賀海霞，龔正杰，桑廣書

(浙江師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004)

0 引言

隨著國內(nèi)城市化步伐的加快，城鎮(zhèn)化水平不斷提高，在土地資源相對有限的情況下，人地矛盾較為突出，大城市中心城區(qū)和主城區(qū)土地利用/覆蓋變化的人文驅(qū)動力研究已成為研究熱點(diǎn)[1]。區(qū)域土地利用/覆蓋變化及驅(qū)動力研究旨在從典型區(qū)域角度揭示土地利用變化背后的真正動因及其作用機(jī)理。目前，根據(jù)土地利用與土地覆被變化驅(qū)動力研究綜述的研究，土地利用及覆蓋變化的驅(qū)動力是：土地利用及覆蓋變化的驅(qū)動力是：(1)基于生物物理因素的驅(qū)動力；(2)基于社會經(jīng)濟(jì)因素的驅(qū)動力；(3)基于生物物理與社會經(jīng)濟(jì)因素相融合的驅(qū)動力[2]。本研究主要從社會經(jīng)濟(jì)和人文因素驅(qū)動力對安康市的土地進(jìn)行分析。但目前由于空間分辨率和歷史數(shù)據(jù)難以獲取等因素，LUCC數(shù)據(jù)存在諸多問題，土地利用變化驅(qū)動因素子的相互作用在不同時(shí)空尺度上也存在一定差異，使人們難以準(zhǔn)確判斷區(qū)域土地利用變化驅(qū)動力以及預(yù)測其發(fā)展趨勢[3]。筆者通過對安康市土地的利用類型進(jìn)行計(jì)算分析，查清土地的利用類型及面積，探索土地利用/覆蓋變化的驅(qū)動因素。從而進(jìn)一步提高對土地利用及驅(qū)動力的認(rèn)識。為安康市未來土地利用和土地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)，為城市土地集約利用和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

1 研究區(qū)域概況

安康市位于陜西省南部，處于秦巴山區(qū)東段，以漢水—池河—月河—漢水為秦嶺和大巴山的分界，北靠秦嶺，南依巴山，漢江橫貫其中，形成“兩山夾一川”的地貌輪廓[4]。安康市屬北亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，無霜期長；年平均氣溫14.6℃；年降水量在750～1 100mm；屬于長江流域的漢江水系，是國家“南水北調(diào)”中線工程主要水源地。土地總面積23 529.24km2，占全省的11.43%。山地、丘陵、川道平地分別占全市土地總面積的92.58%、5.35%、2.07%。全市轄一區(qū)九縣，即漢濱區(qū)、漢陰縣、石泉縣、寧陜縣、紫陽縣、嵐皋縣、平利縣、鎮(zhèn)坪縣、旬陽縣、白河縣。2010年末，全市總?cè)丝?94.94萬人，占全省總?cè)丝诘?.93%，人口密度125人/km2，城鎮(zhèn)化水平21.7%。2010年，全市完成生產(chǎn)總值138.06×109元，占全省的3.76%。安康市區(qū)位條件優(yōu)越，地處關(guān)中-天水、成渝、江漢三大經(jīng)濟(jì)區(qū)的交匯地帶和幾何中心，是國家長江經(jīng)濟(jì)帶的上游組成部分，是陜西省漢江經(jīng)濟(jì)走廊的中心極核[6]。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

采用安康市各區(qū)縣2005～2010年土地利用詳查和變更數(shù)據(jù)、《安康市土地利用總體規(guī)劃》(2006～2020年)、《安康市統(tǒng)計(jì)年鑒》等社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對該區(qū)域土地利用變化特征及其驅(qū)動因素進(jìn)行分析。運(yùn)用主成份分析法，將各年份的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)拆分合并為耕地、園地、林地、牧草地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地、水利設(shè)施用地及未利用土地，總計(jì)8種土地利用類型。

3 安康市土地利用變化分析

3.1 土地利用數(shù)量交化

3.1.1 土地利用數(shù)量變化的幅度

土地利用數(shù)量變化的幅度指土地利用類型在面積方面的變化幅度，體現(xiàn)在不同土地利用類型的總量變化上，可反映土地利用變化總的態(tài)勢和土地利用結(jié)構(gòu)的變化[5]。對安康市2005～2010年土地利用進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和歸納分析(圖1)。

圖1 安康市2005—2010年土地利用變化幅度

Fig1ThelandusechangeofAnkangfrom2005to2010

從圖1安康市土地利用變化幅度來看，在數(shù)量上變化較為明顯的是耕地、林地、交通運(yùn)輸用地及未利用地4大類型。由于安康市退耕還林落實(shí)到實(shí)處，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及相關(guān)政策的實(shí)施導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)在農(nóng)業(yè)用地范圍內(nèi)調(diào)整變化較大，其中園地、林地有顯著的增加；工業(yè)發(fā)展規(guī)模的需求致使城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷擴(kuò)大，同時(shí)，交通用地及水利設(shè)施用地面積快速增加。 變化最明顯的是隨著未利用土地的減少，近年城鎮(zhèn)及工礦用地、交通用地和水利設(shè)施用地面積迅速增加，耕地、其他農(nóng)用地和牧草地逐漸減少，并在持續(xù)的減少的過程中。

在2005～2010年，未利用土地的面積由 94 778hm2減少到 88 950hm2。在城鄉(xiāng)建設(shè)用地與交通運(yùn)輸用地中，交通運(yùn)輸用地面積的變化尤為突出，由2005年的6 394hm2增加到2010年底的 16 263hm2。

3.1.2 土地利用各類型變化的速度

土地利用變化速度，即土地利用動態(tài)度。它對比較土地利用變化區(qū)域差異和分析預(yù)測土地利用變化趨勢，具有十分重要的作用[6，7]，其表達(dá)式為：

(1)

式中：K為變化率，Ua、Ub分別為研究時(shí)段始末某種土地利用類型的數(shù)量，T為研究時(shí)段[8]。設(shè)T的單位為年時(shí)，K則為某一研究時(shí)段年變化率[8]。由公式(1)計(jì)算得出安康市在5年內(nèi)的8種土地利用類型的年變化率。在各用地類型中，交通運(yùn)輸用地的年變率最大，達(dá)到了30.87%，園林地次之，牧草地最少。其中耕地、牧草地和未利用土地均出現(xiàn)負(fù)增長，城鄉(xiāng)建設(shè)用地和水利設(shè)施用地都有一定程度的增長。安康市在城市化的過程中，出現(xiàn)了土地利用的不相協(xié)調(diào)現(xiàn)象。

表1 安康市2005—2010年土地利用變化率

3.2 土地利用程度變化

土地利用程度主要反映土地利用的廣度和深度，它不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，同時(shí)也反映了人類因素與自然環(huán)境因素的綜合效應(yīng)，是一定區(qū)域內(nèi)多種土地利用類型綜合變化的結(jié)果[9]。為了更好的了解安康市土地利用類型總體利用程度的變化，利用土地利用程度的綜合分析方法，其表達(dá)式為：

(2)

式中：L為研究區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；Ai為研究區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級指數(shù)；Ci為研究區(qū)域內(nèi)第i級土地利用類型面積百分比；n為土地利用程度分級數(shù)[10]。

土地利用程度變化模型為：

(3)

(4)

式中：ΔLb-a為土地利用程度變化量；R為土地利用程度變化率；Lb和La分別為研究期末和期初的區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；Ai為第i級土地利用程度分級指數(shù)；Cib和Cia分別為研究期末和期初第i級土地利用程度百分比。如果ΔLb-a>0或R>0，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展時(shí)期，否則處于調(diào)整期或衰退期。

按照土地利用程度指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)，將各個土地類型進(jìn)行分級指數(shù)劃分：未利用地或難利用地為1級指數(shù)；林地、草地、水域?yàn)?級指數(shù)；耕地、園地、其它農(nóng)用地為3級指數(shù)；城鄉(xiāng)、交通水利等建設(shè)用地為4級指數(shù)(表2)。安康市土地面積所占比例最大的是林、草、水域地級，其次為農(nóng)業(yè)用地級，兩者總和數(shù)以超過94%說明安康市有待開發(fā)的土地資源相對較少。

表2 土地利用類型分級表

圖2 安康市2005～2010年土地利用程度綜合指數(shù)

從安康市2005～2010年土地利用程度綜合指數(shù)(圖2)來看，全區(qū)土地利用程度處于緩慢上升狀態(tài)，2005年安康市土地利用程度指數(shù)為218.47，一直到2010年的218.68。可以看出安康市是一個土地利用程度相對較高的區(qū)域，人類的生產(chǎn)和生活活動在本區(qū)域?qū)ν恋乩们闆r己經(jīng)產(chǎn)生了一定的影響。根據(jù)表3，安康市所屬的漢濱區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)最高，最主要的原因是漢濱區(qū)為安康市的市區(qū)，城鎮(zhèn)聚落用地級別面積所占份額明顯高于其他區(qū)縣；漢濱區(qū)的土地利用程度變化綜合指數(shù)出現(xiàn)負(fù)值，表明該區(qū)域土地利用處于一個調(diào)整期。其它各縣區(qū)域差異變化明顯，旬陽縣土地利用程度變化最大，土地利用程度變化綜合指數(shù)為1.32，增長率為0.55，這兩組數(shù)據(jù)說明此縣土地利用的綜合水平相對較高，土地利用的程度正逐漸縱深化發(fā)展，城鄉(xiāng)、交通水利等建設(shè)用地及耕地相對變化率較大，林地、水域的相對變化率較小。從整個安康市的土地利用平均水平來看，全市的土地利用程度變化綜合指數(shù)為0.21，變化率為0.10，這說明由于安康市的山地多平地少，隨著城市化水平的加劇以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，安康市的土地利用類型正由林地、農(nóng)業(yè)用地、未利用土地結(jié)合型的用地方式向農(nóng)園主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變，城鄉(xiāng)、交通水利等建設(shè)用地面積呈逐漸增加的趨勢，但總體來看安康市土地利用正處于緩慢期。

表3 2005～2010年安康市土地利用變化量與變化率

4 土地利用動態(tài)變化驅(qū)動力分析

影響土地變化的因子錯綜復(fù)雜，主要有自然因素和人文因素兩方面。自然因素對土地利用變化有著較大的影響，但各歷史時(shí)期土地利用變化都是由人類對土地的利用活動造成的，人類的社會經(jīng)濟(jì)活動構(gòu)成了在中小時(shí)間尺度上土地利用變化的主要驅(qū)動因素[11]。本文采用主成分分析方法和因子分析法減弱來自變量之間的相互干擾，對安康市2005～2010年間土地利用變化的社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動因子進(jìn)行分析，以揭示土地利用變化的人文驅(qū)動力。

4.1 主要影響因子的選取及分析

采用2005—2010年安康市統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，從影響土地利用變化社會經(jīng)濟(jì)因子中選取M1——總?cè)丝?萬人)、M2——GDP(億元)、M3——第二產(chǎn)業(yè)比重(%)、M4——第三產(chǎn)業(yè)比重(%)、M5——全社會固定資產(chǎn)投資(億元)、M6——工業(yè)增加值(億元)、M7——全部工業(yè)總產(chǎn)值(萬元)、M8——人均糧食產(chǎn)量(kg/人)、M9——旅客周轉(zhuǎn)量(百萬人∕km)、M10——社會消費(fèi)零售總額(億元)、M11——城市化水平(%)、M12——房屋建筑竣工面積(萬m2)共計(jì)12個分析因子。這12個因子分別代表了影響土地利用變化的人口和社會經(jīng)濟(jì)因素。

4.2 驅(qū)動力分析

應(yīng)用SPASS13.0軟件對安康市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，計(jì)算得出相關(guān)系數(shù)矩陣、特征值、因子貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率。

表4 安康市土地利用變化驅(qū)動力因素相關(guān)系數(shù)矩陣

表5 特征根與方差貢獻(xiàn)率

由原始數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣(表4)可知，大部分的相關(guān)系數(shù)都較高，對相關(guān)系數(shù)矩陣進(jìn)行Pearson相關(guān)性顯著檢驗(yàn)(雙側(cè))，發(fā)現(xiàn)在置信度0.01水平上和0.05水平上均顯著相關(guān)。原有變量中M11與M3、M4、M6的相關(guān)系數(shù)均在0.62以上，即城市化與第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)與工業(yè)增加值有著較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，表明城市化水平隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越高；M1與M7的相關(guān)系數(shù)為-0.92，反映人口總數(shù)與全部工業(yè)總產(chǎn)值有極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)；M6和M12的相關(guān)系數(shù)是0.944，表明工業(yè)增加值與房屋建筑竣工面積有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對建設(shè)用地的需求逐漸加大。

圖3 公共因子碎石圖

表7 旋轉(zhuǎn)后因子載荷

由表6可知，第一、第二公共因子的累積貢獻(xiàn)率為94.95，原有變量的信息丟失較少，因子分析效果較理想，因此只需要求出第一、二公共因子即可，他們已充分的反映了安康市土地利用變化的綜合狀況。如圖2中，橫坐標(biāo)為因子數(shù)目，縱坐標(biāo)為特征根。第1個因子的特征值很高，對解釋原有變量的貢獻(xiàn)最大；第3個以后的因子特征根值都較小并且趨于平穩(wěn)，對解釋原有變量的貢獻(xiàn)很小。因此，提取2個因子是合適的。由此得出因子的載荷矩陣。

由表7可以看出12個變量在第1個因子上的載荷都很高，意味著他們與第1個因子的相關(guān)程度高，第1個因子很重要；第2個因子與原有變量的相關(guān)性均很小，他對原有變量的解釋作用不顯著[12]。另外還可以看到：這兩個因子的實(shí)際含義比較模糊。因此，采用方差最大法對因子載荷舉證實(shí)行正交旋轉(zhuǎn)以使因子具有命名解釋性，制定按第一因子載荷降序的順序輸出旋轉(zhuǎn)后的因子載荷，并輸出旋轉(zhuǎn)后的因子載荷[12]。如表7所示，從中可知：第一公共因子與M10——社會消費(fèi)零售總額(億元)、M9——旅客周轉(zhuǎn)量(百萬人∕km)、M1——總?cè)丝?萬人)有較大的正相關(guān)關(guān)系，它們的相關(guān)系數(shù)都在0.880以上，這些因子與人口增長因素相關(guān)，可歸結(jié)為同一類，因此把第一公共因子看成是人口增長因子。通過對安康市2005—2010年城鄉(xiāng)建設(shè)用地的動態(tài)分析，安康市建設(shè)用地隨著安康市總?cè)丝诘牟粩嘣黾佣鴶U(kuò)大。安康市總?cè)丝谟?005的264.81×104人，增長到2010年的294.94×104人；耕地面積已由2005年的38.36×104hm2，下降到2010年的37.48×104hm2。如圖3所示，由此可見隨著人口的增長耕地面積出現(xiàn)了下降，到了2009年以后出現(xiàn)了同時(shí)下降的趨勢，這表明安康市的耕地資源較少和對其不合理的墾殖和開發(fā)以及人口迅速增長使得原有的耕地變成了建設(shè)用地。因此人口增長是安康市土地利用/覆蓋變化的重要因素。

圖4 2005～2010年安康市人口與耕地面積變化折線圖

Fig.4Alinechartofpopulationandlandareachangefrom2005to2010inAnkang

通過分析得出旋轉(zhuǎn)后的第二公共因子與M2——GDP(億元)、M3——第二產(chǎn)業(yè)比重(%)、M4——第三產(chǎn)業(yè)比重(%)、M6——工業(yè)增加值(億元)、M11——城市化水平(%)有較大的正相關(guān)關(guān)系并且都在0.46以上，這些因子與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和城市化水平相關(guān)，同樣可以歸結(jié)為同一類，因此第二公共因子被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)發(fā)展因子與城市化因子。由圖4可知，隨著建設(shè)用地面積的逐年增加，安康市的城市化水平也逐漸提高。由于政策的傾向，使得參與城市建設(shè)用地的面積增加，城市化水平越高需要的建設(shè)用地面積越大。又因城市化水平的高低與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切的聯(lián)系，所以城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是安康市土地利用/覆蓋變化的重要因素。

圖5 2005—2010年安康市城市化水平與建設(shè)用地面積變化圖

Fig.5Thelevelofurbanizationandthechangeofconstructionareafrom2005to2010inAnkang

與旋轉(zhuǎn)前相比，因子含義就比較清晰了。由主成分分析的結(jié)果表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化發(fā)展和人口增長是驅(qū)動安康市土利用變化的主要因素，而其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動力是安康市土地利用變化的重要驅(qū)動力。

5 結(jié)論與討論

通過對安康市土地利用動態(tài)變化以及土地利用變化驅(qū)動力的定量分析表明

2005～2010年，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，土地利用發(fā)生了較大變化，其變化的基本特征是耕地面積、積牧草地面積和未利用地面積逐漸減少，而林地、園林地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、水利設(shè)施用地和交通運(yùn)輸用地的規(guī)模急劇擴(kuò)大，其中尤以耕地面積的減少和林地及交通運(yùn)輸用地規(guī)模的擴(kuò)大最為顯著。交通運(yùn)輸用地的面積年變化率達(dá)到了30.87%，是所有土地利用類型面積中變化最快的。土地利用變化區(qū)域差異明顯，全市除市中區(qū)土地利用處于調(diào)整期以外，其他區(qū)縣土地利用均處于發(fā)展期。

造成上述情況原因是：(1)安康市的土地狀況：山地多，平地少，垂直差異明顯，其中多有河流和溝渠不斷對低洼平地土壤進(jìn)行沖刷，導(dǎo)致原有土地的突然肥力下降，致使耕地轉(zhuǎn)換成其它的用地類型。(2)由于國家西部大開發(fā)的戰(zhàn)略傾向，安康順勢大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)及不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，積極發(fā)展第二和第三產(chǎn)業(yè)，間接的促使了安康市城市化水平的提高。這期間，就把原有的未利用土地和耕地轉(zhuǎn)化成了城鎮(zhèn)建設(shè)用地及交通用地。(3)隨著人口的不斷增長，城鎮(zhèn)的住房以及交通設(shè)施的建設(shè)加劇了土地的利用程度，從而出現(xiàn)土地利用結(jié)構(gòu)不盡合理，人地矛盾日益突出的問題。

本著對安康市的土地利用的可持續(xù)性，現(xiàn)提出幾點(diǎn)可行性建議：(1)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)3個效益并重，重點(diǎn)突出，兼顧全面，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，合理配置土地資源，使土地資源和生產(chǎn)要素優(yōu)化組合。要求安康市在現(xiàn)有土地結(jié)構(gòu)的情況下，充分利用各種土地類型。從長遠(yuǎn)利益出發(fā)，保證安康市的土地可持續(xù)性健康發(fā)展。(2)安康市應(yīng)該調(diào)整農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)，控制耕地減少，達(dá)到占補(bǔ)平衡，應(yīng)對引發(fā)的糧食危機(jī)。(3)集約利用、合理安排建設(shè)用地，綜合利用開發(fā)土地后備資源。

縱觀全文，得出康市土地利用變化有其深層次的、多方面的原因，受到了土地自身?xiàng)l件的制約、比較經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動、宏觀社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動、人口增長的壓力和管理決策等多方面因素的影響。根據(jù)主成分分析，選取的12個分析因子可以被歸為2類，即經(jīng)濟(jì)與城市化發(fā)展、人口增長，這兩個因素是安康市土地利用變化的主導(dǎo)因素，它們共同作用致使建設(shè)用地的擴(kuò)張，大量農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻煌ㄓ玫亍⒕用顸c(diǎn)及工礦用地等，造成了農(nóng)業(yè)用地尤其是耕地?cái)?shù)量的急劇減少。由此可知，影響安康市土地利用變化的人文與社會驅(qū)動力主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化、人口增長。

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