黃河中游地區土地利用綠色轉型時空演變特征

關鍵詞：土地利用綠色轉型；土地重心遷移模型;動態度；時空演變；黃河中游地區

中圖分類號：X321；F301.2 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2025）05-0056-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.05.009 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：口

Spatial and temporal evolution characteristics of land use green transformation inthemiddlereachesoftheYellowRiver

GUO Kai-lu12， WANG Jing1 （1.School of Economics and Management，Taiyuan Normal University，Jinzhong O3O619， Shanxi，China; 2.ShanxiKeyLbortoyfEarthufacrocedResoeEoloecityeniverBsinng9，）

Abstract：Inordertopromoteecologicalprotectionandhigh-qualitydevelopmentinthe middlereachesof theYellowRiverandimprovethecomprehensivebenefitsoflandresourceutilization，basedontherelevantdataofthe middlereachesoftheYellow River from200 toO2O，quantitative methodssuch aslanduse transfer matrix，landusedynamicdegreeevaluationandlandusegravity centermigration modelwereusedtoanalyzethespatialandtemporalevolutioncharacteristicsoflandusegreentransformationinthe middlereachesoftheYelowRver.Teresultsshowedthat，duringthesudyperiod，theareaofagriculturallndintemidleacesoftheYellowiverontiuedtodrease，withalargeamountofriculturallndtransfordintoforestologicallandadasslandecologicalland.ThegravitycenterofagriculturallndwasdistributedinLinfenCityndtemigrationtrajectoryasotobvious.Theareaof industrialproductionlandontinuedtoincrease，andthegravitycenterwasdistributedinLinfenCityandtededto movenortheast.Theaeaofforestecologicalland，grasscologicallandandwatercologicallandshowedanoverallgowthtrend， whiletheareaofotherecologicallandshowedadownwardtrend.Tegravitycenterof grassecologicallandandwaterecologicalland wasdistributedintecentralpartofLinfenCitythegravitycenterofforestecologicallandwasdistributedinYunchengCtyandthe migrationtrajectorisoftethreetypsofologicallandwerenotobvious.Tegavitycnterofoterologicalndinthealyand latestagesfellinLyuliangCitndLinfenCityrespectively.Teareaoflvinglandintemiddlereachesoftheellowiverontinuedtoincrease，andthegravitycenterofurbanlivinglandwasdistributedinthesouthernpartofLinfenCity，whilethegravitycenter of rural living land was distributed in the northern part of Yuncheng City.

Keywords：landusegrentransformation；landusegravitycentermigrationmodel;dynamicdegree；spatialandtemporalevolution; middle reach of the Yellow River

土地利用轉型最初由英國學者Grainger開展森林轉型研究時提出。土地利用轉型概念于21世紀初被引入中國，作為土地利用/覆被變化綜合研究的新途徑。土地利用轉型是指在經濟社會變化和技術革新的驅動下，在一段時期內，與經濟和社會發展階段轉型相對應的區域土地利用由一種形態（包括顯性形態和隱性形態）轉變為另一種形態的過程[2]。其中，土地利用顯性形態以數量和空間結構屬性為表征，土地利用隱性形態以經營方式、投入產出和土地功能等屬性為表征[3]。國內外學者對區域土地利用轉型展開了大量研究，為客觀認識區域土地利用變化提供了經驗和依據[4]。特別是在研究土地利用轉型及其生態、經濟效益方面取得了重要進展，從理論上探索了多維空間中土地利用轉型的內涵，提出了土地利用轉型中環境與經濟效應的耦合關系5]、測度評估方法[及其對生態系統服務價值的影響[7]。關于土地利用轉型的研究主要是利用地理信息系統分析軟件開展空間計量分析、網格尺度和生態系統服務價值評估，研究角度集中于土地利用轉型的理論、假說和研究框架、鄉村土地轉型、土地利用的隱形形態、生態彈性度以及土地利用轉型的生態效應及社會效應等方面[8-13]。土地利用綠色轉型是土地利用轉型的重要方向，在農業用地轉型方面，重點是耕地綠色轉型過程及農業用地的生態環境效應和綠色轉型效率等14；在城市用地轉型方面，主要是土地集約利用對城市綠色轉型效率的影響及城市土地利用轉型的生態環境效應等i5。隨著經濟和社會需求的變化，在城鄉轉型的不同階段均涉及到土地資源在生產功能、生活功能和生態功能等方面的規模數量和空間布局的再配置[16]。

習近平總書記于2019年、2021年和2024年分別在鄭州市、濟南市和蘭州市主持召開了推動黃河流域生態保護和高質量發展座談會并發表講話，明確指出黃河流域在中國經濟社會發展和生態安全方面的重要地位。黃河流域是國家重要的生態屏障和發展經濟帶，同時也是國家主要糧食生產基地和能源礦產戰略儲備基地。黃河流域串聯著中國七大城市群，其中，發展壯大的有3個，分別為山東半島、中原和關中平原城市群；培育發展的有4個，分別為中部、呼包鄂榆、蘭州一西寧，寧夏沿黃城市群[17]。黃河流域生態保護和高質量發展已上升為一項重大國家區域發展戰略[18]，根據2020年《黃河流域水資源公報》，黃河流域水資源供需矛盾明顯，其中，農業用水總量占 67.3% ，工業用水總量占9.7% ，生活用水總量占 10.8% ，生態環境用水量占12.2% 。工業廢水排放量持續增長，加之傳統粗放式的經濟增長方式，使得黃河流域沿線各省市的生態環境污染嚴重，由于區域資源環境承載力有限，導致黃河流域生態治理難度較大，土地利用方式亟待轉變，土地綠色利用轉型在流域經濟社會發展中的重要性已不容忽視。基于此，本研究通過分析黃河中游地區2000一2020年土地利用綠色轉型的時空演變特征，以期為黃河中游地區的生態保護提供參考依據，為促進黃河中游地區經濟社會高質量發展提供實證支撐。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

黃河中游段西起內蒙古河口鎮，東至河南省桃花峪[19]，全長約 1206km ，流域面積約34.4萬 km² ，約占黃河流域總面積的 43.27% 。結合相關研究和數據資料基礎，本研究的黃河中游地區指的是黃河中游段沿線的22個地級市行政區域，如圖1所示，包括陜西省的8個地市（榆林市、延安市、銅川市、咸陽市、寶雞市、商洛市、西安市、渭南市）、河南省的5個地市（洛陽市、三門峽市、鄭州市、濟源市、焦作市）、省的9個地市（朔州市、忻州市、太原市、呂梁市、晉中市、臨汾市、運城市、晉城市、長治市）。

黃河流域上中下游區域特征顯著，作為黃河流域上下游的重要銜接，黃河中游地區傳統產業整體發展規模和質量相對較高，尤其是農業和工業。其中，河南省作為中國糧食生產的核心區，糧食播種面積居全國第二位。省擁有豐富的能源礦產資源，煤炭資源保有儲量占全國保有儲量的 17.3% 。黃河中游地區以黃土地貌為主，因長期的水土流失，大量泥沙人河，形成了獨特的黃土丘陵和溝壑地貌，可利用的土地多分布在河谷地帶和山間盆地，不具備承載不合理且規模性擴張的開發建設活動，局部地區的土地資源利用強度已超過生態環境承載力，威脅著流域的生態環境安全。整體上，中游地區土地利用效率不高，有研究顯示，黃河中游地區近一半的城市存在投入要素冗余且規模報酬遞減的情況，其中省和陜西省建設用地彈性系數更是高達10.0和6.72，兩省建設用地的擴張速度遠高于城鎮人口的增長速度[20]。作為黃河流域生態保護和高質量發展國家重大區域戰略下的發展重地，黃河中游地區承擔著生態環境高水平保護和經濟社會高質

量發展的雙重使命。

1.2 數據來源與處理

研究數據是基于黃河中游地區2000年、2010年、2020年土地利用遙感監測數據，數據來源于中國科學院資源環境與科學數據中心（http：//www.res-dc.cn）。對數據進行處理：一是利用黃河中游地區行政邊界的矢量數據對全國 30m 柵格的土地利用數據進行掩膜分割，建立研究區域土地利用空間數據庫。二是整理土地利用現狀數據并按照《土地利用現狀分類標準（GB/T21010—2017）》，采用兩級分類系統進行分類。三是基于土地利用主導功能視角，對土地用途進行重新分類歸并，按照國土空間“三生\"功能，將土地用途劃分為生產用地、生活用地、生態用地等功能用地類型21，構建黃河中游地區“三生\"功能土地利用分類體系（表1）。

2 研究方法

2.1 土地利用轉移矩陣

采用土地利用轉移矩陣研究不同土地利用類型轉移方向以及數量變化，將不同時期的土地利用數據采用匯總、空間疊加等方法進行處理，得出研究期內黃河中游地區土地利用結構數量的變化情況，轉移矩陣如式（1）所示。

式中， s 表示土地面積， n 表示土地利用類型的數量，i表示研究期初的土地利用類型 ，j 表示研究期末的土地利用類型。

2.2 土地利用動態度

2.2.1單一土地利用動態度利用單一土地利用動態度模型來反映黃河中游地區的某類用地在不同時

間段的轉型速度，具體如式（2）所示。

式中， K 表示整個時段內某類用地的動態度， U_a 表示研究期初某類用地的面積， U_b 表示研究期末某類用地的面積， T 表示研究期。

2.2.2綜合土地利用動態度利用綜合土地利用動態度模型來反映黃河中游地區某類用地在研究時段內的綜合轉型速度，如式（3）所示。

式中， L_c 表示土地利用的綜合動態度， ΔLU_ij 表示研究期初 i 類用地轉移為后期 j 類用地的面積， LU_i 表示研究期初 i 類用地面積。

2.3 土地利用重心遷移模型

采用土地利用重心遷移模型分析黃河中游地區各類用地綠色轉型的空間特征。經過對比研究期初和研究期末的相應地類的分布重心，反映出研究期內黃河中游地區土地利用轉型的空間演變特征，具體如式（4）所示。

式中， X_t 和 分別為第 Φ_t 年土地利用類型重心的經度和緯度， S_i 為第 Φ_t 年該土地利用類型分布的第 i 個斑塊的面積， x_i 和 y_i 分別為該土地利用類型第 i 個斑塊的幾何中心的經度和緯度。

重心移動距離可表示為式（5）。

式中， D_?m 表示基礎年份的重心與另一節點年份重心之間的直線距離， X_t+1 和 Y_t+1 分別為第 _t+1 年土地利用類型重心的經度和緯度。

3 結果與分析

3.1土地利用綠色轉型時序演變特征

3.1.1“三生\"功能用地轉移特征2000—2020年黃河中游地區“三生”功能用地狀況如表2所示，可以看出2000—2020年，農業生產用地面積呈下降趨勢，工礦生產用地面積呈上升趨勢；林地和草地生態用地面積呈先增加后減少的趨勢，水域生態用地面積呈先減少后增加的趨勢，其他生態用地面積呈減少趨勢；城鎮生活用地和農村生活用地面積均呈增加趨勢。

2000—2010年黃河中游地區“三生\"功能用地轉移矩陣如表3所示。該時期農業生產用地面積減少，其中，轉變為草地生態用地的規模最大，轉換面積為 5122.94km² ，轉為其他生態用地的規模最小，面積僅為 19.96km² 。工礦生產用地的增加主要來源于對農業生產用地、林地生態用地和草地生態用地的占用，占用面積分別為 922.25，148.75，379.82km² 。林地生態用地規模增加主要是來自對農業生產用地和草地生態用地的占用，占用面積分別為2328.45、1672.03km² 。草地生態用地規模增加，農業生產用地轉入規模最大，面積為 5122.94km² ，城鎮生活用地轉入規模最小，面積為 2.73km² 。水域生態用地大部分轉為農村生產用地，面積為 516.04km² ，轉為其他生態用地的規模最小，面積為 16.66km² 。其他生態用地面積減少，主要轉出為草地生態用地，面積為217.95km² ，少部分轉為生活用地，面積為 18.50km² 。城鎮生活用地的增加主要是農業生產用地的轉入，轉入面積為 1 282.33km² 。農村生活用地規模的增加主要來源于對農業生產用地、草地生態用地的占用，占用面積分別為 2 875.58km² 和 324.66km² 。

2010—2020年黃河中游地區“三生\"功能用地轉移矩陣如表4所示。該時期農業生產用地大部分轉為草地生態用地，面積為 7510.19km² ，轉為其他生態用地的規模最小，面積為 97.99km² 。黃河中游地區開展工礦復墾補充耕地，工礦生產用地面積增加，農業生產用地轉入規模最大，面積為 937.73km² 林地生態用地轉為草地生態用地的面積最大，其次是農業生產用地。通過土地綜合整治工程，黃河中游地區草地生態用地轉為農業生產用地的規模最大，面積為 7336.03km² ，轉為城鎮生活用地的規模最小，面積為 33.06km² 。水域生態用地規模的增加主要是對農業生產用地和草地生態用地的占用。其他生態用地轉為草地生態用地的規模最大，轉為生活用地的規模最小，面積僅為 0.98km² 。城鎮生活用地規模增加，其中農業生產用地轉入面積最多，為554.13km² 。農村生活用地規模擴大，農業生產用地轉入規模最大，面積為 1554.96km² ，其他生態用地轉入規模最小，面積為 0.84km² 。

2000—2020年黃河中游地區“三生\"功能用地轉移矩陣如表5所示。該時期農業生產用地轉為生態用地的規模最大，其中 11421.88km² 轉為草地生態用地。工礦生產用地規模的增加主要來源于對農業生產用地、草地生態用地和林地生態用地的占用，占用面積分別為 1 666.20?858.39?231.70km² 。林地生態用地面積增加，農業生產用地轉入規模最大，面積為 4001.25km² ，其次是草地生態用地，轉入面積為 3858.99km² 。草地生態用地面積增加，主要來源于農業生產用地和林地生態用地的轉入。水域生態用地規模擴大，農業生產用地轉入規模最大，面積為815.66km² 。其他生態用地面積減少，轉為草地生態用地的面積最大，為 367.73km² ，轉為生活用地的面積最小，面積為 10.59km² 。城鎮生活用地規模的增加主要是農業生產用地的轉入，轉入面積為1 811.94km² 。農村生活用地規模增加主要是農業生產用地的轉人，其次是草地生態用地的轉入。總體來看，農業生產用地向生態用地轉移趨勢明顯。

由于黃河流域生態環境脆弱，水土流失嚴重，農業生產粗放式經營，導致土地利用效率不高。自2002年以來，黃河中游地區各地市全面實行“退耕還林還草\"政策，農業生產用地持續減少，轉為草地生態用地和林地生態用地。同時，在國家開發戰略推動下，建設用地面積迅速擴張，擠占農業生產用地、城鎮生活用地以及農村生活用地，以適應快速城市化的要求。2000—2010年，水資源保護主要側重于水資源的合理配置和利用效率的提高，實施了黃河水量的統一調度。2010—2020年，黃河流域水資源保護戰略開始注重水資源的保護與節約，實施更為嚴格的用水定額管理和節水評價制度，而在這一階段水域生態用地規模持續增長。

3.1.2“三生\"功能用地綠色轉型速率研究期內，黃河中游地區“三生\"功能用地數量轉型變化明顯，因此進一步測算了土地利用動態度，結果如表6所示。黃河中游地區工礦生產用地、城鎮生活用地、農村生活用地在2000—2010年、2010—2020年的動態度均為正值，說明這3類用地在20年間整體上呈不斷增長態勢，但后期增速均有所放緩。工礦生產用地在整個研究時段動態度最高，為 21.950% /年，其次是城鎮生活用地，動態度為 6.217% 年。整體上看，生活用地在2000—2020年呈持續擴張的趨勢。農業生產用地、其他生態用地在2000—2010年、2010—2020年均為負值，說明2類用地在整個研究時間段內呈持續減少的趨勢。林地生態用地和草地生態用地由2000—2010年的正值轉為2010—2020年的負值，可知2類用地呈由增長到減少的趨勢。水域生態用地的動態度在研究時段內呈先減少后增加的趨勢，整體呈增加趨勢，動態度為 0.279% /年。

在研究期內，黃河中游地區各類用地在2000—2010年土地利用綜合動態度為 0.232% /年，而在2010—2020年土地利用綜合動態度為 0.080% 年。整個研究期內土地利用綜合動態度為 0.146% /年（表6）。黃河中游地區2000—2020年土地利用綜合動態度呈降低趨勢，表明該地區土地利用轉型活動由劇烈趨于緩和。

3.2“三生\"功能用地轉型空間演變特征

土地利用重心遷移模型計算結果如圖2所示。黃河中游地區生產用地重心分布在臨汾市，其中，農業生產用地重心分布在臨汾市西南部，重心遷移不明顯，偏移距離最大值為 4.83km ；工礦生產用地重心一直向東北方向遷移，2000—2010年偏移距離為47.18km，2010-2020 年重心偏移距離為 23.47km 。在研究期內，臨汾市實現了經濟的快速增長和產業結構的不斷優化，特別是在工業向“新”、農業向“優”現代服務業向“質\"的政策背景下，臨汾市正在實現經濟發展的“體質\"蛻變。黃河中游地區城鎮生活用地重心分布在臨汾市南部，農村生活用地則分布在運城市北部，2種用地類型重心均向北遷移。

在研究期內，黃河中游地區生態用地中其他生態用地重心遷移軌跡最顯著，2000一2010年其他生態用地重心由呂梁市遷移到臨汾市，偏移距離為36.80km;2010-2020 年重心繼續向南轉移，偏移距離為 54.30km ，這進一步說明黃河中游地區的土地利用綠色轉型空間效應明顯。呂梁市通過實施一系列環保規制措施和生態修復政策，如土壤污染防治、山水林田湖草沙一體化保護和生態修復工程、生態工程建設和采煤沉陷區綜合治理等，有效改善了區域生態環境質量，實現了空氣質量和地表水質量的全面提升。此外，黃河中游地區草地生態用地和水域生態用地重心遷移軌跡不明顯，重心分布在臨汾市中部。林地生態用地重心分布在運城市，研究期內基本保持不變。

4小結與建議

4.1 小結

本研究以黃河中游地區為研究區域，利用土地利用轉移矩陣、土地利用動態度評價、土地利用重心遷移模型分析了2000—2020年黃河中游地區沿線城市土地利用綠色轉型的時空演變特征，得出以下研究結論。

1）從轉型時序來看，在生產用地方面，農業生產用地面積持續減少，大量轉化為林地生態用地和草地生態用地；工礦生產用地面積持續增加。在生態用地方面，林地生態用地和草地生態用地均呈先增加后減少的趨勢且大規模轉換為農業生產用地，而水域生態用地則呈先減少后增加的趨勢，其他生態用地面積持續減少，轉化為草地生態用地的面積最大。在生活用地方面，城鎮生活用地和農村生活用地均呈持續增長趨勢。

2）從轉型空間格局來看，生產用地重心均分布在臨汾市，農業生產用地重心遷移軌跡不明顯，工礦生產用地重心沿東北方向偏移。生態用地中其他生態用地的重心遷移軌跡最明顯，在研究期內從呂梁市遷移至臨汾市后繼續向南遷移。林地生態用地重心分布在運城市，而草地生態用地和水域生態用地則分布在臨汾市中部。城鎮生活用地重心分布在臨汾市南部，農村生活用地重心分布在運城市北部。

4.2 建議

結合國家和地方政府對黃河中游地區生態保護和高質量發展的要求，首先需要明確該地區生態保護和高質量發展的特殊性和復雜性，從流域治理整體層面入手，系統促進經濟增長和土地綠色利用的協調發展。從土地綠色利用角度出發，本研究提出了促進黃河中游地區生態保護和高質量發展的具體建議。第一，加快黃河中游地區城市群建設。發揮各省的人口優勢、工業優勢、資源優勢，利用空間優勢建立內陸型城市群，把握政策紅利，注重協同發展，做到共建與共享的辯證統一。第二，促進產業綠色化轉型升級。鼓勵科技創新，以科技創新帶動產業綠色轉型，促進產業升級，轉變農業生產方式，推動工業綠色發展、能源綠色低碳發展，不斷培育新興產業，加速生產方式綠色化。第三，完善生態保護治理機制。要因地制宜，在黃土高原區針對植被覆蓋率不高、水土流失嚴重的問題，采用植樹造林、退耕還林以及生物防治等措施提高該地區的生態環境承載力；在平原地區要注重水旱災害的防治，做到防患于未然。

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（責任編輯 呂海霞）