1976—2015年遼河口土地利用格局變化及驅動機制研究

李宏偉，呂 軍，卜 坤，魏春鳳

(1.松遼水資源保護科學研究所，吉林 長春 130021； 2.中國科學院 東北地理與農業生態研究所，吉林 長春 130102)

土地系統是一個復雜的自然系統，土地利用方式的變化，改變了地球上很大一部分地表，通過改變生態系統的結構和功能而對環境產生重大影響[1]。人類活動、自然因素、經濟因素和國家政策因素等共同驅動土地利用類型發生變化[2-3]，分析這些因素引起的區域土地利用類型變化，可以揭示其生態環境的變化[4]，對當地未來的土地規劃具有一定程度的指導和借鑒作用[5]。

河口地區是江河入海口，是海洋和陸地相互作用最頻繁的地區，有豐富的自然資源和岸線資源，具有敏感性、復雜性和多變性。遼河口地區是我國海岸線的最北端[6]，自然生態景觀獨特，擁有國家級蘆葦沼澤濕地自然保護區，被譽為我國的“北方水鄉”。該地區經濟發達，頻繁的人類活動對區域生態環境影響較大，近年來已成為濱海河口研究的熱點地區。

1 研究區概況

遼河口地區位于遼寧省的南部，面臨渤海，在東經121°33′～122°36′、北緯40°26′～41°27′之間，其范圍東起大清河河口，西至小凌河河口，北以大遼河的三岔河、遼河干流的六間房和繞陽河的王回窩堡為界。區域內自東向西有大遼河口、遼河口、大凌河口三個獨立入?？陂T，海岸線長達240 km。按行政區劃包括盤錦市、營口市(西部)與錦州市(凌海市)的部分地區，面積約為6 327 km2。該區屬暖溫帶季風氣候區，為下遼河沖積平原，地勢平坦，地貌特征單一，自東向西南緩緩向海傾斜，東西兩側分別為遼東山地丘陵和遼西低山丘陵。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本研究收集了研究區域1976、2000及2015年的遙感影像(美國陸地衛星Landsat 8)與植被地圖、土地利用地圖等相關資料。對Landsat 8遙感影像進行了幾何糾正與圖像增強處理，根據土地利用的解譯要求，進行人工目視解譯，得到了土地利用的影像解譯結果；對植被地圖進行掃描、幾何糾正與人工數字化，得到了植被類型與土壤類型的矢量數據結果。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動態度

土地利用動態度是研究某一地區土地利用格局變化常用的方法之一，它可定量描述一定時間范圍內某一土地利用類型面積的凈變化情況，是表征土地資源變化速率的重要模型，其公式為

(1)

式中：D為土地利用動態度；S1為研究初期某種土地利用類型的面積；S2為研究末期該種土地利用類型的面積；N為研究時間跨度[7]。

2.2.2 土地利用轉移方向

土地利用轉移矩陣能夠從時間角度揭示出研究區不同土地利用類型的轉移變化方向及特征，反映某類土地在一定時間間隔下，從t時刻向t+1時刻狀態轉移的過程[5]。

3 結果分析

3.1 土地利用格局變化趨勢分析

根據遼河口地區1976—2015年土地利用解譯結果，遼河口地區總面積為6 327 km2，區域生態以農田-濕地-城鎮復合景觀為主。耕地所占面積比例最大，超過50%，包括水田和旱田，其中水田所占比例較大；其次為沼澤濕地，所占比例為12.97%～18.83%，以蘆葦沼澤為主，分布有小部分莎草沼澤；再次為建設用地，包括城鎮居民地、農村居民地、工礦用地、交通用地等，所占比例為13.01%～15.67%；水域、灘涂、河灘地、林地、草地、鹽堿地、裸土、裸巖等為零星分布。隨著沿海養殖業的快速發展，2015年蝦蟹養殖地所占比例較大，為9.91%。

從1976—2015年遼河口地區各土地利用類型變化情況(圖1—4)可知：2000年與1976年相比，灘涂、沼澤地及林地面積大幅度降低，減少比例分別為57.14%、20.2%和58.14%；水域、耕地和建設用地面積大幅度增加，增加比例分別為194.93%、6.01%和13.36%。2015年與2000年相比，耕地、水域和沼澤地面積大幅度降低，減少比例分別為6.40%、52.14%和13.66%；河灘地和灘涂面積降幅較大，減少比例為

圖1 耕地所占比例變化

圖2 建設用地及沼澤地所占比例變化

圖3 灘涂、蝦蟹養殖地及水域所占比例變化

圖4 林地、草地、河灘地及鹽堿地所占比例變化

52.60%和20.16%；蝦蟹養殖地面積大幅度增加，面積由0增至62 715.95 hm2；建設用地面積大幅度增加，增加比例為6.26%。2015年與1976年相比，沼澤地、灘涂和林地面積大幅度降低，減少比例分別為31.1%、65.78%和68.58%；河灘地和鹽堿地面積降幅較大，減少比例分別為33.08%和47.83%；蝦蟹養殖地面積大幅度增加，由0增至62 715.95 hm2；建設用地和水域面積大幅度增加，增加比例分別為20.45%和41.16%。

3.2 土地利用動態度

1976—2015年遼河口地區土地利用動態度變化詳見表1。由表1可知：沼澤地、林地和灘涂面積1976—2015年持續降低，沼澤地在此期間前后兩期動態度差別不大，林地和灘涂在1976—2000年間開發速度較快，2000—2015年開發速度有所降低；耕地、草地、水域及河灘地面積1976—2000年呈增加趨勢，2000—2015年轉而呈降低趨勢；建設用地面積1976—2015年持續增加，動態度呈先高后低的趨勢；鹽堿地1976—2000年呈減少的變化趨勢，2000—2015年轉而呈增加的趨勢。

表1 1976—2015年研究區各土地利用動態度變化

3.3 土地利用類型的轉換特征分析

從1976—2000年的土地利用類型轉移矩陣(表2)可以看出：1976—2000年，耕地開發主要來自沼澤地、林地及灘涂的轉化，轉化面積分別為20 720.94、7 848.68、6 019.76 hm2，其次來自草地、建設用地、河灘地及鹽堿地等土地利用類型的轉化；建設用地開發主要來自耕地、沼澤地的轉化，轉化面積分別為6 105.56、2 166.24 hm2，其次來自灘涂、鹽堿地及草地等土地利用類型的開發；水域主要來自灘涂、沼澤地及耕地的轉化，轉化面積分別為14 393.51、5 578.68、3 603.56 hm2；河灘地主要來自耕地、灘涂及沼澤地的轉化，轉化面積分別為2 899.92、1 402.93、511.70 hm2。沼澤地主要轉化為耕地、水域、建設用地及草地，轉化率分別為17.39%、4.69%、1.82%、1.26%；灘涂主要轉化為水域、耕地、建設用地及河灘地，轉化率分別為33.56%、14.04%、3.62%、3.27%；林地主要轉化為耕地、沼澤地及草地，轉化率分別為48.66%、7.60%及6.35%。

從2000—2015年的土地利用類型轉移矩陣(表3)可以看出：2000—2015年，耕地開發主要來自沼澤地、建設用地、河灘地、林地及草地的轉化，轉化面積分別為7 380.80、6 154.56、5 325.82、3 877.47、2 074.04 hm2；蝦蟹養殖地大幅度開發，開發主要來自建設用地、水域、耕地、灘涂及沼澤地的轉化，轉化面積分別為18 861.44、16 618.41、11 232.03、7 110.98、6 635.53 hm2；建設用地開發主要來自耕地、沼澤地及水域的轉化，轉化面積分別為26 723.03、3 753.24、3 667.21 hm2。沼澤地主要轉化為耕地、蝦蟹養殖地、建設用地及水域，轉化率分別為7.76%、6.98%、3.95%和1.48%；耕地主要轉化為建設用地及蝦蟹養殖地，轉化率分別為7.40%、3.11%；水域主要轉化為蝦蟹養殖地，轉化率為45.27%；河灘地主要轉化為耕地，轉化率為36.83%；林地主要轉化為耕地、建設用地，轉化率分別為57.43%、10.52%；草地主要轉化為耕地、蝦蟹養殖地，轉化率分別為35.36%、22.85%；灘涂主要轉化為蝦蟹養殖地，轉化率為38.68%。

表2 1976—2000年土地利用類型轉移矩陣

表3 2000—2015年土地利用類型轉移矩陣

4 土地利用格局變化驅動機制分析

4.1 自然因素

1976—2015年遼河口地區主要是氣溫和降水兩個自然因素產生了一定的變化，其他自然因素如地質、地貌等變化甚微，對土地利用格局變化影響不大。因此本研究主要從降水和氣溫兩方面來分析自然因素影響。

由李葉妮等[8-12]的研究可知，1976—2015年遼河口地區(盤錦及營口)降水量呈逐年下降趨勢，營口地區、盤錦地區每10年平均降水量分別減少15、29.2 mm；1976—2015年遼河口地區氣溫呈上升趨勢，營口地區和盤錦地區每10年平均氣溫上升0.054和0.032 ℃。

遼河口地區的氣候變化趨勢是降水量逐步減少、氣溫逐步升高，而遼河口地區沼澤濕地主要靠地表徑流補給，降水量減少導致補給水源減少，氣溫升高導致蒸發加劇，致使沼澤濕地面積減少，部分區域有所退化。

4.2 人為因素

(1)人口增長。20世紀70—80年代大量人口涌入對土地利用格局產生了直接的影響，導致耕地面積、建設用地面積增加。為滿足人類生產生活的需求，遼河口地區大面積沼澤地、林地及灘涂等逐漸被開發為耕地、建設用地及蝦蟹養殖地等。

(2)水產養殖業發展。遼河口地區位于極淺海海區，其沿岸為淤泥質，灘涂平緩，河口地區近岸海區有多個淺灘，大面積的泥質海底是底棲生物良好的棲息繁衍環境，其近岸海區為良好的水產品養殖區，適合養殖河蟹、淡水魚、對蝦、貝類及泥鰍等水產品。隨著沿海水產養殖業的發展，蝦蟹養殖地大幅度增加，大面積的建設用地、水域、耕地、灘涂及沼澤地等被開發為養殖地。

(3)環渤海新區建設。隨著遼寧環渤海經濟帶發展戰略的逐步實施，營口沿海產業基地、盤錦遼東灣新區、凌海市大有臨海經濟產業區等新區不斷開發建設，沼澤濕地不斷被開發。

(4)港口開發。遼河口地區建設有營口港和盤錦新港，其中營口港是我國沿海第十大主樞紐港和東北第二大港，是沈陽經濟區的唯一出海港口，也是東北地區及內蒙古東部地區最近的出海港。另外，遼河口地區漁業資源豐富，形成了眾多漁港。港口發展與建設造成大面積灘涂及水域建設為港口用地。

(5)鹽場開發。遼河口地區沿海淺灘有營口和錦州兩大鹽場，現有鹽田面積280 km2，年產海鹽70萬t，鹽場建設占用了部分土地。

5 研究結論

(1)遼河口地區總面積為6 327 km2，區域生態以農田-濕地-城鎮復合景觀為主。耕地所占面積比例最大，超過50%；其次為沼澤濕地，所占面積比例為12.97%～18.83%；再次為建設用地，所占面積比例為13.01%～15.67%；水域、灘涂、河灘地、林地、草地、鹽堿地、裸土、裸巖等零星分布。

(2)1976—2015年，遼河口地區土地利用變化主要體現為沼澤地、林地及灘涂面積不斷減少，建設用地及蝦蟹養殖地面積不斷增加。

(3)1976—2015年，沼澤地、林地和灘涂面積持續降低，沼澤地前后兩期動態度差別不大，林地和灘涂1976—2000年之間開發速率較快，2000—2015年開發速度有所降低；耕地、草地、水域及河灘地面積1976—2000年呈增加趨勢，2000—2015年轉而呈降低趨勢；建設用地面積1976—2015年持續增加，動態度呈先高后低的趨勢；鹽堿地1976—2000年呈減少的變化趨勢，2000—2015年轉而呈增加的趨勢。

(4)1976—2015年，耕地開發主要來自沼澤地、林地、灘涂及草地的轉化；建設用地開發主要來自耕地、沼澤地及水域的轉化；河灘地主要來自耕地、灘涂及沼澤地的轉化；蝦蟹養殖地大幅度開發，開發主要來自建設用地、水域、耕地、灘涂及沼澤地的轉化。沼澤地主要轉化為耕地、蝦蟹養殖地、水域及建設用地；灘涂主要轉化為蝦蟹養殖地、水域、耕地及建設用地等；林地主要轉化為耕地、沼澤地及草地；草地主要轉化為耕地、蝦蟹養殖地。

(5)遼河口地區土地利用格局變化的驅動力主要來自人為活動，區域氣候變化對區域土地利用格局變化影響很小，主要對區域沼澤濕地景觀產生一定影響。

(6)隨著遼河口地區人口增長與經濟發展，水產養殖業快速發展、環渤海新區建設初具規模、港口及鹽場開發進一步擴大，導致區域大面積沼澤地、林地及灘涂等逐漸開發為耕地、建設用地及蝦蟹養殖地等，土地利用格局產生較大變化。人為因素為遼河口地區土地利用格局變化的主要驅動力。