87 13791842.73
林地 Forest land 17398444.23 17710203.51 17832334.23 17936240.85
草地 Meadow 54560474.10 55447963.65 55558182.33 54823405.77
水域 Waters 615059.10 512089.38 477139.41 525874.95
未利用地 Unutilized land 27483532.65 27040475.70 26761965.66 26572044.87
建设用地 Construction land 531592.92 622075.05 781826.13 921770.46

表2. 土地利用转移矩阵(公顷)

 3.1.2. 人类活动强度空间特征分析

本研究利用土地利用、夜间灯光和人口密度分布数据等为数据源表征了人类活动强度，通过划定20 km × 20 km的格网，运用ArcGIS10.6将人类活动强度及总体变化量的空间分布进行了可视化处理(图3)，并将人类活动强度按自然断点法分为5类：高强度(0.4 < HAI ≤ 1)、较高强度(0.3 < HAI ≤ 0.4)、中强度(0.2 < HAI ≤ 0.3)、较低强度(0.1 < HAI ≤ 0.2)和低强度(0 < HAI ≤ 0.1)。

内蒙古人类活动强度总体上呈中部最高、西部最低及东部较高的空间分布特征，以低强度和中强度为主；2000~2010年内蒙古中部地区人类活动强度较高区范围呈扩张趋势，东部地区低强度区范围呈现缩小趋势；2010~2015年变化趋势与前十年相反；2015~2021年内蒙古中部及东部地区人类活动强度显著增强，低强度地区范围有所收缩；从人类活动强度变化量来看，在研究时间段内，内蒙古人类活动强度未出现负值，说明整体上呈现增强趋势，在东部地区及中西部地区人类活动呈增强趋势。

图3. 2000~2021年人类活动强度及变化量

图4. 2000~2021年生态系统服务价值及变化量

 3.2. 生态系统服务价值时空特征分析 3.2.1. 生态系统服务价值时序变化分析

基于前人研究 [ 35 ] [ 36 ] ，本研究将内蒙古生态系统服务划分为食物生产、气候调节、净化环境、水文调节、原料生产、水资源供给、气体调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性和美学景观等11项功能 [ 34 ] 。通过计算，获得了内蒙古各类生态系统服务价值。在2000~2021年的时间段内，内蒙古生态系统服务价值发生了明显的变化，生态系统服务总价值从14140.86亿元上升到14215.87亿元，变化量为75.01亿元。这是由于退耕还林还草的实施，内蒙古林地面积逐年增加，及城市化进程中生态环境保护，使得生态系统服务价值有所上升。

从各类生态系统服务价值的角度来看，如表3，调节服务具有最高的生态系统服务价值，其次是支持服务、供给服务和文化服务。其中，供给服务的生态系统服务价值呈下降趋势，主要是由于耕地面积减少导致供给服务能力下降的结果。调节服务是内蒙古最重要的生态系统服务功能，其占据了总生态系统服务功能价值量的55%，其中由于水域面积下降导致水文调节服务价值明显下降。2000~2021年期间，调节服务的生态系统服务价值总体上呈上升趋势，上升了37.08亿元，这与林地面积增加密切相关。自1998年起实施的退耕还林工程，大量的耕地、草地转变为林地，这导致内蒙古的生态系统服务价值整体上显著提升 [ 19 ] 。

Each ESV (billion yuan) in Inner Mongolia from 2000 to 2021 and its change
生态系统服务 Ecosystem services 2000年 2005年 2010年 2015年 2021年 变化量/变化率Amount/rate of change
供给服务 Supply service 食物生产 Food production 367.23 361.83 361.34 366.67 361.38 −5.86/−0.16
原料生产 Raw Material production 436.29 437.83 438.47 439.37 438.15 1.86/0.43

表3. 2000-2021年内蒙古各项ESV (亿元)及其变化

续表

 3.2.2. 生态系统服务价值空间特征分析

通过划分20 km × 20 km格网，利用ArcGIS10.6将五个时间段的生态系统服务价值按统一阈值划分成低价值、较低价值、中价值、较高价值和高价值等五类 [ 34 ] 。根据可视化结果(图4)，可以看出内蒙古的ESV存在着显著的空间异质性，ESV呈由东到西递减的空间分布特征，主要以低价值、中价值和较高价值为主，较低价值和高价值相对较少。根据结果可将内蒙古大致分为三个不同生态环境背景区域：Ⅰ. 东部草原森林生态良好区，主要土地利用类型为林地、草地，该区草地和森林分布广、草地资源优渥，生态系统服务价值较高，面积约占全区30%；Ⅱ. 中部草原生态均衡区，主要土地利用类型为建设用地和草地，该区发展最好、人口聚集最多，生态系统服务价值以中价值为主；Ⅲ. 西部沙漠生态环境脆弱区，主要土地利用类型为未利用地，该区广泛分布沙漠，是导致该地区生态系统服务价值低的主要原因之一，面积约占全区38%；生态系统服务价值较低价值零散分布在内蒙古中部地区，这是由于中部地区人类活动强度较大；而高价值区分布在水域。此外，从五期生态系统服务价值时空分布数量来看，低价值和较高价值区变化不大，较低价值在21年间范围有所减少，中价值区在内蒙古西部范围相对扩大(图4)。

 3.3. 人类活动强度与生态系统服务价值时空关联性分析 3.3.1. 人类活动强度与生态系统服务价值相关性分析

为验证人类活动和生态系统服务价值的相关性，本研究通过GeoDa软件，建立空间权重矩阵并得出两者的双变量空间自相关指数(图5)。由图中结果可知五个年份的两者的莫兰指数分别是0.391、0.410、0.423、0.401、0.414，表明内蒙古人类活动强度和生态系统服务价值呈现正相关性，且随着时间的推进呈现增强趋势。以各生态系统服务价值和人类活动强度的相关性来看(图6)，各生态系统服务间协同关系占61%；食物生产、原料生产和养分维持循环与人类活动强度间协同关系显著；土壤保持、水资源供给和水文调节与人类活动强度呈微弱协同关系；气候调节、气体调节与人类活动强度表现微弱权衡关系；净化环境、生物多样性和美学景观与人类活动强度间权衡关系显著；总体来看，各生态系统服务价值与人类活动强度间协同关系约占55%，这使得内蒙古人类活动强度和整体生态系统服务价值呈正相关性。从现实情况来看，多数服务呈协同关系的主要原因是内蒙古草地面积约占全区面积50%，草地具有多功能性，包括生产、旅游观光和生境支持。

图5. 内蒙古ESV与人类活动强度Moran散点图

图6. 内蒙古人类活动强度与各类生态系统服务相关性

 3.3.2. 人类活动强度与生态系统服务价值空间聚类分析

本研究利用LISA聚类分析对Moran’s散点图进行空间分异的可视化 [ 16 ] ，得出LISA聚类图(图7)。内蒙古地区人类活动强度与生态系统服务双变量空间相关关系显著性在大部分地区不明显，但高–高、低–高、低–低呈现聚集态势 [ 21 ] ，高–高、低–高分布在东部草原森林生态良好区，低–低则分布在西部沙漠生态环境脆弱区，2021年分别占比7.3%、10.7%和27.1%，2021年不显著和高–低聚类分别占53.9%和1%；2000年到2021年高–高、高–低、低–高集聚分布面积基本不变；不显著集聚分布面积呈减少趋势，占比从54.2%减少到53.9%；低–低集聚分布面积呈增加趋势，但增幅并不明显，占比从26.8%变为27.1%。东部草原森林生态良好区人口密度小，但草地资源丰富，因此形成了低–高集聚分布形态。

从LISA聚类分析显著性水平可知在中部原生态均衡区大部分区域不显著，高–高聚集区表现出较高的显著性水平，显著性水平达到0.01和0.05的区域交错分布在东部草原森林生态良好区，而显著性水平达到0.001区域分布于西部沙漠生态环境脆弱区。2000~2021年显著性水平为0.01的分布面积最少，表明了空间差异呈增加态势，显著性水平为0.001的分布面积增加，表明了空间差异呈现缩小态势 [ 16 ] 。

图7. 内蒙古ESV与人类活动强度LISA聚类分析及显著性水平

 3.3.3. 人类活动强度与生态系统服务价值关联

根据GWR结果(图8)，可以得知人类活动在不同区域对生态系统服务价值产生不同的影响。总体上，2000年呈现负相关面积约为47%，2021年面积增加为48%，集中于西部沙漠生态环境脆弱区，这是由于该地区沙漠面积大，沙漠地区生态系统服务价值低，因此在该区域人类活动与生态系统服务价值呈负相关；中部草原生态均衡区人类活动强度与生态系统服务价值呈正相关性，但相关性较弱；在东部草原森林生态良好区人类活动强度与生态系统服务价值呈现显著正相关，2000年显著正相关面积约为16%，这是由于该地区耕地多、林地、草地资源丰富，虽然城市化进程加快，但秉承环境保护的基本国策，内蒙古“十五”以来在环境治理方面取得了巨大成效、环境质量方面得到了改善，因此随着人类活动强度增强，生态系统服务价值也增加。

2000~2021年整体回归系数随着时间的推进不断下降，表明有显著的负向效应，但总体绝对值增加，表明影响程度不断增加 [ 19 ] ，这也间接表明内蒙古在生态治理方面的成就逐年增加，退耕还林、草原生态补奖政策、禁牧及生态治理相关政策的实施也使得生态环境质量明显提高，环境问题得到了有效改善。在2021年，城镇化发展已经达到相对稳定的阶段，并且各种生态环境治理方法的有效实施，使得人类活动强度对生态系统服务价值的影响逐渐增大。

图8. 内蒙古人类活动强度与ESV空间分异格局

 4. 结论

本研究以内蒙古为例，探讨了内蒙古人类活动与生态系统服务价值时空关联性。主要结论如下：

(1) 2000~2021年内蒙古人类活动强度呈增强趋势；内蒙古人类活动强度总体上呈中部最高、西部最低及东部较高的空间分布特征，全区以低强度和中强度为主。

(2) 2000~2021年内蒙古生态系统服务价值总价值由14140.86亿元上升到14215.87亿元；内蒙古的ESV存在着显著的空间异质性，ESV呈由东到西递减的空间分布特征。根据结果可将内蒙古大致分为三个不同生态环境背景区域：Ⅰ. 东部草原森林生态良好区，该区草地和森林分布广，生态系统服务价值较高，面积约占全区30%；Ⅱ. 中部草原生态均衡区，该区人口聚集最多，生态系统服务价值以中价值为主；Ⅲ. 西部沙漠生态环境脆弱区，该区广泛分布沙漠，生态系统服务价值低，面积约占全区38%。

(3) 以内蒙古人类活动强度与整体生态系统服务价值的时空关联性来看，内蒙古人类活动强度与整体生态系统服务价值呈现正相关关系；但人类活动对生态服务价值的影响在不同区域的背景下具有较大差异，在东部草原森林生态良好区两者呈现显著正相关性，在中部草原生态均衡区两者呈现较弱的正相关性，在西部沙漠生态环境脆弱区两者呈现负相关性。

 5. 讨论

作为中国北方的绿色生态屏障，内蒙古的良好生态系统对该地区人类社会和生态系统都至关重要。当量因子法作为最普遍的方法之一，广泛运用于量化生态系统服务价值。因此，利用土地利用数据，通过结合内蒙古粮食相关数据对内蒙古价值当量系数进行修正，可以使结果更贴近内蒙古实际情况。生态系统服务价值的增减不仅取决于许多不同生态系统服务叠加的结果，还取决于研究区土地利用类型，内蒙古草地占比较高，因此内蒙古ESV呈增加趋势。本研究探讨了内蒙古人类活动强度与生态系统服务价值间时空关系，发现人类活动强度与生态系统服务价值间为正相关关系，这与郭琛等 [ 17 ] 的研究结果相一致。通过研究发展了混合耕地和牧区的内蒙古地区人类活动强度与生态系统服务价值间关联的研究。

然而，目前研究中仍存在不足之处，由于双变量空间自相关模型忽略了人类活动与生态系统间复杂的相互关系，将两者的非线性关系简化成线性关系，因此，生态系统服务价值与人类活动强度间的线性关系仍存在不确定性。虽然近年来提出了许多可以研究两者关系的新方法，这些方法能够更好地揭示互相关系，但双变量自相关模型及地理加权回归模型以其容易操作和获取数据而受广泛使用。因此，本研究中混合使用两种方法分析关联性可以使结果更可靠，而未来内蒙古人类活动强度与生态系统服务价值关系的研究仍亟待拓展和深入。

 文章引用

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