鄉村振興背景下菏澤市土地退化演變及治理措施研究
2024-09-03 00:00:00杜朝正
安徽農業科學 2024年16期
摘要 基于GEE（google earth engine）獲取2001、2010、2020年的土地利用類型數據，借助GIS平臺分析菏澤市不同時期土地利用變化狀況、各縣（區）土地利用變化狀況、土地利用變化圖譜特征。結果表明：2001—2020年菏澤市耕地面積逐漸減少，且減少量（255.73 km2）較大；建設用地面積持續增加，20年間增加了105.13 km2。在各土地利用類型中，耕地的轉出面積最大。各縣（區）土地利用變化狀況差異較大，牡丹區的耕地面積減少量（51.19 km2）、建設用地面積增加量（22.59 km2）最大。結合菏澤市情，分析菏澤市人地矛盾突出、土地退化加劇、耕地與建設用地之間矛盾突出的原因，并提出扭轉耕地面積減少趨勢、保護濕地、扭轉土地退化趨勢等對策。
關鍵詞 土地利用變化；治理措施；鄉村振興；菏澤市
中圖分類號 F 301 文獻標識碼 A
文章編號 0517-6611（2024）16-0078-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.016
開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：
Study on the Land Degradation Evolution and Governance Measures in Heze City Under the Background of Rural Revitalization
DU Chao-zheng
（College of Urban Construction，Heze University，Heze，Shandong 274015）
Abstract Based on GEE（google earth engine），the data of land use types in 2001，2010 and 2020 were obtained.With the help of GIS environment，the land use change in Heze City in different periods，the land use change in each county and district，and the characteristics of the map of land use change were analyzed.The results showed that from 2001 to 2020，the cultivated land area in Heze City decreased gradually，and the reduction （255.73 km2） was large; construction land area continued to increase，increased by 105.13 km2 in 20 years.In each land use type，the transfer area of cultivated land was the largest.There were great differences in land use change among counties and districts.The decrease of cultivated land area （51.19 km2） and the increase of construction land area （22.59 km2） in Mudan District were the largest.Combined with the situation of Heze City，this paper analyzed the reasons for the prominent contradiction between human and land，the aggravation of land degradation，and the prominent contradiction between cultivated land and urban construction land in Heze City，and proposes the scientific countermeasures to reverse the reduction of cultivated land area，protect wetland and reverse the trend of land degradation.
Key words Land use change; Governance measures;Rural revitalization;Heze City
基金項目 2023年菏澤市社會科學規劃課題（ZC-2023-39）；菏澤學院博士基金項目（XY22BS02）。
作者簡介 杜朝正（1984—），男，山東菏澤人，講師，博士，從事GIS技術與應用研究。
收稿日期 2023-10-10；修回日期 2023-11-07
目前，土地退化問題及治理措施的研究已成為熱點問題［1-2］，土地利用結構狀況可在客觀上反映一個區域/城市的經濟結構和經濟發展水平［3-4］。伴隨著城市化進程不斷推進，土地使用方式不斷發展變化［5-6］，土地利用變化是人類活動改造地表系統作用的顯著標志［7-8］，土地退化對生態保護與修復構成嚴重影響［9-10］，已嚴重威脅區域的生態環境安全［11-12］，土地退化也對人類的可持續發展構成嚴重威脅，制定適當的預防措施對減緩土地退化具有重要作用［13-14］。近年來，菏澤市經濟社會發展取得突出成績，然而，菏澤市的用地矛盾日益凸顯，加之粗放型的土地使用方式，使得土地退化問題尤為突出。由于土地退化問題日益嚴重，近些年菏澤市耕地面積日益銳減、裸地面積逐年增加，嚴重威脅菏澤市的可持續發展。目前，菏澤市土地退化區域明顯擴大、耕地質量有明顯下降趨勢、濕地區域急劇萎縮、土地沙化問題日益嚴重、人地矛盾日益突出等一系列土地退化問題亟待解決。因此，迫切需要對菏澤市的土地退化狀況及其演變過程進行研究。
菏澤市由于技術手段有限、重視程度不夠等因素，導致其對土地利用狀況的研究較少，尤其是2001—2020年多期土地利用變化的研究鮮見報道。因此，該研究基于GEE（google earth engine，谷歌地球搜索引擎）獲取2001、2010、2020年的土地利用類型數據，采用GIS空間分析及可視化方法，分析菏澤市不同時期土地利用變化狀況、各縣（區）土地利用變化狀況、土地利用變化圖譜特征，明確土地退化現狀、退化過程和演變趨勢，完善基礎地理信息數據庫，助力“鄉村振興”戰略實施，以期為土地退化治理、用地矛盾緩解、生態保護及修復、耕地紅線扼守、防洪減災等提供技術支撐和決策依據。
1 資料與方法
1.1 研究區域概況
菏澤市位于蘇魯豫皖交界，屬于山東省地級市，地理位置為34°39′～35°52′N、114°45′～116°25′E。區域總面積為12 239 km2；第7次全國人口普查顯示，菏澤市常住人口為879.6萬人。菏澤市地處黃河下游區域，屬于黃河沖積平原，其地勢較為平坦，土層較厚，由西南向東北呈簸箕形；屬溫帶季風型大陸性氣候，全年日照充足，菏澤市年降雨量662.7 mm，屬于雨熱同季，適宜發展農業。在菏澤市的土地利用結構中，耕地所占面積最大，比例最高。
1.2 基礎數據獲取及分析方法
該研究通過GEE的云運算平臺，搜集并整理MODIS的IGBP（international geosphere-biosphere program，國際地圈-生物圈計劃）土地利用類型數據；再利用GIS平臺的可視化及空間分析能力，對菏澤市2001、2010、2020年的土地利用類型數據進行可視化處理，研究近20年來菏澤市的土地利用結構變化趨勢，定量化分析耕地、建設用地的變化狀況，并提取出發生土地退化的空間分布區域，填補菏澤市土地利用變化研究的空白，同時可為相關決策部門提供數據支撐。
2 土地退化問題現狀及土地利用演變特征分析
在不斷提升鄉村經濟、社會以及文化發展水平，實現城鄉發展協調和可持續發展的背景下，菏澤市土地退化問題現狀及演變特征主要表現為菏澤市土地利用的總體變化、土地利用的動態轉移、各縣（區）土地利用變化特征、圖譜分析等方面。
2.1 菏澤市土地利用的總體變化特征
從表1和圖1可以看出，近20年來菏澤市草地面積持續增加，由2001年的40.67 km2增至2010年的91.36 km2，再到2020年的188.35 km2，草地面積增加了147.68 km2，草地增加區域主要分布于各縣（區）市中心的周邊及單縣的浮崗湖等區域。永久濕地區域面積先減后增，在2010年面積降至3.34 km2，與2001年相比，濕地面積減少了6.05 km2，濕地區域主要分布于單縣，并且減少的濕地區域大部分更改為了草地；至2020年，草地面積逐漸恢復至8.55 km2。耕地面積逐漸減少，由2001年的11 282.22 km2減至2020年的11 026.49 km2，耕地面積共減少了255.73 km2。建設用地面積持續增加，20年間增加了105.13 km2，2020年的面積為2001年面積的1.12倍，城市發展較快。2001年并不存在裸地（裸地面積為0），在2010年出現了裸地地類，并且裸地面積持續增加，在2020年裸地面積增大為3.55 km2，說明菏澤市已出現土地退化現象，并且土地退化有進一步加劇的趨勢。
2.2 菏澤市不同土地利用的動態轉移
在GIS平臺中，通過對不同時期的土地利用數據進行空間疊加分析、空間統計分析，獲得菏澤市2001—2020年的土地利用類型轉移矩陣，如表2所示。由表2可知，2001年的草地面積14.46 km2區域發生了轉出，其中轉出最大為耕地（9.49 km2），其次為建設用地（2.71 km2）;3.34 km2濕地轉換為草地。在耕地的轉移過程中，160.82 km2的耕地轉換為草地，102.62 km2的耕地轉換為建設用地。菏澤市耕地面積逐漸減少，并主要轉換為草地、建設用地，這對菏澤市糧食產量的穩定提出挑戰。為了保持糧食產量的穩定，應保證耕地面積的穩定。隨著社會經濟的不斷發展，近20年來各縣（區）的建設用地面積持續擴大，其土地利用類型來源主要為草地（2.71 km2）和耕地（102.62 km2）。從裸地的角度來看，裸地主要由3.34 km2的耕地和0.23 km2的草地退化而來，對已出現的土地退化區域（裸地）應高度警惕，及時對裸地進行治理，避免土地進一步退化。
2.3 各縣（區）土地利用變化狀況
在各土地利用類型中，耕地、建設用地、裸地較為重要。因此，分各縣（區）統計耕地、建設用地、裸地不同年份的變化狀況，結果如表3所示。由表3可知，各縣（區）的耕地面積均逐步減少，其中，牡丹區的耕地面積減少量最大，減少量為51.19 km2；其次為曹縣，耕地面積減少了50.98 km2，在各縣（區）中曹縣在不同時期的耕地面積均為最大；定陶區耕地面積減少量最?。?3.88 km2）。從建設用地的角度來看，各縣（區）的建設用地面積均有所增加，其中，牡丹區增加面積最大（22.59 km2），巨野縣面積增加次大（19.48 km2），增加面積較小的為成武縣（3.53 km2）、定陶區（4.14 km2）。建設用地面積增加的數量可在一定程度上反映出縣（區）的經濟發展快慢，因此，從建設用地增加的面積來衡量，各縣（區）經濟發展速度由快至慢依次為牡丹區、巨野縣、單縣、曹縣、鄆城縣、東明縣、鄄城縣、定陶區、成武縣。從裸地的角度來看，單縣、東明縣、巨野縣、鄆城縣均出現了裸地，即土地退化區域；2001—2010年僅東明縣出現了土地退化現象；2010—2020年東明縣土地退化現象進一步加劇，同時單縣、巨野縣、鄆城縣也出現了土地退化現象，其中東明縣土地退化最為嚴重，2001—2020年東明縣土地退化面積為2.90 km2，占菏澤市總退化面積的82.15%，其次為單縣、巨野縣、鄆城縣，土地退化面積均為0.21 km2。結合圖1可知，土地退化區域主要分布于東明縣的黃河與草地之間。
2.4 菏澤市土地利用變化圖譜分析
為了進一步直觀分析土地利用類型的空間變換情況，參考張永彬等［15］、陳麗［1］的研究方法，將2001、2010、2020年的土地利用數據編制成變化圖譜，土地利用變化最多216種（6×6×6）。根據每一柵格單元在不同時期的土地利用變化狀況，可分為5種類型：前期變化型（A-B-B）、后期變化型（A-A-B）、持續變化型（A-B-C）、反復變化型（A-B-A）、穩定型（A-A-A），土地利用變化圖譜如圖2所示。
在土地利用變化圖譜中，各柵格單元均可表達不同歷史時期的土地利用變化情況。由圖2可知，土地利用變化模式中的穩定型面積占比最大，占菏澤市總面積的97.48%；其他變化模式較少，其中，后期變化型和前期變化型模式占菏澤市總面積的比例分別為1.59%、0.65%，持續變化型和反復變化型模式占菏澤市總面積的比例分別為0.15%、0.13%。說明近20年來菏澤市土地利用方式總體穩定。
在穩定型模式中，耕地-耕地-耕地模式面積比例最大，占菏澤市總面積的89.93%，濕地-濕地-濕地模式的面積最小（2.50 km2），占菏澤市總面積的0.02%。在后期變化型模式中，耕地-耕地-草地模式面積占比最大，面積為129.11 km2；在前期變化型模式中，耕地-建設用地-建設用地模式面積占比最大，面積為37.13 km2；在持續變化型模式中，耕地-草地-建設用地模式面積占比最大，面積為9.80 km2；在反復變化型模式中，耕地-草地-耕地模式面積占比最大，面積為7.93 km2。
菏澤市土地利用變化以穩定型模式為主，在穩定型中，面積最大的耕地區域主要分布于廣大農村地區，這有利于集中灌溉管理、機械化耕種及收割，有助于糧食產量的穩定；穩定型中建設用地（870.43 km2）主要分布于早期的市區范圍內，這有利于城市對周邊區域的經濟輻射帶動作用；穩定型第三的草地，主要分布于黃河沿岸及浮崗湖周邊。無論前期變化型模式還是持續變化型模式，耕地轉換為建設用地面積最大，主要分布于早期的市區周邊區域，這說明菏澤市近20年的城市擴張及鄉鎮建設用地占用了周邊大量的耕地。在后期變化型模式中，大面積的耕地最終轉換成草地（耕地-耕地-草地），該區域主要分布于黃河沿岸地區及建設用地周邊區域，這表明黃河對沿岸耕地的影響較大，迫使一部分耕地轉變為草地；在建設用地周邊，耕地轉化為草地的區域將為草地轉換為建設用地提供條件，這也是建設用地間接侵占耕地的過程。在反復型變化模式中，耕地-草地-耕地模式面積最大，其主要分布于黃河沿岸地區，這表明黃河使部分沿岸耕地退化為草地，經過治理，又恢復了農用地價值。
3 土地退化原因及驅動因素分析
3.1 菏澤市人地矛盾較為突出 隨著菏澤市社會經濟的快速發展，菏澤市耕地面積逐漸減少，近20年來耕地面積共減少了255.73 km2。菏澤市屬于農業大市，其糧食產量的穩定對山東省糧食產量具有重要影響。作為人口大市，菏澤市一旦出現糧食危機，對于社會穩定、經濟發展將會產生重大負面影響。因此，耕地面積逐漸減少的問題應引起足夠的重視。
3.2 菏澤市濕地區域面積波動較大 菏澤市2001年濕地面積為9.39 km2，2010年濕地面積下降為3.34 km2，之后逐漸恢復，2020年濕地面積恢復至8.55 km2。濕地是自然界中重要的生態系統，對人類的生活和生產具有重要作用，常被稱為“地球之腎”。濕地具有提供水源、凈化水質、補充地下水、調節小氣候、休閑旅游、科研教育等功能。因此濕地面積的降低將直接影響人們的生產和生活質量，且濕地面積的波動將直接影響當地生態系統的穩定。
3.3 菏澤市土地退化現象明顯 土地退化主要由耕地、草地的退化引起，其中，耕地退化面積占菏澤市總退化面積的93.7%。東明縣2010年首先出現土地退化現象，至2020年土地進一步退化；從空間分布來看，土地退化區域主要分布于黃河與草地之間。單縣、巨野縣、鄆城縣目前也已出現土地退化跡象。土地退化將導致土地生產力下降、破壞生態系統、耕地面積銳減，甚至引發人口遷移、土地沙化等問題。
3.4 菏澤市耕地與建設用地之間的矛盾較為突出 菏澤市建設用地面積快速增長，自2001年以來，菏澤市建設用地面積持續增加，近20年建設用地面積增加了105.13 km2，其中102.62 km2區域由耕地轉換而來。在各縣（區）中，牡丹區的耕地面積減少量最大（51.19 km2）、建設用地面積增加最大（22.59 km2）。主要原因為缺乏科學合理的土地利用規劃，以及建設用地的體制機制不健全。
4 土地退化問題的治理措施
4.1 扭轉耕地面積減少的趨勢 大力加強《土地管理法》宣傳，普及保護耕地的基礎知識及重要性，提高人們保護耕地的意識，制定耕地保護責任制，實施網格化管理，對于違反規定私自侵占耕地的相關人員，依法依規嚴肅追究責任。堅守耕地紅線，保證糧食產量穩定。對于因公必須占用耕地的，實行“占補平衡”原則，非農業用地“占多少，補多少”，補充的數量和質量必須與所占耕地的數量和質量相當。加強政府監督管理力度，盡快更改耕地逐漸減少的趨勢，為糧食生產的穩定打下基礎。同時，加大科技興農的投入，培育作物新品種，提高耕地的單位面積產量。
4.2 切實保護濕地 加大宣傳力度，引導民眾意識到濕地的價值，并積極參與保護工作。加強相關法律法規的制定，使保護濕地有法可循，加大執法監督力度。將濕地保護與生態公園建設相結合，大力發展濕地的生態旅游功能，在保護濕地的同時，發展濕地的經濟效益。調整濕地周邊產業結構，充分發展綠色產業，保護濕地水源，減少濕地的破壞，逐步恢復并進一步擴大濕地面積。
4.3 扭轉土地退化的趨勢 針對已經發生土地退化的區域，建議加大植樹造林力度，加強并完善其水利設施建設，合理利用水土資源，改良土壤，逐步恢復土地的生態價值和使用價值。土地退化源主要為耕地和草地，因此分別針對耕地和草地制定措施。針對耕地退化區域，制定較為完善的耕地管理方法，加大建設經費投入以改良耕地質量，建立耕地治理評價指標體系，并加大耕地質量信息化、智能化的建設力度。針對草地退化區域，可采用鐵絲柵欄、生物柵欄、水泥女兒墻等方式，對草地進行封育，在自然條件下逐步恢復草地面積；或者發揮草地補播措施，在稀疏草叢中播種有價值的優質草種，逐步恢復草地的植被覆蓋度，使退化的草地盡快恢復植被。
4.4 協調好耕地與建設用地之間的關系 建立土地管理與保護耕地制度，協調保護耕地和建設用地之間關系，既在宏觀上進行協調，又在微觀上滿足農業用地需求和建設用地需求。充分發揮政府職能，協調好全局和區域、長期與短期之間的用地需求，嚴格根據土地利用總體規劃的要求對土地進行管理，因地制宜地使建設用地集約化。加強土地管理者與土地使用者間的溝通，增強管理者的服務意識，避免強征強拆等違規行為，實施終身責任制，依法追究違法者的法律責任。根據建設用地面積的變化趨勢，協調好各用地需求之間的關系，為建設用地預留足夠的土地發展空間，更好地服務于建設用地的擴張需求。
5 結論
（1）近20年菏澤市土地利用結構變化較大。在2001—2020年，菏澤市草地面積持續增加；永久濕地區域面積先減少后增加；耕地面積逐漸減少，且面積減少量較大（255.73 km2）；
建設用地面積持續增加，20年間增加了共計105.13 km2。菏澤市已出現土地退化現象，并且土地退化問題進一步加劇。
（2）不同土地利用類型間面積轉換較為明顯。其中，耕地的轉出面積最大，160.82 km2的耕地轉出為草地，102.62 km2的耕地轉出為建設用地，3.34 km2的耕地退化為裸地。在草地的轉出面積中，有9.49 km2的草地轉換為耕地，有2.71 km2的草地轉換為建設用地。在土地退化區域，93.7%區域來源于耕地，其次來源為0.23 km2的草地。
（3）各縣（區）土地利用變化狀況差異較大。牡丹區的耕地面積減少量最大（51.19 km2），最小為定陶區（13.88 km2）。牡丹區的建設用地面積增加最大（22.59 km2），最小為成武縣（3.53 km2）。東明縣的土地退化面積最大（2.90 km2），其次為單縣、巨野縣、鄆城縣，均為0.21 km2。濕地區域主要分布于單縣境內，在曹縣、巨野縣等有少量分布。
（4）菏澤市土地利用變化模式以穩定型為主。在2001—2020年，由于菏澤市耕地區域總體較為穩定，使土地利用變化模式以穩定型為主，但在原有建設用地的周邊區域，侵占耕地，并轉換為建設用地較為明顯。
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