朱玉丹，魏 媛

(1.貴州財經(jīng)大學(xué) 公共管理學(xué)院， 貴州 貴陽 550025；2.貴州財經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院， 貴州 貴陽 550025)

1 引言

土地是人類生產(chǎn)生活及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體，其利用方式和強(qiáng)度不斷改變著土地資源結(jié)構(gòu)及空間格局，研究土地利用的時空變化及其特征，能夠了解人類活動對自然資源和地理環(huán)境的影響程度[1～3]。目前，國內(nèi)外有關(guān)土地利用變化的研究已相當(dāng)成熟[4～6]。李青松等[7]基于動態(tài)度模型，對喀斯特高原湖泊的土地利用變化進(jìn)行分析研究。但對于喀斯特地區(qū)的城市新區(qū)土地利用變化研究較少[8]。觀山湖區(qū)是貴陽市的中心區(qū)，截至2021年，城鎮(zhèn)化率達(dá)85.4%，在發(fā)展過程中，各地類的時空變化強(qiáng)度較劇烈。本文利用觀山湖區(qū)3期土地利用數(shù)據(jù)，結(jié)合動態(tài)度模型和ArcGIS軟件[9,10]，分析了喀斯特山區(qū)的城市新區(qū)土地利用動態(tài)演變過程及空間差異特征，以期為喀斯特山區(qū)土地利用規(guī)劃、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

2 資料與方法

2.1 研究區(qū)概況

觀山湖區(qū)是2000年啟動建設(shè)的城市新區(qū)，位于貴陽市老城區(qū)西北部，地處東經(jīng)106°25′49″～106°41′23″，北緯26°31′48″～26°45′20″?？偯娣e307 km2，常住人口超64萬人。地處副熱帶季風(fēng)帶，年平均降雨量為1200 mm，年平均氣溫15 ℃?？偟貏菸髂细?、東北低，東、南、西三面環(huán)山，丘陵、盆地與水域相間分布，屬典型的云貴高原喀斯特地貌特征。區(qū)域廣布常綠闊葉林、次生針葉林，截至2020年，森林覆蓋率約45.77%。轄區(qū)內(nèi)有七河三湖(水庫)，水資源豐富。土壤以地帶性黃壤中鑲嵌石灰土、紫色土為主，質(zhì)地疏松。

2.2 數(shù)據(jù)來源

2010年、2015年、2020 年3期遙感影像數(shù)據(jù)均從地理空間數(shù)據(jù)云下載，分辨率為30 m，基于監(jiān)督分類和目視解譯等數(shù)據(jù)處理，形成土地利用圖庫，精度可靠，其土地利用類型劃分了6類，分別為耕地、林地、草地、水域及水利設(shè)施用地、未利用地和建設(shè)用地。

2.3 研究方法

2.3.1 單一土地利用動態(tài)度模型

單一土地利用動態(tài)度表示一定時期內(nèi)，研究區(qū)某土地利用類型的數(shù)量結(jié)構(gòu)的演變狀況及趨勢[11,12]。其表達(dá)式為:

(1)

式(1)中：K為一定時期內(nèi)某種地類的變化率；ua、ub為研究初期及末期某種地類的數(shù)量；T為研究期時長。

2.3.2 綜合土地利用動態(tài)度

綜合土地利用動態(tài)度表示一定時期內(nèi)，研究區(qū)整體的土地利用類型轉(zhuǎn)移及變化的強(qiáng)度[13,14]，其表達(dá)式為：

(2)

式(2)中：LC表示區(qū)域綜合土地利用動態(tài)度；LUi表示區(qū)域i種地類初期的面積(km2)；ΔLUi-j表示區(qū)域i種地類在某時間段轉(zhuǎn)換為第j種地類的面積(km2)；T對應(yīng)研究期間隔。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用數(shù)量變化特征

各地類面積的增減變化可初步了解土地利用的時序演變情況。觀山湖區(qū)2010～2020年的土地利用面積統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 觀山湖區(qū)2010～2020年土地利用面積統(tǒng)計 km2

由表1可知：整體上看，2010～2020 年，耕地面積縮減較為顯著，縮減了46.43 km2；草地面積減少8.81 km2；林地在所有地類中面積最大，且呈現(xiàn)增長趨勢，凈增 21.75 km2；水域及水利設(shè)施用地減少0.15 km2，由于其占地面積小，增減情況在所有地類中最不明顯；建設(shè)用地面積持續(xù)上升，分別增加了 25.08、10.68、35.76 km2。整個研究期內(nèi)，耕地、林地和建設(shè)用地都有不同程度的增減變化，其中建設(shè)用地持續(xù)擴(kuò)張，是城鎮(zhèn)化以及城市新區(qū)建設(shè)的體現(xiàn)。分時段來看，2010～2015 年，林地面積小幅縮減，但整體變化并不顯著，建設(shè)用地面積則大幅增加；2015～2020年，耕地面積減少25.50 km2，減少面積相較于前5年較多，建設(shè)用地和林地的面積分別增加10.68、24.38 km2，其中林地減少面積在各時段中最大；總體來說，耕地、建設(shè)用地以及林地是觀山湖區(qū)主導(dǎo)用地類型，其數(shù)量結(jié)構(gòu)變化使觀山湖區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較為顯著的變化。

3.2 土地利用空間格局變化特征

土地利用空間分布格局的變化會影響區(qū)域氣候及其周邊的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[15]。觀山湖區(qū)2010～2020年的土地利用數(shù)量空間分布如圖1所示。

圖1 觀山湖區(qū)2010～2020年土地利用數(shù)量空間分布

由圖1可以看出，2010～2020年，①觀山湖區(qū)東、中、西部地域分異明顯，東部原金陽新區(qū)以建設(shè)用地為主，中部朱昌鎮(zhèn)、金華鎮(zhèn)多耕地，西部百花湖鄉(xiāng)林水相間；②耕地逐步銳減。中部耕地顯著減少，表明城鎮(zhèn)化過程中耕地的犧牲較大；③建設(shè)用地逐步擴(kuò)張。建設(shè)用地呈現(xiàn)逐步擴(kuò)張的趨勢，集中在東部原金陽新區(qū)，中部下方金華鎮(zhèn)，2015年、2020年擴(kuò)張尤為明顯，以原金陽新區(qū)為中心，沿西南部擴(kuò)張，最主要的擴(kuò)張來自于原金陽新區(qū)、金華鎮(zhèn)的開發(fā)建設(shè)，說明其城市建設(shè)力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)；④林地逐步增加，尤其在2015～2020年最為明顯，說明2015年以來，貴陽市在退耕還林還草工程的推進(jìn)中成效較為顯著；⑤水域和水利設(shè)施用地、草地、未利用地增減情況不顯著，是因?yàn)檫@3個地類的基數(shù)相對來說較小?？傮w來看觀山湖區(qū)2010～2020年土地利用空間格局變化較為明顯，耕地、林地和建設(shè)用地的增減占主導(dǎo)地位。

3.3 土地利用動態(tài)度分析

研究區(qū)單一土地利用動態(tài)度和綜合動態(tài)度由公式(1)和(2)計算得出，計算分析結(jié)果見表2。

表2 觀山湖區(qū)各時段土地利用動態(tài)度 %

單一土地利用動態(tài)度可揭示各地類在研究期內(nèi)各時段的變化率。表2研究結(jié)果表明，2010～2020年，觀山湖區(qū)耕地動態(tài)度為-0.050%，草地為-0.071%、未利用地為-0.074%，水域?yàn)?0.001%，其動態(tài)度均呈負(fù)數(shù)，即面積都呈減少狀態(tài)，并且耕地和草地減速較快，水域減幅最小; 林地相較于研究期初有所增長，動態(tài)度為0.016%，且2015～2020年增幅較大，表明這5 a人類活動在林地面積變化上較為強(qiáng)烈，這一現(xiàn)象與貴陽市開展的一系列退耕還林工程相對應(yīng)，并取得一定的成效；建設(shè)用地面積持續(xù)增加且增速最快，年均擴(kuò)張23.84 km2，動態(tài)度達(dá)0.081%，水域及水利設(shè)施用地的面積增減速度在所有地類中最小。對比各時段，2010～2015年，林地縮減速度較小，為-0.004%，耕地和建設(shè)用地增減幅度較大，分別為-0.045%和0.114%；2015～2020 年，各地類的動態(tài)度比其他時段高，說明其增減變化最為劇烈，其中耕地和林地、草地、未利用地變化最突出，動態(tài)度分別達(dá)到 -0.071%、-0.036%、-0.135%和-0.150%，相較于 2010 年面積有大幅擴(kuò)展。

綜合土地利用動態(tài)度可表示研究區(qū)土地利用的整體變化趨勢。據(jù)表2計算數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)綜合動態(tài)度均呈正數(shù)，可以看出其變化強(qiáng)度均顯示出劇烈變化，而2010～2020年10年間與2015～2020年5年間對比較小，說明觀山湖區(qū)2015～2020年這5年的城鎮(zhèn)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，對于土地資源的需求較為強(qiáng)烈。從各時段來看，2010～2015 年土地類型增減幅度較小，綜合動態(tài)度為 0.217%；2015～2020 年綜合動態(tài)度提升到0.546%，說明各地類轉(zhuǎn)型頻繁且強(qiáng)度大；2010～2020 年綜合動態(tài)度下降到 0.299%，說明其各地類間的轉(zhuǎn)移及利用強(qiáng)度受到相關(guān)用地政策及人類活動的制約而有所降低。

4 研究結(jié)論與對策建議

4.1 研究結(jié)論

(1)觀山湖區(qū)的耕地、林地和建設(shè)用地合計約占總面積的94%，在各用地類型中占主導(dǎo)地位。近10年來土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)變化較為顯著，整體上耕地面積減幅較大，林地總量面積受退耕還林還草工程的實(shí)施而有所上升，草地、未利用地總量下降，水域面積變化不明顯，建設(shè)用地擴(kuò)張速度快，說明研究區(qū)城市化建設(shè)成果顯著。

(2)總體來看，觀山湖區(qū)在2010～2020年的綜合動態(tài)度僅0.299%，土地利用變化程度處于中等水平。從各時段來看，2015～2020 年土地利用變化相對劇烈，在綜合動態(tài)度上升到0.546%的情況下，各地類單一動態(tài)度也相對較高。

(3)觀山湖區(qū)2010～2020年土地利用空間格局變化較顯著，耕地和林地分布廣泛，建設(shè)用地顯著擴(kuò)張，但未利用地和草地覆蓋面積小，耕地、林地和建設(shè)用地的空間增減變化占主導(dǎo)地位。

4.2 對策建議

觀山湖區(qū)作為貴州省貴陽市的城市新區(qū)，當(dāng)前正處于快速發(fā)展時期，在生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展背景下，迫切需要走綠色可持續(xù)發(fā)展道路，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和新時期的高質(zhì)量發(fā)展。針對當(dāng)前觀山湖區(qū)土地利用實(shí)際情況及變化趨勢，提出以下促進(jìn)觀山湖區(qū)可持續(xù)、集約利用土地的對策建議。

(1)進(jìn)一步優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，在編制土地利用規(guī)劃時盡可能地做到系統(tǒng)科學(xué)，嚴(yán)格建設(shè)用地的審批和使用，必要時對城市建設(shè)用地進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格控制建設(shè)用地擴(kuò)張占用耕地，切實(shí)保障糧食安全。積極推動建設(shè)用地集約利用，避免其無序擴(kuò)張。

(2)合理開發(fā)自然資源，科學(xué)開展生態(tài)治理，嚴(yán)格保護(hù)林地、草地、水域等生態(tài)用地不受侵害，保障城市生態(tài)安全。

本文研究數(shù)據(jù)源于遙感影像的預(yù)處理，根據(jù)軟件提取的土地利用數(shù)據(jù)可能與官方公布的數(shù)據(jù)有一點(diǎn)差異，對各土地利用類型面積的更精確解譯有待深入研究。