桂逸群 蔡蒙蒙 熊詠琦 楊金麗
研究土地利用類型的時空演進及影響因素,對于調整、優(yōu)化土地利用格局,促進、協(xié)調地區(qū)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。本研究根據(jù)上海市2000-2018年土地利用變化數(shù)據(jù),運用土地利用類型轉移矩陣方法和土地利用類型動態(tài)度分析方法,對上海市各土地利用類型的構成、變化和轉換情況進行全面定量分析。研究結果表明:2000-2018年期間,上海市土地利用變化強度較大,特別體現(xiàn)在動態(tài)度為負值的耕地、林地和河渠湖泊的土地面積不斷減少,相應的建設用地面積的增加。在未來的土地利用中,需要盡可能防止城市建設和開發(fā)對耕地、林地和河渠湖泊面積的擠壓,城鎮(zhèn)化發(fā)展也要與生態(tài)建設相協(xié)調。
一、引言
隨著當前我國城鎮(zhèn)化進程的不斷深化,快速增長的城市人口使城市生態(tài)環(huán)境面臨著越來越嚴峻的挑戰(zhàn);與此同時,城市經濟快速發(fā)展的背后是城市生態(tài)環(huán)境的逐步惡化和城市發(fā)展方式的不可持續(xù)性。城市規(guī)模的擴大刺激了城市經濟的增長,但也導致了諸如資源、環(huán)境、交通和社會等多方面的問題。因此,如何在充分考慮資源環(huán)境承載能力的前提下,引導城市城市空間資源的合理利用、實現(xiàn)城市土地利用與經濟社會的協(xié)調發(fā)展,將是改善城市綜合發(fā)展水平、促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展的必然要求。當前,城市生態(tài)環(huán)境在現(xiàn)代化大都市發(fā)展中占據(jù)著基礎性的地位。土地利用和土地覆蓋變化(Land-Use and Land-Cover Change, LUCC)是當前全球環(huán)境變化相關研究的重要內容,研究土地利用類型的時空演進及影響因素,對于調整、優(yōu)化土地利用格局,促進、協(xié)調地區(qū)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。特別地,城市具有生態(tài)環(huán)境脆弱和人類擾動密集的特點,因此城市土地利用類型的發(fā)展和演變情況可以通過土地利用方式的變化加以體現(xiàn)。上海作為開放最早的中國城市和當前中國的經濟中心城市,其城市化發(fā)展迅速,在全國處于領先地位。與此同時,上海市城市土地利用方式在近年來呈現(xiàn)出更加合理化的發(fā)展態(tài)勢,近年來陸續(xù)出臺了《上海市城市總體規(guī)劃(2017-2035)》和《上海市土地利用總體規(guī)劃(2010-2030)》等規(guī)劃文件。但是,上海市在城市土地資源利用和社會經濟可持續(xù)發(fā)展的問題仍然存在。本研究選擇上海市為研究區(qū),進行土地利用格局的時空演進相關研究,根據(jù)2000、2005、2010、2015和2018年5期土地利用空間數(shù)據(jù),定量描述了近18年以來上海市土地利用和覆被變化情況,以期獲得對上海市的土地利用變化的更加深入和全面的認識,為促進上海市土地資源利用和城市健康發(fā)展提供參考和依據(jù)。
二、土地利用類型變化分析結果
(一)上海市土地利用構成分析
本研究的土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心。在原始數(shù)據(jù)的類型劃分標準基礎上,本研究構建了上海市土地利用類型分類體系,通過引進土地利用轉移矩陣和動態(tài)度測量方法來分析城市土地利用的變化及演進情況(表1)。可知2000-2018年間,耕地、水庫坑塘、建設用地一直是上海市主要的土地利用類型,且除草地、湖泊、建設用地三種土地利用類型的面積呈增長趨勢外,其他土地利用類型的面積都在減少??芍?,建設用地的面積在十幾年內迅速增長,而耕地面積則一直在減少,盡管如此,其面積占比始終保持接近上海市總面積一半的狀態(tài)。總而言之,建設用地的面積占比未超過耕地的面積。2000-2018年間,上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面積明顯減少,其中耕地的凈減少量較大,達到11.82萬hm2;與此同時,建設用地的凈增加量最大,達到14.12萬hm2。建設用地的增加量與耕地、林地和河渠湖泊面積的減少量基本持平,表明在這期間上海市的城市化、工業(yè)化進程較快,人類活動對土地利用變化的影響加強,體現(xiàn)在城市擴張過程中增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等產生了較大的擠壓作用。
(二)上海市土地利用變化分析
土地利用動態(tài)度(Land Use Dynamic Degree, LUDD)是用于表示某地類在一定時間內的變化速度。有研究給出了動態(tài)度的計算方式,即研究期內某一地類的轉換總面積與該地類初始面積的比值。經計算,得到上海市土地利用變化的動態(tài)度(表2)??芍虾J性?000-2018年間各土地利用類型動態(tài)度變化較大。其中,建設用地和草地的動態(tài)度為正值,表明建設用地和草地的面積增速較大;耕地、林地的動態(tài)度為負數(shù),表明其土地面積在減少。
(三)上海市土地利用轉換分析
在此基礎上,對城市生態(tài)系統(tǒng)在各個時期的轉換情況進行計算,得到上海市土地利用轉換矩陣結果(表3)。從2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年生態(tài)系統(tǒng)主要的轉換類型情況可以看出,這四個時期內耕地、林地轉換為城鄉(xiāng)、工礦、居民用地的變化最為明顯??傮w上,2000-2018年間城鄉(xiāng)、工礦、居民用地共增加15.91hm2,其中耕地和林地向城鄉(xiāng)、工礦、居民用地轉換的面積最多,共有15.12萬hm2,占95.03%以上,其余土地利用類型變化均不是很大??赡艿脑蚴牵阂环矫骐S著上海城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展,城市用地的需求越來越強烈,因此一部分耕地和林地就轉換為了各類人工表面。
四、結論與討論
在進入21世紀后的18年來,人類活動對土地利用變化的影響不斷加強,上海市在城市擴張的過程中,其土地利用結構發(fā)生了明顯的改變,表現(xiàn)新增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等土地類型的擠壓。在上海市土地利用構成方面,2000-2018年間耕地、水庫坑塘、建設用地一直是上海市主要的土地利用類型,且除草地、湖泊、建設用地三種土地利用類型的面積呈增長趨勢外,其他土地利用類型的面積都在減少。作為區(qū)域性的大都市,上海的土地利用類型有自身的特點,如建設用地占比較大,本研究經過計算驗證了這一客觀事實。對于土地利用類型的優(yōu)化討論需要在此基礎之上進行。其次,在上海市土地利用變化方面,2000-2018年間上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面積明顯減少,其中耕地的凈減少量較大;與此同時,建設用地的凈增加量最大,該類用地的增加量與耕地、林地和河渠湖泊面積的減少量基本持平,表明在這期間上海市的城市化、工業(yè)化進程較快,人類活動對土地利用變化的影響加強,體現(xiàn)在城市擴張過程中增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等產生了較大的擠壓作用。此外,上海市在2000-2018年間各土地利用類型動態(tài)度變化較大,建設用地和草地的面積增速較大,且草地的單一動態(tài)度最大;相比之下,耕地、林地的動態(tài)度為負數(shù),表明三者的土地面積在減少。這是城市發(fā)展進程中所無法避免的現(xiàn)象,但是需要充分認識到這種現(xiàn)象所帶來的后果,并將建設用地的擴張控制在合理范圍。最后,在上海市土地利用轉換方面,2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年四個時期內耕地、林地轉換為城鄉(xiāng)、工礦、居民用地的變化最為明顯。造成這種現(xiàn)象的原因是:隨著上海城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展,城市用地的需求越來越強烈,部分耕地和林地轉換為人工表面。在未來土地利用中,需要盡可能防止城市建設和開發(fā)對耕地、林地和河渠湖泊面積的擠占,且城鎮(zhèn)化發(fā)展要與城市生態(tài)建設相協(xié)調。
(作者單位:1.上海師范大學旅游學院;2.上海旅游高等??茖W校)
2021年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃:上海城市生態(tài)系統(tǒng)服務對土地利用變化的響應研究(項目編號:202110270048)。
上海師范大學一般科研項目:上海城市林業(yè)與城市復合生態(tài)系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展研究(項目編號:SK202025)。