摘 要 研究土地利用結(jié)構(gòu)變化特征、轉(zhuǎn)移情況及未來(lái)趨勢(shì)，對(duì)優(yōu)化土地資源空間布局，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，采用河南省三門峽市2000年、2010年、2020年3期土地利用數(shù)據(jù)，通過(guò)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣探究三門峽市2000—2020年土地利用變化，并利用PLUS模型模擬預(yù)測(cè)4種情景下2030年三門峽市土地利用格局。結(jié)果表明，2000—2020年三門峽市土地利用變化總體穩(wěn)定，優(yōu)勢(shì)地類為耕地和林地，耕地面積先增加后減少，總體小幅增加，建設(shè)用地面積不斷增加，草地面積持續(xù)減少，水域和未利用地面積均先減少后增加，總體小幅增加，建設(shè)用地和耕地之間轉(zhuǎn)換頻繁，耕地始終是建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)入來(lái)源。城鎮(zhèn)發(fā)展情景下，2030年三門峽市耕地面積大量流失；耕地保護(hù)情景下，2030年三門峽市耕地面積有微弱漲幅，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張得到抑制；生態(tài)保護(hù)情景下，2030年三門峽市林地、水域面積明顯增長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)土地利用可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，三門峽市未來(lái)土地利用規(guī)劃應(yīng)關(guān)注耕地保護(hù)、合理規(guī)劃建設(shè)用地、加強(qiáng)草地恢復(fù)和生態(tài)保護(hù)等方面工作。

關(guān)鍵詞 土地利用變化；PLUS模型；情景模擬；河南省三門峽市

中圖分類號(hào)：TU986 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.13.021

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，城市擴(kuò)張、農(nóng)業(yè)耕地變動(dòng)及自然資源開發(fā)利用等導(dǎo)致土地利用方式改變，不僅影響生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，還對(duì)全球氣候、水資源、土壤質(zhì)量等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[1]。因此，開展土地利用變化及模擬研究，有助于理解區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變規(guī)律，對(duì)制定可持續(xù)發(fā)展策略、優(yōu)化土地資源配置、維護(hù)生態(tài)平衡具有指導(dǎo)意義[2]。

當(dāng)前，土地利用分布格局模擬相關(guān)研究主要集中于省級(jí)地區(qū)和省會(huì)城市，對(duì)普通地級(jí)市研究較少?；诖耍P者以河南省三門峽市為研究區(qū)，在分析2000—2020年當(dāng)?shù)赝恋乩米兓卣骰A(chǔ)上，引入已廣泛用于國(guó)內(nèi)外土地利用變化模擬研究的PLUS模型，對(duì)4種發(fā)展情景下2030年三門峽市土地利用分布格局進(jìn)行模擬，以揭示土地利用變化規(guī)律，為三門峽市乃至黃河流域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)[3-5]。

1" 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1nbsp; 研究區(qū)概況

三門峽市位于河南省西部，地理位置為東經(jīng)110°21′～112°01′、北緯33°31′～35°05′。三門峽市下轄兩縣、兩市及兩區(qū)，土地總面積9 936 km2，地勢(shì)東北低、西南高，包括平原、山地、丘陵等多種地貌類型，境內(nèi)河流、溝、溪眾多，主要屬于黃河和長(zhǎng)江兩大水系。三門峽市大部分地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.5 ℃，年平均降水量550～800 mm。

1.2" 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究采用2000年、2010年、2020年三門峽市土地利用數(shù)據(jù)，選取5個(gè)氣候環(huán)境指標(biāo)和9個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為PLUS模型的驅(qū)動(dòng)因素（見(jiàn)表1）。利用ArcGIS10.6對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，空間分辨率統(tǒng)一為30 m×30 m，投影方式為Krasovsky_1940_Albers。

1.3" 研究方法

1.3.1" PLUS模型

PLUS模型結(jié)合基于土地?cái)U(kuò)張分析規(guī)則挖掘方法及基于多類型隨機(jī)種子機(jī)制的CA模型，旨在挖掘土地?cái)U(kuò)張驅(qū)動(dòng)因素和預(yù)測(cè)土地利用景觀的斑塊級(jí)演化[6]。

在應(yīng)用過(guò)程中，首先選取14個(gè)驅(qū)動(dòng)因子（指標(biāo)）；接著通過(guò)LEAS模塊提取各類用地?cái)U(kuò)張區(qū)域，算出各景觀類型發(fā)展概率；最后用CA模型對(duì)未來(lái)景觀格局進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)[7]。

此次研究用2000年和2010年三門峽市土地利用數(shù)據(jù)作為初始輸入預(yù)測(cè)2020年三門峽市土地利用分布格局，用Kappa系數(shù)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)[8]。結(jié)果顯示，Kappa系數(shù)為0.910 275，表明該模型可靠性較高，可用于預(yù)測(cè)三門峽市未來(lái)土地利用格局。

1.3.2" 多情景設(shè)定

1）自然發(fā)展情景。將水源作為限制發(fā)展區(qū)域，保持原有土地利用類型間轉(zhuǎn)換概率，作為其他情景模擬的基礎(chǔ)。

2）城鎮(zhèn)發(fā)展情景。草地、林地和耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換概率升高20%，建設(shè)用地向除耕地之外其他土地利用類型轉(zhuǎn)換概率降低20%。

3）耕地保護(hù)情景。耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換概率降低60%，林地、草地向耕地轉(zhuǎn)換概率升高30%。

4）生態(tài)保護(hù)情景。除建設(shè)用地外，其他地類均可轉(zhuǎn)為草地和林地，林地、草地和耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換概率降低30%，耕地和草地向林地轉(zhuǎn)換概率升高30%。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 土地利用轉(zhuǎn)移分析

由表2可知，2000—2010年三門峽市土地利用轉(zhuǎn)換幅度較大的是耕地、草地和建設(shè)用地。具體來(lái)說(shuō)，2000—2010年三門峽市耕地轉(zhuǎn)出192.97 km2，主要轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、草地和林地；草地轉(zhuǎn)出291.04 km2，主要轉(zhuǎn)為耕地和林地；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出58.46 km2，主要轉(zhuǎn)為耕地。2000—2010年，三門峽市耕地和建設(shè)用地分別轉(zhuǎn)入335.99、132.03 km2，耕地轉(zhuǎn)入中67.01%來(lái)自草地，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入中77.38%來(lái)自耕地。其他地類均有少量轉(zhuǎn)換，但波動(dòng)較小，相對(duì)穩(wěn)定。

由表3可知，2010—2020年三門峽市土地利用轉(zhuǎn)換幅度較大的是耕地和林地。具體來(lái)說(shuō)，2010—2020年三門峽市耕地轉(zhuǎn)出175.46 km2，同時(shí)有109.61 km2耕地轉(zhuǎn)入，其中林地向耕地轉(zhuǎn)入78.09 km2，是耕地主要轉(zhuǎn)入來(lái)源；林地轉(zhuǎn)出128.96 km2，轉(zhuǎn)入140.84 km2。2010—2020年，三門峽市建設(shè)用地面積持續(xù)增加，耕地仍是建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)入來(lái)源，轉(zhuǎn)入64.75 km2；草地分別向林地、耕地轉(zhuǎn)出59.11、20.47 km2。

2.2" 土地利用變化模擬

由表4可知，與2020年相比，2030年三門峽市自然發(fā)展情景下耕地、草地面積有不同程度的減少，分別減少60.92、26.05 km2；建設(shè)用地在三門峽市北部和東北部明顯擴(kuò)張，面積增加56.33 km2。

城鎮(zhèn)發(fā)展情景與自然發(fā)展情景模擬結(jié)果較為接近。具體來(lái)說(shuō)，2030年三門峽市建設(shè)用地面積較2020年增加71.44 km2，耕地面積較2020年減少73.21 km2，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張?jiān)谝欢ǔ潭壬锨终剂烁亍?/p>

耕地保護(hù)情景相比其他情景各地類面積變化幅度較小，相對(duì)穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，2030年三門峽市耕地面積為3 416.56 km2，與2020年相比，面積有所增加；建設(shè)用地與2020年相比增加18.18 km2，其擴(kuò)張態(tài)勢(shì)與自然發(fā)展情景相比有所好轉(zhuǎn)，表明對(duì)其他類型土地侵占耕地的情況進(jìn)行管控可有效保護(hù)耕地資源。

生態(tài)保護(hù)情景下，2030年三門峽市除耕地和草地面積減少外，其他地類面積均有所增加，其中水域、林地等生態(tài)用地面積明顯增加；建設(shè)用地?cái)U(kuò)張得到抑制。

3" 結(jié)論與建議

3.1" 結(jié)論

1）2000—2020年，三門峽市土地利用變化總體穩(wěn)定，優(yōu)勢(shì)地類為耕地和林地；耕地面積先增加后減少，總體小幅增加；建設(shè)用地面積不斷增加，草地面積持續(xù)減少，水域和未利用地面積均先減少后增加，總體小幅增加；三門峽市建設(shè)用地和耕地之間轉(zhuǎn)換頻繁，耕地始終是建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)入來(lái)源。

2）4種情景模擬下，2030年三門峽市土地利用都體現(xiàn)了各自的發(fā)展效果。具體來(lái)說(shuō)，與2020年相比，自然發(fā)展、城鎮(zhèn)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)情景下2030年三門峽市耕地面積存在不同程度的減少，其中城鎮(zhèn)發(fā)展情景下耕地流失最多，只在耕地保護(hù)情景下耕地面積略微增加。與2020年相比，自然發(fā)展、城鎮(zhèn)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)情景下2030年三門峽市林地面積均有不同程度的增加，其中生態(tài)保護(hù)情景下林地面積增加最多，僅在耕地保護(hù)情景下林地面積小幅度減少。與2020年相比，4種情景下2030年三門峽市草地面積均有所減少，其中生態(tài)保護(hù)情景下草地面積減少最多；4種情景下2030年三門峽市建設(shè)用地面積均有所增加，其中耕地保護(hù)情景下建設(shè)用地面積增加最少，說(shuō)明耕地保護(hù)情景下對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的抑制效果最大；4種情景下2030年三門峽市水域面積和未利用地面積都小幅增加，但總體趨于穩(wěn)定。

3.2" 未來(lái)規(guī)劃建議

1）強(qiáng)化耕地保護(hù)。根據(jù)模擬結(jié)果，2030年三門峽市耕地面積減少風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，三門峽市應(yīng)設(shè)立耕地保護(hù)區(qū)，實(shí)施耕地保護(hù)政策和用途管制，確保耕地?cái)?shù)量不減少、質(zhì)量不下降，優(yōu)化耕地布局，提高耕地利用效率。

2）合理規(guī)劃建設(shè)用地。根據(jù)模擬結(jié)果，2030年三門峽市建設(shè)用地呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。因此，三門峽市應(yīng)科學(xué)劃定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，嚴(yán)格限制建設(shè)用地規(guī)模，優(yōu)化建設(shè)用地結(jié)構(gòu)，盤活存量建設(shè)用地。同時(shí)，推進(jìn)土地利用向集約型方式轉(zhuǎn)變，可考慮開發(fā)地下空間和改造舊城，減少對(duì)其他地類的占用。

3）加強(qiáng)草地恢復(fù)。根據(jù)模擬結(jié)果，2030年三門峽市草地面積與2020年相比有所減少，草地保護(hù)面臨較大的壓力。因此，三門峽市應(yīng)加強(qiáng)草地恢復(fù)工作，防止草地退化，改善草地質(zhì)量，提高草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和服務(wù)功能，維護(hù)生態(tài)平衡。

4）加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)。根據(jù)模擬結(jié)果，生態(tài)保護(hù)情景下2030年三門峽市林地、水域等生態(tài)用地面積與2020年相比明顯增加。因此，三門峽市應(yīng)合理利用林地資源，加強(qiáng)林地保護(hù)和經(jīng)營(yíng)管理，實(shí)施退牧還草、退耕還林等生態(tài)工程以增加森林覆蓋率。同時(shí)，要合理利用水資源，加強(qiáng)水域保護(hù)，防止水污染，改善生態(tài)環(huán)境。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）

收稿日期：2024-06-08

作者簡(jiǎn)介：楊鈺瑤（1999—），在讀碩士，研究方向?yàn)閲?guó)土空間規(guī)劃。E-mail：18803988500@163.com。