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        廣西防城金花茶國家級自然保護區(qū)建立對區(qū)域土地利用動態(tài)的影響

        2022-06-29 01:53:32黃秋霞廖南燕楊元征俎佳星王嘉麗蔡文華蘇宏新
        熱帶地理 2022年6期
        關(guān)鍵詞:耕地建設(shè)

        黃秋霞,廖南燕,楊元征,3,4,俎佳星,3,4,王嘉麗,3,4,蔡文華,3,4,楊 健,3,4,蘇宏新,3,4,楊 婷

        (1. 南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,南 寧530001;2. 廣西壯族自治區(qū)防城金花茶國家級自然保護區(qū)管理處,廣西 防城港 538021;3. 北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室,南寧 530001;4. 廣西地表過程與智能模擬重點實驗室,南寧 530001)

        自然保護區(qū)的建立是保護珍稀動植物及其生境的重要舉措(Maiorano et al., 2008; Lung et al.,2010; Radeloff et al., 2010),其在緩解土地利用變化、保護生態(tài)多樣性方面起積極作用(Stein et al.,2008;Xu et al.,2017)。自1956年中國建立第一個自然保護區(qū)(鼎湖山國家級自然保護區(qū),面積為11.33 km2)以來,自然保護區(qū)數(shù)量和面積不斷增加,建設(shè)體系日益成熟(張鐿鋰等,2015),了解自然保護區(qū)是否有效實現(xiàn)保護目的逐漸成為熱點話題,但其建設(shè)成效評估體系仍不完善(祝萍等,2018)。目前,評價保護區(qū)建設(shè)成效的方法很多,至今尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。土地利用變化能夠直觀表現(xiàn)自然保護區(qū)保護成效(郭子良等,2021),但簡單分析保護區(qū)成立以來的土地利用類型面積變化并不能達到有效評價的目的。從長時間序列深入了解保護區(qū)及其鄰近區(qū)土地利用類型動態(tài)演變,可以綜合評估保護區(qū)建設(shè)成效,為土地資源規(guī)劃提供決策支撐,對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義(Lambert et al.,2017)。

        土地利用是鏈接人類社會經(jīng)濟活動與自然生態(tài)過程的紐帶(Liu et al.,2014),其利用方式轉(zhuǎn)變對生物多樣性(García et al., 2007)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(田義超等,2015;劉曉娟等,2019;Chen et al.,2020; Cao et al., 2021)、資源的可持續(xù)利用(姚靜韜等,2020)以及氣候變化都有深遠影響(Bu et al.,2014;Huang et al.,2015)。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對自然保護區(qū)土地利用變化做了大量研究,主要利用地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計與景觀生態(tài)學(xué)方法分析保護區(qū)建立后土地利用和景觀格局動態(tài)變化(Zhang et al.,2017;張宏靜等,2021),探討造成該動態(tài)變化的驅(qū)動因素(Su et al., 2015;滿蘇爾·沙比提等,2016,2017),并預(yù)測未來土地利用變化趨勢及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響(井云清等,2016;Zhang et al.,2019;Li et al.,2021)。但目前研究較多集中在保護區(qū)內(nèi)部,較少針對保護區(qū)內(nèi)部與外部土地利用動態(tài)差異。

        廣西防城金花茶國家級自然保護區(qū)(簡稱“金花茶保護區(qū)”)位于廣西壯族自治區(qū)防城港市境內(nèi),于1986年經(jīng)廣西壯族自治區(qū)人民政府批準(zhǔn),建立廣西防城上岳金花茶自治區(qū)級自然保護區(qū),1994年晉升為國家級自然保護區(qū),主要保護對象為珍稀瀕危金花茶組植物及其生境,是中國乃至世界金花茶植物的分布中心。目前對金花茶保護區(qū)的研究主要集中在植物多樣性(龐潔等,2008)、植物資源保護及開發(fā)(謝釗等,2019)、昆蟲區(qū)系分析(莫璐瑕等,2014)等方面,對其土地利用變化的研究比較少。保護區(qū)的建立使人類活動逐漸減少,對金花茶生境質(zhì)量提升起一定的積極作用,但在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的需求下,部分人類活動對金花茶保護區(qū)土地利用格局仍然造成影響(黃曉園等,2019)。保護區(qū)及鄰近區(qū)域土地利用變化會威脅保護區(qū)生態(tài)安全與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。因而,有必要探索保護區(qū)的建立對區(qū)域土地利用產(chǎn)生的動態(tài)影響。鑒于此,以1986—2019 年7 期Landsat5 TM/Landsat8 OLI 遙感影像為數(shù)據(jù)源,采用決策樹分類方法進行土地利用分類,探討金花茶保護區(qū)非核心區(qū)和保護區(qū)外部2 km鄰近區(qū)的土地利用類型動態(tài)演變規(guī)律。以期為保護區(qū)的建設(shè)及監(jiān)管、資源開發(fā)及生態(tài)安全保護提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

        1 研究區(qū)概況與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        金花茶保護區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)防城港市防城區(qū)境內(nèi)(李廣超等,2021),總面積為9 098.62 hm2,其核心區(qū)面積為1 479.10 hm2,非核心區(qū)面積為7 619.52 hm2,非核心區(qū)包括保護區(qū)內(nèi)實驗區(qū)和緩沖區(qū)兩部分,其中緩沖區(qū)面積為3 459.21 hm2,實驗區(qū)面積為4 160.31 hm2,跨越那梭、華石、大菉和扶隆4個鄉(xiāng)鎮(zhèn),地理位置為21°44′-21°48′N、108°03′-108°12′E(圖1),保護區(qū)內(nèi)人口約1 900人(實地走訪調(diào)查所得),糧食作物以玉米和水稻為主,經(jīng)濟作物主要有紅薯、蔬菜、八角、肉桂。保護區(qū)地處十萬大山山脈,屬熱帶季風(fēng)氣候,全年氣候溫和濕潤,冬短夏長(李廣超等,2021),年均溫約21.8℃,年均降雨量高達2 900 mm。植被類型以闊葉混交林、亞熱帶常綠闊葉林為主。為更好地評估保護區(qū)建設(shè)與發(fā)展對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護力度,將研究區(qū)劃分為保護區(qū)內(nèi)的核心區(qū)(簡稱“核心區(qū)”)、保護區(qū)非核心區(qū)(簡稱“非核心區(qū)”),保護區(qū)外部鄰近區(qū)(簡稱“鄰近區(qū)”)三部分(見圖1)。其中,鄰近區(qū)為在保護區(qū)外部建立2 km 的緩沖區(qū),外部緩沖區(qū)面積與保護區(qū)面積大致相同。通過對比保護區(qū)外部鄰近區(qū)與非核心區(qū)土地利用變化趨勢,可為綜合評價保護區(qū)建設(shè)成效提供數(shù)據(jù)支撐。

        圖1 研究區(qū)示意Fig.1 Spatial distribution of the study area

        1.2 數(shù)據(jù)來源

        Landsat 系列數(shù)據(jù)具有時間跨度長、重訪周期短、覆蓋范圍廣等優(yōu)點,被廣泛用于土地利用時空格局演變研究中?;贕oogle Earth Engine(GEE)云平臺①https://earthengine.google.com/獲取金花茶保護區(qū)及其鄰近區(qū)1986、1994、1999、2004、2009、2014、2019 年7 期Landsat5 TM/Landsat8 OLI 地表反射率產(chǎn)品,影像行列號為125/45,空間分辨率為30 m。選取當(dāng)年云量最小影像,消除云雨等因素的影響。該數(shù)據(jù)產(chǎn)品已進行大氣校正與正射校正處理。

        1.3 研究方法

        因核心區(qū)人為干擾較少,土地利用狀況穩(wěn)定,主要對比非核心區(qū)和鄰近區(qū)的土地利用變化。采用決策樹分類方法進行土地利用遙感解譯,并基于分類結(jié)果對比非核心區(qū)和鄰近區(qū)的土地利用演變規(guī)律。為定量評價土地利用時空演變規(guī)律,選取單一土地動態(tài)度、綜合土地利用動態(tài)度和土地利用程度綜合指數(shù)表征土地利用變化動態(tài)度,利用數(shù)量轉(zhuǎn)移軌跡與質(zhì)心遷移軌跡定量展示土地利用時空演變特征。

        1.3.1 土地利用類型解譯 基于金花茶保護區(qū)土地利用實際情況,并結(jié)合Landsat5 TM/Landsat8 OLI遙感數(shù)據(jù)的特點,參考中國科學(xué)院土地利用/土地覆蓋分類系統(tǒng),利用ENVI 5.3 軟件進行決策樹分類,將研究區(qū)土地利用劃分為林地、草地、耕地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類(未利用地包括裸地、裸巖等),并依據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)和Google Earth高分辨率遙感影像進行精度驗證。

        1.3.2 土地利用類型動態(tài)演變 不同土地利用類型的變化速度可以通過土地利用動態(tài)度定量描述(鄔亞娟等,2020),單一土地動態(tài)度K可用于分析某一用地類型在一定時間范圍內(nèi)的數(shù)量變化情況(張浚茂等,2019),綜合動態(tài)度LC可以表征研究區(qū)不同時間節(jié)點全部用地類型的整體變化速率(張浚茂等,2019),計算公式為:

        式中:Uai、Ubi分別表示研究初期和研究末期某單一土地利用類型i的面積;T為研究時長;LUi為研究期初期第i類土地利用類型的面積;ΔLUi-j為研究期內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)為其余土地利用類型面積的絕對值(張浚茂等,2019)。

        土地利用程度可以反映人類活動對土地利用變化的影響程度(樊嘉琦等,2018),計算公式為:

        式中:La為研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù),數(shù)值越大,表明該區(qū)域人類活動越強烈;Ri為地類i的土地利用程度的分級指數(shù),參考自文獻(鄔亞娟等,2020)(表1);Ci為地類i占研究區(qū)總面積的百分比;n為土地利用類型的數(shù)量。

        表1 土地利用程度分級賦值Table 1 Grades of land use degree classification

        1.3.3 土地利用數(shù)量變化軌跡 為認識非核心區(qū)和鄰近區(qū)不同時段內(nèi)各土地利用類型之間轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)量,計算不同時段的土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(張佰發(fā)等,2020)。轉(zhuǎn)移矩陣的公式為:

        式中:Yij表示某時期內(nèi)第i種土地利用類型轉(zhuǎn)化為第j種土地類型的面積百分比;n為土地利用類型的數(shù)量。

        通過R語言中的NetworkD3 包,采用?;鶊D(Sankey diagram)將土地利用轉(zhuǎn)移矩陣進行可視化,構(gòu)建土地利用數(shù)量變化軌跡模型。?;鶊D是一種顯示物質(zhì)或者能量流動的可視化方法(姜婷婷等,2016),在材料分析、金融、生態(tài)學(xué)等多個領(lǐng)域被廣泛運用。

        1.3.4 土地利用遷移軌跡 為有效反映土地利用類型的時空遷移過程,采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法(The Standard Deviational Ellipse,SDE)計算各地類的質(zhì)心坐標(biāo)。其質(zhì)心坐標(biāo)計算公式為(劉濤等,2013):

        式中:SDE(x,y)表示某一地類的算數(shù)平均中心坐標(biāo),即重心;(xi,yi)表示某地類第i個圖斑的空間區(qū)位坐標(biāo);n為土地利用類型的數(shù)量。

        利用ArcGIS 10.5 疊加各時段不同地類的重心坐標(biāo),得到鄰近區(qū)和非核心區(qū)土地利用重心遷移軌跡,運用歐式距離方法計算得到不同土地利用類型重心遷移距離。

        2 結(jié)果與分析

        采用決策樹分類法進行遙感解譯得到金花茶保護區(qū)及鄰近區(qū)1986、1994、1999、2004、2009、2014和2019年7期土地利用數(shù)據(jù)(圖2),根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)和Google Earth 高分辨率遙感影像對土地利用分類結(jié)果進行精度驗證,7 期遙感圖像的分類結(jié)果總體精度均>85%,Kappa 系數(shù)均>0.81,分類精度能滿足研究需要。

        圖2 1986—2019年研究區(qū)土地利用Fig.2 Land use pattern in the study area during 1986-2019

        2.1 土地利用總體結(jié)構(gòu)變化

        由7個時期土地利用時空分布情況可知,保護區(qū)(核心區(qū)和非核心區(qū))土地利用類型主要為林地;未利用地和草地呈片狀分布于中部、中偏西部海拔較高區(qū)域,呈現(xiàn)一定的集聚性;耕地呈點帶狀環(huán)保護區(qū)邊緣較平緩地勢分布(見圖2)。鄰近區(qū)土地利用類型主要為林地、耕地;林地成片狀集中分布,東部、西部分布較多,南部分布較為破碎;南部有一條明顯的耕地帶,呈西南—東北走向,建設(shè)用地成片狀分布,與耕地的分布具有一定的空間協(xié)同性。整體而言,金花茶保護區(qū)及其鄰近區(qū)土地利用類型主要為林地、耕地,二者面積之和占總面積的93%以上(圖3),呈現(xiàn)集聚性分布;林地面積分布最廣,占比為76.73%~79.46%,主要分布在研究區(qū)中部及西南部;其次是耕地,面積比例為15.60%~18.36%,呈連片狀分布,南部分布較多;水域、未利用地、建設(shè)用地、草地占總面積比例較少,面積比例均小3%,其中建設(shè)用地面積分布最少。近35 年間1986-2019 年土地利用類型發(fā)生較大變化,建設(shè)用地面積占比增長幅度最大,且呈現(xiàn)逐年上升趨勢,面積占比從1986年的0.19%增長至2019 年的0.93%,2004—2009 年增長了0.29%,較為迅速;林地呈現(xiàn)波動性上升趨勢,從1986 年的78.09%上升到了2019 年的78.82%;草地面積呈現(xiàn)略微增加趨勢,面積占比從1986年的1.30%增長至2019年的1.68%;未利用地面積縮減幅度最大,面積占比從1986 年的2.02%減少至2019 年的1.07%,2004-2009 年面積占比減少了1.87%;耕地和水域呈現(xiàn)先增加后減少趨勢,總體上面積占比分別減少了0.76%和0.13%。

        圖3 金花茶保護區(qū)及鄰近區(qū)土地利用面積變化趨勢Fig.3 Land use changes at various stages in Golden Camellia Reserve and its adjacent areas

        2.2 土地利用動態(tài)變化特征

        根據(jù)非核心區(qū)和鄰近區(qū)單一土地利用類型動態(tài)度可以看出(表2),非核心區(qū)建設(shè)用地單一土地利用類型動態(tài)度居于第一,其中,建設(shè)用地1986-2019年平均動態(tài)度為161.60%,總體呈現(xiàn)顯著擴張趨勢,1994—1999年動態(tài)度最高為56%,2009年之后動態(tài)度為負值且呈現(xiàn)下降趨勢;草地的動態(tài)度相對于其余用地類型一直處于較高水平,年平均動態(tài)度為1.84%,總體位居第二且呈現(xiàn)擴張趨勢;林地呈現(xiàn)微增趨勢;未利用地1986—2019 年平均動態(tài)度為-1.58%,呈現(xiàn)波動減少趨勢;水域和耕地的動態(tài)度波動較平穩(wěn),呈微小降低趨勢。鄰近區(qū)建設(shè)用地的動態(tài)度一直處于較大值(見表2),1986-2019年平均動態(tài)度為11.42%,呈現(xiàn)擴張趨勢;其余5 種土地利用類型的動態(tài)度波動較為平緩,林地呈現(xiàn)微小增加趨勢,草地、未利用地、水域和耕地呈微小縮小趨勢。綜上,非核心區(qū)和鄰近區(qū)建設(shè)用地的動態(tài)度最高,但非核心區(qū)的建設(shè)用地動態(tài)度更大,2個地區(qū)近35年的單一土地利用類型動態(tài)變化除草地外其他類型趨于一致,非核心區(qū)草地為正值且排名第二,鄰近區(qū)草地則為負值。

        表2 鄰近區(qū)和非核心區(qū)單一土地利用動態(tài)度Table 2 The rate of land use change at various stages in adjacent areas and non-core areas%

        1986—2019年,鄰近區(qū)綜合土地利用動態(tài)度曲線波動較大(圖4-a),呈現(xiàn)先急劇減少再上升到最高值,之后波動下降的趨勢。1994—1999年處于較低值,1999—2004 年上升到最高值0.63%,表明該時期人類活動對鄰近區(qū)土地利用變化造成較大影響;2004年以后呈波動下降趨勢,土地利用變化趨于平緩。非核心區(qū)1986—2019年綜合土地利用動態(tài)度呈現(xiàn)先增加后遞減的趨勢,2004—2009年處于最高值0.55%,該時期土地利用變化劇烈。整體而言,鄰近區(qū)綜合土地利用動態(tài)度比非核心區(qū)變化更劇烈,表明保護區(qū)內(nèi)部非核心區(qū)土地利用格局更為穩(wěn)定,受人為活動影響較小,鄰近區(qū)人地矛盾更為劇烈,2 個區(qū)域2009—2019 年綜合動態(tài)度都趨于下降,表示土地利用變化都趨于平緩。

        圖4 鄰近區(qū)和非核心區(qū)1986—2019年綜合土地利用動態(tài)度(a)和土地利用程度綜合指數(shù)(b)Fig.4 Comprehensive land use dynamic degree(a)and comprehensive index of land use degree(b)in the adjacent and non-core areas from 1986 to 2019

        鄰近區(qū)和非核心區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)變化趨勢相似,均呈現(xiàn)先上升再下降,之后較為平緩波動趨勢(圖4-b)。鄰近區(qū)在1999 年達到最大值229.58后略微下降,2004年以后平緩上升,這與該時期土地利用方式轉(zhuǎn)換相一致,表示土地利用程度高的建設(shè)用地在擴張,未利用地等土地利用程度較低的地類面積占比減少,土地利用強度顯著提高。非核心區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)在1999年達到最大值,隨后呈波動下降趨勢,該區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)始終比鄰近區(qū)低,表明非核心的土地利用受人為干擾較少,建設(shè)用地、耕地等高土地利用強度所占比例得到控制并逐漸減少。

        2.3 土地利用數(shù)量轉(zhuǎn)移軌跡

        從金花茶保護區(qū)土地利用數(shù)量轉(zhuǎn)換軌跡看(圖5) (空間上的土地利用類型轉(zhuǎn)移情況見文末附圖1),鄰近區(qū)1986—2019 年土地利用類型轉(zhuǎn)換頻繁(圖5-a)。其中,林地轉(zhuǎn)換量最為顯著,主要流向耕地、草地,1986—1994 年流向耕地面積高達1 423.33 hm2,1994—1999 年變化相對較少,其他時期轉(zhuǎn)移面積波動減緩;耕地以流出為主,主要流向為林地、建設(shè)用地、草地,1986—1994年流向林地面積最大,達到1 149.14 hm2;建設(shè)用地流入行為明顯,主要由耕地、未利用地、林地流入,由耕地流入面積逐年增加。就土地利用類型轉(zhuǎn)換的軌跡線而言,1986—1994 年不同地類之間轉(zhuǎn)化最為活躍,轉(zhuǎn)換軌跡多樣化;1994—1999年不同地類之間轉(zhuǎn)換相對較少;1999—2019年4個時段不同土地利用類型間的轉(zhuǎn)變幅度較為一致。整體上,1986—2019年鄰近區(qū)地類轉(zhuǎn)換軌跡線比較稠密,各地類相互轉(zhuǎn)換比較多樣,不同類型間變化較活躍。

        附圖1 金花茶國家級自然保護區(qū)鄰近區(qū)、非核心區(qū)1986—2019年土地利用變化情況Accompanying Fig.1 Land use change in adjacent and non-core areas of the Fangcheng Camellia National Nature Reserve from 1986 to 2019

        非核心區(qū)1986—2019年土地利用類型之間轉(zhuǎn)換較少(圖5-b)。林地流入行為最為明顯,主要由耕地、草地、未利用地流入,耕地轉(zhuǎn)入面積最大,1986—1994 年流入面積達最大值212.75 hm2,其余年間轉(zhuǎn)換面積相對較少;草地以流入為主,主要由林地、未利用地、耕地轉(zhuǎn)入,2004—2009年由未利用地轉(zhuǎn)入52.73 hm2;未利用地流出明顯,主要轉(zhuǎn)化為草地、林地,2004—2009 年轉(zhuǎn)換為草地104.22 hm2;耕地、水域和建設(shè)用地與其他土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移變化相對較少。與鄰近區(qū)對比,非核心區(qū)軌跡線較為稀疏,說明該區(qū)域土地利用類型變化較少,且轉(zhuǎn)變類型更簡單。綜上,保護區(qū)的建設(shè)與管理顯著效果,當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到有效保護。

        圖5 1986—2019年土地利用數(shù)量變化軌跡Fig.5 Land use change trajectory from 1986 to 2019

        2.4 土地利用時空遷移分析

        土地利用重心遷移軌跡分析結(jié)果表明(圖6),鄰近區(qū)林地重心呈現(xiàn)三角形狀遷移特征,總體向東北方向遷移,1999—2004年遷移幅度最大;耕地重心呈現(xiàn)“V”字型遷移特征,總體向西南方向遷移,1999—2004年遷移幅度最大;建設(shè)用地重心向西北方向遷移,1986—1994年遷移幅度最大;草地重心向東北方向遷移,2004—2009年遷移幅度最大;未利用地重心向東北方向遷移,1986—1994年遷移幅度最大;水域重心遷移幅度較小,向東北方向遷移。耕地與建設(shè)耕地總體遷移方向都為向西遷移。

        圖6 鄰近區(qū)、非核心區(qū)土地利用重心遷移軌跡Fig.6 Migration trajectory of land use gravity center in adjacent areas and non-core areas

        非核心區(qū)6種土地利用類型重心整體上都是向東北方向遷移,建設(shè)用地重心遷移幅度最大,在1986—1994年遷移距離最遠;林地在1999—2004年重心遷移幅度最大;耕地重心呈現(xiàn)“W”字型遷移特征,2004—2009年遷移幅度最大;草地在1986—1994年重心遷移幅度最大;未利用地在2014—2019年重心遷移幅度最大;水域重心呈現(xiàn)“Z”字型遷移特征。

        3 討論

        綜上,保護區(qū)周邊鄰近區(qū)土地利用變化劇烈,土地利用類型轉(zhuǎn)換頻繁,非核心區(qū)土地利用變化較平緩,土地利用類型相互轉(zhuǎn)換較少,表明保護區(qū)建立后管護政策的貫徹實施,管護力度不斷加強,減少了人為活動的干擾,保護區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到改善。1986—2019年非核心區(qū)和鄰近區(qū)建設(shè)用地動態(tài)度變化最大,都為擴張趨勢,主要由耕地流入,保護區(qū)為加強開發(fā)管理對自然保護區(qū)內(nèi)的公路進行擴建,這是非核心區(qū)用地動態(tài)度變化的主要原因。鄰近區(qū)土地利用變化主要受那梭農(nóng)場和沖皇溝生態(tài)旅游區(qū)的發(fā)展建設(shè)影響,西南方向原有居民地向西北方向不斷擴張,說明西部人類活動逐漸增多,社會經(jīng)濟活動活躍,需對保護區(qū)西部加強管理;退耕還林、沼氣池建設(shè)工程等政策的實施,使非核心區(qū)和鄰近區(qū)林地面積都有所增加,非核心區(qū)的林地因得到保護增幅更為明顯,2 個區(qū)域林地都往東北方向遷移,與森林資源消耗的減少、東北方向耕地退耕有一定關(guān)聯(lián);兩個區(qū)域的耕地均呈減少趨勢,與建設(shè)用地、林地的動態(tài)演變具有一定協(xié)同性;非核心區(qū)未利用地主要分布在海拔較高山頂區(qū)域;隨著保護區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善,西南方向較低海拔的未利用地轉(zhuǎn)換為林地和草地,鄰近區(qū)的未利用地主要轉(zhuǎn)換為林地與耕地。

        從時間梯度看,鄰近區(qū)綜合動態(tài)度在1994—1999 年處于較低值,土地類型轉(zhuǎn)換較少,這與90年代以后外出務(wù)工人員大量增加,土地利用受人為干擾下降有一定關(guān)系,當(dāng)?shù)鼐用裢ㄟ^務(wù)工收入水平顯著提高,擴大住宅面積,土地利用程度高的建設(shè)用地在擴張,使得土地利用程度上升;1999—2004年,那灣生態(tài)園的建設(shè)、那梭農(nóng)場特色產(chǎn)業(yè)的開發(fā),建設(shè)用地在西部顯著擴張,人類活動劇烈,土地利用類型之間轉(zhuǎn)換劇烈,以致土地綜合動態(tài)度較高,2002年退耕還林政策的實施,使得耕地面積減少,土地利用程度下降;2003年國家重點公益林補助試行之后,當(dāng)?shù)鼐用窠ㄔO(shè)沼氣池的積極性提高,減少了森林資源消耗,退耕還林政策的繼續(xù)實施,有效控制了耕地的面積,但建設(shè)用地不斷擴張,土地利用動態(tài)度趨于波動增長,土地利用程度平緩提升。非核心區(qū)受道路建設(shè)、退耕還林等政策的影響,土地利用變化較強烈,土地利用類型之間轉(zhuǎn)換較頻繁,1986—2009年土地利用動態(tài)度一直處于增長趨勢,2009年之后呈現(xiàn)下降趨勢,表明人類活動逐漸較少,土地利用格局趨于穩(wěn)定。

        整體而言,保護區(qū)的設(shè)立,退耕還林還草等工程的實施,管護工作力度的不斷加強,使得保護區(qū)內(nèi)部土地利用受人為干擾下降,土地利用格局更為穩(wěn)定,建設(shè)用地、耕地等高土地利用強度所占比例得到控制并逐漸降低。同時,保護區(qū)的建立也促進了周邊生態(tài)旅游、礦產(chǎn)資源、水資源的開發(fā)以及經(jīng)濟作物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促使周邊人類活動增加,土地利用變化劇烈,土地利用動態(tài)度一直處于較高水平??傮w上,保護區(qū)的管理取得較為顯著的成效,內(nèi)部生態(tài)環(huán)境得到改善,但內(nèi)部建設(shè)用地的緩慢增加與資源的不合理生產(chǎn)開發(fā),仍然對保護區(qū)的生境質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。保護區(qū)在未來的管理建設(shè)中,應(yīng)合理控制區(qū)內(nèi)人類活動,強化土地集約化發(fā)展,有效實施生態(tài)移民搬遷、異地安置等政策。

        金花茶保護區(qū)位于海拔較高區(qū)域,其地形特點在一定程度上也驅(qū)動著土地利用類型及其動態(tài)演變(崔步禮等,2011)。為更精準(zhǔn)地評估保護區(qū)的建設(shè)成效,提取1986—2019年非核心區(qū)坡度<6°的土地利用數(shù)據(jù),并進行土地利用動態(tài)度的計算,1986-2019 年7 個年份土地利用強度分別為224.41、221.54、223.96、223.02、224.15、222.01、221.20,均小于鄰近區(qū)的226.99、229.58、229.59、226.51、228.72、227.68、228.86,證明保護區(qū)的建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的提高有促進作用。

        4 結(jié)論

        利用1986—2019年遙感影像對金花茶保護區(qū)及其鄰近區(qū)進行土地利用遙感解譯,并基于GIS空間分析與R語言統(tǒng)計分析方法,探討了研究區(qū)近35年來土地利用動態(tài)演變規(guī)律,得到的主要結(jié)論有:

        1)研究區(qū)土地利用類型整體分布具有一定的集聚性,保護區(qū)土地利用類型以林地為主,外部鄰近區(qū)以林地和耕地為主,近35年間土地利用類型發(fā)生較大變化,建設(shè)用地面積占比增長幅度最大,未利用地面積縮減幅度最大,其余地類呈現(xiàn)波動增減趨勢。

        2)自保護區(qū)建立以來,鄰近區(qū)土地利用變化強烈,非核心區(qū)土地利用格局更為穩(wěn)定;非核心區(qū)和鄰近區(qū)建設(shè)用地的動態(tài)度一直處于較大值,其余5 種土地利用類型的動態(tài)度波動較為平緩;鄰近區(qū)綜合土地利用動態(tài)度比非核心區(qū)變化更劇烈;鄰近區(qū)和非核心區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)變化趨勢相似,均呈現(xiàn)先上升再下降,之后較為平緩波動趨勢。

        3)鄰近區(qū)近35年間土地利用類型之間轉(zhuǎn)換頻繁,相對而言,非核心區(qū)土地利用類型相互轉(zhuǎn)換較少,2 個區(qū)域均是耕地與林地之間的轉(zhuǎn)移交換最為劇烈。鄰近區(qū)轉(zhuǎn)換軌跡線比較稠密,各地類相互轉(zhuǎn)換呈多樣化,非核心區(qū)軌跡線較為稀疏。

        4)土地利用重心遷移具有一定的方向性,非核心區(qū)6 種土地利用類型總體上都是向東北遷移,鄰近區(qū)建設(shè)用地與耕地重心向西遷移,其余地類重心向東北遷移,表明建設(shè)用地、耕地在已有基礎(chǔ)上不斷擴張。

        5)保護區(qū)的管理取得較為顯著的成效,保護區(qū)內(nèi)部土地利用受人為干擾下降,土地利用格局更為穩(wěn)定,生態(tài)環(huán)境得到改善,但內(nèi)部建設(shè)用地的緩慢增加與資源的不合理生產(chǎn)開發(fā),仍然對保護區(qū)的生境質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。

        本研究定量對比分析了金花茶保護區(qū)非核心區(qū)和外部鄰近區(qū)在保護區(qū)建設(shè)與發(fā)展歷程中土地利用動態(tài)演變,探究保護區(qū)的建立對區(qū)域土地利用動態(tài)的影響,可為保護區(qū)的建設(shè)及監(jiān)管、資源開發(fā)及生態(tài)安全保護提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

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