区域土地利用变化的人文因素分析——以井冈山市为例 *

夏 斌,刘 洁,2,李 军,2,聂云峰

(1.中国科学院 广州地球化学研究所,广州 510640;2.中国科学院研究生院,北京 100049;3.南昌航空大学 计算机学院,南昌330063)

土地利用/覆被变化(Land use and land cover change,简称LUCC)是全球环境变化研究的热点和前沿问题。随着研究的日益深入,土地利用变化的驱动因素特别是人文因素的研究逐渐成为该领域的新热点[1-5]。对井冈山市土地利用现状及1996-2005年间的土地利用变化情况进行分析,采用定性与定量分析相结合的方法,对井冈山市土地利用变化的人文驱动因素进行系统分析,旨在为该地区及相似地区的土地利用调控与管理提供有益的参考。

1 研究区域及研究资料

1.1 研究区概况

井冈山市位于江西省西南部,地处湘赣两省交界的罗霄山脉中段,东连江西泰和、遂川两县,南邻湖南炎陵县,西靠湖南茶陵县,北接江西永新县,是江西省西南的门户[6]。井冈山市是一个典型的山区市,境内平均海拔381.5 m。2000年5月经国务院批准将原井冈山市与原宁冈县合并组建新的井冈山市,由省直辖,吉安市代管。全市土地总面积为1 297.53 km2,总人口15.18万余人,辖17个乡镇和一个街道办事处。近年来,井冈山市社会经济发展迅速。2005年,井冈山市国民生产总值为12.69亿,第一、二、三产业分别占国民生产总值的18.20%、30.18%和51.62%,第三产业成为井冈山市国民经济的支柱产业。

1.2 研究资料

2 井冈山市土地利用现状分析

根据2005年井冈山市土地变更调查资料,井冈山市土地总面积为129 753.07 hm2,其中农用地123 204.45 hm2,占土地总面积的94.95%;建设用地4 626.91 hm2,占土地总面积的3.57%;未利用地面积1 921.71 hm2,占土地总面积的1.48%。土地利用结构如表1所示:

表1 2005年井冈山市土地利用结构

井冈山市的农用地包括耕地、园地、林地和其它农用地4个次一级地类,境内无牧草地。由表1可见,在这些地类中林地的面积比例高达84.64%,远远超过其它地类的面积比例;其次是耕地占7.57%、其它农用地(包括农村道路、坑塘水面、养殖水面、农田水利和田坎等)占2.41%、园地占0.33%。林地面积在农用地总面积中占绝对优势,2005年井冈山市林地面积为109 819.94 hm2,占农用地总面积的89.14%。林地在井冈山市各乡镇均有分布。2005年末井冈山市建设用地的总面积为4 626.91 hm2,占全市土地总面积的3.57%。建设用地的内部结构为:居民点及工矿用地为3 928.33 hm2,占土地总面积的3.03%;交通用地为458.29 hm2,占土地总面积的0.35%;水利设施用地240.29 hm2,占土地总面积的0.19%。2005年井冈山市未利用地的总面积为1 921.71 hm2,占全市土地总面积的1.48%。

表2 井冈山市历年农用地面积变化情况 hm2

3 井冈山市土地利用动态分析

3.1 农用地变化分析

表2表明,2005年底,井冈山市农用地面积为123 204.45 hm2,比1996年净减少923.89 hm2,平均每年减少102.65 hm2。1996-2002年间井冈山市的耕地面积呈逐渐下降趋势,其变化幅度不是很大;但是在2003年,全市耕地面积发生了显著的减少,2003年比2002年减少326.83 hm2,这主要是由于新城区建设占用了耕地;2004-2005年基本稳定在2003年的水平上。1996-2001年间井冈山市的园地面积变化不大,总体上呈缓慢减少的趋势;但是在2002-2005年,全市园地面积显著减少,总共减少了153.33 hm2。根据历年井冈山市土地变更调查数据,1996-2001年井冈山市的林地面积呈缓慢减少的趋势,但减少量不大。2002年林地面积有较显著下降,比2001年减少了177.38 hm2,这主要是由于新城区建设征地占用了一部分林地。但是2003年又有所增加,比2002年增加了209.01 hm2,是由于井冈山市推行国家的退耕还林政策,把一部分坡度较大不适宜耕作的耕地退还为林地的结果。2004年则比2003年减少了207.06 hm2,是由于井冈山市为了新城区建设而进行新一轮征地,占用了一部分林地而使林地面积减少。2005年林地面积比2004年略有减少。

3.2 建设用地变化分析

表3表明,井冈山市建设用地规模由1996年的3 576.23 hm2增加到2005年的4 626.91 hm2,净增加1 050.68 hm2。其中居民点及独立工矿用地增加810.70 hm2,交通用地增加162.44 hm2,水利设施用地增加77.54 hm2。从历年建设用地变化看,1997-2001年建设用地增速较缓,平均每年增加20.14 hm2;2002-2004年建设用地增速较快,平均每年增加309.59 hm2。

表3 井冈山市历年建设用地面积变化情况 hm2

表4 井冈山市历年未利用地面积变化情况统计表 hm2

3.3 未利用地变化分析

表4表明,井冈山市的未利用土地面积呈现逐年减少的趋势,1996-2005年间未利用土地总共减少了97.35 hm2,每年都有不同程度的减少。井冈山市未利用地中的其它土地在1996-2003年间保持为1 152.76 hm2,未发生变化,而 2003-2004年间则减少了29.44 hm2。

4 井冈山市土地利用变化的人文因素分析

4.1 指标选取

许多学者从宏观角度总结了影响土地利用变化的人文因素,认为人口、经济、城市化和政策是其中的主要因素[7]。基于对人文因素的定性分析和统计资料的整理,从影响土地利用变化的人口、经济、产业结构等人文因素中选择了22个相关指标和5个土地利用变化率指标(表5)。在此基础上,从井冈山市统计年鉴获取22个人文因素的指标值,共同构建指标的原始数据矩阵,以便定量地解释人文因素对土地利用变化的影响。

4.2 指标构建与数据处理

(1)土地利用类型的变化率。土地利用类型的变化率计算式如式(1)。

3.提高农村幼儿园绘本阅读活动的多元化。农村幼儿园老师应灵活使用游戏式、表演式、亲子式等多种绘本阅读模式。幼儿园老师可以根据绘本阅读教材内容来创造性的设计一些趣味性和互动性强的游戏，帮助幼儿更加准确的理解和把握绘本阅读材料角色的感情和特征，活跃幼儿绘本阅读氛围，提高幼儿绘本阅读的注意力以及培养幼儿绘本阅读的兴趣爱好；幼儿园老师可以先让幼儿独立阅读和了解绘本内容，随后让幼儿扮演绘本材料中不同的角色，幼儿相互配合共同完成绘本所讲述的故事，有利于锻炼幼儿的语言表达能力、记忆力以及团结合作能力等等。

式中:Lci——第 i个土地利用类型的变化率;Lin——第i个土地利用类型在第n年的指标值,1996≤n≤2004;Ln+1i ——第i个土地利用类型在第n+1年的指标值。

(2)人文因素指标变化率。人文因素指标变化率计算式如式(2)。

式中:Hci——第i个人文因素指标变化率;Hin——第i个人文因素在第n年的指标值,1996≤n≤2004;Hn+1i ——第i个人文因素在第n+1年的指6标值。

将1996-2005年井冈山市土地利用数据和所选22个人文因素指标值代入公式(1)和公式(2),生成1996-2005年井冈山市土地利用变化率和人文因素变化率的原始数据矩阵表作为土地利用变化人文驱动因素分析的数据源,并进行数据标准化处理,生成无量纲的数据。

表5 井冈山市土地利用变化定量分析指标表

4.3 人文因子提取

在SPSS数据分析环境下,采用方差最大正交旋转法进行因子分析,并根据特征值大于1的原则提取5个人文因子。由表6可知,5个因子的累积方差贡献率达到89.185%,说明井冈山市土地利用变化与这5个因子之间的一致性关系较好,其变化信息的89.185%可由这5个因子来解释。5个因子的因子载荷矩阵见表 7。由表7可知,第一主因子(F1)的特征值为 7.176,解释方差贡献率为32.618%。其中第三产业总值(X6)、第三产业占GDP比重(X18)、国内生产总值(X3)、旅游收入(X15)在F1上具有最大正值载荷。2005年,井冈山市的旅游收入高达10亿元,以旅游业为龙头的第三产业占全市国内生产总值的51.62%,鉴于旅游业已成为该市经济总量增长、财政增收、农民增收的主要来源,故将F1命名为旅游产业发展因子。

表6 人文因子特征值及贡献率

第二主因子(F2)的特征值为5.731,解释方差贡献率为26.052%。畜牧业产值占农业总产值比重(X21)、财政收入(X14)、农民人均纯收入(X13)、农业总产值(X7)、第一产业总值(X4)、农业产值占农业总产值比重(X19)等6个指标在F2因子上有最大的正值载荷,与F2成正相关;第一产业占GDP比重(X16)和渔业产值占农业总产值比重(X22)在F2因子上有最大的负值载荷,与F2成负相关。由于与F2高度相关的指标均与农业有关,在一定程度上代表了研究区的农业发展水平,故将F2因子命名为农业发展因子。

第三主因子(F3)的特征值为3.464,解释方差贡献率为15.744%。第二产业占GDP比重(X17)、社会消费品零售总额(X12)、工业总产值(X9)、第二产业总值(X5)和农业人口(X1)在F3上具有最大的正值载荷,与F3成正相关。由于第二产业占GDP比重(X17)、工业总产值(X9)、第二产业总值(X5)具有最大正值载荷,在一定程度上代表了研究区的工业发展水平,故将F3命名为工业发展因子。

第四主因子(F4)的特征值为1.843,解释方差贡献率为8.379%。林业产值占农业总产值比重(X20)和林业总产值(X8)在F4上具有最大正值载荷,固定资产投资(X11)在F4上具有最大负值载荷。由此可以认为F4代表了研究区的林业发展水平,故将F4命名为林业发展因子。

第五主因子(F5)的特征值为1.406,解释方差贡献率为6.393%。非农业人口(X2)和建筑业增加值(X10)在F5上具有最大负值载荷。其中非农业人口(X2)具有最大载荷,故将 F5命名为人口增长因子。

4.4 人文因素的回归分析

应用SPSS软件提供的线性回归模型,以土地利用变化率指标(Y1,Y2,Y3,Y4,Y5)为因变量,以人文因子(F1,F2,F3,F4,F5)为自变量进行多元回归分析,得到表8所示土地利用变化率与人文因素因子的多元回归模型。

表7 人文因子载荷矩阵

表8 土地利用变化率回归模型

从耕地变化的回归模型看,其相关系数 R=0.833,说明耕地变化与人文因子F有显著的线性相关性;决定系数R2=0.816,表示这5个因子可以解释81.6%的耕地变化信息。各因子的系数大小不同,说明对耕地变化的影响作用也不相同。林业发展因子F4的系数最大,说明林业是影响井冈山市耕地面积变化的主要因素。这与实际情况较为吻合,是井冈山市推行国家的退耕还林政策,把一部分坡度较大不适宜耕作的耕地退还为林地的结果。其次为工业发展因子F3,其系数为0.352,仅小于林业发展因子,说明除林业发展因子外,工业特别是工矿用地的扩张是影响当地耕地变化的又一重要因素。相比较而言,旅游产业发展因子、农业发展因子和人口增长因子对耕地变化的影响作用较小。

林地是研究区最主要的土地利用类型。林地变化回归模型的决定系数R2=0.721,表示这5个因子可以解释72.1%的林地变化信息。从回归方程各人文因子的系数大小可以知道各因子对林地变化的影响作用大小不同。旅游产业发展因子F1的影响作用最大,其次为林业发展因子F4和工业发展因子F3。具体而言,井冈山市旅游产业的迅猛发展使得旅游用地及与之配套的交通用地大量占用了林地,此外井冈山市新城区和工业园区的建设也占用了大量林地。旅游产业发展因子F1对林地变化的重要影响作用很好的在林地变化回归模型的回归系数中体现了出来。根据井冈山市2005年统计数据,全市林地面积占土地总面积高达84.64%,但是全市林业产值仅占农业产值的19.11%,两者形成了巨大反差,这就表明该市林地的经济效益相对低下,同时也说明其林业用地大有潜力可挖,可以成为推动井冈山市经济发展的又一个重要环节。

园地变化回归模型的相关系数R=0.790,说明园地变化与人文因子F有显著的线性关系;决定系数R2=0.624,表示5个人文因子可以解释62.4%的园地变化信息。从各因子系数来看,人口增长因子F5的系数最大,这说明在园地面积的变化过程中,人口的增长起主要作用,其次是农业发展因子F2和工业发展因子F3,旅游产业发展因子F1和林业发展因子F4对园地影响最小。

从居民点及工矿用地回归模型看,其相关系数R=0.820,说明居民点及工矿用地变化率与人文因子F有显著的线性相关性;决定系数R2=0.672,表示这5个因子可以解释67.2%的居民点及工矿用地变化信息。各因子的系数大小不同,说明对居民点及工矿用地变化的影响作用也不相同。旅游产业发展因子F1的影响作用最大,其次为工业发展因子F3和人口增长因子F5,农业发展因子F2和林业发展因子F4的影响较小。

交通运输用地虽然总量并不很大,但近些年来的变化却十分显著。从交通运输用地回归模型可知,交通运输用地回归模型的相关系数R=0.616,说明交通运输用地变化与人文因子F有较显著的线性相关;决定系数R2=0.463,表明这5个因子可以解释46.3%的交通运输用地变化信息。从回归方程的系数大小可知,各因子对交通运输用地的影响作用不相同,其中旅游产业发展因子F1和工业发展因子F3的影响作用最为明显,并且与交通运输用地的变化成正相关。交通建设是推动井冈山市旅游产业和经济发展的首要条件,这正好印证了“要想富,先修路”俗语。其次是人口增长对交通运输用地变化的影响也比较明显,农业发展因子和林业发展因子的影响相对较小。

5 结 论

(1)对井冈山市土地利用变化的分析结果表明:耕地面积呈逐渐下降趋势,平均每年减少36.61 hm2;园地面积显著减少,平均每年减少15.61 hm2;林地面积呈缓慢减少的趋势,平均每年减少 23.6 hm2;建设用地规模增速很快,平均每年增加105.07 hm2。

(2)运用因子分析方法将影响井冈山市土地利用变化的关键人文因子归纳为旅游产业发展因子、农业发展因子、工业发展因子、林业发展因子和人口增长因子。上述人文因子对井冈山市土地利用变化的影响和强度各不相同,其中旅游产业发展因子与工业发展因子的影响作用较大,林业发展因子、农业发展因子和人口增长因子的影响作用相对较小。

(3)应用SPSS多元回归分析方法从定量角度构建了耕地、林地、园地、居民点及工矿用地和交通运输用地等5类主要用地类型的土地利用变化回归模型。通过对上述回归模型的系统分析,得出了与井冈山市土地利用实际情况较为吻合的结论。值得指出的是,本文所构建的人文因素对土地利用变化的影响作用模型只是为土地利用变化人文驱动因素的定量分析和阐述提供了一种简单的框架。实际上,土地利用变化是各种不确定性的复杂因子非线性叠加的结果,土地利用变化与驱动因子之间的关系并非简单的线性关系,因而模型只能反映出大致的发展趋势,并不能得到清晰的结构,这也说明进行土地利用变化的人文因子驱动模型分析具有相当的困难,有待进一步的深入研究。

[1] 李秀彬.全球环境变化研究的核心领域:土地利用/覆被变化的国际研究动向[J].地理学报,1996,51(6):553-557.

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[3] 摆万奇,赵士洞.土地利用和土地覆盖变化研究模型综述[J].自然资源学报,1997,12(2):169-175.

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[6] 井冈山市统计局.井冈山市统计年鉴[Z].2006.

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