水土流失重點治理區土地利用變化對人類活動程度的響應
——以長汀縣為例

福建師范大學地理科學學院　付寶寶

水土流失重點治理區土地利用變化對人類活動程度的響應
——以長汀縣為例

福建師范大學地理科學學院付寶寶

該文利用2000年、2005年和2011年遙感影像數據提取土地利用數據，分別從土地利用速度、土地利用轉移方向和土地利用程度三個方面，全面分析2000年以來長汀縣人類活動干擾下的土地利用時空變化規律。結果表明：（1）2000年～2005年和2005年～2010年，長汀縣水土流失重點治理區土地利用變化速度從0.32減小到0.14，土地利用變化速度下降快；（2）兩個時段土地利用類型轉移方向都具有從農田和裸地轉化為城鎮用地，從草地和灌叢轉化為森林的特點；（3）研究區土地利用程度綜合指數在2000年、2005年和2010年分別為2.0324、2.0590和2.0706，表明人類活動對土地開發利用程度逐年加大，城鎮、農田面積逐步增加。

水土流失重點治理區土地利用變化人類活動長汀縣

人類利用土地具有一定的目的性。人類活動必然會導致地表生態過程的急劇變化，不斷改變著陸地表層環境，從而呈現出不同的土地利用方式。因此，土地利用變化是人類活動作用于陸地表層環境的一種重要方式和表現形式。通過對土地利用變化過程的研究，我們不僅可以了解土地利用變化的原因、過程，以及可能出現的結果，還可以揭示出土地利用變化對人類活動程度的響應。

目前，國內外眾多的專家學者通過建立各種模型和方法，運用不同時相、不同傳感器的遙感影像，對土地利用現狀、變化過程以及驅動力產生的生態效應進行了大量的研究。比較有代表性的是劉紀遠、張增祥等［1-3］從全國范圍的研究尺度上通過土地利用動態度和土地利用強度等指標研究了21世紀初我國土地利用變化的時間動態特征和空間分布格局，并得出快速的經濟發展是土地利用變化格局形成的主要驅動因素；李屹鋒等在小尺度研究范圍上通過研究土地利用變化對生態服務功能之間的相互作用，得出土地利用變化是生態服務功能退化的主要驅動力之一，在土地利用過程中要注意社會、經濟、生態綜合效益的提高。但是，從目前研究來看，大多側重于運用單一指標和部分指標對土地利用變化分析，利用綜合指標研究土地利用變化特征以反映人類活動影響的研究則少有涉及。

長汀縣是我國典型的南方丘陵紅壤侵蝕區，2000年，福建省政府將該縣水土流失治理列為為民辦實事項目，每年投入1000萬元專門用于該區域水土保持工作［4］。水土流失治理的成效很大程度可由土地利用變化情況反映出來，將土地利用變化的多個評價指標與土地利用結構分析相結合，對研究區的土地利用變化對人類活動程度的響應以及生態環境變化進行分析，可以為研究區的水土流失治理工作提供科學的決策依據。

1　研究區概況

長汀縣地處福建省西部，武夷山南麓，為福建省第五大縣，地理位置為東經 116°00′45″～116°39′20″，北緯25°18′40″～26°02′05″，土地面積3099km2，2010年常住人口39.339萬人。本區域屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫18.3℃，降雨量1730.4mm，土壤類型以紅壤土和沙壤土為主，肥力低，土壤抗蝕力差，加上人為對地表植被的破壞，使長汀縣成為中國南方典型的花崗巖侵蝕區，其水土流失歷史之長，面積之廣，危害之大，是福建省之最。據1985年遙感普查，全縣土壤侵蝕面積97469hm2，從2000年以來，長汀縣的生態恢復與重建取得了巨大的成就，到2010年初，水土流失面減少到3707hm2，減少了66753hm2。

2　數據來源

本研究主要采用2000年、2005年和2010年同TM遙感影像，通過人工目視解譯與修改，得到長汀縣相應年份土地利用類型數據，作為本研究的基礎數據，土地利用/覆蓋分為7種類型，即森林、灌叢、草地、濕地、農田、城鎮和裸地。

3　方法

3.1土地利用綜合動態度

土地利用綜合動態度是描述土地利用類型變化速度區域差異的指標，反映人類活動對流域土地利用類型變化的綜合影響，數學模型為：

式中：S為t時段對應的研究區土地利用綜合動態度，jiS-Δ為檢測開始至監測結束時段內第i類土地利用類型轉換為其他類土地利用類型面積總和，Si為監測開始時間第i類土地利用類型總面積；100表示將其擴大一百倍，t為土地利用變化時間段。

單一土地利用動態度是描述不同土地利用類型在一定時間段內的變化速度和幅度的指標，反映人類活動對單一土地利用類型的影響，其數學模型為：

式中：Ki為t1到t2時段內i類土地利用類型動態度；Sit1、Sit2分別表示t1、t2時間i類土地利用類型面積。

3.2土地利用轉移方向

借助土地利用類型轉移矩陣可以全面、具體地分析區域土地利用變化的結構特征與各類型變化的方向。轉移矩陣的意義在于它不但可以反映研究期初、研究期末的土地利用類型結構，而且還可以反映研究時段內各土地利用類型的轉移變化情況，便于了解研究期初各類型土地的流失去向以及研究期末各土地利用類型的來源與構成。其數學表達形式為：

式中：Sij為研究期初與研究期末的土地利用狀態，n為土地利用的類型數。i為研究初期生態系統類型；j為研究末期生態系統類型；aij為生態系統類型的面積；Aij為研究初期第i種生態系統類型轉變為研究末期第 j種生態系統類型的比例；Bij為研究末期第j種生態系統類型中由研究初期的第i種生態系統類型轉變而來的比例。

3.3土地利用程度分析

土地利用程度的變化可以定量描述區域土地利用的綜合水平，劉紀遠提出土地利用程度綜合指數及其土地利用程度綜合變化指數模型如下：

式中：n為土地利用程度分級數；Ai為第i等級土地利用程度分級指數；Ci為第i等級的土地利用程度面積百分比。

4　結果與分析

4.1土地利用變化分析

通過以上方法計算出各年份的土地利用類型面積和土地利用變化率，為了能夠更加詳細地了解十年間土地利用類型之間相互轉移的情況，采用分類后比較法對各時間段的土地利用轉移矩陣計算（限于篇幅，只列出2000年～2010年的土地利用轉移矩陣，見表1）。

表1　2000年～2010年研究區土地利用變化轉移矩陣（單位：km2）

從土地利用變化速度來看，變化速度加快，表明人類活動對區域影響程度增強，反之減弱。2000年～2005年，長汀縣土地利用綜合動態度為0.32，遠大于2005年～2010年的0.14，說明土地利用變化速度前快后慢。從各土地利用類型的變化速度來看，變化速度明顯的是城鎮和裸地，結合長汀縣實際情況，城鎮面積增加是因為社會經濟發展對建設用地需求增加導致的，但是隨著國家對農用地的保護和建設用地嚴格審批制度，建設用地的增加速度有所下降；裸地面積減少速度先快后慢，是由于當地大力推進水土流失綜合治理工作，植樹造林，大量的裸地被綠色植被所覆蓋，但在大量容易治理的裸地消失之后，后期剩下的裸地多為難治理區域，從而使裸地減少速度減慢。

圖1　同時期長汀縣水土流失治理土地利用類型變化速度

從土地利用轉移方向來看，通過一級生態系統類型轉移矩陣可知，十年間一級生態系統類型之間發生的類型轉換主要是：灌叢、草地轉為森林分別38.91km2、47.12km2，這正體現了研究區十年間水土流失治理成效，低覆蓋土地利用方式大量向高覆蓋土地利用方式轉移；另外農田、森林向城鎮轉移分別為33.09km2、17.85km2，說明了長汀縣在進行水土保護綜合治理同時，還進行了大量經濟建設活動；另外為保持耕地占補平衡及發展水果種植需要，森林40.28km2轉為農田。

從土地利用強度來看，2000年、2005年、2010年長汀土地利用程度綜合指數分別為2.0324、2.059、2.0706，這說明在十年間，人類對土地利用的干擾程度逐步增加，分析其根本原因，是由研究區城鎮和農田面積迅速增加所造成。研究區在重點保證水土流失治理工作同時逐步推進區域經濟建設步伐，城鎮建設用地大幅度增長；另外為提高農民收入水平，以確保封山育林等水土保持工作得以落實，鼓勵楊梅、板栗等水果種植業，客觀上造成果園（農田）面積迅速增長。

4.2土地利用結構分析

長汀縣土地利用以森林為主，2010年森林面積2316.66km2，占國土總面積的74.64%；2010年農田面積333.7km2，占10.75%；裸地和濕地是面積最小的生態系統類型，面積分別為2.03km2和20.53km2，占0.07%和0.66%。

十年間，面積增加的是城鎮、森林和農田，其它則表現為減少，其中增量最大的是城鎮，增加36.77km2，增幅68.7%；減量最大的是草地、灌叢，分別為26.16km2、36.95km2，減幅分別是35.51%和11.2%，其它類型增減變化不大，基本保持穩定（見表2）。

表2　2000年以來長汀縣水土流失重點治理區土地利用變化情況

5　結論

從分析土地利用變化速度、土地利用轉移方向和土地利用程度三個方面，能夠系統綜合地反映土地利用變化對人類活動程度的響應，對認識和研究長汀縣水土流失重點治理區土地利用的時空變化規律有重要的意義。

2000年～2005年和2005年～2010年，長汀縣水土流失重點治理區土地利用變化速度從0.32減小到0.14，城鎮用地面積不斷增加，但是森林和濕地的面積都是先減少后增加，說明在水土流失治理初期，各種水土流失治理工程和措施對研究區土地利用影響很大，同時治理效果也能夠在短時間內明顯表現出來，但隨著治理工作的深入，治理效果不會像初期那樣迅速表現，導致土地利用變化速度降低，說明長汀縣水土流失治理工作已經到了一個轉折點。

2000年～2010年，人類活動對治理區內土地利用方向變化的影響主要表現為農田、城鎮、草地和灌叢之間的相互轉換，最為明顯的是大面積土地利用轉移到城鎮用地，導致城鎮用地面積迅速增加，因此，在今后的土地利用規劃當中要嚴格限制建設用地的審批與建設，嚴格保護耕地。

2000年～2010年，長汀縣水土流失重點治理區土地開發利用綜合水平都在增加，但是增加的幅度都很小，而且增加的速度是不斷降低的，這說明因人類活動導致的城鎮建設用地面積增加程度逐漸減小，人類開始重視和保護森林、草地、濕地等生態服務價值較高的土地類型，這也間接證明了十年間長汀縣水土流失治理工作取得的成效。

［1］劉紀遠，張增祥，等.21世紀中國土地利用變化的空間格局與驅動力分析［J］.地理學報，2009，64（12）：1411-1412.

［2］劉紀遠.中國土地利用變化現代過程時空特征的研究：基于衛星遙感數據［J］.第四紀研究，2000，32（12）：1031-1040.

［3］劉紀遠，劉明亮，莊大方，等.中國近期土地利用動態變化的空間格局分析［J］.中國科學，2002，32（12）：1031-1040.

［4］林娜，徐涵秋，何慧.南方水土流失區土地利用變化——以長汀河田盆地區為例［J］.生態學報，2013，33（10）：2984-2984.

［5］吳琳娜，楊勝天，劉曉燕，等.1976年以來北洛河流域土地利用變化對人類活動程度的響應［J］.地理學報，2014，69（1）：54-59.