松花江流域土地利用動態變化
——以2005—2020年為例

祝悅 劉家福 張柏豪 孔祥力 張震禹 文思懿

(吉林師范大學地理科學與旅游學院，吉林 四平 136000)

合理利用土地資源對生態環境的保護至關重要，因此研究土地利用變化一直是熱點問題之一[1]。土地利用變化與類型轉變可以反映人地關系，是人類對土地資源利用與改造的最直觀體現[2]。近年來，越來越多的學者在土地利用深度和廣度上進行研究，鞠琴等基于1980—2018年土地利用數據，分析土地整體演變趨勢，并用CA-Markov模型預測2025年土地情況[3]；田港陸以1995—2020年延安市土地利用數據為基礎，分析土地利用動態變化[4]；陳伊多等研究2000—2020年西藏自治區的土地變化動態度、轉化趨勢等[5]。本文以松花江流域為研究區，通過土地利用轉移矩陣和土地動態度對松花江流域2005—2020年土地利用動態變化進行分析。

1 研究區概況

松花江流域(N41°42′～51°38′，E119°52′～132°31′)地處中國東北的北部地區，是中國七大河之一[6]，流域內有內蒙古、黑龍江、吉林、遼寧4個省份，總流域面積為55.72×104km2，松花江流域是我國重要的糧食和工業基地，農業和工業在國民經濟中有重要地位，其中三面都為山系，中部為松嫩平原[7]。研究區概況如圖1所示。

圖1 研究區概況

2 研究方法與數據

2.1 數據來源與處理

本研究土地利用數據下載自中國科學院資源環境科學與數據中心，分辨率為1km的柵格數據，選擇2005年、2010年、2015年和2020年4期數據，按照《土地利用分類現狀》(GB/T 21010-2017)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設用地、未利用土地6個地類[8]。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用轉移矩陣

利用ArcGIS軟件得出土地利用轉移矩陣，土地利用轉移矩陣可以展示不同地類之間的轉變、流量和流向[9]。

2.2.2 土地利用動態度

根據公式計算松花江流域2005—2020年土地利用動態度[10]，計算公式：

(1)

式中，T表示整個研究周期；K表示在T時期內某種地類的動態度；Ua、Ub分別為研究初期和末期某種土地利用類型的占比面積[11]。

區域土地利用類型的綜合變化程度可以用土地利用綜合動態度表示，其值越高，表示研究期間內土地利用變化越強烈，反之則越穩定[12]，公式：

(2)

式中，LC表示綜合土地利用類型動態度；LUi表示研究初期第i類土地類型的面積；ΔLUi-j表示研究期間內i類土地利用類型轉為非i類的面積；T表示整個研究周期[13]。

3 結果與分析

3.1 土地利用時空動態變化特征

利用ArcGIS軟件對土地利用數據處理，得到2005—2020年松花江流域土地利用圖。由圖2可知，松花江流域耕地主要位于松嫩平原的中部；林地主要分布在西部和東部地區；草地面積先上升后下降，共減少6747.85km2，零星分布于中部以及西南部地區；水域面積先增加后減少，多集中于松花江干流以及支流地區；建設用地面積共增加了2564.34km2。

圖2 松花江土地利用圖

對2005—2020年的松花江流域做土地利用面積轉移矩陣，見表1，土地利用轉移矩陣可以看出各種地類的轉入、轉出情況[14]。由表1可知，2005—2020年松花江流域土地利用面積轉移矩陣中，耕地的轉出面積為40840.83km2，其中轉出為林地的面積最大，占轉出面積的38.42%，轉入面積為48929.96km2，轉入的主要來源是林地和草地；林地轉出面積為36747.57km2，轉出大部分變為耕地和草地，轉入面積為33267.42km2，轉入的大部分來自耕地；草地的轉出面積大于轉入面積，其中轉出面積為29404.22km2，轉出的大部分變為耕地和林地，轉入面積為22734.65km2，其中轉入的主要來源為耕地和林地；水域的轉出面積為8855.2km2，轉入面積為4976.05km2；建設用地的轉入面積大于轉出面積，表明城市化的進程不斷加快；未利用土地的轉出面積為17643.93km2，轉入面積為21015.42km2，轉入面積大于轉出面積。

表1 2005—2020年松花江流域土地利用面積轉移矩陣

3.2 土地利用動態度變化

土地動態度計算結果為正值說明這種土地類型在研究期間是增長趨勢；為負值則為下降趨勢；該值絕對值越大，代表動態度越大[15]。由表2可知，松花江流域2005—2010年變化較明顯的為水域和建設用地，這是由于隨著經濟的發展，松花江流域內修建大量基礎設施，周邊的林地和草地會被侵占，所以有減少趨勢。松花江流域2010—2015年內建設用地的動態度最大，證明經濟的快速發展，建筑用地面積快速增長。松花江流域2005—2020年耕地、建設用地和未利用土地為增加趨勢，說明人類在開發利用土地。

表2 松花江流域土地利用單一動態度

由表3可知，2005—2020年松花江流域綜合土地利用動態度為0.153%，從2005—2020年綜合土地動態度不斷增加，代表在這期間土地利用變化越強烈。其中，2015—2020年的綜合土地利用程度最大，2005—2010年的綜合土地利用程度最低，表明隨著經濟的發展人類對土地利用變化的劇烈程度越來越大。在利用土地資源的同時，要注意土地資源優化，保持人與自然和諧相處。

表3 2005—2020年松花江流域綜合土地利用動態度

4 結論與討論

4.1 結論

松花江流域耕地主要位于松嫩平原的中部，耕地轉入面積大于轉出面積，其中轉入主要來源是林地和草地；林地面積是6個地類中面積最大的類型，主要分布在西部和東部地區，林地大部分轉出變為耕地和草地；草地零星分布于中部以及西南部地區；水域多集中于松花江干流以及支流地區；建設用地轉入大于轉出面積，證明城市化進程加快，2005—2020年建設用地面積共增加了2564.34km2。

松花江流域2005—2020年各類土地動態度絕對值最小為林地，證明林地的變化最小，其中耕地、建設用地和未利用土地為增加趨勢，說明人類在開發利用土地。2005—2020年綜合土地動態度持續增加，表明松花江流域的土地利用程度在不斷增加。

4.2 討論

本文利用2005—2020年松花江流域土地利用數據，計算土地利用轉移矩陣和土地利用動態度來研究土地的變化。總體而言，林地作為面積最大的地類且在這期間變化程度最小，代表松花江流域比較重視林地的建設，隨著松花江流域的不斷發展，耕地、建設用地和未利用土地面積為增加趨勢，在發展經濟的同時要注意松花江流域生態環境不被破壞。在未來要把研究重點放在土地利用變化影響因素和區域環境承載力等方面，能更清晰地探討人地關系，有利于土地資源合理利用，對松花江流域可持續發展具有重要意義。