基于GlobeLand30的耕地資源損失過(guò)程研究
——以環(huán)渤海地區(qū)為例

楊 洋，麻馨月，何春陽(yáng)

（1.中國(guó)海洋大學(xué)法政學(xué)院，山東 青島 266100；2.地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京師范大學(xué)），北京 100875；3.北京師范大學(xué)人與環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)性研究中心，北京 100875）

基于GlobeLand30的耕地資源損失過(guò)程研究
——以環(huán)渤海地區(qū)為例

楊 洋1，麻馨月1，何春陽(yáng)2，3

（1.中國(guó)海洋大學(xué)法政學(xué)院，山東 青島 266100；2.地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京師范大學(xué)），北京 100875；3.北京師范大學(xué)人與環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)性研究中心，北京 100875）

研究目的：認(rèn)識(shí)和理解耕地資源損失過(guò)程。研究方法：基于中國(guó)成功研制出的世界上首套30 m分辨率2000—2010年GlobeLand 30數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析方法，綜合分析環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失流向、質(zhì)量和空間特征。研究結(jié)果：2000—2010年，環(huán)渤海地區(qū)土地利用/覆蓋變化劇烈，耕地資源明顯減少，主要損失流向?yàn)槿嗽旄采w、草地、水體和森林；耕地資源損失區(qū)域主要位于降水量較少、海拔較高等耕作條件較差的地區(qū)；耕地資源重心總體向東南方向移動(dòng)，破碎化程度日趨嚴(yán)重。研究結(jié)論：基于GlobeLand30數(shù)據(jù)的耕地資源損失過(guò)程研究能有效揭示耕地資源損失流向、質(zhì)量和空間特征，為區(qū)域耕地資源利用與保護(hù)提供了積極借鑒和參考。

土地利用；耕地資源損失；流向；質(zhì)量；空間；GlobeLand30；環(huán)渤海地區(qū)

1 引言

耕地資源是土地資源的精華，是保障國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)［1］。在中國(guó)，雖然有廣大的草原和草地，也有可觀(guān)的海洋和內(nèi)陸水面，但耕地資源仍然承載著人類(lèi)生存的基本食物來(lái)源［2-3］。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人口數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，中國(guó)耕地資源數(shù)量損失、質(zhì)量降低的現(xiàn)象屢有發(fā)生［4-6］。及時(shí)揭示耕地資源時(shí)空變化特征，對(duì)于耕地資源保護(hù)和國(guó)家糧食安全具有重要意義。

覆蓋了京津冀、山東半島和遼中南三大城市群的環(huán)渤海地區(qū)，是中國(guó)繼長(zhǎng)三角、珠三角之后的第三大增長(zhǎng)極，已經(jīng)進(jìn)入了城鄉(xiāng)發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期［7］。伴隨著城市化進(jìn)程的加快、城市建設(shè)用地的增加，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源數(shù)量損失和質(zhì)量下降等問(wèn)題已引起了多方關(guān)注，學(xué)者們?cè)诟乇徽加脩B(tài)勢(shì)、耕地變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響、耕地利用集約度以及耕地重心轉(zhuǎn)移格局等方面開(kāi)展了一系列有益的研究［8-11］。然而，這些研究多采用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或較小比例尺遙感數(shù)據(jù)獲取該地區(qū)土地利用情況，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且精度較低。因此，快速準(zhǔn)確地獲取研究區(qū)地表覆蓋數(shù)據(jù)尤為重要。

免費(fèi)對(duì)外發(fā)布的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品Globeland 30為土地利用變化相關(guān)研究提供了新的數(shù)據(jù)手段［12-13］，科學(xué)雜志Nature也對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行了報(bào)道［14］。目前，已有不少學(xué)者成功開(kāi)展了該數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究［15-17］。例如，利用該數(shù)據(jù)，陳軍等對(duì)全球城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間分布與變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析［15］，曹鑫等對(duì)全球陸表水體空間格局與波動(dòng)進(jìn)行了初步分析［19］，張宇碩等對(duì)西伯利亞2000—2010年地表覆蓋變化特征進(jìn)行了綜合分析等［17］。此外，該數(shù)據(jù)在對(duì)外公開(kāi)發(fā)布之前開(kāi)展了基于知識(shí)的GlobeLand 30耕地?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量檢查方法與工程實(shí)踐研究，耕地精度高達(dá)83.06%［18］?？梢?jiàn)，利用GlobeLand 30數(shù)據(jù)開(kāi)展區(qū)域耕地資源時(shí)空變化特征研究是具有可行性和可靠性的。

因此，本文以全球地表覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品GlobeLand 30為基礎(chǔ)，利用GIS空間分析方法，揭示環(huán)渤海地區(qū)耕地資源時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，目的在于豐富GlobeLand 30數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例，為區(qū)域耕地資源的合理利用與保護(hù)提出參考，為區(qū)域土地資源可持續(xù)利用與調(diào)控提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1研究數(shù)據(jù)

（1）GlobeLand 30數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是中國(guó)成功研制出的世界上首套30 m分辨率全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，比同類(lèi)全球產(chǎn)品的空間分辨率提高了10倍左右。該數(shù)據(jù)包含2000年和2010年兩個(gè)時(shí)相，包括耕地、林地、水體、人造覆蓋等10大類(lèi)型，全球總體分類(lèi)精度達(dá)80%以上［12-13］，可免費(fèi)下載使用（http://www.globallandcover.com/ GLC30Download/index.aspx）。本文從GlobeLand 30數(shù)據(jù)中獲取環(huán)渤海地區(qū)的地表覆蓋數(shù)據(jù)進(jìn)行使用（圖1，封三）。

（2）氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http://cdc.nmic.cn/home.do）。環(huán)渤海地區(qū)共有90個(gè)氣象站點(diǎn)，選用其中62個(gè)具有2000—2010年完整數(shù)據(jù)的氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)資料。氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)包括2000年和2010年62個(gè)氣象站點(diǎn)的經(jīng)、緯度，各站點(diǎn)的地面月平均溫度及月降水量。

（3）DEM數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)航空航天局（NASA）與日本國(guó)際經(jīng)貿(mào)商業(yè)部（METI）合作開(kāi)發(fā)的全球DEM數(shù)據(jù)產(chǎn)品（ASTER GDEM），空間分辨率為30 m。

2.2研究方法

本文基于2000—2010年GlobeLand 30數(shù)據(jù)分析環(huán)渤海地區(qū)土地利用/覆蓋總體特征，在此基礎(chǔ)上從三個(gè)方面來(lái)表征其耕地資源損失過(guò)程：首先，采用變化量和變化率兩個(gè)指標(biāo)，分行政區(qū)統(tǒng)計(jì)耕地資源面積總體變化和變化劇烈程度，以揭示耕地資源損失流向特征，確定耕地增減的熱點(diǎn)區(qū)域；其次，通過(guò)將耕地資源數(shù)據(jù)與平均氣溫、平均降水量數(shù)據(jù)和高程、坡度數(shù)據(jù)疊加，分別從氣候和地形兩個(gè)方面分析耕地資源損失質(zhì)量特征，確定耕地?fù)p失區(qū)域的質(zhì)量高低；最后，通過(guò)計(jì)算耕地資源重心、耕地資源斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)、聚集度和平均最近距離等來(lái)分析研究區(qū)耕地資源空間變化特征及耕地資源損失景觀(guān)特征（表1）。

（1）分析LUCC總體特征。根據(jù)環(huán)渤海地區(qū)土地利用/覆蓋情況，將土地利用/覆蓋類(lèi)型劃分為：耕地、森林、草地、灌叢地、濕地、水體、人造覆蓋、裸地、海域9類(lèi)，代號(hào)依次為1—9。對(duì)2000年和2010年土地利用/覆蓋圖和按照下列的地圖代數(shù)方法，求得土地利用變化圖Ci×j來(lái)表征土地利用變化的類(lèi)型及其空間分布：

據(jù)此可以求得土地利用類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量關(guān)系的轉(zhuǎn)移矩陣。

（2）分析耕地資源損失流向特征。采用變化量和變化率指數(shù)對(duì)耕地資源流向特征進(jìn)行分析，公式如下：

式（2）中，ΔF為2000—2010年耕地資源面積變化量，F(xiàn)b為2010年耕地資源面積，F(xiàn)a為2000年耕地資源面積。

式（3）中，P為耕地資源面積變化率，ΔF為2000—2010年耕地資源面積變化量，F(xiàn)a為2000年耕地資源面積。

（3）分析耕地資源損失質(zhì)量特征。首先，利用氣象數(shù)據(jù)計(jì)算并生成30 m分辨率的平均氣溫和平均降水量數(shù)據(jù)，分別與耕地資源數(shù)據(jù)疊加，從氣候方面分析環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失區(qū)域的土地質(zhì)量特征。其次，利用DEM數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成環(huán)渤海地區(qū)30 m分辨率的高程和坡度數(shù)據(jù)，分別與耕地資源數(shù)據(jù)疊加，從地形方面分析環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失區(qū)域的土地質(zhì)量特征。

（4）分析耕地資源損失空間特征。首先，計(jì)算耕地資源重心［19］，通過(guò)分析耕地資源重心的移動(dòng)情況揭示耕地資源空間聚集及其位移規(guī)律。其次，在GIS技術(shù)支持下，統(tǒng)計(jì)耕地資源斑塊數(shù)量并計(jì)算其斑塊密度指數(shù)［4］，揭示環(huán)渤海地區(qū)耕地資源空間破碎化情況及其變化特征。再次，將環(huán)渤海地區(qū)2000年和2010年GlobeLand30數(shù)據(jù)及省級(jí)行政區(qū)劃柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，分別得到耕地資源損失主要流向類(lèi)型、不同區(qū)域的柵格數(shù)據(jù)。進(jìn)一步利用FRAGSTATS軟件，從耕地資源損失主要流向類(lèi)型和區(qū)域兩個(gè)維度出發(fā)，計(jì)算耕地資源損失最大斑塊指數(shù)、平均最近距離和聚集度等指數(shù)并分析耕地資源損失主要流向類(lèi)型、不同區(qū)域的景觀(guān)格局特征。

表1 景觀(guān)指數(shù)及其描述Tab.1 Landscape indices and their description

3 結(jié)果分析

3.1環(huán)渤海地區(qū)LUCC總體特征

環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年土地利用/覆蓋變化的基本特征是：（1）耕地資源和濕地資源明顯減少，凈損失面積分別為6223.47 km2和1538.73 km2，所占比例分別從2000年的60.97%和0.56%下降到2010年的59.75%和0.26%，損失率分別為1.99%和53.12%；（2）人造覆蓋、草地和森林均有較大幅度的增加，面積分別增加了4726.82 km2、1360.16 km2和390.68 km2，所占比例分別從2000年的7.56%、11.92%和16.74%上升至2010年的8.48%、12.19%和16.82%，增加率分別為12.19%、2.22%和0.46%；（3）土地利用/覆蓋變化的位置主要集中在城市擴(kuò)張地區(qū)，尤其是北京、天津等大城市周邊的擴(kuò)張地帶（圖1，封三）。

3.2環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失流向特征

對(duì)于整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地資源而言，2000—2010年合計(jì)損失17376.03 km2，損失流向主要表現(xiàn)為耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w、草地、水體和森林4種類(lèi)型。其中，耕地轉(zhuǎn)化為人造覆蓋的面積為8682.58 km2，轉(zhuǎn)化為草地的面積為5133.77 km2，轉(zhuǎn)化為水體的面積為1911.14 km2；轉(zhuǎn)化面積占耕地流失總面積的比重依次為49.97%、29.55%和11.00%（表3）。盡管如此，在環(huán)渤海地區(qū)，耕地資源仍然是絕對(duì)主導(dǎo)景觀(guān)類(lèi)型。

對(duì)于環(huán)渤海地區(qū)5個(gè)省級(jí)行政區(qū)而言，2000—2010年耕地資源流失數(shù)量由大到小依次為山東、河北、遼寧、天津和北京。其中，山東和河北的耕地資源流失面積分別高達(dá)6357.38 km2和6164.81 km2，依次占到了環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的36.59 %和35.48 %（表2）。具體如下：（1）對(duì)于北京而言，耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w、草地和森林，轉(zhuǎn)化面積分別為487.76 km2、63.86 km2和51.00 km2；轉(zhuǎn)化面積占北京耕地流失總面積的比重依次為78.67%、10.30%和8.23%，占整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的比重依次為2.81%、0.37%和0.29%。（2）對(duì)于天津而言，耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w和水體，轉(zhuǎn)化面積分別為602.42 km2和293.05 km2；轉(zhuǎn)化面積占天津耕地流失總面積的比重依次為63.35%和30.82%，占整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的比重依次為3.47%和1.69%。（3）對(duì)于河北而言，耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸亍⑷嗽旄采w、森林和水體，轉(zhuǎn)化面積分別為3143.62 km2、2182.56 km2、384.00 km2和368.09 km2；轉(zhuǎn)化面積占河北耕地流失總面積的比重依次為50.99%、35.40%、6.23%和5.97%，占整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的比重依次為18.09%、12.56%、2.21%和2.12%。（4）對(duì)于遼寧而言，耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?、森林和人造覆蓋，轉(zhuǎn)化面積分別為1532.43 km2、811.52 km2和768.05 km2；轉(zhuǎn)化面積占遼寧耕地流失總面積的比重依次為46.68%、24.72%和23.40%，占整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的比重依次為8.82%、4.67%和4.42%。（5）對(duì)于山東而言，耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w、水體和草地，轉(zhuǎn)化面積分別為4641.78 km2、1076.73 km2和372.36 km2；轉(zhuǎn)化面積占山東耕地流失總面積的比重依次為73.01%、16.94%和5.86%，占整個(gè)環(huán)渤海地區(qū)耕地流失總面積的比重依次為26.71%、6.20%和2.14%。

3.3環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失質(zhì)量特征

從氣候條件來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失區(qū)域主要集中分布于年降水量較少、年均氣溫較高的地區(qū)，且所占比例更大（表3）。具體而言，年降水量少于800 mm的地區(qū)耕地資源損失嚴(yán)重，耕地資源所占比例由2000年的98.61%降至2010年的78.72%，共計(jì)降低了19.89%；年均氣溫高于10°C的地區(qū)耕地資源存在一定的損失，耕地資源所占比例由2000年的66.41%降至2010年的64.16%，共計(jì)降低了2.25%。

從地形條件來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失區(qū)域主要集中分布于高海拔地區(qū)，不同坡度的耕地資源所占比例基本未發(fā)生變化（表4）。具體而言，高程高于1000 m的地區(qū)耕地資源存在一定的損失，耕地資源所占比例由2000年的4.83%降至2010年的4.40%，共計(jì)降低了0.43%；坡度小于25°的地區(qū)耕地資源發(fā)生了微弱的損失，耕地資源所占比例由98.64%降至2010年的98.63%，共計(jì)降低了0.01%。

由上可見(jiàn)，氣候因素比地形因素對(duì)環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源質(zhì)量的限制性程度更大，耕地資源損失區(qū)域主要位于年降水量較少、海拔較高等耕作條件較差的地區(qū)，但年降水量較少地區(qū)的耕地資源損失比例最大。不難看出，干旱化是影響環(huán)渤海地區(qū)耕地資源質(zhì)量的關(guān)鍵性制約因素。

表2 環(huán)渤海地區(qū)各省區(qū)2000—2010年耕地?fù)p失流向Tab.2 The flow direction of the cultivated land loss in Bohai Rim at the provincial level from 2000 to 2010

表3 環(huán)渤海地區(qū)不同氣候條件下的耕地資源分布Tab.3 The distribution of cultivated land resources in different climate conditions in Bohai Rim

表4 環(huán)渤海地區(qū)不同地形條件下的耕地資源分布Tab.4 The distribution of cultivated land resources in different terrain conditions in Bohai Rim

3.4環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失空間特征

環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源重心總體上在向東南方向移動(dòng)（表5）。具體而言，從地理坐標(biāo)來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源重心向東移動(dòng)了0.03°，向南移動(dòng)了0.01°；從平面坐標(biāo)來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源重心向東移動(dòng)了1033.13 m，向南移動(dòng)了1324.75 m。環(huán)渤海地區(qū)東南部主要為廣闊的平原，是區(qū)域主要的糧食生產(chǎn)基地［15］，可見(jiàn)，環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源重心在空間上呈現(xiàn)出向糧食生產(chǎn)基地移動(dòng)的趨勢(shì)。

表5 環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源重心位置Tab.5 The gravity center position of cultivated land resources in Bohai Rim from 2000 to 2010

環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源空間破碎化程度在增大（表6）。具體而言，從斑塊數(shù)量來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源斑塊數(shù)量增長(zhǎng)迅速，從2000年的125487.00個(gè)增至2010年的141188.00個(gè)，增長(zhǎng)了15701.00個(gè)，增長(zhǎng)率約為12.51%；從斑塊密度來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源斑塊密集程度迅速增大，由2000年的0.40個(gè)/km2增至2010年的0.46個(gè)/km2，增長(zhǎng)率約為15.00%?？梢?jiàn)，盡管區(qū)域耕地資源面積總量在減小，但其破碎化程度卻在增大，連通性、完整性和團(tuán)聚性呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，不利于耕地資源規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，亟需采取有力措施緩解這一局面。

表6 環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源空間破碎化特征Tab.6 The spatial fragmentation of cultivated land resources in Bohai Rim from 2000 to 2010

在環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失的4種主要類(lèi)型中，耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸氐陌邏K在空間分布上較為集中，耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w、水體和森林的斑塊則均在空間分布上呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)（表7）。具體而言：（1）耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w的斑塊平均最近距離最小，遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)變?yōu)樗w和森林的斑塊平均最近距離，斑塊團(tuán)聚性不強(qiáng)，在空間分布上較為分散；（2）耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸氐陌邏K聚集度最高，斑塊密度最小，其斑塊連通性較強(qiáng)，在空間分布上較為集中；（3）耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)樗w的最大斑塊指數(shù)、平均最近距離指數(shù)均明顯高于其他耕地資源損失類(lèi)型，具有優(yōu)勢(shì)程度較高的大斑塊，但在空間分布上較為分散；（4）耕地資源轉(zhuǎn)變?yōu)樯值陌邏K聚集度和最大斑塊指數(shù)均明顯小于其他類(lèi)型，斑塊密度明顯大于其他類(lèi)型，其景觀(guān)優(yōu)勢(shì)程度較低，斑塊較小且在空間分布上極為分散。

表7 環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失主要類(lèi)型的景觀(guān)格局特征Tab.7 The landscape pattern of cultivated land loss on main types in Bohai Rim from 2000 to 2010

在環(huán)渤海地區(qū)5個(gè)省級(jí)行政區(qū)中，2000—2010年耕地資源損失景觀(guān)格局特征主要可分為三大類(lèi)：（1）對(duì)于北京和天津而言，北京耕地資源損失斑塊的最大斑塊指數(shù)和聚集度均遠(yuǎn)大于其他省區(qū)，且斑塊密度明顯小于其他省區(qū)；天津耕地資源損失斑塊的平均最近距離比其他省區(qū)都小，且最大斑塊指數(shù)和聚集度均僅次于北京。這表明，北京和天津耕地資源損失斑塊中均含有優(yōu)勢(shì)程度較高的大斑塊，且在空間分布上較為集中。（2）對(duì)于遼寧而言，耕地資源損失斑塊的最大斑塊指數(shù)和聚集度都明顯低于其他省區(qū)，而斑塊密度和平均最近距離則均高于其他省區(qū)。這表明，遼寧耕地資源損失斑塊的景觀(guān)優(yōu)勢(shì)程度較低，斑塊較小且在空間分布上較為分散。（3）對(duì)于河北和山東而言，耕地資源損失斑塊的斑塊密度、最大斑塊指數(shù)、聚集度和平均最近距離在5個(gè)省級(jí)行政區(qū)中均處于中等水平，即河北和山東耕地資源損失斑塊的景觀(guān)格局特征主要介于第（1）類(lèi)和第（2）類(lèi)之間。

4 結(jié)論與討論

4.1結(jié)論

本文基于從2000—2010年GlobeLand30數(shù)據(jù)中獲取的環(huán)渤海地區(qū)地表覆蓋數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析方法，借助Fragstats 3.3軟件，運(yùn)用土地利用類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量關(guān)系轉(zhuǎn)移矩陣、耕地資源面積變化量和變化率指數(shù)、氣候和地形條件下耕地資源分布、重心變化以及多種景觀(guān)指數(shù)，明確研究區(qū)土地利用/覆蓋總體特征，綜合分析耕地資源損失流向、質(zhì)量和空間特征。結(jié)果表明：（1）環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失嚴(yán)重，共損失了6223.47 km2，損失率為1.99%。其中，山東、河北耕地資源損失數(shù)量最多，由于基數(shù)原因，北京耕地資源損失數(shù)量最少。耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽旄采w、草地、水體和森林，雖然也有其他用地類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，但由于占多補(bǔ)少，耕地資源處于赤字狀態(tài)。（2）環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失區(qū)域主要位于降水量較少、海拔較高等耕作條件較差的地區(qū)。從氣候條件看，主要分布在年降水量較少、年均氣溫較高的地區(qū)，且年降水量較少的地區(qū)所占比例更大；從地形條件看，主要分布在高海拔地區(qū)，分布在不同坡度條件下的耕地資源比例基本未發(fā)生變化。相比較而言，氣候因素比地形因素對(duì)研究區(qū)耕地資源質(zhì)量限制性程度更大，干旱化是影響研究區(qū)耕地資源質(zhì)量的關(guān)鍵性制約因素。（3）環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源重心整體向東南方向移動(dòng)，由于東南部主要為廣闊的平原，是研究區(qū)主要的耕地分布與糧食生產(chǎn)基地，耕地資源重心在空間上呈現(xiàn)出向糧食生產(chǎn)基地移動(dòng)的趨勢(shì)；耕地資源斑塊數(shù)量、斑塊密度指數(shù)均有較大幅度的增長(zhǎng)，斑塊密集度增加，耕地田塊規(guī)模變小。耕地資源的連通性、完整性、團(tuán)聚性呈下降趨勢(shì)，破碎化程度日趨嚴(yán)重，不利于集中連片作業(yè)，降低了耕地資源生產(chǎn)力。連通性較強(qiáng)、空間上較為集中的耕地資源損失斑塊主要流向類(lèi)型為草地，多分布于北京市和天津市內(nèi)。

4.2討論

耕地資源損失主要受自然因素和人文因素兩大方面的影響，其中，自然因素主要包括氣候變化、自然災(zāi)害等，人文因素主要包括政策、經(jīng)濟(jì)、人口等。雖然自然因素是土地利用/覆蓋變化的客觀(guān)物質(zhì)基礎(chǔ)，但在中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“第三極”，環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失過(guò)程中的人文因素影響不容忽視。

首先，相關(guān)土地管理政策尤其是退耕還林還草政策的實(shí)施，對(duì)環(huán)渤海地區(qū)耕地資源變化具有強(qiáng)制性和指導(dǎo)性的作用。為保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，國(guó)家發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步做好退耕還林還草試點(diǎn)工作的若干意見(jiàn)》等一系列政策，北京、天津、河北和遼寧均在《退耕還林工程規(guī)劃》（2001—2010年）中的工程建設(shè)范圍之列。

其次，環(huán)渤海地區(qū)作為中國(guó)主體功能區(qū)劃中進(jìn)行城市化開(kāi)發(fā)的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)地區(qū)，對(duì)于城市建設(shè)用地具有巨大的需求，而城市周邊的耕地資源則成為了城市化進(jìn)程中的重要土地來(lái)源。在環(huán)渤海地區(qū)2000—2010年耕地資源損失數(shù)量中，被人造覆蓋占用的耕地資源面積多達(dá)8682.58 km2，占到了耕地資源損失總量的49.97%。

再次，人口的迅速增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也極大地加劇了環(huán)渤海地區(qū)耕地資源損失過(guò)程。2000—2010年，環(huán)渤海地區(qū)人口增長(zhǎng)了1500余萬(wàn)，GDP增長(zhǎng)了約7.89 萬(wàn)億元，二、三產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)居民點(diǎn)、公共設(shè)施和交通用地等建設(shè)用地的需求量急劇增加，從而間接驅(qū)動(dòng)了耕地資源損失過(guò)程。

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（本文責(zé)編：陳美景）

The Loss Process of Cultivated Land based on GlobeLand 30: A Case Study of Bohai Rim

YANG Yang1， MA Xin-yue1， HE Chun-yang2，3
（1. Law & Politics School， Ocean University of China， Qingdao 266100， China； 2. State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology（Beijing Normal University）， Beijing 100875， China； 3. Center for Human-Environment System Sustainability， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

The purpose of this paper is to recognize and understand the loss process of cultivated land. The loss process of cultivated land in Bohai Rim is synthetically analyzed by GIS spatial analysis method from three aspects，namely flow direction， quality and spatial characteristics. The GlobeLand30 data developed by China， which is the first land use/cover data from 2000 to 2010 with 30 m resolution in the world， is used in the paper. The results showed that the land use/cover experienced drastic change in Bohai Rim from 2000 to 2010. The cultivated land resources reduced obviously and mainly converted to artificial surfaces， grass lands， water areas and forests. The loss areas of cultivated land were mainly located in the district with tillage conditions， where had less precipitation with higher altitude. The gravity center of cultivated land generally moved towards the southeast while the fragmentation of cultivated land wasaggravated. The conclusion is that the research based on GlobeLand30 can effectively reveal the flow direction， quality and spatial characteristics of cultivated land loss. It provides positive references for the utilization and protection of regional cultivated land.

land use； loss of cultivated land； flow direction； quality； space； GlobeLand 30； Bohai Rim

F301.21

A

1001-8158（2016）07-0072-08

10.11994/zgtdkx.20160817.134456

2016-04-15；

2016-06-23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401174）；青島市博士后人員應(yīng)用研究項(xiàng)目（82214250）。

楊洋（1984-），女，湖北黃岡人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)橥恋刭Y源可持續(xù)利用。E-mail: yangyang@ouc.edu.cn