武漢市土地利用方式變化及其環(huán)境效應(yīng)分析

苗　蕾

(中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)博士后流動(dòng)站，中南財(cái)經(jīng)大學(xué)信息與安全工程學(xué)院，湖北 武漢 430072)

?

武漢市土地利用方式變化及其環(huán)境效應(yīng)分析

苗蕾

(中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)博士后流動(dòng)站，中南財(cái)經(jīng)大學(xué)信息與安全工程學(xué)院，湖北 武漢 430072)

摘要：利用武漢市1999—2007年土地利用數(shù)據(jù)及環(huán)境污染物排放數(shù)據(jù)，分析了武漢市土地利用方式的數(shù)量與結(jié)構(gòu)的歷史變化，以及同一時(shí)期武漢市各類(lèi)型污染物排放量的變化情況。運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出與污染物排放有密切關(guān)系的土地利用類(lèi)型。通過(guò)建模分析了武漢市土地利用與污染物排放量的相互關(guān)系。總體上看，武漢市仍處于工業(yè)化增長(zhǎng)階段，土地利用方式的變化依舊給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了持續(xù)壓力。

關(guān)鍵詞：土地利用方式；利用方式變化；環(huán)境效應(yīng)； 相關(guān)關(guān)系；武漢市

中國(guó)近十年的城鎮(zhèn)化是以城市規(guī)模的大幅擴(kuò)張為特點(diǎn)，社會(huì)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)布局、城市擴(kuò)展和能源消費(fèi)等人類(lèi)活動(dòng)都與土地利用密切相關(guān)，并最終都要落實(shí)在不同的土地利用方式上[1]。土地利用是環(huán)境變化的動(dòng)力，土地利用/土地覆蓋變化不僅改變了自然景觀面貌,而且影響景觀中的物質(zhì)循環(huán)和能量分配[2]。對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)合理性的評(píng)價(jià)必須考慮生態(tài)環(huán)境效益，以協(xié)調(diào)土地利用過(guò)程中經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾。

1研究區(qū)域土地利用情況

本文選用了武漢市1999—2007年土地利用情況進(jìn)行分析。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，武漢市土地利用的變化情況詳見(jiàn)表1。

表1　武漢市1999—2007年土地利用變化情況

資料來(lái)源：武漢市國(guó)土資源和規(guī)劃局，武漢市土地利用變更情況(1999—2007年)。

1999年，農(nóng)用地面積為588126.99hm2，是武漢市全部土地面積的68.79%；到2007年，農(nóng)用地面積減少了31393.78hm2。農(nóng)用地的減少集中表現(xiàn)為耕地面積的明顯減少。9年間武漢市耕地面積減少了60411.1hm2，耕地占全市總面積的百分比下降了7.07%。1999—2007年，林地和園地有明顯增長(zhǎng)，特別是林地面積增長(zhǎng)20172.2hm2，表明武漢市在改善民生、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面有了一定成果。

1999—2007年，建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大，一共增加了31209.87hm2。9年間居民點(diǎn)及工礦用地一共增加了23194.25hm2，面積百分比上升了2.71%。交通用地面積一共增加了8003.71hm2，面積百分比上升了0.94%。其他土地類(lèi)型總體數(shù)量變化較小。

使用土地利用動(dòng)態(tài)度指標(biāo)可以分析武漢市土地利用方式的變化程度。單一土地利用動(dòng)態(tài)度的公式為：

式中：K表示一定時(shí)期內(nèi)土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)度，Ua、Ub分別表示時(shí)間段起點(diǎn)和終點(diǎn)的土地利用類(lèi)型的數(shù)量，T表示時(shí)間跨度。運(yùn)用1999—2007年土地利用數(shù)據(jù)可得到如表2所示結(jié)果。

1999—2007年武漢市各土地類(lèi)型均以2002年為節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出前慢后快的特點(diǎn)。以林地為例，1999—2002年，林地面積年增加速度為0.31%，而在2002—2007年，林地面積年變化率上升為5.71%。交通用地的年增加速率最大，表明這個(gè)時(shí)期交通建設(shè)在城市發(fā)展中占了很大的比重。綜合來(lái)看，這期間，伴隨建設(shè)用地增加，林地、園地等生態(tài)用地也在同期增長(zhǎng)，而耕地雖然變化速率較小，但是由于其基數(shù)大，土地變化面積仍很大。分析原因可能是由于城市轉(zhuǎn)型升級(jí)導(dǎo)致對(duì)城中村的改造以及城市近郊的土地?cái)U(kuò)張，相比研究期初，城市形態(tài)已有很大改變。

表2　武漢市1999—2007年土地利用類(lèi)型年度變化度　(%)

2研究區(qū)域污染物排放情況分析

伴隨著武漢市的快速發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境也在發(fā)生變化。本文選取城市三廢指標(biāo)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。

表3　武漢市1999—2007年污染物排放情況

資料來(lái)源：武漢市環(huán)保局,武漢市環(huán)境狀況公報(bào)(1999—2007年)。

武漢市廢水排放總量由1999年的78706.36萬(wàn)t減少為2007年的65746.34萬(wàn)t，9年間一共減少了12960.02萬(wàn)t。其中，工業(yè)廢水排放量總體呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)；生活污水總體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。從表3中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在2001年以前，工業(yè)廢水排放量大于生活污水排放量，這一情況在2001年出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)，此后，隨著生活污水排放量逐漸增多，工業(yè)廢水排放量逐漸減少，生活廢水已經(jīng)成為城市廢水的主要來(lái)源。

在大氣污染物方面，可吸入顆粒物一直呈降低趨勢(shì)，但仍高于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(可吸入顆粒物日平均濃度應(yīng)該不高于100μg/m3)。武漢市二氧化硫年日平均值呈現(xiàn)每年遞增趨勢(shì)。二氧化氮年日平均值在此期間呈現(xiàn)上下波動(dòng)狀態(tài)。

在固體廢物方面，武漢市生活垃圾產(chǎn)生量在1999年為149.41萬(wàn)t，到2005年已經(jīng)增加到197.1萬(wàn)t，在此期間一共增加了28.78萬(wàn)t。其中生活垃圾產(chǎn)生量與工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量均呈現(xiàn)每年遞增趨勢(shì)，需要采取有效措施進(jìn)行遏制。

3武漢市土地利用方式與污染物排放量相關(guān)性分析

3.1相關(guān)系數(shù)分析

皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)可用于檢測(cè)兩變量之間的關(guān)系是否顯著，若顯著性≤0.05，則認(rèn)為兩變量有顯著關(guān)系。本文使用SPSS軟件對(duì)武漢市土地利用方式中的居民點(diǎn)、工礦用地、交通用地與污染物排放量進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表4　居民點(diǎn)及工礦用地與各污染物排放情況相關(guān)性分析

**： 在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表5　交通用地與各污染物排放情況相關(guān)性分析

**：在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

從表4和表5可以看出，除了二氧化氮年日平均值與所研究的兩種建設(shè)用地的相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果偏低外，居民點(diǎn)、工礦用地、交通用地與各污染物排放均在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。因此，建立上述兩種土地利用類(lèi)型與環(huán)境指標(biāo)的聯(lián)系能在一定程度上解釋土地利用方式的變化與環(huán)境效應(yīng)的關(guān)系。

3.2模型構(gòu)建

通過(guò)SPSS和EXCEL，對(duì)兩種土地利用方式與污染物排放量分別進(jìn)行多種曲線回歸模擬，以土地利用方式的面積變化為自變量(X)，以典型環(huán)境指標(biāo)為因變量(Y)，建立曲線模型，各趨勢(shì)圖詳見(jiàn)圖1～圖4。

(1)居民點(diǎn)與工礦用地與水污染

表6　居民點(diǎn)與工礦用地面積與廢水排放量的曲線關(guān)系模型

居民點(diǎn)與工礦用地R2趨勢(shì)模型工業(yè)廢水0.9593y=1E-12x4-5E-07x3+0.0753x2-5318x+1E+08生活廢水0.9936y=2E-09x3-0.0005x2+49.965x-2E+06

隨著居民點(diǎn)及工礦用地不斷增加，工業(yè)廢水在不斷下降，而生活污水卻在不斷上升。工業(yè)廢水排放量的減少主要是因?yàn)榭萍紕?chuàng)新不斷提高工業(yè)用水重復(fù)率，加強(qiáng)了重點(diǎn)排污企業(yè)監(jiān)控和管理。然而根據(jù)2007年武漢市環(huán)境公報(bào)，在全市70個(gè)主要湖泊中，有51.4%為劣V類(lèi)，10.0%為V類(lèi)，15.7%為IV類(lèi)，21.4%為III類(lèi)，1.4%為II類(lèi)，河流、湖泊的超標(biāo)因子中除揮發(fā)酚、石油類(lèi)為工業(yè)排放物，其余均為生活污水排放所致，由此可見(jiàn)生活污水的大量排放對(duì)水環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。今后在治理工業(yè)廢水的同時(shí)更要加強(qiáng)對(duì)生活污水的防治。

(2)土地利用方式與大氣污染

表7　居民點(diǎn)與工礦用地、交通用地與可吸入顆粒物排放量的曲線關(guān)系模型

可吸入顆粒物R2趨勢(shì)模型居民點(diǎn)與工礦用地0.9008y=6E-16x4-3E-10x3+4E-05x2-2.9688x+77939交通用地0.9336y=-3E-20x6+2E-15x5-6E-11x4+9E-07x3-0.0071x2+30.342x-53350

居民點(diǎn)及工礦用地與二氧化硫年日平均值之間的三次曲線擬合較好，R2=0.9772，模型擬合優(yōu)度較高，其趨勢(shì)模型為y=3E-12x3-1E-06x2+0.1073x-3775.9。

隨著居民點(diǎn)及工礦用地以及交通用地的增加，可吸入顆粒物呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，應(yīng)該是增加的園地、林地面積增大了植被的吸收能力，但可吸入顆粒物污染值仍處于高位，形式嚴(yán)峻。二氧化硫不斷增加，表明城市能源結(jié)構(gòu)對(duì)煤炭有很大的依賴(lài)。

(3)土地利用方式與固體垃圾

表8　居民點(diǎn)與工礦用地與固體垃圾排放量的曲線關(guān)系模型

居民點(diǎn)與工礦用地R1趨勢(shì)模型生活垃圾0.9839y=1E-15x4-5E-10x3+8E-05x2-5.7871x+148765工業(yè)固體廢棄物0.9707y=-9E-16x4+3E-10x3-4E-05x2+2.6833x-58878

城市的快速擴(kuò)張，不管是居民生活，還是建筑施工，均產(chǎn)生了大量的城市垃圾，成為亟待解決的環(huán)境問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)化過(guò)程的首要表現(xiàn)就是城市土地利用的巨大變化，表現(xiàn)為建筑用地增加而農(nóng)用地減少，土地覆蓋的變化帶來(lái)了城市生態(tài)系統(tǒng)的改變，以及人的生產(chǎn)、消費(fèi)方式的改變。通過(guò)對(duì)武漢市土地利用變化的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)由于城市人口的增加，與人們生活相關(guān)的居民點(diǎn)以及交通用地規(guī)模也在擴(kuò)大，生活污染物的比重在逐漸增大，甚至有超過(guò)工業(yè)污染的趨勢(shì)。我國(guó)原有的污染治理主要是針對(duì)工業(yè)污染，雖然工業(yè)污染的治理與管理仍然是環(huán)境保護(hù)中的重點(diǎn)，但是對(duì)生活污染的治理，如何實(shí)現(xiàn)綠色消費(fèi)、低碳生活將是未來(lái)環(huán)境保護(hù)面臨的緊要問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙榮欽,劉英,郝仕龍,等.低碳土地利用模式研究[J].水土保持研究，2010,17(5):190-194.

[2]郭旭東,陳利頂,傅伯杰.土地利用/土地覆被變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展,1999,7(6):66-75.

[3]武漢市國(guó)土資源和規(guī)劃局.武漢市土地利用變更情況[R].1999-2007.

[4]武漢市環(huán)保局.武漢市環(huán)境狀況公報(bào)[R].1999-2007.

[5]武漢市統(tǒng)計(jì)局.武漢統(tǒng)計(jì)年鑒(2007)[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2007.

[6]丁慶，顧漸萍，劉艷芳，張楊．武漢市土地利用覆被變化與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究[J].地理科學(xué),2011(10)．

[7]趙睿．武漢市大氣污染特征分析及其防治對(duì)策[J]．中國(guó)科技成果，2005(5)．

[8]劉馳，李先玲，鐘水映．武漢市城市化進(jìn)程中的環(huán)境效應(yīng)分析[J]．城市發(fā)展研究，2011(8)．

[9]李仁東，魯奇，江南，戰(zhàn)金艷．無(wú)錫市城鎮(zhèn)化進(jìn)程中土地利用變化及其環(huán)境效應(yīng)[J]．長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2003(6).

Relations between Changes of Land Use and Environmental Effects in Wuhan

MIAO Lei

(Postdoctoral Station of Zhongnan University of Economics and Law, Department of Information and Safety,Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan Hubei 430072,China)

Abstract：The land use data and the environmental pollutant emission data from 1999-2007 were adopted to analyze the changes of the quantities and structures of land use as well as the changes of pollutants emissions in the same time period. The SPSS software was applied to conduct the correlation analysis between land use data and emission data in order to identify the land use types that had close relationships with pollutants emission. A model was built up to discover the quantitative relationships of these two groups of data. Generally speaking, Wuhan was still in the phase of industrial growth, and the land use changes would bring constant stress on ecological environment.

Key words：land use type; changes of land use; environmental effect; correlation; Wuhan

中圖分類(lèi)號(hào)：X171

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)03-0007-05

作者簡(jiǎn)介：苗蕾(1975-)，女，河北石家莊人，講師，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境信息化和環(huán)境規(guī)劃。

基金項(xiàng)目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)(31541311305)。

收稿日期：2015-11-16