鄭洛沿黃地區(qū)土地利用格局時(shí)空演變及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究

摘 要：鄭州、洛陽(yáng)兩市位于黃河中下游南岸，在河南省乃至黃河流域生態(tài)保護(hù)中具有特殊地位和作用，基于１９９０ 年、２０００ 年、２０１０年和２０２２ 年土地利用數(shù)據(jù)，結(jié)合ＰＬＵＳ 模型，從土地利用動(dòng)態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣、重心遷移、景觀格局等方面探究了鄭洛沿黃地區(qū)土地利用時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)機(jī)制，結(jié)果表明：耕地和建設(shè)用地為研究區(qū)優(yōu)勢(shì)景觀類(lèi)型，３２ ａ 間耕地面積大幅收縮，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張且主要來(lái)源于耕地；林草地集中分布于研究區(qū)西部及南部地區(qū)，２０００—２０１０ 年耕地向水域的轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在北部黃河沿岸，建設(shè)用地重心向西南偏移并趨向輻射連片發(fā)展；耕地主導(dǎo)地位減弱且空間異質(zhì)性增強(qiáng)，整體自然連續(xù)性下降，破碎化加?。桓販p少和建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要受社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素中人口密度影響，自然因素是生態(tài)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：土地利用變化；驅(qū)動(dòng)機(jī)制；沿黃地區(qū)；ＰＬＵＳ 模型；鄭州市；洛陽(yáng)市

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｆ３０１．２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１１．０１７

引用格式：徐夢(mèng)菲，孫一帆，汪霞．鄭洛沿黃地區(qū)土地利用格局時(shí)空演變及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１１）：１０６－１１３．

土地利用／ 覆被變化（ＬＵＣＣ）是全球環(huán)境變化研究的核心內(nèi)容［１］ 。隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平的提升，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土地利用的影響明顯［２］ ，引發(fā)土地資源稀缺、生態(tài)系統(tǒng)退化、景觀結(jié)構(gòu)失衡等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同視角對(duì)此開(kāi)展了大量研究，涉及土地利用時(shí)空演變［３］ 、驅(qū)動(dòng)機(jī)制［４］ 、預(yù)測(cè)模擬［５］ 、環(huán)境效應(yīng)［６］ 等。當(dāng)下，土地利用變化過(guò)程及驅(qū)動(dòng)機(jī)制是研究熱點(diǎn)，旨在更有效地模擬土地利用發(fā)展趨勢(shì)，合理制定土地利用政策，協(xié)調(diào)區(qū)域資源、環(huán)境與發(fā)展之間的矛盾。眾多學(xué)者借助主成分分析法［７］ 、灰色關(guān)聯(lián)分析法［８］ 、地理探測(cè)器［９］ 、Ｌｏｇｉｓｔｉｃ 回歸模型［１０］ 等對(duì)土地利用變化的影響機(jī)制進(jìn)行了探究，也有學(xué)者使用ＰＬＵＳ 模型分析了單一地類(lèi)演變的驅(qū)動(dòng)因素［１１］ 。ＰＬＵＳ 模型常用于土地利用變化模擬預(yù)測(cè)，其中的ＬＥＡＳ 模塊可以計(jì)算驅(qū)動(dòng)因子對(duì)不同地類(lèi)變化的貢獻(xiàn)率，是研究土地?cái)U(kuò)張及其變化潛在原因的工具。

黃河流域是我國(guó)重要的生態(tài)屏障，隨著黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的提出，圍繞其土地利用變化過(guò)程、驅(qū)動(dòng)機(jī)制和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)等方面的研究大量涌現(xiàn)，研究尺度多為流域自然邊界或省域、市域等行政單元［１２－ １３］ ，但針對(duì)沿黃地區(qū)的研究有待進(jìn)一步深化。沿黃地區(qū)作為城市重要生態(tài)空間，承載著水土保持、氣候調(diào)節(jié)等多種功能。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化高速發(fā)展，用地?cái)U(kuò)張不斷向黃河蔓延?！逗幽鲜?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，以黃河干流為主線，推進(jìn)鄭洛協(xié)調(diào)融合發(fā)展。鄭州、洛陽(yáng)兩市位于黃河中下游南岸，屬黃河流域從黃土高原、西部丘陵山區(qū)向華北平原過(guò)渡的重要區(qū)域，在河南省乃至黃河流域生態(tài)保護(hù)中具有特殊地位和作用。基于此，本研究針對(duì)鄭洛沿黃地區(qū)，分析１９９０—２０２２ 年土地利用時(shí)空演變規(guī)律， 借助ＰＬＵＳ 模型，從自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面挖掘不同地類(lèi)擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)機(jī)制并闡述潛在原因，以期為區(qū)域國(guó)土資源優(yōu)化配置與土地管理政策的制定提供參考。

１ 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

１．１ 研究區(qū)概況

鄭洛沿黃地區(qū)，即黃河干流流經(jīng)鄭州市和洛陽(yáng)市的范圍，按照２０２１ 年行政區(qū)劃調(diào)整后的洛陽(yáng)市市域范圍，本研究共涉及９ 個(gè)縣（市、區(qū)），約６ ５７１ ｋｍ２。研究區(qū)地貌類(lèi)型多樣，以山地、丘陵、坡地和平原為主；屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明；境內(nèi)河網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，整個(gè)研究區(qū)分屬黃河、淮河兩大流域，自然資源豐富，生態(tài)格局基礎(chǔ)良好。

１．２ 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

土地利用遙感數(shù)據(jù)選?。保梗梗?年、２０００ 年、２０１０ 年和２０２２ 年４ 期，來(lái)源于Ｚｅｎｏｄｏ 開(kāi)放科學(xué)數(shù)據(jù)平臺(tái)，空間分辨率為３０ ｍ。利用ＡｒｃＧＩＳ １０．４ 進(jìn)行重分類(lèi)、掩膜提取等操作，將投影坐標(biāo)系統(tǒng)一為ＷＧＳ＿１９８４。鄭洛沿黃地區(qū)用地類(lèi)型主要為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地，采用混淆矩陣進(jìn)行分類(lèi)精度評(píng)價(jià)，計(jì)算得出４ 期土地利用數(shù)據(jù)總體精度（ＯＡ） 分別為９２．１６％、９６．４４％、９１．８１％、９２．１０％，Ｋａｐｐａ 系數(shù)分別為０．８９、０．９５、０．８８、０．８８，分類(lèi)結(jié)果可靠，適用于后續(xù)土地利用變化分析。

土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子按有無(wú)人類(lèi)活動(dòng)參與可分為自然環(huán)境因子和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子，遵循可量化性、可獲取性、全面客觀性等原則，選?。?個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子：人口密度、ＧＤＰ，以及與政府駐地、鐵路、高速公路、主干道、次干道、支路的距離；７ 個(gè)自然環(huán)境因子：土壤類(lèi)型、土壤侵蝕模數(shù)、年平均氣溫、年降水量、高程、坡度、與水系的距離。其中：高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云；土壤、氣象、人口密度、ＧＤＰ 數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，分辨率為１ ｋｍ；交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源于ＯｐｅｎＳｔｒｅｅｔＭａｐ；政府駐地、水系數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)；坡度基于地理空間數(shù)據(jù)云中ＤＥＭ 數(shù)據(jù)提取。水系、道路經(jīng)分類(lèi)后，采用歐氏距離分析轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，將各數(shù)據(jù)分辨率重采樣至３０ ｍ。由于驅(qū)動(dòng)因子量綱不同，因此采用ＳＰＳＳ 中Ｚ－ｓｃｏｒｅ 方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

２ 研究方法

２．１ 土地利用動(dòng)態(tài)度

土地利用動(dòng)態(tài)度是反映區(qū)域土地資源數(shù)量變化快慢程度的重要指標(biāo)［１４］ ，分為單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。單一土地利用動(dòng)態(tài)度反映一定時(shí)期區(qū)域單一土地利用類(lèi)型面積變化的速率和幅度，側(cè)重于分析特定地類(lèi)的變化情況，其絕對(duì)值與土地利用變化速度正相關(guān)，計(jì)算公式：

Ｋ ＝（Ｕｂ － Ｕａ／Ｕａ）× （１／Ｔ）× １００％ （１）

式中：Ｋ 為單一土地利用動(dòng)態(tài)度，Ｋ＞０ 表明研究期內(nèi)該地類(lèi)面積增加，反之面積減少［１５］ ；Ｕａ、Ｕｂ分別為研究初期、末期某一用地類(lèi)型的面積；Ｔ 為研究時(shí)段長(zhǎng)。

綜合土地利用動(dòng)態(tài)度表示一定時(shí)期區(qū)域整體土地利用類(lèi)型面積變化的速率，可探究土地利用動(dòng)態(tài)變化的區(qū)域差異，計(jì)算公式：

式中： ＬＣ 為綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，ＬＵｉ 為研究初期第ｉ種土地利用類(lèi)型的面積，ΔＬＵｉ －ｊ 為研究初期至末期用地類(lèi)型ｉ 轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)型ｊ 面積的絕對(duì)值［１６］ ，ｎ 為土地利用類(lèi)型數(shù)（本文ｎ ＝ ６）。

２．２ 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可定量反映研究區(qū)各地類(lèi)間面積相互轉(zhuǎn)移的數(shù)量及變化的來(lái)源和去向，從而揭示一定時(shí)期內(nèi)區(qū)域土地利用模式的演變趨勢(shì)和規(guī)律。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Ｓ ＝（Ｓｉｊ ）ｎｎ ，其中Ｓｉｊ 表示土地利用類(lèi)型ｉ轉(zhuǎn)移為類(lèi)型ｊ 的面積，ｉ ＝ｊ 時(shí)表示某地類(lèi)未發(fā)生變化的面積。

２．３ 重心遷移模型

土地利用重心遷移模型通過(guò)構(gòu)建不同階段土地利用類(lèi)型空間分布的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，表征區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的空間動(dòng)態(tài)演變過(guò)程、重心位置、趨勢(shì)和離散程度等。計(jì)算公式：

式中：Ｘｔ 、Ｙｔ 分別為ｔ 時(shí)期某地類(lèi)分布重心的經(jīng)緯度，Ｃｔｑ 為ｔ 時(shí)期某地類(lèi)第ｑ 個(gè)斑塊的面積，Ｘｔｑ 、Ｙｔｑ 分別為ｔ時(shí)期某地類(lèi)第ｑ 個(gè)斑塊幾何重心的經(jīng)緯度，ｍ 為該地類(lèi)斑塊數(shù)量。

２．４ 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)可定量描述景觀結(jié)構(gòu)組成與空間配置特征［１７］ 。綜合研究區(qū)實(shí)際和景觀格局指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義，從景觀形態(tài)特征、破碎度、優(yōu)勢(shì)度、聚集度、多樣性等方面選取景觀格局指數(shù)，斑塊類(lèi)型水平指標(biāo)選取最大斑塊指數(shù)（ＬＰＩ）、斑塊密度（ＰＤ）、景觀形狀指數(shù)（ＬＳＩ）、平均鄰近指數(shù)（ＭＰＩ），景觀水平指標(biāo)選取蔓延度指數(shù)（ＣＯＮＴＡＧ）、散布與并列指數(shù)（ＩＪＩ）、分離度指數(shù)（ＤＩＶＩＳＩＯＮ）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（ＳＨＤＩ），并采用Ｆｒａｇｓｔａｔｓ ４．２ 進(jìn)行景觀格局指數(shù)的計(jì)算。

２．５ ＰＬＵＳ 模型

ＰＬＵＳ 模型是基于柵格的土地利用變化預(yù)測(cè)模型，耦合了用地?cái)U(kuò)張分析策略（ＬＥＡＳ）和基于多類(lèi)型隨機(jī)斑塊種子的ＣＡ 模型（ＣＡＲＳ）［１８］ ，可挖掘土地利用類(lèi)型變化的機(jī)理和潛在原因?；冢校蹋眨?模型ＬＥＡＳ模塊探究各地類(lèi)發(fā)展概率和擴(kuò)張機(jī)制，發(fā)展概率值越大說(shuō)明驅(qū)動(dòng)因子對(duì)土地?cái)U(kuò)張的貢獻(xiàn)程度及影響越大，計(jì)算公式為

式中： Ｐｄｊ，ｋ 為土地利用類(lèi)型ｋ 在第ｊ 個(gè)單元格的發(fā)展概率，ｄ 取值０或１，ｄ ＝ １表示其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)椋腩?lèi)，ｄ ＝ ０ 表示轉(zhuǎn)變?yōu)椋?類(lèi)以外的其他地類(lèi)；ｘ 為由驅(qū)動(dòng)因子構(gòu)成的向量；Ｉ 為決策樹(shù)的指示函數(shù)［１９］ ；ｈｐ（ｘ） 為向量ｘ 的第ｐ 個(gè)決策樹(shù)的預(yù)測(cè)類(lèi)型；Ｍ 為決策樹(shù)總數(shù)。

３ 結(jié)果與分析

３．１ 土地利用時(shí)空演變特征分析

１）土地利用面積變化。各時(shí)期土地利用狀況見(jiàn)表１，耕地和建設(shè)用地為主要用地類(lèi)型，各時(shí)期平均占比分別為７２．６０％、１５．６８％；林地、草地和水域占比均不足１０％。１９９０—２０２２ 年耕地面積不斷減小，占比降低了１７．１３％。林地面積呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，１９９０—２０００年減少了１９．８０ ｋｍ２，２０００ 年后林地面積增大。草地面積先增大后減小，３２ ａ 共減小了４７．４２ ｋｍ２。水域面積變化不大。１９９０—２０２２ 年建設(shè)用地?cái)U(kuò)張了１ ０６８．６６ｋｍ２，面積占比增加了１６．２６％，可見(jiàn)在加速城鎮(zhèn)化背景下，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口不斷增加，建設(shè)用地需求持續(xù)增大。

從空間分布格局看（見(jiàn)圖１），耕地廣泛分布于全域，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快其規(guī)模大幅縮減。林地和草地呈包裹式集中分布于研究區(qū)西部及南部，包括新安縣、偃師區(qū)和鞏義市，該區(qū)域地形地貌復(fù)雜，土地開(kāi)發(fā)難度較大；部分林草地因人類(lèi)無(wú)序開(kāi)墾而縮減，但隨著退耕還林、封山育林等相關(guān)政策的實(shí)施，林草地的空間分布總體較穩(wěn)定。水域呈條帶狀分布于研究區(qū)北部，涉及黃河、淮河及其支流，空間連通性增強(qiáng)。建設(shè)用地?cái)U(kuò)張顯著，集中于研究區(qū)東部金水區(qū)、惠濟(jì)區(qū)、中牟縣及各縣（市、區(qū)）中心，趨向輻射連片發(fā)展并擠占大面積的農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間。

２）土地利用動(dòng)態(tài)度變化。由表２ 可知，１９９０—２０２２ 年單一土地利用動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值排序?yàn)槲蠢玫兀窘ㄔO(shè)用地＞草地＞林地＞耕地＞水域，變化幅度相對(duì)較小。耕地土地利用動(dòng)態(tài)度始終為負(fù)值，１９９０—２０００ 年建設(shè)用地面積以年均６．７０％的速率增大；２０００—２０１０年未利用地動(dòng)態(tài)度高達(dá)１５４．１３％，由于其基數(shù)小且相較于建設(shè)用地治理難度大，容易造成土地撂荒，因此未利用地面積變化較劇烈。２０１０—２０２２ 年水域和未利用地動(dòng)態(tài)度由正轉(zhuǎn)負(fù)，草地面積以４．４７％的速率減小。從綜合土地利用動(dòng)態(tài)度看，各時(shí)段不同地類(lèi)面積數(shù)量變化差異較小，變化速度先降后升。１９９０—２０２２ 年與２０１０—２０２２ 年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度均為０．５４％，表明研究區(qū)土地面積凈變化幅度相對(duì)較小，土地利用變化穩(wěn)步加快。

３）土地利用轉(zhuǎn)移特征。根據(jù)鄭洛沿黃地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移情況，１９９０—２０００ 年耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)移較顯著，耕地共轉(zhuǎn)出４３８．４０ ｋｍ２，其中７５．２３％轉(zhuǎn)向建設(shè)用地；林地、草地和水域轉(zhuǎn)移量較小且主要轉(zhuǎn)向耕地。２０００—２０１０ 年林地和水域各轉(zhuǎn)入１１９．６７、１１４．０７ｋｍ２，耕地轉(zhuǎn)移為林地主要位于新安縣、偃師區(qū)和鞏義市，耕地轉(zhuǎn)移為水域則集中在新安縣畛河及北部黃河沿岸，水域面積增大與該時(shí)期小流域綜合治理措施和退耕還濕政策等密不可分，且南水北調(diào)中線穿黃工程劃定了總干渠兩側(cè)水源保護(hù)區(qū)，有效控制了水土流失，進(jìn)一步保護(hù)了水域生態(tài)環(huán)境。２０１０—２０２２ 年土地類(lèi)型轉(zhuǎn)移總量達(dá)８５９．４１ ｋｍ２，耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移劇烈且集中于中牟縣東部，變化率達(dá)５７．３４％；林地向耕地的轉(zhuǎn)移增至８．１４％，草地凈減少５６．４４ ｋｍ２ 且６６．０２％轉(zhuǎn)向耕地；交通、工業(yè)等項(xiàng)目建設(shè)占用大量耕地，按照“占補(bǔ)平衡” 對(duì)生態(tài)空間進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致林地面積縮減。

４）土地利用重心遷移。１９９０—２０２２ 年土地利用重心遷移情況見(jiàn)圖２。１９９０—２０２２ 年耕地重心整體向東北偏移２１．０５ ｋｍ，橢圓面積減少１ １２１．４８ ｋｍ２，表明空間上其分布范圍逐步收縮。林草地呈西北—東南分布格局，西部生態(tài)環(huán)境治理難點(diǎn)較大，林地重心向西北遷移２．８０ ｋｍ；草地長(zhǎng)半軸縮短６．０５ ｋｍ，表明發(fā)展范圍縮小并呈向心集聚趨勢(shì)。水域表現(xiàn)出自西南向東北轉(zhuǎn)移的態(tài)勢(shì)，距離最大達(dá)２７．３２ ｋｍ，水域空間發(fā)展的方向性增強(qiáng)。３２ ａ 間建設(shè)用地總體向西南移動(dòng)３．５１ ｋｍ，長(zhǎng)軸增加２．２０ ｋｍ，說(shuō)明建設(shè)用地分布范圍不斷擴(kuò)大，與城市化進(jìn)展相耦合，聚集效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，土地壓力與日俱增。區(qū)域未利用地較少且空間分布不均，橢圓面積呈波動(dòng)變化，總體向東北方向傾斜。

３．２ 土地利用景觀格局變化分析

１）斑塊類(lèi)型水平。鄭洛沿黃地區(qū)斑塊類(lèi)型水平各指數(shù)變化情況見(jiàn)圖３。最大斑塊指數(shù)（ＬＰＩ）反映景觀優(yōu)勢(shì)斑塊類(lèi)型，耕地、建設(shè)用地ＬＰＩ 較大，１９９０—２０２２ 年耕地ＬＰＩ 下降３３．２２％，建設(shè)用地增加７．５８％，在人類(lèi)活動(dòng)影響下耕地優(yōu)勢(shì)斑塊地位減弱，建設(shè)用地對(duì)整體景觀的影響增大。斑塊密度（ＰＤ）表征景觀破碎化程度，建設(shè)用地和耕地ＰＤ 較大，城市用地大面積擴(kuò)張導(dǎo)致耕地破碎化加??；水域ＰＤ 先減后增，可能存在零散坑塘增多及人工水面減小。景觀形狀指數(shù)（ＬＳＩ）描述斑塊形狀的復(fù)雜程度，耕地、水域和未利用地ＬＳＩ 有所增大，景觀形狀趨于復(fù)雜化；林地、草地、建設(shè)用地ＬＳＩ 減小，表明斑塊形狀向規(guī)則化方向發(fā)展。平均鄰近指數(shù)（ＭＰＩ）反映同類(lèi)型斑塊的鄰近程度，耕地相互間鄰近程度最高，但研究時(shí)段內(nèi)呈減小趨勢(shì)，表明耕地聚集程度降低；建設(shè)用地聚集程度提高；林地、草地、水域ＭＰＩ 減小，斑塊呈分散趨勢(shì)。

２）景觀水平。鄭洛沿黃地區(qū)景觀水平各指數(shù)變化情況見(jiàn)表３。蔓延度指數(shù)（ＣＯＮＴＡＧ）反映景觀不同組分的團(tuán)聚及延展水平， ＣＯＮＴＡＧ 從１９９０ 年的７１．６５６ １％減小至２０２２ 年的６２．６７１ ５％，優(yōu)勢(shì)景觀內(nèi)部聚合度下降，外界行為擾動(dòng)在景觀中擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)增大。散布與并列指數(shù)（ＩＪＩ）描述斑塊類(lèi)型的隔離分布狀況，各時(shí)期ＩＪＩ 均不足５０％并呈波動(dòng)減小趨勢(shì)，表明景觀各組分混合度較低，整體景觀鄰近度下降。分離度指數(shù)（ＤＩＶＩＳＩＯＮ） 反映景觀斑塊間分離程度，ＤＩＶＩＳＩＯＮ由０．４２０ ６ 增大至０．７９２ ２，斑塊之間的分割程度提高，景觀安全性降低。香農(nóng)多樣性指數(shù)（ＳＨＤＩ）表征景觀異質(zhì)性和豐富度， ＳＨＤＩ 逐年增大，２０２２ 年數(shù)值達(dá)０．９７９ ８，建設(shè)用地侵占其他用地類(lèi)型，削弱了原有土地自然斑塊間的連續(xù)性，總體景觀中異質(zhì)斑塊增多且逐漸向多因素控制轉(zhuǎn)變。

３．３ 土地利用變化驅(qū)動(dòng)因素分析

１）多重共線性診斷。若驅(qū)動(dòng)因子高度線性相關(guān)，則隨機(jī)選擇時(shí)可能僅關(guān)注每個(gè)節(jié)點(diǎn)的共線性特征，以致原本重要的自變量不能選入回歸方程，而使驅(qū)動(dòng)因素分析結(jié)果產(chǎn)生偏差。方差膨脹因子（ＶＩＦ）是多元線性回歸中衡量多重共線性程度的指標(biāo)，值越大則某自變量與其他自變量間具有較強(qiáng)線性依賴(lài)關(guān)系，與容忍度（ＴＯＬ）互為倒數(shù)。一般ＶＩＦ＞１０ 且０＜ＴＯＬ＜０．１，說(shuō)明共線性情況明顯，須將共線性的自變量剔除。本文通過(guò)ＶＩＦ、ＴＯＬ 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)因子多重共線性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表４。高程和年平均氣溫的ＶＩＦ＞１０，ＴＯＬ＜０．１，表明二者高度相關(guān)，為保證模型精確度，剔除ＶＩＦ 值最大的自變量（年平均氣溫）并再次分析，此時(shí)高程的ＶＩＦ 值為２．６４１，滿足要求。

２）驅(qū)動(dòng)因子分析。將鄭洛沿黃地區(qū)空間分布變化顯著的５ 種地類(lèi)的擴(kuò)張部分與其最高貢獻(xiàn)度因子疊加，結(jié)果見(jiàn)圖４、表５。人口密度對(duì)耕地?cái)U(kuò)張貢獻(xiàn)度最大，為０．１４７ ５，其次為坡度和高程。耕地增加區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部和南部山區(qū)及北部黃河沿岸，原因是：山區(qū)人口較少且發(fā)展滯后，農(nóng)民對(duì)耕地的依賴(lài)性較強(qiáng)；隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，耕地向坡度大、海拔較高的地區(qū)轉(zhuǎn)移；河流可為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供水源，黃河灘區(qū)泥沙淤積有利于土壤肥力保持。

林地?cái)U(kuò)張主要與高程、人口密度和坡度有關(guān)，其貢獻(xiàn)度分別為０．１８４ ５、０．１３５ ３、０．１０９ ６。林地?cái)U(kuò)張部分大多呈條形沿山脈及等高線分布，這些區(qū)域受人類(lèi)活動(dòng)影響較小，地勢(shì)高峻，光照充足，有利于植被生長(zhǎng)。高程對(duì)草地?cái)U(kuò)張的貢獻(xiàn)度達(dá)０．２９４ １，與鐵路、次干道距離的貢獻(xiàn)度次之，分別為０．０９０ ８、０．０８１ １，總體上高程因素在草地?cái)U(kuò)張過(guò)程中起主導(dǎo)作用，然而草地?cái)U(kuò)張斑塊較小且分布較分散，表明與人類(lèi)活動(dòng)及其他環(huán)境因素的綜合作用有關(guān)。與水系距離、ＧＤＰ 和高程是水域擴(kuò)張最重要的驅(qū)動(dòng)因子，貢獻(xiàn)度分別為０．２０７ ０、０．１５２ ２、０．１３０ ３。在靠近水庫(kù)、溝渠等水源地的地區(qū)，城市及工業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)灌溉等活動(dòng)較集中，水域擴(kuò)張速度和規(guī)模相應(yīng)較大；地勢(shì)低洼區(qū)易于匯聚水流，從而形成湖泊、河流等水域。長(zhǎng)期以來(lái)，受地上“懸河”影響，河南省對(duì)黃河灘區(qū)治理和對(duì)城市河網(wǎng)建設(shè)重視程度不斷提高，也使河湖水面面積有所增加。

ＧＤＰ 是影響鄭洛沿黃地區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張最大的驅(qū)動(dòng)因子，貢獻(xiàn)度達(dá)０．１７４ ４，其次是坡度和人口密度。ＧＤＰ 表征區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要集中在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁的金水區(qū)、惠濟(jì)區(qū)和中牟縣東部，這些區(qū)域地形平坦，人口分布稠密，交通便利，適宜城市發(fā)展建設(shè)，用地需求激增。地形越陡峭，建設(shè)難度和成本越大，在高山丘陵建設(shè)用地主要沿河流及道路擴(kuò)張。

４ 討論

土地利用變化是受自然、社會(huì)等多方面因素共同作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程。自然環(huán)境包括地形地貌、氣候、水文等是影響土地利用變化的基礎(chǔ)條件，且是生態(tài)用地變化的主要驅(qū)動(dòng)力，在長(zhǎng)時(shí)序中發(fā)揮著積累效應(yīng)。地形地貌在一定程度上決定了鄭洛沿黃地區(qū)的土地分布格局，西部淺山丘陵及中部偏南山區(qū)海拔較高，林草資源豐富，森林垂直地帶性分布明顯，具有獨(dú)特生態(tài)價(jià)值；東部位于黃河大沖積扇南翼平原區(qū)，地勢(shì)平坦，土層深厚，適宜城市發(fā)展和機(jī)械化、規(guī)?；霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，耕地和建設(shè)用地在此集中分布，這與杜軍等［２０］ 的研究結(jié)論基本一致。氣候和水文因素同樣影響土地利用變化，李榮等［２１］ 研究表明，近４０ ａ 河南省氣溫顯著上升，河流蒸發(fā)作用增強(qiáng)并引起河流水位下降，１９９０—２０２２ 年水域面積呈波動(dòng)變化可能與此有關(guān)。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素包括人口、經(jīng)濟(jì)、政策等在短期內(nèi)對(duì)土地利用模式及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。城鎮(zhèn)人口在總?cè)丝诮Y(jié)構(gòu)中比重上升，為滿足日益增長(zhǎng)的居住、交通等需求，不可避免需要大量土地資源來(lái)建設(shè)住宅和公共設(shè)施，而不同地類(lèi)間存在復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張意味著其他用地規(guī)模縮減，１９９０—２０２２ 年鄭洛沿黃地區(qū)耕地與建設(shè)用地間的轉(zhuǎn)化成為土地利用類(lèi)型變化的主要形式。政策導(dǎo)向和規(guī)劃調(diào)整也是引起土地格局變化的關(guān)鍵，２０００ 年退耕還林還草等政策開(kāi)始實(shí)施，之后１０ ａ 林草地面積增大；受生態(tài)文明清潔小流域治理工程影響，２０００—２０１０ 年新安縣境內(nèi)畛河水域面積顯著增大。２０１９ 年后，積極開(kāi)展灘區(qū)綜合治理，近年來(lái)黃河沿岸建設(shè)用地有所減少，水域與耕地和建設(shè)用地間流轉(zhuǎn)增多。

根據(jù)《鄭州都市圈國(guó)土空間規(guī)劃》（２０２２—２０３５年）《河南省“十四五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，當(dāng)前是加速鄭洛“主副協(xié)同”發(fā)展、穩(wěn)步推進(jìn)沿黃區(qū)域生態(tài)保護(hù)治理的關(guān)鍵期。因此，應(yīng)優(yōu)化國(guó)土空間結(jié)構(gòu)，提高土地利用效率，同時(shí)開(kāi)展生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，避免建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張對(duì)現(xiàn)有生態(tài)基礎(chǔ)的破壞。

５ 結(jié)論

１）耕地和建設(shè)用地為鄭洛沿黃地區(qū)優(yōu)勢(shì)地類(lèi)，１９９０—２０２２ 年耕地縮減１ １２５．９７ ｋｍ２，建設(shè)用地面積占比增加了１６．２６％，且主要來(lái)源于耕地；土地類(lèi)型轉(zhuǎn)移總量逐年增加；建設(shè)用地土地利用動(dòng)態(tài)度穩(wěn)步增長(zhǎng)，區(qū)域綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為０．５４％，土地類(lèi)型凈變化幅度相對(duì)較小，土地利用變化穩(wěn)步加快。

２）１９９０—２０２２ 年耕地面積逐漸減小，減少區(qū)域集中在金水區(qū)、惠濟(jì)區(qū)和中牟縣東部；林草地交錯(cuò)分布于新安縣、偃師區(qū)和鞏義市山區(qū)；２０００—２０１０ 年黃河沿岸耕地轉(zhuǎn)移為水域較多，水域空間發(fā)展的方向性增強(qiáng)；建設(shè)用地重心向西南遷移，增加區(qū)域集中于研究區(qū)東部平原并趨向輻射連片發(fā)展。

３）耕地景觀破碎化加劇且空間異質(zhì)性增強(qiáng)；水域斑塊形狀趨于復(fù)雜，林草地斑塊形狀逐漸趨于規(guī)則化；建設(shè)用地聚集程度和對(duì)整體景觀的影響增強(qiáng)?？傮w上優(yōu)勢(shì)景觀（耕地）主導(dǎo)地位減弱且鄰近度下降，斑塊之間的分割化程度提高，區(qū)域異質(zhì)斑塊的增多使整體景觀向多因素控制轉(zhuǎn)變。

４）區(qū)域土地利用變化是自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素綜合作用的結(jié)果，自然因素的影響相對(duì)穩(wěn)定，高程和坡度在區(qū)域性尺度上決定了鄭洛沿黃地區(qū)林草地的空間分布，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口分布是推動(dòng)耕地面積變化和建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)因素，政策制度是宏觀層面上影響土地利用格局變化的關(guān)鍵。

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【責(zé)任編輯 呂艷梅】

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