孫善良, 張小平, 張志斌

(西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070)

土地是人類社會經(jīng)濟活動的主要空間載體，土地利用/覆被變化是人類與自然相互作用狀況的重要表征[1-2]。土地利用變化關(guān)系到氣候、生物多樣性、資源環(huán)境可持續(xù)利用、能量循環(huán)等諸多全球環(huán)境變化的核心問題，是全球環(huán)境變化領(lǐng)域研究的前沿和熱點[3]。目前，國內(nèi)外的研究主要集中在土地利用的分布特征[4]、驅(qū)動因素[5-6]、預(yù)測和模型構(gòu)建[7-8]、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)等[9-10]方面。隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)用地不斷增加，土地供需矛盾日益突出，因此，如何高效、合理利用土地成為實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題[11]。而土地利用變化驅(qū)動因素研究可以揭示土地利用變化的原因、內(nèi)部機制與基本過程，對實現(xiàn)地區(qū)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。已有研究表明，土地利用變化受自然和人文因素的綜合影響[12-15]。人為因素如政策調(diào)控[16]、經(jīng)濟驅(qū)動[17]、城鎮(zhèn)化[18]、人口規(guī)模等[19]是土地利用變化的主導(dǎo)因素，而自然條件如氣候[20]、海拔等[21]則起促進作用。研究區(qū)域則涵蓋各級行政區(qū)[5,10,12-13]、經(jīng)濟區(qū)[19]、流域[22]、生態(tài)脆弱區(qū)等[23]多種尺度。陜西省土地利用的相關(guān)研究也備受關(guān)注，國內(nèi)許多學(xué)者以陜西省或局部區(qū)域為研究對象進行了大量研究，如耿甜偉[24]、岳杙筱等[25]基于陜西省的土地利用數(shù)據(jù)，對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行分析；卓靜等[26]研究發(fā)現(xiàn)，陜北地區(qū)耕地面積下降且主要轉(zhuǎn)化為林地、草地，生態(tài)恢復(fù)工程的實施是土地利用變化的主要因素，氣候變化起輔助作用。馬新萍等[27]對西安地區(qū)的土地利用進行研究發(fā)現(xiàn)，建設(shè)用地、草地面積增加，耕地、林地、水域面積減少，政策因素是土地利用變化的主要驅(qū)動力。現(xiàn)有研究側(cè)重于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及各個地區(qū)的土地利用變化及驅(qū)動因素分析，缺乏對陜西省整體的綜合研究以及三大區(qū)之間的比較研究，土地利用變化的區(qū)域差異性有待探索。

陜西省地貌類型復(fù)雜，氣候類型多樣，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，土地資源利用的區(qū)域化程度也差異明顯。作為西北地區(qū)的門戶，處于“一帶一路”的重要節(jié)點和向西開放的前沿位置，土地資源利用結(jié)構(gòu)變化過程研究對西北地區(qū)人地關(guān)系具有較強的典型性和重要的代表性。并且隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和城市化水平不斷提高，土地利用特征進一步發(fā)生變化，導(dǎo)致其發(fā)生變化的驅(qū)動因素有待深入探討。因此，本文基于2000，2010和2018年土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用土地利用動態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、空間自相關(guān)等方法從多個尺度分析陜西省土地利用的時空演變特征，并利用主成分分析法對其土地利用變化的驅(qū)動力進行探索。以期促進陜西省土地資源綜合優(yōu)化配置和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，為研究西北地區(qū)的土地利用提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

陜西省位于我國西北地區(qū)，下轄10個地級市，107個縣(區(qū)、縣級市)，總面積2.06×105km2。地域狹長，橫跨3個氣候帶，南北氣候差異較大。地形復(fù)雜多樣，包含高原、平原、盆地和山地等，地勢呈南北高、中間低的特點，按照地形特征可將陜西省劃分為關(guān)中平原(西安市、寶雞市、咸陽市、銅川市、渭南市)、陜北黃土高原(榆林市、延安市)和陜南秦巴山區(qū)(漢中市、安康市、商洛市)。關(guān)中平原地勢平坦，土地利用類型以耕地、建設(shè)用地為主，依托政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等優(yōu)勢，社會經(jīng)濟發(fā)展水平最高，在城鎮(zhèn)化過程中存在資源開發(fā)強度過大，建設(shè)用地侵占優(yōu)質(zhì)耕地，土地利用集約化水平較低等問題。陜北屬于黃土高原區(qū)，生態(tài)脆弱，土地利用類型以草地、耕地為主，水土流失、土地沙漠化等問題嚴(yán)峻，是退耕還林還草政策實施的重點區(qū)域，近年來依托豐富的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟得到較快發(fā)展。陜南主要為山地丘陵，土地利用類型主要為林地、草地，是我國重要的生態(tài)保護區(qū)，受地理位置和地形條件的限制，社會經(jīng)濟發(fā)展水平較低，開發(fā)程度有限。三大區(qū)之間區(qū)域差異顯著，社會經(jīng)濟發(fā)展不平衡，研究其土地利用變化及驅(qū)動因素有利于統(tǒng)籌謀劃陜西省國土空間開發(fā)的戰(zhàn)略格局以及科學(xué)規(guī)劃三大區(qū)域的空間開發(fā)導(dǎo)向。

2 數(shù)據(jù)來源

陜西省土地利用數(shù)據(jù)(2000，2010和2018年)以及數(shù)字高程模型(DEM)90 m數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。其中土地利用數(shù)據(jù)包括耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)居民建設(shè)用地、未利用地6類(表1)，分辨率為30 m×30 m，土地利用/覆被類型遙感解譯精度為95.7%[28]。為加強對建設(shè)用地的分析，本文將城鄉(xiāng)建設(shè)用地進行細分(表1)。土地利用變化評價指標(biāo)體系中(表6)有關(guān)人口、經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平等指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自于2001—2019年陜西省統(tǒng)計年鑒。

表1 土地利用分類體系

3 研究方法

3.1 土地利用變化動態(tài)度

3.1.1 單一土地利用變化動態(tài)度 單一土地利用變化動態(tài)度，主要用于計算某一土地利用類型在某段時間內(nèi)的面積變化情況，同時也可用來估計未來若干年內(nèi)土地利用變化趨勢以及變化速度[29]。其計算公式為：

(1)

式中：K為研究期內(nèi)某一土地利用類型的變化率;Ua，Ub分別為研究初期、末期該種土地利用類型的面積;T為研究時段。

3.1.2 綜合土地利用變化動態(tài)度 綜合土地利用變化動態(tài)度可以反映出研究區(qū)域內(nèi)土地利用變化速率的整體差異。LC值越大，表示研究區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)化越劇烈。其計算公式為：

(2)

式中：LC表示綜合土地利用動態(tài)度； LWi表示研究初期第i類土地利用類型面積； ΔLWi-j表示在研究期內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)為非i類其他土地類型的面積絕對值；T為研究時長。

3.2 空間自相關(guān)

空間自相關(guān)可用來判斷研究區(qū)內(nèi)各土地利用類型有無聚集性，通常包括全局自相關(guān)和局部自相關(guān)。全局自相關(guān)采用Moran’sI統(tǒng)計量，Local Moran’sI是局域空間自相關(guān)指標(biāo)，計算公式為[30]：

(3)

(i≠j)

(4)

3.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用功能轉(zhuǎn)型通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣模型來具體分析。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述[28]。利用ArcGIS對任意兩期土地利用變更數(shù)據(jù)進行空間疊加，獲取各研究時段土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，作為結(jié)構(gòu)分析與變化方向分析的基礎(chǔ)，可更好地表征土地利用的結(jié)構(gòu)特征與用地功能類型變化。其表達式為：

(5)

式中：S為面積;n為土地利用類型數(shù)量;i，j分別為研究初期與末期的土地利用類型。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用現(xiàn)狀

通過分析陜西省土地利用類型分布和面積變化圖(見封3附圖6和圖1)發(fā)現(xiàn)，陜西省土地利用類型受自然條件的影響，空間差異性顯著。

圖1 陜西省2000-2018年土地利用類型面積變化

土地利用類型主要以草地、耕地、林地為主，共約占土地利用面積的95%。其中草地約占38%，呈點狀零散分布，破碎度較大，主要分布在陜北黃土高原中部以及秦嶺以南的丘陵地區(qū)；耕地約占34%，主要分布在關(guān)中平原、漢中盆地、安康盆地，此外在陜北黃土高原北部零散分布；林地集中分布在秦嶺沿線一帶、陜西南部的米倉山、大巴山以及陜北黃土高原的子午嶺和黃龍山，面積約占23%。水域、未利用地分別約占研究區(qū)面積的1%，2%。其中水域主要以河流為主，如渭河、漢江等；未利用地集中分布在陜北長城沿線以西的毛烏素沙地。城鎮(zhèn)居民用地、農(nóng)村居民用地和工礦生產(chǎn)用地面積較小，共約占研究區(qū)面積的2%，城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民用地主要分布在交通便利、便于開發(fā)的平原、盆地等，如關(guān)中平原、安康盆地，工礦生產(chǎn)用地主要分布在陜北高原西北部。就其變化而言，耕地、未利用地面積均有所下降，其他土地利用類型面積均有所上升，其中城鎮(zhèn)居民用地、工礦建設(shè)用地面積上升幅度較大。雖然各土地利用類型面積均有所變化，但土地利用結(jié)構(gòu)并無變化，仍以草地、耕地、林地為主。

4.2 土地利用時空演變分析

4.2.1 土地利用動態(tài)變化 從陜西省2000—2018年各土地利用類型的動態(tài)度上來看(表2)，陜西省不同用地類型的動態(tài)度差異明顯，工礦建設(shè)用地和城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民用地動態(tài)度較大，其中，工礦建設(shè)用地增速最快，年均增速高達50.62%，共計增加1 169.13 km2；城鎮(zhèn)居民用地年均增速為9.11%，共計增加905.12 km2；農(nóng)村居民用地面積呈先升后降的趨勢，共計增加410.79 km2，兩個時期的動態(tài)度分別為2.31%和-0.64。由于經(jīng)濟體制改革和城鎮(zhèn)化發(fā)展，人類對土地的需求逐漸增長，建設(shè)用地面積急劇增長。未利用地、耕地、林地、草地的動態(tài)度變化居中，其中未利用地面積以年均0.39%的速度持續(xù)減少，共計減少331.72 km2；未利用地的減少表明加大了對未利用地的開發(fā)利用程度。耕地面積流失最多，年均遞減速率為0.38%，累計減少4 976.55 km2；林地、草地有所增加，分別增加了1 478.36和1 325.83 km2，年均增速分別為0.18%，0.09%；耕地在2000—2010年面積下降趨勢快于2010—2018年，而林地、草地面積在2010年之前增長較快，表明在退耕還林還草初期，植被快速恢復(fù)，占用大量耕地，隨后保持穩(wěn)定。水域動態(tài)度最小，面積變化不大。

表2 陜西省2000-2018年土地利用變化幅度及動態(tài)度

從各縣(區(qū)、縣級市)綜合土地用動態(tài)度的空間變化上看(圖2)，2000—2018年，陜北黃土高原區(qū)土地利用動態(tài)度最大，其次是關(guān)中平原區(qū)，陜南秦巴山區(qū)變化最小。其中，延安市北部(寶塔區(qū)、安塞區(qū)、志丹縣和延長縣)和西安市中部(高陵區(qū)、未央?yún)^(qū)和雁塔區(qū))的動態(tài)度最大，榆林市、咸陽市、渭南市、銅川市的動態(tài)度也相對較大。從兩個時期來看，2000—2010年土地動態(tài)度的空間變化較2010—2018年明顯。2000—2010年，榆林市、延安市北部、西安市、咸陽市南部和渭南市的土地利用變化動態(tài)度較大，其中，榆林市吳堡縣、延安市安塞區(qū)和延長縣、西安市未央?yún)^(qū)和寶塔區(qū)的土地利用變化最大。2010—2018年，土地利用動態(tài)度較高的區(qū)域主要表現(xiàn)在西安市和榆林市北部(榆陽區(qū)、神木市、府谷縣和吳堡縣)。

圖2 陜西省各縣(區(qū)、縣級市)2000-2018年土地動態(tài)度空間變化

4.2.2 土地利用空間特征變化 為進一步探索陜西省土地利用的空間分布及變化狀況，以陜西省107個縣(區(qū)、縣級市)為空間單元對單位面積(100 km2)內(nèi)耕地、林地、草地、水域、未利用地、城鎮(zhèn)居民用地、農(nóng)村居民用地和工礦生產(chǎn)用地面積做全局(表3)和局域空間自相關(guān)分析(圖3)，從表4檢驗結(jié)果顯示，陜西省各土地利用類型全局Moran’sI值均大于0，p值均小于0.001，說明研究區(qū)內(nèi)各土地利用類型整體上呈顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系，具有非常明顯的集聚性性。其中農(nóng)村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地、表現(xiàn)較為突出，空間集聚性強，水域、城鎮(zhèn)居民用地和工礦生產(chǎn)用地的空間集聚性相對較弱。

表3 陜西省各土地利用類型全局空間自相關(guān)顯著性檢驗結(jié)果

圖3 陜西省2000-2018年不同土地利用類型的局域Moran I值的空間分布

土地利用局域MoranI值的空間分布圖(圖3)直觀反映了8種土地利用類型空間分布及變化特征。2000—2018年研究區(qū)耕地、林地、水域、未利用地和城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民用地集聚區(qū)并無明顯變化，草地、工礦建設(shè)用地形成新的集聚區(qū)。耕地、林地、草地和農(nóng)村居民用地主要表現(xiàn)為“高—高”和“低—低”聚集，水域和未利用地主要表現(xiàn)為“高—高”聚集，城鎮(zhèn)居民用地和工礦建設(shè)用地主要表現(xiàn)為“高—高”和“高—低”聚集。其中，耕地“高—高”集聚區(qū)主要分布在榆林市東南部、咸陽市、渭南市、西安市北部以及寶雞、漢中、安康市中部地區(qū)。林地“高—高”集聚區(qū)主要分布在西安寶雞南部、漢中安康北部、延安市中部地區(qū)。耕地高低集聚區(qū)表現(xiàn)出與林地高低集聚區(qū)相反的現(xiàn)狀。未利用地“高—高”集聚區(qū)分布最集中，主要分布在榆林市西北部。水域的空間自相關(guān)性相對較弱，分布相對分散，主要呈帶狀分布于關(guān)中平原中部。城鎮(zhèn)居民用地“高—高”集聚區(qū)主要分布在西安市、咸陽市和渭南市，而在“高—高”集聚區(qū)周圍表現(xiàn)為“低—高”聚集，“高—低”集聚呈點狀分布，表明在關(guān)中平原地區(qū)城鎮(zhèn)居民用地的分布集中連片，而在其他地區(qū)的分布較為分散。城鎮(zhèn)居民用地的MoranI值呈持續(xù)上升趨勢，表明其空間集聚性在逐漸增強。農(nóng)村居民用地“高—高”集聚區(qū)的分布和具有空間趨同性，但其“高—高”集聚區(qū)范圍較大。草地“高—高”集聚區(qū)主要分布在榆林市北部、延安市西部、安康市南部地區(qū)。而低值區(qū)主要是在關(guān)中平原城市群。2000—2010年，草地在延安市東部的延長縣、宜川縣形成新的集聚區(qū)。工礦建設(shè)用地“高—高”集聚區(qū)主要分布在以西安市為中心的關(guān)中城市群，“高—低”和“低—高”集聚主要分布在“高—高”集聚區(qū)邊緣地帶，并且有向“高—高”集聚轉(zhuǎn)化的趨勢。2000—2018年，工礦建設(shè)用地在榆林市西北部的榆陽區(qū)、神木市形成新的集聚區(qū)，主要由于近年來榆林市依托豐富的礦產(chǎn)資源，社會經(jīng)濟發(fā)展較快。

4.2.3 土地利用轉(zhuǎn)型分析 為分析土地利用類型內(nèi)部之間的面積轉(zhuǎn)化情況，利用ArcGIS 10.6對2000—2010年和2010—2018年兩個時段的土地利用數(shù)據(jù)進行疊加處理，得到陜西省2000—2010年和2010—2018年的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣以及土地利用轉(zhuǎn)型空間變化圖(表4—5，圖4)?？梢缘贸觯?①2000—2010年，耕地和未利用地面積減少，其他土地利用類型均有所增加。從土地流出上看，耕地(-3 708.77 km2)的減少主要流向草地和林地，轉(zhuǎn)化面積分別為4 129.66 km2和1 382.91 km2；未利用地(-240.59 km2)的減少主要流向草地和耕地，轉(zhuǎn)移面積分別為215.10 km2和79.65 km2。從土地來源上看，林地、草地、建設(shè)用地面積增加較為明顯。其中林地凈增加面積為1 671.78 km2，主要來源于耕地(1 382.91 km2)和草地(1 091.09 km2)的轉(zhuǎn)移；草地凈增加面積為1 122.34 km2，主要由耕地(4 129.66 km2)轉(zhuǎn)化而來；建設(shè)用地中城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民用地凈增加面積分別為321.03 km2和564.17 km2，都主要來源與耕地的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移面積分別為250.12 km2和658.66 km2，工礦建設(shè)用地凈增加面積為265.19 km2，主要來源于耕地(133.18 km2)和未利用地(47.89 km2)的轉(zhuǎn)化。 ②2010—2018年，耕地、林地、未利用地、農(nóng)村居民用地面積減少，草地、水域和城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民用地面積均有所增加。從土地流出上看，耕地(-1 267.78 km2)和林地(-193.42 km2)的減少都主要流向草地，轉(zhuǎn)化面積分別為3 560.76 km2和1 315.13 km2；未利用地(-91.13 km2)主要流向耕地、工礦建設(shè)用地和草地，轉(zhuǎn)移面積分別為163.27，138.67 km2和114.98 km2。從土地來源上看，城鎮(zhèn)居民用地和工礦建設(shè)用地面積增加較為明顯。其中城鎮(zhèn)居民用地凈增加面積為584.09 km2，主要來源于耕地(333.63 km2)和農(nóng)村居民用地(169.29 km2)的轉(zhuǎn)化；工礦建設(shè)用地凈增加面積為903.94 km2，主要來源于對耕地(388.02 km2)和草地(395.44 km2)的侵占。

表4 陜西省2000-2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

圖4 陜西省2000-2018年土地利用轉(zhuǎn)移空間變化

綜合來看，兩個時期都表現(xiàn)為建設(shè)用地、林地、草地對耕地的侵占。兩個時期內(nèi)，城市居民用地和工礦建設(shè)用地面積增幅最大，其面積變化主要來源均為耕地，且隨著時間發(fā)展，轉(zhuǎn)換面積增加。城市化和社會經(jīng)濟的發(fā)展，導(dǎo)致原有發(fā)展空間不足以滿足人類活動從而占用耕地，如城鎮(zhèn)化的發(fā)展對生活、工業(yè)用地的需求以及社會基礎(chǔ)設(shè)施的修建等，部分耕地逐漸轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地以及農(nóng)村居民用地向城鎮(zhèn)居民用地的升級；且隨著城鎮(zhèn)化進一步推進，工礦建設(shè)用地開始占用草地，土地矛盾進一步加劇。2000—2010年，耕地面積下降較快，林地、草地面積迅速增加，表明退耕還林還草政策實施初期的效果較為明顯，植被覆蓋率顯著提升。

2010—2018年，耕地面積下降趨勢變緩，草地面積增加趨勢變緩，林地面積有所下降。主要由于耕地向林地、草地的轉(zhuǎn)化面積減少，林地面積下降一方面由于補充來源減少，另一方面受自然環(huán)境的影響以及管理不善導(dǎo)致林地退化。

表5 陜西省2010-2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

通過分析土地利用轉(zhuǎn)移空間變化(圖4)，耕地、林地、草地、建設(shè)用地在關(guān)中和陜北地區(qū)變化較為明顯，水域生態(tài)用地和未利用地變化并不明顯。其中耕地流失嚴(yán)重，主要是轉(zhuǎn)化為草地、林地、城鎮(zhèn)居民用地，在西安市中部(未央?yún)^(qū)、灞橋區(qū)、雁塔區(qū)、高陵區(qū))、榆林市(府谷縣、神木市、榆陽區(qū)、佳縣)主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)居民用地，在延安市北部(志丹縣、安塞區(qū)、寶塔區(qū)、延長線)主要轉(zhuǎn)化為林地、草地，補充來源主要是在榆林市西北部(定邊縣、榆陽區(qū))對未利用地、草地的開發(fā)。在西安市中部農(nóng)村居民用地向城鎮(zhèn)居民用地的轉(zhuǎn)化也較為明顯，工礦生產(chǎn)用地的增加主要集中在榆林市(榆陽區(qū)、神木市和府谷縣)，由未利用地和草地轉(zhuǎn)化而來。西安市作為關(guān)中平原城市群增長極，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的發(fā)展規(guī)模突出，此外，區(qū)域內(nèi)其他城市的建設(shè)用地規(guī)模也同步增長，西安市對城市群發(fā)展存在帶動作用。草地、林地明顯增加的區(qū)域主要是原本植被覆蓋率低且是退耕還林還草重點區(qū)域的陜北中東部地區(qū)。總體來說，榆林市、延安市和西安市的土地利用變化最明顯，榆林市和延安市主要表現(xiàn)為耕地向林地和草地轉(zhuǎn)移以及未利用地和草地向工礦建設(shè)用地轉(zhuǎn)移，西安市主要表現(xiàn)為耕地和農(nóng)村居民用地向城鎮(zhèn)居民用地轉(zhuǎn)移。

4.3 土地利用變化驅(qū)動因素分析

4.3.1 驅(qū)動因子主成分分析 土地利用類型的轉(zhuǎn)變是自然因素和人類活動共同作用的結(jié)果，但自然條件在短時間序列上對土地利用的變化作用并不明顯，人類活動在短期內(nèi)對土地利用變化的影響較為顯著，尤其是在快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化時期，因此本文主要分析人類活動對土地利用變化的影響。依據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性以及可操作性原則，結(jié)合陜西省社會經(jīng)濟發(fā)展實際狀況以及數(shù)據(jù)的可獲性，從人口、經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平等方面共選取13個指標(biāo)，建立陜西省土地利用變化評價指標(biāo)體系(表6)，利用SPSS 19.0進行主成分分析。

表6 陜西省土地利用變化評價指標(biāo)體系

KMO和Bartlett檢驗結(jié)果詳見表7。KMO值為0.822大于0.5，顯著性水平為0.000，可以進行因子分析。主成分特征值及貢獻率的結(jié)果詳見表8。取主成分特征值大于1，且其累計貢獻率大于90%的2個主成分。第一主成分與城市化率(X3)、GDP(X4)和人均GDP(X5)具有較強的正相關(guān)性；第二主成分與第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(X8，X9)具有較強的相關(guān)性。由此可見，土地利用變化的主要因素是城市化發(fā)展過程中社會經(jīng)濟的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整(表9)。

表8 驅(qū)動因子特征值及主成分貢獻率

表9 驅(qū)動因子載荷矩陣

4.3.2 驅(qū)動因素區(qū)域差異分析 由圖3—5可知，研究區(qū)土地利用類型的分布存在著較強的空間異質(zhì)性，關(guān)中、陜北和陜南三大區(qū)域之間社會經(jīng)濟發(fā)展和自然資源條件差異顯著，導(dǎo)致土地利用變化以及驅(qū)動因素也具有空間差異性。因此，分別分析了關(guān)中、陜北和陜南三大區(qū)之間土地利用變化的驅(qū)動因素。 ①關(guān)中平原區(qū)土地利用變化較大，且主要表現(xiàn)為建設(shè)用地侵占其他土地利用類型，關(guān)中地區(qū)作為陜西省經(jīng)濟發(fā)展水平最高的地區(qū)，社會經(jīng)濟的發(fā)展、人口規(guī)模的變化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高促進了土地利用類型之間的轉(zhuǎn)化。2000—2018年，關(guān)中平原的GDP由2000年的1 275.95億元上升到2018年的14 802.05億元，增長了10倍多，總?cè)丝谠黾恿?15.44萬人，城鎮(zhèn)人口增加了641.77萬人，城市化率由2000年的37.72%上升到2018年的60.81%。西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施促進了經(jīng)濟的發(fā)展，間接影響土地利用的變化，區(qū)域發(fā)展的一切經(jīng)濟活動均以土地為承載，不斷提高的經(jīng)濟水平對城鎮(zhèn)用地需求逐漸增加。主要表現(xiàn)為新增城市人口、城鎮(zhèn)外延擴張、基礎(chǔ)設(shè)施的修建等促進了建設(shè)用地的擴張，以西安為中心的城市群表現(xiàn)最明顯。 ②陜北黃土高原區(qū)土地利用變化也較大，主要表現(xiàn)為耕地轉(zhuǎn)向林地和草地以及未利用地、草地轉(zhuǎn)向工礦建設(shè)用地。該地區(qū)的土地利用變化主要受政策因素的影響，1999年，陜西省作為試點區(qū)域，率先開始實施的退耕還林還草政策，改善了土地利用結(jié)構(gòu)，其中作為“雙退”重點區(qū)域的陜北地區(qū)，大量耕地、荒地轉(zhuǎn)化為草地、林地，植被覆蓋率提高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善。雖然較多耕地轉(zhuǎn)化成林地、草地，但都是對耕地質(zhì)量較差和不適宜農(nóng)作物生長地區(qū)的改造，長遠來看，對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)具有積極意義。此外，該地區(qū)具有豐富的礦產(chǎn)資源，近年來第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進了工礦建設(shè)用地的擴張。 ③陜南秦巴山區(qū)土地利用變化相對較小，主要受地理位置和地形條件的限制，社會經(jīng)濟發(fā)展水平較低，開發(fā)程度有限，對土地利用變化的影響相對較小。漢中市和安康市中部土地利用變化相對較為明顯，主要表現(xiàn)為建設(shè)用地有所擴張，農(nóng)村居民用地向城鎮(zhèn)居民用地轉(zhuǎn)化。2000—2018年，陜南城鎮(zhèn)人口增加了230.51萬人，城市化率由21.67%上升到48.96%，城市化的發(fā)展是促進其土地利用變化的主要因素。陜南作為我國重要的生態(tài)保護區(qū)，近年實施的生態(tài)扶貧搬遷工程也對土地利用的變化產(chǎn)生了重要影響。

5 結(jié) 論

(1) 陜西省不同用地類型的動態(tài)度差異明顯，工礦建設(shè)用地和城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民用地動態(tài)度較大，其次是未利用地、耕地、林地、草地，水域動態(tài)度最小。其中，工礦建設(shè)用地和城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民用地分別增加了1 169.13，905.12 km2和410.79 km2，未利用地面積共計減少331.72 km2，耕地面積累計減少4 976.55 km2，林地、草地面積分別增加了1 478.36 km2和1 325.83 km2，水域面積變化不大。

(2) 農(nóng)村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地、空間聚集性強，水域、城鎮(zhèn)居民用地和工礦生產(chǎn)用地的空間集聚性性相對較弱。草地在延安市東部的延長縣、宜川縣形成新的集聚區(qū)，城鎮(zhèn)居民用地集聚性逐漸增強，工礦建設(shè)用地在榆林市西北部的榆陽區(qū)、神木市形成新的集聚區(qū)。

(3) 土地利用轉(zhuǎn)型的結(jié)果表現(xiàn)為建設(shè)用地、林地、草地對耕地的侵占。陜北高原和關(guān)中平原土地利用轉(zhuǎn)移相對頻繁，陜南土地利用轉(zhuǎn)換相對較小。其中，榆林市、延安市和西安市的土地利用轉(zhuǎn)移變化最明顯，榆林市和延安市主要表現(xiàn)為耕地向林地和草地轉(zhuǎn)移以及未利用地和草地向工礦建設(shè)用地轉(zhuǎn)移，西安市主要表現(xiàn)為耕地和農(nóng)村居民用地向城鎮(zhèn)居民用地轉(zhuǎn)移。

(4) 土地利用變化的主要因素是城市化發(fā)展過程中社會經(jīng)濟的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。關(guān)中平原區(qū)受經(jīng)濟、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響土地利用變化較大，陜北黃土高原區(qū)主要受政策因素的影響，陜南秦巴山區(qū)受自然條件的限制土地利用變化不明顯。

6 討 論

陜西省土地利用變化較為明顯的地區(qū)是關(guān)中和陜北，陜南變化并不明顯。其中，關(guān)中平原主要表現(xiàn)為建設(shè)用地侵占耕地，陜北黃土高原主要表現(xiàn)為耕地向林地、草地轉(zhuǎn)化。這與已有研究[26-27]結(jié)果一致。土地利用變化的主要影響因子分別是城市化率、人均GDP、國內(nèi)生產(chǎn)總值、第二三產(chǎn)業(yè)比重，表明經(jīng)濟、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響陜西省土地利用變化的主要因素，此外政策對土地利用變化的影響也不容忽視。由于土地利用變化區(qū)域差異較大，且三大區(qū)之間的經(jīng)濟發(fā)展情況以及自然條件不同，未來應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的資源稟賦，確定不同的土地利用規(guī)劃。關(guān)中平原區(qū)要注重經(jīng)濟與生態(tài)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，嚴(yán)格控制城鄉(xiāng)建設(shè)用地侵占耕地及其他土地利用類型，對土地資源進行科學(xué)規(guī)劃、合理利用、優(yōu)化布局、保護環(huán)境，提高節(jié)約集約用地水平。陜北由于生態(tài)環(huán)境脆弱，要注重對生態(tài)環(huán)境的保護，繼續(xù)實施平整土地、修建堤壩、植樹造林等一系列生態(tài)保護措施，并加大對草地、林地的管理，避免草地、林地出現(xiàn)退化。陜南是全省林地、草地的主要分布區(qū)，林地、草地等基礎(chǔ)性生態(tài)用地不宜進行大規(guī)模、高強度的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化開發(fā)，未來仍要以生態(tài)環(huán)境保護和建設(shè)為重點，鼓勵擴大林地面積，穩(wěn)定草地面積，提高生態(tài)服務(wù)功能。

土地利用在空間上的變化是自然和人類相互交互作用的過程，本研究只分析了2000—2018年人類活動與土地利用變化的關(guān)系，沒有考慮自然因素，如氣候、地形等因素的干擾。此外，土地利用驅(qū)動因素分析指標(biāo)選取并未涉及到政策方面，政策因素分析僅為定性分析。2000—2018年，陜西省的土地利用變化與政府實施的宏觀政策息息相關(guān)，因此未來應(yīng)加強宏觀政策土對地利用變化影響的定量研究，以更好地為各級土地管理部門提供理論依據(jù)和政策建議。