生态用地时空演变研究

宋安安　倪琳　郝月

摘要 社会经济的快速发展导致我国各类用地之间的竞争日趋激烈，为保证可持续发展，必须对生态用地严加保护。本文以阜平县为例，分析了2009—2014年该县生态用地的时空变化。结果表明，随着建设用地的扩张，生态用地面积逐渐减少，且由成片分布趋于破碎化、分离化。

关键词 生态用地；时空演变；河北阜平

中图分类号 X171.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）16-0295-02

Space-time Evolution of Ecological Land：A Case Study in Fuping County

SONG An-an 1 NI Lin 2 HAO Yue 2 CHEN Yan-ling 1 ZHANG Chang-chun 2

（1 Baoding ELF Land Technology Co.，Ltd，Baoding Hebei 071000； 2 College of Land and Resources，Agricultural University of Hebei）

Abstract The rapid development of the social economy caused the increasingly fierce competition between the various land in China.In order to guarantee its continual development，it′s necessary to delimit the ecological land space and strongly protect it.Taking Fuping County as a case study，the paper analyzed the space-time evolution between the years of 2009-2014.The results showed that with the expansion of construction land，the eco-logical land decreased，and the distribution tended to be fragmented and separated.

Key words ecological land；space-time evolution；Fuping Hebei

長期以来，社会经济的快速发展不可避免地侵占和破坏了大量具有重要生态功能和生态环境较脆弱的土地，导致区域生态环境日益恶化，严重威胁着人类经济社会的可持续发展。生态用地是指能够改善区域生态环境，具有重要生态系统服务功能，但生态敏感性较高，需要特殊保护的土地[1]。生态用地是实现食物生产和人类空间利用功能的前提，为区域可持续发展提供基本的保障。因此，为统筹推进经济发展、社会和谐与生态文明的建设，满足人类对生态环境质量的需求，必须科学合理地划定生态用地空间，并对其加以保护。

众多专家、学者基于不同角度对生态用地进行了研究：余 健等[2]、张军以等[3]、戴 靓等[4]运用不同的方法对区域生态安全进行了评价，肖 强等[5]、曾 杰等[6]从不同方面对生态系统服务价值进行了测算，龙花楼等[7]、喻 锋等[8]、邓红兵等[9]从不同角度构建了生态用地分类体系。总体而言，我国对于生态用地的研究历时较短，对生态用地划定的研究尚显薄弱。

本文以阜平县为例，从2009年、2014年2期土地利用现状数据中提取出具有生态功能的土地，定量分析其数量结构和景观结构的时空变化特征。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

河北省阜平县地处太行山中段的东麓，地理坐标为东经113°45′～114°37′、北纬38°39′～39°08′，西部、北部均与山西省交界，县域面积2 527.14 km2。全县辖5个镇、8个乡，具有中山、低山和丘陵3种地貌类型。阜平县属于大陆性季风气候，年均气温为12.6 ℃，常年积温为801.9 ℃，年均降水量为550～790 mm；无霜期为140～190 d，地方小气候特征明显。2015年末，全县生产总值突破32亿元，较“十一五”末增长40.2%；规模以上工业增加值完成3.1亿元，较“十一五”末增长95.0%。以上数据充分显示了县域经济较快发展的趋势。

1.2 数据处理与研究方法

本文首先借助ArcGIS10.0软件，提取2009年、2014年具有生态功能的土地利用现状数据，分析整理后将其划分为绿色生态空间用地（耕地、园地、林地和草地）、蓝色生态空间用地（水域和湿地）和未利用生态空间用地（未利用地），构建各类生态空间用地与建设用地的转移矩阵，分析其数量结构的变化；其次借助Fragstats软件计算斑块数量、斑块密度、平均斑块面积等景观指数，分析其景观空间结构的变化。

2 生态用地演变分析

2.1 生态用地空间的数量结构变化

土地利用类型转变是指在土地开发利用的过程中，由于土地空间位置的固定性和不可移动性，为了充分发挥土地价值，将某一种土地用途改变为另一种用途的过程。本文在ArcGIS10.0支持下，利用ArcToolbox和Intersect工具将2期土地利用现状图进行空间叠置分析，然后再通过加字段和重新计算几何体面积将属性表导出，通过利用Excel中数据透视表功能制作各类生态空间用地与建设用地转移矩阵。结果详见表1。

从表1结果可以看出，各类生态空间用地与建设用地有流入和流出2个转移方向。一是由表1各行可以看出，各类生态空间用地与建设用地转出去向和面积。在2009—2014年，绿色和蓝色生态空间用地分别流出125.06、9.63 hm2，全部流向建设用地。未利用生态空间用地流出647.79 hm2，主要流向绿色生态空间用地，面积为530.30 hm2，共占流出总面积的81.86%。建设用地流出29.51 hm2，全部流向绿色生态空间用地。二是由表1各列可以看出，各类生态空间用地与建设用地的补充来源和面积。在2009—2014年，绿色生态空间用地补充了559.81 hm2，主要来自于未利用生态空间用地，面积为530.30 hm2，占绿色生态空间用地补充面积的94.73%。蓝色生态空间用地和未利用生态空间用地则没有得到补充。建设用地补充了252.18 hm2，主要来自于绿色生态空间用地和未利用生态空间用地，分别为125.06 hm2和117.49 hm2，两者共占建设用地补充面积的96.18%。

综上可以看出，2009—2014年，除绿色生态空间用地面积有所增加以外，其余各类生态空间用地均有不同程度的减少，尤其以未利用生态空间用地减少的数量最多。这是因为5年间阜平县城镇化发展迅速，建设用地侵占了各类具有生态功能的土地。此外，阜平县大力实施土地整治（占补平衡）项目导致大量的未利用地被开发。

2.2 生态用地空间的景观结构变化

本研究借助ArcGIS10.0软件，首先對2009年、2014年2期的3类生态用地数据进行栅格化处理，转换成Fragstats软件能够判别的Grid栅格，然后借助Fragstats软件分别计算 3类生态用地的斑块数量、斑块密度和平均斑块面积等景观指数，分析2期生态用地景观结构的变化。分析结果详见表2。

斑块个数作为反映景观要素空间格局的基础性指标，通常情况下与景观破碎度呈正相关。由表2可以看出，2009—2014年，3类生态用地的斑块数量均有所增加，绿色生态空间用地由6 677个增加到6 839个，蓝色生态空间用地由1 606个增加到1 613个，未利用生态空间用地由606个增加到738个，反映了3类生态用地景观破碎度的增加。其中，未利用生态空间用地斑块个数增加的比率最大，增加了2.782%，说明未利用生态空间用地景观日趋破碎，反映了人类活动对未利用地的巨大干扰程度。

斑块密度反映了一定面积上景观异质性及景观整体斑块分化程度，斑块密度越高，说明斑块规模越小，景观异质性越高。由表2可以看出，2009—2014年，3类生态用地的斑块密度均大幅增加，绿色生态空间用地由2.748个/hm2增加到2.817个/hm2，蓝色生态空间用地由0.661个/hm2增加到0.665个/hm2，未利用生态空间用地由0.249个/hm2增加到0.304个/hm2，表明3类生态用地的斑块规模越来越小，景观异质性越来越高。其中，未利用生态空间用地斑块密度增加的幅度最大，增加了22.088%，说明人类活动造成大块的未利用地被分割。

平均斑块面积反映了区域土地利用布局中各种土地利用类型的面积特征。由表2可以看出，2009—2014年，3类生态用地的平均斑块面积均减少，绿色生态空间用地由9.874 hm2减少到9.699 hm2，蓝色生态空间用地由3.683 hm2减少到3.661 hm2，未利用生态空间用地由282.438 hm2减少到231.044 hm2，表明3类生态用地的斑块规模越来越小，破碎化越来越严重。其中，未利用生态空间用地平均斑块面积减少的比例最大，减少了18.197%，说明人类活动占用了大量的未利用地。

由于在短短的5年内自然条件的变化比较微小，所以上述现象强有力地说明了随着建设用地的扩张，人类活动使生态用地由成片分布趋于破碎化、分离化，其中对未利用生态空间用地的影响最为严重。阜平县的生态空间景观结构越来越细碎，连通性差，阻碍了生态系统物质流、能量流以及信息流的传输和交换，严重威胁着当地生态系统的可持续发展。

3 结论

本文首先借助ArcGIS10.0软件提取2009年、2014年具有生态功能的耕地、园地、林地、草地、水域和未利用地等土地利用数据，综合归并为绿色生态空间用地（耕地、园地、林地、草地）、蓝色生态空间用地（水域、湿地）、未利用生态空间用地（未利用地），构建各类生态空间用地与建设用地的转移矩阵，分析其数量结构的变化。结果表明，阜平县2009—2014年，除绿色生态空间用地面积有所增加以外，其余各类生态空间用地都有不同程度的减少，尤其是未利用生态空间用地减少的数量最多。

此外，本文在Fragstats软件的支持下，计算各类生态空间用地的斑块数量、斑块密度、平均斑块面积等景观指数，分析其景观空间结构的变化。结果表明，2009—2014年3类生态空间用地的斑块数量、斑块密度均大幅增加，平均斑块面积均明显下降，强有力地说明了随着建设用地的扩张，生态用地由成片分布趋于破碎化、分离化。

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