柳州市區(qū)土地利用變化及驅(qū)動(dòng)力分析

林曉楠，陸汝成，華 璀

（南寧師范大學(xué)自然資源與測繪學(xué)院，南寧 530001）

20世紀(jì)90年代以來，全球環(huán)境變化研究領(lǐng)域逐漸加強(qiáng)了對土地利用及土地覆被變化的研究，這主要與該領(lǐng)域具有全球影響的國際地圈與生物圈計(jì)劃（IGBP）和全球環(huán)境變化人文計(jì)劃（HDP）的推動(dòng)有關(guān)［1］。中國城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程加快，經(jīng)濟(jì)增長和人口增加導(dǎo)致城市土地利用變化，人地矛盾突出，土地利用變化的研究備受關(guān)注。國內(nèi)關(guān)于土地利用及覆蓋變化的研究主要集中于土地利用變化的過程及驅(qū)動(dòng)力上［2-4］。在土地利用變化研究方法上，大部分研究是以遙感影像作為信息源，通過解譯獲得地類數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用GIS手段進(jìn)行土地利用變化分析［5，6］，有小部分基于土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)展開研究［7-9］。常見的土地利用變化分析思路，一是通過變化量、信息熵、動(dòng)態(tài)度等分析土地利用數(shù)量、結(jié)構(gòu)、速度的變化［10，11］；二是通過轉(zhuǎn)移矩陣等分析土地利用變化的方向［12］；三是通過土地利用程度變化模型研究土地利用的綜合水平和變化趨勢［13］。土地利用變化驅(qū)動(dòng)力可從自然和人文因素研究，分析方法有定性和定量分析，定量分析常見的方法有主成分分析、典型相關(guān)分析、多元線性回歸分析、二元Logis?tics回歸模型、灰色關(guān)聯(lián)度分析等［14-17］。方士源等［6］通過多元回歸模型揭示土地利用變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)驅(qū)動(dòng)因素之間的關(guān)系。謝汀等［18］通過對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)與信息熵進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，得到成都市建設(shè)用地結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動(dòng)力。

土地利用變化研究多基于遙感影像對經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)展開，對于工業(yè)城市的土地利用變化研究較少?；诖?，通過收集柳州市區(qū)（魚峰區(qū)、城中區(qū)、柳北區(qū)、柳南區(qū)四城區(qū)）土地利用變化數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析柳州市區(qū)2010—2018年土地利用變化的特征及主要驅(qū)動(dòng)因素，對土地資源的可持續(xù)利用和緩解人地矛盾具有參考意義。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

柳州市位于廣西壯族自治區(qū)中部偏東北，是北、東、西三面被山丘包圍，南面張開的巖溶盆地，是交通樞紐城市，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，尤其是汽車、機(jī)械、冶金行業(yè)。2017年，柳州市調(diào)整行政區(qū)劃，市轄城中區(qū)、柳北區(qū)、魚峰區(qū)、柳南區(qū)、柳江區(qū)。2018年年末，全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值3 053.65億元，市區(qū)總面積為141 265.80 hm2，建成區(qū)面積（含柳江區(qū)）23 228 hm2，魚峰區(qū)41.41萬人，柳南區(qū)35.51萬人，柳北區(qū)35.47萬人，城中區(qū)17.03萬人。柳州市區(qū)區(qū)位如圖1。

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用變化及行政區(qū)界線數(shù)據(jù)在中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心下載，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》《柳州統(tǒng)計(jì)年鑒》以及柳州市政府工作報(bào)告。根據(jù)《中國土地利用數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地六大類。

2 研究方法

2.1 土地利用變化量

土地利用變化最顯著的特征是各土地利用類型在數(shù)量上的變化，而土地利用類型數(shù)量在時(shí)序上的變化是通過不同土地利用類型面積的變化量來反映。

式中，ΔU為某種土地利用類型面積變化量，Ub、Ua分別為研究末期與研究初期土地利用類型的面積。

2.2 單一土地動(dòng)態(tài)度

土地利用變化速度通常可以采用土地利用動(dòng)態(tài)度定量描述，通過對土地利用類型變化速度的分析，反映出研究區(qū)域在研究時(shí)段內(nèi)的土地利用類型變化的劇烈程度，采用單一土地利用動(dòng)態(tài)度進(jìn)行計(jì)算和分析。

式中，K為某種土地利用類型動(dòng)態(tài)度，Ub、Ua分別為研究末期與研究初期的某種土地利用類型的面積，T為研究時(shí)段長。

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度

灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算步驟如下［16］。

1）確定母序列和子序列。分別把柳州市區(qū)2010—2018年耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地的面積作為母序列，把社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子作為子序列。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

3.1.1 土地利用類型規(guī)模變化 2010—2018年柳州市區(qū)建設(shè)用地面積增加，其他土地利用類型面積減少。建設(shè)用地增加5 192.86 hm2；耕地減少量最大，減少3 492.40 hm2，其次是林地，減少1 178.67 hm2；其他土地利用類型變化不明顯，尤其是未利用地，僅減少27.43 hm2（表1）。在土地利用類型中，林地位居第一，占比由39.41%減少到38.57%；耕地居第二，占比由26.40%減少到23.92%；建設(shè)用地居第三，占比由19.16%增加到22.83%（圖2）。這些變化表明隨著柳州市區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)建設(shè)擴(kuò)張，并且占用了部分耕地、林地等用地。

表1 2010—2018年柳州市區(qū)土地利用類型變化情況

3.1.2 土地利用類型動(dòng)態(tài)度 從土地利用類型來看，柳州市區(qū)建設(shè)用地的增加速度最快，動(dòng)態(tài)度為2.40%/a；耕地的減少速度最快，動(dòng)態(tài)度為-1.17%/a；林地、草地、水域和未利用地的動(dòng)態(tài)度絕對值均小于1%/a，土地利用變化速度不顯著，其中未利用地動(dòng)態(tài)度為-0.06%/a，在所有土地利用類型中居于最后，變化速度最慢。從各區(qū)評價(jià)單元來看，魚峰區(qū)的建設(shè)用地變化速度比其他評價(jià)單元明顯，動(dòng)態(tài)度為3.95%/a；城中區(qū)的耕地變化速度比其他評價(jià)單元明顯，動(dòng)態(tài)度為-3.53%/a；柳北區(qū)林地和未利用地變化速度比其他評價(jià)單元明顯，動(dòng)態(tài)度分別為-0.86%/a和1.31%/a；柳南區(qū)的草地變化速度比其他評價(jià)單元明顯，動(dòng)態(tài)度為-2.14%/a；柳南區(qū)和柳北區(qū)的水域變化速度相當(dāng)，動(dòng)態(tài)度分別為-1.48%/a和-1.47%/a。4個(gè)區(qū)建設(shè)用地均明顯增加，其中柳北區(qū)建設(shè)用地變化速度比其他評價(jià)單元慢（表2）。

表2 2010—2018年柳州市區(qū)各土地利用類型動(dòng)態(tài)度（單位：%/a）

3.1.3 土地利用城鄉(xiāng)變化 2010—2018年柳州市主城區(qū)和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的建設(shè)用地面積增加，耕地、林地、草地、水域的面積減少，主城區(qū)的未利用地面積減少，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的未利用地面積有增有減（表3）。建設(shè)用地增加量最大的是雒容鎮(zhèn)，其次是主城區(qū)，再次是太陽村鎮(zhèn)；與此相對，耕地減少量最大的是雒容鎮(zhèn)，其次是主城區(qū)，再次是太陽村鎮(zhèn)。根據(jù)柳州市城鄉(xiāng)各地類變化的數(shù)據(jù)（表3），在ArcGIS采用自然間斷點(diǎn)分級法將城鄉(xiāng)各地類的變化幅度分為高、中、低三個(gè)等級（圖3）。雒容鎮(zhèn)變化最大，除了林地外，耕地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地的變化幅度等級均為高；主城區(qū)變化其次，林地、草地、水域、未利用地的變化幅度等級均為高；太陽村鎮(zhèn)的草地、水域的變化幅度等級均為高；石碑坪鎮(zhèn)、白沙鎮(zhèn)的所有地類變化幅度等級均為低，變化不明顯。雒容鎮(zhèn)的巨大變化與柳東新區(qū)的建立和發(fā)展息息相關(guān)，特別是柳州汽車城的建設(shè)。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，主城區(qū)也發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn)為建設(shè)用地增加，其他土地利用類型減少。太陽村鎮(zhèn)的變化與螺螄粉特色小鎮(zhèn)的建設(shè)以及示范鎮(zhèn)的發(fā)展定位相關(guān)。

表3 2010—2018年柳州市區(qū)城鄉(xiāng)土地利用變化量比較（單位：hm2）

3.2 土地利用變化驅(qū)動(dòng)力分析

3.2.1 定性分析

1）人口因素。柳州市區(qū)在2010—2018年年末總?cè)丝谠黾恿?4.42萬人；非農(nóng)業(yè)人口增加了27.93萬人；常住人口增加了11.69萬人。年末總?cè)丝凇⒎寝r(nóng)業(yè)人口、常住人口的增加，促使人們對住房等建設(shè)用地的需求也在增長，驅(qū)動(dòng)建設(shè)用地面積增加。非農(nóng)業(yè)人口的增加，城市化進(jìn)程的加快會(huì)擠占部分耕地和其他土地利用類型，導(dǎo)致這些土地利用類型減少。

2）經(jīng)濟(jì)因素。柳州市區(qū)2010—2018年經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值和固定資產(chǎn)投資逐年遞增，經(jīng)濟(jì)的增長提升了建設(shè)的能力，大量樓盤和工廠拔地而起，加大交通等基礎(chǔ)設(shè)施的投入建設(shè)，驅(qū)動(dòng)建設(shè)用地的增加；從收入水平來說，柳州市區(qū)農(nóng)村和城鎮(zhèn)居民收入水平提升，人們生活富裕起來，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的農(nóng)業(yè)人口減少，驅(qū)動(dòng)耕地減少。

3）政策因素。柳州市城市總體規(guī)劃（2010—2020年）將柳州市定位為西南地區(qū)交通樞紐，因而柳州市2010—2018年間建設(shè)大量公路、鐵路、跨江大橋、水運(yùn)、航空等，完善陸水空綜合立體交通，使交通運(yùn)輸用地面積增加，驅(qū)動(dòng)建設(shè)用地總量增長?！稄V西主體功能區(qū)規(guī)劃》中柳州市的城中區(qū)、魚峰區(qū)、柳南區(qū)、柳北區(qū)等被列入自治區(qū)層面的重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域，柳州市將向建設(shè)超大城市發(fā)展，城市規(guī)模的擴(kuò)張會(huì)占用部分城市周邊的耕地，導(dǎo)致耕地面積減少。柳州市第十二個(gè)五年規(guī)劃提出重點(diǎn)建設(shè)以廣西柳州汽車城為目標(biāo)的柳東新區(qū)，重點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展雒容等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，導(dǎo)致雒容鎮(zhèn)土地利用類型的變化。

3.2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析 在指標(biāo)選取上結(jié)合柳州市區(qū)土地變化特征及統(tǒng)計(jì)年鑒，選取10個(gè)分析因子：年末人口（萬人）、地區(qū)生產(chǎn)總值（億元）、第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值（億元）、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值（億元）、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值（億元）、財(cái)政收入（億元）、工業(yè)總產(chǎn)值（億元）、糧食產(chǎn)量（萬噸）、固定資產(chǎn)投資（億元）、社會(huì)消費(fèi)品零售總額（億元）。將2010—2018年耕地面積作為母序列，10個(gè)驅(qū)動(dòng)因子作為子序列，得到耕地面積與驅(qū)動(dòng)因子的分析序列。

采用均值法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到耕地面積與驅(qū)動(dòng)因子的均值化處理結(jié)果，在無量綱化的基礎(chǔ)上，結(jié)合式（6）和（7）求得耕地面積與各驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)合式（8），得到耕地與各驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)聯(lián)度，并用同樣的方法計(jì)算出林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地與各驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)聯(lián)度（表4）。

表4 各土地利用類型與驅(qū)動(dòng)因子的關(guān)聯(lián)度

耕地關(guān)聯(lián)度高的前三位依次是糧食產(chǎn)量、第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)投資，關(guān)聯(lián)度分別為0.754、0.732、0.680，2010—2018年柳州市區(qū)耕地面積是減少的，而糧食產(chǎn)量是呈上升的趨勢，農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥和固定資產(chǎn)投資的提高會(huì)增加糧食產(chǎn)量，抵消部分耕地面積減少的壓力，糧食產(chǎn)量的提高會(huì)促進(jìn)第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值的增加；林地、草地、水域和未利用地的前四位關(guān)聯(lián)度由大到小依次為第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、糧食產(chǎn)量、固定資產(chǎn)投資、地區(qū)生產(chǎn)總值，第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值和糧食產(chǎn)量的提高驅(qū)動(dòng)林地、草地、水域和未利用地面積減少，可能是由于這些地類部分轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，固定資產(chǎn)投資和地區(qū)生產(chǎn)總值的增加說明經(jīng)濟(jì)和企業(yè)等進(jìn)一步發(fā)展，需要更多的建筑支撐，驅(qū)動(dòng)這些地類部分轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地；建設(shè)用地的前四位關(guān)聯(lián)度由大到小依次為第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、年末人口、地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值，人口的增加需要更多的居住和交通等用地，驅(qū)動(dòng)建設(shè)用地的增加，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長提供了動(dòng)力，加快建設(shè)用地增加。

4 柳州市區(qū)土地可持續(xù)利用的建議

4.1 切實(shí)保護(hù)耕地

隨著柳州市區(qū)城市規(guī)模的擴(kuò)張，建設(shè)用地不得不占用部分耕地，柳州市區(qū)2010—2018年耕地面積減少3 492.4 hm2，這是工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展對建設(shè)用地的需求增加的結(jié)果。柳州市區(qū)為了實(shí)現(xiàn)“十三五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提出的要求，降低市區(qū)和柳東新區(qū)基本農(nóng)田保護(hù)任務(wù)的指標(biāo)，而提高其他各縣指標(biāo)，這項(xiàng)舉措可實(shí)現(xiàn)耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡，但市區(qū)質(zhì)量良好和交通便利的耕地將減少，不利于對耕地的長期有效保護(hù)，應(yīng)嚴(yán)格控制優(yōu)質(zhì)耕地的占用，保證補(bǔ)充耕地的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量的占補(bǔ)平衡。

4.2 改革與完善土地市場

人口、糧食產(chǎn)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)是柳州市區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力，隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居住用地等建設(shè)用地的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，這是必然的，也是必需的，但不能妄求一直通過占用城市周邊的耕地等增加建設(shè)用地，這種粗放擴(kuò)張的方式不利于土地的可持續(xù)利用。應(yīng)縮小征地范圍，對符合土地利用規(guī)劃和用途管制的農(nóng)村集體經(jīng)營性建設(shè)用地，推動(dòng)其進(jìn)入市場交易，有利于緩解城鎮(zhèn)建設(shè)用地供需矛盾，保護(hù)耕地，實(shí)現(xiàn)人、地、糧、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)籌發(fā)展。

4.3 加強(qiáng)土地節(jié)約集約利用

隨著人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，柳州市區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致耕地等用地類型向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變，為了緩解建設(shè)用地增加對耕地?cái)D占的壓力，柳州市區(qū)用地供應(yīng)可從“增量擴(kuò)張”轉(zhuǎn)向“存量挖潛”為主，對批而未供、供而未用、低效用地等存量建設(shè)用地實(shí)施挖潛，做到能少用地則不多用，能用劣質(zhì)地則不用高質(zhì)地，節(jié)約每一寸土地，以提高土地的集約利用水平。減少新增建設(shè)用地，提高存量供給，可緩解建設(shè)用地供給壓力，有利于保護(hù)非建設(shè)用地尤其是耕地。

5 結(jié)論

1）柳州市區(qū)2010—2018年建設(shè)用地面積增加，其他土地利用類型面積減少，耕地面積減少量最大。柳州市區(qū)建設(shè)用地的增加速度最快，動(dòng)態(tài)度為2.40%/a；耕地的減少速度最快，動(dòng)態(tài)度為-1.17%/a；林地、草地、水域和未利用地的動(dòng)態(tài)度絕對值均小于1%/a，土地利用變化速度不顯著。雒容鎮(zhèn)、主城區(qū)和太陽村鎮(zhèn)的變化幅度最大，主要表現(xiàn)為建設(shè)用地面積增加，耕地、林地面積減少。

2）通過定性分析得出耕地變化的驅(qū)動(dòng)力主要有人口、經(jīng)濟(jì)、政策。通過灰色關(guān)聯(lián)度分析得出糧食產(chǎn)量、第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)投資是耕地面積變化的主要驅(qū)動(dòng)力；第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、糧食產(chǎn)量、固定資產(chǎn)投資、地區(qū)生產(chǎn)總值是林地、草地、水域和未利用地面積變化的主要驅(qū)動(dòng)力；第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、年末人口、地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值是建設(shè)用地面積變化的主要驅(qū)動(dòng)力。