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1995—2014年大通縣土地利用變化及驅(qū)動因素分析

2017-01-16 02:37:43戴怡曉蔣貴彥
關(guān)鍵詞:大通縣土地利用面積

戴怡曉,蔣貴彥

(青海民族大學(xué) 公共管理學(xué)院,西寧 810007)

1995—2014年大通縣土地利用變化及驅(qū)動因素分析

戴怡曉,蔣貴彥

(青海民族大學(xué) 公共管理學(xué)院,西寧 810007)

基于大通縣1995—2014年社會經(jīng)濟數(shù)據(jù),通過SPSS等軟件,運用土地利用變化模型、主成分分析法及典型相關(guān)分析法等技術(shù)與方法,系統(tǒng)分析了1995—2001年、2001—2005年、2005—2010年、2010—2014年不同時段大通縣土地利用變化的特征,并對土地利用變化的驅(qū)動因素進行探討。結(jié)果表明:大通縣主要地類為耕地、林地、草地,期間草地、耕地、建設(shè)用地、水域面積有所減少,林地、未利用地面積有所增加;與其他幾種地類相比,耕地的變化量和變化率較為平穩(wěn),土地利用動態(tài)度變動最大的是未利用地,其次是水域,再次是建設(shè)用地;2010—2014年間除林地外,各土地類型動態(tài)度都呈減少趨勢,減少速度最快的為水域,減少速度最慢的為耕地;土地利用程度呈現(xiàn)波浪形發(fā)展趨勢;土地利用變化主要受社會經(jīng)濟因素影響,自然因素和政策因素也是大通縣土地利用變化的驅(qū)動因素。

土地利用變化;驅(qū)動因素;大通縣

土地利用/覆被變化(land use/cover change,簡稱LUCC)與全球系統(tǒng)的多個方面有著密切聯(lián)系,其中包括對生態(tài)環(huán)境的影響和社會經(jīng)濟發(fā)展的影響。自1995年國際地學(xué)與生物圈研究計劃(IGBP)與全球環(huán)境變化人文計劃(HDP)聯(lián)合提出“土地利用/土地覆被變化”研究計劃以來,土地利用/覆被變化一直是全球變化研究的熱點問題[1]。客觀地把握驅(qū)動土地利用變化規(guī)律、了解土地利用變化特征,是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要決策基礎(chǔ)[2]。目前,土地利用/覆被變化的特征、驅(qū)動力及趨勢預(yù)測等方面已有了一系列的研究成果[3-10]。但土地利用變化的模式由于學(xué)者研究的角度不同而建立了許多模型,包括土地利用、土地覆蓋類型的數(shù)量、土地利用度、土地利用程度區(qū)域變化模型及土地利用動態(tài)度指數(shù)的定量化。研究區(qū)域從大城市周邊地區(qū)及經(jīng)濟快速發(fā)展的熱點地區(qū)到中小城市再到生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)皆有所涉及,但無論是方法、數(shù)據(jù)還是研究區(qū)域皆存在薄弱之處。

大通縣自然地理條件特殊,擁有十分重要的生態(tài)區(qū)位,在國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)總體布局中屬于“黃土高原丘陵溝壑地區(qū)”,生態(tài)環(huán)境脆弱,是國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點地區(qū)[11],其經(jīng)濟發(fā)展水平在青海省僅次于西寧市。隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程的加速,大通縣經(jīng)濟水平快速提高,工業(yè)用地需求增加,區(qū)域內(nèi)土地利用類型大量轉(zhuǎn)換,土地資源供需矛盾日益加劇,對土地利用結(jié)構(gòu)、方式和效率都有了更高的要求,對大通縣整體社會經(jīng)濟環(huán)境和生態(tài)安全格局都產(chǎn)生了巨大壓力。本文基于大通縣1995—2014年社會經(jīng)濟數(shù)據(jù),運用土地利用變化模型、主成分分析法及典型相關(guān)分析法,結(jié)合TM影像,分析大通縣1995—2014年土地利用變化特征及其驅(qū)動因素,揭示土地利用演變規(guī)律,為大通縣土地資源可持續(xù)利用提供參考。

一、研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)位于100°51′-101°56′E,36°43′-37°23′N,是青海省西寧市下轄縣。大通縣位于青海省東部河湟谷地,青藏高原和黃土高原過渡地帶,海拔2 280~4 622米,縣境東西最長95千米,南北最寬85千米,縣域輪廓呈桑葉狀。該區(qū)域地屬高原大陸性氣候,具有光照充足、雨熱同季、寒季長、雨量少的氣候特點。

本次研究使用資料的起止時間為1995—2014年,其社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于《青海省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計年鑒》(1995—2014年),研究報告、相關(guān)文獻等官方統(tǒng)計資料及1995—2014年大通縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)等。參考數(shù)據(jù)主要包括:青海省測繪局發(fā)布的1∶280 000大通縣地圖;青海1∶250 000數(shù)字化地圖;以1995、2001、2005、2010、2014年處于植被生長期TM影像為數(shù)據(jù)源,經(jīng)過影像校正,人機交互解譯,實地定點校對的土地利用覆被圖等。

二、研究方法

(一)土地利用變化定量分析方法

1.土地利用變化幅度

區(qū)域土地利用的空間變化和時間變化可以通過各個土地利用類型的面積變化直接反映出來,進而分析土地利用變化總的態(tài)勢及土地利用結(jié)構(gòu)變化。土地利用變化幅度反映了不同類型土地在面積總量上的變化[12],其表達式為

式中:RL為研究期內(nèi)某一類型土地利用的變化幅度;Ua為研究初期某一類型土地利用面積;Ub為研究末期某一類型土地利用面積。

2.單一土地利用類型變化動態(tài)度

單一土地利用類型動態(tài)度是用來表達某一區(qū)域一定時間范圍內(nèi)的某種土地利用類型的數(shù)量變化情況,其表達式為[13]

式中:R為研究區(qū)域某一時段內(nèi)某一土地利用類型動態(tài)度;Ua和Ub分別為研究初期與末期某一種土地利用類型的數(shù)量;T為研究時段長度;當(dāng)T的單位設(shè)定為年時,K表示研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。

3.土地利用程度

土地利用程度一方面可以反映自然和人文因素對土地系統(tǒng)影響的廣度和深度,另一方面也可以反映驅(qū)動因素對土地利用變化的綜合效應(yīng)[14]。根據(jù)劉紀(jì)遠[15]提出的按照社會因素對土地自然綜合體的影響,將土地利用程度的自然平衡狀態(tài)分為4級,并分別賦予分級指數(shù),即可以對土地利用程度綜合指數(shù)、變化量及變化率進行計算。本文根據(jù)研究區(qū)實際情況將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域、未利用地等,(因園地所占面積極小,故將其合并為林地中)。在進行理論研究和實際觀測的基礎(chǔ)上,本文對研究區(qū)進行的土地利用強度分級賦值如表1所示。

表1 大通縣土地利用程度分級指數(shù)

土地利用程度綜合指數(shù)、變化量及變化率計算公式為

式中:Lj為研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù),Lb-a與R分別為土地利用程度變化量和變化率,La與Lb分別為研究初期和研究末期在研究區(qū)內(nèi)土地利用程度綜合指數(shù),Ai為第i級土地利用程度的分級指數(shù),Ci為第i級土地利用程度面積百分比,n為研究區(qū)土地利用程度分級層數(shù),Cia和Cib分別為研究初期和研究末期在研究區(qū)內(nèi)土地利用程度面積百分比。

由公式可知,若Lb-a>0或R>0,則研究區(qū)的土地利用處于發(fā)展期,反之則處于調(diào)整期或衰退期。

(二)土地利用變化驅(qū)動力分析方法

本研究主要運用主成分分析和典型相關(guān)分析方法對研究區(qū)土地利用變化的驅(qū)動力進行定量研究,篩選出11種指標(biāo)在SPSS中進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理并進行主成分分析,再選取對主成分貢獻率較大的指標(biāo)作為驅(qū)動因子來進行典型相關(guān)分析。

三、土地利用變化結(jié)果與分析

(一)土地利用數(shù)量變化

1.土地利用數(shù)量變化幅度特征

1995年、2001年、2005年、2010年和2014年研究區(qū)土地利用變化情況如表2所示。

根據(jù)表2分析結(jié)果顯示: 1995—2014年間,研究區(qū)居前3位的土地利用類型均是耕地、林地、草地,3種地類總面積在研究期所占比例均達到80%以上。

表2 大通縣1995—2014年土地利用變化

續(xù)表2 大通縣1995—2014年土地利用變化

(1)草地面積在1995年、2001年與2010年居于首位,在1995年時面積達到最大值154 641.9公頃,隨后在1995—2005年面積逐年下降,在2010年面積有所回升,而到2014年面積迅速下降,減少49 824公頃,減少幅度為36.15%。總體來看,草地面積在研究期呈下降趨勢,減少面積11 053公頃,減少幅度43.11%。

(2)耕地面積變化趨勢在1995—2005年期間總體較為平穩(wěn),呈現(xiàn)逐年下降的特點,從1995年的最大值65 675.57公頃下降到2014年的最小值54 622.57公頃,減少面積11 053公頃,減少幅度16.83%。2001—2005年耕地面積減少幅度為7.9%,小于1995—2001年耕地面積減少幅度10.05%。同樣,2010—2014年耕地面積減少幅度為1.8%,小于2001—2005年耕地面積減少幅度。城市化水平不斷提高導(dǎo)致了耕地面積逐年減少,而相關(guān)耕地保護政策的貫徹實施又放緩了耕地面積減少的步伐。

(3)林地面積在研究期波動較大,在1995—2001年與2005—2010年間持續(xù)減少,在2001—2005年與2010—2014年間面積又呈現(xiàn)出大幅度增加的趨勢,研究期總計增加72 647.61公頃,增加幅度110.59%。

(4)水域面積和建設(shè)用地面積分別從1995年的2 380.44、12 423.63公頃減少到2014年的2 150.91、11 802.77公頃,減少面積分別為-229.53和-620.86公頃,減少幅度分別為9.64%和5%,變化不顯著。

(5)未利用地面積經(jīng)歷了先增加后減少的變化,主要原因由研究區(qū)在社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間尋求平衡所導(dǎo)致。研究期總計增加11 328.79公頃,增加幅度116.23%。

總體而言,1995—2014年的社會經(jīng)濟發(fā)展和區(qū)域環(huán)境保護的共同作用使研究區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化,主要表現(xiàn)在林地、未利用地面積的波動性增加,草地面積的大幅度減少,耕地面積的平穩(wěn)減少,水域與建設(shè)用地在總量和變化幅度上都變化不明顯(圖1)。

圖1 大通縣土地利用變化

2.土地利用動態(tài)度

根據(jù)表3分析結(jié)果顯示:1995—2014年間,研究區(qū)未利用地土地利用動態(tài)度在多數(shù)年份居于首位,變動較大。耕地與草地土地利用動態(tài)度多為負(fù)值,與前述耕地與草地面積持續(xù)減少一致。建設(shè)用地土地利用動態(tài)度在2001—2005年為最大值,但在其他年份均為負(fù)值,反映出研究區(qū)生態(tài)環(huán)境對社會經(jīng)濟發(fā)展的制約。2010—2014年間,除林地外,各土地類型動態(tài)度都呈減少趨勢,水域的減少速度最快,耕地的減少速度最慢。

表3 大通縣1995—2014年土地利用動態(tài)度

(二)土地利用程度變化

表4顯示:研究期研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)呈波動性變化趨勢,由1995年的225.96減少到2001年的208.96,再由2005年的226.17減少到2010年的218.03,在2010—2014年間呈平穩(wěn)趨勢。土地利用程度變化量和變化率在1995—2001年和2006—2010年間呈負(fù)值,由上述可知未利用地面積在此期間大幅度增長,建設(shè)用地面積出現(xiàn)一定幅度的減少,而在2001—2005年和2010—2014年土地利用程度變化量和變化率又回升至正值,說明研究區(qū)土地利用在前兩個時段內(nèi)處于調(diào)整期,在后兩個時段處于發(fā)展期。

表4 土地利用程度綜合指數(shù)、變化量和變化率

四、土地利用變化的驅(qū)動因素分析

通過對研究區(qū)土地利用數(shù)量變化和程度變化的研究,揭示了該區(qū)土地利用變化的基本變化狀況及變化程度。由于自然因素對土地利用變化的影響需長期的累積,社會經(jīng)濟因素是導(dǎo)致研究區(qū)土地利用變化的主要原因,本研究選取總?cè)丝?X1)、人口密度(X2)、非農(nóng)業(yè)人口比值(X3)、GDP(X4)、第一產(chǎn)業(yè)比重(X5)、第二產(chǎn)業(yè)比重(X6)、農(nóng)作物總播種面積(X7)、農(nóng)作物總產(chǎn)量(X8)、地均GDP(X9)、地方財政收入(X10)、農(nóng)民居民人均可支配收入(X11)11類指標(biāo)進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理,對研究區(qū)進行主成分分析,并基于1995—2001年、2002—2005年、2006—2010年、2011—2014年分別以地類面積變化量為因變量Y,以社會經(jīng)濟指標(biāo)變化量為自變量X,在SPSS軟件支持下,對土地利用變化進行驅(qū)動因素典型相關(guān)分析。

(一)主成分分析

通過分析各成分特征值及其貢獻率可知,第1主成分的貢獻率為68.41%,第2主成分的貢獻率為20.21%,第3主成分的貢獻率為10.56%,前3個主成分貢獻率之和為99.18%>85%,說明前3個主成分的內(nèi)容包含了所選指標(biāo)的絕大部分信息,可以用這3個主成分來代替原有指標(biāo)。通過相關(guān)系數(shù)分析(表5)可以選取出對主成分貢獻率較大的總?cè)丝?X1)、人口密度(X2)、GDP(X4)、第二產(chǎn)業(yè)比重(X6)、地均GDP(X9)、農(nóng)作物總播種面積(X7)、農(nóng)作物總產(chǎn)量(X8)來進行下文的典型性相關(guān)分析。

表5 成分矩陣

(二)典型相關(guān)分析

基于上述主成分分析結(jié)果,將1995—2014年耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域、未利用地面積變化量設(shè)為因變量,1995—2014年社會經(jīng)濟指標(biāo)中的人口密度、GDP、地均GDP、第二產(chǎn)業(yè)比重、農(nóng)作物總播種面積、農(nóng)作物總產(chǎn)量、總?cè)丝诘淖兓吭O(shè)為土地利用變化驅(qū)動因子,來進行土地利用變化驅(qū)動因素典型相關(guān)分析。典型載荷能體現(xiàn)出2個變量組X和Y之間的相關(guān)程度,并可通過將每一個變量從其余變量中逐步分離來分析土地利用格局變化的主要驅(qū)動因素。經(jīng)典型相關(guān)系數(shù)檢驗和冗余度分析,No.2、No.3、No.4、No.5典型變量的典型相關(guān)系數(shù)均大于0.8,相關(guān)性顯著,能被社會經(jīng)濟因素解釋的比例較高。

表6 土地利用結(jié)構(gòu)及驅(qū)動因素的典型載荷

西方土地經(jīng)濟學(xué)認(rèn)為,土地需求是一種引致需求,即社會對土地需求的結(jié)構(gòu)變動與量的擴張(收縮)都是與國民收入、社會消費水平與結(jié)構(gòu)演進相聯(lián)系的,后者的變化引起前者的跟進和響應(yīng),在數(shù)量與內(nèi)在聯(lián)系上客觀地成為后者的函數(shù)[16]。表6顯示:第1個典型變量解釋的水域增加量和第6個變量解釋的林地減少量它們均與社會經(jīng)濟因素相關(guān)量較小。第2個典型變量將草地減少量從其他地類中分離出來,與其相對應(yīng)的解釋變量主要是人口密度。由此可知,草地面積變化主要受區(qū)域人口密度的影響,且人口密度與草地面積呈負(fù)相關(guān)。第3個典型變量將耕地減少量從其他地類中分離出來,與其相對應(yīng)的解釋變量主要是第二產(chǎn)業(yè)比重。由此可知,耕地面積變化主要受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響,且耕地面積與第二產(chǎn)業(yè)比重呈負(fù)相關(guān)。第4個典型變量將建設(shè)用地減少量從其他地類中分離出來,與其相對應(yīng)的解釋變量主要是人口密度和總?cè)丝冢医ㄔO(shè)用地面積與總?cè)丝诤腿丝诿芏瘸收嚓P(guān)。第5個典型變量將未利用地增加量從其他地類中分離出來,與其相對應(yīng)的解釋變量主要是GDP和地均GDP。由此可知未利用地面積變化主要受經(jīng)濟總量和區(qū)域面積影響,且未利用地面積與GDP和地均GDP呈負(fù)相關(guān)。

五、結(jié) 語

(1)1995—2014年,大通縣土地利用類型以耕地、林地、草地為主,研究期三種土地類型面積占總面積80%以上。研究期草地、耕地、建設(shè)用地、水域面積均有所減少,林地、未利用地面積有所增加,水域面積最小,林地面積最大且在研究期變動面積較大。與其他幾種地類相比,耕地的變化量和變化率在研究期較為平穩(wěn),這與國家的耕地保護政策有密切聯(lián)系。研究區(qū)土地利用動態(tài)度變動最大的是未利用地,其次是水域面積,再次是建設(shè)用地。近幾年除林地外,各土地類型動態(tài)度都呈減少趨勢,減少速度最快的為水域,減少速度最慢的為耕地。土地利用程度在研究期呈現(xiàn)波浪形發(fā)展趨勢,土地利用程度變化量和變化率在1995—2001年和2005—2010年間呈負(fù)值,而在2001—2005年和2010—2014年又回升至正值。

(2)人口密度的增加、社會經(jīng)濟的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、農(nóng)作物種植等社會經(jīng)濟活動是大通縣在1995—2014年間土地利用類型轉(zhuǎn)換的主要驅(qū)動因素。人口密度與草地面積變化有密切關(guān)系,相關(guān)性為負(fù)相關(guān);耕地面積變化主要受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響,與第二產(chǎn)業(yè)比重呈負(fù)相關(guān);建設(shè)用地面積變化主要受人口密度和總?cè)丝谟绊?,相關(guān)性為正相關(guān);影響未利用地面積變化的主要因素是地區(qū)經(jīng)濟水平和區(qū)域面積,未利用地面積與GDP和地均GDP呈負(fù)相關(guān)。水域面積變化量和林地面積變化量與大通縣社會經(jīng)濟指標(biāo)關(guān)系較小,其變化主要受自然因素和相關(guān)政策如退耕還林等的影響。

(3)研究區(qū)位于青藏高原和黃土高原過渡地帶,具有生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域特征,而隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,研究期第二產(chǎn)業(yè)所占比重日益增大,土地利用供需矛盾加劇,在眼下與將來都給區(qū)域生態(tài)安全和社會經(jīng)濟需求帶來了巨大壓力。地方土地資源的開發(fā)利用努力在社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護之間尋求平衡,導(dǎo)致了土地利用程度在研究期呈現(xiàn)波浪形發(fā)展趨勢。區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)處理好城鎮(zhèn)化建設(shè)與耕地、環(huán)境保護之間的關(guān)系,從控制監(jiān)管土地利用類型轉(zhuǎn)換主要驅(qū)動因素著手,尋求既滿足社會經(jīng)濟需求又滿足土地生態(tài)功能要求的土地利用結(jié)構(gòu)。

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[責(zé)任編輯 位雪燕]

Land Use Changes and Driving Forces in Datong County from 1995 to 2014

DAI Yixiao, JIANG Guiyan

(SchoolofPublicAdministration,QinghaiNationalitiesUniversity,Xi’ning810007,Qinghai,China)

Based on socio-economic data from 1995 to 2014 in Datong county, employing SPSS, we studied characteristics of land use changes in Datong county during the four different periods: 1995—2001, 2001—2005, 2005—2010, 2010—2014 with such methods as change models of land use, principal component analysis and typical correlation analysis, and explored the driving factors of land use change as well. The results show that: during the past 20 years, the main land use types in Datong county were cultivated land, forest land and grass land, however, the area of grass land, cultivated land, construction land and water area have decreased while the area of forest land and unused land have increased; the amount and rate of cultivated land change was relatively stable while unused land showed the maximum change in land use dynamic index, followed by water area and construction land; during the period of 2010—2014, dynamic degree of every land use type has decreased except forest land, with water area showing the fastest reducing speed and cultivated land the slowest; the land use degree showed a wavy trend in the past 20 years; the main influencing factors are socio-economic factor, and natural factor and policy factor are the driving factors.

land use change; driving factors; Datong county

2016-06-05

青海民族大學(xué)理工自然科學(xué)項目(2015XJZ23)。

戴怡曉(1993—),女,安徽阜陽人,碩士生,主要從事土地規(guī)劃與利用研究。 E-mail:five125206@126.com

10.16698/j.hpu(social.sciences).1673-9779.2016.04.008

C935

A

1673-9779(2016)04-0001-07

戴怡曉,蔣貴彥.1995—2014年大通縣土地利用變化及驅(qū)動因素分析[J].2016,17(4):438-444.

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