土地利用隐性转型及其对生态环境的影响

曹海涛 严金泉 鲁成树

摘要 从土地利用隐性转型视角，定义一个土地利用隐性形态指数，并构建土地利用隐性形态指标体系，选取皖江城市带作为研究区域，分析皖江城市带土地利用隐性转型的时空演变特征，并通过计算生态系统服务价值，定量测算生态系统响应规律。该研究丰富了土地利用转型的研究内容，可为土地利用隐性转型指标体系构建提供参考。

关键词 土地利用隐性转型;时空特征;生态环境;皖江城市带

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2020）03-0069-04

Abstract From the perspective of land use recessive transformation， we defined an index of land use recessive form， constructed an index system of land use recessive form， selected Wanjiang City Belt as the research area， analyzed the temporal and spatial evolution characteristics of land use recessive transformation in the Wanjiang City Belt， and calculated the response law of ecosystem quantitatively by calculating the service value of ecosystem. This research enriched the research content of land use transformation， and provided reference for the construction of land use recessive transformation index system.

Key words Land use recessive transformation;Spatiotemporal characteristics;Ecological environment;Wanjiang City Belt

1995 年“国际地圈—生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（IHDP）出版了 LUCC 项目的《科学研究计划》后[1]，LUCC研究一度成为国际地理学者研究的热点，并产生了很多成果[2-16]。但是随着时代的发展，各方面研究都需要新的研究课题与方法，并且找寻新的研究途径[17]，于是，土地利用转型研究应运而生。

土地利用转型自引入国内后迅速发展起来，许多学者继承并发展了其理论基础和实践经验。而目前研究仍以显性转型为主，隐性转型研究尚处于起步阶段。程建[18]通过实证与理论分析，基于全国尺度，研究了我国土地利用隐性转型的相关问题;戈大专[19]在其研究中构建了耕地利用强度、村庄建设用地利用强度，指出黄淮海地区土地利用隐性转型与粮食生产密切相关，它可以推动粮食生产格局的不断演化。显然，土地利用转型的研究成果可以为人们提供研究思路和参考借鉴，但是对土地利用隐性转型的研究还有待进一步深入，目前，对土地利用转型的时空特征及其生态环境效应多从显性形态的角度研究，隐性形态角度的研究鲜见。未来土地利用转型应当更多关注于隐性转型研究，并不断地与经济学、生态学、环境学、社会学等学科相联系，关注乡村振兴与生态环境保护等热点研究问题，推动研究视角的多元化，以期更好地配置城乡土地资源、加快生态文明建设。

笔者从区域角度，选择长江经济带生态文明建设的安徽样板——皖江城市带为案例地，对土地利用隐性转型多种属性进行整合，从综合视角研究区域土地利用隐性转型及其生态环境效应。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

安徽省内长江全长416 km，俗称“八百里皖江”，皖江城市带包括合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆、池州、滁州、宣城8市全境和六安市金安区、舒城县，共58个县（市、区），辐射安徽全省，联结上海市、江苏省、浙江省。皖江城市带国土总面积为7.6万km2，全国第五大湖泊巢湖坐落其中，属于亚热带季风气候区，夏季雨水较多，年平均降水量超过1 000 mm，因此河流汛期通常较长，是我国著名的“鱼米之乡”。2015年年末户籍总人口3 105万人，地区生产总值14 953亿元，分别占安徽省的45%和68%。

1.2 数据来源

土地利用数据为中国科学院资源环境科学数据（http：∥www.resdc.cn/），分别为1990、1995、2000、2005、2010、2015年6期，数据栅格单元大小为1 km×1 km。社会经济数据来源于对应年份的统计年鉴和社会经济发展公报，主要包括《安徽省统计年鉴（1990—2015）》、《安徽省环境统计公报（1990—2015）》、《安徽省国民经济和社会发展统计公报（1990—2015）》。

2 土地利用隐性形态时空演变特征

2.1 土地利用隐性形态指数

从土地利用隐性形态来看，以往定量研究较少，参考程建[18]的研究成果，定义一个土地利用隐性形态指数，指数的值介于（0，1），指数越大，说明土地利用隐性形态效果越好。计算公式如下：

2.2 权重确定

应根据每个指标对评价结果影响的大小，对每个指标分配适宜的权重。权重确定的方法多样，根据权重确定的依据以及方法，大致可以分为主观赋权法和客观赋权法。前者是依据决策人长期的经验，或者咨询具有专业素养的专家，对指标权重进行主观衡量的方法。后者是以客观数据為基础，通过数学统计模型与方法，确定权重的分配。其分析结果较客观严谨，但是缺乏主观性，不能完全反映不同研究对象的需求。该研究指标权重，首先采用熵权法测算出初始值。

（1）計算i年第j项指标标准化值比重

以上求出的结果为初始权重值。初始值是根据指标熵值的大小来确定，没有考虑决策人的意向。因此，在咨询专家意见以及查阅相关文献基础上，对初始权重值稍作调整。土地利用隐性形态指标最终权重值见表1。

2.3 土地利用隐性形态时空格局

根据上述计算方式，得到皖江城市带1990—2015年土地利用隐性形态指数结果，具体结果见表2和图1。从图1可以看出，各地区土地利用隐性形态指数随着时间发生不同程度的变化，且地区差异较大，皖江城市带整体土地利用隐性形态指数不高，说明区域内土地节约集约利用水平不高。从表2可以看出，1990—2015年，皖江城市带土地利用隐性形态指数从0.203 0上升到0.432 5，上升幅度较大，分阶段来看，1990—1995年增速最快，增速为76.45%，而后增速明显放缓。具体来看，各市（区）土地利用隐性形态指数稳中上升，但是各个时间段又略显不同。1990年土地利用隐性形态指数处于（0，0.20）区间的地区有5个，2015年处于这一区间的数目为0，变化较大;处于（0.20，0.40）区间的地区1990年和2015年都为4个;处于（0.40，0.60）区间的地区由1990年的1个增加到2015年的5个，另外2015年合肥市土地利用隐性形态指数超过060，为研究区域内最高值。其中马鞍山市变化幅度最小，分值基本处于平均水平以下。空间分布来看，各时间段土地利用隐性形态指数基本以合肥市为中心，向两边逐渐减小，呈现出中间高两边低的空间特征。近些年来，省会合肥发展速度迅猛，各项建设开展，走在全省前列，其土地利用隐性形态指数在各个阶段也都处在高指数区间。

3 土地利用隐性转型对生态环境的影响

在土地利用隐性格局中选取生态系统服务价值作为生态指标，因此可以用生态系统服务价值来表征区域生态环境的变化。参考谢高地等[20]的研究，以研究区单位面积农田产量与同期全国产量比值作为修订系数，确定符合皖江城市带特征的生态系统服务价值系数，其中森林的生态系统服务价值系数为14 270.43元/hm2，草地的生态系统服务价值系数为5 922.33元/hm2，农田的生态系统服务价值系数为4 009.13元/hm2，湿地的生态系统服务价值系数为27 794.85元/hm2，水体的生态系统服务价值系数为23 014.36元/hm2，裸地的生态系统服务价值系数为705.40元/hm2，从而计算区域生态系统服务价值。

从表3可以看出，皖江城市带各地区生态系统服务价值变化不一致，大部分地区在5个时间段内的生态系统服务价值有增有减，但是宣城市和金安区、舒城县却是一直在减少。从1990年和2015年的变化量来看，近25年来仅巢湖市和马鞍山市生态系统服务价值增加，增加值为0.61亿元和0.11亿元，因此巢湖市和马鞍山市为生态增值区域，其余地区生态系统服务价值均减少，为生态减值区域。从总体来看，皖江城市带1990、1995、2000、2005、2010、2015年的生态系统服务价值分别为619.07亿、619.36亿、617.17亿、617.34亿、616.01亿、613.77亿元，仅1990—1995年生态系统服务价值增加了0.29亿元，其余时间段生态系统服务价值逐年降低，数值上由1990年的619.07亿元降低为2015年的613.77亿元。

通过上述分析可以看出皖江城市带各地区生态系统服务价值变化程度各异，其中生态减值区域为合肥市、芜湖市、铜陵市、安庆市、池州市、滁州市、宣城市、金安区和舒城县，生态增值区域为巢湖市和马鞍山市;总体来看，仅1990—1995年生态系统服务价值增加了0.29亿元，其余时间段生态系统服务价值均为减少。

4 结论与讨论

该研究先通过查阅大量文献，结合皖江城市带区域条件，对皖江城市带1990—2015年期间土地利用隐性转型的时空特征进行了剖析，通过定义土地利用隐性形态指数，定量分析皖江城市带土地利用隐性形态的时空格局;通过生态系统服务价值的计算，定量测算出皖江城市带1990—2015年土地利用转型期间的生态环境响应规律，主要结论如下：

①从土地利用隐性形态来看，皖江城市带土地利用隐性时空格局与经济发展水平基本吻合，土地利用隐性形态指数稳步上升，从0.203 0上升到0.432 5，且各个时间段增速降低，空间上呈现出中间高两边低的特点。

②转型的过程伴随着生态系统服务价值的下降，其中生态减值区域为合肥市、芜湖市、铜陵市、安庆市、池州市、滁州市、宣城市、金安区和舒城县，生态增值区域为巢湖市和马鞍山市。

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