基于“水土保持功能分區”的土地利用轉型及生態環境效應研究

樂立，邢穎，周宇洋，張杭杭，張光鑒

摘 要 以都勻市水土保持功能分區為例，基于2010，2015和2017年度土地利用現狀數據，通過土地利用轉移矩陣、生態環境質量指數和生態貢獻率對各功能區土地利用轉型方式和生態環境效應進行研究。結果表明：2010—2017年期間都勻市各水土保持功能區生態和生產用地面積減少，生活用地面積增加，各水土保持功能區生態環境質量指數整體略微下降，但總體上基本維持穩定。從土地利用轉型對生態環境影響貢獻度分析，2010—2017年期間各水土保持功能區并存生態環境改善和惡化2種趨勢，但環境惡化趨勢明顯大于環境改善趨勢，亟待開展生態用地建設和生態修復工作。

關鍵詞 水土保持功能分區;土地利用轉型;生態環境效應;都勻市

中圖分類號：k9 文獻標識碼：A

Study on Land Use Transition and Eco-environmental Effects Based on "Soil and Water Conservation Functional Zoning" ： Take Duyun City as an Example

Yue Li1 ， Xing Ying 2 ， Zhou Yuyang1 ， Zhang Hanghang1 ， Zhang Guangjian3

（1.Duyun Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000; 2.Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun Guizhou 558000; 3.Qiannan Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000）

Abstract： Taking the water and soil conservation functional zoning in Duyun City as an example， based on the current land use data in 2010， 2015 and 2017， the land use transformation mode and eco-environmental effect of each functional area were studied through land use transfer matrix， eco-environmental quality index and ecological contribution rate. The results show that during the period 2010-2017， the ecological and production land area of the soil and water conservation functional areas in Duyun City decreased， the living land area increased and the ecological environment quality index of the soil and water conservation functional areas declined slightly as a whole， but remained stable on the whole. From the analysis of the contribution of land use transition to the ecological environment， the ecological environment improvement and deterioration trends coexist in the water and soil conservation functional areas during the period 2010—2017， but the environmental deterioration trend is significantly greater than the environmental improvement trend. Ecological land construction and ecological restoration work? urgently needs to be carried out.

Keywords： soil and water conservation functional zoning; land use transformation; eco-environmental effects; Duyun city

水土保持功能分區作為區域科學制定水土保持規劃和開展水土保持工作的重要依據和基礎工作[1-2]，在全面分析區域自然條件、土壤侵蝕類型和社會經濟發展狀況等影響區域水土流失的各種因素的基礎上，通過不同水土流失防治功能區的劃分，精確有效地指導水土流失防治措施總體設計與布局，達到因地制宜、分類指導、提高水土流失綜合防治的成效[3-4]。

土地利用結構變化作為影響區域水土流失的重要因素之一，“生態”“生產”和“生活”三大主導功能地類間相互轉型，能夠較好反映各區域發展的特點[5]，其變化過程對水土流失的影響亦有著重要意義。

本文選取貴州省級水土流失重點治理區的都勻市作為研究區域，結合區域水土保持功能分區與土地利用轉型研究理論與方法，探究都勻市各水土保持功能區的土地利用轉型特點、生態環境效應變化及生態環境質量變化趨勢，為都勻市和其他喀斯特地區的水土保持、土地資源利用開發和生態修復提供一定參考依據。

1 研究區概況

都勻市境內地勢北部高、多山地，中南部有狹長的河谷盆地，地貌類型復雜多樣，氣候類型為亞熱帶季風濕潤氣候，年平均降雨量1 431.1 mm，年平均氣溫16.1℃。都勻市位于貴州西南喀斯特地形地貌區，屬于都柳江省級水土流失重點治理區域，市域水土流失面積由2010年390.8 km2減少到2015年340.22 km2，且各水土保持分區水土流失面積均呈減少趨勢（見圖1）。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文水土流失相關數據來源于《貴州省水土保持公告（2011—2015）》《都勻市水土保持規劃（2016—2030）》;年度土地利用變更調查數據來源于都勻市自然資源局;借鑒何青澤、袁悅等研究成果制定不同二級地類生態環境質量指數[6-8]，建立都勻市“三生”土地利用主導功能三級分類體系[9-10]，如表1所示。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用功能結構轉型模型

轉型模型可全面直觀地反映不同時期內土地利用類型的變化轉移方向。本文利用ArcGIS軟件平臺，對不同時期研究區域土地利用變更調查數據進行空間分析，得到2010—2015年、2015—2017年土地利用轉移數據。其表達式為：

（1）

式中：Sij代表i類土地利用類型轉換為j類型地類的面積。

2.2.2 區域生態環境質量指數

區域生態環境質量指數反映研究區內各土地利用類型所具有的生態環境質量，并定量表征某一區域內生態環境質量的總體狀況，其表達式為[11]：

（2）

式中：EVt為區域生態環境質量指數;LUi和Ci分別為區域內t時期第i種土地利用類型面積和生態環境質量指數;TA為區域總面積;n為區域內土地利用類型數量。

2.2.3 區域土地利用變化類型生態貢獻率

區域土地利用變化類型生態貢獻率指區域內某種土地利用變化所導致區域內生態環境質量的改變，表達式為[11]：

CLEI=（LEt+1-LEt）LA/TA? ? ?（3）

式中：CLEI為土地利用變化類型生態貢獻率;LEt+1和LEt分別為某種土地利用變化類型所反映的變化初期和末期土地利用類型所具有生態環境質量指數;LA為該變化類型的面積;TA為區域總面積。

3 結果與分析

3.1 土地利用結構轉型分析

本研究引用《都勻市水土保持規劃（2016—2030）》劃定的水土保持功能區（見圖2），運用ArcGIS空間提取西部中度流失生態維護區、中部中度流失人居環境維護區、東部中度流失土壤保持區、東南部中度流失生態維護區2010—2017年各階段土地利用功能轉移方式（見圖3）。

西部中度流失生態維護區作為傳統的農耕區域，2010—2015年期間水土流失面積下降13.56 km2。從二級地類轉移角度分析（見表2），2010—2015年林地生態用地、牧草地生態用地、其他生態用地和水域生態用地面積均有所減少，生態用地轉移去向主要以農業和工礦生產用地及城鎮生活用地;2015—2017年各二級生態用地面積均呈下降趨勢。作為生態維護區，今后的水土保持和土地利用結構調整工作應以生態建設和恢復為主，增加水保林和封禁治理的建設，提高區域林草覆蓋率，布設生態清潔型小流域，以點帶面推動區域水土流失工作。

同以上方法測算，中部中度流失人居環境維護區作為都勻市主要生活用地區域， 2010—2015年間水土流失面積減少13.13 km2。從二級地類轉移角度分析，2010—2015年城鎮生活用地增加821.8 hm2，增加地類主要為農業生產用地、林地、牧草地和水域生態用地;2015—2017年期間城鎮生活用地增加473.46 hm2，農村生活用地增加59.83 hm2，增加地類主要來自農業生產用地和林地生態用地，其間林地、牧草地、水域和其他生態用地均有不同程度的減少。作為人居環境維護區，在保障生活用地的同時，可通過加大特色農業及經果林產業發展力度，實現生態環境的可持續發展。

東部中度流失土壤保持區作為都勻市次主要生活用地區域，2010—2015年期間水土流失面積減少14.26 km2。從二級地類轉移角度分析，2010—2015年期間工礦生產用地減少11.63 hm2，農業生產用地增加83.64 hm2，增加用地類型主要來自牧草地生態用地、工礦生產用地和林地生態用地，林地、牧草地生態用地和其他生態用地均有一定程度減少;2015—2017年生產用地、生活用地面積和工礦生產用地分別增加89.02 hm2，87.65 hm2和18.19 hm2，農業生產用地減少101.17 hm2。同屬土壤保持區和產業發展集聚區，應在保障生產用地的同時，加大布設耕地保護型和生態清潔型小流域，發展生態農業，加強生態用地的建設。

東南部中度流失生態維護區作為都勻市生態脆弱區域，2010—2015年水土流失面積減少9.63 km2。從二級地類轉移角度分析，2010—2015年期間，除農村生活用地增加1.61hm2外，農業生產用地、林地生態用地和其他生態用地基本無變化;2015—2017年各類用地基本無較大變化。由于東南部離都勻市城區距離較遠，經濟發展和城市建設較落后，導致土地利用變化不明顯。該區域作為生態維護區，區域在謀求發展的同時，應保護區域生態環境，保護現有植被，實施生態清潔型小流域，維護生態功能。

3.2 生態環境變化特征

3.2.1 區域生態環境質量總體特征

根據公式（2）測算，2010—2017年期間，西部生態維護區生態環境質量指數分別為0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居環境維護區分別為0.580 9，0.578 5和0.576 5;東部中度流失土壤保持區生態環境質量指數分別為0.566 4，0.565 5和0.563 2;東南部生態維護區生態環境質量指數分別為0.605 6，0.605 6和0.605 5。結果表明，東南部生態維護區生態環境質量總體保持穩定，其余各水土保持功能區均呈現下降趨勢。隨著都勻市新型城鎮化進程不斷加快，生活用地呈逐年遞增趨勢，城市不斷擴張占用部分生態用地，均成為區域生態環境質量下降的重要因素。

3.2.2 各功能用地轉型對生態環境影響的貢獻度

根據公式（3）測算，得到各區2010—2017年期間生態環境貢獻率，并以西部中度流失生態維護區為例進行表征（表3）。西部區域環境改善的主要原因是農業生產用地轉為牧草地生態用地，生態貢獻率為0.000 296，而導致區域環境質量惡化的因素較多，主要是林地生態用地轉換為農業生產用地所造成。2015—2017年西部環境改善的主要因素是區域農業生產用地轉型為水域生態用地，生態貢獻率為0.000 115，而導致環境惡化的主要原因是農業生產用地轉型為城鎮生活用地所造成。

中部區域2010—2015年間期間，環境發生改變的主要原因是農業生產用地轉型為水域和牧草地生態用地，林地生態用地和農業生產用地轉型為城鎮生活用地是導致區域環境惡化的主要因素之一。2015—2017年間工礦生產用地轉型為城鎮生活用地是中部區域環境發生改善的原因，相反大量林地的占用，林地生態用地轉型為城鎮生活用地和工礦生產用地，又使中部區域的環境發生惡化。東部區域2010-2015年間期間，隨著產業結構的調整，工礦生產用地轉型為農業生產用地是東部環境發生明顯改善的原因，而區域環境發生惡化的主要原因則是林地生態用地轉換為農業生產用地。2015-2017年間東部生態環境未得到明顯改善，生態用地面積呈下降趨勢，而導致環境惡化的因素較多，其中林地生態用地轉型為工礦生產用地，是導致其環境發生惡化的主要原因。

東南部區域2010-2017年，土地利用類型未發生明顯改變，生態環境質量貢獻率雖存在環境改善或者惡化的趨勢，但由于土地利用轉型增減幅度不大，變化趨勢不明顯，所以該區域在今后的發展建設中，應避免過多占用生態用地，林草覆蓋率較高區域采取封禁治理。

4 結論

（1）2010—2017年間，各水土保持功能區土地利用轉型方式均存在生態和生產用地面積下降和生活用地面積增加趨勢，從二級地類來看，西部、中部、東部、東南部林地生態用地面積減少，轉移去向以農業生產用地、城鎮生活用地、農村生活用地和工礦生產用地為主。

（2）2010，2015和2017年度，西部生態維護區生態環境質量指數分別為0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居環境維護區分別為0.580 9，0.578 5和0.576 5;東部中度流失土壤保持區分別為0.566 4，0.565 5和0.563 2;東南部生態維護區分別為0.605 6，0.605 6和0.605 5。各水土保持功能區生態環境質量指數整體呈現略微下降的趨勢，總體變化不大，生態環境基本維持穩定。

（3）從各功能用地轉型對生態環境影響的貢獻度來看，2010—2017年期間各水土保持功能區存在生態環境改善和惡化兩種趨勢，但環境惡化的趨勢明顯大于環境改善的趨勢，保護生態環境刻不容緩。各區域農業生產用地轉移為林地等生態用地、工礦生產用地轉移為農業生產用地是改善環境的主要因素;而過多占用林地生態用地，使其轉移為城鎮生活用地、工礦生產用地、農村生活用地和農業生產用地是導致各區域生態環境惡化的主要原因。

（4）2010—2015年，隨著都勻市城鎮化步伐的加快、城鎮開發邊界的不斷擴張，生產和生活占用過多的生態用地，是造成區域水土流失和環境惡化的主要因素。因此，今后各區域水土保持工作應結合各區功能特點優化土地利用結構，加強生態用地建設，積極開展生態修復、清潔小流域和封禁治理工作。

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