肖紅葉，劉國棟，楊澤，房娜娜，戴慧敏，劉凱，韓曉萌，朱恒

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034；2.自然資源部 黑土地演化與生態(tài)效應(yīng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽 110034；3.遼寧省黑土地演化與生態(tài)效應(yīng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽 110034)

0 引言

黑土作為世界上最肥沃的土壤之一[1]，素有“土中之王”的美譽(yù)。自然黑土是在適宜的氣候、水文和植被覆蓋條件下，以黃土狀黏土、洪積物、沖積物、冰磧物及風(fēng)積物等松散沉積物為成土母質(zhì)，歷經(jīng)第四紀(jì)全新世以來漫長的發(fā)育，形成具有獨(dú)特自然屬性的土壤類型，其表土層有大量黑色或暗黑色腐殖質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量高，是一種性狀好、肥力強(qiáng)、適宜農(nóng)耕的珍貴稀缺土地資源[2-3]。曾經(jīng)農(nóng)民只能根據(jù)土壤的顏色、地力以及厚度是否超過一犁厚來辨別肥沃的黑土[4]，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的持續(xù)關(guān)注和多年系統(tǒng)研究，專家認(rèn)為黑土的特征主要包括深厚的暗沃表層、含量豐富的有機(jī)質(zhì)、適宜的容重、良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、較高的鹽基飽和度和適宜的pH值等[3]。目前，全球黑土區(qū)總面積約占地球陸地表面的7%，主要分布在世界四大黑土區(qū)：俄羅斯—烏克蘭大平原、北美洲密西西比河流域、中國東北平原以及南美洲的潘帕斯草原[5]。我國政府歷來高度關(guān)注黑土地的保護(hù)和利用，2020年習(xí)近平總書記在東北考察時指示“切實(shí)把黑土地這個‘耕地中的大熊貓’保護(hù)好、利用好，使之永遠(yuǎn)造福人民”[6]。

土地利用包括土地的使用情況及其社會經(jīng)濟(jì)屬性[7]。隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人口爆炸式增長以及生態(tài)資源壓力的日益嚴(yán)峻，受自然條件及人類活動的綜合影響，世界范圍內(nèi)30%以上土地的利用格局發(fā)生著劇烈的變化[8]。土地利用/覆蓋變化易引發(fā)土壤微生物、土壤碳儲量的變化[9-11]，從而改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[12-13]，影響生態(tài)環(huán)境健康和生態(tài)服務(wù)價值[14]。據(jù)研究表明，全球人類活動排放的二氧化碳中有1/3是由土地利用/覆蓋變化造成的，僅次于化石燃料的燃燒[15]。土地利用/覆蓋變化是人類活動作用于地球表層系統(tǒng)最為顯著的表現(xiàn)形式和人與自然關(guān)系最為密切的環(huán)節(jié)之一[16-17]，分析研究土地利用變化特征對實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用具有重要意義，也是當(dāng)代全球變化研究領(lǐng)域的重點(diǎn)課題[18]。

1 研究區(qū)概況

根據(jù)2021年中國科學(xué)院發(fā)布的《黑土地白皮書》，中國東北黑土區(qū)包括黑龍江省、吉林省、遼寧省東北部以及內(nèi)蒙古“東四盟”地區(qū)，東鄰俄羅斯、東南緊靠朝鮮，西與蒙古交界，南抵遼河，共含246個縣(市、旗)，面積達(dá)109萬km2，占全球黑土總面積的12%[5]。東北黑土區(qū)位于中緯度亞洲大陸東部，屬溫帶季風(fēng)性氣候，四季分明、雨熱同季[19]。中國東北地區(qū)的黑土是以砂礫和黃土狀黏土為主要成土母質(zhì)，并在其特有的氣候條件和植被的相互作用下形成的土壤類型[4，20]。夏季旺盛生長的植被進(jìn)入秋冬后大量枯死，低溫又抑制了土壤中的微生物活性，使植物殘?bào)w分解緩慢，長此以往土壤表層積累了厚厚的腐殖層，最終發(fā)育成肥沃的黑土[3，19]。

東北黑土區(qū)是全球最適宜耕作的地區(qū)之一，也是我國最大的商品糧生產(chǎn)基地[2]，玉米和大豆產(chǎn)量占全國38.2%和45.8%[21]，糧食總產(chǎn)量占全國的四分之一，糧食調(diào)出量占全國的三分之一[22]，人均糧食占有量比全國人均量高一倍以上[23]，享有“中國糧倉”和糧食安全“穩(wěn)壓器”的美譽(yù)[24-25]。根據(jù)2010年國務(wù)院發(fā)布的《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》，東北黑土區(qū)涵蓋了大、小興安嶺森林生態(tài)功能區(qū)、三江平原濕地生態(tài)功能區(qū)、長白山森林生態(tài)功能區(qū)、呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)及部分科爾沁草原生態(tài)功能區(qū)[26]；作為我國重要的老工業(yè)基地，東北黑土區(qū)是我國重要的能源、木材、冶金生產(chǎn)基地，幾十年間先后經(jīng)歷了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、衰落到再振興的過程[13]。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究所需的土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)，分別選取20世紀(jì)70年代(按1970年統(tǒng)計(jì))、90年代中期(按1995年統(tǒng)計(jì))、2010年、2020年四期1∶10萬比例尺土地利用/土地覆蓋數(shù)據(jù)。70年代數(shù)據(jù)的重建主要使用Landsat-MSS遙感影像，90年代中期、2010年數(shù)據(jù)的遙感解譯主要使用Landsat-TM/ETM遙感影像，2020年土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)更新主要使用Landsat 8遙感影像。本研究根據(jù)《全國土地分類標(biāo)準(zhǔn)》[27]，結(jié)合研究區(qū)具體情況以及濕地定義[28]，將中國1∶10萬比例尺土地利用/土地覆蓋遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫(LUCC)中25種土地資源的自然屬性和利用屬性劃分為耕地、林地、草地、濕地、建設(shè)用地及未利用地共6種土地利用類型(表1)，此處濕地指天然濕地，不包括人工濕地。

表1 土地利用類型歸類Table 1 Land use type classification table

3 研究方法

3.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(馬爾可夫模型)反映了某一區(qū)域在一定時段內(nèi)期初和期末各種土地利用類型的變化[29-30]。表2中，P代表某一地類占區(qū)域面積的百分比，Pii表示第i種地類未變化面積占區(qū)域面積的百分比，Pi+表示第i種地類的期初面積占區(qū)域面積的百分比，P+i表示第i種地類的期末面積占區(qū)域面積的百分比，Pij表示由第i種地類轉(zhuǎn)化為第j種地類的面積占區(qū)域面積的百分比，表中行元素之和表示某地類期初面積占區(qū)域面積的百分比，列元素之和表示其期末面積占區(qū)域面積的百分比。

表2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Table 2 Land use transfer matrix

3.2 土地凈變化量

土地凈變化量反映某一時段內(nèi)某種地類面積的絕對變化量[31-32]，由于它無法反映土地利用類型在空間位置上的轉(zhuǎn)移，易低估地類間轉(zhuǎn)化程度。土地凈變化量B1計(jì)算公式為：

(1)

3.3 土地交變化量

土地交變化量反映某一時段內(nèi)某種土地利用類型空間位置上的變化，它與土地凈變化量加和構(gòu)成土地總變化量[31-32]。土地交變化量B2計(jì)算公式為：

(2)

3.4 土地利用類型轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)

基于土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣, 引入“土地利用轉(zhuǎn)移流”指標(biāo), 測算各土地利用類型的“轉(zhuǎn)出流”及“轉(zhuǎn)入流”，將得到土地利用類型轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)[8]，它可以直觀地表明一段周期內(nèi)土地利用類型間的相互轉(zhuǎn)換情況，有助于揭示土地利用類型的轉(zhuǎn)移方向和空間演化進(jìn)程。土地利用轉(zhuǎn)移流B3及土地轉(zhuǎn)移流凈值B4計(jì)算公式為：

B3=Pout+Pin，

(3)

B4=Pin-Pout，

(4)

式中：Pout為轉(zhuǎn)出流，Pin為轉(zhuǎn)入流。當(dāng)B4值為正時，表示凈流入，其值為負(fù)時，表示凈流出。

3.5 單項(xiàng)地類面積變化率

單項(xiàng)地類面積變化率表示一段時間內(nèi)某一地類變化面積占期初面積的比值，在分區(qū)的基礎(chǔ)上計(jì)算各小區(qū)單項(xiàng)地類面積變化率，有助于揭示不同地類土地利用變化劇烈程度的空間分布特征[31]。單項(xiàng)地類面積變化率B5計(jì)算公式為：

B5=(P+i-Pi+)/Pi+。

(5)

3.6 單一土地利用類型動態(tài)度

單一土地利用類型動態(tài)度可定量描述研究區(qū)在一定的時間間隔內(nèi)，土地利用類型的變化速度[7，29]。若結(jié)果為正值，即為土地利用開發(fā)度(LUD)，代表單位時間內(nèi)某類型土地利用實(shí)際新開發(fā)的程度(不適用未利用地)，若結(jié)果為負(fù)值，即為土地利用耗減度(LUC)，指單位時間內(nèi)某類型土地利用被實(shí)際消耗的程度[33]。計(jì)算公式為：

(6)

式中：B6為第i種地類單一土地利用類型動態(tài)度；T為研究時段，此處以年為單位。

3.7 土地利用綜合動態(tài)度

土地利用綜合動態(tài)度反映研究區(qū)內(nèi)部總土地活動動態(tài)度[31]。當(dāng)土地利用演變驅(qū)動以人為因素主導(dǎo)時，能反映人類活動對土地利用程度的綜合影響[34]。某一時段內(nèi)研究區(qū)的土地利用綜合動態(tài)度B7計(jì)算公式為：

(7)

3.8 土地利用程度綜合指數(shù)

土地利用程度綜合指數(shù)反映研究區(qū)內(nèi)土地利用類型和方式轉(zhuǎn)變導(dǎo)致研究區(qū)土地利用強(qiáng)度發(fā)生的綜合變化[16，29]。計(jì)算公式為：

B8={∑Ai(Si/S)}/n×100%，

(8)

式中：B8為研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)；Ai為第i級土地利用程度分級指數(shù)；Si為第i級土地利用面積；S為該區(qū)域內(nèi)土地總面積；n為土地利用總分類數(shù)。

3.9 土地利用空間變化模型

基于人口地理學(xué)中常見的人口分布重心原理，通過比較期初和期末研究區(qū)內(nèi)不同地類的分布重心, 最終得到土地利用空間變化模型[7，35]。

(9)

(10)

式中：XB、YB分別表示在t年份某一地類分布重心的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)；Cti表示在t年份研究區(qū)內(nèi)第i種地類的面積；Xi、Yi分別表示研究區(qū)內(nèi)第i個小區(qū)域的幾何中心(或旗縣所在地)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用空間變化、面積變化

4.1.1 面積變化

近半個世紀(jì)以來，東北黑土區(qū)各類土地利用面積均發(fā)生不同程度和趨勢的變化(圖1)。其中，濕地面積整體大幅降低，2020年黑土區(qū)濕地面積較1970年降低了41.2%，除1995～2010時段濕地面積顯著增加外，1970～1995年、2010～2020年均持續(xù)降低；50年間黑土區(qū)耕地(含水田和旱田)面積整體增加24.88%，除2010～2020年受退耕還林、退耕還草、退耕還濕政策，生態(tài)保護(hù)紅線劃定及城市建設(shè)用地快速擴(kuò)張的影響，耕地面積小幅降低以外，其他各期均呈增長趨勢；50年間黑土區(qū)林地面積較期初下降6.94%，且近半個世紀(jì)以來各期變化均呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢；50年間黑土區(qū)草地面積整體增加9.75%，除1995～2010時段呈降低趨勢，其他各期面積均程增加態(tài)勢；50年間黑土區(qū)建設(shè)用地面積整體增加25.69%，且各期均呈持續(xù)增長態(tài)勢；50年間黑土區(qū)未利用土地面積整體下降7.69%，除1995～2010年面積增加外，其他各期面積均呈現(xiàn)降低趨勢。

圖1 1970～2020年各類土地利用面積變化Fig.1 Line chart of land use area changes for various types from 1970 to 2020

4.1.2 空間變化

1970～2020年間，黑土區(qū)土地利用空間轉(zhuǎn)移主要集中于三江平原北部、松嫩平原西北部及西遼河平原地區(qū)等(圖2)。其中，草地主要向耕地和林地轉(zhuǎn)化，草地轉(zhuǎn)化為耕地主要分布于三江平原、嫩江中上游、呼倫貝爾市周邊、松原市南部、通遼市西部等地；草地轉(zhuǎn)化為林地主要分布于興安盟西部、科爾沁草原南部、呼倫貝爾草原南部及大小興安嶺地區(qū)；耕地主要向林地和草地轉(zhuǎn)化，其中，耕地轉(zhuǎn)化為林地主要分布于齊齊哈爾市西北部、白城市北部、通遼市東部及延吉市周邊等區(qū)域，耕地轉(zhuǎn)化為草地主要分布于呼倫貝爾草原北部及西遼河平原等地區(qū)；林地主要向耕地和草地轉(zhuǎn)化，其中，林地轉(zhuǎn)化為耕地主要分布于大小興安嶺南部、三江平原部分區(qū)域及長白山部分地區(qū)，林地轉(zhuǎn)化為草地主要分布于興安盟西南部及呼倫貝爾草原南部；濕地主要向耕地和草地轉(zhuǎn)化，其中，濕地轉(zhuǎn)化為耕地主要分布于三江平原及嫩江周邊地區(qū)，濕地轉(zhuǎn)化為草地主要分布于大小興安嶺及呼倫貝爾大草原；建設(shè)用地主要向耕地轉(zhuǎn)化，呈零散分布；未利用地主要向草地轉(zhuǎn)化，主要分布于呼倫貝爾市西南部及松嫩平原西部。

圖2 1970～2020年各類土地利用空間轉(zhuǎn)移情況Fig.2 The spatial transfer of land use for various types from 1970 to 2020

4.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及各項(xiàng)變化

4.2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3、表4)，近半個世紀(jì)以來，東北黑土區(qū)耕地未變化面積占20.3%，耕地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占2.58%，其他用地類型向耕地轉(zhuǎn)化面積共占8.26%；林地未變化面積占38.92%，林地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占7.08%，其他用地類型向林地轉(zhuǎn)化面積共占3.87%；草地未變化面積占10.53%，草地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占6.17%，其他用地類型向草地轉(zhuǎn)化面積共占7.74%；濕地未變化面積占4.33%，濕地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占6.18%，其他用地類型向濕地轉(zhuǎn)化面積共占1.85%；建設(shè)用地未變化面積占1.4%，建設(shè)用地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占0.36%，其他用地類型向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化面積共占0.82%；未利用地未變化面積占1.23%，未利用地向其他用地類型轉(zhuǎn)化面積共占0.91%，其他用地類型向未利用地轉(zhuǎn)化面積共占0.75%。

表3 1970～2020年黑土區(qū)土地利用面積轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 The transfer matrix of land use area in black soil area from 1970 to 2020 104hm2

表4 1970～2020年黑土區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移率矩陣Table 4 Matrix of land use transfer rate in black soil area from 1970 to 2020 %

4.2.2 土地變化量

兩組患者同樣采用黃體酮進(jìn)行治療，(湖北葛店人福藥業(yè)有限責(zé)任公司，國藥準(zhǔn)字H20066109)。在劑量方面兩組存在區(qū)別，觀察組病人采用高劑量：每天入睡前用藥一次，劑量為200毫克，連服10天后停止用藥，之后監(jiān)測病人的出血狀況，并于月經(jīng)結(jié)束后三天回院復(fù)診。對照組采用低劑量組：每天入睡前用藥一次，劑量為100毫克，連服10天后停止用藥，之后監(jiān)測病人的是否出血及出血量，之后在月經(jīng)結(jié)束后三天回院復(fù)診。

根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算1970～2020年黑土區(qū)各時段、各用地類型變化量，從各地類變化量圖(圖3)可知，50年間各地類均是交變化量占主導(dǎo)地位，各地類的變化中存在著大量空間位置上的轉(zhuǎn)移，說明各地類所處的空間位置較為不穩(wěn)定。在3個時段中，1970～1995年各用地類型總變化量最大，1995～2010年次之，2010～2020年最小，說明東北黑土區(qū)土地利用變化在1970～1995年最為劇烈，隨時間推移逐漸降低。

圖3 各地類變化量Fig.3 Variation of each land type

4.2.3 單項(xiàng)地類面積變化率

單項(xiàng)地類面積變化率顯示各地類在某一時段內(nèi)面積變化的劇烈程度。1970～2020年黑土區(qū)單項(xiàng)地類面積變化最為劇烈的依次是：濕地>建設(shè)用地>耕地>草地>未利用地>林地(圖4)，其中，濕地減少41.21%，建設(shè)用地增加25.68%，耕地增加24.83%，草地增加9.34%，未利用地減少7.75%，林地減少6.96%。1970～2020年黑土區(qū)耕地、林地、草地、濕地、建設(shè)用地及未利用地的年均變化速率，即單一土地利用類型動態(tài)度分別為0.5%、-0.14%、0.19%、-0.82%、0.51%及-0.15%。其中，耕地、草地、建設(shè)用地開發(fā)度為0.5%、0.19%、0.51%，林地、濕地未利用地耗減度為0.14%、0.82%、0.15%。

圖4 1970～2020年黑土區(qū)單項(xiàng)地類面積變化率Fig.4 The area change rate of each land type in the black soil area from 1970 to 2020

4.2.4 土地利用綜合動態(tài)度

近半世紀(jì)以來，東北黑土區(qū)總土地利用綜合動態(tài)度為23.28%，由圖5可見，各時期土地利用綜合動態(tài)變化程度由高到低依次是1970～1995年、1995～2010年、2010～2020年，說明1970～1995年各類土地利用類型面積變化相對劇烈，內(nèi)部空間轉(zhuǎn)化較其他兩期更為頻繁，與前文圖3結(jié)果相符。

圖5 土地利用綜合動態(tài)度曲線Fig.5 Curve diagram of comprehensive dynamicdegree of land use

4.2.5 土地利用程度綜合指數(shù)

利用莊大方等提出的土地利用程度分級辦法[36]，結(jié)合研究區(qū)及本研究實(shí)際需要，制定土地利用程度分級賦值表(表5)。根據(jù)式(8)計(jì)算1970年、1995年、2010年及2020年東北黑土區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)分別為37.38%、38.18%、38.42%及38.5%(圖6)，土地利用程度呈逐年小幅增長態(tài)勢，整體處于持續(xù)發(fā)展期，但仍低于全國平均水平50.5%[29]，說明東北黑土區(qū)原始及生態(tài)用地占比較大，建設(shè)用地占比較小，近半世紀(jì)以來土地利用逐漸呈集約化利用趨勢，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口密度影響，土地利用類型變化引起的強(qiáng)度變化不明顯，土地開發(fā)利用的潛力很大。

表5 土地利用程度分級賦值Table 5 Land use degree classification assignment table

圖6 不同年份土地利用程度綜合指數(shù)Fig.6 Comprehensive index of land use degree in different years

4.2.6 土地利用轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)

圖7 東北黑土區(qū)近半世紀(jì)不同時段土地利用轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)(1×104hm2)Fig.7 Land use transfer network for different timeperiods in the black soil area of NortheastChina in the past half century

最多的土地利用類型是林地，被砍伐的林地主要轉(zhuǎn)化為草地和耕地，轉(zhuǎn)出面積次之的相繼為草地和濕地；東北黑土區(qū)轉(zhuǎn)入面積最多的土地利用類型是草地，主要由林地和濕地轉(zhuǎn)化而來；轉(zhuǎn)入面積次之的為耕地，主要由林地、草地和濕地轉(zhuǎn)化而來。1995～2010年間，東北黑土區(qū)轉(zhuǎn)出最多的土地利用類型為草地，主要轉(zhuǎn)化為林地、濕地和耕地；轉(zhuǎn)出面積次之的為林地，主要轉(zhuǎn)化為耕地和草地；東北黑土區(qū)轉(zhuǎn)入面積最多的土地利用類型是耕地，主要由林地和草地轉(zhuǎn)化而來。2010～2020年間，東北黑土區(qū)轉(zhuǎn)出最多的土地利用類型為濕地；轉(zhuǎn)入最多的土地利用類型為草地。

4.2.7 重心變化

根據(jù)土地利用的空間變化模型得出50年間東北黑土區(qū)各地類重心變化情況(圖8)，其中：

圖8 不同地類50年間重心變化Fig.8 The change of the gravity center for each land type in 50 years

1)未利用地重心。東北黑土區(qū)近50年來未利用地重心除1995年在吉林省通榆境內(nèi)外，1970、2010及2020年均在吉林省洮南市境內(nèi)。其中1995年與1970年相比，未利用地重心向東南方向偏移32.61 km，2010年與1995年相比，重心向西北移動41.54 km，2020年與2010年相比，重心向東南推移37.66 km。東北黑土區(qū)未利用地重心相對穩(wěn)定，近半個世紀(jì)以來，整體向東南方向偏移了34.37 km。

2)濕地重心：東北黑土區(qū)近50年濕地重心均在黑龍江省境內(nèi)，其中1970年濕地重心在克山縣，2010年在訥河市域內(nèi)，1995年與2020年重心坐標(biāo)在明水縣內(nèi)重合。1995年與1970年相比，濕地重心向西南方向偏移85.96 km，2010年與1995年相比，重心向西北方向移動115.34 km，2020年移回原1995年重心。東北黑土區(qū)濕地較其他用地類型而言，重心移動更為劇烈，近半個世紀(jì)以來，整體向西南方向偏移了85.96 km。

3)林地重心：東北黑土區(qū)近50年來林地重心均在黑龍江省明水縣境內(nèi)，1995年與1970年相比，林地重心向東北方向偏移13.32 km，2010年與1995年相比，重心向西南方向移動19.80 km，2020年與2010年相比，重心向東北方向推移14.51 km。東北黑土區(qū)林地重心較為穩(wěn)定，近半個世紀(jì)以來，整體向東北方向偏移了7.67 km。

4)建設(shè)用地重心：東北黑土區(qū)近50年來建設(shè)用地重心均在吉林省扶余縣境內(nèi)，1995年與1970年相比，建設(shè)用地重心向正北方向偏移23.71 km，2010年與1995年相比，重心向正南方向移動2.3 km，2020年與2010年相比，重心向西南方向推移13.72 km。東北黑土區(qū)建設(shè)用地重心較為穩(wěn)定，近半個世紀(jì)以來，整體向西北方向偏移了11.25 km。

5)耕地重心變化：東北黑土區(qū)近50年來耕地重心均在黑龍江省肇東市境內(nèi)，1995年與1970年相比，草地重心向東北方向偏移33.82 km，2010年與1995年相比，重心繼續(xù)向西北方向偏移9.75 km，2020年與2010年相比，重心向東南方向推移6.59 km。東北黑土區(qū)耕地重心較為穩(wěn)定，近半個世紀(jì)以來，整體向東北方向偏移了41.32 km。

6)草地重心變化：東北黑土區(qū)近50年來草地重心均在內(nèi)蒙古扎蘭屯市境內(nèi)，1995年與1970年相比，草地重心向西北方向偏移28.76 km，2010年與1995年相比，重心繼續(xù)向西北方向偏移7.61 km，2020年與2010年相比，重心向正北方向推移15.41 km。因此，東北黑土區(qū)草地重心較為穩(wěn)定，近半個世紀(jì)以來，整體向西北方向偏移了48.25 km。

5 結(jié)論與討論

土地作為一個自然—人文綜合體，其利用方式主要受自然環(huán)境及人類活動的制約[35]，具有很強(qiáng)的綜合性和地域性。區(qū)域所處的自然地理地帶性，如水文條件、溫濕度、降雨量、地形地貌、光照條件、植被類型及土壤類型等，與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局與政策制度等人文因素，共同影響著區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)及程度變化[36-37]。東北黑土區(qū)自然資源稟賦極佳，域內(nèi)林地、草地、濕地等生態(tài)用地面積占比較大，是我國重要的生態(tài)功能區(qū)，19世紀(jì)前，該區(qū)域較為原始，人類活動干擾少，生態(tài)服務(wù)功能較強(qiáng)，進(jìn)入20世紀(jì)后，受人口增長、氣候變暖及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展的影響，東北黑土地逐漸被開荒利用，過去幾百年間，東北黑土區(qū)歷經(jīng)土地開發(fā)、利用與保護(hù)的波動擴(kuò)張過程[20]。中國加入WTO后東北地區(qū)在糧食生產(chǎn)方面的優(yōu)勢得到提升，在不斷發(fā)展的商品化農(nóng)業(yè)的刺激下，東北地區(qū)農(nóng)民對擴(kuò)大耕地規(guī)模增加收入的需求更加迫切，曾出現(xiàn)大規(guī)模的毀林開荒與未利用地開發(fā)活動，特別是在三江平原等水土資源豐富、生產(chǎn)潛力大的地區(qū)，黑土地開發(fā)進(jìn)入快速擴(kuò)張期，盲目的高強(qiáng)度機(jī)械開墾導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境不斷惡化[37]。近年來，我國政府高度注重生態(tài)保護(hù)與環(huán)境質(zhì)量，東北黑土區(qū)土地利用進(jìn)入開發(fā)與保護(hù)并重階段[5]。本文主要研究東北黑土區(qū)土地利用波動最為顯著的近半個世紀(jì)以來的土地利用結(jié)構(gòu)及程度變化，主要結(jié)論如下：

1)東北黑土區(qū)建設(shè)用地、耕地及草地面積總體增加，增幅分別為25.96%、24.88%及9.75%，濕地、林地及未利用地面積總體降低，降幅分別為41.2%、6.94%及7.69%，其中三江平原北部、松嫩平原西北部及西遼河平原地區(qū)地類變化較為明顯。

2)東北黑土區(qū)各地類變化中均是交變化量占主導(dǎo)優(yōu)勢，土地利用變化中存在著大量空間位置上的轉(zhuǎn)移，土地利用變化在1970～1995年期間最為劇烈，后隨時間推移趨于穩(wěn)定，單項(xiàng)地類面積變化劇烈程度依次為濕地>建設(shè)用地>耕地>草地>未利用地及林地。

3)東北黑土區(qū)土地利用程度呈逐年小幅增長的趨勢，但仍低于全國平均水平，土地開發(fā)利用的潛力很大。

4)東北黑土區(qū)各地類重心變化除濕地外，均較為穩(wěn)定。

東北黑土區(qū)是我國重要的商品糧基地、生態(tài)功能區(qū)與老工業(yè)基地，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平持續(xù)提高，哈大齊工業(yè)走廊及長吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)的建設(shè)，域內(nèi)農(nóng)用地、生態(tài)用地及建設(shè)用地在擴(kuò)張時易發(fā)生沖突，糧食生產(chǎn)、生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展三者間沖突關(guān)系的消長使不同時段農(nóng)用地、生態(tài)用地、建設(shè)用地相對重要性產(chǎn)生變化[35]。不同地類在空間上由沖突到協(xié)調(diào)的持續(xù)性重構(gòu)過程為東北黑土地近半個世紀(jì)以來的土地利用程度及格局帶來改變[38]。50年間東北黑土區(qū)土地利用變化控制因子以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，區(qū)域功能定位、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及城鎮(zhèn)化發(fā)展等多種驅(qū)動力量并存，導(dǎo)致域內(nèi)農(nóng)業(yè)用地及建設(shè)用地呈持續(xù)增加態(tài)勢，增加用地主要源于未利用地及生態(tài)用地[39]。然而，土地利用結(jié)構(gòu)呈單一化發(fā)展趨勢，不利于黑土資源的可持續(xù)利用，甚至?xí)绊懙睫r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食產(chǎn)能的穩(wěn)定與提升[40]，針對部分盲目追求農(nóng)用地面積擴(kuò)大和城鎮(zhèn)化發(fā)展而占用生態(tài)用地的現(xiàn)象，應(yīng)加大土地調(diào)控力度，尋求黑土地利用與保護(hù)的平衡。未來，應(yīng)深入研究東北黑土區(qū)土地利用變化時空特征、機(jī)制及其對生境、生態(tài)服務(wù)功能、碳收支平衡的影響，實(shí)現(xiàn)“把黑土地用好養(yǎng)好”，保護(hù)黑土區(qū)生態(tài)安全和國土資源，優(yōu)化土地開發(fā)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)國土空間格局管控和生態(tài)保護(hù)，強(qiáng)化多種政策間的綜合協(xié)調(diào)，以科學(xué)的政策設(shè)計(jì)引導(dǎo)區(qū)域土地資源開發(fā)向可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型，尋求東北黑土區(qū)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)東北全面振興[37]。