楊 麗

(河海大學(xué) 公共管理學(xué)院土地資源管理系，江蘇 南京 211100)

0 引言

【研究意義】土地利用及其變化作為全球環(huán)境變化研究的一個(gè)重要組成部分，長(zhǎng)期以來(lái)受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-3]。對(duì)某一地區(qū)的土地利用及其變化進(jìn)行研究，不僅對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境變化研究有重要作用，還能調(diào)控當(dāng)?shù)氐耐恋乩?、調(diào)整當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)長(zhǎng)久發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有關(guān)土地利用及其變化研究初期以全球氣候變化效應(yīng)為主，后期擴(kuò)展到更多相關(guān)的領(lǐng)域，尤其在不同尺度的土地利用、土地覆被變化、土地驅(qū)動(dòng)機(jī)制及環(huán)境效應(yīng)、生態(tài)和資源影響等方面更是進(jìn)行了深入了解[4]。對(duì)土地利用變化研究的過(guò)程中，受土地覆被變化和土地利用的影響，驅(qū)動(dòng)力的問(wèn)題一直處于研究的核心位置[1]?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】貴州省是我國(guó)西部高原山地的一部分，是全國(guó)唯一沒(méi)有平原支撐的山地農(nóng)業(yè)省，具有山地、丘陵多，壩地少的特點(diǎn)。盆地(壩子)、洼地等一系列空間尺度不一的壩地及其周邊山地構(gòu)成了貴州省廣泛分布的山-壩系統(tǒng)[5]。壩區(qū)是貴州的糧食生產(chǎn)基地，對(duì)貴州省人口承載和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用，其地位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于山地、峽谷等地貌形態(tài)[6]。由于城鎮(zhèn)化速度逐漸加快、人口數(shù)量逐年增多，現(xiàn)有土地利用的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化，很多建設(shè)用地都存在被無(wú)序或廣泛使用的情況，農(nóng)地非農(nóng)化的快速發(fā)展導(dǎo)致耕地面積迅速減少。因此，全面分析貴州省土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)力十分迫切?！緮M解決關(guān)鍵問(wèn)題】以貴州省惠水縣為研究區(qū)，分析1990-2016年惠水縣土地利用變化及驅(qū)動(dòng)力，掌握其變化原理，以期為惠水縣土地利用調(diào)控提供理論參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

惠水縣隸屬于貴州省黔南布依族苗族自治州，位于省會(huì)貴陽(yáng)市南部，北鄰貴陽(yáng)，西及安順，地處東經(jīng)106°23′20″～107°05′14″。惠水縣屬于喀斯特盆地地貌，地勢(shì)北高南低，海拔平均為1 183 m、最高1 705 m、最低661 m。境內(nèi)廣泛分布有山地、丘陵、壩子，山地約占惠水縣總面積的64.35%，丘陵約占26.45%，壩子約占9.2%。研究區(qū)為亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫≥15.8℃，最冷月平均氣溫為5.8℃，最熱月平均氣溫為23.9℃，氣候溫和，雨熱同季，主要種植糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和蔬菜等。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源多為空間數(shù)據(jù)。包括惠水縣行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和1∶50 000地形圖，主要從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)獲取。

1.3 研究方法

首先，使用ENVI 5.3和ArcGIS 10.2處理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。依據(jù)研究區(qū)行政邊界剪裁遙感影像，采用人機(jī)交互式解譯和監(jiān)督分類方法對(duì)1990年、2000年、2010年和2016年的landsat TM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、幾何校正及配準(zhǔn)、影像融合、裁剪、影像增強(qiáng)等預(yù)處理，最終得到對(duì)應(yīng)年份的土地利用矢量圖，并對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行實(shí)地抽樣考察驗(yàn)證、綜合分析及圖斑修正，最終解譯成果精度在90%以上，滿足研究需求。參考國(guó)家基本資源與環(huán)境本底動(dòng)態(tài)遙感調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)的分類體系，結(jié)合研究區(qū)的土地利用特點(diǎn)，把土地利用類型分為林地、建設(shè)用地、水域、耕地、草地及未利用地。

其次，通過(guò)ArcGIS 10.2繪制不同時(shí)期惠水縣的土地利用綜合指數(shù)圖，解析該縣在土地利用空間格局上的變化。同時(shí)使用單一土地利用動(dòng)態(tài)數(shù)和綜合土地利用動(dòng)態(tài)數(shù)共同分析該縣在土地利用過(guò)程中發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)合惠水縣人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展剖析土地利用變化的動(dòng)因。

1.3.1 土地利用動(dòng)態(tài)度 土地利用動(dòng)態(tài)度是土地利用類型在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)數(shù)量發(fā)生變化的情況。包含土地利用的空間變化、土地利用類型組合方式變化和土地資源的數(shù)量變化等，根據(jù)研究對(duì)象的不同可分為單一土地利用動(dòng)態(tài)度、綜合土地利用動(dòng)態(tài)度[7]。

1.3.2 土地利用變化率 單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度是某研究區(qū)在單種土地利用類型上一定時(shí)間內(nèi)數(shù)量發(fā)生變化的情況，計(jì)算公式[8]：

式中：K為研究區(qū)間內(nèi)單一土地利用類型的動(dòng)態(tài)度；Ua和Ub分別為研究期初和研究期末單一土地利用類型的面積；T為研究時(shí)段長(zhǎng)，當(dāng)T用年表示時(shí)，K值為整個(gè)研究區(qū)內(nèi)任意一種土地利用類型的年變化率。

1.3.3 綜合土地利用動(dòng)態(tài)度 綜合土地利用動(dòng)態(tài)度是在某研究區(qū)內(nèi)一定時(shí)期土地利用類型的變化速度。土地利用類型變化速度在區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)差異化，原因是由于某研究區(qū)內(nèi)在一定時(shí)間段內(nèi)對(duì)整個(gè)土地利用類型的變化速度決定的，該速度也能在一定程度上代表區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)土地利用變化產(chǎn)生綜合的影響。計(jì)算公式[9]：

式中，S為土地利用動(dòng)態(tài)度，反映對(duì)應(yīng)t時(shí)段的研究區(qū)土地利用的變化速率。Si為監(jiān)測(cè)開始階段第i類土地利用類型的總面積；ΔSi-j為從監(jiān)測(cè)開始到結(jié)束的時(shí)段內(nèi)，第i類土地利用類型轉(zhuǎn)變成其他類土地利用類型面積的總數(shù)；t為整體時(shí)間段。

1.3.4 土地利用綜合程度 土地系統(tǒng)包含社會(huì)及自然因素的雙重綜合體，土地利用程度既是這2種因素共同作用的產(chǎn)物，又是反映土地利用深度、廣度的指標(biāo)。社會(huì)和自然因子對(duì)土地利用變化的影響及強(qiáng)度可以在土地利用程度指數(shù)上體現(xiàn)出來(lái)。參照劉紀(jì)遠(yuǎn)等[9]提出的土地利用程度分級(jí)指數(shù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)土地利用程度的綜合分級(jí)方法及分級(jí)原則：未利用地、林地(草地、水域)、耕地、建設(shè)用地的土地利用分級(jí)指數(shù)分別為1、2、3、4，兼顧土地自然綜合體在社會(huì)大環(huán)境影響下的自然均衡狀態(tài)進(jìn)行土地利用程度分級(jí)，某研究區(qū)內(nèi)土地利用程度綜合指數(shù)計(jì)算公式[10]：

式中，La為某研究區(qū)土地利用程度的綜合指數(shù)；n為土地利用程度的分級(jí)數(shù)；Ci為某研究區(qū)內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)面積的百分比；Ai為某研究區(qū)內(nèi)第i級(jí)土地利用的分級(jí)指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 惠水縣1990-2016年土地利用總體變化情況

從圖1看出，1990-2016年惠水縣各類土地利用發(fā)生了很大的變化。1990-2000年與2000-2010年，耕地和林地呈減少趨勢(shì)，草地、建設(shè)用地、水域和未利用地呈增加趨勢(shì)；2010-2016年，耕地、建設(shè)用地、水域和未利用地呈減少趨勢(shì)，林地和草地呈增加趨勢(shì)。

圖1 貴州省惠水縣1990-2016年土地利用的空間格局Fig.1 Spatial pattern of land use in Huishui County of Guizhou Province during 1990—2016

2.1.1 土地利用類型變化情況 從表1可知，1990-2000年，惠水縣土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，耕地和林地呈減少趨勢(shì)，草地、建設(shè)用地、水域和未利用地呈增加趨勢(shì)。其中，耕地面積由64 715.22 hm2減至60 897.06 hm2，年均降381.82 hm2。林地面積由159 726.78 hm2減至143 292.87 hm2，年均降1 643.40 hm2。1990年原有草地面積為18 272.07 hm2，2000年增至29 841.03 hm2，年均增1 156.90 hm2。未利用地變化相對(duì)較小。水域變化顯著，由1990年的1 246.86 hm2增至2000年的4 774.14 hm2，年均增352.73 hm2。建設(shè)用地變化非常顯著，由1990年的1 290.78 hm2增至2000年的6 274.62 hm2，年均增498.38 hm2，其動(dòng)態(tài)度最高，為38.61%，是各種土地利用類型中變化最為明顯的，通過(guò)GIS統(tǒng)計(jì)分析表明，此土地利用類型主要由耕地轉(zhuǎn)化而來(lái)。由于城鎮(zhèn)化的進(jìn)程不斷加深，建設(shè)用地急劇增加，農(nóng)地非農(nóng)化趨勢(shì)快速發(fā)展導(dǎo)致耕地面積迅速減少。而水域、草地和未利用地增加主是人口遷移導(dǎo)致耕地撂荒、村落廢棄、城市建筑容積率和投入基礎(chǔ)設(shè)施成本增加等原因引起。

表1 1990-2016年惠水縣不同土地利用類型的變化情況Table 1 Variation situation of different land use types in Huishui County during 1990—2016

2000-2010年土地利用變化明顯，耕地和林地的利用率逐年下降，而其余4種土地利用類型(水域、建設(shè)用地、草地和未利用地)均呈一定的上升趨勢(shì)，其中耕地面積的變化較突出，由2000年的60 897.06 hm2降至2010年的50 367.87 hm2，減少10 529.19 hm2；林地面積由143 292.87 hm2減至33 879.95 hm2，年均降941.29 hm2；與1990-2000年相比，草地與建設(shè)用地增加的速度明顯加快，草地與建設(shè)用地分別增加8 003.34 hm2和11 180.61 hm2，建設(shè)用地增加面積為草地的1.4倍；林地的負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸放緩；未利用地和水域面積的變化相對(duì)較小，水域和未利用地分別增加557.46 hm2和200.7 hm2。

2010-2016年惠水縣耕地和建設(shè)用地大規(guī)模減少，耕地共減少6 328.71 hm2，年均降1 054.785 hm2，其動(dòng)態(tài)度為-2.09%；建設(shè)用地由2010年的17 455.23 hm2減至2016年的15 770.97 hm2，年均降280.71 hm2；水域和未利用地減少相對(duì)較少，分別為130.12 hm2和471.42 hm2；林地變化波動(dòng)不大，總體呈增加趨勢(shì)，2010-2016年由133 879.95 hm2增至134 144.78 hm2；草地處于持續(xù)增加趨勢(shì)，增加9 234.45 hm2。

2.1.2 土地利用綜合程度 從惠水縣土地利用綜合指數(shù)的空間分布格局(圖2)看出，壩區(qū)的土地利用綜合指數(shù)最高，其次是山壩交錯(cuò)區(qū)，最后是山區(qū)。主要原因?yàn)閴螀^(qū)地表平緩，土壤較肥沃，灌溉方便，稻田多，是糧食生產(chǎn)基地，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期利用與改造，成為各地的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，對(duì)人口承載、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)起著重要作用，而山區(qū)山高地陡，土層瘠薄，耕地少而分散，土地廣闊，人口稀少。

圖2 1990-2016年惠水縣土地利用綜合指數(shù)空間分布Fig.2 Spatial distribution of land use comprehensive index in Huishui County during 1990—2016

從時(shí)間分布(表2)看，1990年的土地利用綜合指數(shù)最低，為227.37。隨著城市化進(jìn)程和人口的增加，建設(shè)用地和未利用地不斷被開發(fā)，農(nóng)田不斷被占用，區(qū)域土地利用綜合指數(shù)不斷提高，到2010年達(dá)最高，為234.54，自然景觀進(jìn)一步破碎化。2010-2016年，土地利用綜合指數(shù)略微下降，2016年為230.67與2000年的土地利用綜合指數(shù)相差較小。

表2 1990-2016年惠水縣土地利用綜合指數(shù)Table 2 Land use comprehensive index in Huishui County during 1990—2016

2.2 惠水縣土地利用變化驅(qū)動(dòng)力

2.2.1 土地利用與人口增長(zhǎng)的關(guān)系 區(qū)域土地利用的變化和人口因素的影響是分不開的。人口數(shù)量增多會(huì)導(dǎo)致各類土地的需求發(fā)生變化，人口的持續(xù)增加也會(huì)導(dǎo)致耕地銳減[11]?；菟h1990年、2000年、2010年及2016年的人口數(shù)分別為36.5萬(wàn)人、41.2萬(wàn)人、45.1萬(wàn)人和45.9萬(wàn)人，1990-2016年惠水縣的人口增加了9.4萬(wàn)。1990-2016年土地利用的動(dòng)態(tài)度變化也同樣明顯，1990-2000年、2000-2010年和2010-2016年的土地利用動(dòng)態(tài)度分別為-0.59、-1.73和-2.09，耕地在工礦用地、交通運(yùn)輸用地及城區(qū)間的變化更加明顯。人口數(shù)量和人類對(duì)各式產(chǎn)品的需求是同步增長(zhǎng)的，要滿足持續(xù)增長(zhǎng)的需求，就必須調(diào)整土地利用的結(jié)構(gòu)或開發(fā)一些暫未被利用的土地?；菟h的未利用地幾乎不能被開發(fā)，因而只能通過(guò)發(fā)展原地、占用耕地等滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。

2.2.2 土地利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系 經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展是城市空間擴(kuò)展和土地利用變化最主要的驅(qū)動(dòng)力之一[12]。1990-2016年惠水縣的GDP和土地利用都發(fā)生了重大變化，1990年、2000年、2010年及2016年的生產(chǎn)總值分別為3.2億元、8.03億元、28.5億元和70.69億元；期間增加了67.49億元，增長(zhǎng)率為2 109.06%。從惠水縣1990-2016年土地利用結(jié)構(gòu)的變化看出，林地及耕地面積不斷減少，但工礦用地、交通運(yùn)輸用地的面積迅速擴(kuò)張。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展不僅促進(jìn)了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力向城市、城鎮(zhèn)的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)建設(shè)投資額不斷增加，建設(shè)力度不斷加大，對(duì)土地的需求量也不斷增加，同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也促進(jìn)了舊城的改造和新區(qū)的開發(fā)。

3 討論

土地是地球上每個(gè)人生存必需的自然資源，也是整個(gè)社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[13-14]。人類對(duì)土地施加的影響是基于自然屬性上的利用，土地利用變化也代表著人類在陸地活動(dòng)期間和表層環(huán)境產(chǎn)生的一種呼應(yīng)[15-16]。從土地利用的變化也能看出人類和自然間的關(guān)系是息息相關(guān)的，土地利用動(dòng)因在每個(gè)地區(qū)都存在差異化。

土地利用變化是綜合影響因素的結(jié)果，不僅只有傳統(tǒng)的人口、經(jīng)濟(jì)、政策因子會(huì)影響地區(qū)土地利用變化結(jié)構(gòu)，也存在很多間接影響因子。如產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的改革會(huì)帶來(lái)土地利用的變化，從而在各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門間進(jìn)行新一輪的土地資源分配[17]。此發(fā)展還會(huì)帶來(lái)工礦用地和交通用地的巨大使用需求，引發(fā)更多的用地爭(zhēng)議[18]。

4 結(jié)論

對(duì)貴州省惠水縣土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)力的研究表明，1990-2016年貴州省惠水縣土地利用動(dòng)態(tài)度、利用結(jié)構(gòu)和綜合指數(shù)等方面均有較明顯的變化，耕地面積保持持續(xù)下降，未利用地和水域面積呈先增后略減的趨勢(shì)，且變化比例相對(duì)較小，草地與建設(shè)用地則相反，呈持續(xù)增加；1990-2016年主要的土地利用變化是林地與草地、林地與建設(shè)用地、耕地與草地、耕地與建設(shè)用地之間的相互轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)分析看出，人口數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)促使各區(qū)域用地的需求發(fā)生變化，人口持續(xù)增加導(dǎo)致耕地銳減；經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了惠水縣土地利用變化。研究結(jié)果可為惠水縣土地利用的調(diào)控和實(shí)現(xiàn)及人地矛盾、生態(tài)建設(shè)、國(guó)土優(yōu)化、鄉(xiāng)村振興等問(wèn)題的科學(xué)認(rèn)識(shí)和解決提供有價(jià)值的理論知識(shí)和參考。

5 建議

5.1 優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展

牢牢樹立節(jié)約與集約土地的思想，在實(shí)現(xiàn)三大效益的基礎(chǔ)上發(fā)展好三大產(chǎn)業(yè)，利用最新的科學(xué)技術(shù)帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)集中式經(jīng)營(yíng)，不分散也不擴(kuò)張農(nóng)業(yè)用地，引導(dǎo)群眾使用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)。在節(jié)約農(nóng)地的基礎(chǔ)上，保證產(chǎn)量。建設(shè)工業(yè)用地的核心問(wèn)題就是保護(hù)好區(qū)域內(nèi)的環(huán)境，避免對(duì)土地造成污染，減少污染物的排放。

5.2 加強(qiáng)土地整理，提高土地利用率

在修整廢棄土地、平整土地、合并散落地塊和改善土壤等方法的基礎(chǔ)上，高效利用被閑置的低效土地，加強(qiáng)整理工作，強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)水、村、路、田等儲(chǔ)蓄資源的整理。與此同時(shí)提倡企業(yè)對(duì)內(nèi)部的建設(shè)用地進(jìn)行深入的挖掘和改造，對(duì)其中建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化廠房、提高容積率、不增加二次投資用地的優(yōu)質(zhì)企業(yè)給予一定的優(yōu)惠獎(jiǎng)勵(lì)，讓城鎮(zhèn)土地利用的效率真正得到提高[19]。

5.3 關(guān)注人口變化，促進(jìn)城鎮(zhèn)土地集約利用

土地利用變化的動(dòng)因取決于人口因素，建設(shè)用地需求量跟人口數(shù)量的增長(zhǎng)成正比。城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)加速了農(nóng)用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變。因此要密切關(guān)注人口的變化，實(shí)行相關(guān)的控制政策，在人口結(jié)構(gòu)上進(jìn)行深層的調(diào)整。為了土地的流向處于合理的狀態(tài)，需要大力扶植農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，通過(guò)建設(shè)我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村的方式來(lái)減緩城鎮(zhèn)化的進(jìn)程[20]。