不同時段洞庭湖區土地利用/覆被變化及退田還湖的影響3

潘明麒 于秀波

(1.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101;2.中國科學院研究生院,北京100049)

不同時段洞庭湖區土地利用/覆被變化及退田還湖的影響3

潘明麒1,2于秀波1

(1.中國科學院地理科學與資源研究所,北京100101;2.中國科學院研究生院,北京100049)

土地利用/覆被變化的研究與分析,可以科學闡述區域人-地關系地域系統的結構變化規律、驅動力等,有助于規范人類行為、協調人地關系,從而為更好的進行自然資源綜合管理和生態系統管理提供科學依據。本文以1995、2000和2005年的土地利用/覆被變化分析為基礎,以退田還湖工程為切入點,系統分析洞庭湖區三個時期的土地利用格局、變化及其驅動力,初步闡述了退田還湖工程這一重要的生態恢復工程對湖區土地利用變化的影響。研究發現,退田還湖工程促進了耕地向濕地的轉化,使移民遷入區和遷出區的土地利用結構都會發生重大變化。最后,指出對于洞庭湖區退田還湖工程的實施與管理,各級政府一定要起到宏觀調控的指導作用,包括要從戰略上予以規范、規劃,積極引導人們的土地利用活動向著科學、和諧的方向發展,必要時還需要輔以行政、經濟或法律措施,促進各種土地資源間的合理流轉,以實現土地利用綜合效益的最大化,為區域的適應性和可持續性管理提供了參考依據。

洞庭湖區;土地利用/覆蓋變化;退田還湖;影響

土地覆被指的是土地的天然存在狀態或人類的土地利用方式在地球表面的表現形式,而土地利用則是純粹的人類行為,是人類對土地資源的不同利用方式。對于土地利用/覆被變化(LUCC)的研究與分析,可以科學闡述區域人-地關系地域系統的結構變化規律、驅動力等,有助于規范人類行為、協調人地關系,從而為更好的進行自然資源綜合管理和生態系統管理提供科學依據[1-7]。洞庭湖是一個洪道型湖泊,同時又是一個典型的湖泊型洪道,具有重要的濕地生態系統服務功能。然而,區域內人類活動強烈,尤其是多年來不合理的土地利用方式,對該區可持續發展的自然資源基礎構成了嚴重威脅,屬洪水高風險地區[8-9]。頻發的自然環境災害引發了社會各界對洞庭湖土地利用格局的全方位思考[8-10]。本文選取1995-2005年土地利用數據,以退田還湖工程為切入點,系統分析洞庭湖區土地利用格局、變化及其驅動力,對洞庭湖資源開發、利用、保護和可持續性管理將具有現實指導意義[7-13]。

1 研究區概況

研究區跨湖南省常德、益陽、岳陽三市所轄的13個縣(市、區),總面積229.318 hm2。土壤肥沃,物阜人豐,素以“魚米之鄉”著稱,優越的自然地理條件和富有地域特色的農業資源為區域的社會經濟發展提供了堅實的基礎。解放以來,社會經濟發展迅速,各項經濟指標在湖南省都占有重要地位,人民生活水平有了很大提高。2008年人口達1 077.26萬,占全省15.75%,人口密度達4.698 hm2,城市化率為46.28%,比全省高出4.13%,人均 G DP為15 644元,低于全省平均水平(16 298元/人)。

研究區內工農業發達,體系完整。一方面,本區是全國十大農業基地之一,已成為我國重要的商品糧、水產、棉、油、麻和湘蓮生產基地,其中,2008年,糧、棉、苧麻、油、水產等產量分別占全省總產量的20.24%、80%、75%、32.87%和43.82%,肉豬出欄占全省的25.16%,農業和漁業總產值分別占全省的17.5%和46.99%,屬湖南省農業發達地區。同時,湘蓮、藜蒿等特色農產品、蘆葦、楊樹等原材料產業亦有一定規模。

另一方面,依托區域內豐富的原材料資源和良好的農業基礎,已形成糧油、棉麻、煙酒、肉類、水產、奶類、林紙等比較完整、具有明顯優勢的農產品加工業體系以及一批初具規模的新興農產品加工龍頭企業,通過產業鏈條的延長,增加了居民的收入。其中,石油、食品、輕紡、造紙等幾大行業在湖南省舉足輕重,區域內已經形成石化、電力、林紙、食品、機電、紡織服裝、醫藥等在湖南省占重要地位的工業企業和產業集群,具有較強的地域特色和產業競爭力。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

LUCC分析的數據主要依據中國科學院地理科學與資源研究所數據中心的1:10萬全國分縣市土地利用數據,本文選取1995,2000及2005年等三個時段進行分析。其中,三期數據均以ArcInfo的Coverage格式存儲,具有統一的分類體系和存儲系統,數據的屬性信息包括多邊形的面積、周長、土地利用類型代碼等。

其它資料和數據來源于《湖南省統計年鑒》、《湖南經濟50年》等統計資料以及相關文獻中的析出數據。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用分類系統的建立

根據洞庭湖區實際情況及為了論文研究的需要,作者對數據源中的土地利用分類系統進行了適當的調整:

(1)刪除“未利用土地”,去除研究區中沒有的二級土地利用分類,比如低覆蓋度草地(原代碼為33);

(2)增加“濕地”作為一級土地利用方式,代碼為“4”,為此,將原分類系統中的“水域”(對于研究區而言,指的是河渠-41、湖泊-42、水庫坑塘-43和灘地-46)以及“未利用土地”中的“沼澤地”(對于研究區而言,“未利用土地”中僅有“沼澤地”在區域內有分布,原代碼為64)歸并為“濕地”;

(3)將“城鄉、工礦、居民用地”更名為“建設用地”;

(4)維持其余各級分類體系、分類的定義及其代碼于不變。

最終形成本研究的土地利用分類系統,為耕地、林地、草地、濕地和建設用地。

另外,需要說明的是,本文主要關注的對象是研究區內的一級土地利用方式,因而文中的相關統計都是按照一級土地利用類型進行計算的。

2.2.2 模型的選擇與建立

根據相關研究文獻,本文選取土地利用動態度模型及LUCC轉移矩陣來構建研究區域土地利用變化及其驅動力分析模型[5-7,13]。

3 LUCC分析

3.1 研究區土地利用特點分析

利用上述三個時期的土地利用數據,借助ArcInfo軟件ArcMap模塊及FoxPro、Excel等軟件,在前文分類系統的基礎上,對研究區內的土地利用類型面積進行分類匯總并計算其動態度。

根據統計,研究區內土地利用結構總體特征為:耕地>濕地>林地>建設用地>草地。具體而言,耕地面積占有絕對優勢,可達總土地面積的50%以上,農業地位十分突出,應該說農田是區域內的景觀基質;由于湖區特殊的自然地理特征,濕地面積巨大,占土地總面積的第二位,具有發展特色水產業的先天基礎,但也面臨濕地生態系統保護與適應性管理的重大需求;森林覆蓋率高達22%以上,廣闊的水域和林地分布,一同構筑了洞庭湖區牢固而優良的生態系統基礎;建設用地以及草地所占比例較小,分列各自年份的第四、五位。

通過計算四個時間段的土地利用動態度,結果發現,在四個時段內,研究區內土地利用與土地覆被狀況發生了較大變化。

(1)草地和建設用地面積增加。10年來,草地和建設用地面積分別由1995年的0.56%和2.78%上升到2005年的0.72%和3.20%,兩者的動態度分別為 2.96%和1.55%。其中,草地的動態度在1995-2000年間(5.76%)大于2000-2005年(0.13%),而同期建設用地的動態度變化則恰好呈相反態勢,分別為1.40%和1.59%。從面積變化來看,2000-2005年間耕地所占比重有所減少,這一變化可能與退田還湖工程的政策驅動有關。

(2)濕地和耕地面積都有所減少,但減少幅度均不大。濕地面積由1995年的22.86%下降到2005年的22.54%,幾乎與當年的林地面積(22.35%)相當,而耕地則由51.46%減為51.19%。10年來,濕地和耕地的動態度分別為-0.12%和-0.03%,其中,耕地動態度先增后減,1995-2000年及2000-2005年間分別為0.13%和-0.19%,而濕地則正好相反,分別為-0.51%和0.28%。

(3)林地比重幾乎未變,僅由1995年的22.36%變化為2005年的22.35%,但動態度先減后增,總體未發生變化。具體而言,1995-2000年和2000-2005年間動態度分別為-0.11%和0.10%。

換言之,自1995-2005年的10年間,研究區內的土地利用和土地覆被變化幅度較大的為草地和建設用地,兩者的動態度分別達到2.96%和1.55%,其中1995-2000年是草地面積增幅最大的時段,其動態度達5.76%;濕地和耕地均呈減少的態勢,其中,耕地的面積減幅不大,10年間的動態度僅為-0.03%,而濕地則為-0.12%;林地面積比重幾乎未變,動態度為0。然而,在動態度方面,則呈現出另一番景象:建設用地、濕地和耕地分別占據前三甲,分別為1.03%、-0.44%和0.22%。

在1995-2005年的10年間,草地和建設用地持續增加,兩者動態度分別高達2.96%和1.55%。同時,前五年(1995-2000)耕地面積也由51.5%增加到51.8%,但后期(2000-2005)又減少到51.2%,該期間內耕地的總動態度為-0.03%,總體表現為減少態勢;濕地面積先減(1995-2000年間由22.9%減至22.3%)后增至22.5%,該期內濕地動態度為-0.12%,總體也呈減少態勢;該期內林地變幅不大。

3.3 LUCC空間轉移規律分析

利用ArcT oolbox下Overlay分析模塊的Intersect工具,分別將1995-2005年及2000-2005土地利用矢量文件進行空間疊加,應用Field Calculator命令計算疊加后新生成的斑塊面積,接著將新生成的屬性數據導出(Export),存為Excel格式,最后在Excel中進行轉移矩陣的計算,從而建立兩個時段土地利用類型空間轉移矩陣,結果見表1、表2。

如今，隨著經濟、科技的高度發展，消費者的心理預期也在不斷地變化提升，對于服務體驗的要求也是越來越高，這給家居建材零售業帶來了新的機會與挑戰。為了增加業績，擴大家裝的市場份額，吸引消費者，家裝企業經營者必須將成本作為源頭去考慮，而供應鏈相當多的環節在不同程度上影響著物流成本，尤其是配送環節[1-3]。因此提高供應鏈管理的水平，提高配送的效率和效益，使得物流各環節的成本最小化，提升客戶滿意度，是管理者們孜孜以求的目標[4-5]。

表1 研究區1995-2005年土地利用轉移矩陣(hm2)Tab.1 Matrix of land use transfer between 1995-2005

表2 研究區2000-2005年土地利用轉移矩陣(hm2)Tab.2 Matrix of land use transfer between 2000-2005

3.3.1 1995-2005年土地利用轉移矩陣分析

根據表1,1995-2005年間,共有75 552.78 hm2的土地發生利用方式的變更(不計各土地利用類型內部的自我流轉),各土地利用類型之間的轉換具有如下特征:

(1)耕地的變化。10年間,耕地向其它地類轉化共計35 028.55 hm2,主要轉換為濕地、建設用地和林地,分別達到 26 513.12 hm2、7 137.77 hm2和 1 361.79 hm2;同期由其它地類轉化為耕地的面積達30 648.29 hm2,其轉化來源主要為濕地和林地,兩者分別為28 702.39 hm2和1 038.91 hm2。

(2)林地的變化。10年來,林地的轉入和轉出面積分別為1 601.36 hm2和5 968.69 hm2。其中,轉出方向主要是建設用地、耕地和濕地,分別達3 149.01 hm2、1 596.85 hm2和1 038.91 hm2,而其轉入來源主要為耕地,達1 361.79 hm2。

(3)草地的變化。10年間,草地的轉出面積遠遠小于草地的轉入面積。其中,共轉入草地達4 056.33 hm2,主要來源為濕地,達3 842.37 hm2,而同期僅有391.39 hm2的草地轉化為其它用地。

(4)濕地的變化。15年間,濕地轉出面積達33 030.04 hm2,而同期有28 370.73 hm2的其它地類轉化為濕地。其中,轉出方向主要是耕地和草地,分別達 28 702.39 hm2和3 842.37 hm2,轉入來源主要是耕地和林地,兩者分別達26 513.12 hm2和1 596.85 hm2。

(5)建設用地的變化。10年來,由其它地類轉化為建設用地的面積遠遠大于建設用地的轉出面積。其中,共有1 134.11 hm2的建設用地轉化為其它地類,主要轉出方向是耕地,而同期則有10 876.07 hm2的其它地類轉化為建設用地,其主要轉換來源為耕地和林地,分別為7 131.77 hm2和3 149.01 hm2。

3.3.2 2000-2005土地利用轉移矩陣分析

根據表3,2000-2005年的5年間,研究區內各土地利用類型之間的轉換不太顯著,共有19 150.31 hm2的土地發生利用方式的變更。具體而言,具有如下特征:

(1)耕地的變化。5年間來,耕地轉出面積達13 031.30 hm2,主要轉換方向為濕地和建設用地,分別達到9 153.15 hm2和3 535.34 hm2;同期轉入耕地共計602.93 hm2,其轉化來源主要為濕地,共580.69 hm2。

(2)林地的變化。5年來,林地的轉入和轉出面積分別為3 623.30 hm2和1 686.20 hm2。其中,轉入來源主要是草地和耕地,分別達3 264.49 hm2和335.60 hm2;同期,林地的轉出方向主要為建設用地和濕地,分別為1 515.21 hm2和165.29 hm2。

(3)草地的變化。5年間,由其它地類轉換為草地的面積遠遠小于草地的轉出面積。共轉入草地僅83.74 hm2,而同期則有3 323.69 hm2的草地轉化為其它用地,主要轉出方向為林地,面積達3 264.49 hm2,而草地向其它地類轉化的面積均不大。

(4)濕地的變化。5年間,由其它地類轉化為濕地的面積達9 514.76 hm2,而同期僅有848.24 hm2的濕地轉化為其它用地。其中,轉入來源主要是耕地、建設用地和林地,分別達9 153.15 hm2、173.57 hm2和165.29 hm2;濕地的轉出方向主要是耕地和建設用地,兩者分別達580.69 hm2和250.18 hm2。

(5)建設用地的變化。5年來,由其它地類轉化為建設用地的面積遠遠大于建設用地轉為其它用地的面積。其中,共有5 325.58 hm2的其它地類轉化為建設用地,主要轉入來源是耕地和林地,面積分別為3 535.34 hm2和1 515.21 hm2;主要轉出方向為濕地,面積為173.57 hm2。

3.4 退田還湖工程與LUCC

在遭遇1998年罕見的洪災之后,洞庭湖區積極響應國家政策,實施了退田還湖、移民建鎮工程[14-16]。該工程是近10年來洞庭湖區LUCC最主要的政策驅動之一[18-21],為研究區域LUCC提供了鮮活的案例。它主要通過行政或經濟措施引導和規范人們行為,使建設用地和耕地向濕地、林地(移民遷出區)、耕地向建設用地等單向流轉上(移民遷入區)。

3.4.1 研究區退田還湖概況

根據湖南省洞庭湖區“平垸行洪、退田還湖、移民建鎮”三到五年規劃報告,截至到2004年底,研究區13縣市內共有303個堤垸分別實施了單退或雙退,共可增加70 740 hm2的水面(洪水期),涉退耕地達38 878.8 hm2(見表 3)。

3.4.2 退田還湖工程對研究區LUCC的影響

概況而言,退田還湖對研究區LUCC的影響主要表現在兩個方面:

第一,移民遷出區土地利用方式發生根本變化。退田還湖前,堤垸主要承擔的是物質生產功能,土地利用結構以耕地為主,而退田還湖后,原有單雙退堤垸的土地大多數被水面養殖、楊樹種植、蓄滯洪區基礎設施建設(主要是單退堤垸)等所占據,主要表現在耕地向濕地的單向流轉上。這是一項增加濕地面積、恢復濕地功能的活動,土地利用表現出強烈的濕地或林地流入與流出的特點。據統計,僅雙退就已造成12 026.67 hm2耕地直接轉化為濕地。

第二,移民遷入區土地利用結構也將發生部分變化。雙退堤垸以及部分單退堤垸的外遷移民建鎮、道路等基建設施、產業轉移等,造成遷入區建設用地的增加以及其它用地結構的變化。根據《關于印發湖南省平垸行洪、移民建鎮工程建設管理暫行辦法的通知》(湘政發〔2000〕21號)文件要求,人均建設用地控制在100 m2以內,取80 m2計,僅房屋建設一項就可增加建設用地需求53 124.56 hm2,再加上相關基礎配套設施的建設需求,移民遷入區的土地利用結構勢必會出現較大幅度的調整。

另外,根據表1、表2也可以發現,自2000年后,由耕地轉化為濕地的面積遠遠大于濕地轉化為其它用地的面積,這完全不同于1995-2005年間的同類變化。雖然土地利用變化的轉移矩陣并不完全反映濕地與耕地間的相互轉化,但至少可以反映出1998年以后在研究區內實施的退田還湖工程對耕地向濕地的轉化有著很大的貢獻作用。

這種土地利用結構和利用方式的變化,為區域產業結構調整、資源整合與優化等提供了基礎,但同時也對城鎮化和社會主義新農村建設提出了更高要求。

4 結論與討論

本文以1995、2000和2005年的土地利用/土地覆被分析為基礎,以退田還湖工程為切入點,系統分析洞庭湖區三個時期的土地利用格局、變化及其驅動力,初步闡述了退田還湖工程這一重要的生態恢復工程對湖區土地利用變化的影響。研究發現,退田還湖工程促進了耕地向濕地的轉化,使移民遷入區和遷出區的土地利用結構都會發生重大變化。這些研究為區域的適應性和可持續性管理提供了參考依據。

然而,需要指出的是,土地利用/覆被變化具有很大的復雜性。一方面,土地資源的多宜性和經濟比較效益的不同使得各種土地利用方式之間的相互流轉成為必然,而另一方面,在50-100年內的時間尺度下,區域LUCC又具有很強的政策驅動[1,7,22]。因此,對于洞庭湖區退田還湖工程的實施與管理,各級政府一定要起到宏觀調控的指導作用,包括要從戰略上予以規范、規劃,積極引導人們的土地利用活動向著科學、和諧的方向發展,必要時還需輔以行政、經濟或法律措施,促進各種土地資源間的合理流轉,以實現土地利用綜合效益的最大化。

表3 研究區內退田還湖實施基本情況統計Tab.3 Statistics on RFL in Research Area

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Land Use/Cover Change and Effects of“Returning Farmland to Lake”During Different Periods in Dongting Lake Area

PAN Ming2qi1,2YU Xiu2bo1
(1.Institute of Geographical Science and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

Researches on Land Use/Cover Change(LUCC)can explain the changes between man and land in a scientific way,which will help to regulate human activitesfor better natural resources management and ecosystem management.This paper makes an in2depth analysis of land use classification,structure and their transfers and transformations based on three phases of land use data,i.e.1995,2000 and 2005 in Dongting Lake area,and then integrates with“Returning Farmland to Lake(RFL)”and its effects onLUCC since 1998.It indicates that RFL accelarates the conversion of farmland to wetland,changes a land use structures in areas greatly where people are displaced and resettled.It concludes that governments at all levels should play key role in implementation and management during RFL in Dongting Lake area,such as overall planning at the strategic level,mechanism and systemfor more and more reasonable and hermonious land use activities with the aid of administrative,economic and/or legislative cooperation and adjustment.Only by this can it accelerate the scientific transfers between different land resources,and maximize the benefits from land use in Dongting Lake area,which offers a solid background for regional adaptive and sustainable management.

Dongting Lake area;land use/cover change;Returning Farmland to Lake;effect

F321.1

A

1002-2104(2010)09-0140-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.024

2010-03-31

潘明麒,博士生,主要研究方向為資源開發與生態系統管理方面。

3國家重點基礎研究發展計劃973項目(No.2009CB421106),WWF(世界自然基金會)國際合作項目(No.CN0088.03-Y B02/03/04)資助。

(編輯:王愛萍)