不同时段洞庭湖区土地利用/覆被变化及退田还湖的影响3

潘明麒 于秀波

(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.中国科学院研究生院,北京100049)

不同时段洞庭湖区土地利用/覆被变化及退田还湖的影响3

潘明麒1,2于秀波1

(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.中国科学院研究生院,北京100049)

土地利用/覆被变化的研究与分析,可以科学阐述区域人-地关系地域系统的结构变化规律、驱动力等,有助于规范人类行为、协调人地关系,从而为更好的进行自然资源综合管理和生态系统管理提供科学依据。本文以1995、2000和2005年的土地利用/覆被变化分析为基础,以退田还湖工程为切入点,系统分析洞庭湖区三个时期的土地利用格局、变化及其驱动力,初步阐述了退田还湖工程这一重要的生态恢复工程对湖区土地利用变化的影响。研究发现,退田还湖工程促进了耕地向湿地的转化,使移民迁入区和迁出区的土地利用结构都会发生重大变化。最后,指出对于洞庭湖区退田还湖工程的实施与管理,各级政府一定要起到宏观调控的指导作用,包括要从战略上予以规范、规划,积极引导人们的土地利用活动向着科学、和谐的方向发展,必要时还需要辅以行政、经济或法律措施,促进各种土地资源间的合理流转,以实现土地利用综合效益的最大化,为区域的适应性和可持续性管理提供了参考依据。

洞庭湖区;土地利用/覆盖变化;退田还湖;影响

土地覆被指的是土地的天然存在状态或人类的土地利用方式在地球表面的表现形式,而土地利用则是纯粹的人类行为,是人类对土地资源的不同利用方式。对于土地利用/覆被变化(LUCC)的研究与分析,可以科学阐述区域人-地关系地域系统的结构变化规律、驱动力等,有助于规范人类行为、协调人地关系,从而为更好的进行自然资源综合管理和生态系统管理提供科学依据[1-7]。洞庭湖是一个洪道型湖泊,同时又是一个典型的湖泊型洪道,具有重要的湿地生态系统服务功能。然而,区域内人类活动强烈,尤其是多年来不合理的土地利用方式,对该区可持续发展的自然资源基础构成了严重威胁,属洪水高风险地区[8-9]。频发的自然环境灾害引发了社会各界对洞庭湖土地利用格局的全方位思考[8-10]。本文选取1995-2005年土地利用数据,以退田还湖工程为切入点,系统分析洞庭湖区土地利用格局、变化及其驱动力,对洞庭湖资源开发、利用、保护和可持续性管理将具有现实指导意义[7-13]。

1 研究区概况

研究区跨湖南省常德、益阳、岳阳三市所辖的13个县(市、区),总面积229.318 hm2。土壤肥沃,物阜人丰,素以“鱼米之乡”著称,优越的自然地理条件和富有地域特色的农业资源为区域的社会经济发展提供了坚实的基础。解放以来,社会经济发展迅速,各项经济指标在湖南省都占有重要地位,人民生活水平有了很大提高。2008年人口达1 077.26万,占全省15.75%,人口密度达4.698 hm2,城市化率为46.28%,比全省高出4.13%,人均 G DP为15 644元,低于全省平均水平(16 298元/人)。

研究区内工农业发达,体系完整。一方面,本区是全国十大农业基地之一,已成为我国重要的商品粮、水产、棉、油、麻和湘莲生产基地,其中,2008年,粮、棉、苎麻、油、水产等产量分别占全省总产量的20.24%、80%、75%、32.87%和43.82%,肉猪出栏占全省的25.16%,农业和渔业总产值分别占全省的17.5%和46.99%,属湖南省农业发达地区。同时,湘莲、藜蒿等特色农产品、芦苇、杨树等原材料产业亦有一定规模。

另一方面,依托区域内丰富的原材料资源和良好的农业基础,已形成粮油、棉麻、烟酒、肉类、水产、奶类、林纸等比较完整、具有明显优势的农产品加工业体系以及一批初具规模的新兴农产品加工龙头企业,通过产业链条的延长,增加了居民的收入。其中,石油、食品、轻纺、造纸等几大行业在湖南省举足轻重,区域内已经形成石化、电力、林纸、食品、机电、纺织服装、医药等在湖南省占重要地位的工业企业和产业集群,具有较强的地域特色和产业竞争力。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

LUCC分析的数据主要依据中国科学院地理科学与资源研究所数据中心的1:10万全国分县市土地利用数据,本文选取1995,2000及2005年等三个时段进行分析。其中,三期数据均以ArcInfo的Coverage格式存储,具有统一的分类体系和存储系统,数据的属性信息包括多边形的面积、周长、土地利用类型代码等。

其它资料和数据来源于《湖南省统计年鉴》、《湖南经济50年》等统计资料以及相关文献中的析出数据。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用分类系统的建立

根据洞庭湖区实际情况及为了论文研究的需要,作者对数据源中的土地利用分类系统进行了适当的调整:

(1)删除“未利用土地”,去除研究区中没有的二级土地利用分类,比如低覆盖度草地(原代码为33);

(2)增加“湿地”作为一级土地利用方式,代码为“4”,为此,将原分类系统中的“水域”(对于研究区而言,指的是河渠-41、湖泊-42、水库坑塘-43和滩地-46)以及“未利用土地”中的“沼泽地”(对于研究区而言,“未利用土地”中仅有“沼泽地”在区域内有分布,原代码为64)归并为“湿地”;

(3)将“城乡、工矿、居民用地”更名为“建设用地”;

(4)维持其余各级分类体系、分类的定义及其代码于不变。

最终形成本研究的土地利用分类系统,为耕地、林地、草地、湿地和建设用地。

另外,需要说明的是,本文主要关注的对象是研究区内的一级土地利用方式,因而文中的相关统计都是按照一级土地利用类型进行计算的。

2.2.2 模型的选择与建立

根据相关研究文献,本文选取土地利用动态度模型及LUCC转移矩阵来构建研究区域土地利用变化及其驱动力分析模型[5-7,13]。

3 LUCC分析

3.1 研究区土地利用特点分析

利用上述三个时期的土地利用数据,借助ArcInfo软件ArcMap模块及FoxPro、Excel等软件,在前文分类系统的基础上,对研究区内的土地利用类型面积进行分类汇总并计算其动态度。

根据统计,研究区内土地利用结构总体特征为:耕地>湿地>林地>建设用地>草地。具体而言,耕地面积占有绝对优势,可达总土地面积的50%以上,农业地位十分突出,应该说农田是区域内的景观基质;由于湖区特殊的自然地理特征,湿地面积巨大,占土地总面积的第二位,具有发展特色水产业的先天基础,但也面临湿地生态系统保护与适应性管理的重大需求;森林覆盖率高达22%以上,广阔的水域和林地分布,一同构筑了洞庭湖区牢固而优良的生态系统基础;建设用地以及草地所占比例较小,分列各自年份的第四、五位。

通过计算四个时间段的土地利用动态度,结果发现,在四个时段内,研究区内土地利用与土地覆被状况发生了较大变化。

(1)草地和建设用地面积增加。10年来,草地和建设用地面积分别由1995年的0.56%和2.78%上升到2005年的0.72%和3.20%,两者的动态度分别为 2.96%和1.55%。其中,草地的动态度在1995-2000年间(5.76%)大于2000-2005年(0.13%),而同期建设用地的动态度变化则恰好呈相反态势,分别为1.40%和1.59%。从面积变化来看,2000-2005年间耕地所占比重有所减少,这一变化可能与退田还湖工程的政策驱动有关。

(2)湿地和耕地面积都有所减少,但减少幅度均不大。湿地面积由1995年的22.86%下降到2005年的22.54%,几乎与当年的林地面积(22.35%)相当,而耕地则由51.46%减为51.19%。10年来,湿地和耕地的动态度分别为-0.12%和-0.03%,其中,耕地动态度先增后减,1995-2000年及2000-2005年间分别为0.13%和-0.19%,而湿地则正好相反,分别为-0.51%和0.28%。

(3)林地比重几乎未变,仅由1995年的22.36%变化为2005年的22.35%,但动态度先减后增,总体未发生变化。具体而言,1995-2000年和2000-2005年间动态度分别为-0.11%和0.10%。

换言之,自1995-2005年的10年间,研究区内的土地利用和土地覆被变化幅度较大的为草地和建设用地,两者的动态度分别达到2.96%和1.55%,其中1995-2000年是草地面积增幅最大的时段,其动态度达5.76%;湿地和耕地均呈减少的态势,其中,耕地的面积减幅不大,10年间的动态度仅为-0.03%,而湿地则为-0.12%;林地面积比重几乎未变,动态度为0。然而,在动态度方面,则呈现出另一番景象:建设用地、湿地和耕地分别占据前三甲,分别为1.03%、-0.44%和0.22%。

在1995-2005年的10年间,草地和建设用地持续增加,两者动态度分别高达2.96%和1.55%。同时,前五年(1995-2000)耕地面积也由51.5%增加到51.8%,但后期(2000-2005)又减少到51.2%,该期间内耕地的总动态度为-0.03%,总体表现为减少态势;湿地面积先减(1995-2000年间由22.9%减至22.3%)后增至22.5%,该期内湿地动态度为-0.12%,总体也呈减少态势;该期内林地变幅不大。

3.3 LUCC空间转移规律分析

利用ArcT oolbox下Overlay分析模块的Intersect工具,分别将1995-2005年及2000-2005土地利用矢量文件进行空间叠加,应用Field Calculator命令计算叠加后新生成的斑块面积,接着将新生成的属性数据导出(Export),存为Excel格式,最后在Excel中进行转移矩阵的计算,从而建立两个时段土地利用类型空间转移矩阵,结果见表1、表2。

如今，随着经济、科技的高度发展，消费者的心理预期也在不断地变化提升，对于服务体验的要求也是越来越高，这给家居建材零售业带来了新的机会与挑战。为了增加业绩，扩大家装的市场份额，吸引消费者，家装企业经营者必须将成本作为源头去考虑，而供应链相当多的环节在不同程度上影响着物流成本，尤其是配送环节[1-3]。因此提高供应链管理的水平，提高配送的效率和效益，使得物流各环节的成本最小化，提升客户满意度，是管理者们孜孜以求的目标[4-5]。

表1 研究区1995-2005年土地利用转移矩阵(hm2)Tab.1 Matrix of land use transfer between 1995-2005

表2 研究区2000-2005年土地利用转移矩阵(hm2)Tab.2 Matrix of land use transfer between 2000-2005

3.3.1 1995-2005年土地利用转移矩阵分析

根据表1,1995-2005年间,共有75 552.78 hm2的土地发生利用方式的变更(不计各土地利用类型内部的自我流转),各土地利用类型之间的转换具有如下特征:

(1)耕地的变化。10年间,耕地向其它地类转化共计35 028.55 hm2,主要转换为湿地、建设用地和林地,分别达到 26 513.12 hm2、7 137.77 hm2和 1 361.79 hm2;同期由其它地类转化为耕地的面积达30 648.29 hm2,其转化来源主要为湿地和林地,两者分别为28 702.39 hm2和1 038.91 hm2。

(2)林地的变化。10年来,林地的转入和转出面积分别为1 601.36 hm2和5 968.69 hm2。其中,转出方向主要是建设用地、耕地和湿地,分别达3 149.01 hm2、1 596.85 hm2和1 038.91 hm2,而其转入来源主要为耕地,达1 361.79 hm2。

(3)草地的变化。10年间,草地的转出面积远远小于草地的转入面积。其中,共转入草地达4 056.33 hm2,主要来源为湿地,达3 842.37 hm2,而同期仅有391.39 hm2的草地转化为其它用地。

(4)湿地的变化。15年间,湿地转出面积达33 030.04 hm2,而同期有28 370.73 hm2的其它地类转化为湿地。其中,转出方向主要是耕地和草地,分别达 28 702.39 hm2和3 842.37 hm2,转入来源主要是耕地和林地,两者分别达26 513.12 hm2和1 596.85 hm2。

(5)建设用地的变化。10年来,由其它地类转化为建设用地的面积远远大于建设用地的转出面积。其中,共有1 134.11 hm2的建设用地转化为其它地类,主要转出方向是耕地,而同期则有10 876.07 hm2的其它地类转化为建设用地,其主要转换来源为耕地和林地,分别为7 131.77 hm2和3 149.01 hm2。

3.3.2 2000-2005土地利用转移矩阵分析

根据表3,2000-2005年的5年间,研究区内各土地利用类型之间的转换不太显著,共有19 150.31 hm2的土地发生利用方式的变更。具体而言,具有如下特征:

(1)耕地的变化。5年间来,耕地转出面积达13 031.30 hm2,主要转换方向为湿地和建设用地,分别达到9 153.15 hm2和3 535.34 hm2;同期转入耕地共计602.93 hm2,其转化来源主要为湿地,共580.69 hm2。

(2)林地的变化。5年来,林地的转入和转出面积分别为3 623.30 hm2和1 686.20 hm2。其中,转入来源主要是草地和耕地,分别达3 264.49 hm2和335.60 hm2;同期,林地的转出方向主要为建设用地和湿地,分别为1 515.21 hm2和165.29 hm2。

(3)草地的变化。5年间,由其它地类转换为草地的面积远远小于草地的转出面积。共转入草地仅83.74 hm2,而同期则有3 323.69 hm2的草地转化为其它用地,主要转出方向为林地,面积达3 264.49 hm2,而草地向其它地类转化的面积均不大。

(4)湿地的变化。5年间,由其它地类转化为湿地的面积达9 514.76 hm2,而同期仅有848.24 hm2的湿地转化为其它用地。其中,转入来源主要是耕地、建设用地和林地,分别达9 153.15 hm2、173.57 hm2和165.29 hm2;湿地的转出方向主要是耕地和建设用地,两者分别达580.69 hm2和250.18 hm2。

(5)建设用地的变化。5年来,由其它地类转化为建设用地的面积远远大于建设用地转为其它用地的面积。其中,共有5 325.58 hm2的其它地类转化为建设用地,主要转入来源是耕地和林地,面积分别为3 535.34 hm2和1 515.21 hm2;主要转出方向为湿地,面积为173.57 hm2。

3.4 退田还湖工程与LUCC

在遭遇1998年罕见的洪灾之后,洞庭湖区积极响应国家政策,实施了退田还湖、移民建镇工程[14-16]。该工程是近10年来洞庭湖区LUCC最主要的政策驱动之一[18-21],为研究区域LUCC提供了鲜活的案例。它主要通过行政或经济措施引导和规范人们行为,使建设用地和耕地向湿地、林地(移民迁出区)、耕地向建设用地等单向流转上(移民迁入区)。

3.4.1 研究区退田还湖概况

根据湖南省洞庭湖区“平垸行洪、退田还湖、移民建镇”三到五年规划报告,截至到2004年底,研究区13县市内共有303个堤垸分别实施了单退或双退,共可增加70 740 hm2的水面(洪水期),涉退耕地达38 878.8 hm2(见表 3)。

3.4.2 退田还湖工程对研究区LUCC的影响

概况而言,退田还湖对研究区LUCC的影响主要表现在两个方面:

第一,移民迁出区土地利用方式发生根本变化。退田还湖前,堤垸主要承担的是物质生产功能,土地利用结构以耕地为主,而退田还湖后,原有单双退堤垸的土地大多数被水面养殖、杨树种植、蓄滞洪区基础设施建设(主要是单退堤垸)等所占据,主要表现在耕地向湿地的单向流转上。这是一项增加湿地面积、恢复湿地功能的活动,土地利用表现出强烈的湿地或林地流入与流出的特点。据统计,仅双退就已造成12 026.67 hm2耕地直接转化为湿地。

第二,移民迁入区土地利用结构也将发生部分变化。双退堤垸以及部分单退堤垸的外迁移民建镇、道路等基建设施、产业转移等,造成迁入区建设用地的增加以及其它用地结构的变化。根据《关于印发湖南省平垸行洪、移民建镇工程建设管理暂行办法的通知》(湘政发〔2000〕21号)文件要求,人均建设用地控制在100 m2以内,取80 m2计,仅房屋建设一项就可增加建设用地需求53 124.56 hm2,再加上相关基础配套设施的建设需求,移民迁入区的土地利用结构势必会出现较大幅度的调整。

另外,根据表1、表2也可以发现,自2000年后,由耕地转化为湿地的面积远远大于湿地转化为其它用地的面积,这完全不同于1995-2005年间的同类变化。虽然土地利用变化的转移矩阵并不完全反映湿地与耕地间的相互转化,但至少可以反映出1998年以后在研究区内实施的退田还湖工程对耕地向湿地的转化有着很大的贡献作用。

这种土地利用结构和利用方式的变化,为区域产业结构调整、资源整合与优化等提供了基础,但同时也对城镇化和社会主义新农村建设提出了更高要求。

4 结论与讨论

本文以1995、2000和2005年的土地利用/土地覆被分析为基础,以退田还湖工程为切入点,系统分析洞庭湖区三个时期的土地利用格局、变化及其驱动力,初步阐述了退田还湖工程这一重要的生态恢复工程对湖区土地利用变化的影响。研究发现,退田还湖工程促进了耕地向湿地的转化,使移民迁入区和迁出区的土地利用结构都会发生重大变化。这些研究为区域的适应性和可持续性管理提供了参考依据。

然而,需要指出的是,土地利用/覆被变化具有很大的复杂性。一方面,土地资源的多宜性和经济比较效益的不同使得各种土地利用方式之间的相互流转成为必然,而另一方面,在50-100年内的时间尺度下,区域LUCC又具有很强的政策驱动[1,7,22]。因此,对于洞庭湖区退田还湖工程的实施与管理,各级政府一定要起到宏观调控的指导作用,包括要从战略上予以规范、规划,积极引导人们的土地利用活动向着科学、和谐的方向发展,必要时还需辅以行政、经济或法律措施,促进各种土地资源间的合理流转,以实现土地利用综合效益的最大化。

表3 研究区内退田还湖实施基本情况统计Tab.3 Statistics on RFL in Research Area

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Land Use/Cover Change and Effects of“Returning Farmland to Lake”During Different Periods in Dongting Lake Area

PAN Ming2qi1,2YU Xiu2bo1
(1.Institute of Geographical Science and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

Researches on Land Use/Cover Change(LUCC)can explain the changes between man and land in a scientific way,which will help to regulate human activitesfor better natural resources management and ecosystem management.This paper makes an in2depth analysis of land use classification,structure and their transfers and transformations based on three phases of land use data,i.e.1995,2000 and 2005 in Dongting Lake area,and then integrates with“Returning Farmland to Lake(RFL)”and its effects onLUCC since 1998.It indicates that RFL accelarates the conversion of farmland to wetland,changes a land use structures in areas greatly where people are displaced and resettled.It concludes that governments at all levels should play key role in implementation and management during RFL in Dongting Lake area,such as overall planning at the strategic level,mechanism and systemfor more and more reasonable and hermonious land use activities with the aid of administrative,economic and/or legislative cooperation and adjustment.Only by this can it accelerate the scientific transfers between different land resources,and maximize the benefits from land use in Dongting Lake area,which offers a solid background for regional adaptive and sustainable management.

Dongting Lake area;land use/cover change;Returning Farmland to Lake;effect

F321.1

A

1002-2104(2010)09-0140-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.024

2010-03-31

潘明麒,博士生,主要研究方向为资源开发与生态系统管理方面。

3国家重点基础研究发展计划973项目(No.2009CB421106),WWF(世界自然基金会)国际合作项目(No.CN0088.03-Y B02/03/04)资助。

(编辑:王爱萍)