河北南部平原土地利用變化研究

河北南部平原土地利用變化研究

區(qū)域土地利用變化研究是全球研究的重要方面。區(qū)域和地方尺度上的典型研究為土地利用變化的綜合研究提供了豐富的區(qū)域信息,也是參與全球環(huán)境變化研究的具體途徑1)。所以,從區(qū)域角度研究土地利用變化及其環(huán)境效應(yīng)成為土地利用/土地覆被變化研究的重點。河北平原位于華北平原中部,環(huán)繞北京和天津,交通便利,經(jīng)濟發(fā)達,土地利用類型以耕地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地為主,二者占土地利用總面積的94.4%。近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的增加,河北平原大量耕地被占用,城鎮(zhèn)建設(shè)和農(nóng)村居民點用地急劇擴大,土地利用變化十分顯著。本文利用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù),結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計分析等方法,分析了河北平原1985年～2000年間土地利用的數(shù)量變化和空間變化特征,明確了土地利用變化的主要類型和方向,為區(qū)域土地資源科學管理及實現(xiàn)區(qū)域土地資源可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。1區(qū)域范圍、數(shù)據(jù)來源和處理方法1.1拔100等高線的區(qū)域分布本文研究的河北平原是指京津以南的河北南部平原,西部以海拔100m等高線為界與太行山分離,東臨渤海,包括滄州、衡水全部、石家莊、保定大部分、廊坊南六縣以及邯鄲、邢臺的一部分,共102個縣市,總面積為61852.76km2。1.2土地等級類型及土地利用類型本文數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的全國1∶10×104土地利用數(shù)據(jù)。包括河北平原1985年和2000年土地利用變化數(shù)據(jù)。根據(jù)土地資源的屬性和利用屬性,該數(shù)據(jù)庫中土地利用分為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)工礦居民用地和未利用土地6個一級類型;一級類型進一步分為25個二級類型;8個三級類型,主要根據(jù)耕地地貌類型來劃分。數(shù)據(jù)儲存格式是以河北省ARC/INFO的COVERAGE格式進行存放的,利用河北南部平原界限圖采用INTERSECT命令在省級圖上切下研究區(qū)范圍土地利用圖。由于數(shù)據(jù)庫中土地利用三級分類系統(tǒng)過于龐雜,針對本研究區(qū)土地利用特點,本文將河北南部平原土地利用類型劃分為水田、旱地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地及未利用地7類。利用ARC/INFO中的IDENTITY命令對兩期土地利用圖進行疊加,并結(jié)合運用Arcviwe和Excel軟件,對研究區(qū)土地利用變化進行時空動態(tài)分析。2河北省南部平原土地利用率的數(shù)量發(fā)生了變化2.1制備國土地權(quán)利用上述資料和方法,對河北南部平原2期土地利用圖形數(shù)據(jù)進行疊加分析(表1)。由表1可見,河北南部平原土地利用類型以耕地(包括水田和旱地)和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地為主,二者分別占總土地面積的80%和14%,而耕地中旱地又占耕地的99%以上。1985年水田、旱地、草地、水域分別占土地總面積的0.29%、85.35%、0.59%和2.04%,到2000年分別減少到0.11%、79.9%、0.48%和2.02%。其中水田和旱地大幅度減少,分別減少0.18%和5.44%,主要是因為80年代以來,平原氣候干旱,地表徑流減少,水田和水域面積縮減,同時由于經(jīng)濟的快速發(fā)展大量耕地被擠占所致。1985年林地、城鄉(xiāng)、工礦、居民用地及未利用地分別占土地總面積的0.27%、11.15%和0.31%%,到2000年分別增加到2.64%、14.01%和0.83%,分別增加了2.36%、2.86%和0.52%,城鄉(xiāng)、工礦、居民用地大幅度增加主要是近年來人口增長的壓力和城市化發(fā)展所導致。2.2土地利用類型動態(tài)度土地利用的動態(tài)度可定量描述區(qū)域土地利用變化的速度,它對比較土地利用變化的區(qū)域差異和預測未來土地利用變化趨勢都具有積極的作用。根據(jù)單一土地利用類型動態(tài)度和綜合土地利用動態(tài)度公式計算出河北南部平原土地利用7種類型的年變化率和該區(qū)土地利用年變化率(表2)。從表2可見,河北平原15a來土地利用變化速度很快,年均變化速度為0.4%,其中以林地、未利用地和水田的變化速度最快,其年變化率分別為57.48%、11.27%和4.06%;耕地由于總量大,變化部分所占比例小,年變化率只有0.43%。3土地使用類型的變化3.1制備以推動農(nóng)業(yè)、軍隊和居民用地為主的制備了n1土地,減少了其它類型1985年至2000年期間年河北平原水田面積減少了10850.5hm2,凈減少60.87%,平均每年減少723.37hm2,期間有90.87%的水田轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋?表3),這些類型主要是旱地85.52%,城鄉(xiāng)、工礦、居民用地4.47%(表4),同時又有其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)樗?這些增加的水田面積占1985年水田總面積的30%(表3),主要來自旱地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地,分別占到2000年水田面積的74.08%和2.33%(表5)。在1985年至2000年期間旱地減少了336626.98hm2,是1985年旱地面積的6.77%,平均每年減少22441.8hm2,此期間有9.77%的旱地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋?表3),其中轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?.66%,城鄉(xiāng)、工礦、居民用地5.52%(表4)。而同時由其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)楹档卦黾拥拿娣e占1985年旱地面積的3%(表3),主要來自城鄉(xiāng)、工礦、居民用地、水域和水田,分別占2000年旱地面積的2.5%、0.54%和0.31%(表5)。1985年～2000年間減少的水田主要分布在山前平原的保定南部地區(qū),包括曲陽、安國、唐縣、定州等縣市(圖1a)。期間減少的旱地主要分布在平原南部、北部地區(qū)和東部沿海,如邯鄲地區(qū)的磁縣、邯鄲縣、魏縣;邢臺地區(qū)的廣宗、巨鹿、威縣、新河;石家莊市附近的的正定、新樂、藁城;保定市附近的定州、安新以及東部沿海的黃驊和海興縣(圖1b)。3.2其它類型的植被面積1985年～2000年期間,平原內(nèi)林地增加了146223.06hm2,是1985年林地面積的8.6倍,平均每年增加9748.2hm2,期間有52.96%的林地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋?表3),主要是旱地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地,分別占41.36%和7.19%(表4)。同時其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱值氐拿娣e是1985年林地面積的9.15倍(表3),主要來自旱地、城鄉(xiāng)、工礦、居民用地、水域和草地,分別占2000年林地面積的86.07%、3.84%、2.68%和2.42%(表5)。1985年～2000年間由于受經(jīng)濟利益驅(qū)動和糧食產(chǎn)量大幅度提高的影響,果園等園地大面積擴大造成林地面積大幅度提高。增加的林地主要分布在滄州地區(qū)的泊頭、滄縣、獻縣;保定地區(qū)的滿城、定州、曲陽;石家莊地區(qū)的正定、新樂;邢臺地區(qū)的廣宗、沙河、南宮、新河和清河;邯鄲地區(qū)的魏縣、邯鄲縣等縣市(圖1c)。3.3草地主要變異類型在1985年～2000年期間,平原內(nèi)草地面積減少了6951.09hm2,占1985年草地面積的35.06%,平均每年減少463.41hm2,期間有51.06%的草地變?yōu)槠渌愋?表3),主要是城鄉(xiāng)、工礦、居民用地、旱地和林地,分別占22%、16.18%和10.83%(表4)。同時其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸卦黾拥拿娣e占1985年草地面積21%(表3),主要來自旱地、水域和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地,分別占2000年草地面積的28.62%、14.32%和1.64%(表5)。1985年～2000年期間減少的草地主要分布在山前平原山丘與平原交錯地帶的隆堯、沙河、臨城、磁縣、內(nèi)丘、淶水、易縣、徐水、安國等縣和東部沿海的黃驊、海興縣(圖1e)。3.4不同立地條件對比1985年～2000年間平原水域面積減少了1080.26hm2,凈減少1.23%,平均每年減少72.02hm2,期間有31.23%的水域轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋?表3),主要是旱地20.99%、林地3.47%、草地3.36%、水田3%(表4)。同時其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)樗蛟黾拥拿娣e占1985年水域面積的30%(表3),主要來自旱地、草地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地,分別占2000年草地面積的27.7%、1.43%和1.13%(表5)。1985年～2000期間由于氣候干旱,該區(qū)上游來水和自產(chǎn)地表徑流大大減少,再加上工農(nóng)業(yè)和人口用水亟劇增加,導致該區(qū)水域面積逐步縮小。減少的水域主要分布在保定地區(qū)安新縣、定州、新樂、冀州、寧晉、永年和東部沿海的黃驊、海興(圖1f)。3.5有其他類型的用地1985年～2000年期間平原城鄉(xiāng)、工礦、居民用地增加了176845.7hm2,凈增25.64%,平均每年增加11789.71hm2,期間有19.36%城鄉(xiāng)、工礦、居民用地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋陀玫?表3),主要是旱地占17.97%,林地占0.91%(表4)。同時又有其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)槌青l(xiāng)、工礦、居民用地,增加的用地面積占1985年城鄉(xiāng)、工礦、居民用地面積的45%(表3),主要來自旱地、草地和未利用地,分別占2000年城鄉(xiāng)、工礦、居民用地面積的33.61%、0.93%和0.75%(表5)。1985年～2000期間增加的城鄉(xiāng)、工礦、居民用地主要分布在平原南部邯鄲地區(qū)、北部保定中南部地區(qū)、滄州西北部地區(qū)和東部沿海地區(qū)的大中小城市附近和原有的農(nóng)村居民點附近。如邯鄲市、魏縣、石家莊市、保定市、滄州市、黃驊、海興縣等(圖1d)。3.6未利用地利用情況1985年～2000年期間河北南部平原未利用地面積增加了32440.08hm2,凈增169.3%,平均每年增加2162.67hm2,期間有39.7%的未利用地面積轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋?表3),主要是城鄉(xiāng)、工礦、居民用地、草地、水域和旱地,分別占1985年未利用地面積的46%、8%、5%和4.2%(表4)。同時其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)槲蠢玫卦黾拥拿娣e占1985年未利用地面積的209%(表3),主要來自旱地、水域、城鄉(xiāng)、工礦、居民用地和草地,分別占2000年未利用地的69.59%、2.49%、3.48%和1.51%(表5)。1985年～2000年增加的未利用土地主要分布在滄州地區(qū)中東部地區(qū)如黃驊、海興、滄縣、青縣、吳橋、南皮;廊坊地區(qū)的大城、永清;保定地區(qū)北部的定興、涿州、滿城以及石家莊地區(qū)的辛集、無極(圖1g)。由表4還可以看出,河北南部平原占總面積12%的圖斑土地利用方式發(fā)生了變化,而88%的土地則沒有發(fā)生變化,其中變化最大的類型為旱地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)、工礦、居民用地,主要分布于大中小城市的邊緣地區(qū)以及原有農(nóng)村居民點附近。其次是旱地轉(zhuǎn)化為林地主要分布于山丘與平原的交錯地帶和中東部平原旱地向園地的轉(zhuǎn)化。4耕地類型和水域相對變化率,各有側(cè)重、分單一土地利用類型的相對變化率可用來反映土地利用數(shù)量變化的區(qū)域差異。根據(jù)區(qū)域某一特定土地利用類型相對變化率公式,計算出河北南部平原7個地市的土地利用相對變化率(表6)。結(jié)果顯示土地利用數(shù)量變化存在明顯的區(qū)域差異。耕地類型中石家莊地區(qū)的相對變化率最大,為1.32%,滄州地區(qū)的相對變化率最小為0.28%;林地相對變化率以衡水地區(qū)最大,達40.25%,廊坊地區(qū)相對變化率最小為0.1%;草地的相對變化率以廊坊地區(qū)最大,為26.36%,石家莊地區(qū)的草地相對變化率最小,為0.54%;水域相對變化率以邯鄲地區(qū)最大,達54.97%,衡水地區(qū)水域相對變化率最小,為0.22%;城鄉(xiāng)、工礦、居民用地中滄州地區(qū)的相對變化率最大,達2.27%,衡水地區(qū)的相對變化率最小為1.09%;未利用地以保定地區(qū)相對變化率最大,達28.63%,以邯鄲地區(qū)相對變化率最小,為0.88%。5河北南部形態(tài)的土地利用變化(1)河北南部平原在1985年～2000年15a內(nèi),土地利用發(fā)生了很大變化。全區(qū)耕地面積減少347477.49hm2,水域和草地面積略有減少,但幅度不大;林地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地大幅度增加,分別增加了146223.06hm2和176845.7hm2,未利用地有所擴大。(2)河北南部平原15a來土地利用年變化速率為0.4%。水田以平均每年4.06%的速度在減少,草地平均每年減少1.27%;林地、未利用地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地面積都在增加,其中林地和未利用地的變化速度最大,分別達57.48%和11.27%。(3)增加和減少的各種土地利用類型面積在空間分布上存在明顯的區(qū)域差異,這和當?shù)赝恋乩梅绞胶徒?jīng)濟發(fā)展