土地利用生態(tài)承載力研究
——以廣州市花都區(qū)為例

郭海麗，王 琰，王海濤*，侯文靜

（1.長春師范大學 地理科學學院，長春 130000；2.長春市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院，長春 130000）

土地是人類活動和生產勞動的物質基礎[1]。合理利用地球資源是國家和地區(qū)發(fā)展有關的重要決策，土地利用是人類在地表自然生產作用后的地表變化，反映了人類土地利用的成果是通過生活和勞動表現(xiàn)出來的。土地的合理利用對于人類的生產勞動和生活有著非常重要的影響，隨著社會的發(fā)展，人們越來越重視人與自然的和諧。對土地利用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析，合理規(guī)劃土地空間結構，優(yōu)化土地利用結構和土地資源，對改善人口體系，協(xié)調廣州市花都區(qū)生態(tài)文明建設都具有重要意義。

1 研究區(qū)概況和數據來源

1.1 研究區(qū)概況

花都區(qū)隸屬于廣東省廣州市，花都區(qū)東面的方向與東北的方向和廣州市的從化區(qū)接壤，西部和佛山市的三水區(qū)接壤，西南方向和佛山市的南海區(qū)接壤，南面的方向和廣州市的白云區(qū)接壤，北面的方向和清遠市接壤。

1.2 數據來源

本文所使用的基礎遙感數據為LandsatTM/ETM和Landsat8OLI-TIRS影像，分辨率為30 m，云量低于5%，所有影像獲取時間為5、6月份，數據獲取網站為地理空間數據云（http://www.gscloud.cn/）和查找《廣東統(tǒng)計年鑒》《廣州市土地整治規(guī)劃（2016—2020年）》《廣州統(tǒng)計年鑒》等資料獲取各種相關數據。

2 研究內容與相關理論

2.1 研究內容

首先簡單介紹了廣州市花都區(qū)地理位置區(qū)域概況之后，對獲取的廣州市花都區(qū)遙感影像數據進行土地利用類型的劃分，獲取各個時期該研究地區(qū)的各種土地利用面積數據和查閱的廣州市土地利用相關數據面積產量計算出該地區(qū)的人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力，分析廣州市花都區(qū)土地生態(tài)承載力。

2.2 土地利用轉移矩陣

土地利用的變化需要運用到轉移矩陣[2]。該矩陣可以準確地將特定時間區(qū)域內靜態(tài)的土地利用率表述出來，同時也可以表示該區(qū)域從開始到最后相互轉化的動態(tài)過程，公式如下

式中：i和j為土地使用權轉讓之前和之后的土地利用類型，并表示在轉讓前將i類土地類型轉換為j類土地使用類型的區(qū)域；n為轉讓前后的土地使用類型的數量。

2.3 生態(tài)足跡法

生態(tài)足跡法使用人口單位（個人、城市、州或地區(qū)）來表示在當前技術條件下生產所需資源和現(xiàn)有技術下產生的廢物，去顯示需要多少具有生物生產力的土地和水，生態(tài)足跡是以人類維持生存所需的自然資源量來衡量，以評估人類對當今生態(tài)系統(tǒng)的影響[3]。

生態(tài)足跡法得到的指數為計算區(qū)域，首先該方法擁有從全球到個人各個范圍內自然資源利用情況的簡要框架，然后利用該框架進行人類對自然生態(tài)之間的需求及后者對前者生態(tài)服務的供給差異的測量，以此來了解人類生態(tài)系統(tǒng)的使用。

生態(tài)足跡的計算公式如下

式中：EF為區(qū)域性生態(tài)足跡；n為特定區(qū)域人口數；ef為該地區(qū)的人均生態(tài)足跡；rj為土地類型j的平衡因子；e和j物種的人均生態(tài)足跡由1到6分別代表的是耕地、林地、草地、水域、建設用地和其他用地[4]。

2.4 生態(tài)承載力

在計算生態(tài)承載力時，每個國家和地區(qū)之間的標準存在差異，這樣就導致了即使是相同類型的生物生產區(qū)域，在不同國家內的單位面積的生態(tài)生產力也會有所不同，如果是不同類型，其單位區(qū)域的生態(tài)承載力差異就更大了。因此，不可能直接比較不同國家和地區(qū)相同生物生產區(qū)類型的實際面積，不同類型的區(qū)域可能會通過生產要素來表示不同國家或地區(qū)在某種生物生產區(qū)域中顯示的本地和全球平均生產之間的差異。計算公式如下

式中：BC為該地區(qū)的生態(tài)承載力；a為該地區(qū)某類土地利用類型土地面積；y為該地區(qū)產量因子。廣州花都區(qū)的產出因子和均衡因子與計算生態(tài)足跡的參數一致。

3 結果

3.1 分類結果

結合研究區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀和研究目的，現(xiàn)將廣州市花都區(qū)的土地利用分類體系定為6類：耕地、林地、草地、水域、建設用地和其他用地，繪制廣州市花都區(qū)2010年至2020年土地利用轉移分布圖。具體結果如圖1所示。

圖1 2010—2020年花都區(qū)土地利用轉移

3.2 生態(tài)足跡模型與結果

計算各地類區(qū)域生態(tài)足跡和人均生態(tài)足跡，研究年份從2010年到2020年，選取2010、2015和2020年的3年數據進行計算，以2015年的計算結果為例，見表1。

表1 2015年廣州市花都區(qū)生態(tài)足跡

每種土地類型的生態(tài)足跡需要通過1個平衡因子對生態(tài)賬戶的生產力進行標準化，以達到平衡的生態(tài)足跡，通過疊加不同土地類型的生態(tài)足跡，可以得到該時期的總生態(tài)足跡[5]。

根據以上步驟計算廣州市花都區(qū)2010、2015和2020年3年各土地類型及總體生態(tài)足跡，通過Excel計算結果見表2。

表2 廣州市花都區(qū)生態(tài)足跡

3.3 生態(tài)承載力結果

確定生態(tài)系統(tǒng)對人類活動的最大承受能力。對人類活動的最大承受能力是指在不破壞生態(tài)系統(tǒng)服務功能的前提下，生態(tài)系統(tǒng)所能承受的人類活動的強度。通過Excel統(tǒng)計可得出計算結果見表3。

由表3數據結果可知，花都區(qū)生態(tài)承載力逐年上升，其中2010年到2015年生態(tài)承載力的增長幅度是最大的。

表3 廣州市花都區(qū)生態(tài)承載力

4 結論與建議

4.1 結論

本文分析了研究區(qū)土地利用的現(xiàn)狀，計算了花都地區(qū)土地利用的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，分析了花都區(qū)生態(tài)承載力情況。具體結論如下。

（1）2010—2020年廣州市花都區(qū)的土地利用結構發(fā)生了很大變化。這10年來，建設用地擴張迅速，耕地面積大幅度減少，總體變化趨勢為建設用地和林地土地面積增加，而耕地、草地、水域和其他用地的土地面積都在減少。

（2）根據各種數據顯示花都區(qū)生態(tài)承載力2010—2020年的變化情況，不斷增長的數據說明廣州市在10年的高速發(fā)展中，生產潛力透支和土地所背負的生產能力處在一個負荷承載水平。

4.2 建議

研究發(fā)現(xiàn)隨著城市化速度的加快，越來越多的耕地、林地和其他生態(tài)地被占用，廣州花都區(qū)建設用地要進行合理的控制，提高已有建設用地的內部發(fā)展?jié)摿Γ徑馊说仃P系緊張。同時，要減少以破壞現(xiàn)有林地為代價，所以要減少開發(fā)，實現(xiàn)經濟生態(tài)和諧發(fā)展。從該區(qū)發(fā)展基礎條件變化和未來發(fā)展趨勢的考慮，從需要與可能出發(fā)，為了加大廣州市花都區(qū)的經濟發(fā)展，一方面要保護好自然資源，另一方面還要加大農業(yè)、工業(yè)的發(fā)展，促進第三產業(yè)更好更快地投資。需要增加環(huán)境保護和生態(tài)建設，使城市綠化水平提高，同時促進旅游業(yè)的發(fā)展，利用地理位置進行招商投資推動經濟發(fā)展，為了加快城市建設，需要提供良好的環(huán)境，需要積極引進人才，增強相關投資，同時不斷增強科技創(chuàng)新能力。