李廣英，李紅穎，王凌青，江 峰，馮朝暉

（1.青海省生態(tài)環(huán)境規(guī)劃和環(huán)保技術(shù)中心, 青海 西寧 810007；2.生態(tài)環(huán)境部對外合作與交流中心, 北京 100035；3.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101；4.中國科學(xué)院西北高原生物研究所, 青海 西寧 810001）

土地是人類賴以生產(chǎn)與生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，與生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)[1]，土地利用/土地覆被變化是體現(xiàn)人類活動(dòng)對陸地自然生態(tài)系統(tǒng)影響最直接的表現(xiàn)形式[2]，在一定程度上可以反映自然環(huán)境變化和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[3]，是全球氣候、環(huán)境變化與可持續(xù)發(fā)展研究的核心內(nèi)容和熱點(diǎn)領(lǐng)域，也被認(rèn)為是導(dǎo)致全球生物多樣性下降的主要威脅因素[4]。土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化及工業(yè)化進(jìn)程及空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變、土地管理政策、人口數(shù)量等因素密切相關(guān)[5]。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可影響土地利用類型轉(zhuǎn)變，土地利用類型轉(zhuǎn)變可反作用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[6]。已有研究指出城市化是我國土地利用/土地覆被變化的最主要作用力機(jī)制之一[7]，也是導(dǎo)致社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變的重要影響因素，并以累積方式影響全球氣候及環(huán)境變化[8]。我國土地利用變化的基本特征和空間格局研究指出國家宏觀政策、區(qū)域發(fā)展政策以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我國21世紀(jì)初土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力[9]。人們生活水平提高、農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整是導(dǎo)致我國北方13 個(gè)省耕地變化的主要因素[10]；經(jīng)濟(jì)和人口發(fā)展、農(nóng)作物播種面積和氣候變化是導(dǎo)致青藏高原土地利用變化重要驅(qū)動(dòng)力，其中溫度上升和降水量增加是導(dǎo)致青藏高原東部區(qū)域草地、灌叢、林地增加的主要驅(qū)動(dòng)因素；除上述因素外，政策變化和社會(huì)動(dòng)蕩是導(dǎo)致埃塞俄比亞中南部土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力[11]。

20 世紀(jì)50 年代，我國開始廣泛開展土地利用規(guī)劃研究，80 年代以來關(guān)注土地合理利用與保護(hù)[12]，90 年代我國學(xué)者在土地利用變化及可持續(xù)利用相關(guān)研究成果得到國際廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)土地利用調(diào)查是土地利用研究較早的研究方式[13]，可為政府土地管理相關(guān)部門提供精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前遙感影像具有較大空間尺度和較長時(shí)間尺度監(jiān)測的優(yōu)勢[14]，可提供大量的數(shù)字化土地利用變化信息，因此高分辨率衛(wèi)星遙感影像在土地利用調(diào)查及動(dòng)態(tài)監(jiān)測研究中得到較為廣泛應(yīng)用[15]。土地利用變化過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)景觀格局等有顯著的影響[16-17]，物種的生境斑塊、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、城市土地合理利用及科學(xué)發(fā)展均與區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局變化密切相關(guān)[18]。目前土地利用變化集中在時(shí)空演化特征及機(jī)制、驅(qū)動(dòng)力分析、動(dòng)態(tài)模型模擬、社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)性、生態(tài)效應(yīng)等方面的研究[19]。在研究方法上，利用遙感(remote sensing, RS)、地理信息系統(tǒng)(geographic information systems, GIS)和全球定位系統(tǒng)(global positioning system, GPS)相結(jié)合的3S 技術(shù)[20]，開展土地利用變化的數(shù)據(jù)研究是目前國內(nèi)外較為常用的研究手段；通過土地利用動(dòng)態(tài)度研究土地利用類型在一段時(shí)期內(nèi)變化數(shù)量和劇烈程度；通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來研究某一時(shí)期內(nèi)土地類型相互轉(zhuǎn)移方向和轉(zhuǎn)移速率，可分析土地利用變化類型的特點(diǎn)及其分布的時(shí)空變化過程；通過土地利用程度綜合指數(shù)的大小反映某時(shí)期內(nèi)人類對土地利用程度的高低。在研究區(qū)域和尺度上，大中尺度的生態(tài)脆弱地區(qū)、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域、熱點(diǎn)地區(qū)和人口與城市化快速發(fā)展地區(qū)是主要的研究區(qū)域；然而，目前針對青海省土地利用變化特征及其驅(qū)動(dòng)力的研究主要針對局部區(qū)域[21]，整體范圍研究相對較少。

青海省位于世界“第三極”青藏高原東部，是我國長江、黃河和瀾滄江三大河流的發(fā)源地，擁有豐富的、保護(hù)價(jià)值極高的自然資源和自然景觀，然而其生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，是全球氣候變化的生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)[22]，且抗干擾能力較弱，極易受到各類環(huán)境因素變化的影響，因此青海省的土地利用/土地覆蓋易受到人類活動(dòng)的影響[23]，此外，青海省也是全球生物多樣性保護(hù)關(guān)鍵熱點(diǎn)區(qū)域之一，孕育了豐富多樣、獨(dú)具特色的特殊生態(tài)系統(tǒng)類型，為多種國家級重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物提供適宜棲息地，近些年來青海省針對生態(tài)環(huán)境保護(hù)所實(shí)施的相關(guān)發(fā)展政策也對該省土地利用/土地覆蓋的空間格局分布產(chǎn)生積極影響。因此，探討青海省各個(gè)歷史時(shí)期土地利用變化對于了解區(qū)域乃至全球環(huán)境變化具有意義，也為青海省的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供理論支撐。

本研究利用1980-2018 年期間8 期Landsat TM遙感影像解譯數(shù)據(jù)，利用土地利用動(dòng)態(tài)度指數(shù)、轉(zhuǎn)移矩陣和土地利用程度綜合指數(shù)方法，分析1980-2018 年間青海省各土地利用類型時(shí)間變化特征、空間遷移規(guī)律及人為干擾程度，并結(jié)合相關(guān)性分析探究社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素對土地利用變化的影響，從而為土地資源合理利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、編制土地利用規(guī)劃、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等提供科學(xué)決策參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

青海省地處我國青藏高原東北部，位于31°39′～39°19′ N，89°35′～103°04′ E，總面積為72.23 萬km2；平均海拔在3 000 m 以上，總體呈西高東低、南北高中間低的地勢，境內(nèi)包括柴達(dá)木盆地和橫穿中部的昆侖山，發(fā)源和流經(jīng)黃河、長江和瀾滄江等水系，擁有大量湖泊等，地形地貌復(fù)雜多樣，盆地湖泊、高山河谷、大川河流相間分布[24]。年平均氣溫較低且晝夜溫差很大，降水量較少且呈現(xiàn)東南向西北逐漸減少分布特征，絕大部分地區(qū)屬于半干旱區(qū)或干旱區(qū)，屬于典型的高原大陸性氣候，整體呈現(xiàn)出溫度較低、日較差大、年較差小、降水量較少且集中、日照時(shí)間長、日光透過率高、總輻射量大、氣溫日較差大、高寒低氧的氣候特征[25]。

青海省轄西寧市、海東市，海南、海北、黃南、玉樹、果洛5 個(gè)藏族自治州和海西蒙古族藏族自治州。1952-2018 年青海省人口和GDP (Gross Domestic Product)整體呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢；2018 年的常住人口為603.23 萬人，比1980 年增長60.1%。該區(qū)域擁有森林、草地、荒漠、濕地、農(nóng)田、高寒草甸等多類型生態(tài)系統(tǒng)，并分布有藏羚羊(Pantholops hodgsonii)、雪豹(Panthera uncia)、野牦牛(Bos mutus)、黑頸鶴(Grus nigricollis)等多種國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物。

1.2 數(shù)據(jù)來源

青海省1980 年、1990 年、1995 年、2000 年、2005年、2010 年、2015 年和2018 年8 個(gè)時(shí)期土地利用來源中國科學(xué)院地理科學(xué)院與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/)，各個(gè)時(shí)期土地利用類型分布是基于Landsat TM/ETM 遙感影像進(jìn)行人工目視解譯生成，其分辨率為1 km × 1 km。將青海省土地利用類型劃分耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)建筑用地和未利用土地6 個(gè)一級類型。經(jīng)過野外考察驗(yàn)證，6 類土地利用類型分類準(zhǔn)確系數(shù)高于0.85，能夠滿足研究需要。耕地是指種植農(nóng)作物的土地，包括水田和旱地，青海耕地以旱地為主。林地是指生長喬木、灌木、竹類以及沿海紅樹林地等林業(yè)用地，青海省林地以灌木林為主。草地分為高、中、低3 種不同蓋度草地，青海省草地以中、低蓋度草地為主。水域指天然陸地水域和水利設(shè)施用地，青海水域以湖泊、灘地和永久性冰川為主。青海城鄉(xiāng)建筑用地包括城鄉(xiāng)居民點(diǎn)及其以外的工礦、交通等用地。未利用土地是指目前還未利用的土地和難利用的土地；青海省未利用土地以裸巖石質(zhì)地、戈壁、沙地、鹽堿地為主。

青海省8 個(gè)時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源青海省統(tǒng)計(jì)年鑒(http://tjj.qinghai.gov.cn/)，包括總?cè)丝凇⒊擎?zhèn)化率、就業(yè)人口、GDP、人均GDP、第一至第三產(chǎn)業(yè)GDP、農(nóng)林牧漁業(yè)GDP、工業(yè)GDP、建筑業(yè)GDP、工業(yè)產(chǎn)出、建筑業(yè)產(chǎn)出、農(nóng)作物播種(包括小麥、雜糧和薯類)面積、農(nóng)產(chǎn)品(包括小麥、雜糧和薯類)產(chǎn)量、牲畜存欄量(包括牛、馬、羊)、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、林業(yè)總產(chǎn)值和牧業(yè)總產(chǎn)值，共計(jì)23 種社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1.3 研究方法

1.3.1 青海省土地利用變化過程與土地利用變化速度特征分析

將青海省8 個(gè)不同時(shí)期土地利用柵格圖層數(shù)據(jù)輸入ArcGIS 10.2 軟件中，根據(jù)分類系統(tǒng)代碼分別統(tǒng)計(jì)分耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)建筑用地和未利用土地的柵格數(shù)量，通過SPSS 22 軟件計(jì)算不同土地利用類型的占比和面積，由此開展單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分析。

1)單一土地利用動(dòng)態(tài)度

單一土地利用動(dòng)態(tài)度可表示青海省內(nèi)各土地利用類型在某一時(shí)間段內(nèi)數(shù)量變化情況，反映了土地資源數(shù)量變化特征，通過以下公式計(jì)算青海省某一時(shí)間段內(nèi)單一土地利用類型的年變化率[26]。

式中：Ki值表示第i類土地利用類型從研究初期t1到研究末期t2時(shí)間段內(nèi)的土地利用動(dòng)態(tài)度；Sit1和Sit2分別表示i類土地利用類型在t1和t2時(shí)期的面積。Ki值的正負(fù)分別表示面積的增加和減少，Ki值的大小則表示某一種土地利用類型在研究末期和研究初期之間面積變化的大小。

2)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度

綜合土地利用動(dòng)態(tài)度可反映研究區(qū)域某一時(shí)間段內(nèi)所有土地利用類型之間轉(zhuǎn)移變化的整體狀況，通過以下公式計(jì)算綜合土地利用動(dòng)態(tài)度[27]，由此反映青海省土地資源變化的劇烈程度。

式中：K值表示土地利用類型在T時(shí)間段內(nèi)的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，ΔSi-j表示為T時(shí)間段內(nèi)第i類土地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的面積總和，Si為研究初期第i類土地的面積。K值反映土地利用類型的變化速率，其值越大表示研究區(qū)域內(nèi)某時(shí)間段內(nèi)土地利用類型變化越強(qiáng)烈，其值越小則表示變化越平緩。

1.3.2 青海省土地利用變化過程及轉(zhuǎn)移矩陣分析

1)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可表示研究區(qū)域某一時(shí)期內(nèi)各個(gè)土地類型相互轉(zhuǎn)移方向和轉(zhuǎn)移實(shí)際面積，反映土地利用變化類型的特點(diǎn)和土地利用分布的時(shí)空變化過程。本研究通過ArcGIS 10.2 軟件將研究初期(t1時(shí)期)和研究末期(t2時(shí)期)土地利用的柵格圖層數(shù)據(jù)相互疊加分析，定量計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型間相互轉(zhuǎn)換的面積，并制作轉(zhuǎn)移矩陣圖分析各土地類型的轉(zhuǎn)移過程。其表達(dá)公式為[28]：

式中：Sij表示研究區(qū)域某一時(shí)期內(nèi)第i類土地類型(研究初期)轉(zhuǎn)化為第j類土地(研究末期)，n表示研究區(qū)內(nèi)土地利用類型的數(shù)量。采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣研究青海省1980-2018 年多個(gè)時(shí)段土地利用類型變化方向和定量面積。

2)土地利用程度綜合指數(shù)

土地利用程度綜合指數(shù)的大小在一定程度上可以反映某時(shí)期內(nèi)人類對土地利用程度的高低，參考莊大方和劉紀(jì)遠(yuǎn)[29]提出的土地利用程度綜合指數(shù)分析方法，本研究將土地利用類型按照不同利用方式，劃分為4 個(gè)等級并進(jìn)行賦值，未利用土地賦值為1，林地、草地和水域賦值為2，耕地、園地、栽培草地賦值為3，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地賦值為4，并根據(jù)以下公式計(jì)算青海省土地利用程度綜合指數(shù)。

式中：La表示土地利用程度綜合指數(shù)，Ai表示第i類土地利用的程度等級指數(shù)，Ci表示第i類土地利用類型的面積占比。La∈ [100, 400]，若La值趨于400，則表示該研究區(qū)域偏向城鎮(zhèn)聚落發(fā)展，若La值趨于100，則表示該研究區(qū)域偏向未利用或未開發(fā)方向發(fā)展。

1.3.3 青海省土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因子相關(guān)性分析

將青海省8 時(shí)期的6 種土地利用類型面積及其對應(yīng)相同時(shí)期的23 類社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一格式輸入表格中，采用SPSS 軟件計(jì)算兩者之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)和顯著差異性分析。Pearson 相關(guān)系數(shù)可反映土地利用類型與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系密切程度[30]，相關(guān)系數(shù)使用r 表示，當(dāng)|r|∈[0.8, 1]，表明變量之間強(qiáng)相關(guān)；當(dāng)|r|∈ [0.5, 0.8]，表明變量之間中度相關(guān)；當(dāng)|r|∈ [0.3, 0.5]，表示變量之間低度相關(guān)；當(dāng)|r|∈ [0, 0.3]，表示變量之間弱相關(guān)或不相關(guān)。采用雙尾檢驗(yàn)分析計(jì)算顯著差異性P值，若P值小于0.05 則表示兩個(gè)變量之間存在顯著相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用總體變化特征分析

對青海省8 個(gè)時(shí)期6 種土地利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明草地和未利用土地是青海省主要的土地利用類型(表1)，在研究時(shí)期內(nèi)兩者共占青海省總面積的89%以上；城鄉(xiāng)建設(shè)用地占比最低，不足0.5%。

青海省的耕地主要分布在東部地區(qū)和中部局部區(qū)域(圖1)。林地主要分布在東部、東南部、南部及中部局部區(qū)域。草地覆蓋全省境內(nèi)，是青海省最大的土地利用類型。水域主要分布在中東部、中北部及西部零星區(qū)域。城鄉(xiāng)建設(shè)用是該省用地占比最小的類型，分布較為零散。未利用土地主要分布在中部、北部和西部區(qū)域。

圖1 青海省1980-2018 年土地利用空間格局Figure 1 Spatial pattern of land use in Qinghai Province from 1980 to 2018

城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積在1990-1995 年和2015-2018年兩個(gè)時(shí)間段呈下降趨勢，而其他5 個(gè)時(shí)段的面積均呈現(xiàn)增加的趨勢(表1)。耕地面積在7 個(gè)時(shí)段呈現(xiàn)小幅波動(dòng)變化；林地面積在1980-1990 年和1990-1995 年呈現(xiàn)持續(xù)增加，在后續(xù)5 個(gè)時(shí)段持續(xù)降低；草地面積在1980-1990 年和1990-1995 年呈現(xiàn)持續(xù)增加，在后續(xù)4 個(gè)時(shí)段持續(xù)降低，在2015-2018年急劇增加；水域面積在1980-1990 年和1990-1995年呈現(xiàn)持續(xù)減少，在后續(xù)5 個(gè)時(shí)段持續(xù)增加；未利用土地面積在1980-1990 年、1990-1995 年和1995-2000 呈現(xiàn)持續(xù)增加，在后續(xù)4 個(gè)時(shí)段持續(xù)降低。

表1 青海省各土地利用類型面積占比及變化面積Table 1 Area change of land use type in Qinghai Province

1980-2018 年整體分析可知，林地和未利用土地的面積減少，未利用土地減少面積最大(22 330.17 km2)；而其余4 種土地利用類型的面積均增加，草地增加面積最高(20 245.82 km2)。其中在2015-2018年期間，各土地利用類型變化均較大，耕地、草地和水域的面積均有增加，草地面積增加面積最大；林地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地和未利用土地的面積減少，其中未利用土地降低面積最大。

2.2 土地利用類型時(shí)間變化特征

青海省各時(shí)期的土地利用類型年變化率和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度結(jié)果表明，城鄉(xiāng)建設(shè)用地在各個(gè)時(shí)期變化幅度較大，其次為耕地和未利用土地，而林地變化幅度最小(表2)。1990 年之后城鄉(xiāng)建設(shè)用地的年變化率(絕對值)整體上呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，表明城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化愈加劇烈。

1980-2018 年整體分析，林地和未利用土地面積減少，其余5 種土地利用類型面積增加(表2)。綜合土地利用動(dòng)態(tài)度最大的時(shí)段為2015-2018 年(16.59%)，其次為2010-2015 年(6.62%)和2000-2005 年(5.00%)，表明這3 個(gè)時(shí)段土地利用變化較為劇烈；最低時(shí)段為1990-1995 年 (0.75%)，該時(shí)段土地利用變化較為穩(wěn)定。整體上青海省綜合土地利用動(dòng)態(tài)度呈現(xiàn)遞增的趨勢，表明研究7 個(gè)時(shí)期青海省土地利用朝著越來越活躍的方向發(fā)展。

表2 青海省各土地利用類型年變化率和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度Table 2 Annual rate of change and comprehensive dynamic attitude of land use in Qinghai Province%

青海省1980-2018 年各時(shí)期的土地利用程度綜合指數(shù)顯示，8 個(gè)時(shí)期的土地利用程度綜合指數(shù)介于163～167，處于較低水平(圖2)。1980-1995 年，綜合指數(shù)呈現(xiàn)略微下降趨勢；而1995-2018 年，綜合指數(shù)則呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，并且在2015-2018年上升最快，在2018 年達(dá)到最大值。研究表明青海省朝向城鎮(zhèn)聚落發(fā)展的方向發(fā)展。

圖2 青海省1980-2018 年土地利用程度綜合指數(shù)分析Figure 2 Comprehensive index analysis of land use in Qinghai Province from 1980 to 2018

2.3 土地利用類型空間變化特征

根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析了青海省土地利用各個(gè)類型變化過程及轉(zhuǎn)換趨勢(圖3)，各時(shí)段6 種土地利用類型互相轉(zhuǎn)換過程表明，在不同時(shí)段內(nèi)，2015-2018 年青海省6 種土地利用類型相互轉(zhuǎn)移最明顯，發(fā)生了30 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，草地和未利用土地是變化最明顯的類型，草地是其他土地類型的主要轉(zhuǎn)入類型。1980-1990 年，6 種土地利用類型共發(fā)生19 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，其中未利用土地面積增加最大，水域減少面積最大。1990-1995年，共發(fā)生28 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，其中草地面積增加最大，水域減少面積最大。1995-2000 年，共發(fā)生25 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，耕地面積增加最大，草地減少的面積最大。2000-2005 年，共發(fā)生20 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，水域增加的面積最大，草地減少的面積最大。2005-2010 年和2010-2015 年，分別發(fā)生18 種和20 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，其中水域增加的面積最大，未利用土地減少的面積最大。

整體分析可知，青海省各土地利用類型在1980-2018 年期間發(fā)生了較明顯的土地利用類型相互轉(zhuǎn)換，6 種土地利用類型之間共發(fā)生30 種土地利用轉(zhuǎn)換類型，轉(zhuǎn)移過程如圖3 所示，其中變化最明顯的類型為草地和未利用土地，兩者之間互相轉(zhuǎn)換也較為活躍。草地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出總面積分別為92 477.5 km2和72 190.7 km2，由未利用土地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)為未利用土地均最大。未利用土地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出總面積分別為55 227.5 和77 585.6 km2，由草地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)為草地均最大。耕地、林地、水域和城鄉(xiāng)建設(shè)用地由草地轉(zhuǎn)入的比例最高。1980-2018 年期間內(nèi)，草地、水域、耕地和城鄉(xiāng)居民用地面積增加，其中草地、水域和城鄉(xiāng)居民用地在2015-2018 年面積增加幅度最大，耕地在1995-2000 年和2015-2018 年面積增加幅度最大。未利用土地和林地在研究期內(nèi)面積減少，兩者均在2015-2018 年較小幅度最大。

圖3 1980-2018 年青海省各時(shí)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Figure 3 Land use transfer matrix in various periods of Qinghai Province from 1980 to 2018

2.4 青海土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因子相關(guān)性分析

青海省耕地的面積與人口、城鎮(zhèn)化率、就業(yè)人口、GDP、人均GDP、第一產(chǎn)業(yè)GDP、第二產(chǎn)業(yè)GDP、第三產(chǎn)業(yè)GDP、建筑業(yè)GDP、建筑業(yè)產(chǎn)出、工業(yè)GDP、工業(yè)產(chǎn)出、薯類播種面積、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、林業(yè)總產(chǎn)值和牧業(yè)總產(chǎn)值呈現(xiàn)顯著或極顯著正相關(guān)(P＜ 0.05 或P＜ 0.01) (表3)，與雜糧播種面積、馬養(yǎng)殖數(shù)量、農(nóng)作物播種面積、小麥播種面積呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。草地、水域、城鄉(xiāng)建設(shè)用地與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因子相關(guān)性與耕地相近，其中草地相關(guān)性則相對更弱。林地、未利用土地整體與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因子相關(guān)性則與耕地的相關(guān)性相反，其中未利用土地相關(guān)性則相對更弱。

表3 青海省1980-2018 年土地利用變化與經(jīng)濟(jì)因子相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between land use change and economic factors in Qinghai Province from 1980 to 2018

3 討論

本研究表明，1980-2018 年草地和未利用土地是青海面積最大的土地類型，共占青海總面積的89%以上，其中草地是境內(nèi)面積最大土地類型，也是青海省最重要的生產(chǎn)資料。本研究指出青海省草地在1980-1990 年和1990-1995 年呈現(xiàn)較為平緩的增長趨勢，然而在1995-2015 年間的4 個(gè)時(shí)段持續(xù)降低。草地是其他土地類型的主要轉(zhuǎn)入類型，1980-2018 年耕地、林地、水域和未利用土地均由草地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)為草地的面積比例最大，而草地由未利用土地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)為未利用土地均最大。已有研究指出，1970 年青海省出現(xiàn)草地退化現(xiàn)象，長期過度放牧是導(dǎo)致草地退化最主要的原因[31]，人口增長、草地管理不善也是草地退化的重要因素，從而引發(fā)草地承載力下降，動(dòng)植物多樣性下降，水土流失加劇等一系列問題[32]，這可能是導(dǎo)致青海省草地面積在1995-2015 年呈現(xiàn)出下降趨勢的原因。2000 年青海省開始實(shí)施退耕還林還草的生態(tài)治理工程，在一定程度上使不斷惡化的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)功能得到緩解和改善[33]，因此草地在1995-2015 年的下降趨勢變緩，該政策在近些年取得一定成效，使得草地在2015-2018 年呈現(xiàn)出增加趨勢。然而，本研究指出林地在1995-2018 年持續(xù)降低，目前還未得到有效恢復(fù)。因此，青海省林地面積的變化受到除政策實(shí)施外的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類活動(dòng)、建筑基礎(chǔ)設(shè)置的共同影響。已有研究指出，城鎮(zhèn)化率、交通發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是影響林地面積變化的重要驅(qū)動(dòng)因素[34]，本研究中青海省林地面積與人口、城鎮(zhèn)化率、GDP、建筑業(yè)類、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，因此城鎮(zhèn)化率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展同樣也是導(dǎo)致青海省林地面積下降的主要因素。

城鄉(xiāng)建設(shè)用地是青海省單一土地利用變化率最大的土地利用類型，其分布面積和年增加率整體呈現(xiàn)上升趨勢，且與人口、GDP、建筑業(yè)類和工業(yè)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，已有研究指出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)化水平是城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張驅(qū)動(dòng)力因子[35]，而近40 年來，青海省社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人口、GDP、工業(yè)、建筑業(yè)等同樣呈現(xiàn)上升的趨勢，表明社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化率提高是導(dǎo)致青海省城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力。1980-2018 年，城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)入總面積為1 122.3 km2，其中由草地和耕地轉(zhuǎn)入的面積較大；城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)出總面積為648.4 km2，其中轉(zhuǎn)為耕地和草地的面積最大。整體而言，城鄉(xiāng)建設(shè)用地和草地、耕地的面積相互轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出，而草地、耕地轉(zhuǎn)出為城鄉(xiāng)建設(shè)用地的面積高于轉(zhuǎn)入面積。已有研究指出，黃河流域城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張以犧牲耕地為代價(jià)[36]，青藏高原草地特別是覆蓋度高的草地是轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)建設(shè)用的主要類型，本研究也指出青海省草地和耕地是城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要來源。

綜合土地利用動(dòng)態(tài)度整體呈現(xiàn)上升的趨勢，表明青海省土地利用變化越來越劇烈，處于快速發(fā)展時(shí)期，其中2015-2018 年6 種土地利用變化較為劇烈且相互轉(zhuǎn)移明顯，草地和未利用土地是土地利用變化最明顯的類型，兩者之間互相轉(zhuǎn)換也較為活躍。綜合土地利用動(dòng)態(tài)度整體上呈現(xiàn)遞增的趨勢，研究時(shí)期內(nèi)青海省土地利用朝著越來越活躍的方向發(fā)展。1980-2018 年青海省土地利用程度綜合指數(shù)介于163～167 且低于全國平均水平(231.92)，但仍朝著城鎮(zhèn)聚集的方向發(fā)展。由于青海省地理位置相對偏遠(yuǎn)、自然條件惡劣，人口分布相對離散且交通基礎(chǔ)設(shè)施落后[37]，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平與全國經(jīng)濟(jì)水平存在差異，整體發(fā)展水平低于全國。但近40 年來，青海省人口、城鎮(zhèn)化率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)處于增長趨勢，全省正朝著城鎮(zhèn)聚集方向發(fā)展

土地利用變化受到自然氣候環(huán)境變化、地理位置、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口增加、政策法規(guī)等多重因素共同影響[38]，在短時(shí)期內(nèi)，自然氣候環(huán)境變化的影響相對較弱，特別是進(jìn)入社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化是土地利用變化更為顯著的驅(qū)動(dòng)力，城市化、工業(yè)化加快反作用以累積方式對全球環(huán)境變化產(chǎn)生影響，因此本研究探討人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化對青海省土地利用變化的影響，本研究綜合表明青海省人口、GDP 快速增長以及建筑業(yè)、工業(yè)的快速發(fā)展，是影響該區(qū)域耕地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積、未利用土地面積變化的主要驅(qū)動(dòng)力。城鄉(xiāng)建筑面積與青海省人口、GDP 類的社會(huì)因子呈現(xiàn)強(qiáng)正相關(guān)性，城市化及經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長同樣是青海省土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

4 結(jié)論

草地和未利用土地是青海面積最大的土地類型；城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積占比最低，是青海省年變化率最大的土地利用類型，且整體上呈現(xiàn)出變化程度愈加劇烈的趨勢。研究時(shí)期內(nèi)青海省土地利用朝著愈加活躍的方向發(fā)展，且朝向城鎮(zhèn)聚落發(fā)展的方向發(fā)展，人口、城鎮(zhèn)化率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)處于增長趨勢，是青海省城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張驅(qū)動(dòng)力因素，也使得全省正朝著城鎮(zhèn)聚集方向發(fā)展，而草地和耕地是城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要來源。2015-2018 年和2000-2005年，青海省6 種土地利用類型在變化較為劇烈，其中草地和未利用土地是土地利用變化最明顯的類型，兩者之間互相轉(zhuǎn)換也較為活躍。整體上，人口、GDP、建筑業(yè)、工業(yè)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及土地管理政策是影響該區(qū)域土地利用類型不斷變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。