漢中市土地利用變化的動態變化研究

張 靜，馬彩虹，王啟名，姬文武

（陜西理工學院 歷史文化與旅游學院，陜西 漢中723001）

土地利用／土地覆蓋變化是目前全球變化研究的核心主題之一[1]。土地利用變化反映了人類與自然界相互影響、交互作用的動態過程，國內已開展的土地利用變化研究，多側重于土地利用變化態勢與機制，以及土地利用變化的生態環境效應[2]。土地利用的動態變化，其實質是人類為滿足社會經濟發展需要，不斷調整配置區域內各類土地利用的過程。研究土地領域的動態變化，有助于了解土地利用變化的機制，同時通過調整人類社會經濟活動，促使土地利用更趨合理，從而達到土地資源可持續利用的目的[3]。目前漢中市城市建設正在火熱的進行中，對漢中市土地利用動態變化的分析研究，可以揭示漢中市土地利用結構的變化特征和演變機制，是認識土地利用變化規律、預測未來土地利用變化趨勢和制定土地可持續利用決策的基礎，從而為新一輪土地利用總體規劃修編和區域土地資源可持續利用提供理論依據和決策支持。

1 研究區概況

漢中市位于陜西省秦巴山地西段，漢水上游，漢中盆地中部，屬川、陜、甘三省毗鄰地區，地處東經105°30′50″—108°16′45″，北緯32°08′54″—33°53′16″。屬亞熱帶氣候區，氣候溫和濕潤。南低北高，市內有平壩、丘陵和山地三種地貌，平壩為漢江沖積平原的一二階梯，海拔500～600m，地勢平坦，土壤肥沃，占全市面積的34.62%；丘陵為山前洪積扇形成的寬谷淺丘地帶，海拔601～800m，地勢起伏較大，約占全市面積的28.1%；山區是秦嶺南坡形成的淺山和中山地區，地勢較為復雜，土壤貧瘠，海拔701～2 038 m，約占全市總面積的37.2%。漢中盆地南北寬約37km，東西長116km，占漢中地區總面積的1.9%，可耕地2.021萬hm2，其中以水田為主。土地總面積27 246km2，占全省土地總面積的12.97%。全市轄漢臺區和南鄭、城固、洋縣、勉縣、西鄉、略陽、寧強、鎮巴、留壩、佛坪十縣一區278個鄉（鎮）。2008年總人口380.14萬人，其中，非農業人口75.56萬人。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

主要來源于漢中市國土資源局1996—2010年土地利用總體規劃數據庫（2010年數據為目標數據）及漢中市國民經濟和社會發展統計公報。據全國農業區劃委員會《土地利用現狀調查技術規程》和全國農業區劃委員會土地資源調查專業組《關于土地利用現狀調查技術規程補充規定和說明》以及《陜西省土地利用現狀調查技術規程》的要求，結合漢中市具體情況，進行統一的土地利用現狀分類。將全區土地分為8個大類，即耕地、園地、林地、牧草地、居民點及工礦用地、交通用地、水域用地和未利用土地。

2.2 研究方法

運用數學統計分析與定量分析相結合的方法，采用土地利用動態度模型、土地利用變化幅度模型、單一土地類型動態度、綜合土地利用動態度、土地利用程度綜合指數、土地利用結構多樣性指數、優勢度指數、均勻性指數模型定量分析漢中市土地利用動態變化[4－7]。

3 土地利用變化分析

3.1 各類土地利用的變化幅度分析

根據兩個時期的土地利用數據，統計出1996年和2010年時期的各種土地利用類型的面積，詳見表1。

表1 1996－2010年漢中市土地利用變化幅度

由表1可以看出，近14a來，漢中市耕地面積正在逐年減少，2010年與1996年相比，共凈減4.53萬hm2，減少了1.67%，以平均每年0.324萬hm2速率遞減，耕地銳減明顯。其中國家通過土地復墾和土地整理，使未利用土地來彌補侵占的耕地，實行占一補一政策，未利用土地轉變為農用地的面積是1.82萬hm2，提高了0.67%，經過努力未利用土地復墾和整理的速度比耕地減少的速度慢2.5倍。而園地、林地、牧草地、居民地及工礦用地、交通用地和水域用地以不同速率相應地增加，其中林用地增幅最大，凈增3.81萬hm2，增加了1.39%；其次是牧草地，凈增1.68萬hm2，增加了0.62%；居民及工礦用地凈增0.36萬hm2，增加了0.14%，其余增幅基本不大。近14a來，退耕還林占減少耕地和未利用土地復墾的59.92%，改牧用地占26.44%，基建占地11.43%。2008年全年完成造林1.88萬hm2，完成人工造林1 866.67hm2、封山育林5 666.67hm2，并且1999—2003年對全市11縣區2.85萬hm2退耕造林進行了自查，并通過了國家林業局檢查。同時當年為基礎設施建設項目征地57.50hm2，為十天高速公路征地638.38hm2，寧棋高速公路建設項目征地68.64 hm2[8]。但是漢中市自然災害較頻繁，曾統計因災廢棄耕地和基建用地占耕地減少總數的50.9%，其中，基建用地大多為優良田地，對本來緊缺的耕地資源產生巨大壓力。

從表1可以得出，1996—2010年研究區的土地利用的結構有如下主要特征：（1）以農用地為主的用地結構沒有發生改變，但其內部組成發生明顯改變，減少的耕地和復墾的未利用地主要轉向園地、林地、牧草地和居民地及工礦用地；（2）這14a林地 、牧草地凈增數量較大，說明過去漢中市著力改善自然環境，提高生態環境質量；（3）漢中市林地面積占絕對優勢，耕地資源有限，這對山地型城市未來進行城市化發展所需要的耕地資源提出了挑戰。其中，略陽縣啟動國家級農業綜合開發項目，還有西鄉、寧強、留壩、鎮巴、佛坪進行了植樹造林和封山育林。同時這些年各縣以主導經濟農作物茶園、桑園、西洋參、柑桔、核桃、板栗等為特色，發展地方特色農業，增加農業經濟收入，改變了農業景觀，促使園林面積增加。為了貫徹實施2001—2015年漢中市發展目標，這些年致力改善交通條件和基礎設施，提高經濟區位條件，發展西部旅游業，先后被評為國家歷史文化名城、中國優秀旅游城市、國家生態示范區建設試點地區、全國雙擁模范城等稱號。

3.2 土地利用變化速度

土地利用變化速度可利用土地利用動態度進行衡量。它對于比較各類用地的變化差異以及預測未來土地利用變化趨勢具有重要作用[4]。

3.2.1 單一土地利用類型動態度 反映的是研究區內一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，其表達式為：

式中：K——研究期內研究區某一土地利用類型的動態度；Ua，Ub——研究期初和期末該土地利用類型的面積；T——研究時段。當T的時段定為年時，K值就是該土地利用類型的年變化率。根據公式，計算漢中市單一土地利用類型動態指數，其中負值表示面積減少的土地利用類型，正值表示面積增大的土地利用類型。1996—2010年，園地、林地、牧草地、居民地及工礦用地、交通用地及水域用地均為正值，分別為0.83%，0.14%，2.30%，0.46%，0.68%，0.16%，表示其面積增加，其中牧草地面積增加最多。耕地、未利用土地動態度為負值，表示其面積在減少，且二者減少較大，土地利用動態度分別達－0.77%和－0.91%。林地由于基數大，年變化率比較低。除了林地和水域用地之外，全區的單一土地利用類型變化指數變化幅度較大，其中，牧草地、未利用土地、園地、耕地、交通用地、居民地及工礦用地K值變動明顯，且K絕對值依次減少，表明人類活動對這幾種地類施加的強度也依次逐漸減弱，而其它地類則承受了由此而轉移的壓力。

3.2.2 綜合土地利用動態度 它表達的是某研究區一定時間范圍內土地利用的數量變化情況，其表達式為：

式中：LC——綜合土地利用的動態度；LUi——監測起始時間第i類土地利用類型面積；ΔLUi－j——監測時段內第i類土地利用類型轉為非i類土地利用類型面積的絕對值；T——監測時段長度。當T的時段設定為年時，LC的值就是該研究區土地利用年變化率[6]。計算結果表明，漢中市14a來土地利用變化速度較緩，年均變化率為0.17%，反映出該區土地利用受人類活動影響較弱。主要是該區屬于西部落后的中等城市，沒有強大的工業支撐，2006年才被評為中國最佳歷史文化魅力城市，主要以三國歷史為主題的生態旅游文化，2007年10月西漢高速公路開通以后，改善了漢中市的交通區位，才提高了其城市競爭力。

3.3 土地利用程度變化

土地利用程度不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，同時也反映了人類因素與自然環境因素的綜合效應。根據劉紀遠先生等提出的土地利用程度的綜合分析方法，將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會因素影響下的自然平衡狀態分為4級，并賦予分級指數[4]（表2），從而給出了土地利用程度綜合指數的定量化表達式。

表2 土地利用程度的分級賦值

3.3.1 土地利用程度綜合指數 本指數可定量地揭示該研究區土地利用的綜合水平，其表達式為：

式中：Lj——某研究區域土地利用程度綜合指數；Ai——研究區域內第i級土地利用程度分級指數；Ci——研究區域內第i級土地利用程度分級面積百分比；n——土地利用程度分級數。綜合指數的大小即可反映土地利用程度的高低。

經計算得出漢中市土地利用綜合程度指數為216.20（1996年）和215.64（2010年），從土地利用程度指數極限為400來看，漢中市土地資源的開發力度較大。

3.3.2 土地利用程度變化 一個特定范圍內土地利用程度的變化是多種土地利用類型變化的結果，土地利用程度及其變化量和變化率可定量地揭示該范圍土地利用的綜合水平和變化趨勢。土地利用程度變化量和土地利用程度變化率可表達為：

式中：ΔLb－a——土地利用程度變化量；R——土地利用程度變化率；Lb，La——b時間和a時間的區域土地利用程度綜合指數；Ai——第i級的土地利用程度分級指數；Cib，Cia——某區域b時間和a時間第i級土地利用程度面積百分比。如ΔLb－a＞0或R＞0，則該區域土地利用處于發展時期，否則處于調整期或衰退期。

根據上述公式和土地利用分級標準計算可得1996—2010年漢中市土地利用程度變化量ΔLb－a＝－55.46，R＝－0.257%。

結果表明，近14a來漢中市土地利用程度一直呈現下降趨勢，其變化量與變化率均小于零，說明全市土地利用一直處于調整期。但是土地利用動態度指標和土地利用程度變化率只能反映土地利用數量上的變化速度，忽略了土地利用變化的內在過程[4]。

3.4 土地利用空間格局變化

土地利用／覆蓋是由大大小小的斑塊組成的，斑塊的空間分布稱為格局。應用景觀空間格局的定量描述指標可對土地利用／覆蓋的空間格局進行定量分析，對不同時期的指標進行比較，可以把土地利用／覆蓋變化的時間過程與空間特征聯系起來[9－11]。本研究選用多樣性、優勢度、均勻度三個指標對南縣土地利用／覆蓋的空間格局進行分析。

3.4.1 土地利用的多樣性（GM） 土地利用類型的多樣性分析，可了解土地在一定技術條件下其多種可能性是否得到發揮，農業的多種經營是否得以實現[12]。可采用吉布斯·馬丁多樣化指數（GM）和景觀類型多樣性指數（H）來分析，計算公式為：

式中：GMi——第i年土地利用結構的多樣化指數；Xij——第i年第j種利用類型土地的面積；n——區域內土地利用的類型數；Hi——第i年土地利用結構的多樣性指數；Pij——第i年第j種土地利用類型的面積比例。其中，GM越大，土地利用類型越多樣。

3.4.2 集中性分析 集中性分析主要用于揭示研究區各土地利用類型面積分配的聚集程度及主要土地利用類型對整個研究區的控制程度。本研究采用優勢度指數、均勻度指數進行分析[7]。

（1）優勢度指數（D）。該指數用于測度區域土地利用類型結構中占支配地位的那一個或幾個利用類型的控制程度，計算公式為：

式中：Di——第i年漢中市土地利用結構的優勢度指數；n——給定區域最大的土地利用類型數，此處為8；Hmax——當漢中市內各利用類型土地面積比例相等時的多樣性指數；其余參數意義同上。

（2）均勻度指數（E）。用來度量土地利用中不同類型的分配均勻程度，表達式為：

式中：Ei——第i年土地利用結構的均勻度指數；Hi——修正后的Simpson指數；其余參數的定義同前。

一般而言，上述各指數之間存在一定的此消彼長關系。優勢度指數常常與多樣性指數、多樣化指數、均勻度指數的變化規律相反。這是因為土地利用結構越多樣化、均勻化，其主要幾種土地利用類型對整個研究對象的控制程度就越低，優勢度指數也就越小[7]。根據漢中市1996年和2010年土地利用統計資料，計算出多樣性、優勢度和均勻度指數（表3）。

表3 漢中市1996年和2010年土地利用空間格局指數

從表3可以看出，漢中市的土地利用／覆蓋空間格局有如下特點：土地利用／覆蓋的多樣化、多樣性和均勻度呈下降趨勢，而優勢度呈上升趨勢。由于退耕還林還牧、實行占一補一等政策的實施，各種土地利用類型所占比例發生了較大變化，尤其是林地和牧草地比例的顯著增大；相反，未利用土地和耕地類型比例的明顯下降，使景觀比例變得極不均勻，所以多樣性和均勻度指數均呈下降趨勢，多樣化指數從1996年的0.46減少到2010年的0.44，多樣性指數從1996年的0.99減少到2010年的0.98，土地利用／覆蓋的多樣性下降，意味著景觀中各類土地利用類型所占比例差異增大，使景觀被某一種或少數幾個嵌體類型所支配。均勻度指數從1996年的29.58減少到2010年的28.25，這說明土地利用／覆蓋的均質程度在下降。因而土地利用／覆蓋的優勢度增大，漢中市14a來優勢度指數從1.09增加到1.10。因此，根據土地利用空間格局指數的大小，可以從側面反映人類活動對土地利用／覆蓋的干擾程度。

4 結論

區域土地利用的結構特征可以用多樣性、優勢度和均衡度來表征。其可綜合反映某區域在一定時段內各種土地利用類型的動態變化及其轉換程度，對區域土地利用結構的調整和土地利用規劃具有一定的指導意義[7]。

（1）對1996—2010年漢中市土地利用變更調查數據分析結果表明，漢中市14a間土地利用動態趨勢發生了較為明顯的變化。總體上耕地、未利用地面積在減少，林地、牧草地、居民及工礦用地、園地和交通用地面積依次增加。但是林地基數大，林地和水域用地年變化率不大，牧草地年變化最大，未利用土地、園地、耕地、交通用地和居民及工礦用地的年變化率依次遞減。

（2）在過去的14a，土地利用的年變化率較緩，年均變化率為0.17%，反映出漢中市土地利用受人類活動影響較弱，但在西部大開發的機遇和漢中市交通條件不斷改善的情況下，城市發展的步伐將加快，人類活動對漢中市土地利用覆被的影響將進一步加強。

（3）2010年土地利用綜合指數為215.64，表明土地利用程度不太高，1996—2010年土地利用程度變化量ΔLb－a＝－55.46，變化率R＝－0.257%＜0，說明漢中市土地利用處于調整期。

（4）人類活動對景觀格局有較為明顯的影響，土地利用／覆蓋的多樣化指數、多樣性指數和均勻度指數呈下降趨勢，而優勢度指數則呈上升趨勢。

（5）為了更有效合理地利用土地資源，實現生態環境的良性循環，需要確定合理的農、林、草用地的比例，實行高效集約式土地利用開發方式，遵循人口—資源—環境的協調發展，實現土地資源的可持續利用，提高土地利用效益。

[1]陳佑啟，楊鵬.國際上土地利用／土地覆蓋變化研究的新進展[J].經濟地理，2001，21（1）：95－100.

[2]宇萬太，姜子紹，李新宇等.不同土地利用方式對潮棕壤有機碳含量的影響[J].應用生態學報，2007，18（12）：2760－2764.

[3]史培軍，宮鵬，李曉兵，等.土地利用／覆蓋變化研究的方法與實踐[M].北京：科學出版社，2000.

[4]宋成舜，陳志.湖南省南縣土地利用動態變化研究[J].國土資源科技管理，2006，23（4）：21－25.

[5]王秀蘭，包玉海.土地利用動態變化研究方法探討[J].地理科學進展，1998，18（1）：81－87.

[6]馬禮，蘇海霞.河北沽源縣土地利用動態變化研究[J].干旱區資源與環境，2010，24（1）：131－136.

[7]周生路，朱青，趙其國.近十幾年來南京市土地利用結構變化特征研究[J].土壤，2005，37（4）：394－399.

[8]漢中市地方志辦公室.漢中年鑒2009年[M].陜西漢中：漢中市人民印刷廠，2009.

[9]傅伯杰.黃土區農業景觀空間格局分析[J].生態學報，1995，15（2）：113－120.

[10]常疆，王良健.區域土地利用及土地覆蓋的空間格局研究：以廣西梧州市為例[J].熱帶地理，1999，19（9）：219－224.

[11]湯進華，李暉.1991—2001年南昌市土地利用／覆蓋變化特征研究[J].長江流域資源與環境，2005，14（2）：173－176.

[12]蒙吉軍.土地評價與管理[M].北京：科學出版社，2006：70－71.