基于“水土保持功能分區(qū)”的土地利用轉(zhuǎn)型及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究

樂立，邢穎，周宇洋，張杭杭，張光鑒

摘 要 以都勻市水土保持功能分區(qū)為例，基于2010，2015和2017年度土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)和生態(tài)貢獻(xiàn)率對各功能區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型方式和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：2010—2017年期間都勻市各水土保持功能區(qū)生態(tài)和生產(chǎn)用地面積減少，生活用地面積增加，各水土保持功能區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)整體略微下降，但總體上基本維持穩(wěn)定。從土地利用轉(zhuǎn)型對生態(tài)環(huán)境影響貢獻(xiàn)度分析，2010—2017年期間各水土保持功能區(qū)并存生態(tài)環(huán)境改善和惡化2種趨勢，但環(huán)境惡化趨勢明顯大于環(huán)境改善趨勢，亟待開展生態(tài)用地建設(shè)和生態(tài)修復(fù)工作。

關(guān)鍵詞 水土保持功能分區(qū);土地利用轉(zhuǎn)型;生態(tài)環(huán)境效應(yīng);都勻市

中圖分類號：k9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Study on Land Use Transition and Eco-environmental Effects Based on "Soil and Water Conservation Functional Zoning" ： Take Duyun City as an Example

Yue Li1 ， Xing Ying 2 ， Zhou Yuyang1 ， Zhang Hanghang1 ， Zhang Guangjian3

（1.Duyun Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000; 2.Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun Guizhou 558000; 3.Qiannan Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000）

Abstract： Taking the water and soil conservation functional zoning in Duyun City as an example， based on the current land use data in 2010， 2015 and 2017， the land use transformation mode and eco-environmental effect of each functional area were studied through land use transfer matrix， eco-environmental quality index and ecological contribution rate. The results show that during the period 2010-2017， the ecological and production land area of the soil and water conservation functional areas in Duyun City decreased， the living land area increased and the ecological environment quality index of the soil and water conservation functional areas declined slightly as a whole， but remained stable on the whole. From the analysis of the contribution of land use transition to the ecological environment， the ecological environment improvement and deterioration trends coexist in the water and soil conservation functional areas during the period 2010—2017， but the environmental deterioration trend is significantly greater than the environmental improvement trend. Ecological land construction and ecological restoration work? urgently needs to be carried out.

Keywords： soil and water conservation functional zoning; land use transformation; eco-environmental effects; Duyun city

水土保持功能分區(qū)作為區(qū)域科學(xué)制定水土保持規(guī)劃和開展水土保持工作的重要依據(jù)和基礎(chǔ)工作[1-2]，在全面分析區(qū)域自然條件、土壤侵蝕類型和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等影響區(qū)域水土流失的各種因素的基礎(chǔ)上，通過不同水土流失防治功能區(qū)的劃分，精確有效地指導(dǎo)水土流失防治措施總體設(shè)計(jì)與布局，達(dá)到因地制宜、分類指導(dǎo)、提高水土流失綜合防治的成效[3-4]。

土地利用結(jié)構(gòu)變化作為影響區(qū)域水土流失的重要因素之一，“生態(tài)”“生產(chǎn)”和“生活”三大主導(dǎo)功能地類間相互轉(zhuǎn)型，能夠較好反映各區(qū)域發(fā)展的特點(diǎn)[5]，其變化過程對水土流失的影響亦有著重要意義。

本文選取貴州省級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)的都勻市作為研究區(qū)域，結(jié)合區(qū)域水土保持功能分區(qū)與土地利用轉(zhuǎn)型研究理論與方法，探究都勻市各水土保持功能區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)型特點(diǎn)、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化趨勢，為都勻市和其他喀斯特地區(qū)的水土保持、土地資源利用開發(fā)和生態(tài)修復(fù)提供一定參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

都勻市境內(nèi)地勢北部高、多山地，中南部有狹長的河谷盆地，地貌類型復(fù)雜多樣，氣候類型為亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均降雨量1 431.1 mm，年平均氣溫16.1℃。都勻市位于貴州西南喀斯特地形地貌區(qū)，屬于都柳江省級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域，市域水土流失面積由2010年390.8 km2減少到2015年340.22 km2，且各水土保持分區(qū)水土流失面積均呈減少趨勢（見圖1）。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文水土流失相關(guān)數(shù)據(jù)來源于《貴州省水土保持公告（2011—2015）》《都勻市水土保持規(guī)劃（2016—2030）》;年度土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)來源于都勻市自然資源局;借鑒何青澤、袁悅等研究成果制定不同二級地類生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)[6-8]，建立都勻市“三生”土地利用主導(dǎo)功能三級分類體系[9-10]，如表1所示。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型模型

轉(zhuǎn)型模型可全面直觀地反映不同時(shí)期內(nèi)土地利用類型的變化轉(zhuǎn)移方向。本文利用ArcGIS軟件平臺(tái)，對不同時(shí)期研究區(qū)域土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，得到2010—2015年、2015—2017年土地利用轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。其表達(dá)式為：

（1）

式中：Sij代表i類土地利用類型轉(zhuǎn)換為j類型地類的面積。

2.2.2 區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)反映研究區(qū)內(nèi)各土地利用類型所具有的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，并定量表征某一區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況，其表達(dá)式為[11]：

（2）

式中：EVt為區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù);LUi和Ci分別為區(qū)域內(nèi)t時(shí)期第i種土地利用類型面積和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù);TA為區(qū)域總面積;n為區(qū)域內(nèi)土地利用類型數(shù)量。

2.2.3 區(qū)域土地利用變化類型生態(tài)貢獻(xiàn)率

區(qū)域土地利用變化類型生態(tài)貢獻(xiàn)率指區(qū)域內(nèi)某種土地利用變化所導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改變，表達(dá)式為[11]：

CLEI=（LEt+1-LEt）LA/TA? ? ?（3）

式中：CLEI為土地利用變化類型生態(tài)貢獻(xiàn)率;LEt+1和LEt分別為某種土地利用變化類型所反映的變化初期和末期土地利用類型所具有生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù);LA為該變化類型的面積;TA為區(qū)域總面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型分析

本研究引用《都勻市水土保持規(guī)劃（2016—2030）》劃定的水土保持功能區(qū)（見圖2），運(yùn)用ArcGIS空間提取西部中度流失生態(tài)維護(hù)區(qū)、中部中度流失人居環(huán)境維護(hù)區(qū)、東部中度流失土壤保持區(qū)、東南部中度流失生態(tài)維護(hù)區(qū)2010—2017年各階段土地利用功能轉(zhuǎn)移方式（見圖3）。

西部中度流失生態(tài)維護(hù)區(qū)作為傳統(tǒng)的農(nóng)耕區(qū)域，2010—2015年期間水土流失面積下降13.56 km2。從二級地類轉(zhuǎn)移角度分析（見表2），2010—2015年林地生態(tài)用地、牧草地生態(tài)用地、其他生態(tài)用地和水域生態(tài)用地面積均有所減少，生態(tài)用地轉(zhuǎn)移去向主要以農(nóng)業(yè)和工礦生產(chǎn)用地及城鎮(zhèn)生活用地;2015—2017年各二級生態(tài)用地面積均呈下降趨勢。作為生態(tài)維護(hù)區(qū)，今后的水土保持和土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整工作應(yīng)以生態(tài)建設(shè)和恢復(fù)為主，增加水保林和封禁治理的建設(shè)，提高區(qū)域林草覆蓋率，布設(shè)生態(tài)清潔型小流域，以點(diǎn)帶面推動(dòng)區(qū)域水土流失工作。

同以上方法測算，中部中度流失人居環(huán)境維護(hù)區(qū)作為都勻市主要生活用地區(qū)域， 2010—2015年間水土流失面積減少13.13 km2。從二級地類轉(zhuǎn)移角度分析，2010—2015年城鎮(zhèn)生活用地增加821.8 hm2，增加地類主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、林地、牧草地和水域生態(tài)用地;2015—2017年期間城鎮(zhèn)生活用地增加473.46 hm2，農(nóng)村生活用地增加59.83 hm2，增加地類主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和林地生態(tài)用地，其間林地、牧草地、水域和其他生態(tài)用地均有不同程度的減少。作為人居環(huán)境維護(hù)區(qū)，在保障生活用地的同時(shí)，可通過加大特色農(nóng)業(yè)及經(jīng)果林產(chǎn)業(yè)發(fā)展力度，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

東部中度流失土壤保持區(qū)作為都勻市次主要生活用地區(qū)域，2010—2015年期間水土流失面積減少14.26 km2。從二級地類轉(zhuǎn)移角度分析，2010—2015年期間工礦生產(chǎn)用地減少11.63 hm2，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地增加83.64 hm2，增加用地類型主要來自牧草地生態(tài)用地、工礦生產(chǎn)用地和林地生態(tài)用地，林地、牧草地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地均有一定程度減少;2015—2017年生產(chǎn)用地、生活用地面積和工礦生產(chǎn)用地分別增加89.02 hm2，87.65 hm2和18.19 hm2，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地減少101.17 hm2。同屬土壤保持區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚區(qū)，應(yīng)在保障生產(chǎn)用地的同時(shí)，加大布設(shè)耕地保護(hù)型和生態(tài)清潔型小流域，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)生態(tài)用地的建設(shè)。

東南部中度流失生態(tài)維護(hù)區(qū)作為都勻市生態(tài)脆弱區(qū)域，2010—2015年水土流失面積減少9.63 km2。從二級地類轉(zhuǎn)移角度分析，2010—2015年期間，除農(nóng)村生活用地增加1.61hm2外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、林地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地基本無變化;2015—2017年各類用地基本無較大變化。由于東南部離都勻市城區(qū)距離較遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)較落后，導(dǎo)致土地利用變化不明顯。該區(qū)域作為生態(tài)維護(hù)區(qū)，區(qū)域在謀求發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境，保護(hù)現(xiàn)有植被，實(shí)施生態(tài)清潔型小流域，維護(hù)生態(tài)功能。

3.2 生態(tài)環(huán)境變化特征

3.2.1 區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體特征

根據(jù)公式（2）測算，2010—2017年期間，西部生態(tài)維護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分別為0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居環(huán)境維護(hù)區(qū)分別為0.580 9，0.578 5和0.576 5;東部中度流失土壤保持區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分別為0.566 4，0.565 5和0.563 2;東南部生態(tài)維護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分別為0.605 6，0.605 6和0.605 5。結(jié)果表明，東南部生態(tài)維護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，其余各水土保持功能區(qū)均呈現(xiàn)下降趨勢。隨著都勻市新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，生活用地呈逐年遞增趨勢，城市不斷擴(kuò)張占用部分生態(tài)用地，均成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的重要因素。

3.2.2 各功能用地轉(zhuǎn)型對生態(tài)環(huán)境影響的貢獻(xiàn)度

根據(jù)公式（3）測算，得到各區(qū)2010—2017年期間生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)率，并以西部中度流失生態(tài)維護(hù)區(qū)為例進(jìn)行表征（表3）。西部區(qū)域環(huán)境改善的主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為牧草地生態(tài)用地，生態(tài)貢獻(xiàn)率為0.000 296，而導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境質(zhì)量惡化的因素較多，主要是林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地所造成。2015—2017年西部環(huán)境改善的主要因素是區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為水域生態(tài)用地，生態(tài)貢獻(xiàn)率為0.000 115，而導(dǎo)致環(huán)境惡化的主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為城鎮(zhèn)生活用地所造成。

中部區(qū)域2010—2015年間期間，環(huán)境發(fā)生改變的主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為水域和牧草地生態(tài)用地，林地生態(tài)用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為城鎮(zhèn)生活用地是導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境惡化的主要因素之一。2015—2017年間工礦生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為城鎮(zhèn)生活用地是中部區(qū)域環(huán)境發(fā)生改善的原因，相反大量林地的占用，林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)型為城鎮(zhèn)生活用地和工礦生產(chǎn)用地，又使中部區(qū)域的環(huán)境發(fā)生惡化。東部區(qū)域2010-2015年間期間，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，工礦生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)型為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是東部環(huán)境發(fā)生明顯改善的原因，而區(qū)域環(huán)境發(fā)生惡化的主要原因則是林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。2015-2017年間東部生態(tài)環(huán)境未得到明顯改善，生態(tài)用地面積呈下降趨勢，而導(dǎo)致環(huán)境惡化的因素較多，其中林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)型為工礦生產(chǎn)用地，是導(dǎo)致其環(huán)境發(fā)生惡化的主要原因。

東南部區(qū)域2010-2017年，土地利用類型未發(fā)生明顯改變，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)率雖存在環(huán)境改善或者惡化的趨勢，但由于土地利用轉(zhuǎn)型增減幅度不大，變化趨勢不明顯，所以該區(qū)域在今后的發(fā)展建設(shè)中，應(yīng)避免過多占用生態(tài)用地，林草覆蓋率較高區(qū)域采取封禁治理。

4 結(jié)論

（1）2010—2017年間，各水土保持功能區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型方式均存在生態(tài)和生產(chǎn)用地面積下降和生活用地面積增加趨勢，從二級地類來看，西部、中部、東部、東南部林地生態(tài)用地面積減少，轉(zhuǎn)移去向以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、城鎮(zhèn)生活用地、農(nóng)村生活用地和工礦生產(chǎn)用地為主。

（2）2010，2015和2017年度，西部生態(tài)維護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分別為0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居環(huán)境維護(hù)區(qū)分別為0.580 9，0.578 5和0.576 5;東部中度流失土壤保持區(qū)分別為0.566 4，0.565 5和0.563 2;東南部生態(tài)維護(hù)區(qū)分別為0.605 6，0.605 6和0.605 5。各水土保持功能區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)整體呈現(xiàn)略微下降的趨勢，總體變化不大，生態(tài)環(huán)境基本維持穩(wěn)定。

（3）從各功能用地轉(zhuǎn)型對生態(tài)環(huán)境影響的貢獻(xiàn)度來看，2010—2017年期間各水土保持功能區(qū)存在生態(tài)環(huán)境改善和惡化兩種趨勢，但環(huán)境惡化的趨勢明顯大于環(huán)境改善的趨勢，保護(hù)生態(tài)環(huán)境刻不容緩。各區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為林地等生態(tài)用地、工礦生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是改善環(huán)境的主要因素;而過多占用林地生態(tài)用地，使其轉(zhuǎn)移為城鎮(zhèn)生活用地、工礦生產(chǎn)用地、農(nóng)村生活用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是導(dǎo)致各區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。

（4）2010—2015年，隨著都勻市城鎮(zhèn)化步伐的加快、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界的不斷擴(kuò)張，生產(chǎn)和生活占用過多的生態(tài)用地，是造成區(qū)域水土流失和環(huán)境惡化的主要因素。因此，今后各區(qū)域水土保持工作應(yīng)結(jié)合各區(qū)功能特點(diǎn)優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)生態(tài)用地建設(shè)，積極開展生態(tài)修復(fù)、清潔小流域和封禁治理工作。

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