周敏　孫朋　祝凱利　劉翔　倪志萍　付昱蔓　張濤

摘 要：氣候變化成為當(dāng)前不可逆的重要背景，加劇了土地利用變化的復(fù)雜驅(qū)動(dòng)機(jī)制。為探究皖北平原典型農(nóng)業(yè)城市近幾十年的發(fā)展歷程與影響因素，以宿州市為例，基于1980—2015年的宿州市5期土地利用數(shù)據(jù)，利用景觀生態(tài)學(xué)和GIS技術(shù)2種方法，對研究區(qū)土地利用和景觀格局時(shí)空變化特征及其驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行深入剖析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合研究區(qū)自然、人文要素探究主要土地變化過程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明：（1）宿州市土地利用方式主要以耕地和城市建設(shè)用地為主體，1980、1990、2000、2010和2015年合計(jì)占比分別為94.8%、94.7%、94%、95%、95%，其中耕地占比80%以上;（2）研究期內(nèi)，耕地面積減少最多（291.7km2），草地、水域、建設(shè)用地面積均呈弱增加趨勢，城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加280.2km2，增加幅度為20.2%;（3）不同時(shí)段耕地與城鎮(zhèn)用地之間的轉(zhuǎn)換是研究區(qū)土地動(dòng)態(tài)的主體，城鎮(zhèn)用地土地利用動(dòng)態(tài)度最為活躍，轉(zhuǎn)入方式以耕地為主，1980—2000年和2000—2015年分別轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)用地9km2和37.26km2;（4）城鎮(zhèn)用地面積的轉(zhuǎn)入主要集中在各縣域城區(qū)周圍，其中埇橋區(qū)城區(qū)轉(zhuǎn)入最多，鄉(xiāng)鎮(zhèn)市集存在弱轉(zhuǎn)入，宿州市整體轉(zhuǎn)換格局為城市化進(jìn)程加劇帶來的邊緣化擴(kuò)張;（5）人口、城鎮(zhèn)化率和固有資產(chǎn)投資等為1980—2015年研究區(qū)景觀格局變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。

關(guān)鍵詞：景觀格局;LUCC;變化環(huán)境;驅(qū)動(dòng)機(jī)制;宿州市

中圖分類號(hào) F301.2;P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）03-0092-07

Study on Dynamics and Driving Factors of Typical Agricultural Urban Landscape Pattern in Northern Anhui Plain

ZHOU Min et al.

（School of environment and surveying engineering，Suzhou University，Suzhou 234000，China）

Abstract： Climate change has become an important irreversible background， which intensifies the complex driving mechanism of land-use change. In order to explore the development process and influencing factors of typical agricultural cities in the North Anhui plain in recent decades， this paper studies and selects Suzhou， a typical agricultural city in the North Anhui plain， as an example. Based on the five phases of land-use data of Suzhou from 1980 to 2015， this paper uses GIS technology and landscape ecology method to study Based on the analysis of the spatial-temporal characteristics of land use and landscape pattern and their driving forces， the driving mechanism of the main land change process is explored by combining the natural and human elements of the study area. The results showed that：（1） The main land use pattern of Suzhou city is cultivated land and urban construction land， which accounted for 94.8%， 94.7%， 94%， 95% and 95% respectively in 1980， 1990， 2000， 2010 and 2015， and the cultivated land accounted for more than 80% of the total land use type.（2） during the study period， the decrease of cultivated land area was the largest （291.7km2）， grassland， water area and construction land area all showed a weak increase trend， and urban and rural construction land increased by 280.2km2， with an increase rate of 20.2%. （3） the conversion between cultivated land and urban and rural land in different periods is the main body of land dynamics in the research area， with the most active dynamic attitude towards land use in urban and rural areas， and the transition mode is mainly cultivated land：from 1980 to 2000 and from 2000 to 2015， it was converted to urban and rural use 9km2 and 37.26km2 respectively. （4） the transfer of urban and rural land area is mainly concentrated around each county and urban area， of which the urban area of Yongqiao district is the most transferred， and the township market is weak transferred. The overall transformation pattern of Suzhou city brings the marginal expansion brought by the intensified urbanization process.（5）The driving factors of landscape pattern change in the study area from 1980 to 2015 are mainly affected by population， urbanization rate and inherent asset investment.

Key words： Landscape pattern; LUCC; Changes in the enviroment; Driving mechanism; Suzhou city

進(jìn)入21世紀(jì)，我國的景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展進(jìn)入重要階段，基于景觀格局動(dòng)態(tài)演變與生態(tài)環(huán)境過程和尺度效應(yīng)之間的相互作用的研究，一些學(xué)者在小區(qū)域尺度研究方面成果顯著[1-2]。區(qū)域尺度下生態(tài)水文景觀格局的變化分析是對某一研究區(qū)域土地利用變化特征、土地利用變化速度以及結(jié)構(gòu)變化的分析[3-5]。人類活動(dòng)和自然因素的共同作用會(huì)引起生態(tài)水文景觀格局變化，因此景觀格局動(dòng)態(tài)變化與生態(tài)過程及其規(guī)模效應(yīng)是景觀生態(tài)學(xué)的主要研究部分，小區(qū)域尺度上景觀格局動(dòng)態(tài)演變的驅(qū)動(dòng)因素分析一直是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[6-7]。在土地利用時(shí)間格局上，景觀格局動(dòng)態(tài)變化可以有效揭示變化環(huán)境下區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況以及時(shí)空轉(zhuǎn)移變化特點(diǎn);在土地利用空間格局上，土地利用景觀格局動(dòng)態(tài)變化具有典型的空間異質(zhì)性，不同土地利用類型要素、結(jié)構(gòu)的變化以及斑塊的鑲嵌是其重要表現(xiàn)[8]，揭示了土地利用生態(tài)過程的功能和結(jié)果。由于受到人類活動(dòng)破壞和自然因素的限制，區(qū)域土地利用景觀格局不斷發(fā)生變化，因此，進(jìn)行區(qū)域內(nèi)景觀格局動(dòng)態(tài)變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制探究、了解其成因與驅(qū)動(dòng)力，是促進(jìn)人類社會(huì)與自然環(huán)境和諧共生的重要途徑[9]。

基于區(qū)域尺度下景觀格局動(dòng)態(tài)及驅(qū)動(dòng)機(jī)制的變化研究，許多學(xué)者在黃土高原地區(qū)[9]、額濟(jì)納三角洲區(qū)域[10]、松嫩草原西部區(qū)域[11]、鎮(zhèn)江市[12]以及黑河中游流域[13]、河南沿黃濕地[14]等地區(qū)開展了一系列相關(guān)研究，而研究的中心為區(qū)域尺度效應(yīng)以及景觀格局動(dòng)態(tài)與生態(tài)過程的相互作用。結(jié)合區(qū)域尺度—格局—過程，從單一土地利用類型及區(qū)域尺度出發(fā)，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為對象，以變化環(huán)境為背景，開展動(dòng)態(tài)變化評估，并針對土地利用變化和分布格局與生態(tài)環(huán)境兩者間的相互作用機(jī)制進(jìn)行分析，是變化環(huán)境下區(qū)域生態(tài)建設(shè)的熱點(diǎn)[9-13]。

宿州市是南北氣候過渡影響區(qū)、水旱田并存、典型農(nóng)業(yè)區(qū)、淮河流域旱澇頻發(fā)區(qū)。當(dāng)前，宿州市農(nóng)村土地受到大量侵蝕，出現(xiàn)大量拋荒棄耕現(xiàn)象，再加上汴北新區(qū)和市域軌道交通線的建設(shè)以及全球環(huán)境變化的加劇，地表水熱格局差異性變化顯著。已有學(xué)者對變化環(huán)境下宿州市景觀格局動(dòng)態(tài)及其驅(qū)動(dòng)力因素開展了研究[15-16]，但存在研究內(nèi)容表面化、時(shí)間跨度較短、土地利用景觀分類排序內(nèi)容較寬泛等不足。另外，小區(qū)域尺度上研究基礎(chǔ)條件匱乏[15-16]，皖北地區(qū)城市的城市化進(jìn)程具有緩慢性和農(nóng)業(yè)平原區(qū)的典型性。為此，本研究基于宿州市1980—2015年土地利用解譯數(shù)據(jù)，探討小區(qū)域尺度長序列宿州市生態(tài)水文景觀格局動(dòng)態(tài)變化特征，并通過對氣溫、降水量、蒸散量等以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對各土地利用景觀格局動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)作用和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的探討，提出了可持續(xù)利用建議，以期為皖北地區(qū)不同縣域土地資源調(diào)配、水資源利用與生態(tài)環(huán)境規(guī)劃以及可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 宿州市（116°09′～118°10′E、33°18′～34°38′N）地處安徽最北部，俗稱安徽省北大門，總面積9787km2，與4省（皖、蘇、魯、豫）接壤，連貫東西，東部臨海、西部接山，位于黃海平原南端、淮北平原中部，地形西北高、東南低（圖1）。宿州市屬于暖溫帶，為半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，光照充分，降水適中，雨熱同期，四季分明。研究區(qū)多年平均溫度14～14.5℃，連續(xù)年份平均降水量774～896.3mm，年平均風(fēng)速2.36m/s，全年日照時(shí)數(shù)2322.9～2471.7h，日照充足。宿州市位于淮河流域，主要有沱河、汴河等70多條河流，流向整體自西北向東南，為黃河、淮河水系;多為內(nèi)流河，含沙量較小，結(jié)冰期較短，水能資源較豐富，流速較慢，夏秋季水位較高，秋冬季水位較低。宿州市常住人口568.14萬人，是典型的農(nóng)業(yè)縣[15-17]。

1.2 數(shù)據(jù)來源 研究數(shù)據(jù)構(gòu)成共分為3個(gè)部分：（1）生態(tài)水文景觀數(shù)據(jù)。采用中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）的1980—2015年5期安徽土地利用/覆被類型柵格數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是基于各年份Landsat-TM/ETM和Landsat8遙感影像（30m）解譯得到，空間分辨率30m，經(jīng)過波段提取、合成、幾何精糾正、鑲嵌等預(yù)處理，利用人機(jī)交互目視解譯，最終通過混淆矩陣進(jìn)行分類精度及總精度評價(jià)，總體精度在90%以上，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。根據(jù)宿州市矢量邊界進(jìn)行裁剪，得到研究區(qū)5個(gè)年份的土地利用類型圖，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T2010—2017），依據(jù)GIS技術(shù)利用自然間隔分類法，將研究區(qū)景觀格局分為耕地、林地、草地、濕地、建設(shè)用地和未利用地6個(gè)二級(jí)類別;（2）宿州市1980—2015年自然環(huán)境數(shù)據(jù)：包括氣溫、最高溫、最低溫、降水、降水天數(shù)、蒸散量等數(shù)據(jù)，來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)中心宿州站點(diǎn)，并結(jié)合宿州市地方志與統(tǒng)計(jì)年鑒自然地理數(shù)據(jù)部分;（3）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)來源于1980—2015年宿州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒，涉及人口、城鎮(zhèn)化率、三大產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)投資等要素體系。

1.3 研究方法

1.3.1 單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度 區(qū)域內(nèi)某特定的土地類型在一定時(shí)間范圍內(nèi)的變化速度可以采用單一土地利用類型變化率K來描述[18-20]，計(jì)算公式為：

K（%）=（U_b-U_a）/U_a×1/T×100

式中：Ua、Ub分別表示區(qū)域內(nèi)研究期初和研究期末某特定土地利用類型的面積大小;T為研究周期的時(shí)長，通常以年為單位。計(jì)算出研究周期內(nèi)某一土地利用類型的面積變化值占研究期初的比例，除于該周期時(shí)長并乘以100%，從而得到區(qū)域內(nèi)某一土地利用類型在該研究周期內(nèi)的動(dòng)態(tài)度。

1.3.2 綜合土地利用類型動(dòng)態(tài)度 區(qū)域內(nèi)所有土地利用類型在一定時(shí)間范圍內(nèi)的綜合變化速度可以采用綜合土地利用變化率S反映[18-19]，計(jì)算公式為：

式中：i為土地利用類型;LA（i，t1）為第i類土地變化初期的面積;LA（i，t2）為第i類變化末期的面積;n為區(qū)域內(nèi)總地類數(shù)。在整個(gè)區(qū)域內(nèi)，所有土地利用類型在某一時(shí)段內(nèi)變化值的總和除以土地變化初期的面積總和再除以該時(shí)段并乘以100，從而得到區(qū)域內(nèi)所有土地利用類型在研究周期內(nèi)的數(shù)量變化程度指標(biāo)。

1.3.3 土地轉(zhuǎn)移矩陣 轉(zhuǎn)移矩陣可以較好地反映某一研究區(qū)土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征，用來分析各個(gè)土地用地類型的轉(zhuǎn)移方向，不僅可以反映研究期初、期末的土地利用類型結(jié)構(gòu)，還可以很好地反映各土地類型在研究期間的轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出情況，有利于明晰研究初期各利用類型土地的轉(zhuǎn)出去向和研究期末各土地利用類型的轉(zhuǎn)入與構(gòu)成情況[21]。轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)形式為：

式中：S為土地類型面積;n為各土地類型數(shù)量;i為研究期初土地利用類型;j為研究期末土地利用類型。

1.3.4 主成分分析法 主成分分析法（PCA）是基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，借助正交變換，通過降維將多個(gè)具有相關(guān)性的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境等變量轉(zhuǎn)化成1個(gè)或幾個(gè)不相關(guān)的綜合變量，取代初始變量[22]。多維變量包含的信息多具有重復(fù)性，而主成分分析就是在保證數(shù)據(jù)信息損失最少的原則下，通過降維處理，省去不相關(guān)的指標(biāo)變量，將原來較多的指標(biāo)轉(zhuǎn)化成能反映研究現(xiàn)象的較少的幾個(gè)主成分[22-23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 宿州市近35年土地利用類型 圖2為研究區(qū)1980—2015年土地利用類型圖，結(jié)合表1可知，宿州市的土地利用主體為耕地，1980、1990、2000、2010、2015年5期耕地面積分別為7941.6、7928.3、7809.1、7722.8、7649.9km2，耕地面積占比78%～80.6%，是研究區(qū)最大的主體土地利用方式;城鎮(zhèn)用地僅次于耕地，5期城建用地面積變幅為1384.7～1664.9km2，面積占比14%～17%，主要為行政駐地、鄉(xiāng)村及工礦道路;林草所占份額較少，主要為低覆蓋草地和落葉闊葉林，面積變幅為439～440.4km2，占比4%～4.4%，集中分布在宿州中北段低矮山丘地帶，其中皇藏峪國家森林公園是宿州市主要的林業(yè)分布區(qū);水域面積變幅為60.9～72.4km2，占比0.6%～1%，集中分布在汴河、三角洲、石龍湖等河流、濕地地帶;宿州市土地利用率極高，未利用地類占比微乎及微，因此土地利用格局更多集中在不同地類之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.2 土地利用動(dòng)態(tài)度

2.2.1 土地利用單一動(dòng)態(tài)度 表2為1980—2015年宿州市土地利用動(dòng)態(tài)度，結(jié)合圖3可看出，1980—2015年間耕地面積呈明顯下降趨勢，主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)用地，1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、2010—2015年間耕地面積依次減少13.3、119.2、86.3、72.9km2，耕地利用單一動(dòng)態(tài)度變化依次為-0.017%、-0.150%、-0.111%、-0.0994%;1980—2015年間研究區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地呈現(xiàn)輕微波動(dòng)起伏，總體呈持續(xù)增加態(tài)勢，1980—1990年、1990—2000年、2000—2010年、2010—2015年間城鎮(zhèn)用地面積依次增加10.1、124.3、80.6、45.2km2，單一土地變化動(dòng)態(tài)度分別為0.729%、0.891%、0.531%、0.283%;研究區(qū)的林草地分布較為穩(wěn)定，1980—2015年間呈現(xiàn)輕微波動(dòng)起伏;1980—2015年間水域利用面積呈持續(xù)增長趨勢，由60.9km2增至72.4km2，增長率為18.88%，水域面積占總面積百分比仍為2%，土地動(dòng)態(tài)度為1.087%。

圖3為1980—2015年宿州市土地利用類型面積變化圖，圖4為宿州市1980—2015年各土地利用類型的動(dòng)態(tài)變化圖。綜合總體變化特征來看，宿州市1980—2010年耕地面積動(dòng)態(tài)度一直處于-0.5%～0%，耕地面積不斷下降;林地面積變化動(dòng)態(tài)度基本處于0%以下，為負(fù)增長狀態(tài)，但高于耕地的減少變化;草地在2000年以前為減少狀態(tài)，在2000—2010年期間出現(xiàn)緩慢增長;城鎮(zhèn)用地面積變化度在1980—2000年為遞增，2000年開始下降，但一直處于0%以上，說明宿州市城鎮(zhèn)用地面積不斷增加;水域動(dòng)態(tài)度是波動(dòng)幅度最大的類型，在1980—2000年不斷遞減，之后到2010年都為增加狀態(tài)，1990—2000年出現(xiàn)低于0%的數(shù)值，在此期間水域面積減少，1980—1990年及2000—2010年水域面積出現(xiàn)增長。

2.2.2 土地利用綜合動(dòng)態(tài)度 由表2可知，1980—1990年宿州市的土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.0279%，城鎮(zhèn)用地土地利用動(dòng)態(tài)度活躍度最大（0.729%），水域用地次之（0.525%），耕地活躍度較低（-0.017%），未利用土地和林地、草地的活躍程度較低但最為穩(wěn)定;1990—2000年宿州市的土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.2529%，耕地、林地、草地和水域?yàn)樨?fù)值，較為活躍的是草地和耕地;2000—2010年宿州市土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.1783%，耕地和林地依舊為負(fù)值，絕對值呈遞減趨勢，城鎮(zhèn)用地較活躍，草地動(dòng)態(tài)度呈現(xiàn)上升趨勢;2010—2015年宿州市土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.1248%，水域用地最為活躍，出現(xiàn)極大值，林地較為穩(wěn)定，草地和城鎮(zhèn)用地活躍度下降，總體比較穩(wěn)定。結(jié)合各類型土地利用動(dòng)態(tài)度整體來看，研究期內(nèi)，水域、城鎮(zhèn)用地活躍度一直較高;水域整體波動(dòng)較大，2010—2015年變化劇烈，動(dòng)態(tài)度最大，為1.087%;林地和耕地動(dòng)態(tài)度以負(fù)值為主，其絕對值不斷降低;1980—2000年草地動(dòng)態(tài)度也基本為負(fù)值，在2000—2015年間有增長趨勢，向正值轉(zhuǎn)變，在2000—2010年間為0.6006%，達(dá)到極值;未利用土地一直處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.3 土地利用變化結(jié)構(gòu)特征 利用ArcGIS10.5軟件，通過轉(zhuǎn)移矩陣得到研究區(qū)1980—2015年、1980—2000年、2000—2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[24]（表3）。由表3可知，宿州市土地利用主要在耕地與城鎮(zhèn)用地、耕地與水域、城鎮(zhèn)用地與水域之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，以城鎮(zhèn)用地和水域轉(zhuǎn)入和耕地轉(zhuǎn)出為主要特點(diǎn)。1980—2015年耕地面積呈降低趨勢，主要向城鎮(zhèn)用地轉(zhuǎn)化，1980—2000、2000—2015年轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)用地的面積分別為135.84km2和175.53km2，轉(zhuǎn)化速度加快。此外，耕地還向水域、草地和林地轉(zhuǎn)化，1980—2000年轉(zhuǎn)入水域面積5.34km2，轉(zhuǎn)為林草面積微乎其微;2000—2015年轉(zhuǎn)為水域、草地、林地的面積依次為13.43、5.78、1.75km2。水域、城鎮(zhèn)用地面積主要轉(zhuǎn)化為耕地，兩者之間互為轉(zhuǎn)化對象，1980—2000年轉(zhuǎn)入耕地的面積分別為4.68km2和2.53km2，2000—2015年轉(zhuǎn)入耕地的面積分別為3.13km2和31.72km2。總體來看，2000—2015城鎮(zhèn)用地轉(zhuǎn)入耕地的面積較1980—2000年有大幅度增加，這與國家對建筑用地非法占用耕地的日益規(guī)范密切相關(guān)。

圖5為1980—2015年土地利用類型轉(zhuǎn)換空間分布。由圖5可知，宿州市土地利用變化方式主要以建設(shè)用地?cái)U(kuò)張為主，主要由耕地轉(zhuǎn)入。1980—2015年研究區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯。研究區(qū)西南部、東部、中東部建設(shè)用地?cái)U(kuò)建面積較大，其中西南部擴(kuò)張面積最大。城鄉(xiāng)用地面積的轉(zhuǎn)入主要集中在各縣域的城區(qū)周圍，其中埇橋區(qū)城區(qū)轉(zhuǎn)入最多;鄉(xiāng)鎮(zhèn)市集周圍也有分布，但轉(zhuǎn)入面積較小。水域面積的轉(zhuǎn)入主要分布在埇橋區(qū)東側(cè)及蕭縣市區(qū)周圍。

2.4 驅(qū)動(dòng)因素 研究區(qū)人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互影響的關(guān)系可以在景觀格局動(dòng)態(tài)演變中得到很好的反映。不同區(qū)域主要驅(qū)動(dòng)因子不同，區(qū)域時(shí)空動(dòng)態(tài)關(guān)系也在景觀格局變化與驅(qū)動(dòng)力之間展現(xiàn)出來。基于多年尺度變化，人為因素產(chǎn)生的環(huán)境變化較自然因素幅度較大，是主要因素[24]。1980—2015年土地利用變化動(dòng)態(tài)顯示，耕地與城市建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)變化是區(qū)域LUCC變化的主題，因此以耕地與城建用地為基礎(chǔ)開展驅(qū)動(dòng)力分析。

2.4.1 驅(qū)動(dòng)因子選擇 通過《宿州市統(tǒng)計(jì)年鑒（1980—2015年）》收集經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)并整理自然要素，利用SPSS軟件中的主成分分析法，選定12項(xiàng)能反映宿州社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境狀況的指標(biāo)。其中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括人口、非農(nóng)人口、城鎮(zhèn)化率、固定資產(chǎn)投資，自然環(huán)境指標(biāo)包括氣溫、最低溫、最低溫、降水、日照、風(fēng)速、相對濕度、蒸散量。將已經(jīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。

2.4.2 主成分分析 由表4可知，第一主成分的初始特征值為6.186，解釋總方差貢獻(xiàn)率百分比為51.552%，提取的第二主成分與第三主成分解釋總方差貢獻(xiàn)率分別為21.748%和10.301%，前3個(gè)主成分解釋總指標(biāo)信息的83.6%以上，因此把前3項(xiàng)作為主成分因子，通過計(jì)算可以得到各因子對于原始指標(biāo)的載荷狀況[25-26]。

3個(gè)主成分通過最大方差法進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)，得到因子載荷矩陣（表5）。由表5可知，第一主成分上有5個(gè)驅(qū)動(dòng)因子載荷超過了0.9，其中X1（人口）和X2（非農(nóng)人口）、X3（城鎮(zhèn)化率）荷載超過了0.95，為人口和城市因素，主要反映了城市發(fā)展水平，表明人口比重以及城市人口所占比重的提高對城市化發(fā)展水平具有重要影響?？梢钥闯鋈丝谧兓统擎?zhèn)化率對面積變化具有顯著影響。面積變化與日照、風(fēng)速、相對濕度等自然要素相關(guān)系數(shù)較小。這是由于城鄉(xiāng)建設(shè)用地快速增加，大量占用耕地、水域等，導(dǎo)致自然要素影響逐漸變小。城市建筑密集，阻擋了風(fēng)力，水域面積減小，相對濕度降低，城市地面硬化，滲透率下降，從側(cè)面說明人口增長以及城市化水平提高的同時(shí)給自然環(huán)境造成的威脅也是相當(dāng)突出的。

第二主成分上X9（日照）和X12（蒸散）具有較高載荷，分別為0.887、0.848。光照、土壤含水量以及植被覆蓋狀況為自然因素，說明城市化建設(shè)過程中生態(tài)安全占據(jù)主導(dǎo)地位，生態(tài)環(huán)保等政策落到實(shí)處。人口、非農(nóng)人口比重以及城鎮(zhèn)化率和固定資產(chǎn)投資等均為負(fù)值，呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速以及城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快直接導(dǎo)致大量土地類型之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，農(nóng)民進(jìn)城務(wù)工提高了城鎮(zhèn)化率，耕種率逐漸降低，固定資產(chǎn)投資等政策性投資使研究區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提高，農(nóng)業(yè)模式轉(zhuǎn)為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，自然要素載荷相對較高。

第三主成分上X10（風(fēng)速）和X11（相對濕度）具有較高載荷，分別為0.602、0.511。干濕度狀況較為明顯，仍然為自然要素。人口和城鎮(zhèn)化率較第二主成分載荷提高，這也充分說明非農(nóng)人口數(shù)量的增加和城市化水平的不斷提高給資源環(huán)境造成了極大威脅，以及一些固定資產(chǎn)投資導(dǎo)致城鄉(xiāng)建設(shè)面積比例不斷上升，給當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)景觀資源造成巨大的破壞和浪費(fèi)。另外，非農(nóng)人口和固定資產(chǎn)投資影響相對較弱，載荷量較低，說明城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)因素帶來的建筑面積、公共衛(wèi)生用地、交通等城鄉(xiāng)用地增多仍然是導(dǎo)致面積變化的主要原因。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化水平以及經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的同時(shí)，會(huì)給資源環(huán)境造成較大壓力，人口增長以及非農(nóng)人口的增加和企業(yè)資產(chǎn)的投資是影響區(qū)域生態(tài)景觀格局演變的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力因素（圖6），低效率的人類生產(chǎn)生活活動(dòng)會(huì)加劇當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀格局動(dòng)態(tài)演變，威脅生態(tài)資源安全，加劇土地生態(tài)安全問題。

3 結(jié)論與討論

總體來看，1980—2015年研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，耕地、林地面積不斷減少，草地、水域、建設(shè)用地面積逐漸增加，研究區(qū)主體土地利用方式為耕地和建設(shè)用地。研究表明，宿州市城鎮(zhèn)用地土地利用動(dòng)態(tài)度最為活躍，耕地面積主要以轉(zhuǎn)出為主，面積持續(xù)減少，多轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)建設(shè)、工礦業(yè)生產(chǎn)用地;林地面積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，變化較小，1980—2015年面積減少2.6km2，主要轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)用地;草地面積不斷增加，1980—2015年增加2.6km2，主要由耕地轉(zhuǎn)入;水域面積與耕地面積出現(xiàn)互相轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出現(xiàn)象;隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)居民用地不斷增加，且以耕地轉(zhuǎn)入為主。通過主成分分析法對研究區(qū)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析，得出人口、非農(nóng)人口、城鎮(zhèn)化率、固定資產(chǎn)投資等主要因子對生態(tài)水文景觀格局演變的重要影響。目前，區(qū)域尺度下景觀格局動(dòng)態(tài)演變以及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究的方法對土地利用變化的預(yù)測和解釋能力依然存在不足。如何在深化主成分分析以及動(dòng)態(tài)度變化研究的過程中，揭示不同區(qū)域尺度下土地利用轉(zhuǎn)化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，達(dá)到對區(qū)域尺度變化環(huán)境下景觀格局變化與驅(qū)動(dòng)因子的準(zhǔn)確預(yù)測，應(yīng)是今后探究的主要目標(biāo)和方向。

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（責(zé)編：徐世紅）

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳高等院校自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2019A0670）;宿州學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金（2017jb04）。

作者簡介：周敏（1998—），女，安徽宿州人，在讀本科。 *通訊作者? 收稿日期：2021-01-09