寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化與驅(qū)動(dòng)因素分析

金鵬 張健 王寧

摘 要：為了探討未來(lái)土地利用方向和優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)土地資源的高效利用，研究區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)演變和驅(qū)動(dòng)因素十分重要。本文采用2013—2018年寶雞市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用土地利用數(shù)量、程度、空間變化等指標(biāo)測(cè)算模型分析土地利用演化規(guī)律，并用主成分分析法對(duì)主要驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：2013—2018年，寶雞市耕地、園地、林地、草地面積均減少，土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整明顯;城鎮(zhèn)用地、交通運(yùn)輸用地、村莊用地面積急劇增加，與耕地面積的減少呈顯著的負(fù)相關(guān)性;土地利用程度綜合指數(shù)逐年上升，人類對(duì)土地的利用程度加深，土地利用率越來(lái)越高;利用主成分分析法對(duì)影響土地利用結(jié)構(gòu)演化的人文因素進(jìn)行了分析，得出主要驅(qū)動(dòng)因素為人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)水平、城鎮(zhèn)化水平和農(nóng)業(yè)化水平。因此，寶雞市走集約型發(fā)展道路，提高土地開發(fā)利用率，優(yōu)化并調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)寶雞市土地資源的高效利用。

關(guān)鍵詞：土地利用;結(jié)構(gòu)演化;驅(qū)動(dòng)因素;寶雞市

中圖分類號(hào)：S2 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201030025

引言

土地資源是人類生存及其繁衍的基礎(chǔ)，土地利用及其變化對(duì)于表征人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境影響的程度具有重要作用，也是全球變化研究的熱點(diǎn)和前沿話題，一直深受國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的持續(xù)性關(guān)注[1-9]。近幾年，國(guó)外土地利用側(cè)重于研究土地與生態(tài)關(guān)系及土地利用動(dòng)態(tài)變化的預(yù)測(cè)[1-4]，國(guó)內(nèi)研究側(cè)重于從不同角度采用多種方法對(duì)土地利用變化演變趨勢(shì)、驅(qū)動(dòng)力影響及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響[5-9]。

按照《關(guān)中—天水經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出的總體要求以及絲綢之路的重新激活這個(gè)重要契機(jī)，對(duì)于寶雞市的土地利用進(jìn)行研究十分重要。目前關(guān)于土地利用結(jié)構(gòu)方面的研究比較多，陳磊等運(yùn)用信息熵和SSM模型分析了南京市土地利用結(jié)構(gòu)時(shí)空格局差異，并構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型探討驅(qū)動(dòng)因素[6];胡源等采用多樣化指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、和均勻度指數(shù)分析了武漢市多年來(lái)土地利用結(jié)構(gòu)變化[8];張瑜等基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)評(píng)估模型研究了黃土高原土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響程度以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系[9];于雪麗等采用熵值函數(shù)模型分析土地利用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)方法引起土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵變化的驅(qū)動(dòng)因素[10];王啟明采用土地利用動(dòng)態(tài)度和土地利用強(qiáng)度指數(shù)分析了寶雞市土地利用的速率和程度的變化趨勢(shì)[11];郭力宇等運(yùn)用GIS技術(shù)和景觀格局分析方法，系統(tǒng)分析區(qū)域土地利用與景觀格局時(shí)空演變特征[12];張洪敏等利用遙感技術(shù)研究區(qū)域生態(tài)變化特點(diǎn)，對(duì)寶雞市城區(qū)及其土地利用類型的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)[13];劉佳等對(duì)寶雞市土地利用經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究[14];任志遠(yuǎn)等基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）概念模型，研究區(qū)的生態(tài)安全變化狀況進(jìn)行深入研究，并利用灰色系統(tǒng)理論中的灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)[15]。已有研究主要采用數(shù)值模擬、模型預(yù)測(cè)、遙感、GIS分析和景觀生態(tài)等方面研究土地利用的空間特征和演變過(guò)程，寶雞市地理位置十分重要，研究寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化和驅(qū)動(dòng)因素分析具有重要意義。

本文采用土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)作為詳細(xì)的數(shù)據(jù)源，對(duì)2013—2018年寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化規(guī)律進(jìn)行了研究，并且利用主成分分析法分析土地利用結(jié)構(gòu)演化的主要驅(qū)動(dòng)因素，為土地管理法律法規(guī)和土地規(guī)劃的合理制定提供了理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

寶雞市是陜西省第2大城市，位于E106°18′～108°03′，N33°35′～35°06′，處于西安、蘭州、銀川、成都4個(gè)省會(huì)城市的中心位置，是通往祖國(guó)西南、西北的重要交通樞紐。市域內(nèi)地形主要構(gòu)成為秦嶺群峰與渭河平原，具有南、西、北三面環(huán)山，以渭河為中軸向東拓展，呈尖角開口槽形的特點(diǎn)。屬于暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。寶雞市轄3個(gè)市轄區(qū)、9個(gè)縣，如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

采用寶雞市2013—2018年土地利用現(xiàn)狀年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取通過(guò)收集各縣區(qū)1∶10000的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)在精度和時(shí)間上比傳統(tǒng)方法更好。本研究利用土地利用數(shù)量、程度、空間變化相關(guān)指標(biāo)和數(shù)學(xué)模型對(duì)寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化規(guī)律進(jìn)行定量與定性分析。

2.1 土地利用數(shù)量變化指標(biāo)

從表2可以看出，2013—2018年研究區(qū)各種土地利用類型都發(fā)生了顯著的變化，但不同土地利用類型變化的總量、變化幅度和變化速度卻存在明顯差異。農(nóng)用地?cái)?shù)量較大幅度減少，其中林地和耕地減少面積更為突出，農(nóng)用地面積整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì);建設(shè)用地增加顯著，其中城鎮(zhèn)用地增加最多，交通建設(shè)用地次之。這是由于了近6a間城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快速度，區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，因?yàn)槌擎?zhèn)用地土地生產(chǎn)效益較好以及寶雞市注重工業(yè)發(fā)展，寶雞市近年通過(guò)增減掛鉤政策，農(nóng)業(yè)地減少逐漸向城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加的趨勢(shì)。采礦用地增加了16.75hm2，顯示了近幾年隨著自然資源部門限制小型采礦企業(yè)以及資源稟賦的限制，采礦規(guī)模并未顯著擴(kuò)大;村莊用地增加了614.79hm2，說(shuō)明近幾年隨著生活水平的提高，農(nóng)民對(duì)于住房條件進(jìn)行了改善，住房面積進(jìn)一步擴(kuò)大。從變化的總量來(lái)看，林地、耕地、城鎮(zhèn)用地、交通用地、園地依次排名靠前;從變化幅度和變化速率來(lái)看，交通運(yùn)輸用地、園地、草地、水域及水利設(shè)施用地、村莊用地依次排名。

3.2 土地利用程度變化分析

為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精確度，將寶雞市3個(gè)市轄區(qū)和9個(gè)縣同時(shí)統(tǒng)計(jì)，這樣將寶雞市域一共劃分為12個(gè)區(qū)縣。計(jì)算出寶雞全域范圍2013—2018年土地利用程度綜合指數(shù)及其變化和土地利用程度變化量和變化率，見表3、4。由表3分析，2013—2018年寶雞市全域土地利用程度綜合指數(shù)持續(xù)緩慢上升，至2018年分值已經(jīng)達(dá)到較高的205.581，這反映出寶雞市人為因素對(duì)土地利用的影響巨大，并隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)土地利用的影響持續(xù)上升。其中，2016年和2017年土地利用程度年變化量和變化率較大，這反應(yīng)了寶雞市在2016—2017年土地利用開發(fā)深度相對(duì)其它時(shí)間段相對(duì)較大。

從分區(qū)來(lái)看，在土地利用程度綜合指數(shù)方面，各分區(qū)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。2013年和2018年變化趨勢(shì)一樣，均為金臺(tái)區(qū)>扶風(fēng)縣>岐山縣>眉縣>鳳翔縣>渭濱區(qū)>陳倉(cāng)區(qū)>千陽(yáng)縣>隴縣>麟游縣>鳳縣>太白縣;在土地利用程度變化量方面，金臺(tái)區(qū)以0.85的分值高居第1，渭濱區(qū)、眉縣和岐山縣居2～4位;在土地利用程度變化率方面，渭濱區(qū)、金臺(tái)區(qū)、眉縣列前3位。

3.3 土地利用空間變化分析

依據(jù)式（6）、（7）計(jì)算土地利用類型相對(duì)變化率，見表5。

由表5分析可知，寶雞市全域耕地相對(duì)變化率渭濱區(qū)最高，變化率達(dá)到14.6186，寶雞市金臺(tái)區(qū)、眉縣的耕地相對(duì)變化率為6.2698，4.0262，3個(gè)區(qū)域的耕地變化率均高于寶雞市的全域水平;園地的相對(duì)變化率區(qū)域之間差異也較大，扶風(fēng)縣的園地發(fā)展也相對(duì)較快，說(shuō)明6a時(shí)間2個(gè)區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度相對(duì)較大;城鎮(zhèn)用地中麟游縣、眉縣、太白縣的相對(duì)變化率較高，反映了這些區(qū)域城鎮(zhèn)化程度相對(duì)快于其它地區(qū);采礦用地的區(qū)域變化差異最大，千陽(yáng)縣達(dá)到12.0695，岐山縣、麟游縣相對(duì)變化率也很高;村莊用地相對(duì)變化率為渭濱區(qū)、太白縣、麟游縣，反映了這些區(qū)域人口增長(zhǎng)速度相對(duì)快于其它地區(qū);交通運(yùn)輸用地渭濱區(qū)、金臺(tái)區(qū)、鳳縣變化率較高，說(shuō)明寶雞市6a間在這幾個(gè)地區(qū)交通方面投入強(qiáng)度較大。

4 土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素分析

寶雞市土地利用變化受眾多因素綜合驅(qū)動(dòng)的影響，受多層次、多方面的制約。如，土地自身?xiàng)l件的限制、人口增長(zhǎng)的速度、人類對(duì)土地開發(fā)利用活動(dòng)、宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)和經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)等，可以歸納為自然因素和人文因素。其中，自然因素在在短期內(nèi)對(duì)土地利用變化的影響不大，而人文因素是影響土地利用變化的主要因素。因此，本文選擇“主成分分析法”對(duì)影響土地利用變化的人文因素進(jìn)行定量分析，分析結(jié)果有助于理清和把握各因素對(duì)于土地利用的影響，從而針對(duì)具體情況制定土地政策。

根據(jù)主成分分析方法的研究思路，按照綜合性、主導(dǎo)性以及指標(biāo)的可獲取性為原則，本文選取了反映人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的12個(gè)人文因素，如表6所示。

這12個(gè)因素均選取2013—2018年的數(shù)據(jù)作為分析樣本，數(shù)據(jù)來(lái)源于寶雞市統(tǒng)計(jì)年鑒（2013—2018），見表7。

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS25中文版進(jìn)行分析，計(jì)算得出特征值及各個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率（如表7）。從表7可知，第1主成分到第3主成分的累積貢獻(xiàn)率為96.392%，達(dá)到了主成分分析要求的85%～95%的標(biāo)準(zhǔn)，因此求出第1主成分、第2主成分以及第3主成分即可，這樣的結(jié)果已經(jīng)能夠充分反映寶雞市的土地利用變化的綜合情況。

為了使主成分分析便于解釋，采用最大方差旋轉(zhuǎn)法對(duì)因子載荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得到因子旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣，見表8。這樣使因子載荷矩陣的因子載荷的平方值趨于方向化，大的載荷和小的載荷更容易區(qū)分。

由表8、9可以得出，影響寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演變的主要驅(qū)動(dòng)因素。

第1主成分的貢獻(xiàn)率為72.928%，與VAR-3、VAR-2、VAR-9、VAR-12、VAR-4、VAR-7、VAR-1、VAR-8、VAR-10有較大的正相關(guān)，所反映的信息綜合全面，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口增長(zhǎng)、城市化密切相關(guān)。全市地區(qū)生產(chǎn)總值是最具有活力的土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素之一，2013—2018年，寶雞市GDP由1545.91億元增加到2265.16億元，增長(zhǎng)了719.25億元，增幅46.53%，地區(qū)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)最直接地加速了土地利用結(jié)構(gòu)演變的進(jìn)程;農(nóng)村居民人均純收入2013—2018年，由7721元變成11936元，人民生活水平普遍提高。非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量也顯著增加，快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)必然伴隨著城鎮(zhèn)用地的增長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致交通用地等基礎(chǔ)設(shè)施用地逐漸增加。第1主成分與VAR-3、VAR-2、VAR-9、VAR-12相關(guān)性最大，而這4個(gè)因素GDP、非農(nóng)業(yè)人口數(shù)、農(nóng)村居民人均純收入、人口密度對(duì)寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演變的影響較大。

第2主成分與VAR-6、VAR-8、VAR-1具有較高的相關(guān)性。從總?cè)丝跀?shù)來(lái)看，寶雞市的總?cè)丝跀?shù)不斷增加，2013—2018年由374.46萬(wàn)人增長(zhǎng)為377.1萬(wàn)人，凈增2.64萬(wàn)人，增幅約為0.71%;城鎮(zhèn)居民人均純收入由28509元增長(zhǎng)為31802元，凈增3293元?？梢哉f(shuō)明，寶雞市在人口增長(zhǎng)的情況下城鎮(zhèn)居民生活水平也在不斷提高。因此，綜合來(lái)看人口增加，經(jīng)濟(jì)水平提高等因素是寶雞市2013—2018年土地利用變化的主要影響因素。

第3主成分與VAR-10為正相關(guān)關(guān)系且具有較大的相關(guān)性。糧食單產(chǎn)由2013年的287.57kg·667m-2變?yōu)?018年的292.3kg·667m-2，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，農(nóng)民對(duì)于基本農(nóng)田進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)以及對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料的投入加大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的上升使得糧食產(chǎn)量逐漸加大。所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平對(duì)于寶雞市的土地利用變化也有影響，這些因素共同促進(jìn)了寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演變進(jìn)程。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

運(yùn)用本文引用的3個(gè)模型對(duì)寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)果表明如下。

2013—2018年，寶雞市不同土地利用類型變化量存在明顯差異，變化幅度和變化速度也是如此，耕地、園地、林地、草地等農(nóng)用地面積均有減少，因地制宜的對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，城鎮(zhèn)用地、交通用地和村莊用地有所增加。說(shuō)明近年來(lái)，土地利用類型由農(nóng)用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的趨勢(shì)，這樣對(duì)于寶雞市的土地利用率更高、土地收益更好，從土地利用變化幅度和土地利用變化速率兩者綜合來(lái)看，城鎮(zhèn)用地、交通運(yùn)輸用地和園地變化幅度居前3位。

土地利用程度綜合指數(shù)持續(xù)上升，表明近年來(lái)土地利用程度逐漸加深，人類因地制宜地對(duì)土地利用，利用效率越來(lái)越高。其中，2016年和2017年寶雞市對(duì)土地開發(fā)利用的程度最高，在分區(qū)土地利用程度變化量和變化率上，前3位是金臺(tái)區(qū)、渭濱區(qū)、眉縣。

從土地利用空間變化率分析，渭濱區(qū)、金臺(tái)、眉縣這3個(gè)區(qū)域耕地相對(duì)變化率位居前3;園地變化率渭濱區(qū)、扶風(fēng)縣較高;城鎮(zhèn)用地中麟游縣、眉縣、太白縣的相對(duì)變化率較高，反映了這些區(qū)域城鎮(zhèn)化程度要快于其它地區(qū);采礦用地的相對(duì)變化率依次為千陽(yáng)縣、岐山縣、麟游縣;村莊用地相對(duì)變化率為渭濱區(qū)、太白縣、麟游縣，反映了這些區(qū)域人口增長(zhǎng)速度相對(duì)快于其他地區(qū);交通運(yùn)輸用地渭濱區(qū)、金臺(tái)區(qū)、鳳縣變化率較高。其中采礦用地土地利用類型變化差異性最大。

通過(guò)定性分析和運(yùn)用主成分分析法對(duì)寶雞市的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了綜合對(duì)比，得出影響寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化的主要驅(qū)動(dòng)因素有4個(gè)：人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

5.2 討論

寶雞市在未來(lái)一段時(shí)期經(jīng)濟(jì)仍將穩(wěn)定發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整將更加合理，城市綜合實(shí)力也將進(jìn)一步增強(qiáng)。這必將導(dǎo)致耕地保護(hù)難度加大，對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化、土地利用合理布局和土地資源保護(hù)提出更高要求。本研究以寶雞市各區(qū)縣土地利用類型為研究對(duì)象，掩蓋了縣域內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)的差異性，今后研究更應(yīng)該細(xì)化，研究結(jié)果可以反映近年寶雞市土地利用結(jié)構(gòu)演化趨勢(shì)，并且進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)因素分析。因此，寶雞市今后應(yīng)注重保護(hù)耕地，盤活存量用地，集約利用土地，持續(xù)優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，努力實(shí)現(xiàn)“效率型”土地利用模式，使土地利用更科學(xué)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用的發(fā)展道路，為實(shí)現(xiàn)寶雞市一帶一路建設(shè)和關(guān)天經(jīng)濟(jì)區(qū)的良好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯 周康）