東至縣1990—2020 年林地變化時空特征分析

程愛國 吳 楠

（1東至縣昭潭鎮林業站，安徽池州 247200；2安徽省生態環境科學研究院，安徽合肥 230071）

林地結構配比合理、生態過程連續、服務功能穩定不僅是林業可持續發展的基礎，同時也是維護森林生態系統健康的前提［1］。林地的變化關系到區域的生態安全格局并影響區域的環境變化，實時了解和掌握區域林地的時空動態特征具有重要的現實意義［2］。東至縣林地資源十分豐富，森林覆蓋率高達55.87%［3］。近些年來，東至縣工礦企業發展較快，資源利用和開發強度逐漸增大，可能存在局部的侵占林地情況，因此，及時做好縣域林情監測，掌握全縣林業資源面積和分布情況，分析林業資源的變化趨勢，對縣林業資源管理和林業事業發展有著積極作用。

1 研究區概況

東至縣位于安徽省南部，地處長江皖江段南岸之首，地跨29°34′～30°30′N，116°39′～117°18′E。境南北長125 km，東西寬82 km，長江傍境東流，岸線85 km?？h城距省會合肥市245 km。全縣面積為3 261 km2，為安徽省最大的縣域之一，占安徽省總面積的2.3%。2021年，東至縣地區生產總值243.3 億元，比上年增長10.2%，比全省高1.9百分點，與全市增幅持平，2年平均增長6.9%。根據第七次人口普查數據，截至2020年11月1日零時，東至縣常住人口為39.841 4 萬人［3］。

根據《安徽省主體功能區規劃》［4］，東至縣香隅鎮、大渡口鎮、東流鎮屬于國家農產品主產區，東至縣中部和南部屬于皖南山區森林生態安全屏障，森林資源保護和生態安全戰略價值較高。東至縣林種類型眾多，植物多樣性豐富，根據2016年東至縣林地變更調查數據，杉類、松類、硬闊、軟闊和常綠在東至縣均有分布，其中杉類和硬闊占比較大（圖1）。東至縣是國家級生態縣，是首批國家生態經濟示范區和《中國二十一世紀》試點地區，山清水秀，氣候宜人，資源豐富，境內有升金湖國家級自然保護區、大歷山省級風景名勝區、天臺山省級森林公園等自然保護地。東至屬低山丘陵、山間盆骨地貌，分為低山、丘陵和山間盆地3種類型，可用于建設的土地較為緊張。近些年工礦企業發展迅速，礦產資源開發和工業生產擴張較快，但生態恢復與重建滯后，對地表景觀和區域生態系統破壞造成了一定的破壞。

圖1 東至縣區位及優勢樹種分布

2 數據和方法

2.1 數據來源及處理采用1990和2020年東至縣土地覆被數據，數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn）的中國土地覆被現狀遙感監測數據庫，該數據以美國陸地衛星Landsat TM/ETM+遙感影像數據作為主信息源，通過人工目視解譯獲取，空間分辨率為30 m，地理坐標系為GCS_Krasovsky_1940，投影坐標系采用Albers正軸等面積割圓錐投影［5-6］。土地覆被類型包括耕地、林地、草地、水域、建設用地（城鄉、工礦、居民用地）和未利用土地6個一級類型以及25個二級類型［7］；東至縣域范圍內一級土地覆被類型不涉及未利用地。林地二級類型包括有林地、灌木林、疏林地和其他林地（表1）。為了更好地說明林地變化方向，林地與建設用地之間的轉化細分至二級類型，即分析林地與城鎮用地、農村居民點和工礦用地的轉化規律。在ArcGIS 10.3中進行柵格數據轉換、切割、合并、疊加、分類和分區統計等；其他相關數據的統計及計算等均在Excel 2015中完成。

表1 林地分類體系及含義

2.2 研究方法

2.2.1 林地變化分析方法 為了更好地分析東至縣林地變化特征并揭示其變化強度，計算了林地變化動態度。林地類型的動態度（Di）的計算公式［8］：

式中，Sa為區域總面積；|?Si,j|為研究起始時間至結束時段內林地i與其他土地覆被類型j相互轉化面積的絕對值；t為時間段；林地的動態度反映了與該時段對應的林地變化的劇烈程度。

在ArcGIS 10.3中實現上述公式的計算，并通過分析縣域范圍內的林地空間分布、面積變化總結其分布和變化特征，計算林地面積變化強度。

2.2.2 轉移矩陣模型 為了便于疊加分析林地變化，在ArcGIS 10.3軟件中，將東至縣2個時期的土地覆被類型柵格數據進行Combine運算，進而算出2個時段林地的轉移矩陣，在此基礎上，采用轉移概率矩陣模型［9］：

式中，Sij為林地i變為j類土地覆被類型的面積，Pij為林地i轉變為j類土地覆被類型的轉移概率，n為土地覆被類型分類數量。

3 結果與分析

3.1 林地面積變化1990—2020年，東至縣林地面積減少449.4 hm2（表2），總體面積變化幅度較小。從各鄉鎮分析，減少最多的3個鄉鎮分別是香隅鎮減少182.87 hm2、東流鎮減少130.07 hm2、泥溪鎮減少41.38 hm2。香隅鎮和東流鎮是東至縣的經濟強鎮，鎮域內擁有工業園區和省級以上經濟開發區，工礦開發強度較高，經開區和園區建設過程中對林地的征用在所難免，這也是林地減少的主要原因；泥溪鎮林地資源豐富，人口密度較大，農業生產生活活躍，導致部分林地轉化成了農村居民點。全縣15個鄉鎮中，僅洋湖鎮林地面積增加了0.18 hm2，9個鄉鎮在不同程度上林地面積減少，5個鄉鎮林地面積保持不變。洋湖鎮和5個面積不變的鄉鎮中，大渡口鎮除外，林地資源都十分豐富，主要產業也以林業產業為主，在進行林業相關的生產生活的同時，能做到及時補種并在特定區域進行封山育林，在經濟發展的同時也保證了林業資源不減少，做到了林業產業可持續發展。大渡口鎮位于皖江平原區［10］，土地覆被類型主要是耕地、水域和建設用地，該鎮林地覆蓋特點為小范圍點狀分布，在30 m空間分辨率下林地不易識別。

表2 東至縣林地面積變化

續表2 東至縣林地面積變化

3.2 時空分布變化

3.2.1 時空分布分析 東至縣西北部毗鄰長江，位于皖江平原區內，其他大部分縣域范圍位于皖南山區，因此全縣林地的空間分布特征十分明顯，即西北部林地分布稀疏，其他大部分縣域范圍林地分布廣泛（圖2）。30年間，全縣林地空間分布格局比較穩定。從二級林地類型分析，有林地在除大渡口鎮的其他縣域范圍均有分布，其中以木塔鄉、昭潭鎮和青山鄉分布最為集中；灌木林集中在縣域中部區域，以官港鎮、木塔鄉和花園鄉為主，其他區域零散分布；疏林地僅在葛公鎮小區域集中分布，縣域其他區域基本無分布；其他林地在林地中占比甚微，分布特征不顯著。

圖2 東至縣林地分布

3.2.2 轉化分析 1990—2020年林地轉出為其他土地覆被類型面積共450.13 hm2（表3），其他土地覆被類型轉為林地面積僅0.81 hm2，由水域和耕地轉化而來。林地轉出類型中，轉出為農村居民點231.9 hm2，是影響林地面積最大的土地覆被類型，其次是工礦用地，轉出180.99 hm2，第三是城鎮用地，轉出36.88 hm2；上述3種土地覆被類型對林地生境質量的影響較大，會對區域生態環境質量造成威脅；另外，林地轉出為水域和耕地共0.36 hm2，對林地的影響微小。

表3 1990—2020年東至縣林地變化轉移矩陣 單位：hm2

林地轉出為建設用地的鄉鎮包括（圖3）東流鎮、官港鎮、花園鄉、泥溪鎮、勝利鎮、香隅鎮和堯渡鎮。其中香隅鎮和東流鎮的林地轉化方向以農村居民點和工礦用地為主，且上述2個鄉鎮發生林地被工礦用地侵占的區域位于香隅化工園區和東流經濟開發區內；官港鎮和泥溪鎮林地轉化方向以農村居民點為主，說明上述2個鎮農業農村生產是導致林地被侵占的主要原因；花園鄉和勝利鎮林地轉化方向是工礦用地，但面積較小，說明這2個鄉鎮存在一定的工礦開發；堯渡鎮的林地轉化方向主要是城鎮用地和農村居民點，因縣城主城區在堯渡鎮，而且堯渡鎮的林地覆蓋比較豐富，因此在縣城主城區發展擴張過程中，不可避免地對林地進行了侵占。

圖3 各鄉鎮林地轉出類型面積

各鄉鎮林地變化強度由高至低排序是（圖4）：香隅鎮>東流鎮>堯渡鎮>泥溪鎮>勝利鎮>花園鄉>官港鎮>其他鄉鎮。香隅鎮和東流鎮因活躍的工礦和農業生產，侵占了區域內的林地，導致林地變化強度明顯高于其他鄉鎮。

圖4 各鄉鎮林地變化分布和動態度

4 結論與討論

4.1 結論1990—2020年，東至縣林地面積減少449.4 hm2，林地總體變化幅度較小，全縣15個鄉鎮中，僅洋湖鎮林地面積增加0.18 hm2，9個鄉鎮存在不同程度的林地面積減少，5個鄉鎮30年來林地面積保持不變。林地二級類型中，有林地面積占比具有絕對優勢，灌木林次之，有林地和灌木林占林地總面積超過98%。林地面積的減少主要是有林地面積的減少，灌木林、疏林地和其他林地面積基本不變。建設用地對林地的侵占是林地面積減少最主要的原因，其中農村居民點的擴張對林地面積減少的影響最大，其次是工礦用地，然后是城鎮用地，其他土地覆被類型對林地面積的影響甚微。農村居民點對林地的侵占主要發生在縣城主城區所在的堯渡鎮、沿江的東流鎮和香隅鎮以及縣域南部的官港鎮和泥溪鎮；工礦用地對林地的侵占主要發生在沿江的東流鎮和香隅鎮；另外城鎮用地對林地的侵占主要發生在堯渡鎮。林地面積變化強度最高是香隅鎮，東流鎮次之，上述2個鄉鎮因其較高程度的工礦開發和農業生產，對林地的侵占明顯，導致林地面積變化較劇烈。

4.2 討論以兩期30 m空間分辨率的土地覆被數據進行疊加分析，探究了1990—2020年東至縣的林地變化情況，客觀反映出東至縣林地變化規律，為縣林業資源管理提供依據。今后在縣域尺度上對林地變化進行研究時，可進一步提高空間分辨率，進而獲得更高的林地類型識別率和更好的分析精度；另外該研究僅考慮兩期的林地變化情況，數據的連續性不足，對中期可能出現的變化波動無法反映，可增加多期數據疊加分析，更科學地反映出縣域內林地的連續性變化，及時為地方政府提供更科學可靠的數據支撐。在未來的林業發展中，要科學規劃，因地制宜，分類施策，突出以生態優先的林業發展戰略，在保護好現有林地的基礎上，努力處理好林地資源與城市建設、工礦用地、農業生產等之間的矛盾，建立一個更加穩定的生態系統，最大限度地實現林地資源的可持續發展。