土地利用生態(tài)承載力研究
——以廣州市花都區(qū)為例

郭海麗，王 琰，王海濤*，侯文靜

（1.長春師范大學 地理科學學院，長春 130000；2.長春市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，長春 130000）

土地是人類活動和生產(chǎn)勞動的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。合理利用地球資源是國家和地區(qū)發(fā)展有關(guān)的重要決策，土地利用是人類在地表自然生產(chǎn)作用后的地表變化，反映了人類土地利用的成果是通過生活和勞動表現(xiàn)出來的。土地的合理利用對于人類的生產(chǎn)勞動和生活有著非常重要的影響，隨著社會的發(fā)展，人們越來越重視人與自然的和諧。對土地利用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析，合理規(guī)劃土地空間結(jié)構(gòu)，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和土地資源，對改善人口體系，協(xié)調(diào)廣州市花都區(qū)生態(tài)文明建設(shè)都具有重要意義。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

花都區(qū)隸屬于廣東省廣州市，花都區(qū)東面的方向與東北的方向和廣州市的從化區(qū)接壤，西部和佛山市的三水區(qū)接壤，西南方向和佛山市的南海區(qū)接壤，南面的方向和廣州市的白云區(qū)接壤，北面的方向和清遠市接壤。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所使用的基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)為LandsatTM/ETM和Landsat8OLI-TIRS影像，分辨率為30 m，云量低于5%，所有影像獲取時間為5、6月份，數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)站為地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）和查找《廣東統(tǒng)計年鑒》《廣州市土地整治規(guī)劃（2016—2020年）》《廣州統(tǒng)計年鑒》等資料獲取各種相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 研究內(nèi)容與相關(guān)理論

2.1 研究內(nèi)容

首先簡單介紹了廣州市花都區(qū)地理位置區(qū)域概況之后，對獲取的廣州市花都區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)進行土地利用類型的劃分，獲取各個時期該研究地區(qū)的各種土地利用面積數(shù)據(jù)和查閱的廣州市土地利用相關(guān)數(shù)據(jù)面積產(chǎn)量計算出該地區(qū)的人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力，分析廣州市花都區(qū)土地生態(tài)承載力。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用的變化需要運用到轉(zhuǎn)移矩陣[2]。該矩陣可以準確地將特定時間區(qū)域內(nèi)靜態(tài)的土地利用率表述出來，同時也可以表示該區(qū)域從開始到最后相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)過程，公式如下

式中：i和j為土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓之前和之后的土地利用類型，并表示在轉(zhuǎn)讓前將i類土地類型轉(zhuǎn)換為j類土地使用類型的區(qū)域；n為轉(zhuǎn)讓前后的土地使用類型的數(shù)量。

2.3 生態(tài)足跡法

生態(tài)足跡法使用人口單位（個人、城市、州或地區(qū)）來表示在當前技術(shù)條件下生產(chǎn)所需資源和現(xiàn)有技術(shù)下產(chǎn)生的廢物，去顯示需要多少具有生物生產(chǎn)力的土地和水，生態(tài)足跡是以人類維持生存所需的自然資源量來衡量，以評估人類對當今生態(tài)系統(tǒng)的影響[3]。

生態(tài)足跡法得到的指數(shù)為計算區(qū)域，首先該方法擁有從全球到個人各個范圍內(nèi)自然資源利用情況的簡要框架，然后利用該框架進行人類對自然生態(tài)之間的需求及后者對前者生態(tài)服務(wù)的供給差異的測量，以此來了解人類生態(tài)系統(tǒng)的使用。

生態(tài)足跡的計算公式如下

式中：EF為區(qū)域性生態(tài)足跡；n為特定區(qū)域人口數(shù)；ef為該地區(qū)的人均生態(tài)足跡；rj為土地類型j的平衡因子；e和j物種的人均生態(tài)足跡由1到6分別代表的是耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他用地[4]。

2.4 生態(tài)承載力

在計算生態(tài)承載力時，每個國家和地區(qū)之間的標準存在差異，這樣就導(dǎo)致了即使是相同類型的生物生產(chǎn)區(qū)域，在不同國家內(nèi)的單位面積的生態(tài)生產(chǎn)力也會有所不同，如果是不同類型，其單位區(qū)域的生態(tài)承載力差異就更大了。因此，不可能直接比較不同國家和地區(qū)相同生物生產(chǎn)區(qū)類型的實際面積，不同類型的區(qū)域可能會通過生產(chǎn)要素來表示不同國家或地區(qū)在某種生物生產(chǎn)區(qū)域中顯示的本地和全球平均生產(chǎn)之間的差異。計算公式如下

式中：BC為該地區(qū)的生態(tài)承載力；a為該地區(qū)某類土地利用類型土地面積；y為該地區(qū)產(chǎn)量因子。廣州花都區(qū)的產(chǎn)出因子和均衡因子與計算生態(tài)足跡的參數(shù)一致。

3 結(jié)果

3.1 分類結(jié)果

結(jié)合研究區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀和研究目的，現(xiàn)將廣州市花都區(qū)的土地利用分類體系定為6類：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他用地，繪制廣州市花都區(qū)2010年至2020年土地利用轉(zhuǎn)移分布圖。具體結(jié)果如圖1所示。

圖1 2010—2020年花都區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移

3.2 生態(tài)足跡模型與結(jié)果

計算各地類區(qū)域生態(tài)足跡和人均生態(tài)足跡，研究年份從2010年到2020年，選取2010、2015和2020年的3年數(shù)據(jù)進行計算，以2015年的計算結(jié)果為例，見表1。

表1 2015年廣州市花都區(qū)生態(tài)足跡

每種土地類型的生態(tài)足跡需要通過1個平衡因子對生態(tài)賬戶的生產(chǎn)力進行標準化，以達到平衡的生態(tài)足跡，通過疊加不同土地類型的生態(tài)足跡，可以得到該時期的總生態(tài)足跡[5]。

根據(jù)以上步驟計算廣州市花都區(qū)2010、2015和2020年3年各土地類型及總體生態(tài)足跡，通過Excel計算結(jié)果見表2。

表2 廣州市花都區(qū)生態(tài)足跡

3.3 生態(tài)承載力結(jié)果

確定生態(tài)系統(tǒng)對人類活動的最大承受能力。對人類活動的最大承受能力是指在不破壞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的前提下，生態(tài)系統(tǒng)所能承受的人類活動的強度。通過Excel統(tǒng)計可得出計算結(jié)果見表3。

由表3數(shù)據(jù)結(jié)果可知，花都區(qū)生態(tài)承載力逐年上升，其中2010年到2015年生態(tài)承載力的增長幅度是最大的。

表3 廣州市花都區(qū)生態(tài)承載力

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文分析了研究區(qū)土地利用的現(xiàn)狀，計算了花都地區(qū)土地利用的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，分析了花都區(qū)生態(tài)承載力情況。具體結(jié)論如下。

（1）2010—2020年廣州市花都區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。這10年來，建設(shè)用地擴張迅速，耕地面積大幅度減少，總體變化趨勢為建設(shè)用地和林地土地面積增加，而耕地、草地、水域和其他用地的土地面積都在減少。

（2）根據(jù)各種數(shù)據(jù)顯示花都區(qū)生態(tài)承載力2010—2020年的變化情況，不斷增長的數(shù)據(jù)說明廣州市在10年的高速發(fā)展中，生產(chǎn)潛力透支和土地所背負的生產(chǎn)能力處在一個負荷承載水平。

4.2 建議

研究發(fā)現(xiàn)隨著城市化速度的加快，越來越多的耕地、林地和其他生態(tài)地被占用，廣州花都區(qū)建設(shè)用地要進行合理的控制，提高已有建設(shè)用地的內(nèi)部發(fā)展?jié)摿Γ徑馊说仃P(guān)系緊張。同時，要減少以破壞現(xiàn)有林地為代價，所以要減少開發(fā)，實現(xiàn)經(jīng)濟生態(tài)和諧發(fā)展。從該區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)條件變化和未來發(fā)展趨勢的考慮，從需要與可能出發(fā)，為了加大廣州市花都區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，一方面要保護好自然資源，另一方面還要加大農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展，促進第三產(chǎn)業(yè)更好更快地投資。需要增加環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)，使城市綠化水平提高，同時促進旅游業(yè)的發(fā)展，利用地理位置進行招商投資推動經(jīng)濟發(fā)展，為了加快城市建設(shè)，需要提供良好的環(huán)境，需要積極引進人才，增強相關(guān)投資，同時不斷增強科技創(chuàng)新能力。