馬 睿，司夢祺，何改麗，任麗燕，寧愛鳳

（寧波大學a.建筑工程與環(huán)境學院，b.法學院，浙江寧波 315211）

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鄞州區(qū)土地利用變化及其生態(tài)效應

馬 睿a，司夢祺a，何改麗a，任麗燕a，寧愛鳳b

（寧波大學a.建筑工程與環(huán)境學院，b.法學院，浙江寧波 315211）

摘 要：基于鄞州區(qū)2000，2003，2007年3期的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，利用土地利用動態(tài)變化模型、生態(tài)效應評價模型以及主成分分析方法，定量分析了鄞州區(qū)2000—2007年土地利用動態(tài)變化特征及其驅(qū)動因素，并衡量了土地利用變化所引起的生態(tài)服務價值及碳排放的變化。結(jié)果表明，2000—2007年鄞州區(qū)土地利用發(fā)生了顯著變化，耕地和未利用地大量減少，居民點及工礦用地、交通運輸用地等各類建設用地大面積增加。GDP增長、固定資產(chǎn)投資、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、人口增長等社會經(jīng)濟發(fā)展因素與土地利用變化密切相關，是區(qū)域土地利用變化的主要驅(qū)動因素。從生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化來看，雖然森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值略有增長，但區(qū)域總體生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈減少趨勢。從碳排放變化來看，建設用地作為主要的碳源，2003—2007年間碳排放量大幅增加，導致區(qū)域總的碳排放量翻了一番。建議加強生態(tài)用地保護，提高存量建設用地集約利用水平，減少碳排放。

關鍵詞：土地利用變化；驅(qū)動力；生態(tài)效應；鄞州區(qū)

文獻著錄格式:馬睿，司夢祺，何改麗，等.鄞州區(qū)土地利用變化及其生態(tài)效應［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（6）: 940-944.

土地利用/覆被變化（land useand land cover change，LUCC）是全球變化研究的重要組成部分。驅(qū)動機制研究以自然和人文驅(qū)動作為突破口，以調(diào)整土地利用政策、保護土地資源為目的，是LUCC的重要議題［1-2］。土地利用/覆被變化同時也是全球變化的主要原因，對氣候、土壤、水文、生物地球化學以及生物多樣性等有重要影響。LUCC及其生態(tài)環(huán)境效應已得到廣泛研究。王耀宗等［3］應用RS/GIS開展LUCC動態(tài)監(jiān)測，對區(qū)域生態(tài)環(huán)效應展開研究。劉志強等［4］、李志等［5］以生態(tài)系統(tǒng)服務功能綜合、客觀地評價了LUCC的生態(tài)效應。孫赫等［6］、張俊峰等［7］分析了土地利用/覆蓋變化對陸地系統(tǒng)碳收支的影響。

鄞州區(qū)是寧波市最大的市轄區(qū)域，經(jīng)濟發(fā)展速度快，土地利用變化大，已引起許多學者關注。如郭敬平等［8］、蔣文偉等［9］對鄞州區(qū)土地利用的結(jié)構(gòu)特征、空間趨向進行了分析，戴梁等［10］基于GIS/RS對鄞州區(qū)土地利用變化進行了分析，魏悅［11］基于GIS/RS對鄞州區(qū)土地利用景觀格局變化進行了分析。本文基于土地利用變更調(diào)查的詳細、準確的數(shù)據(jù)，運用土地利用動態(tài)變化模型和SPSS統(tǒng)計分析軟件，對鄞州區(qū)2000—2007年的土地利用變化特征及其驅(qū)動因素進行定量分析，并通過生態(tài)服務價值和碳排放的測算，綜合評價其生態(tài)環(huán)境效應，旨在揭示當?shù)赝恋乩米兓?guī)律及其對生態(tài)環(huán)境的影響，尋找變化原因，為制定合理的土地利用政策、促進區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

鄞州區(qū)地處我國長江三角洲南翼、浙江省東部，地理坐標121°08′—121°54′E，29°37′—29°57′N。東接北侖港、寧波保稅區(qū)，西臨紹興、杭州，北與上海隔海相望。東南部與西部為丘陵山地，中部為平原，四明山東西綿延，中央部位為奉化江兩岸，河網(wǎng)密布。全區(qū)總面積1 380.54 km2，山區(qū)面積706.14 km2，占總面積的51.15%；平原面積528.54 km2，占38.29%；水域面積145.86 km2，占10.56%，故有“五山四地一分水”之稱。鄞州區(qū)是計劃單列市寧波市最大的市轄區(qū)域，綜合經(jīng)濟實力位居寧波市各縣市區(qū)首位。2014年寧波市鄞州區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）達到1 270億元，工業(yè)增加值為485.3億元，實現(xiàn)財政總收入279.5億元。作為寧波最大的市轄區(qū)，鄞州區(qū)對寧波未來的發(fā)展有極其重要的作用。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)采用鄞州區(qū)2000，2003，2007年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自寧波統(tǒng)計年鑒和鄞州統(tǒng)計年鑒。

1.2.2 土地利用動態(tài)變化模型

對土地利用變化的分析主要包括變化數(shù)量、速度。其中變化數(shù)量為研究期初、末的面積差值；變化速度利用動態(tài)度進行定量描述，包括單一土地利用動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度［10］。單一土地利用動態(tài)度計算公式:

式中: K為研究時段內(nèi)某一土地利用類型的動態(tài)度；Ua，Ub分別為研究期初及研究期末某一種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時段長，當T的時段設定為年時，所得K值就是該研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。

某一研究樣區(qū)的綜合土地利用動態(tài)度可表示為

式中: LUi為監(jiān)測起始時間第i類土地利用類型面積；ΔLUi-j為監(jiān)測時段內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)為j類土地利用類型面積的絕對值；T為監(jiān)測時段長度。當T的時段設定為年時，LC的值就是該研究區(qū)土地利用年變化率。

1.2.3 土地利用變化驅(qū)動因素分析

運用SPSS 19.0軟件，采用主成分分析方法，通過降維將土地利用變化涉及的諸多社會經(jīng)濟因子轉(zhuǎn)換為少數(shù)綜合性指標，減輕指標重疊程度，集中反映影響土地利用變化的因素。

1.2.4 土地利用變化的生態(tài)效應指標

采用生態(tài)服務價值、碳排放量衡量土地利用變化的生態(tài)效應。

生態(tài)服務價值的計算公式:

式中: TVi代表每種土地類型的生態(tài)服務價值；Ai是研究區(qū)第i種土地利用類型的面積；VCi是生態(tài)價值系數(shù)，即單位面積第i種土地利用類型的生態(tài)服務價值［5］。

碳排放量的計算公式:

式中: Ek為直接碳排放量，即耕地、園地、林地、草地、水域及水利設施用地和未利用地的碳排放量；Et為間接碳排放量，即建設用地上產(chǎn)生的碳排放量。

式中:Σei為不同土地利用類型產(chǎn)生的碳排放量；Ti為各土地利用類型面積；δi為各土地利用類型的碳排放（吸收）系數(shù)［6］。

式中: Eti為各種能源的碳排放量；Eni為各種能源的消耗量；θi為各種能源轉(zhuǎn)換為標準煤的系數(shù)；fi為各種能源的碳排放系數(shù)［6］。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化

2.1.1 數(shù)量和結(jié)構(gòu)變化

從土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)（表1）看，2000—2007年，鄞州區(qū)農(nóng)用地持續(xù)減少，共減少了6 256.6 hm2，農(nóng)用地占土地總面積的比重由2000年的78.9%下降到2007年的74.3%。在農(nóng)用地中，耕地面積的變化最大，從2000年到2007年共減少6 419.6 hm2，年均減少917.1 hm2，所占比例從2000年的31.2%下降到2007年的26.4%；園地和林地面積呈增加趨勢，分別增加228.2和229.2 hm2；其他農(nóng)用地減少294.4 hm2。

表1　2000—2007年鄞州區(qū)土地利用數(shù)量及結(jié)構(gòu)變化

2000—2007年，鄞州區(qū)建設用地面積共增加了8 479.3 hm2，年均增加1 211.3 hm2，建設用地所占比例由原來的10.5%上升到16.7%。其中，居民點及工礦用地面積增加了6 926.9 hm2，所占比例從8.4%提高到13.5%，是用地增加的主要土地利用類型；交通運輸用地增加了1 119.9 hm2，所占比例從2000年的1.2%增加到2007年的1.9%；水利設施用地面積7年間共增加了432.5 hm2。

2000—2007年，鄞州區(qū)未利用地呈減少趨勢，共減少面積2 222.7 hm2。

2.1.2 變化速度

根據(jù)1.2.2節(jié)所述方法計算鄞州區(qū)土地利用變化動態(tài)度（表2）。2000—2007年間鄞州區(qū)建設用地變化速度很快，其中，交通運輸用地變化速度最大，單一動態(tài)度為11.00%，居民點及工礦用地變化速度次之，單一動態(tài)度為8.8%，水利設施用地的單一動態(tài)度為4.9%。耕地和未利用地的單一動態(tài)度均為-2.20%。

表2　2000—2007年鄞州區(qū)土地利用動態(tài)度

2.2 土地利用變化驅(qū)動因素

2.2.1 定性分析

土地利用變化與GDP、固定資產(chǎn)投資。

土地利用變化與經(jīng)濟發(fā)展密切相關。鄞州區(qū)2000—2007年的GDP變化趨勢如圖1所示。2000年與2003年相比，鄞州區(qū)GDP從1.55×106萬元增長到2.43×106萬元，增長了56.8%；同期農(nóng)用地面積減少3 139.5 hm2，未利用地面積減少526.1 hm2，建設用地面積增加3 665.6 hm2。2003年與2007年相比，鄞州區(qū)GDP從2.43×106萬元增長到5.33×106萬元，增長了1.19倍；同期農(nóng)用地和未利用地面積分別減少3 117.1，1 696.6 hm2，建設用地面積增加4 813.7 hm2。2000—2007年間，鄞州區(qū)農(nóng)用地、未利用地面積持續(xù)減少，建設用地面積持續(xù)增長。隨著GDP的增加，建設用地面積不斷擴大，建設用地的增加也促進了GDP的增長，二者相互促進相互影響，具有正相關關系；建設用地的增加占用了農(nóng)用地和未利用地，導致農(nóng)用地與未利用地面積減少。

2000—2003年，鄞州區(qū)全社會固定資產(chǎn)投資增加8.02×105萬元，2003年至2007年增加1.40 ×106萬元。隨著全社會固定資產(chǎn)投資的增加，農(nóng)用地被建設占用，未利用地得到開發(fā)，這與農(nóng)用地與未利用地面積減少、建設用地面積增加的趨勢相符。

土地利用變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

圖1　2000—2007年鄞州區(qū)GDP與固定資產(chǎn)投資變化

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與空間布局對土地利用結(jié)構(gòu)與布局也有重要影響。2000—2007年，鄞州區(qū)第一產(chǎn)業(yè)比重由7.3%下降至4.1%，農(nóng)業(yè)用地面積也相應減少。第二產(chǎn)業(yè)比重基本不變，第三產(chǎn)業(yè)比重由28.5%上升至32.4%，建設用地的面積持續(xù)增加（圖2）。

土地利用變化與人口。

根據(jù)鄞州區(qū)年報統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2000—2007年，鄞州區(qū)的總?cè)丝跀?shù)量與非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量均呈不斷增長的趨勢，而農(nóng)業(yè)人口數(shù)量則呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢（圖3）。

圖2　2000—2007年鄞州區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

圖3　2000—2007年鄞州區(qū)人口變化

2000年鄞州區(qū)人口總數(shù)為721 607人，2007年達到789 977人，人口總數(shù)增加68 370人，平均每年增加9 767人；2000年鄞州區(qū)農(nóng)業(yè)人口總數(shù)為609 930人，2007年達到546 249人，農(nóng)業(yè)人口數(shù)減少63 681人，平均每年減少9 097人；2000年鄞州區(qū)非農(nóng)業(yè)人口總數(shù)為111 677人，2007年達到243 728人，非農(nóng)業(yè)人口數(shù)增加132 051人，平均每年增加18 864人。

人口總量的增加導致對各種資源的需求增加，對資源需求量的增加導致更多的未利用地被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或經(jīng)濟建設，非農(nóng)業(yè)人口的增長產(chǎn)生了更多的建設用地需求，建設用地面積在這一時期也大幅增加。

2.2.2 定量分析

耕地。

根據(jù)主成分分析法的思路和要求，本文從影響耕地變化的驅(qū)動因素中選取13個因子進行分析，分別是:總?cè)丝?、非農(nóng)人口比重、糧食總產(chǎn)量、地區(qū)生產(chǎn)總值、人均生產(chǎn)總值、全社會固定資產(chǎn)投資、第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)民人均純收入、農(nóng)村居民人均住房面積。

通過總方差分解，2個成分特征值都大于1，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，第一成分特征值為8.582，第二成分特征值為3.523，前2個因子的累計方差貢獻率達93.119%，因此，最后確定提取2個主成分。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子與原始變量的相關矩陣，第一成分與地區(qū)生產(chǎn)總值、人均生產(chǎn)總值、全社會固定資產(chǎn)投資、工業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)民人均收入有較大的相關系數(shù)，第二成分與第三產(chǎn)業(yè)比重有較大的相關系數(shù)。

建設用地。

從影響建設用地變化的驅(qū)動因素中選取7個因子進行分析，分別是:總?cè)丝?、地區(qū)生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值、全社會固定資產(chǎn)投資、地方財政收入。

通過總方差分解，2個成分特征值都大于1，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，第一成分特征值4.861，第二成分特征值為2.077，前2個因子的累計方差貢獻率達99.123%，因此，最后確定提取2個主成分。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子與原始變量的相關矩陣，第一成分與總?cè)丝凇⒌貐^(qū)生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)增加值、全社會固定資產(chǎn)投資、地方財政收入有較大的相關系數(shù)，第二成分與第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值有較大的相關系數(shù)。

2.3 土地利用變化的生態(tài)效應

2.3.1 生態(tài)服務價值變化

計算得到鄞州區(qū)不同陸地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值（表3）。2000—2007年，鄞州區(qū)總的生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈減少趨勢，但森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值略有增長，且在各陸地生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)服務價值最高；農(nóng)田和水體生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值呈下降趨勢，這主要是由于這2種生態(tài)系統(tǒng)的面積不斷下降所致。

2.3.2 碳排放變化

通過計算，得到鄞州區(qū)2003，2007年各土地利用類型的碳排放（吸收）量（表4）。2003—2007年，鄞州區(qū)作為碳源的土地利用類型碳排放量持續(xù)增加，由2003年的413.71×103t增長至2007年的875.75×103t，增長了1倍多。作為碳匯的土地利用類型碳吸收量稍有增加?？傮w來講，鄞州區(qū)各土地利用類型的碳排放總量增加，且增幅較大。其中，建設用地是最主要的碳源，且2007年較2003年大幅增加；耕地作為碳源的碳排放量所占比例很小，且呈減少趨勢；林地是主要的碳匯，占碳匯總量的87%左右，且2007年較2003年相比有小幅下降。

表3　鄞州區(qū)不同陸地系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值　107元·a-1

表4　鄞州區(qū)各土地利用類型2003—2007年碳源與碳匯變化

3 小結(jié)

2000—2007年，鄞州區(qū)土地利用發(fā)生了顯著變化:耕地和未利用地大量減少，居民點及工礦用地、交通運輸用地等各類建設用地大面積增加；且土地利用變化速度快。GDP增長、固定資產(chǎn)投資、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、人口增長等社會經(jīng)濟發(fā)展因素與土地利用變化密切相關，是區(qū)域土地利用變化的主要驅(qū)動因素。土地利用變化產(chǎn)生了明顯的生態(tài)效應。從生態(tài)系統(tǒng)服務價值來看，雖然森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值略有增長，但區(qū)域總體生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈減少趨勢。從碳排放變化來看，建設用地作為主要的碳源，2003—2007年間碳排放量大幅增加，導致區(qū)域碳排放總量翻了一番。因此，從區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的角度，建議加強耕地、林地、水域等生態(tài)用地的保護，挖掘存量建設用地潛力，提高建設用地集約利用水平；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，控制高能耗、高污染行業(yè)用地，減少建設用地碳排放。

參考文獻:

［1］ 龔建文，張正棟，周永章.飲用水源保護區(qū)土地利用變化與社會經(jīng)濟發(fā)展關系分析:以東江流域源城區(qū)為例［J］.熱帶地理，2009，29（4）: 345-349.

［2］ 易軍，梅昀.基于PSR框架的耕地集約利用及其驅(qū)動力研究:以江西省為例［J］.長江流域資源與環(huán)境，2010，19 （8）: 895-900.

［3］ 王耀宗，常慶瑞，屈佳，等.陜北黃土高原土地利用/覆蓋變化及生態(tài)效應評價［J］.水土保持通報，2010，30（4）: 134-137.

［4］ 劉志強，潘相文，金劍，等.海倫市資源演化格局與土地利用變化及其生態(tài)效應分析［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2011，19（1）: 211-216.

［5］ 李志，劉文兆，楊勤科，等.黃土高塬溝壑區(qū)小流域土地利用變化及其生態(tài)效應分析［J］.應用生態(tài)學報，2007，18（6）: 1299-1304.

［6］ 孫赫，梁紅梅，常學禮，等.中國土地利用碳排放及其空間關聯(lián)［J］.經(jīng)濟地理，2015，35（3）: 154-162.

［7］ 張俊峰，張安錄，董捷.土地集約利用與土地利用碳排放的關系研究:以武漢城市圈為例［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2013，34（6）: 717-721.

［8］ 郭敬平，樸桂玉.寧波市鄞州區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)特征分析［J］.北京測繪，2015（2）: 9-15.

［9］ 蔣文偉，郭慧慧，梅艷霞.寧波鄞州新城區(qū)城市土地利用的空間趨向性［J］.應用生態(tài)學報，2012，23（3）: 701-709.

［10］ 戴梁，劉明超.基于RS與GIS的寧波市鄞州區(qū)土地利用變化分析［J］.地理空間信息，2010，8（4）: 121-123.

［11］ 魏悅.基于RS和GIS的寧波市鄞州區(qū)土地利用景觀格局變化分析［D］.成都:成都理工大學，2013.

（責任編輯：高 峻）

中圖分類號：F301.24

文獻標志碼：A

文章編號：0528-9017（2016）06-0940-05

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160644

收稿日期:2016-01-18

基金項目:國家自然科學基金項目（71203108）；浙江省社科規(guī)劃課題成果（11JCGL13YB）；浙江省高等學校中青年學科帶頭人學術攀登項目（pd2013109）；寧波大學胡嵐優(yōu)秀博士基金獎勵；浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）（2015R405026）；浙江省科技廳自然科學基金項目（LY14G030006）；寧波市科技局軟科學基金項目（2014A10068）

作者簡介:馬 睿（1993—），女，青海德令哈人，資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)在讀本科生，E-mail: 327541061@qq.com。

通信作者:任麗燕（1976—），女，山東淄博人，博士，副教授，研究方向為土地集約利用，E-mail: renliyan@nbu.edu.cn。