2000—2020年黃河流域土地利用變化特征及影響因素分析

付樂(lè) ，遲妍妍 *，于洋 ，張麗蘋(píng) ，劉斯洋 ，王夏暉 ，許開(kāi)鵬 ，王晶晶 ，張信

1. 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012；2. 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院生態(tài)環(huán)境區(qū)劃中心，北京 100012；3. 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院黃河生態(tài)文明研究中心，北京 100012

黃河流域是中國(guó)重要的生態(tài)屏障，在國(guó)家發(fā)展中具有極為重要的戰(zhàn)略地位（陸大道等，2019）。黃河上中下游橫跨9省區(qū)，自然條件千差萬(wàn)別，土地資源在時(shí)空上的分布和變化具有顯著的差異性。在長(zhǎng)期大規(guī)模、高強(qiáng)度人類(lèi)活動(dòng)的侵?jǐn)_下，黃河流域上游地區(qū)天然草地與水域功能下降，中游地區(qū)水土流失嚴(yán)重、下游灘區(qū)治理歷史遺留問(wèn)題眾多、河口三角洲水域萎縮嚴(yán)重等（苑韶峰等，2019；牟雪潔等，2022）。黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展需要結(jié)構(gòu)合理、空間有序的土地利用格局來(lái)支撐（徐輝等，2020）。

土地利用是人與自然相互作用的重要表征，是全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的重要組成部分（Zhu et al.，2014）。2000年以來(lái)，中國(guó)人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、市場(chǎng)化和全球化所引起的土地利用變化，已成為學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的重要議題（李明薇等，2018；張佰發(fā)等，2020）。多年來(lái)，學(xué)者們采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和主成分分析等方法，從多維度、多視角對(duì)中國(guó)土地利用變化開(kāi)展了相關(guān)研究，基本形成全國(guó)、區(qū)域、省域、城市群、市域、縣域等多尺度研究體系（徐曉然等，2018；劉紀(jì)遠(yuǎn)等，2018；孫宗耀等，2018；楊國(guó)清等，2019；何媛婷等，2020；李嘉琪等，2022；江文甲等，2022）。20世紀(jì)80年代末至90年代末，黃河流域土地利用呈現(xiàn)出草地、林地減少，耕地、建設(shè)用地等增加的特征（劉紀(jì)遠(yuǎn)等，2014）。近年來(lái)不少學(xué)者開(kāi)展了黃河流域不同區(qū)域土地利用變化相關(guān)方面的研究工作。例如，青海省三江源地區(qū)是黃河流域土地利用變幅最小的區(qū)域（許茜等，2017）；青海湖流域土地利用變化是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的重要原因（韓艷莉等，2019）；陜甘寧地區(qū)草地面積大幅減少、建設(shè)用地面積增加是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少的重要原因（孫夢(mèng)華等，2021）；黃河流域（河南段）人口密度增大和GDP增長(zhǎng)的綜合作用使得生產(chǎn)生活用地快速擴(kuò)張，且明顯帶動(dòng)區(qū)域中心城市土地利用變化的強(qiáng)度和方向（肖東洋等，2020）；山東半島城市群城鄉(xiāng)建設(shè)用地與基本農(nóng)田之間存在較大沖突（許學(xué)工等，2006）?？紤]到黃河流域上中下游不同地區(qū)存在巨大的地理與發(fā)展差異，因此有必要以整個(gè)流域?yàn)檠芯繉?duì)象，從長(zhǎng)時(shí)段、多尺度的角度系統(tǒng)分析土地利用變化的時(shí)空格局和驅(qū)動(dòng)因素。

基于此，本文從黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求出發(fā)，從全流域和上中下游的不同尺度，對(duì)黃河流域 2000—2020年的土地利用空間格局及動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究，旨在定量分析黃河流域土地利用時(shí)空格局特征、轉(zhuǎn)換模式以及驅(qū)動(dòng)因素，補(bǔ)充黃河流域土地利用在長(zhǎng)時(shí)段、多尺度變化研究上的缺失，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為黃河流域制定生態(tài)治理和管理對(duì)策提供數(shù)據(jù)支撐和決策參考。

1 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青藏高原巴顏喀拉山北麓，呈“幾”字形流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東9個(gè)?。▍^(qū)），全長(zhǎng)5464 km，是中國(guó)第二長(zhǎng)河（遲妍妍等，2022）。黃河干支流經(jīng)過(guò)448個(gè)縣（市、區(qū)），流域面積為7.96×105km2，占沿黃9省（區(qū)）國(guó)土面積的20.5%。根據(jù)流域內(nèi)不同行政區(qū)的第七次人口普查公報(bào)和 2020年度國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，2020年黃河流域總?cè)丝诩s1.7億人，約占全國(guó)總?cè)丝诘?1.5%；流域內(nèi)生產(chǎn)總值1.1×105億元，約占全國(guó)GDP的10.5%。根據(jù)水利部黃河水利委員會(huì)出臺(tái)的《流域范圍及其歷史變化》，黃河上游為源頭區(qū)至內(nèi)蒙古自治區(qū)托克托縣河口鎮(zhèn)以上的黃河河段，主要位于青藏高原、寧蒙河套地區(qū)，上游地區(qū)面積為3.65×105km2。黃河中游為河口鎮(zhèn)至河南省鄭州市的花園口的河段，包括陜西、山西、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、河南等省區(qū)，中游地區(qū)面積為4.08×105km2。黃河下游為桃花峪至黃河入?？诘暮佣?，包括河南和山東兩省，下游地區(qū)面積為0.23×105km2（圖1）。

圖1 研究區(qū)地理位置Figure 1 Sketch map of the location of the study area

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

2.1.1 土地利用數(shù)據(jù)

黃河流域2000、2010和2020年3期土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn），數(shù)據(jù)是基于美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat TM+OLId等遙感影像，采用人工目視解譯方法生成，解譯精度在 85%以上，分辨率為 1 km×1 km，可以滿足本研究需求。本文參考《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》（GB/T 21010—2017），結(jié)合黃河流域?qū)嶋H情況，將黃河流域土地利用數(shù)據(jù)分為農(nóng)田、森林、草地、水域、城鎮(zhèn)、荒漠和其他等7個(gè)一級(jí)地類(lèi)（表1）。

AlphaZero并不是唯一具有想象力的軟件。在如今的國(guó)際象棋比賽中，抓作弊者的方法之一就是監(jiān)控玩家展示的創(chuàng)意水平。如果他們下了一步特別有創(chuàng)意的棋，評(píng)委通常會(huì)懷疑這不是人類(lèi)的下法，而一定是電腦的下法。至少在國(guó)際象棋中，創(chuàng)造力已經(jīng)被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)而非人類(lèi)的標(biāo)志！今天人類(lèi)-人工智能團(tuán)隊(duì)在國(guó)際象棋中正在發(fā)生的事情，未來(lái)可能會(huì)延伸到警務(wù)、醫(yī)學(xué)、銀行業(yè)和許多其他領(lǐng)域。

表1 黃河流域土地利用類(lèi)型Table 1 Land use types in the Yellow River Basin

2.1.2 植被指數(shù)數(shù)據(jù)

歸一化植被指數(shù)（NDVI，Normalized Difference Vegetation Index）是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比，是刻畫(huà)地表植被覆蓋的重要參數(shù)（Jiang et al.，2020；張靜等，2021）。本文利用黃河流域邊界裁剪中國(guó)年度植被指數(shù)（NDVI）空間分布數(shù)據(jù)集，空間分辨率為100 m，時(shí)間序列為 2000—2020年。該數(shù)據(jù)集來(lái)源于地理遙感生態(tài)網(wǎng)（http://www.gisrs.cn/index.html），是在月數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上采用最大值合成法生成的 1981年以來(lái)的年度植被指數(shù)數(shù)據(jù)集，年度NDVI數(shù)據(jù)為每年1—12個(gè)月份的月NDVI數(shù)值最大值。

2.1.3 氣象數(shù)據(jù)

（1）降水和氣溫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

According to the two authors,if(4)b.answers the question with a rising tone,it means(4)b.takes a fancy and wants to continue talking with(5)a.;if(4)b.answers with a falling tone,then probably(4)b.is not interested in the conversation and wants to end it as soon as possible.

2000—2020年黃河流域平均降水量來(lái)源于水利部黃河水利委員會(huì)每年發(fā)布的《黃河水資源公報(bào)》，平均氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局每年發(fā)布的《全國(guó)生態(tài)氣象公報(bào)》。

3.1.2.3 轉(zhuǎn)移分析

降水量和氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)國(guó)家氣象信息中心（http://data.cma.cn/），本文選取黃河流域310個(gè)氣象站點(diǎn)（圖 1）的 2000—2020年逐月氣象數(shù)據(jù)，包括月總降水量和月平均氣溫。采用Aunspline插值方法對(duì)逐月氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值處理，得到黃河流域 2000年以來(lái)逐年年平均氣溫、年降水量空間插值數(shù)據(jù)，最后通過(guò)重采樣工具，生成與土地利用數(shù)據(jù)具有相同空間分辨率和投影方式的柵格數(shù)據(jù)（黃葵等，2019）。

本次比賽得到了各參賽館的高度重視，中共上海市委黨校圖書(shū)館館長(zhǎng)唐月娥和副館長(zhǎng)李敏、上海財(cái)經(jīng)大學(xué)圖書(shū)館書(shū)記戴洪霞、上海對(duì)外經(jīng)貿(mào)大學(xué)圖書(shū)館館長(zhǎng)王群、上海中醫(yī)藥大學(xué)圖書(shū)館黨總支書(shū)記兼副館長(zhǎng)石德響、復(fù)旦大學(xué)圖書(shū)館副書(shū)記史衛(wèi)華、同濟(jì)大學(xué)圖書(shū)館副書(shū)記危紅、華東師范大學(xué)圖書(shū)館副館長(zhǎng)周健、華東政法大學(xué)圖書(shū)館副館長(zhǎng)吳志鴻、上海師范大學(xué)圖書(shū)館副館長(zhǎng)莊雷、上海工程技術(shù)大學(xué)圖書(shū)館副館長(zhǎng)盛芳和王鎮(zhèn)、上海健康醫(yī)學(xué)院圖書(shū)館副館長(zhǎng)柳麗花、奉賢區(qū)圖書(shū)館副館長(zhǎng)浦颯、松江區(qū)圖書(shū)館副館長(zhǎng)奚建治等出席并擔(dān)任各獎(jiǎng)項(xiàng)頒獎(jiǎng)嘉賓。

2.1.4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)

（1）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2000—2020年黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒 (縣市卷)》、9省區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒和部分市縣統(tǒng)計(jì)年鑒。人口數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的第五次、第六次和第七次人口普查數(shù)據(jù)。

綜上所述，產(chǎn)品研發(fā)首先要了解客戶、市場(chǎng)及其需求，這是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵的第一步。然后進(jìn)行市場(chǎng)分析和細(xì)分，確保新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)瞄準(zhǔn)最有價(jià)值的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，還要將客戶需求融入新產(chǎn)品和服務(wù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中，找出獨(dú)特的信息以使自己的產(chǎn)品與其他產(chǎn)品區(qū)分開(kāi)來(lái)，不僅有利于創(chuàng)新活動(dòng)，也增加了新產(chǎn)品成功面世的機(jī)會(huì)，作為新產(chǎn)品研發(fā)的輸入。新產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，新產(chǎn)品構(gòu)思和概念產(chǎn)生一般需要關(guān)鍵人群（公司或用戶）的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以及相關(guān)調(diào)查報(bào)告的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行創(chuàng)意生成，并且根據(jù)一定的選擇方法進(jìn)行創(chuàng)意篩選，然后對(duì)新產(chǎn)品方案進(jìn)行可行性評(píng)估，最后進(jìn)行生產(chǎn)并投放市場(chǎng)。

（2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)空間數(shù)據(jù)

中國(guó)人向來(lái)講究趨于安定的習(xí)慣，而擁有屬于自己的住宅便是這種思想的核心。離婚率提高、復(fù)合家庭減少會(huì)令居民戶數(shù)增加，對(duì)住宅需求的顯著增加，成為城市住宅價(jià)格上漲的重要推動(dòng)因素。

中國(guó) GDP空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集和中國(guó)人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn），反映了 GDP和人口數(shù)據(jù)在全國(guó)范圍內(nèi)的詳細(xì)空間分布狀況。該數(shù)據(jù)為柵格數(shù)據(jù)類(lèi)型，每個(gè)柵格代表該網(wǎng)格范圍（1 km）內(nèi)的GDP總產(chǎn)值（人口數(shù)），單位為萬(wàn)元·km-1（人·km-1）。本文利用黃河流域邊界分別裁剪中國(guó) GDP空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集和中國(guó)人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集（2000—2020年度），得到2000—2020年的GDP空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)和人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用年變化率

為了更好地揭示黃河流域土地利用變化的速率，本文參考有關(guān)文獻(xiàn)和模型，計(jì)算土地利用類(lèi)型的年變化率（Deng et al.，2014；許茜等，2017）。計(jì)算公式如下：

使用DPS 7.05對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)不同處理間數(shù)據(jù)差異的顯著性。

式中：

n——土地類(lèi)型數(shù)量；

Wi——2000年第i類(lèi)土地類(lèi)型的面積，km2；

你看，在2018年為了讓老百姓吃得更安全、環(huán)境更整潔、生活更美好，有關(guān)部門(mén)做了這么多的工作。隨著時(shí)間的推移，相信這些政策會(huì)逐漸發(fā)揮作用，一幅美好中國(guó)的藍(lán)圖正在鋪開(kāi)。

Si——年變化率；

首先，樹(shù)立全新的人才培養(yǎng)理念，突破傳統(tǒng)教育思路，重新認(rèn)識(shí)現(xiàn)代職業(yè)教育決策。國(guó)家打造的現(xiàn)代職業(yè)教育體系是高等教育體系的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，是打造本科職業(yè)教育化，充分利用本科的教育資源培養(yǎng)高層次、高水平、高素養(yǎng)的適應(yīng)科技時(shí)代需求的新型技術(shù)工人。因此，打造以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才為目標(biāo)的應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)，獨(dú)立學(xué)院要優(yōu)化現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方式，發(fā)揮辦學(xué)機(jī)制靈活的優(yōu)勢(shì)，將優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，培養(yǎng)特色專(zhuān)業(yè)背景強(qiáng)的、面向基層一線崗位的技術(shù)技能型人才，使人才培養(yǎng)方式更加符合現(xiàn)代職業(yè)教育改革的要求，更具科學(xué)性。

ΔWi,j——2000—2020年第i類(lèi)轉(zhuǎn)換為第j類(lèi)土地類(lèi)型的凈變化面積，km2；

ρ——綜合土地利用動(dòng)態(tài)度；

總之，本文首先分析了初中英語(yǔ)閱讀教學(xué)中存在的問(wèn)題，然后從注重提高英語(yǔ)閱讀材料的新穎性，組織學(xué)生靈活學(xué)習(xí)英語(yǔ)閱讀以及科學(xué)合理地安排英語(yǔ)閱讀時(shí)間幾個(gè)方面，提出了初中英語(yǔ)閱讀教學(xué)的提升策略，希望本文的研究能夠有助于初中英語(yǔ)閱讀教學(xué)水平的提升。當(dāng)然，由于本人的研究水平有限，本文的論述難免存在一定的不足，還希望相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者給與本人批評(píng)與指正。

n——土地類(lèi)型數(shù)量。

2.2.2 土地利用動(dòng)態(tài)度

（1）單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度

單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度模型可直觀反映單位時(shí)間內(nèi)黃河流域各土地利用類(lèi)型面積變化的平均幅度和速度，對(duì)探求土地利用變化的歸因具有重要意義（Mooney et al.，2013；孫璐等，2017）。計(jì)算公式如下：

式中：

Ci——?jiǎng)討B(tài)度；

Wa——區(qū)域總面積，km2；

|ΔWi,j|——2000—2020年第i類(lèi)轉(zhuǎn)換為第j類(lèi)土地類(lèi)型的凈變化面積的絕對(duì)值，km2；

t——研究時(shí)間段的差值；

n——土地類(lèi)型數(shù)量。

式中：

綜合土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度模型可以有效反映單位時(shí)間內(nèi)黃河流域土地資源的整體變化速度（Meyfroid et al.，2022；徐羽等，2017）。計(jì)算公式如下：

（2）綜合土地利用動(dòng)態(tài)度

t——研究時(shí)間段的差值；

Fi——研究初期的第i類(lèi)土地類(lèi)型的面積，km2；

ΔFi-j——研究末期第i類(lèi)、第j類(lèi)土地類(lèi)型彼此轉(zhuǎn)移的面積之和，km2；

HIV職業(yè)暴露是指衛(wèi)生保健人員或人民警察在職業(yè)工作中與HIV感染者的血液、組織或其他體液等接觸而具有感染HIV的危險(xiǎn)[33-34]。

t——研究時(shí)間段的差值。

(2)圓上的任意一點(diǎn)到定點(diǎn)(圓心)的距離等于常數(shù)(半徑)，而點(diǎn)M在橢圓上運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)F1、F2的位置不發(fā)生變化.請(qǐng)同學(xué)們用文字語(yǔ)言歸納,橢圓上任意一點(diǎn)應(yīng)具有怎樣的性質(zhì)呢？

2.2.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣能夠有效地定量研究特定時(shí)期內(nèi)黃河流域不同土地利用類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)化，有利于表達(dá)特定時(shí)間內(nèi)土地利用在數(shù)量上的結(jié)構(gòu)特征以及轉(zhuǎn)移方向（Wang et al.，2012；程鵬等，2022）。本文在ArcGIS軟件中對(duì)黃河流域2000、2010和2020年的土地利用柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行Combine運(yùn)算，反映土地利用的來(lái)源結(jié)構(gòu)。具體計(jì)算公式如下：

式中：

Eij——第i類(lèi)土地類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)閖類(lèi)土地類(lèi)型的比例；

Pij——第i類(lèi)土地類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)閖類(lèi)土地類(lèi)型的面積，km2；

n——土地類(lèi)型數(shù)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用時(shí)空變化

3.1.1 土地利用類(lèi)型現(xiàn)狀分析

2000—2020年，黃河流域以草地、農(nóng)田和森林等土地類(lèi)型為主（見(jiàn)圖 2），多年平均占比分別為47.9%±0.38%、26.5%±0.69%、13.2%±0.19%。2020年，草地、農(nóng)田面積分別為 3.85×105、2.03×105km2，占比分別為48.5%、25.6%；森林面積為1.06×105km2，占比為13.4%；其他土地利用類(lèi)型的面積占比相對(duì)較少。從空間分布上看（見(jiàn)圖 3），黃河流域上游的草地最多，多年平均占比為62.05%±0.56%，其次是農(nóng)田（14.25%±0.19%）；中游地區(qū)以草地、農(nóng)田和森林為主，多年平均占比分別為37.91%±0.3%、34.73%±1.1%、17.11%±0.25%；下游地區(qū)農(nóng)田面積最多，多年平均占比為71.05%±1.32%，其次是城鎮(zhèn)（11.08%±1.81%），城鎮(zhèn)用地集中分布在沿黃九省區(qū)主要城市的中心城區(qū)。以上結(jié)果說(shuō)明，黃河流域上游地區(qū)和下游地區(qū)分別承擔(dān)著保障國(guó)家生態(tài)安全和糧食安全的重任。

圖2 黃河流域各流域段2000—2020年土地利用類(lèi)型占比Figure 2 Proportion of land use types in each basin of the Yellow River Basin from 2000 to 2020

圖3 2000、2010和2020年黃河流域土地利用分類(lèi)圖Figure 3 Land use types classification maps of Yellow River Basin in 2000, 2010 and 2020

3.1.2 土地利用類(lèi)型變化分析

3.1.2.1 結(jié)構(gòu)變化分析

2000—2020年，黃河流域的土地利用類(lèi)型以城鎮(zhèn)和農(nóng)田變化最顯著（見(jiàn)表 2）。城鎮(zhèn)用地面積增加了1.08×104km2，全流域變化率達(dá)到了72.8%，中游地區(qū)變化率最高（78.2%）。農(nóng)田面積減少了1.3×104km2，全流域變化率達(dá)到-6.0%，中游地區(qū)變化率最高（-6.9%）。森林、草地和水域等土地類(lèi)型面積共增加了 1.0×104km2，全流域變化率分別3.5%、1.5%和6.9%。因?yàn)椴莸卦邳S河上、中、下游的基數(shù)不同，上、中游地區(qū)面積的增加量大于下游地區(qū)面積的減少量，導(dǎo)致草地在下游地區(qū)的變化率高?；哪推渌鷳B(tài)系統(tǒng)的面積均有所減少，表明生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程的實(shí)施減緩了荒漠化的趨勢(shì)。從空間上看（圖 4），城鎮(zhèn)增加的區(qū)域主要分布在沿黃省區(qū)的中心城市；草地和森林增加的區(qū)域主要分布在黃河源頭區(qū)和上游地區(qū)；農(nóng)田減少的區(qū)域主要分布在黃河中、下游地區(qū)。以上結(jié)果說(shuō)明，黃河流域 20年來(lái)城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)所使用的土地類(lèi)型主要是農(nóng)田。

“新工科”建設(shè)背景下能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革探索 蔣潤(rùn)花，左遠(yuǎn)志，陳佰滿，徐勇軍，楊敏林(118)

圖4 2000—2020年黃河流域主要土地利用類(lèi)型變化空間分布Figure 4 Spatial distribution of major land-use change types in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

表2 2000—2020年黃河流域土地利用類(lèi)型變化率Table 2 Rate of land use types change in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

3.1.2.2 動(dòng)態(tài)度分析

2000—2020年，黃河流域單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度從高到低依次為城鎮(zhèn)、其他、荒漠、水域、農(nóng)田、森林和草地，三期綜合土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度分別是0.11%、1.69%和1.72%（表3）。從不同時(shí)段看，2000—2010年動(dòng)態(tài)度顯著低于2010—2020年。2000—2010年，土地利用變化以森林、城鎮(zhèn)增加，草地、農(nóng)田減少為主。2010—2020年，土地利用變化以草地、城鎮(zhèn)增加，農(nóng)田減少為主。分土地利用類(lèi)型變化看，農(nóng)田減少量最大，20年間減少了約1.3×104km2，單一動(dòng)態(tài)度為0.32%；城鎮(zhèn)變化最劇烈，20年間面積增加了約1.08×104km2，單一動(dòng)態(tài)度達(dá)到3.64%，遠(yuǎn)高于其他土地類(lèi)型。以上變化說(shuō)明，2010年以后，黃河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求強(qiáng)勁且擴(kuò)張明顯，農(nóng)田被大量侵占導(dǎo)致數(shù)量減少，缺乏將耕地與城鄉(xiāng)發(fā)展有機(jī)結(jié)合的措施，農(nóng)業(yè)用地與城鄉(xiāng)建設(shè)活動(dòng)的矛盾將進(jìn)一步加劇。

表3 2000—2020年黃河流域土地利用類(lèi)型變化幅度與動(dòng)態(tài)度Table 3 Change range and dynamic degree of land use types in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

（2）降水和氣溫空間數(shù)據(jù)

2000—2010年，黃河流域土地利用類(lèi)型之間轉(zhuǎn)移強(qiáng)度較小，發(fā)生變化的面積約1.80×104km2，占黃河流域面積的2.26%。土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移主要分為森林、城鎮(zhèn)、荒漠、其他和水域的凈增加，以及農(nóng)田和草地的凈減少（表4）。森林凈增加了0.25×104km2，由草地、農(nóng)田和荒漠轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入占比分別為 49%、48%和3%。城鎮(zhèn)凈增加了0.15×104km2，主要由農(nóng)田轉(zhuǎn)入（73%）?；哪畠粼黾恿?91 km2，主要由草地轉(zhuǎn)入（98%）。其他凈增加了384 km2，主要由農(nóng)田和草地轉(zhuǎn)入（50%和 32%）。水域凈增加了 326 km2，主要由農(nóng)田轉(zhuǎn)入（73%）。農(nóng)田凈減少了0.39×104km2，主要轉(zhuǎn)出至森林、草地和城鎮(zhèn)，轉(zhuǎn)出占比分別為31%、29%和27%。草地凈減少了0.17×104km2，主要轉(zhuǎn)出至森林和荒漠（43%和40%）。

表4 2000—2020年黃河流域土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)移矩陣Table 4 Transfer matrix of land use types in the Yellow River Basin from 2000 to 2020 %

2010—2020年，黃河流域土地利用類(lèi)型之間轉(zhuǎn)移強(qiáng)度較大，發(fā)生變化的面積約2.69×105km2，占黃河流域面積的3.40%。土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移主要分為草地、城鎮(zhèn)、森林和水域的凈增加，以及農(nóng)田、其他和荒漠的凈減少。草地凈增加了1.07×104km2，由其他、農(nóng)田和荒漠轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入占比分別為47%、33%和20%。城鎮(zhèn)凈增加了0.93×104km2，主要由農(nóng)田和草地轉(zhuǎn)入（56%和 30%）。森林凈增加了0.17×104km2，主要由農(nóng)田和草地轉(zhuǎn)入（48%和29%）。水域凈增加了721 km2，主要由草地、農(nóng)田和荒漠轉(zhuǎn)入（32%、28%和 23%）。農(nóng)田凈減少了0.97×104km2，主要轉(zhuǎn)出至城鎮(zhèn)和草地，轉(zhuǎn)出占比分別為53%和36%。其他凈減少了0.54×104km2，主要轉(zhuǎn)出至草地（92%）?；哪畠魷p少了0.35×104km2，主要轉(zhuǎn)出至草地（63%）。

2000—2020年，土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移主要分為城鎮(zhèn)、草地和森林的凈增加，以及農(nóng)田的凈減少。其中，城鎮(zhèn)面積凈增加了 1.08×104km2，主要由農(nóng)田轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入占比達(dá)到 58%；草地和森林面積凈增加了0.55×104km2和0.36×104km2，均主要由農(nóng)田轉(zhuǎn)入（88%和55%）；農(nóng)田面積凈減少了1.3×104km2，主要轉(zhuǎn)出至城鎮(zhèn)和草地，轉(zhuǎn)出占比分別達(dá)到48%和37%。

3.2 土地利用變化影響因素分析

3.2.1 氣候因素對(duì)土地利用變化的影響

降水和氣溫等氣候因素對(duì)土地利用變化會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。從時(shí)間上看（圖 5），2000—2020年黃河流域年均氣溫呈上升趨勢(shì)，上升速率為0.12 ℃·10 a-1；與氣溫類(lèi)似，平均降水量的變化也呈現(xiàn)一致增加的趨勢(shì)，降水的增加幅度達(dá)到了62.55 mm·10 a-1。從空間上看（圖6），黃河流域雨量豐富區(qū)域主要位于上游三江源和若爾蓋等地區(qū)、中游洛陽(yáng)山區(qū)等地及下游華北平原，平均降雨量超過(guò)了600 mm；降雨稀少的區(qū)域主要位于上游寧夏北部和中游內(nèi)蒙古西部等地區(qū)，平均降雨量低于200 mm。黃河流溫度高值區(qū)域主要位于黃河流域中游北部及下游地區(qū)，平均氣溫超過(guò)了 16 ℃；溫度低值區(qū)域主要位于黃河上游源頭區(qū)，平均氣溫低于0 ℃?，F(xiàn)有文獻(xiàn)表明，黃河流域植被覆蓋變化與年均降水量的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.71，其中在上游的隴中黃土高原、陰山南麓，以及山西北部等區(qū)域呈顯著正相關(guān)，偏相關(guān)系數(shù)在 0.4—0.6，主要因?yàn)檫@部分區(qū)域?qū)儆诟珊蛋敫珊祬^(qū)，降水量的增加可以促進(jìn)植被的生長(zhǎng)（趙倩倩等，2022；劉海等，2021）。從圖3可知，森林和草地增加的區(qū)域與平均降雨量高值區(qū)基本一致。

圖5 2000—2020年黃河流域氣溫和降水變化趨勢(shì)Figure 5 Trends in temperature and precipitation in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

圖6 2000—2020年黃河流域平均降雨量和平均氣溫的空間分布Figure 6 Spatial distribution of average rainfall and average temperature of the Yellow River Basin from 2000 to 2020

黃河源區(qū)作為黃河流域重要的產(chǎn)流區(qū)，其產(chǎn)流量占整個(gè)流域的38%（蔡宜晴等，2017）。2000—2020年，黃河源區(qū)年降水量增加，增加速率為53.85mm·10 a-1；氣溫呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，年平均氣溫增加速率達(dá)到了0.43 ℃·10 a-1（高思琦等，2022）。降水增多和氣溫升高導(dǎo)致冰雪融化是黃河上游徑流量顯著增加的主要原因，同時(shí)也促進(jìn)了整個(gè)流域水域面積的增加（葉培龍等，2020）。由表2可知，2000—2020年黃河流域水域面積增加了869 km2?，F(xiàn)有文獻(xiàn)表明（高吉喜等，2020），20年來(lái)黃河源區(qū)的扎陵湖和鄂陵湖水域面積增加了 80 km2，降水增多提高入湖徑流量是扎陵湖和鄂陵湖水域擴(kuò)大的主要原因。

3.2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地利用的影響

人類(lèi)活動(dòng)顯著地影響區(qū)域土地利用變化特征，人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了建設(shè)用地的日益擴(kuò)張。黃河流域位于中國(guó)中西部地區(qū)，自從西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略、中部地區(qū)崛起戰(zhàn)略和中原經(jīng)濟(jì)區(qū)戰(zhàn)略等國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略的實(shí)施，黃河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展走上快車(chē)道。由圖7可知，2000—2020年黃河流域國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）不斷提升，平均增速達(dá)到11%；黃河流域總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)率為6.6%，其中城鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)人口比由2000年的3∶7變成2020年的6∶4，大量農(nóng)業(yè)人口進(jìn)入城市發(fā)展，城鎮(zhèn)化率達(dá)到了59.5%。人們對(duì)于生產(chǎn)、生活空間的需求逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致黃河流域城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模逐年遞增，20年間總面積擴(kuò)張了 1.08×104km2，新增規(guī)模的 62.2%由農(nóng)田轉(zhuǎn)換而來(lái)，其余主要來(lái)源于生態(tài)用地。依據(jù)已獲取的2000—2020年黃河流域1 km網(wǎng)格GDP和人口空間分布數(shù)據(jù)可知（見(jiàn)圖 8），黃河流域的平均單位面積內(nèi)GDP、平均人口密度的高值區(qū)域均集中分布于西寧、蘭州上游省會(huì)城市；寧夏沿黃城市群、呼包鄂榆城市群、太原城市群、關(guān)中城市群、中原城市群和山東半島城市群。從 2000—2020年主要土地利用類(lèi)型變化空間分布圖看（圖 3），發(fā)生變化的地類(lèi)以城市群為主。因此，人口和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展較好地反映了相應(yīng)時(shí)期內(nèi)土地利用變化特征。

圖7 2000—2020年黃河流域GDP和人口變化趨勢(shì)Figure 7 Trends in GDP and population in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

圖8 2000—2020年黃河流域1 km網(wǎng)格GDP和人口密度的空間分布Figure 8 Spatial distribution of GDP and population density in the 1 km grid of the Yellow River Basin from 2000 to 2020

3.2.3 生態(tài)保護(hù)政策對(duì)土地利用的影響

一段時(shí)期以來(lái)，國(guó)家先后實(shí)施了三江源自然保護(hù)區(qū)生態(tài)保護(hù)和建設(shè)、三北防護(hù)林建設(shè)、天然林保護(hù)、水土保持、退耕還林還草等重大工程，開(kāi)展了祁連山、黃土高原、南太行、泰山等多個(gè)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)。黃河流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的實(shí)施為提高區(qū)域植被覆蓋面積、遏制部分重要生態(tài)系統(tǒng)退化趨勢(shì)、提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等作出了重要貢獻(xiàn)。由表2可知，2000—2020年，約有1.0×104km2的生態(tài)用地面積得到恢復(fù)和增加，草地和森林面積分別增加了0.55×104km2和0.36×104km2。由圖9可知，近20年黃河流域植被覆蓋度大幅提升，植被“綠線”向西移動(dòng)。全流域平均植被覆蓋度由24.05%增至38.84%，其中，38.30%的植被面積呈顯著增加，增長(zhǎng)速率較快區(qū)域主要位于黃河流域中部。其中，植被覆蓋度增加最快的為山西省，貢獻(xiàn)度較高的為陜西省和甘肅省。僅1.59%的區(qū)域植被覆蓋度呈下降趨勢(shì)，主要是位于黃河流域下游城鎮(zhèn)周邊的農(nóng)田和草地。生態(tài)保護(hù)紅線和國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)本底好，其植被覆蓋度相對(duì)穩(wěn)定，重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)植被恢復(fù)相對(duì)明顯。

圖9 2000—2020年黃河流域植被覆蓋度變化空間分布Figure 9 Spatial distribution of vegetation cover change in the Yellow River Basin from 2000 to 2020

4 結(jié)論和政策建議

4.1 結(jié)論

黃河流域土地利用變化的研究將為流域后續(xù)土地資源合理開(kāi)發(fā)利用和生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供有力支撐。本文通過(guò)空間統(tǒng)計(jì)、轉(zhuǎn)移矩陣和動(dòng)態(tài)度模型等方法，對(duì)黃河全流域、上游、中游和下游的土地利用變化情況和影響因素進(jìn)行了分析研究，得到如下結(jié)論。

（1）黃河流域土地利用結(jié)構(gòu)具有顯著的集聚性。黃河中上游以草地為主，多年平均占比分別為37.91%±0.3%和62.05%±0.56%；黃河下游以農(nóng)田為主，多年平均占比為71.05%±1.32%。同時(shí)，生態(tài)保護(hù)和糧食生產(chǎn)的主體功能非常突出，草地、農(nóng)田和森林多年平均占比分別為 47.9%±0.38%、26.5%±0.69%、13.2%±0.19%。

（2）黃河流域土地利用變化具有顯著的時(shí)空分異性和主導(dǎo)性。2000—2010年黃河流域土地利用變化強(qiáng)度較小，2.2%的發(fā)生變化的土地利用類(lèi)型集中分布在黃河中游，主要表現(xiàn)為農(nóng)田和草地面積減少，轉(zhuǎn)換為城鎮(zhèn)和森林。2010—2020年土地利用變化強(qiáng)度較大，土地利用發(fā)生轉(zhuǎn)變的面積和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分別增加了約8倍和15倍，17.6%的發(fā)生變化的土地利用類(lèi)型廣泛分布于全流域，主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)、草地、森林和水域等面積增加，主要由農(nóng)田和荒漠轉(zhuǎn)換而來(lái)。

（3）氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)和國(guó)家政策均是影響黃河流域土地利用變化的影響因素。在黃河流域氣候變暖變濕，以及生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程和政策實(shí)施的雙重影響下，草地和森林等面積有所增加，植被覆蓋度大幅提升，植被“綠線”向西北方向移動(dòng)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口規(guī)模是促進(jìn)土地利用變化的最核心因素。人口密度增大和GDP增長(zhǎng)的綜合作用明顯帶動(dòng)著區(qū)域中心城市土地利用變化的強(qiáng)度和方向，黃河中下游地區(qū)的關(guān)中城市群、中原城市群和山東半島城市群等地區(qū)的生產(chǎn)生活用地對(duì)農(nóng)田的侵占非常嚴(yán)重，人地矛盾更加突出。

4.2 政策建議

耕地是糧食生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，是國(guó)家糧食安全的根本保證，也是中國(guó)最寶貴的資源之一。20年來(lái)黃河流域耕地大面積減少，給糧食安全造成了嚴(yán)重威脅。黃河流域有黃淮海平原、汾渭平原、河套灌區(qū)等農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，承擔(dān)著國(guó)家糧食安全的重任，必須要落實(shí)好嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度和生態(tài)保護(hù)制度，保障耕地和生態(tài)空間不再被城鎮(zhèn)建設(shè)和工業(yè)開(kāi)發(fā)所侵占，是黃河流域城市群高質(zhì)量發(fā)展的必要前提。黃河上游地區(qū)繼續(xù)開(kāi)展生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程和探索實(shí)踐生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制。中游地區(qū)全面統(tǒng)籌生態(tài)保護(hù)、糧食安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，堅(jiān)決守住耕地紅線和生態(tài)保護(hù)紅線。下游地區(qū)重點(diǎn)保障糧食生產(chǎn)，加快推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，促進(jìn)城市群節(jié)約集約發(fā)展。

一是針對(duì)因?qū)W致貧貧困戶，對(duì)疆內(nèi)外高中專(zhuān)、大學(xué)院校學(xué)生給予資助。二是對(duì)醫(yī)療費(fèi)用經(jīng)保險(xiǎn)賠付后仍無(wú)力支付的貧困戶全部低保兜底，防止因病致貧、返貧。三是針對(duì)因?yàn)?zāi)致貧貧困戶，給予過(guò)渡性救助，保障其基本生活。四是針對(duì)“特殊人員”家庭中的困境兒童給予生活補(bǔ)助。五是對(duì)60歲以上生活不能自理的孤寡老人按照意愿集中供養(yǎng)。