郭年冬,陳召亞,李恒哲,郭文濤,許 皞

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071000; 2.河北省國土資源廳,石家莊 050000)

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基于土地利用變化下的縣域生態(tài)敏感性及灰色預(yù)測(cè)
——以河北省平山縣為例

郭年冬1,陳召亞1,李恒哲1,郭文濤2,許 皞1

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071000; 2.河北省國土資源廳,石家莊 050000)

平山縣作為石家莊地區(qū)的重要水源涵養(yǎng)及紅色旅游基地，是生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)的重要區(qū)域。在分析平山縣基于1997—2013年土地利用變化下的土地利用強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的基礎(chǔ)之上，引入了生態(tài)敏感性指數(shù)模型，研究分析了平山縣1997—2013年土地利用變化對(duì)其生態(tài)敏感性的影響。結(jié)果表明：土地利用強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在1997—2013年的變化趨勢(shì)大體一致，均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；土地利用變化對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的敏感性作用較為強(qiáng)烈，其指數(shù)由2001年的3.23下降到2013年的1.36，降幅為237.5%；分析計(jì)算結(jié)果可以看出，位于平山縣城區(qū)及人口和商業(yè)密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其生態(tài)敏感性指數(shù)普遍高于其他地區(qū)，位于東部平原的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)敏感性普遍高于中西部山地丘陵區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。通過預(yù)測(cè)2017年平山縣土地利用結(jié)構(gòu)，測(cè)算出2017年平山縣生態(tài)系統(tǒng)敏感性指數(shù)為1.68，雖屬低生態(tài)敏感性，但較2013年是增加的，需要引起關(guān)注。

土地利用變化; 生態(tài)敏感性; 灰色預(yù)測(cè); 平山縣

近年來，在追求經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)生態(tài)環(huán)境也遭到了嚴(yán)重的破壞，盡管黨和國家為治理生態(tài)環(huán)境做出了巨大的努力，但效果并不理想，生態(tài)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。生態(tài)敏感性研究已成為生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)。生態(tài)敏感性這一概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代后期，由外國學(xué)者Steive提出，其通過將生態(tài)適宜性分析中的地圖疊加法改進(jìn)，進(jìn)而提出了生態(tài)環(huán)境敏感性模型，該模型較地圖疊加法而言，具備更強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值[1]。目前，國外對(duì)于該領(lǐng)域的研究大都集中于對(duì)單一生態(tài)環(huán)境敏感性做出具有針對(duì)性的評(píng)價(jià)研究，而對(duì)綜合性的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)研究還較為罕見[2-3]；相對(duì)于國外，我國對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性的研究開展較晚，且研究的重點(diǎn)與方向也不相同，在我國，絕大多數(shù)的研究都是針對(duì)在省(自治區(qū)、直轄市)、市或某一地形區(qū)層面開展的綜合性生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)研究，尺度較大，范圍較廣，而針對(duì)縣域等中小尺度的研究較為少有，且對(duì)其生態(tài)敏感性進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)測(cè)的研究更是罕見[4-6]。

平山縣地表水資源豐富，擁有大小水庫共65個(gè)，作為石家莊地區(qū)的重要水源涵養(yǎng)及生態(tài)保障區(qū)，其在資源的開發(fā)利用、工業(yè)生產(chǎn)、廢物處理等方面做出了很大的犧牲，對(duì)石家莊及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境安全，尤其是水資源供給、環(huán)境凈化等方面的貢獻(xiàn)作用明顯。同時(shí)，該縣也是全國紅色旅游及愛國主義教育的重要基地，中國革命圣地——西柏坡就坐落于此，作為全國著名的旅游縣，其境內(nèi)還有駝梁山、天桂山、白鹿溫泉等中國著名景點(diǎn)。隨著二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加之城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，使得該縣的生態(tài)環(huán)境也不可避免地受到了很大的影響，因此明確土地利用變化與生態(tài)敏感性的作用機(jī)制，有利于為土地整治規(guī)劃與管理提供技術(shù)支撐，豐富生態(tài)學(xué)理論體系，對(duì)于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)高效利用發(fā)揮著重要的作用。

本文首先對(duì)平山縣1997—2013年土地利用類型的變化情況進(jìn)行分析，闡明各土地利用類型在數(shù)量和空間上的變化情況；其次通過引入生態(tài)敏感性指數(shù)模型，對(duì)平山縣基于土地利用結(jié)構(gòu)變化的1997—2013年生態(tài)敏感性做出評(píng)價(jià)與分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)敏感性的量化;最后，通過預(yù)測(cè)2017年平山縣土地利用結(jié)構(gòu)，測(cè)算2017年平山縣生態(tài)系統(tǒng)敏感性指數(shù)，以期為促進(jìn)平山縣生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)高效利用提供參考與指導(dǎo)。

1　研究區(qū)現(xiàn)狀

本文選取河北省平山縣作為研究區(qū)，該縣位于石家莊西北部的太行山區(qū)，占地面積約為2 648 km2，總?cè)丝诩s46萬人，年降水量500～690 mm，年均氣溫0～12℃，其境內(nèi)群山縱橫，層巒疊嶂，西北高、東南低，山地面積占全縣總面積的78%，由于其境內(nèi)水庫數(shù)量眾多，因此該縣水域面積較大，為2.0 hm2，占全縣總面積的7.7%；平山縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)較為良好，相關(guān)數(shù)據(jù)表明到2012年底，全縣實(shí)現(xiàn)了163.2億元的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值，同比2011年增長了9.59%，2012年財(cái)政收入為15.29億元，較2011年提高了4.25%；同時(shí)該縣也擁有豐富的自然資源，尤其是水電及地?zé)豳Y源，已成為帶動(dòng)平山縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一新興產(chǎn)業(yè)。本文在參考已有研究[7-9]的的基礎(chǔ)上，結(jié)合全國土地利用現(xiàn)狀分類、中國科學(xué)院資源環(huán)境分類系統(tǒng)及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特點(diǎn)，將土地利用類型劃分為耕地、林地、園地、草地、水域、城鎮(zhèn)村及工礦用地、其他土地7類主要的土地利用類型，結(jié)合平山縣土地覆被特征、土地利用方式特點(diǎn)及遙感影像，將城鎮(zhèn)村及工礦用地整合為建設(shè)用地，其他土地歸并為未利用地。其中該縣以未利用地與林地為主，分別占土地總面積的37.53%和33.35%，園地面積最少，只占總面積的1.24%。平山縣作為石家莊地區(qū)重要的生態(tài)緩地帶，擔(dān)負(fù)著“保水、阻沙、防風(fēng)”之重任，其生態(tài)環(huán)境如何直接關(guān)系到石家莊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

2　研究方法

2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)來源于對(duì)1997年、2001年、2005年、2009年和2013年的5期Landsat TM影像圖的解譯，應(yīng)用ENVI 4.7對(duì)影像圖進(jìn)行波段組合、幾何校正(誤差值不超過0.5個(gè)像元)、區(qū)域裁剪等數(shù)據(jù)預(yù)處理,然后在ArcGIS 9.3支持下，采用監(jiān)督分類與目視解譯相結(jié)合的方法進(jìn)行解譯從而獲取研究區(qū)不同時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)庫,經(jīng)校驗(yàn)本次所解譯的成果其精度及Kappa指數(shù)均大于0.8。社會(huì)經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)來源于各年份的《河北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河北省經(jīng)濟(jì)年鑒》、《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》及《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》等。

2.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法

本研究在參考Costanza[10]與謝高地[11]等的研究成果之上，對(duì)河北省單位土地面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)進(jìn)行測(cè)算。2013年中國單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為507.45元/hm2，結(jié)合2013年《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出2013年河北省平均糧食產(chǎn)量為5 151.69 kg/hm2，全國平均糧食產(chǎn)量為5 935.50 kg/hm2，據(jù)此在對(duì)全國單個(gè)生態(tài)當(dāng)量進(jìn)行修正的基礎(chǔ)之上，確定河北省單個(gè)生態(tài)當(dāng)量的價(jià)值為440.44元/hm2，通過計(jì)算，最終得到河北省單位土地面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(VC)(表1)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算公式為：

ESV=∑Ak·VCk

(1)

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值(元)；Ak為第k類土地利用類型的面積(hm2)；VCk為第k類土地利用類型的單位面積土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)(元/hm2)。

表1　河北省單位面積土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)　元/hm2

2.3土地利用強(qiáng)度計(jì)算

土地利用的強(qiáng)度與充分性影響與決定著其內(nèi)部能量及物質(zhì)相互交換的生態(tài)過程。不同的土地利用方式所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題也有所不同。根據(jù)資料顯示，土地利用的強(qiáng)度具有一定的范圍，即土地利用的上限和下限[12-13]。土地利用的量化過程建立在土地利用限度范圍的基礎(chǔ)上，即人類對(duì)土地資源的利用達(dá)到某一臨界值后，若無法對(duì)其進(jìn)一步的開發(fā)與利用則達(dá)到土地利用的上限，反之，土地利用下限則表現(xiàn)為土地仍然處于沒有被人類進(jìn)行任何干擾的狀態(tài)，據(jù)此特征，按照自然狀態(tài)下不同土地類型被人類活動(dòng)干擾的程度，將土地利用的理想狀態(tài)分等定級(jí)，人類活動(dòng)的干擾程度越大等級(jí)越高，Ⅰ級(jí)為其他土地，以未利用地為主;Ⅱ級(jí)為林地、水域及水利設(shè)施用地;Ⅲ級(jí)為農(nóng)業(yè)用地，包含耕地、園地;Ⅳ級(jí)為包括城鎮(zhèn)村居民點(diǎn)在內(nèi)的建設(shè)用地，并按照“1分、2分、3分、4分”對(duì)Ⅰ—Ⅳ級(jí)分別賦值。在實(shí)際計(jì)算過程中，某一區(qū)域內(nèi)土地利用類型往往不是單一的，而是混雜著所有4種類型，這時(shí)就需要按照每種不同土地利用類型所占的面積比例對(duì)土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)進(jìn)行測(cè)算，其計(jì)算公式為：

(2)

式中：L為研究區(qū)土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)；Gi為第i種土地利用類型的強(qiáng)度分級(jí)指數(shù)；Ai為第i種土地利用類型面積占研究區(qū)土地總面積的比例。

2.4平山縣土地利用變化下的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

所謂敏感性就是指在某系統(tǒng)內(nèi)具有關(guān)聯(lián)性的一組因素中，其中一種因素改變之后發(fā)生的變化對(duì)該系統(tǒng)預(yù)期結(jié)果所產(chǎn)生的影響性質(zhì)及影響程度；而敏感性分析就是通過借助這種規(guī)律去探析區(qū)域間各個(gè)因素與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)程度并試圖將其量化，通常以將研究對(duì)象的變化率度與影響因素的變化率度的比值來表征[14]。具體計(jì)算公式如下：

(3)

式中：I(j)為研究區(qū)在第j年的土地利用變化下的生態(tài)敏感性指數(shù)；ΔESV(j-1,j)表示為第j-1年至第j年中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化率；ESVj，ESVj-1分別為第j年和第j-1年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量；ΔL(j-1,j)為第j-1年至第j年中土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)的變化率；Lj，Lj-1分別為第j年、第j-1年的土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)。其中研究的基準(zhǔn)年為第j-1年。

本文以平山縣做為一個(gè)封閉區(qū)域進(jìn)行研究，為了更加清晰表現(xiàn)出生態(tài)敏感性分布特點(diǎn)，本文在生態(tài)敏感性分析中通過建立各評(píng)價(jià)單元得分的頻率直方圖對(duì)其進(jìn)行分級(jí)并探究。

2.5平山縣2017年土地利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

灰色預(yù)測(cè)模型是通過使用一定的數(shù)學(xué)方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理后，將其以借助于動(dòng)態(tài)微分方程的形式來對(duì)其內(nèi)在特征進(jìn)行描述，從而建立了的抽象系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化模型[15-16]。

(4)

GM(1,1)模型所配套的標(biāo)準(zhǔn)解如下：

(5)

式中：a，u是未知的尚待確定參數(shù)；t表示為時(shí)間。

為了提高GM(1,1)模型預(yù)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性，本次研究利用后驗(yàn)差檢驗(yàn)法對(duì)其預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度校驗(yàn)。其表達(dá)式為：

(6)

3　結(jié)果與分析

3.1平山縣土地利用變化分析

依據(jù)上述土地利用分類的理想狀態(tài)，本文將平山縣1997—2013年的各類土地面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表2)。通過分析平山縣土地利用的變化可以看出，1997—2013年研究區(qū)不同類型土地的分布及數(shù)量變化較為顯著，其中最直接的表現(xiàn)為耕地、園地、林地及建設(shè)用地面積大幅增加，水域及水利設(shè)施用地、未利用地面積明顯減少，其中耕地、林業(yè)用地、園地、及建設(shè)用地?cái)?shù)量分別增長13.37%，8.80%，29.64%，10.49%，水域、未利用地分別減少12.41%，11.12%。平山縣建設(shè)用地由1997年7 671.07 hm2增加到2013年的10 519.52 hm2，年均增長189.9 hm2；耕地面積由1997年的40 374.87 hm2增加到2013年的47 773.39 hm2，年均增加493.23 hm2，其中，1997—2005年耕地面積呈遞減趨勢(shì)，這是由于平山縣受生態(tài)環(huán)境保護(hù)及水源涵養(yǎng)的定位的影響，致使未利用地資源利用的困難增加，加之農(nóng)民對(duì)于耕作意愿的降低所致，但隨著平山縣經(jīng)濟(jì)總量的增長及人口數(shù)量的增加，為保證糧食的供給和社會(huì)的穩(wěn)定，保證一定數(shù)量的耕地資源勢(shì)在必行。

表2　1997-2013年平山縣各類型土地面積統(tǒng)計(jì)　hm2

3.2平山縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

根據(jù)公式(1)測(cè)算平山縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，結(jié)果見圖1。1997—2013年總價(jià)值呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，由1997年的125 925.44萬元減少到2001年的116 284.82萬元，年均減少1 928.12萬元，降幅為7.7%；從2001年開始，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，到2013年達(dá)到126 923.29萬元，年均增長886.54萬元，增幅為9.2%，這其中，從2005開始，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的增長幅度較2001—2005年有明顯提升，到2013年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值略高于1997年，這是由于2005年以后隨著政府加大對(duì)農(nóng)業(yè)的扶持力度以及當(dāng)?shù)胤e極開展土地整治工程，使得耕地、園地、林地的面積有了較大幅度的增加，而未利用地面積則明顯減少，從而改變了平山縣土地利用格局，改善了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量。

圖1　平山縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

3.3平山縣土地利用強(qiáng)度變化分析

按照上述公式(2)測(cè)算出平山縣土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)，見圖2。1997—2013年平山縣土地利用強(qiáng)度整體呈上升的趨勢(shì)，其中1997—2001年是遞減的，由1.803下降到1.766，降幅為2.1%，到2013年土地利用強(qiáng)度增加到1.905，增幅為7.6%，在此過程中，土地利用強(qiáng)度變幅最大的年份為2009—2013年，變化幅度為0.079，變幅為4.3%，這是由于隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的提高，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快以及政府對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的扶持力度加大，平山縣未利用地資源有了較大幅度的開發(fā)利用，加之當(dāng)?shù)剞r(nóng)民積極開展土地整治工程，改善了原有的生產(chǎn)模式，使得人們對(duì)土地利用的意愿普遍提升，耕地、園地、林地及其建設(shè)用地面積明顯增加，未利用土地面積逐漸減少。

圖2　平山縣土地利用強(qiáng)度變化

3.4平山縣生態(tài)敏感性分析

根據(jù)公式(3)測(cè)算1997—2013年平山縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基于土地利用結(jié)構(gòu)變化下的生態(tài)敏感指數(shù)，結(jié)果見表3。2001年的生態(tài)敏感性指數(shù)是以1997年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算得到，從計(jì)算結(jié)果可以看出生態(tài)敏感性整體呈現(xiàn)先減小后增大，又減小的變化趨勢(shì)，但是除了2001—2005年的變化趨勢(shì)較大外，其余年份的變化幅度不大，其指數(shù)由2001年的3.23下降到了2013年的1.36，降幅為57.9%，說明隨著政府加大對(duì)生態(tài)環(huán)境的治理力度以及當(dāng)?shù)胤e極開展土地生態(tài)整治工程，其生態(tài)壓力有所減小，生態(tài)環(huán)境有了明顯的改善；分析計(jì)算結(jié)果可以看出，研究區(qū)生態(tài)敏感性分布呈現(xiàn)出以下2個(gè)特點(diǎn)：(1)城鎮(zhèn)大于鄉(xiāng)村，位于平山縣城區(qū)及人口和商業(yè)密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其生態(tài)敏感性指數(shù)普遍高于其他地區(qū)；(2)平原大于山區(qū)，大部分位于平原地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其生態(tài)敏感性普遍高于位于山地丘陵區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

表3　2001-2013年平山縣土地利用變化下的生態(tài)敏感性指數(shù)

在ArcGIS平臺(tái)的支持下，利用平山縣二調(diào)數(shù)據(jù)庫資料，根據(jù)生態(tài)敏感性指數(shù)的計(jì)算公式對(duì)2009年和2013年的土地利用類型圖進(jìn)行疊加處理，得到2013年平山縣的生態(tài)敏感性分布，通過得分頻率直方圖，將其生態(tài)敏感性劃分為4個(gè)等級(jí)：生態(tài)不敏感區(qū)域(I值小于等于1)、低生態(tài)敏感性區(qū)域(I值為1～2.37)、中等生態(tài)敏感性區(qū)域(I值為2.37～3.69)、高生態(tài)敏感性區(qū)域(I值大于等于3.69)。2013年平山縣生高態(tài)敏感性區(qū)域的面積最小，為153.69 hm2，僅為全縣總面積的0.06%；中等生態(tài)敏感性區(qū)域?yàn)? 772.59 hm2，占全縣總面積的1.05%；低生態(tài)敏感性區(qū)域?yàn)?7 179.56 hm2，占全縣總面積的10.28%；生態(tài)不敏感區(qū)域面積最大，為234 262.33 hm2，占全縣總面積的88.61%，是平山縣土地的絕大部分，主要包括研究前后土地利用類型未發(fā)生變化的區(qū)域。

以2013年的敏感性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為參考來看，1997—2013年平山縣土地利用變化下的生態(tài)敏感性總體不高，但是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)這一改變的響應(yīng)較為強(qiáng)烈，且變化幅度較大，由2001年的3.23下降到2013年的1.36，降幅為237.5%，由中等生態(tài)敏感性改善為低生態(tài)敏感性，但部分區(qū)域如平山鎮(zhèn)在研究期內(nèi)均屬于高生態(tài)敏感性地區(qū)，應(yīng)該引起高度重視。從分區(qū)結(jié)果中可以看出，處于高生態(tài)敏感性地區(qū)最為顯著的土地利用變化特征就是各類土地利用類型中建設(shè)用地不斷增多，耕地、林地等農(nóng)業(yè)性用地逐漸減少。1997—2001年由于耕地面積不斷減少，建設(shè)用地及未利用地面積大幅增長，從而導(dǎo)致生態(tài)敏感性也較高，但是2001年以后，隨著未利用地的不斷開發(fā)，農(nóng)業(yè)及林業(yè)用地面積開始呈增加的趨勢(shì)，其生態(tài)敏感性也隨之降低。

3.5基于土地利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的平山縣2017年生態(tài)敏感性測(cè)算

在充分考慮《平山縣土地利用總體規(guī)劃》(2010—2020年)以及《平山縣土地整治規(guī)劃》(2011—2020年)的基礎(chǔ)之上，以1997—2013年平山縣土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)2017年平山縣各類用地規(guī)模，見表4。

表4　2017年平山縣土地利用結(jié)構(gòu)　 hm2

為了將GM(1,1)模型預(yù)測(cè)值的精確性和可靠性提高，需要對(duì)灰色GM(1,1)預(yù)測(cè)模型精確性進(jìn)行定級(jí)，根據(jù)模型預(yù)測(cè)精度等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[15-16]，當(dāng)C<0.35且p≥0.95時(shí)，其精確性較高，為一級(jí)；當(dāng)C≥0.65且p≤0.75時(shí)，精確性較差，不可使用。根據(jù)表4，該模型后驗(yàn)差比值C<0.35，p=1>0.95，均為一級(jí)預(yù)測(cè)結(jié)果，精確性較高，預(yù)測(cè)結(jié)果可信度大，檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5　2017年平山縣生土地利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)值精度檢驗(yàn)

依據(jù)上述預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，帶入公式計(jì)算得到2017年平山縣土地利用強(qiáng)度指數(shù)為1.95，比2013年有所升高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為131 626.64萬元，較2013年增長3.7%。以2013年為基礎(chǔ)，將上述數(shù)值帶入公式(7)測(cè)算2017年平山縣生態(tài)敏感性指數(shù)為1.68，屬于低生態(tài)敏感性，但是比較2013年的生態(tài)敏感性指數(shù)，2017年是增加的，需要引起關(guān)注。

4　結(jié)論與討論

本文對(duì)平山縣基于土地利用變化下的生態(tài)敏感性進(jìn)行了探究。通過引入生態(tài)敏感性模型，對(duì)平山縣23個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))及國有土地的生態(tài)敏感性進(jìn)行了測(cè)算。研究結(jié)果表明：平山縣生態(tài)敏感性整體不高，但其對(duì)于土地利用變化的響應(yīng)還是比較強(qiáng)烈的，生態(tài)敏感性指數(shù)由2001年的3.23下降到2013年的1.36，降幅為237.5%；平山縣生態(tài)敏感性分布狀況存在一定規(guī)律，即城鎮(zhèn)大于鄉(xiāng)村、平原大于山區(qū)；通過分析可以看出，生態(tài)敏感性較高的地區(qū)大都表現(xiàn)為建設(shè)用地不斷增多，耕地、園地等農(nóng)業(yè)性用地減少，而低生態(tài)敏感性地區(qū)大都為研究前后土地利用類型未發(fā)生變化的區(qū)域。最后本文通過預(yù)測(cè)2017年平山縣土地利用結(jié)構(gòu)，測(cè)算得出了2017年平山縣生態(tài)系統(tǒng)敏感性指數(shù)為1.68，屬于低生態(tài)敏感性，但較2013年是增加的，需要引起關(guān)注。

由于前人的研究大都是針對(duì)在省(自治區(qū)、直轄市)、市或某一地形區(qū)層面進(jìn)行的綜合性生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)研究，尺度較大，范圍較廣，而針對(duì)縣域等中小尺度的研究較為少有，且對(duì)其生態(tài)敏感性進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)測(cè)的研究更是罕見，因此本文以平山縣為研究區(qū)，在分析其1997—2013年土地利用變化的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了基于土地利用變化的生態(tài)敏感性研究及其2017年的生態(tài)敏感性預(yù)測(cè)，研究結(jié)果對(duì)于促進(jìn)平山縣可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與土地資源高效持續(xù)利用發(fā)揮著重要指導(dǎo)作用，同時(shí)也為其他地區(qū)的生態(tài)敏感性研究提供了較為科學(xué)的依據(jù)。但本文僅通過生態(tài)敏感性模型對(duì)1997—2017年平山縣生態(tài)敏感性及其空間分布狀況進(jìn)行了定量分析與預(yù)測(cè),并未深入分析造成這種空間分布狀況的原因，今后可在此基礎(chǔ)上探索適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)平山縣生態(tài)敏感性驅(qū)動(dòng)力分析、改善平山縣生態(tài)環(huán)境的措施、建議等方面進(jìn)一步深入分析研究。

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Ecological Sensitivity Research and Their Grey Forecast Based on Land Use Change in Pingshan County， Hebei Province

GUO Niandong1,CHEN Zhaoya1,LI Hengzhe1,GUO Wentao2,XU Hao1

(1.College of Resources and Environment Science,Agricultural University of Hebei,Baoding， Hebei 071000,China; 2.Hebei Provincial Department of land and resources,Shijiazhuang 050000,China)

Pingshan County,which is the important water conservation and red tourism base,is the ecological defense of Shijiazhuang area.To promote Pingshan County construction of ecological environment,by domestic and foreign research methods,based on the analysis of the Pingshan County in 1997—2013 land use change of the intensity and the value of ecosystem services,ecological sensitivity index model is introduced and the influence of land use change on the ecological sensitivity in Pingshan County during the period from 1997 to 2013 was analyzed.The results showed that the change trend of land use intensity and ecosystem service value in the period of 1997—2013 was the same,the change showed a decreasing trend and then rising,and the sensitivity of land use change to ecosystem was strong,and the index fell from 3.23 in 2001 to 1.36 in 2013,which declined by 237.5%,from the point of view of the calculation results of the township located in Pingshan County area and the population and commercial intensive township,the ecological sensitivity index is generally higher than other regions.By predicting Pingshan County land use structure in 2017,the ecosystem sensitivity index of Pingshan County will be 1.68 in 2017,and it belongs to the low ecological sensitivity,but it increases compared with 2013,so it need to be paid more attention.

land use change; ecological sensitivity; grey forecast; Pingshan County

2016-02-28

2016-03-17

河北省政府財(cái)政預(yù)算項(xiàng)目“河北省典型地區(qū)未利用地調(diào)查與多宜性評(píng)價(jià)及利用對(duì)策”(2014995161)

郭年冬(1990—)男,河北石家莊人,碩士研究生,研究方向?yàn)橥寥琅c土地資源持續(xù)利用。E-mail:guo_niandong@163.com

許皞(1963—),男,河北定興人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事土壤與土地持續(xù)利用研究。E-mail:xuhao22003@yahoo.com.cn

F301.2; X171

A

1005-3409(2016)05-0229-06