李 碩, 沈占鋒, 柯映明, 李均力, 許澤宇,王浩宇, 焦淑慧, 李 璐, 李苓苓

(1.中國科學院 空天信息創(chuàng)新研究院, 北京100101; 2.中國科學院大學 資源與環(huán)境學院, 北京100049;3.中國科學院大學, 北京100049; 4.綠洲與荒漠國家重點實驗室, 中國科學院 新疆生態(tài)與地理研究所, 烏魯木齊 830011;5.新疆遙感與地理信息系統(tǒng)應用重點實驗室, 烏魯木齊 830011; 6.應急管理部國家減災中心, 北京 100124)

土地是制約人類生存與發(fā)展的重要自然基礎之一[1]。近年來，華北平原建設用地擴張明顯，耕地數(shù)量明顯下降，林地資源波動性大[2]。大清河流域地處海河流域中部，作為京津冀地區(qū)的重要生態(tài)屏障，受自然環(huán)境與社會經(jīng)濟的多方面因素影響，生態(tài)環(huán)境復雜脆弱，主要表現(xiàn)為耕地退化、河道斷流與湖塘干淀[3]。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的推進，2017年河北“雄安新區(qū)”的劃定，成為“千年大計、國家大事”[4]，在城鎮(zhèn)化過程中，出現(xiàn)建設用地擠占耕地現(xiàn)象[5]，為充分研究大清河流域耕地與建設用地之間的關(guān)系，構(gòu)建耕地保護與城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展模式，研究該區(qū)域長時間序列上的土地利用變化過程及驅(qū)動力影響就顯得尤為必要。

目前，大量學者基于遙感技術(shù)與方法對該區(qū)域的土地利用展開研究工作，并取得了一定的研究成果。劉紀遠等[6]從全國及分區(qū)角度研究了2010—2015年中國土地利用變化的時空格局與新特征，研究指出在華北地區(qū)最主要的土地利用類型變化就是耕地轉(zhuǎn)為建設用地。楊勇等[7]利用隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)，探究在華北平原土地利用變化對縣域糧食生產(chǎn)效率的影響，研究表明耕地斑塊密度、多樣性指數(shù)的提高對于糧食生產(chǎn)效率的提升具有負作用。郭曉楠等[8]以河北南和縣為例，研究土地整理耕地潛力評價，論證了項目整理可以大幅度提高耕地經(jīng)濟效益的觀點。陳明葉等[9]研究了大清河流域中土地利用景觀格局及生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化規(guī)律，得出不同時期林地生態(tài)系統(tǒng)服務價值對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)總服務價值貢獻率最大的研究結(jié)論。由于研究區(qū)尺度選取不同、流域土地利用時空變化特征研究不足等原因，導致目前尚缺乏對大清河流域長時間序列的細致監(jiān)測分析。

本文利用大清河流域1974—2019年8期Landsat衛(wèi)星遙感影像，采用面向?qū)ο蟮耐恋乩眯畔⑻崛》椒ú⒔Y(jié)合后期少量人工判讀手段，獲取了該流域不同時期土地利用結(jié)果。從面積變化、類型變化與景觀格局變化3個角度分析46 a間大清河流域土地利用類型變化特征，并從自然環(huán)境、社會經(jīng)濟2個方面探究影響土地覆被的驅(qū)動力。為進一步提高大清河流域土地利用率，增強區(qū)域發(fā)展的科學性以及合理性提供地理信息支撐[10]。

1 研究區(qū)概況

大清河屬海河五大支流之一，研究區(qū)位于38°10′—40°00′N,113°40°～117°00′E，總面積達43 296 km2。該流域高程由西北向東南遞減，其中東部平原面積22 946 km2，西部丘陵山區(qū)面積為20 349 km2。水系主要有南北兩支，呈扇形分布。內(nèi)部主要河流包括拒馬河及大清河等，均匯入白洋淀[11]。流域地處溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫11.8℃，年平均降水量為583.6 mm。為更好描述土地利用類型的時空變化，將大清河流域劃分為東部(I)、中西部(Ⅱ)、西部(Ⅲ)三大區(qū)域(見圖1)，其中東部平原分布在大清河流流域下游，高程不超過100 m，絕大多數(shù)地區(qū)在50 m以下，是大清河流域經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)和主要農(nóng)耕區(qū)，包括北京房山區(qū)部分地區(qū)、天津大港區(qū)、靜?？h，廊坊固安縣、大城縣，滄州任丘市、河間市，衡水安平縣、饒陽縣部分地區(qū)、保定主城區(qū)、高碑店市及阜平縣，石家莊新樂市，面積約占53.0%;中西部丘陵低山區(qū)主要分布在大清河中游，高程在100～200 m，地勢崎嶇，水土流失較為嚴重，是大清河流域泥沙的主要來源，包括北京房山區(qū)一部、保定淶水縣、曲陽縣，石家莊行唐縣、靈壽縣，面積約占28.4%;西部中山區(qū)高程在200 m以上，山巒疊嶂，植被保護較好，是大清河主要發(fā)源地，包括保定阜平縣、淶源縣、張家口涿鹿縣，面積約占18.5%。研究區(qū)地理位置如圖1所示。

圖1 研究區(qū)

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù) 據(jù)

選取1974—2019年8期共77景Landsat系列衛(wèi)星遙感影像，如表1所示。影像選取過程中避免了年度極端天氣及云層干擾，并主要選用6—9月的遙感影像，以更好區(qū)分林地、耕地與草地等不同的植被類型。影像預處理包括輻射定標、大氣校正、幾何校正等步驟。

表1 1974-2019年Landsat影像數(shù)據(jù)

流域的氣溫、降水、蒸發(fā)量等數(shù)據(jù)來自國家氣象數(shù)據(jù)中心，縣域人口數(shù)據(jù)源自綜合統(tǒng)計年鑒。

2.2 方 法

2.2.1 面向?qū)ο蟮耐恋乩眯畔⑻崛?根據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類標準[12]中的分類體系，結(jié)合大清河流域?qū)嶋H現(xiàn)狀建立耕地、建設用地、林地、草地、水體、未利用地6個地類。首先，利用面向?qū)ο蟮姆诸愜浖Cognition對遙感影像進行分割，把圖像分割成若干個互不相交的非空子區(qū)域，即分類對象。然后，通過波段計算得出改進后的歸一化水體指數(shù)(MNDWI)、歸一化植被指數(shù)(NDVI)、歸一化不透水面指數(shù)(NDISI)，結(jié)合高程、坡度等信息建立適用于大清河流域的決策樹分類模型，如圖2所示，依此法進行土地利用信息提取并結(jié)合少量人工判讀方法，獲取1974—2019年8期的大清河流域土地利用分類結(jié)果。本研究制圖精度均在87.35%以上，平均制圖精度達92.31%。

圖2 決策樹分類模型

2.2.2 影像變化分析方法

(1) 土地類型年動態(tài)率與類型轉(zhuǎn)移矩陣。土地利用類型年動態(tài)率以及類型轉(zhuǎn)移矩陣能反映一段時期內(nèi)土地類型變化情況[13]，土地類型年動態(tài)率指從起始年份到終止年份不同土地利用類型面積數(shù)量與所占百分比變化，計算方法如下:

(1)

式中:K為所研究類型土地的變化率;Ua,Ub分別為研究期初、末所研究類型土地利用類型面積;T為研究時長。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的理論基礎是系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量計算[14]。通常土地利用轉(zhuǎn)移矩陣中行表示T1時刻土地利用類型，列表示T2時刻土地利用類型。Pij表示T1-T2期間i土地類轉(zhuǎn)換為j土地類型占i土地總面積的百分比;Pii表示T1-T2期間i土地利用類型仍保持不變的面積百分比?；诟髂攴莸耐恋乩妙愋徒Y(jié)果數(shù)據(jù)進行分析，并制作土地類型轉(zhuǎn)換矩陣以及土地利用類型動態(tài)空間分布圖。

(2) 景觀格局指數(shù)分析。景觀格局指數(shù)通過對景觀格局信息的抽象化，可以反映該地區(qū)土地結(jié)構(gòu)組成與空間配置特征[15]。根據(jù)研究區(qū)特點選取類型水平指數(shù)與景觀水平指數(shù)兩方面進行研究，其中類型水平指數(shù)選取斑塊密度PD(Patch Density)、聚集度指數(shù)COHESION(Patch Cohesion Index)、面積加權(quán)平均分維數(shù)FRAC_AM(Area-Weighted Mean Fractal Dimension Index)、最大斑塊指數(shù)LPI(Largest Patch Index)。通過類型水平上的景觀指數(shù)計算，可以得出該區(qū)域不同土地類型的空間斑塊在空間上的異質(zhì)性和聚集度，以及不同類型土地所受人為干擾程度。在景觀水平指數(shù)中選取聚集度指數(shù)CONTAG(Contagion Index)、斑塊個數(shù)NP(Number of Patches)、香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI(Shannon′s Diversity Index)、景觀形狀指數(shù)LSI(Landscape Shape Index)。通過對景觀水平上的景觀指數(shù)計算，可以得到大清河流域不同類型土地在整個研究區(qū)空間占優(yōu)程度、景觀形狀、空間聯(lián)通性及景觀破碎程度[16]。

3 結(jié)果與分析

3.1 1974-2019土地利用類型面積變化特征

3.1.1 土地利用類型現(xiàn)狀與研究階段劃分 如圖3—4所示，2019年，大清河流域建設用地在平原地區(qū)分布廣泛，呈現(xiàn)“棋盤式”分布，在西部、中西部地區(qū)多呈不規(guī)則聚集分布，可達11 117 km2。

圖3 1974-2019年大清河流域土地利用類型面積變化

圖4 1974-2019大清河流域土地覆被變化

耕地呈現(xiàn)先增后減趨勢，分布在東部、中部平原以及中西部居民點周圍，面積為29 175 km2;水體面積受降水、蒸發(fā)以及下墊面等的綜合影響，最終面積約為1 580 km2;草地面積多年來基本穩(wěn)定，多分布在耕地、林地周圍，面積約為3 781 km2;林地主要分布在西部山區(qū)、中西部低山丘陵區(qū)，受前期墾荒與后期保護的雙重影響，面積為23 999 km2;未利用地區(qū)多分布于東部、中部地區(qū)的居民點周圍，面積約為227 km2。

不同時期的土地政策對于土地資源分配具有重要影響以及強制約束力，1982—1986年“5個一號文件”的重要指導作用，使得糧食產(chǎn)量達歷史最高，農(nóng)村建設用地不斷增大，標志著土地資源意識開始覺醒。1997年《關(guān)于進一步加強土地管理切實保護耕地的通知》、2000年《關(guān)于促進小城鎮(zhèn)健康發(fā)展的若干意見》、《關(guān)于進一步做好退耕還林還草試點工作的若干意見》3個重要文件進一步規(guī)范了城鎮(zhèn)土地利用，對于耕地保護、提高土地利用率具有重要意義，標志著對于土地的保護政策體系基本形成。2007年，“18億畝耕地紅線”的劃定標志著對于土地保護體系的日趨完善。為提高研究區(qū)土地利用特征描述的科學性與合理性，將1974—2019年劃分為三大階段，即1974—1988年、1988—2001年、2001—2019年。

3.1.2 耕地與建設用地面積變化特征 根據(jù)流轉(zhuǎn)面積的大小，該流域土地利用類型流轉(zhuǎn)的主要方式包括以下幾種變化形式，依次為:耕地轉(zhuǎn)化為建設用地、林地轉(zhuǎn)化為耕地、林地退化為草地、裸地轉(zhuǎn)化為耕地、裸地轉(zhuǎn)化為建設用地、草地轉(zhuǎn)化為耕地。除了林地與草地的相互流轉(zhuǎn)外，其余5種轉(zhuǎn)化形式都與耕地與建設用地有關(guān)。由此可知，大清河流域土地利用變化的核心類型是耕地與建設用地。

如表2所示，建設用地的轉(zhuǎn)入類型在在前期主要以草地、未利用地為主，后又擠占大量耕地。1974—1988年，雖然增速較大，但主要是草地和未利用地轉(zhuǎn)化為建設用地;在1988年以后占用耕地現(xiàn)象頻發(fā)。由此可知，在進行城市擴張的初期，為了保證糧食產(chǎn)量，先將未利用土地以及草地開發(fā)為建設用地，而后隨著城鎮(zhèn)化的加快，在有限的土地資源制約下，建設用地侵占耕地問題日益突出。

如表2—4所示，耕地的轉(zhuǎn)入主要以草地、未利用地為主，同時也存在部分池塘、濕地退化為水田，將丘陵地區(qū)林地開墾為耕地。在1974—1988年，未利用地、草地的開墾比率較大，水田開墾比例在23.74%。如表3所示，1988年之后草地、未利用地的開墾比例開始下降，這是因為草地等類型土壤肥力較好、開墾難度較低。后期能繼續(xù)開墾的草地面積已經(jīng)很小。由于水田的經(jīng)濟效益明顯好于旱地，使得濕地退化為水田、耕地現(xiàn)象嚴重[17]。

表3 1988-2001年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

表2 1974-1988年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

耕地的轉(zhuǎn)出地類主要以建設用地、草地、林地、未利用地為主。在1974—1988年，耕地面積呈擴張趨勢，幾乎沒有轉(zhuǎn)出;在1988年后，出現(xiàn)建設用地加速侵占耕地的趨勢。如表4所示，在2001—2019年，建設用地侵占耕地面積已達13.90%。同時由于退耕還林還草的政策影響，分別有10.05%，4.29%的耕地流轉(zhuǎn)為林地、草地。

表4 2001-2019年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

1974—2019年，大清河流域土地利用類型變化動態(tài)如圖5所示，該地域土地類型變化特征主要包含以下兩個方面:

圖5 1974-2018年大清河流域土地利用類型動態(tài)

(1) 建設用地呈現(xiàn)連續(xù)擴張趨勢，且主要分布在東部、中部平原與西部的高山盆地，多以耕地或林地轉(zhuǎn)化為建設用地。1974—2019年，在東部地區(qū)，共計有8 325 km2面積的耕地轉(zhuǎn)化為建設用地;從擴張規(guī)模與區(qū)域看，城市建設用地擴張規(guī)模大于農(nóng)村、東部大于西部、平原大于山區(qū);從擴張速度看，建設用地增幅不斷加大，在3個時期內(nèi)建設用地擴張速度分別為:91.85 km2/a，220.30 km2/a，341.28 km2/a。建設用地對耕地的侵占呈現(xiàn)加劇趨勢，圍繞中心城區(qū)“攤大餅式”擴張問題突出。1988年之后，東部、中部平原地區(qū)加大了對草地、未利用的開發(fā)程度，分別有402 km2，1 053 km2的草地、未利用地成為建設用地。

(2) 1974—1988年，耕地處于單向轉(zhuǎn)入期且面積顯著增加。耕地的擴張主要在中西部低山丘陵區(qū)，集中于保定市太行山東麓，將水土肥力較好的林地開墾為耕地，開墾面積達3 391 km2;1988年之后，耕地變化由單向轉(zhuǎn)化變?yōu)殡p向轉(zhuǎn)化，耕地轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出程度劇烈，墾荒速度放緩。耕地的轉(zhuǎn)入由初期的城鎮(zhèn)周邊變?yōu)檫呥h地區(qū)、由大清河上游變?yōu)橄掠巍⒂砷_墾旱地變?yōu)殚_墾水田、由大范圍開墾變?yōu)樾^(qū)域墾荒。同時又出現(xiàn)，原先開墾的耕地又被建設用地擠占，這在中部的保定中心城區(qū)、北京房山區(qū)、天津的大港區(qū)表現(xiàn)明顯;2001年后，耕地變化程度加劇。中西部地區(qū)的早期開墾的耕地出現(xiàn)退耕還林還草現(xiàn)象，分別有3 477 km2，1 485 km2耕地重新變?yōu)榱值?、草地。在此時期，耕地的轉(zhuǎn)入量小于耕地的轉(zhuǎn)出量。

3.2 1974-2019大清河流域景觀變化特征

3.2.1 類型水平變化特征 為了反映大清河流域不同土地類型的空間變化特征，分別計算1974—2019年大清河流域在類型水平的景觀指數(shù)變化，結(jié)果如圖6所示。

圖6 大清河流域類型水平上的景觀格局指數(shù)變化

(1) 斑塊密度(PD)變化可以反映景觀的破碎程度，建設用地的斑塊密度最大，其次是林地。1995年、2006年建設用地斑塊密度略有下降，在1974—2019年建設面積、林地的斑塊密度逐漸增大，說明該種土地類型不斷細碎化。(2) 最大斑塊指數(shù)(LPI)反映不同土地類型的聚合程度。耕地、林地的最大斑塊指數(shù)遠大于其他類型但數(shù)值逐漸降低，說明林地、耕地在大清河流域中的景觀主導性正在降低。建設用地的最大斑塊指數(shù)逐漸增大，即建設用地在空間上呈現(xiàn)聚合趨勢。(3) 面積加權(quán)平均分維數(shù)(FRAC_AM)表示土地利用類型分布的規(guī)則化程度。林地、耕地的平均分維數(shù)高于其他類型，由于耕地與林地面積較大，景觀形狀呈不規(guī)則分布，范圍較為穩(wěn)定，受人為干預較小。而建設用地多與人類活動有關(guān)，在景觀特征上受人為擾動較大，其平均分維數(shù)顯著增大。(4) 聚集度指數(shù)(COHESION)表示不同土地類型在空間分布上的聚集性程度。由于水域之間較好的聯(lián)通性，以及耕地與林地的巨大面積，因而耕地與林地、水域的聚集度指數(shù)均大于95%。由于建設用地集中連片式發(fā)展的特點，其集聚度指數(shù)呈增大趨勢，而未利用地被耕地、建設用地等不斷擠壓、切割逐漸破碎，聚集度指數(shù)逐漸減小。

3.2.2 景觀水平變化特征 1974—2019年大清河流域景觀水平上景觀格局指數(shù)變化如圖7所示。

圖7 大清河流域景觀水平上景觀格局指數(shù)變化

從景觀水平[18]角度看:

(1) 1974—2019年大清河流域的斑塊個數(shù)(NP)從54 835增加到187 133，增幅達到241%，持續(xù)增長的斑塊個數(shù)證明該流域的景觀破碎程度增大。(2) 聚集度指數(shù)(CONTAG)在1974—2001年呈現(xiàn)減小趨勢，后在2006年小幅上升后繼續(xù)下降，說明空間格局逐漸聚集，耕地、林地等優(yōu)勢類型連接性的斑塊數(shù)量則在進一步減小。(3) 景觀形狀指數(shù)(LSI)逐漸增大，表明土地類型景觀形狀復雜程度不斷增大，斑塊不規(guī)則程度增大，對大面積耕種、動物遷徙等有一定負作用。(4) 香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)在1974—2001年逐漸增大，在2006年減小為1.12后又繼續(xù)增長，并在2019年達到最大值1.28，這是由于大清河流域土地利用種類越來越豐富，在該區(qū)域各種類型土地所占比例均衡化趨勢明顯，區(qū)域發(fā)展科學性增強，景觀異質(zhì)性增大。

綜合來看，大清河流域景觀總體破碎程度加大、景觀連通性降低、斑塊趨于復雜態(tài)勢明顯。該流域內(nèi)的耕地、林地以及逐漸增加的建設用地出現(xiàn)均衡分布的趨勢。

4 討 論

4.1 自然環(huán)境因素對土地覆被的影響

研究表明氣溫、降水等氣候條件對土地利用具有較強的制約作用[17]。大清河流域雨熱同期，6—8月降水量占全年總量的60%～75%,1—3月不到全年10%。由于降水不均，水土流失、水資源匱乏等突出問題，干旱洪澇等自然災害增多，而水土流失將直接導致耕地數(shù)量減少、質(zhì)量下降，對林地資源也會造成不同程度的破壞[19]。

研究區(qū)1974—2019年降水量、氣溫和蒸發(fā)量的長期變化如圖8所示。自1974年開始，大清河上游年平均降水量明顯減少，而蒸發(fā)量呈現(xiàn)微弱上升趨勢。年平均氣溫呈穩(wěn)定上升，平均上升速度為0.03℃/a。1974—1988年降水波動劇烈，在1980年西部山區(qū)年降水量僅248.6 mm，降水的減少導致了糧食減產(chǎn)，在人口增加的背景下必然導致耕地面積的增加，間接促進了未利用地、草地等向耕地的流轉(zhuǎn)，在此期間耕地面積增加4 866 km2。在1988年后，氣候條件變差的總體趨勢沒有改變，不利于植被的擴張，截至2001年，導致耕地面積銳減2 173 km2，草地面積減少2 358 km2，林地面積減少1 380 km2。

圖8 大清河流域氣溫、降水量、蒸發(fā)量變化

4.2 社會經(jīng)濟因素對土地覆被影響

土地利用與社會經(jīng)濟發(fā)展，尤其是與人口、經(jīng)濟發(fā)展、政府土地政策的實施等重要社會經(jīng)濟因素存在強相關(guān)關(guān)系[20]。

4.2.1 人口因素的影響 人口的持續(xù)增長對土地利用的空間格局產(chǎn)生影響。1980—2017年大清河流域總?cè)丝谟? 136萬增長至2 842萬，增長33.05%，平均增長速度為19.08萬人/年。在人口的持續(xù)增長與有限的土地資源矛盾中，一方面，新增人口引發(fā)新增的就業(yè)、住房等社會需求，并由此促進經(jīng)濟發(fā)展、加速城鎮(zhèn)化建設;另一方面，人口的快速增長帶來新的勞動力，由此帶來的經(jīng)濟發(fā)展間接加速了流域內(nèi)土地利用類型的流轉(zhuǎn)。

從1988年后，農(nóng)村建設面積對耕地的侵占成為耕地重要流向，約占耕地流出總面積的28.18%，面積可達2 898.75 km2。農(nóng)村建設用地的增加，其主要原因是農(nóng)村人口數(shù)量擴張以及農(nóng)村人均居住面積增大。

將大清河流域縣級年鑒統(tǒng)計資料與遙感圖像結(jié)合，分析農(nóng)村人口增加與居民地擴張之間的關(guān)系，由圖9可知，在人口不斷增長的情況下，農(nóng)村建設用地面積與人口數(shù)量呈正相關(guān)，即農(nóng)村人口數(shù)量的增長是農(nóng)村建設用地變換的主要原因之一。除人口總量之外，隨著人均居住面積的加大，農(nóng)村建設用地不斷增長。因此，在大清河流域的農(nóng)村地區(qū)，人口成為耕地轉(zhuǎn)換為建設用地的重要原因之一[21]。

圖9 大清河流域人口與土地關(guān)系

4.2.2 經(jīng)濟發(fā)展因素的影響 京津冀地區(qū)是我國經(jīng)濟發(fā)展的動力源之一，自1974年以來，特別是改革開放以后，京津冀地區(qū)人均GDP增長11.33%。經(jīng)濟的跨域式發(fā)展帶來了大量的就業(yè)崗位。為了保障北京、天津在京津冀地區(qū)上發(fā)展核心地位，必須提供更多生產(chǎn)、生活空間。在有限的土地資源下，建設用地的擴張必然擠占了其他類型的土地。1988年后建設用地以4.64%的速度擴張的同時，耕地正以4.97%的速度銳減。同時由于城鎮(zhèn)化的影響，大批農(nóng)村人口進城務工，在1988年后共有4.29%的耕地撂荒。在2019年京津冀地區(qū)GDP較2000年增長75 232億元，人均GDP增長26萬元。盡管京津冀地區(qū)的經(jīng)濟得以快速發(fā)展，但是由于三地不同的政治地位、政府制度設計、非官方力量共同作用使得京津地區(qū)發(fā)展不平衡[22]。如圖10所示，自1978年以來北京、天津、河北、人均GDP年增長率分別為10.0%，12.6%，15.4%。雖然河北地區(qū)經(jīng)濟增速最大，由于河北人均GDP凈值較小，經(jīng)濟總量遠落后于京津地區(qū)。在大清河流域內(nèi)部，北京、天津、河北地區(qū)建設用地增速分別5.12%，5.74%，4.82%。由此可知人均GDP數(shù)量對于土地利用類型變化尤其是建設用地變化有顯著影響。

圖10 京津冀地區(qū)人均GDP

4.2.3 政策因素的影響 政策制度對于土地轉(zhuǎn)換具有強制性。家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制，極大調(diào)動農(nóng)民生產(chǎn)積極性，在1974—1988年，大清河流域耕地面積增加4 866 km2，但是過度的墾荒造成了生態(tài)環(huán)境的惡化。由于大清河流域?qū)┙蚣降貐^(qū)的重要生態(tài)作用，2001年開展“退耕還林還草”工作，太行山綠化工程成為我國十大林業(yè)重點工程之一[23]。實施以來，在大清河流域中西部地區(qū)開展了廣泛的封山育林、退耕還林、開荒種樹工作，在2001—2019年，耕地面積下降15.67%，林地、草地面積分別增長1 390 km2，2 435 km2。

近年來，耕地保護需求與城鎮(zhèn)化建設擴張的沖突明顯，中國以7%的耕地面積養(yǎng)活了21%的人民[24]，人多地少的現(xiàn)狀使得耕地保護成為基本國策。然而在城鎮(zhèn)化進程中，由于城市擴張必然導致的城鎮(zhèn)建設面積增大，使得耕地與建設用地使用的沖突加劇。在大清河流域，1974—2019年耕地流出面積約為10 252 km2，其中建設用地占用已達7 866 km2，占耕地流出總面積的76.73%。由于耕地保護以及近年來關(guān)于農(nóng)村土地“三權(quán)分置”政策的有效實施。46 a間，在耕地流失面積最大的區(qū)域也是耕地流入量最大的區(qū)域。在該流域共有7 569 km2的其他類型土地轉(zhuǎn)化為耕地，約占耕地流出總量的73.82%，耕地保護政策在很大程度上緩解了耕地與建設用地的沖突[25]。

5 結(jié) 論

(1) 1974—2019年，大清河流域土地利用類型變化主要表現(xiàn)為建設用地的持續(xù)增長，水域面積的小幅增長，林地面積先減后增，耕地面積先增后減。土地利用類型轉(zhuǎn)換由劇烈變?yōu)榫徍汀?/p>

(2) 建設用地的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為，在平原地區(qū)加速擴張，呈現(xiàn)圍繞保定、天津等中心城市向四周輻射發(fā)展的特點，年增長率約為5%。建設用地的擴張在前15 a以草地、未利用地為主，后30 a由于發(fā)展的需要，侵占了大量耕地。

(3) 耕地的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為由前15 a的單向轉(zhuǎn)入變?yōu)楹?0 a的雙向流轉(zhuǎn)。耕地的轉(zhuǎn)入類型在前期主要包括草地和未利用地，出于經(jīng)濟效益考慮，出現(xiàn)濕地開墾成水田現(xiàn)象;耕地的轉(zhuǎn)出以建設用地、林地、草地為主，在耕地轉(zhuǎn)出面積較大區(qū)域同時也是耕地轉(zhuǎn)入面積較大區(qū)域。

(4) 在經(jīng)濟較落后時期，農(nóng)民“靠天吃飯”。由于降水持續(xù)減少和人口增加的雙重影響，出現(xiàn)大面積墾荒。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展、退耕還林還草戰(zhàn)略的提出，該流域出現(xiàn)耕地轉(zhuǎn)化為建設用地、林地、草地現(xiàn)象。加之耕地保護等政策的實施，在很大程度上緩解了耕地與建設用地之間的沖突。