曹海濤 嚴金泉 魯成樹

摘要 從土地利用隱性轉(zhuǎn)型視角，定義一個土地利用隱性形態(tài)指數(shù)，并構(gòu)建土地利用隱性形態(tài)指標體系，選取皖江城市帶作為研究區(qū)域，分析皖江城市帶土地利用隱性轉(zhuǎn)型的時空演變特征，并通過計算生態(tài)系統(tǒng)服務價值，定量測算生態(tài)系統(tǒng)響應規(guī)律。該研究豐富了土地利用轉(zhuǎn)型的研究內(nèi)容，可為土地利用隱性轉(zhuǎn)型指標體系構(gòu)建提供參考。

關(guān)鍵詞 土地利用隱性轉(zhuǎn)型;時空特征;生態(tài)環(huán)境;皖江城市帶

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2020）03-0069-04

Abstract From the perspective of land use recessive transformation， we defined an index of land use recessive form， constructed an index system of land use recessive form， selected Wanjiang City Belt as the research area， analyzed the temporal and spatial evolution characteristics of land use recessive transformation in the Wanjiang City Belt， and calculated the response law of ecosystem quantitatively by calculating the service value of ecosystem. This research enriched the research content of land use transformation， and provided reference for the construction of land use recessive transformation index system.

Key words Land use recessive transformation;Spatiotemporal characteristics;Ecological environment;Wanjiang City Belt

1995 年“國際地圈—生物圈計劃”（IGBP）和“全球環(huán)境變化人文計劃”（IHDP）出版了 LUCC 項目的《科學研究計劃》后[1]，LUCC研究一度成為國際地理學者研究的熱點，并產(chǎn)生了很多成果[2-16]。但是隨著時代的發(fā)展，各方面研究都需要新的研究課題與方法，并且找尋新的研究途徑[17]，于是，土地利用轉(zhuǎn)型研究應運而生。

土地利用轉(zhuǎn)型自引入國內(nèi)后迅速發(fā)展起來，許多學者繼承并發(fā)展了其理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。而目前研究仍以顯性轉(zhuǎn)型為主，隱性轉(zhuǎn)型研究尚處于起步階段。程建[18]通過實證與理論分析，基于全國尺度，研究了我國土地利用隱性轉(zhuǎn)型的相關(guān)問題;戈大專[19]在其研究中構(gòu)建了耕地利用強度、村莊建設用地利用強度，指出黃淮海地區(qū)土地利用隱性轉(zhuǎn)型與糧食生產(chǎn)密切相關(guān)，它可以推動糧食生產(chǎn)格局的不斷演化。顯然，土地利用轉(zhuǎn)型的研究成果可以為人們提供研究思路和參考借鑒，但是對土地利用隱性轉(zhuǎn)型的研究還有待進一步深入，目前，對土地利用轉(zhuǎn)型的時空特征及其生態(tài)環(huán)境效應多從顯性形態(tài)的角度研究，隱性形態(tài)角度的研究鮮見。未來土地利用轉(zhuǎn)型應當更多關(guān)注于隱性轉(zhuǎn)型研究，并不斷地與經(jīng)濟學、生態(tài)學、環(huán)境學、社會學等學科相聯(lián)系，關(guān)注鄉(xiāng)村振興與生態(tài)環(huán)境保護等熱點研究問題，推動研究視角的多元化，以期更好地配置城鄉(xiāng)土地資源、加快生態(tài)文明建設。

筆者從區(qū)域角度，選擇長江經(jīng)濟帶生態(tài)文明建設的安徽樣板——皖江城市帶為案例地，對土地利用隱性轉(zhuǎn)型多種屬性進行整合，從綜合視角研究區(qū)域土地利用隱性轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境效應。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

安徽省內(nèi)長江全長416 km，俗稱“八百里皖江”，皖江城市帶包括合肥、蕪湖、馬鞍山、銅陵、安慶、池州、滁州、宣城8市全境和六安市金安區(qū)、舒城縣，共58個縣（市、區(qū)），輻射安徽全省，聯(lián)結(jié)上海市、江蘇省、浙江省。皖江城市帶國土總面積為7.6萬km2，全國第五大湖泊巢湖坐落其中，屬于亞熱帶季風氣候區(qū)，夏季雨水較多，年平均降水量超過1 000 mm，因此河流汛期通常較長，是我國著名的“魚米之鄉(xiāng)”。2015年年末戶籍總?cè)丝? 105萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值14 953億元，分別占安徽省的45%和68%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)為中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)（http：∥www.resdc.cn/），分別為1990、1995、2000、2005、2010、2015年6期，數(shù)據(jù)柵格單元大小為1 km×1 km。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于對應年份的統(tǒng)計年鑒和社會經(jīng)濟發(fā)展公報，主要包括《安徽省統(tǒng)計年鑒（1990—2015）》、《安徽省環(huán)境統(tǒng)計公報（1990—2015）》、《安徽省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報（1990—2015）》。

2 土地利用隱性形態(tài)時空演變特征

2.1 土地利用隱性形態(tài)指數(shù)

從土地利用隱性形態(tài)來看，以往定量研究較少，參考程建[18]的研究成果，定義一個土地利用隱性形態(tài)指數(shù)，指數(shù)的值介于（0，1），指數(shù)越大，說明土地利用隱性形態(tài)效果越好。計算公式如下：

2.2 權(quán)重確定

應根據(jù)每個指標對評價結(jié)果影響的大小，對每個指標分配適宜的權(quán)重。權(quán)重確定的方法多樣，根據(jù)權(quán)重確定的依據(jù)以及方法，大致可以分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。前者是依據(jù)決策人長期的經(jīng)驗，或者咨詢具有專業(yè)素養(yǎng)的專家，對指標權(quán)重進行主觀衡量的方法。后者是以客觀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)學統(tǒng)計模型與方法，確定權(quán)重的分配。其分析結(jié)果較客觀嚴謹，但是缺乏主觀性，不能完全反映不同研究對象的需求。該研究指標權(quán)重，首先采用熵權(quán)法測算出初始值。

（1）計算i年第j項指標標準化值比重

以上求出的結(jié)果為初始權(quán)重值。初始值是根據(jù)指標熵值的大小來確定，沒有考慮決策人的意向。因此，在咨詢專家意見以及查閱相關(guān)文獻基礎(chǔ)上，對初始權(quán)重值稍作調(diào)整。土地利用隱性形態(tài)指標最終權(quán)重值見表1。

2.3 土地利用隱性形態(tài)時空格局

根據(jù)上述計算方式，得到皖江城市帶1990—2015年土地利用隱性形態(tài)指數(shù)結(jié)果，具體結(jié)果見表2和圖1。從圖1可以看出，各地區(qū)土地利用隱性形態(tài)指數(shù)隨著時間發(fā)生不同程度的變化，且地區(qū)差異較大，皖江城市帶整體土地利用隱性形態(tài)指數(shù)不高，說明區(qū)域內(nèi)土地節(jié)約集約利用水平不高。從表2可以看出，1990—2015年，皖江城市帶土地利用隱性形態(tài)指數(shù)從0.203 0上升到0.432 5，上升幅度較大，分階段來看，1990—1995年增速最快，增速為76.45%，而后增速明顯放緩。具體來看，各市（區(qū)）土地利用隱性形態(tài)指數(shù)穩(wěn)中上升，但是各個時間段又略顯不同。1990年土地利用隱性形態(tài)指數(shù)處于（0，0.20）區(qū)間的地區(qū)有5個，2015年處于這一區(qū)間的數(shù)目為0，變化較大;處于（0.20，0.40）區(qū)間的地區(qū)1990年和2015年都為4個;處于（0.40，0.60）區(qū)間的地區(qū)由1990年的1個增加到2015年的5個，另外2015年合肥市土地利用隱性形態(tài)指數(shù)超過060，為研究區(qū)域內(nèi)最高值。其中馬鞍山市變化幅度最小，分值基本處于平均水平以下?？臻g分布來看，各時間段土地利用隱性形態(tài)指數(shù)基本以合肥市為中心，向兩邊逐漸減小，呈現(xiàn)出中間高兩邊低的空間特征。近些年來，省會合肥發(fā)展速度迅猛，各項建設開展，走在全省前列，其土地利用隱性形態(tài)指數(shù)在各個階段也都處在高指數(shù)區(qū)間。

3 土地利用隱性轉(zhuǎn)型對生態(tài)環(huán)境的影響

在土地利用隱性格局中選取生態(tài)系統(tǒng)服務價值作為生態(tài)指標，因此可以用生態(tài)系統(tǒng)服務價值來表征區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化。參考謝高地等[20]的研究，以研究區(qū)單位面積農(nóng)田產(chǎn)量與同期全國產(chǎn)量比值作為修訂系數(shù)，確定符合皖江城市帶特征的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)，其中森林的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為14 270.43元/hm2，草地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為5 922.33元/hm2，農(nóng)田的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為4 009.13元/hm2，濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為27 794.85元/hm2，水體的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為23 014.36元/hm2，裸地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)為705.40元/hm2，從而計算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

從表3可以看出，皖江城市帶各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化不一致，大部分地區(qū)在5個時間段內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值有增有減，但是宣城市和金安區(qū)、舒城縣卻是一直在減少。從1990年和2015年的變化量來看，近25年來僅巢湖市和馬鞍山市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加，增加值為0.61億元和0.11億元，因此巢湖市和馬鞍山市為生態(tài)增值區(qū)域，其余地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值均減少，為生態(tài)減值區(qū)域。從總體來看，皖江城市帶1990、1995、2000、2005、2010、2015年的生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別為619.07億、619.36億、617.17億、617.34億、616.01億、613.77億元，僅1990—1995年生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加了0.29億元，其余時間段生態(tài)系統(tǒng)服務價值逐年降低，數(shù)值上由1990年的619.07億元降低為2015年的613.77億元。

通過上述分析可以看出皖江城市帶各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化程度各異，其中生態(tài)減值區(qū)域為合肥市、蕪湖市、銅陵市、安慶市、池州市、滁州市、宣城市、金安區(qū)和舒城縣，生態(tài)增值區(qū)域為巢湖市和馬鞍山市;總體來看，僅1990—1995年生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加了0.29億元，其余時間段生態(tài)系統(tǒng)服務價值均為減少。

4 結(jié)論與討論

該研究先通過查閱大量文獻，結(jié)合皖江城市帶區(qū)域條件，對皖江城市帶1990—2015年期間土地利用隱性轉(zhuǎn)型的時空特征進行了剖析，通過定義土地利用隱性形態(tài)指數(shù)，定量分析皖江城市帶土地利用隱性形態(tài)的時空格局;通過生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算，定量測算出皖江城市帶1990—2015年土地利用轉(zhuǎn)型期間的生態(tài)環(huán)境響應規(guī)律，主要結(jié)論如下：

①從土地利用隱性形態(tài)來看，皖江城市帶土地利用隱性時空格局與經(jīng)濟發(fā)展水平基本吻合，土地利用隱性形態(tài)指數(shù)穩(wěn)步上升，從0.203 0上升到0.432 5，且各個時間段增速降低，空間上呈現(xiàn)出中間高兩邊低的特點。

②轉(zhuǎn)型的過程伴隨著生態(tài)系統(tǒng)服務價值的下降，其中生態(tài)減值區(qū)域為合肥市、蕪湖市、銅陵市、安慶市、池州市、滁州市、宣城市、金安區(qū)和舒城縣，生態(tài)增值區(qū)域為巢湖市和馬鞍山市。

參考文獻

[1] TURNER B L II，SKOLE D L，SANDERSON S，et al.Landuse and landcover change：Science/research plan[J].Global change report，1995，43：669-679.

[2] KARTIKEYAN B，MAJUMDER K L，DASGUPTA A R.An expert system for land cover classification[J].IEEE Transactions on Geoscience & Remote Sensing，1995，33（1）：58-66.

[3] RIEBSAME W E，MEYER W B，TURNER B L II.Modeling land use and cover as part of global environmental change[J].Climatic change，1994，28（1/2）：45-64.

[4] LAWRENCE R L，WRIGHT A.Rulebased classification systems using classification and regression tree（CART）analysis[J].Photogrammetric engineering and remote sensing，2001，67（10）：1137-1142.

[5] BRATH A，MONTANARI A，MORETTI G.Assessing the effect on flood frequency of land use change via hydrological simulation（with uncertainty）[J].Journal of hydrology，2006，324（1/2/3/4）：141-153.

[6] BRUNDTLAND G.Our common future：Brundtland report[R].1987.

[7] NUISSL H， HAASE D， LANZENDORF M，et al. Environmental impact assessment of urban land use transitions：A contextsensitive approach[J].Land use policy，2009，26（2）：414-424.

[8] IZQUIERDO A E，GRAU H R. Agriculture adjustment， landuse transition and protected areas in Northwestern Argentina[J].Journal of environmental management，2009，90（2）：858-865.

[9] POSKA A，SEPP E，VESKI S，et al.Using quantitative pollenbased landcover estimations and a spatial CA_Markov model to reconstruct the development of cultural landscape at Ruge，South Estonia[J].Vegetation history & archaeobotany，2008，17（5）：527-541.

[10] LI X，YEH A G O，QIAN J P，et al.A matching algorithm for detecting land use changes using casebased reasoning[J].Photogrammetric engineering & remote sensing，2009，75（11）：1319-1332.

[11] 劉紀遠，劉明亮，莊大方，等.中國近期土地利用變化的空間格局分析[J].中國科學（D輯），2002，32（12）：1031-1040.

[12] 楊依天，鄭度，張雪芹，等.1980-2010年和田綠洲土地利用變化空間耦合及其環(huán)境效應[J].地理學報，2013，68（6）：813-824.

[13] 吳琳娜，楊勝天，劉曉燕，等.1976年以來北洛河流域土地利用變化對人類活動程度的響應[J].地理學報，2014，69（1）：54-63.

[14] 劉紀遠，匡文慧，張增祥，等.20世紀80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局[J].地理學報，2014，69（1）：3-14.

[15] 高志強，劉紀遠，莊大方.基于遙感和GIS的中國土地利用/土地覆蓋的現(xiàn)狀研究[J].遙感學報，1999，3（2）：134-138.

[16] 劉紀遠，張增祥，徐新良，等.21世紀初中國土地利用變化的空間格局與驅(qū)動力分析[J].地理學報，2009，64（12）：1411-1420.

[17] 蔡運龍.土地利用/土地覆被變化研究：尋求新的綜合途徑[C]//中國地理學會.中國地理學會2000～2002年綜合學術(shù)年會論文集.北京：商務印書館，2002：10.

[18] 程建，程久苗.中國省際土地利用隱性形態(tài)時空格局、驅(qū)動力與轉(zhuǎn)型模式[J].中國土地科學，2017，31（12）：60-68.

[19] 戈大專，龍花樓，屠爽爽，等.黃淮海地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型與糧食產(chǎn)量耦合關(guān)系研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報，2017，34（4）：319-327.

[20] 謝高地，甄霖，魯春霞，等.一個基于專家知識的生態(tài)系統(tǒng)服務價值化方法[J].自然資源學報，2008，23（5）：911-919.