生態(tài)用地時空演變研究

宋安安　倪琳　郝月

摘要 社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致我國各類用地之間的競爭日趨激烈，為保證可持續(xù)發(fā)展，必須對生態(tài)用地嚴(yán)加保護(hù)。本文以阜平縣為例，分析了2009—2014年該縣生態(tài)用地的時空變化。結(jié)果表明，隨著建設(shè)用地的擴(kuò)張，生態(tài)用地面積逐漸減少，且由成片分布趨于破碎化、分離化。

關(guān)鍵詞 生態(tài)用地；時空演變；河北阜平

中圖分類號 X171.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）16-0295-02

Space-time Evolution of Ecological Land：A Case Study in Fuping County

SONG An-an 1 NI Lin 2 HAO Yue 2 CHEN Yan-ling 1 ZHANG Chang-chun 2

（1 Baoding ELF Land Technology Co.，Ltd，Baoding Hebei 071000； 2 College of Land and Resources，Agricultural University of Hebei）

Abstract The rapid development of the social economy caused the increasingly fierce competition between the various land in China.In order to guarantee its continual development，it′s necessary to delimit the ecological land space and strongly protect it.Taking Fuping County as a case study，the paper analyzed the space-time evolution between the years of 2009-2014.The results showed that with the expansion of construction land，the eco-logical land decreased，and the distribution tended to be fragmented and separated.

Key words ecological land；space-time evolution；Fuping Hebei

長期以來，社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展不可避免地侵占和破壞了大量具有重要生態(tài)功能和生態(tài)環(huán)境較脆弱的土地，導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境日益惡化，嚴(yán)重威脅著人類經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)用地是指能夠改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，具有重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，但生態(tài)敏感性較高，需要特殊保護(hù)的土地[1]。生態(tài)用地是實現(xiàn)食物生產(chǎn)和人類空間利用功能的前提，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供基本的保障。因此，為統(tǒng)籌推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會和諧與生態(tài)文明的建設(shè)，滿足人類對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的需求，必須科學(xué)合理地劃定生態(tài)用地空間，并對其加以保護(hù)。

眾多專家、學(xué)者基于不同角度對生態(tài)用地進(jìn)行了研究：余 健等[2]、張軍以等[3]、戴 靚等[4]運(yùn)用不同的方法對區(qū)域生態(tài)安全進(jìn)行了評價，肖 強(qiáng)等[5]、曾 杰等[6]從不同方面對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了測算，龍花樓等[7]、喻 鋒等[8]、鄧紅兵等[9]從不同角度構(gòu)建了生態(tài)用地分類體系?？傮w而言，我國對于生態(tài)用地的研究歷時較短，對生態(tài)用地劃定的研究尚顯薄弱。

本文以阜平縣為例，從2009年、2014年2期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中提取出具有生態(tài)功能的土地，定量分析其數(shù)量結(jié)構(gòu)和景觀結(jié)構(gòu)的時空變化特征。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

河北省阜平縣地處太行山中段的東麓，地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°45′～114°37′、北緯38°39′～39°08′，西部、北部均與山西省交界，縣域面積2 527.14 km2。全縣轄5個鎮(zhèn)、8個鄉(xiāng)，具有中山、低山和丘陵3種地貌類型。阜平縣屬于大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫為12.6 ℃，常年積溫為801.9 ℃，年均降水量為550～790 mm；無霜期為140～190 d，地方小氣候特征明顯。2015年末，全縣生產(chǎn)總值突破32億元，較“十一五”末增長40.2%；規(guī)模以上工業(yè)增加值完成3.1億元，較“十一五”末增長95.0%。以上數(shù)據(jù)充分顯示了縣域經(jīng)濟(jì)較快發(fā)展的趨勢。

1.2 數(shù)據(jù)處理與研究方法

本文首先借助ArcGIS10.0軟件，提取2009年、2014年具有生態(tài)功能的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，分析整理后將其劃分為綠色生態(tài)空間用地（耕地、園地、林地和草地）、藍(lán)色生態(tài)空間用地（水域和濕地）和未利用生態(tài)空間用地（未利用地），構(gòu)建各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)移矩陣，分析其數(shù)量結(jié)構(gòu)的變化；其次借助Fragstats軟件計算斑塊數(shù)量、斑塊密度、平均斑塊面積等景觀指數(shù)，分析其景觀空間結(jié)構(gòu)的變化。

2 生態(tài)用地演變分析

2.1 生態(tài)用地空間的數(shù)量結(jié)構(gòu)變化

土地利用類型轉(zhuǎn)變是指在土地開發(fā)利用的過程中，由于土地空間位置的固定性和不可移動性，為了充分發(fā)揮土地價值，將某一種土地用途改變?yōu)榱硪环N用途的過程。本文在ArcGIS10.0支持下，利用ArcToolbox和Intersect工具將2期土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行空間疊置分析，然后再通過加字段和重新計算幾何體面積將屬性表導(dǎo)出，通過利用Excel中數(shù)據(jù)透視表功能制作各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)移矩陣。結(jié)果詳見表1。

從表1結(jié)果可以看出，各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地有流入和流出2個轉(zhuǎn)移方向。一是由表1各行可以看出，各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地轉(zhuǎn)出去向和面積。在2009—2014年，綠色和藍(lán)色生態(tài)空間用地分別流出125.06、9.63 hm2，全部流向建設(shè)用地。未利用生態(tài)空間用地流出647.79 hm2，主要流向綠色生態(tài)空間用地，面積為530.30 hm2，共占流出總面積的81.86%。建設(shè)用地流出29.51 hm2，全部流向綠色生態(tài)空間用地。二是由表1各列可以看出，各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地的補(bǔ)充來源和面積。在2009—2014年，綠色生態(tài)空間用地補(bǔ)充了559.81 hm2，主要來自于未利用生態(tài)空間用地，面積為530.30 hm2，占綠色生態(tài)空間用地補(bǔ)充面積的94.73%。藍(lán)色生態(tài)空間用地和未利用生態(tài)空間用地則沒有得到補(bǔ)充。建設(shè)用地補(bǔ)充了252.18 hm2，主要來自于綠色生態(tài)空間用地和未利用生態(tài)空間用地，分別為125.06 hm2和117.49 hm2，兩者共占建設(shè)用地補(bǔ)充面積的96.18%。

綜上可以看出，2009—2014年，除綠色生態(tài)空間用地面積有所增加以外，其余各類生態(tài)空間用地均有不同程度的減少，尤其以未利用生態(tài)空間用地減少的數(shù)量最多。這是因為5年間阜平縣城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，建設(shè)用地侵占了各類具有生態(tài)功能的土地。此外，阜平縣大力實施土地整治（占補(bǔ)平衡）項目導(dǎo)致大量的未利用地被開發(fā)。

2.2 生態(tài)用地空間的景觀結(jié)構(gòu)變化

本研究借助ArcGIS10.0軟件，首先對2009年、2014年2期的3類生態(tài)用地數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化處理，轉(zhuǎn)換成Fragstats軟件能夠判別的Grid柵格，然后借助Fragstats軟件分別計算 3類生態(tài)用地的斑塊數(shù)量、斑塊密度和平均斑塊面積等景觀指數(shù)，分析2期生態(tài)用地景觀結(jié)構(gòu)的變化。分析結(jié)果詳見表2。

斑塊個數(shù)作為反映景觀要素空間格局的基礎(chǔ)性指標(biāo)，通常情況下與景觀破碎度呈正相關(guān)。由表2可以看出，2009—2014年，3類生態(tài)用地的斑塊數(shù)量均有所增加，綠色生態(tài)空間用地由6 677個增加到6 839個，藍(lán)色生態(tài)空間用地由1 606個增加到1 613個，未利用生態(tài)空間用地由606個增加到738個，反映了3類生態(tài)用地景觀破碎度的增加。其中，未利用生態(tài)空間用地斑塊個數(shù)增加的比率最大，增加了2.782%，說明未利用生態(tài)空間用地景觀日趨破碎，反映了人類活動對未利用地的巨大干擾程度。

斑塊密度反映了一定面積上景觀異質(zhì)性及景觀整體斑塊分化程度，斑塊密度越高，說明斑塊規(guī)模越小，景觀異質(zhì)性越高。由表2可以看出，2009—2014年，3類生態(tài)用地的斑塊密度均大幅增加，綠色生態(tài)空間用地由2.748個/hm2增加到2.817個/hm2，藍(lán)色生態(tài)空間用地由0.661個/hm2增加到0.665個/hm2，未利用生態(tài)空間用地由0.249個/hm2增加到0.304個/hm2，表明3類生態(tài)用地的斑塊規(guī)模越來越小，景觀異質(zhì)性越來越高。其中，未利用生態(tài)空間用地斑塊密度增加的幅度最大，增加了22.088%，說明人類活動造成大塊的未利用地被分割。

平均斑塊面積反映了區(qū)域土地利用布局中各種土地利用類型的面積特征。由表2可以看出，2009—2014年，3類生態(tài)用地的平均斑塊面積均減少，綠色生態(tài)空間用地由9.874 hm2減少到9.699 hm2，藍(lán)色生態(tài)空間用地由3.683 hm2減少到3.661 hm2，未利用生態(tài)空間用地由282.438 hm2減少到231.044 hm2，表明3類生態(tài)用地的斑塊規(guī)模越來越小，破碎化越來越嚴(yán)重。其中，未利用生態(tài)空間用地平均斑塊面積減少的比例最大，減少了18.197%，說明人類活動占用了大量的未利用地。

由于在短短的5年內(nèi)自然條件的變化比較微小，所以上述現(xiàn)象強(qiáng)有力地說明了隨著建設(shè)用地的擴(kuò)張，人類活動使生態(tài)用地由成片分布趨于破碎化、分離化，其中對未利用生態(tài)空間用地的影響最為嚴(yán)重。阜平縣的生態(tài)空間景觀結(jié)構(gòu)越來越細(xì)碎，連通性差，阻礙了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流、能量流以及信息流的傳輸和交換，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)論

本文首先借助ArcGIS10.0軟件提取2009年、2014年具有生態(tài)功能的耕地、園地、林地、草地、水域和未利用地等土地利用數(shù)據(jù)，綜合歸并為綠色生態(tài)空間用地（耕地、園地、林地、草地）、藍(lán)色生態(tài)空間用地（水域、濕地）、未利用生態(tài)空間用地（未利用地），構(gòu)建各類生態(tài)空間用地與建設(shè)用地的轉(zhuǎn)移矩陣，分析其數(shù)量結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，阜平縣2009—2014年，除綠色生態(tài)空間用地面積有所增加以外，其余各類生態(tài)空間用地都有不同程度的減少，尤其是未利用生態(tài)空間用地減少的數(shù)量最多。

此外，本文在Fragstats軟件的支持下，計算各類生態(tài)空間用地的斑塊數(shù)量、斑塊密度、平均斑塊面積等景觀指數(shù)，分析其景觀空間結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，2009—2014年3類生態(tài)空間用地的斑塊數(shù)量、斑塊密度均大幅增加，平均斑塊面積均明顯下降，強(qiáng)有力地說明了隨著建設(shè)用地的擴(kuò)張，生態(tài)用地由成片分布趨于破碎化、分離化。

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