成都郊区农业乡镇的土地利用变化特征分析*

董秀春，李宗南，蒋 怡，刘忠友，郭 涛，李源洪

（四川省农业科学院遥感应用研究所，成都610066）

0 引言

随着城市化水平提高、农村劳动力数量和结构变化、农业产业结构调整，都市郊区乡村地区土地利用发生明显变化［1-3］。使用土地利用现状数据分析不同地区乡村土地利用变化特征和驱动因素［4-5］，对区域生产布局调整、乡村空间规划和促进乡村振兴有重要意义［6-7］。已有研究结果显示京津冀［8］、长三角［9］、珠三角［10］等地的郊区土地利用变化明显，总体趋势大致相同，主要表现为耕地面积减少，建设用地增加。受地理位置、资源禀赋、地方政策引导及产业发展差异，郊区土地利用类型变化存在区域性差异。如北京郊区昌平三镇因城市绿化和两道环城绿化隔离带的建设，林地和草地面积大幅增加［11］；南京市郊区在社会经济和人口因素的驱动下，林地面积不断减少，园地和草地面积持续增加［12］；洛阳市南郊因旅游产业发展，风景点游赏用地、商服用地、林草地等土地利用类型占比上升［13］。

成都市作为西南地区的中心城市，地处成都平原，具有优越的地理位置、交通条件和经济发展等区位优势。在人口规模的增加、产业结构调整以及城市发展政策的变化等因素影响下，成都市土地利用发生明显变化［14］。随着现代农业转型升级，成都市通过科学规划带动郊区农业为主导的乡镇积极发展现代农业，形成以优质粮油、蔬菜、水果、花木、茶叶等特色产业为支撑的多个农业功能区［15-16］，农业产业结构呈现出产业空间聚集化、结构多元化的新特征，进一步改变郊区农业乡镇的土地利用格局。因此，对成都郊区农业乡镇土地利用变化特征进行研究，使用高分辨率遥感调查方法，获取成都农业主导的乡镇土地利用空间信息，分析农业土地利用变化特征，为该地区农业产业绿色发展、结构优化调整、乡村振兴等提供参考。

1 研究数据与方法

1.1 研究区概况

文章选择原牟礼镇为研究区，该区位于邛崃市东南面，距邛崃市城区25 km、成都市中心约60 km，交通便利，是典型的城市郊区乡镇，研究区位置见图1。该区域属亚热带湿润气候，四季分明，平均气温17.8℃，年均降雨量约1300 mm；区域内地势平坦，平坝、浅丘相间，以平坝为主。该区耕地面积约23.33 km2，田间道路布局合理，排灌设施配套，随着都市农业发展，逐步形成了粮油、水果、蔬菜以及水产养殖等多种农业产业，是成都郊区农业功能主导发展的乡镇。

由图1 可知，研究区地形类型包括平坝区和浅丘，其中，西部为浅丘区，东部为河流冲击平坝。调查显示该区域在不同地形类型上发展不同的农业主导产业，因此在平坝、浅丘区域分别随机建立2 个调查样区，样区范围以道路进行划分，总覆盖面积约10 km2，具体样区对应覆盖区域见图1。

图1 研究区位置及调查样方Fig.1 The location of study area and investigation samples area

1.2 数据来源

数据来源包括高分辨率遥感影像和地面调查数据。收集研究区分辨率优于1 m 的高分辨率遥感影像，通过Google Earth 平台获取到2013 年1 月24 日RGB 合成影像，通过购买数据获取2018 年2 月28 日WorldView-2 影像。使用2 期影像进行遥感调查，获取调查区内各类土地利用类型的空间信息。2018 年2 月5 日，在研究区内开展外业调查，采集典型地物解译标志，调查样方内土地利用现状。

1.3 研究方法

在ENVI 5.5 中对收集的WorldView-2 遥感影像进行数据融合、几何配准等预处理，得到调查样区所需的空间分辨率为0.5 m 的遥感影像。结合地面调查数据，调查样区内土地利用类型包括农业用地和建设用地，其中，农业用地包括耕地（粮油作物、蔬菜和其他作物等）、林地、园地（以猕猴桃、葡萄、李子、柑橘等为主的果园用地）、设施大棚、坑塘水面（除天然河流外的人工坑塘、水产养殖以及灌溉蓄水池等），建设用地为建筑物和主要道路。分别对两个时期的遥感影像进行目视解译，获取4 个调查样区内各土地利用类型空间信息。

根据2013 年和2018 年两期遥感解译结果，通过地理空间信息技术和土地利用转移矩阵方法［17］分析该地区近几年各类土地利用类型之间的转移变化情况；将两期土地利用类型数据按浅丘、平坝进行统计，分析不同地形的土地利用变化特征。由此得出该农业乡镇的土地利用变化以及转移情况。

土地利用转移矩阵是对土地利用状态以及各土地利用类型之间转移情况的定量描述，研究采用百分比替代面积，直观反映该地区期初、期末土地利用类型结构和研究期内转移变化情况，见式（1）。矩阵的行表示研究期初土地利用类型，列表示研究期末土地利用类型；Sij表示研究期内第i类转化为第j类的面积占调查土地总面积的百分比；对角线上Sii表示研究期内第i类保持不变的面积所占百分比。

式（1）中，n为土地利用类型的数量。根据Sij，按照式（2）计算各土地利用类型转出（Oi）和转入（Ij）的总面积所占百分比。

2 结果与分析

2.1 土地利用类型转移及分析

根据图2 两个时期遥感解译结果可知，2013—2018 年研究区土地利用发生明显变化，表1 显示了2013—2018 年土地利用类型转移情况，样区内土地利用总体结构以农业用地为主，面积比例均超过83%；农业用地结构发生明显变化。2013 年耕地、园地、设施大棚、坑塘水面和林地在农业用地的占比分别为70.2%、22.0%、0.5%、1.8%和5.6%，到2018 年变为45.4%、43.1%、4.7%、3.6%和3.0%；园地、设施大棚和坑塘水面用地占比上升，耕地和林地用地占比下降。该地区农业产业结构调整，粮油、水果、蔬菜产业为当地农业发展的主导产业，农业用地结构相应发生变化。

图2 不同时期的土地利用类型遥感解译结果Fig.2 Land use types of remote sensing interpreted results in 2013 and 2018

2013—2018 年样区内各土地利用类型均发生了转入和转出，其中最为突出的是耕地转为园地，占调查总面积的15.9%。从土地利用类型转出来看，耕地转出24.8%，主要转为园地、设施大棚和建设用地，分别占耕地转出面积的64.1%、15.3%和12.5%；林地主要转为园地，占转出面积的64.5%；建设用地主要转为耕地，占转出面积的47.2%；其余地类转出较少。从土地利用类型转入来看，园地转入19.1%，主要来源于耕地和林地两大类，分别占转入面积的83.2%和11.5%；建设用地转入4.1%，主要来源于耕地，占转入面积的75.5%；设施大棚转入3.9%，主要来源于耕地，占转入面积的97.4%；耕地转入3.5%，主要来源于园地和建设用地，分别占转入面积的37.1%和40.0%。根据土地利用转移情况，该地区土地利用类型之间发生明显的相互转换，主要表现为部分耕地被园地、设施大棚、建设用地占用，部分林地变为园地，部分居民点、建设用地和园地又改为耕地；对比建设用地转移和变化情况，该地区农业用地的类型结构变化较大，表明影响农业乡镇地区土地利用变化的主要因素是农业产业结构变化。

根据走访调查，除了城市化水平提高、农村劳动力数量和结构变化、农业产业结构调整等因素之外，认为影响该地区土地利用发生变化的原因主要包括：（1）政府引导，该地区充分发挥资源优势，积极发展都市现代农业、优化产业布局、推进土地流转和适度规模经营，农业产业结构由传统单一化逐渐演变多元化，产业规模化趋势加强，改变了该地区农业土地利用格局。（2）郊区农业乡镇涉农投入增加，随着城市化发展，居民生活水平提高、农产品消费结构改变［18］，为满足市场需求，服务城市市民休闲，该地区设施农业、观光休闲农业投入增加，进一步影响该地区土地利用。

表1 2013—2018 年各土地利用类型转移Table 1 Transition matrix of the land use types in study area from 2013 to 2018 %

2.2 不同地形类型土地利用变化分析

表2 显示了不同地形条件下土地利用及变化情况，研究区各土地利用类型在不同时期、不同地形下所占比例不同，其变化趋势在空间上表现出明显差异。从空间分布来看，2013—2018 年耕地和园地在平坝区和浅丘区均有不同程度变化，设施大棚、坑塘水面、林地和建设用地仅在一个区域表现出明显的变化；从变化量来看，耕地、园地和林地是浅丘区大于平坝区，设施大棚则相反。最明显土地利用转换在不同地形所占比例结果（表3），进一步显示了主要发生变化的土地利用类型之间转移方向在空间上的差异。浅丘区以耕地和林地转为园地为主，分别占调查区总面积的12.8%和2.2%；平坝区以耕地转为设施大棚和果园为主，分别占3.4%和3.1%。该空间变化特征表明：平坝区果园分布较为零散、有增长趋势，但高度集约化的蔬菜种植更具规模优势，同时，该区域设施农业投入增加，蔬菜产业不断发展，形成优势产业；浅丘区果园扩张明显，趋向于规模化、产业化发展，水果种植逐渐成为该区域的农业主导产业。

表2 2013—2018 年不同地形类型土地利用及变化Table 2 Land use changes in different terrain during from 2013 to 2018%

表3 不同地形类型中最明显土地利用类型转换Table 3 Results of the most obvious conversion between land use types in different terrain

3 结论与讨论

以2013 年1 月24 日的Google Earth 和2018 年2 月28 日WorldView-2 高分辨率遥感影像为数据源，结合地面调查，在成都郊区农业乡镇以遥感抽样调查方式随机建立平坝、浅丘共4 个样区，通过人工目视解译，获取调查样区两个时期的土地利用类型空间信息，采用GIS 技术和转移矩阵分析其变化特征，得出以下结论：（1）该地区农业用地结构发生明显变化，农业产业类型发展是影响土地利用变化的主要因素；（2）该地区农业土地利用变化特征明显，具体表现耕地转为果园、设施大棚、坑塘水面和建设用地，少量的居民点、建设用地和园地转为耕地；（3）浅丘、平坝不同地形农区因发展的主导产业不同，农业土地利用变化特征存在差异。其中，浅丘区以耕地和林地转为园地为主；平坝区以耕地变为设施大棚和果园为主。

成都郊区农业产业结构发生变化，由早期单一的粮油功能主导，演变为粮油、蔬菜、水果、特色作物、养殖等多元结构，在一定程度上保证成都城市瓜果、蔬菜、肉类等农产品供应。近年来，成都市郊区农业在土地流转、适度规模经营的推动下，农业产业规模化、聚集化趋势加强，形成新的、以蔬菜、水果、花木、茶叶等为主的劳动密集型的郊区现代农业产业。密集型农业因高度集约耕种和大量施用化肥农药对土地利用及干预上升，从而引发土壤退化、环境污染等一系列农业生态问题［19-20］。为保障城市郊区农业可持续发展，有待进一步通过遥感、大数据及GIS 技术进一步分析郊区农业土地利用时空格局、监测作物种植类型变化，评价农业土地利用综合效应。