張 靜，馬彩虹，王啟名，姬文武

（陜西理工學(xué)院 歷史文化與旅游學(xué)院，陜西 漢中723001）

土地利用／土地覆蓋變化是目前全球變化研究的核心主題之一[1]。土地利用變化反映了人類(lèi)與自然界相互影響、交互作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程，國(guó)內(nèi)已開(kāi)展的土地利用變化研究，多側(cè)重于土地利用變化態(tài)勢(shì)與機(jī)制，以及土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[2]。土地利用的動(dòng)態(tài)變化，其實(shí)質(zhì)是人類(lèi)為滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，不斷調(diào)整配置區(qū)域內(nèi)各類(lèi)土地利用的過(guò)程。研究土地領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)變化，有助于了解土地利用變化的機(jī)制，同時(shí)通過(guò)調(diào)整人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，促使土地利用更趨合理，從而達(dá)到土地資源可持續(xù)利用的目的[3]。目前漢中市城市建設(shè)正在火熱的進(jìn)行中，對(duì)漢中市土地利用動(dòng)態(tài)變化的分析研究，可以揭示漢中市土地利用結(jié)構(gòu)的變化特征和演變機(jī)制，是認(rèn)識(shí)土地利用變化規(guī)律、預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用變化趨勢(shì)和制定土地可持續(xù)利用決策的基礎(chǔ)，從而為新一輪土地利用總體規(guī)劃修編和區(qū)域土地資源可持續(xù)利用提供理論依據(jù)和決策支持。

1 研究區(qū)概況

漢中市位于陜西省秦巴山地西段，漢水上游，漢中盆地中部，屬川、陜、甘三省毗鄰地區(qū)，地處東經(jīng)105°30′50″—108°16′45″，北緯32°08′54″—33°53′16″。屬亞熱帶氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)。南低北高，市內(nèi)有平壩、丘陵和山地三種地貌，平壩為漢江沖積平原的一二階梯，海拔500～600m，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，占全市面積的34.62%；丘陵為山前洪積扇形成的寬谷淺丘地帶，海拔601～800m，地勢(shì)起伏較大，約占全市面積的28.1%；山區(qū)是秦嶺南坡形成的淺山和中山地區(qū)，地勢(shì)較為復(fù)雜，土壤貧瘠，海拔701～2 038 m，約占全市總面積的37.2%。漢中盆地南北寬約37km，東西長(zhǎng)116km，占漢中地區(qū)總面積的1.9%，可耕地2.021萬(wàn)hm2，其中以水田為主。土地總面積27 246km2，占全省土地總面積的12.97%。全市轄漢臺(tái)區(qū)和南鄭、城固、洋縣、勉縣、西鄉(xiāng)、略陽(yáng)、寧強(qiáng)、鎮(zhèn)巴、留壩、佛坪十縣一區(qū)278個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。2008年總?cè)丝?80.14萬(wàn)人，其中，非農(nóng)業(yè)人口75.56萬(wàn)人。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

主要來(lái)源于漢中市國(guó)土資源局1996—2010年土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)（2010年數(shù)據(jù)為目標(biāo)數(shù)據(jù)）及漢中市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。據(jù)全國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì)《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》和全國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì)土地資源調(diào)查專(zhuān)業(yè)組《關(guān)于土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程補(bǔ)充規(guī)定和說(shuō)明》以及《陜西省土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》的要求，結(jié)合漢中市具體情況，進(jìn)行統(tǒng)一的土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)。將全區(qū)土地分為8個(gè)大類(lèi)，即耕地、園地、林地、牧草地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地、水域用地和未利用土地。

2.2 研究方法

運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析與定量分析相結(jié)合的方法，采用土地利用動(dòng)態(tài)度模型、土地利用變化幅度模型、單一土地類(lèi)型動(dòng)態(tài)度、綜合土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用程度綜合指數(shù)、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、均勻性指數(shù)模型定量分析漢中市土地利用動(dòng)態(tài)變化[4－7]。

3 土地利用變化分析

3.1 各類(lèi)土地利用的變化幅度分析

根據(jù)兩個(gè)時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出1996年和2010年時(shí)期的各種土地利用類(lèi)型的面積，詳見(jiàn)表1。

表1 1996－2010年漢中市土地利用變化幅度

由表1可以看出，近14a來(lái)，漢中市耕地面積正在逐年減少，2010年與1996年相比，共凈減4.53萬(wàn)hm2，減少了1.67%，以平均每年0.324萬(wàn)hm2速率遞減，耕地銳減明顯。其中國(guó)家通過(guò)土地復(fù)墾和土地整理，使未利用土地來(lái)彌補(bǔ)侵占的耕地，實(shí)行占一補(bǔ)一政策，未利用土地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)用地的面積是1.82萬(wàn)hm2，提高了0.67%，經(jīng)過(guò)努力未利用土地復(fù)墾和整理的速度比耕地減少的速度慢2.5倍。而園地、林地、牧草地、居民地及工礦用地、交通用地和水域用地以不同速率相應(yīng)地增加，其中林用地增幅最大，凈增3.81萬(wàn)hm2，增加了1.39%；其次是牧草地，凈增1.68萬(wàn)hm2，增加了0.62%；居民及工礦用地凈增0.36萬(wàn)hm2，增加了0.14%，其余增幅基本不大。近14a來(lái)，退耕還林占減少耕地和未利用土地復(fù)墾的59.92%，改牧用地占26.44%，基建占地11.43%。2008年全年完成造林1.88萬(wàn)hm2，完成人工造林1 866.67hm2、封山育林5 666.67hm2，并且1999—2003年對(duì)全市11縣區(qū)2.85萬(wàn)hm2退耕造林進(jìn)行了自查，并通過(guò)了國(guó)家林業(yè)局檢查。同時(shí)當(dāng)年為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目征地57.50hm2，為十天高速公路征地638.38hm2，寧棋高速公路建設(shè)項(xiàng)目征地68.64 hm2[8]。但是漢中市自然災(zāi)害較頻繁，曾統(tǒng)計(jì)因?yàn)?zāi)廢棄耕地和基建用地占耕地減少總數(shù)的50.9%，其中，基建用地大多為優(yōu)良田地，對(duì)本來(lái)緊缺的耕地資源產(chǎn)生巨大壓力。

從表1可以得出，1996—2010年研究區(qū)的土地利用的結(jié)構(gòu)有如下主要特征：（1）以農(nóng)用地為主的用地結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變，但其內(nèi)部組成發(fā)生明顯改變，減少的耕地和復(fù)墾的未利用地主要轉(zhuǎn)向園地、林地、牧草地和居民地及工礦用地；（2）這14a林地 、牧草地凈增數(shù)量較大，說(shuō)明過(guò)去漢中市著力改善自然環(huán)境，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；（3）漢中市林地面積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，耕地資源有限，這對(duì)山地型城市未來(lái)進(jìn)行城市化發(fā)展所需要的耕地資源提出了挑戰(zhàn)。其中，略陽(yáng)縣啟動(dòng)國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，還有西鄉(xiāng)、寧強(qiáng)、留壩、鎮(zhèn)巴、佛坪進(jìn)行了植樹(shù)造林和封山育林。同時(shí)這些年各縣以主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物茶園、桑園、西洋參、柑桔、核桃、板栗等為特色，發(fā)展地方特色農(nóng)業(yè)，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入，改變了農(nóng)業(yè)景觀，促使園林面積增加。為了貫徹實(shí)施2001—2015年漢中市發(fā)展目標(biāo)，這些年致力改善交通條件和基礎(chǔ)設(shè)施，提高經(jīng)濟(jì)區(qū)位條件，發(fā)展西部旅游業(yè)，先后被評(píng)為國(guó)家歷史文化名城、中國(guó)優(yōu)秀旅游城市、國(guó)家生態(tài)示范區(qū)建設(shè)試點(diǎn)地區(qū)、全國(guó)雙擁模范城等稱(chēng)號(hào)。

3.2 土地利用變化速度

土地利用變化速度可利用土地利用動(dòng)態(tài)度進(jìn)行衡量。它對(duì)于比較各類(lèi)用地的變化差異以及預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用變化趨勢(shì)具有重要作用[4]。

3.2.1 單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度 反映的是研究區(qū)內(nèi)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況，其表達(dá)式為：

式中：K——研究期內(nèi)研究區(qū)某一土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub——研究期初和期末該土地利用類(lèi)型的面積；T——研究時(shí)段。當(dāng)T的時(shí)段定為年時(shí)，K值就是該土地利用類(lèi)型的年變化率。根據(jù)公式，計(jì)算漢中市單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)指數(shù)，其中負(fù)值表示面積減少的土地利用類(lèi)型，正值表示面積增大的土地利用類(lèi)型。1996—2010年，園地、林地、牧草地、居民地及工礦用地、交通用地及水域用地均為正值，分別為0.83%，0.14%，2.30%，0.46%，0.68%，0.16%，表示其面積增加，其中牧草地面積增加最多。耕地、未利用土地動(dòng)態(tài)度為負(fù)值，表示其面積在減少，且二者減少較大，土地利用動(dòng)態(tài)度分別達(dá)－0.77%和－0.91%。林地由于基數(shù)大，年變化率比較低。除了林地和水域用地之外，全區(qū)的單一土地利用類(lèi)型變化指數(shù)變化幅度較大，其中，牧草地、未利用土地、園地、耕地、交通用地、居民地及工礦用地K值變動(dòng)明顯，且K絕對(duì)值依次減少，表明人類(lèi)活動(dòng)對(duì)這幾種地類(lèi)施加的強(qiáng)度也依次逐漸減弱，而其它地類(lèi)則承受了由此而轉(zhuǎn)移的壓力。

3.2.2 綜合土地利用動(dòng)態(tài)度 它表達(dá)的是某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)土地利用的數(shù)量變化情況，其表達(dá)式為：

式中：LC——綜合土地利用的動(dòng)態(tài)度；LUi——監(jiān)測(cè)起始時(shí)間第i類(lèi)土地利用類(lèi)型面積；ΔLUi－j——監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)第i類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)為非i類(lèi)土地利用類(lèi)型面積的絕對(duì)值；T——監(jiān)測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度。當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，LC的值就是該研究區(qū)土地利用年變化率[6]。計(jì)算結(jié)果表明，漢中市14a來(lái)土地利用變化速度較緩，年均變化率為0.17%，反映出該區(qū)土地利用受人類(lèi)活動(dòng)影響較弱。主要是該區(qū)屬于西部落后的中等城市，沒(méi)有強(qiáng)大的工業(yè)支撐，2006年才被評(píng)為中國(guó)最佳歷史文化魅力城市，主要以三國(guó)歷史為主題的生態(tài)旅游文化，2007年10月西漢高速公路開(kāi)通以后，改善了漢中市的交通區(qū)位，才提高了其城市競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3 土地利用程度變化

土地利用程度不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，同時(shí)也反映了人類(lèi)因素與自然環(huán)境因素的綜合效應(yīng)。根據(jù)劉紀(jì)遠(yuǎn)先生等提出的土地利用程度的綜合分析方法，將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會(huì)因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為4級(jí)，并賦予分級(jí)指數(shù)[4]（表2），從而給出了土地利用程度綜合指數(shù)的定量化表達(dá)式。

表2 土地利用程度的分級(jí)賦值

3.3.1 土地利用程度綜合指數(shù) 本指數(shù)可定量地揭示該研究區(qū)土地利用的綜合水平，其表達(dá)式為：

式中：Lj——某研究區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；Ai——研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)；Ci——研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)面積百分比；n——土地利用程度分級(jí)數(shù)。綜合指數(shù)的大小即可反映土地利用程度的高低。

經(jīng)計(jì)算得出漢中市土地利用綜合程度指數(shù)為216.20（1996年）和215.64（2010年），從土地利用程度指數(shù)極限為400來(lái)看，漢中市土地資源的開(kāi)發(fā)力度較大。

3.3.2 土地利用程度變化 一個(gè)特定范圍內(nèi)土地利用程度的變化是多種土地利用類(lèi)型變化的結(jié)果，土地利用程度及其變化量和變化率可定量地揭示該范圍土地利用的綜合水平和變化趨勢(shì)。土地利用程度變化量和土地利用程度變化率可表達(dá)為：

式中：ΔLb－a——土地利用程度變化量；R——土地利用程度變化率；Lb，La——b時(shí)間和a時(shí)間的區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；Ai——第i級(jí)的土地利用程度分級(jí)指數(shù)；Cib，Cia——某區(qū)域b時(shí)間和a時(shí)間第i級(jí)土地利用程度面積百分比。如ΔLb－a＞0或R＞0，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展時(shí)期，否則處于調(diào)整期或衰退期。

根據(jù)上述公式和土地利用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算可得1996—2010年漢中市土地利用程度變化量ΔLb－a＝－55.46，R＝－0.257%。

結(jié)果表明，近14a來(lái)漢中市土地利用程度一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其變化量與變化率均小于零，說(shuō)明全市土地利用一直處于調(diào)整期。但是土地利用動(dòng)態(tài)度指標(biāo)和土地利用程度變化率只能反映土地利用數(shù)量上的變化速度，忽略了土地利用變化的內(nèi)在過(guò)程[4]。

3.4 土地利用空間格局變化

土地利用／覆蓋是由大大小小的斑塊組成的，斑塊的空間分布稱(chēng)為格局。應(yīng)用景觀空間格局的定量描述指標(biāo)可對(duì)土地利用／覆蓋的空間格局進(jìn)行定量分析，對(duì)不同時(shí)期的指標(biāo)進(jìn)行比較，可以把土地利用／覆蓋變化的時(shí)間過(guò)程與空間特征聯(lián)系起來(lái)[9－11]。本研究選用多樣性、優(yōu)勢(shì)度、均勻度三個(gè)指標(biāo)對(duì)南縣土地利用／覆蓋的空間格局進(jìn)行分析。

3.4.1 土地利用的多樣性（GM） 土地利用類(lèi)型的多樣性分析，可了解土地在一定技術(shù)條件下其多種可能性是否得到發(fā)揮，農(nóng)業(yè)的多種經(jīng)營(yíng)是否得以實(shí)現(xiàn)[12]。可采用吉布斯·馬丁多樣化指數(shù)（GM）和景觀類(lèi)型多樣性指數(shù)（H）來(lái)分析，計(jì)算公式為：

式中：GMi——第i年土地利用結(jié)構(gòu)的多樣化指數(shù)；Xij——第i年第j種利用類(lèi)型土地的面積；n——區(qū)域內(nèi)土地利用的類(lèi)型數(shù)；Hi——第i年土地利用結(jié)構(gòu)的多樣性指數(shù)；Pij——第i年第j種土地利用類(lèi)型的面積比例。其中，GM越大，土地利用類(lèi)型越多樣。

3.4.2 集中性分析 集中性分析主要用于揭示研究區(qū)各土地利用類(lèi)型面積分配的聚集程度及主要土地利用類(lèi)型對(duì)整個(gè)研究區(qū)的控制程度。本研究采用優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、均勻度指數(shù)進(jìn)行分析[7]。

（1）優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）。該指數(shù)用于測(cè)度區(qū)域土地利用類(lèi)型結(jié)構(gòu)中占支配地位的那一個(gè)或幾個(gè)利用類(lèi)型的控制程度，計(jì)算公式為：

式中：Di——第i年漢中市土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)；n——給定區(qū)域最大的土地利用類(lèi)型數(shù)，此處為8；Hmax——當(dāng)漢中市內(nèi)各利用類(lèi)型土地面積比例相等時(shí)的多樣性指數(shù)；其余參數(shù)意義同上。

（2）均勻度指數(shù)（E）。用來(lái)度量土地利用中不同類(lèi)型的分配均勻程度，表達(dá)式為：

式中：Ei——第i年土地利用結(jié)構(gòu)的均勻度指數(shù)；Hi——修正后的Simpson指數(shù)；其余參數(shù)的定義同前。

一般而言，上述各指數(shù)之間存在一定的此消彼長(zhǎng)關(guān)系。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)常常與多樣性指數(shù)、多樣化指數(shù)、均勻度指數(shù)的變化規(guī)律相反。這是因?yàn)橥恋乩媒Y(jié)構(gòu)越多樣化、均勻化，其主要幾種土地利用類(lèi)型對(duì)整個(gè)研究對(duì)象的控制程度就越低，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)也就越小[7]。根據(jù)漢中市1996年和2010年土地利用統(tǒng)計(jì)資料，計(jì)算出多樣性、優(yōu)勢(shì)度和均勻度指數(shù)（表3）。

表3 漢中市1996年和2010年土地利用空間格局指數(shù)

從表3可以看出，漢中市的土地利用／覆蓋空間格局有如下特點(diǎn)：土地利用／覆蓋的多樣化、多樣性和均勻度呈下降趨勢(shì)，而優(yōu)勢(shì)度呈上升趨勢(shì)。由于退耕還林還牧、實(shí)行占一補(bǔ)一等政策的實(shí)施，各種土地利用類(lèi)型所占比例發(fā)生了較大變化，尤其是林地和牧草地比例的顯著增大；相反，未利用土地和耕地類(lèi)型比例的明顯下降，使景觀比例變得極不均勻，所以多樣性和均勻度指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，多樣化指數(shù)從1996年的0.46減少到2010年的0.44，多樣性指數(shù)從1996年的0.99減少到2010年的0.98，土地利用／覆蓋的多樣性下降，意味著景觀中各類(lèi)土地利用類(lèi)型所占比例差異增大，使景觀被某一種或少數(shù)幾個(gè)嵌體類(lèi)型所支配。均勻度指數(shù)從1996年的29.58減少到2010年的28.25，這說(shuō)明土地利用／覆蓋的均質(zhì)程度在下降。因而土地利用／覆蓋的優(yōu)勢(shì)度增大，漢中市14a來(lái)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)從1.09增加到1.10。因此，根據(jù)土地利用空間格局指數(shù)的大小，可以從側(cè)面反映人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土地利用／覆蓋的干擾程度。

4 結(jié)論

區(qū)域土地利用的結(jié)構(gòu)特征可以用多樣性、優(yōu)勢(shì)度和均衡度來(lái)表征。其可綜合反映某區(qū)域在一定時(shí)段內(nèi)各種土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)變化及其轉(zhuǎn)換程度，對(duì)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整和土地利用規(guī)劃具有一定的指導(dǎo)意義[7]。

（1）對(duì)1996—2010年漢中市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，漢中市14a間土地利用動(dòng)態(tài)趨勢(shì)發(fā)生了較為明顯的變化?？傮w上耕地、未利用地面積在減少，林地、牧草地、居民及工礦用地、園地和交通用地面積依次增加。但是林地基數(shù)大，林地和水域用地年變化率不大，牧草地年變化最大，未利用土地、園地、耕地、交通用地和居民及工礦用地的年變化率依次遞減。

（2）在過(guò)去的14a，土地利用的年變化率較緩，年均變化率為0.17%，反映出漢中市土地利用受人類(lèi)活動(dòng)影響較弱，但在西部大開(kāi)發(fā)的機(jī)遇和漢中市交通條件不斷改善的情況下，城市發(fā)展的步伐將加快，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)漢中市土地利用覆被的影響將進(jìn)一步加強(qiáng)。

（3）2010年土地利用綜合指數(shù)為215.64，表明土地利用程度不太高，1996—2010年土地利用程度變化量ΔLb－a＝－55.46，變化率R＝－0.257%＜0，說(shuō)明漢中市土地利用處于調(diào)整期。

（4）人類(lèi)活動(dòng)對(duì)景觀格局有較為明顯的影響，土地利用／覆蓋的多樣化指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)呈下降趨勢(shì)，而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)則呈上升趨勢(shì)。

（5）為了更有效合理地利用土地資源，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，需要確定合理的農(nóng)、林、草用地的比例，實(shí)行高效集約式土地利用開(kāi)發(fā)方式，遵循人口—資源—環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用，提高土地利用效益。

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