陜北地區(qū)土地利用與生態(tài)承載力動態(tài)變化分析

姬艷梅 王小文 梁寶翠 洪 雷

(西北大學城市與環(huán)境學院，陜西西安710127)

陜北地區(qū)土地利用與生態(tài)承載力動態(tài)變化分析

姬艷梅 王小文 梁寶翠 洪 雷

(西北大學城市與環(huán)境學院，陜西西安710127)

本文研究了陜北地區(qū)2003－2007年土地利用類型結構、動態(tài)度、程度以及生態(tài)承載力的時空動態(tài)變化，并采用回歸分析方法研究了陜北地區(qū)延安市、榆林市土地利用程度與人均生態(tài)承載力的關系。結果表明，陜北地區(qū)耕地、牧草地、未利用土地面積總量及其比例減小，園地、林地、居民點及工礦用地、交通用地、水域面積增加;土地利用程度不斷降低，總生態(tài)承載力和人均生態(tài)承載力逐年遞減。論文還分析討論了土地利用動態(tài)變化對生態(tài)承載力的影響以及相應的對策建議等問題。

陜北;土地利用;生態(tài)承載力;動態(tài)變化;建議

土地是人類社會經濟活動的載體。土地利用是人類通過一定的行動，利用土地的特性來滿足自身需要的過程。土地利用狀況及其變化是人類活動對自然環(huán)境影響的顯著表現(xiàn)形式之一，因而成為全球環(huán)境變化研究的核心領域與熱點問題。生態(tài)承載力是指一定條件下生態(tài)系統(tǒng)為人類活動和生物生存所能持續(xù)提供的最大生態(tài)服務能力，特別是資源與環(huán)境的最大供容能力，是一個區(qū)域實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最基本條件。本文以陜北地區(qū)為研究對象，基于相關統(tǒng)計資料，利用生態(tài)足跡模型研究了該地區(qū)的土地利用及生態(tài)承載力動態(tài)變化，以及土地利用程度變化對人均生態(tài)承載力的可能影響，以期從土地合理利用的角度出發(fā)，為維護陜北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展及保障其生態(tài)安全提供科學依據。

1 研究區(qū)概況

陜北地區(qū)位于陜西省北部，東以黃河為界，南以北山與關中平原相接，西北兩面分別與甘肅省、寧夏回族自治區(qū)和內蒙古自治區(qū)相鄰，在行政區(qū)劃上包括延安、榆林兩市，下轄25個區(qū)縣。該地區(qū)地域遼闊，煤炭、石油、天然氣等自然資源豐富，但水資源貧乏，植被覆蓋率低，水土流失強烈，荒漠化嚴重，生態(tài)環(huán)境脆弱，上述種種生態(tài)相關因素在很大程度上制約著該地區(qū)經濟的發(fā)展。近年來，隨著陜北地區(qū)社會經濟的快速發(fā)展，土地開墾、礦產資源開發(fā)以及交通運輸?shù)冉ㄔO項目的速度和規(guī)模不斷擴大，大面積擾動地面，改變了原來土壤結構，破壞了原有植被，改變了地面坡度，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產生了深刻的影響。

2 研究方法

2．1 土地利用速度變化計算

土地利用變化速度可采用土地利用動態(tài)度定量描述，對于比較土地利用變化的區(qū)域差異和預測未來變化趨勢均具有積極的作用。土地利用動態(tài)度又可細分為單一土地利用動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度。

單一土地利用動態(tài)度可定量描述某種土地利用類型的變化速度，其表達式為:

式中，K為研究時段內某一具體土地利用類型的土地利用動態(tài)度;Ua、Ub分別為研究初期及研究末期該土地利用類型的數(shù)量;T為研究時段長。

綜合土地利用動態(tài)度用于表征區(qū)域整體土地利用變化的速度，其表達式為［1］:

式中，LC為研究時段內的區(qū)域綜合土地利用動態(tài)度;LUi為研究起始時間第i類土地利用面積;ΔLUi－j為研究時段內第i類土地利用類型面積變化的絕對值;T為研究時段長。

2．2 土地利用程度變化計算

土地利用程度是土地利用廣度和深度的屬性表征，以劉紀遠等提出的土地利用分級原則和分級公式為基礎［2－3］，采用土地利用綜合指數(shù)和土地利用程度變化量的模型，對陜北地區(qū)土地利用程度進行量化。

土地利用程度綜合指數(shù)可揭示該研究區(qū)域土地利用的綜合水平，具體計算表達式為:

式中，Ij為j時段土地利用程度綜合指數(shù);Ai為第i級土地利用程度分級指數(shù);Ci為第i級土地利用程度分級面積百分比，具體分級標準見表1。2．3 生態(tài)承載力計算

表1 土地利用程度分級指數(shù)賦值表［3］

特定研究區(qū)的生態(tài)承載力是指在一定的生活水平條件下，該地區(qū)所能提供給其特定人口所需的資源和吸納這些人口所產生廢棄物的生物生產性土地和水域功能用地的總面積。其計算公式為［4］:

式中，EC為總承載力(hm2);N為人口總數(shù)(人);ec為人均生態(tài)承載力(hm2/人);ai為人均占有的生物生產性面積;yi為產量因子;ri為均衡因子。產量因子和均衡因子的具體取值見表2。

表2 產量因子和均衡因子的賦值表［5－6］

3 統(tǒng)計與分析

3．1 陜北地區(qū)土地利用動態(tài)變化

3．1．1 土地利用結構變化

陜北地區(qū)2003－2007年土地利用結構變化情況的統(tǒng)計計算結果見表3。

由表3知，2003－2007年，陜北地區(qū)園地、林地、居民點及工礦用地、交通用地、水域面積均有所增加，而耕地、牧草地、未利用土地減少。

區(qū)內耕地面積急劇減少，林地面積增幅較大，主要在于國家采取陜北防護林、沙漠綠洲等防沙治沙政策，使未利用土地得到有效利用;同時也與近年來貫徹實施耕地動態(tài)平衡政策，尤其與不斷加大生態(tài)退耕還林力度密切相關。區(qū)內牧草地面積急劇減少是由于過度開墾、超載放牧，導致植被退化，草場面積銳減，倍增的牧畜又集中在逐漸減少的草場上，使得草地退化、沙化加劇。園地面積的增加則源于該地區(qū)果業(yè)經濟在此期間的發(fā)展。

表3 2003－2007年陜北地區(qū)土地利用結構變化

表4 2003－2007年陜北地區(qū)土地利用動態(tài)度

3．1．2 土地利用動態(tài)度變化

陜北地區(qū)2003－2007年土地利用動態(tài)度的統(tǒng)計計算結果見表4。

由表4知，2003－2007年期間，延安市耕地、牧草地、未利用土地遞減率比榆林市大;區(qū)內園地、林地、居民點及工礦用地、交通用地、水域都呈現(xiàn)出增長趨勢，且延安市增長率較高;延安市年均綜合土地利用動態(tài)度大于榆林市。

耕地大幅度減少主要是由于近年來陜北地區(qū)把第二、三產業(yè)作為經濟發(fā)展的主要方向，同時注重招商引資，引進了一批大中型工業(yè)生產項目，促進了城鎮(zhèn)化進程和城市空間的擴展，加之人口的大量增加，加速了耕地等農業(yè)用地向城鎮(zhèn)用地的轉移。園地面積的增加則是各縣為增加經濟效益，因地制宜發(fā)展果類的特色優(yōu)勢，例如吳堡縣的蘋果、大棗，延長縣的梨果業(yè)等，從而使得園地面積大幅度增加。而林地面積的增加則是由于西部大開發(fā)政策的實施，加之1999年國家又開始實施“退耕還林還草”政策，推動林地面積不斷增加。

3．1．3 土地利用程度變化

陜北地區(qū)2003－2007年土地利用程度綜合指數(shù)及其變化情況的統(tǒng)計計算結果見表5。

表5 2003－2007年土地利用程度綜合指數(shù)及其變化情況

由表5知，2003－2007年期間，陜北地區(qū)的土地利用程度綜合指數(shù)由222．39降至221．57，呈緩慢減小趨勢，說明區(qū)內土地利用處于調整期或衰退期。分析其主要原因在于:一些地方退耕還林、退耕還草，使土地利用級降低;能源開發(fā)與氣候暖干化雙重作用，造成了區(qū)內局部區(qū)域土壤沙化、環(huán)境污染等問題，直接破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和土地資源，對研究區(qū)的土地利用產生了一定程度的影響;同時也反映出區(qū)內人類活動對土地的干擾性有所控制。此外，通過比較研究期內延安、榆林兩市土地利用程度綜合指數(shù)與地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)平均值，可發(fā)現(xiàn)陜北地區(qū)的土地利用程度差異有加大的趨勢，且延安市的土地利用程度變化量和變化率均高于榆林市。

3．2 陜北地區(qū)生態(tài)承載力統(tǒng)計與分析

3．2．1 生態(tài)承載力動態(tài)變化

2003－2007年延安市、榆林市人均生態(tài)承載力變化與總生態(tài)承載力變化的統(tǒng)計計算結果見表6。

由表6可見，延安、榆林兩市的總生態(tài)承載力和人均生態(tài)承載力變化存在一定的差異，主要表現(xiàn)為:①延安市和榆林市的總承載力均有所減小，但總生態(tài)承載力減少率低于人均生態(tài)承載力減小率。②延安市和榆林市的人均生態(tài)承載力均呈減小趨勢，且延安市的減少量和減少率均高于榆林市。

產生上述差異的原因在于:①由于陜北地區(qū)城市擴展占用耕地以及水土流失等生態(tài)環(huán)境問題，導致以人均耕地面積為主的人均生物生產性土地大量減少，以及局部區(qū)域不合理的土地利用導致其余各類土地增量失衡，致使陜北地區(qū)總生態(tài)承載力降低;②陜北地區(qū)整體總人口數(shù)量基數(shù)龐大及其總量持續(xù)增長，導致該地區(qū)出現(xiàn)嚴重的人口超載現(xiàn)象，降低了該地區(qū)人均生態(tài)承載力。根據聯(lián)合國干旱會議文件，世界上干旱地區(qū)，人口容量為8人/km2，半干旱區(qū)為20人/km2，而陜北地區(qū)實際人口已經大大超過環(huán)境人口容量。以吳旗、志丹、安塞三縣為例，其總人口38．7萬，總面積10 522．5km2，人口密度約 36．7 人/km2，遠高于世界平均水平。

3．2．2 土地利用程度與人均生態(tài)承載力回歸分析

本研究以土地利用程度綜合指數(shù)為自變量，人均生態(tài)承載力為因變量，分別對延安市、榆林市土地利用程度與人均生態(tài)承載力進行回歸分析，利用SPSS13．0確定回歸直線，其協(xié)方差分析結果見表7。

表6 2003－2007年延安、榆林兩市人均生態(tài)承載力變化與總生態(tài)承載力變化

表7 土地利用程度與人均生態(tài)承載力回歸分析結果

上述檢驗結果表明，延安市、榆林市土地利用程度與人均生態(tài)承載力之間均具有統(tǒng)計學意義，其R2值均＜1．000，P值均 ＜0．005。其中，延安市人均生態(tài)承載力隨土地利用程度在一定范圍內減弱而降低，而榆林市人均生態(tài)承載力隨土地利用程度在一定范圍內減弱而升高。造成該反差現(xiàn)象的主要原因在于:目前榆林市已規(guī)劃為國家能源重化工基地，隨著20世紀80年代以來神府煤田、油氣田的大規(guī)模開發(fā)，對土地資源的破壞也越來越嚴重，并隨之導致人口密度的急劇加大;相應于煤炭資源開發(fā)的基礎設施及鐵路的修建占用大量土地，致使生態(tài)環(huán)境超載;存在治理與開發(fā)不能協(xié)調發(fā)展的現(xiàn)象，最終導致榆林地區(qū)的土地利用己出現(xiàn)不可持續(xù)發(fā)展的跡象，使地區(qū)整體生態(tài)風險越來越大。

4 結論與建議

(1)陜北地區(qū)耕地、牧草地面積急劇減少，林地和園地面積增幅較大，針對區(qū)內存在的耕地減少等問題，必須強化土地管理措施，確保農業(yè)發(fā)展對耕地的總需求量，要嚴格限制農業(yè)內部結構調整、非農業(yè)建設占用耕地，有計劃的進行城鎮(zhèn)開發(fā)，實現(xiàn)土地資源的永續(xù)利用。

(2)研究期內，陜北地區(qū)土地利用動態(tài)度差異明顯，延安市年均綜合土地利用動態(tài)度高于榆林市，為陜北地區(qū)平均水平的1．7倍。應根據區(qū)內土地資源和社會經濟發(fā)展規(guī)劃合理制定土地利用總體規(guī)劃，確定區(qū)域土地開發(fā)利用方向，通過各種途徑提高土地利用效率，依法處置閑置土地，合理地開發(fā)利用土地資源。

(3)陜北地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)降低，主要是因近年耕地減少較多所致，在以后的開發(fā)利用中，應充分考慮合理利用現(xiàn)有資源，保持耕地總量的動態(tài)平衡，有計劃地進行開發(fā)。

(4)陜北地區(qū)2003－2007年總生態(tài)承載力和人均生態(tài)承載力均有所降低，其人均生態(tài)承載力降低是總生態(tài)承載力降低和人口基數(shù)龐大及其持續(xù)增長的結果，因此應控制人口數(shù)量，提高人口素質，減少對脆弱環(huán)境的過度依賴;對于工礦開發(fā)和其它建設用地，應開發(fā)與治理并重，確保生態(tài)、社會與經濟的和諧統(tǒng)一。

(5)延安市人均生態(tài)承載力與土地利用程度呈正相關，而榆林市人均生態(tài)承載力與土地利用程度呈負相關。建議在提高土地利用效率的同時，更加嚴格的控制其他用地向建設用地流轉，建設環(huán)境友好型的區(qū)域土地利用模式，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，使區(qū)內土地利用走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

(編輯:田 紅)

［1］任志遠，張艷芳．土地利用變化與生態(tài)安全評價［M］．北京:科學出版社，2003．

［2］劉紀遠．中國資源環(huán)境遙感宏觀調查與動態(tài)研究［M］．北京:中國科學技術出版社，1996:262－275．

［3］莊大方，劉紀元．中國土地利用程度的區(qū)域分異模型的研究［J］．自然資源學報，1997，12(2):146－152．

［4］毛鋒，賓國澍，肖勁松．生態(tài)足跡與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評價［J］．地域研究與開發(fā)，2005，24(5):42－47．

［5］趙先貴，韋良煥，馬彩虹，等．西安市生態(tài)足跡與生態(tài)安全的動態(tài)研究［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，27(1):1－5．

［6］徐中民，陳東景，張志強，等．中國1999年的生態(tài)足跡分析［J］．土壤學報，2002，39(3):441－445．

Dynamic Change of Land Use and Ecological Carrying Capacity in Northern Shaanxi Province

JI Yan-mei WANG Xiao-wen LIANG Bao-cui HONG Lei
(Department of Environmental Science of Northwest University，Xi’an Shaanxi 710127，China)

This paper studied the spatial temporal dynamic change of land use in structure，dynamic trend，degree and ecological carrying capacity in northern Shaanxi Province from 2003 to 2007，and analyzed the relationship between the degree of land use and ecological carrying capacity percapita in Yan’an and Yulin by regression analysis．The result showed that the area and its proportion of arable land，grassland and unused land were reduced，and meanwhile the area of garden land，forest land，residential land，traffic land and water areas were increased;the degree of land use decreased continuously;total and per-capita ecological carrying capacity declined year by year．The paper also analysed and discussied the effect of land use dynamic change on ecological carrying capacity and the corresponding suggestions．

northern Shaanxi Province;land use;ecological carrying capacity;dynamic change;suggestion

X37

A

1002－2104(2011)03專－0271－04

2011-03-03

姬艷梅，碩士生，主要研究方向為生態(tài)工程。

王小文，副教授，主要研究方向為環(huán)境規(guī)劃、水污染控制理論與技術。

國家自然科學基金“西北地區(qū)中小城市生長型規(guī)劃方法研究”子課題“生長型城市生態(tài)環(huán)境規(guī)劃方法研究”(編號:50678147)。