东至县1990—2020 年林地变化时空特征分析

程爱国 吴 楠

（1东至县昭潭镇林业站，安徽池州 247200；2安徽省生态环境科学研究院，安徽合肥 230071）

林地结构配比合理、生态过程连续、服务功能稳定不仅是林业可持续发展的基础，同时也是维护森林生态系统健康的前提［1］。林地的变化关系到区域的生态安全格局并影响区域的环境变化，实时了解和掌握区域林地的时空动态特征具有重要的现实意义［2］。东至县林地资源十分丰富，森林覆盖率高达55.87%［3］。近些年来，东至县工矿企业发展较快，资源利用和开发强度逐渐增大，可能存在局部的侵占林地情况，因此，及时做好县域林情监测，掌握全县林业资源面积和分布情况，分析林业资源的变化趋势，对县林业资源管理和林业事业发展有着积极作用。

1 研究区概况

东至县位于安徽省南部，地处长江皖江段南岸之首，地跨29°34′～30°30′N，116°39′～117°18′E。境南北长125 km，东西宽82 km，长江傍境东流，岸线85 km。县城距省会合肥市245 km。全县面积为3 261 km2，为安徽省最大的县域之一，占安徽省总面积的2.3%。2021年，东至县地区生产总值243.3 亿元，比上年增长10.2%，比全省高1.9百分点，与全市增幅持平，2年平均增长6.9%。根据第七次人口普查数据，截至2020年11月1日零时，东至县常住人口为39.841 4 万人［3］。

根据《安徽省主体功能区规划》［4］，东至县香隅镇、大渡口镇、东流镇属于国家农产品主产区，东至县中部和南部属于皖南山区森林生态安全屏障，森林资源保护和生态安全战略价值较高。东至县林种类型众多，植物多样性丰富，根据2016年东至县林地变更调查数据，杉类、松类、硬阔、软阔和常绿在东至县均有分布，其中杉类和硬阔占比较大（图1）。东至县是国家级生态县，是首批国家生态经济示范区和《中国二十一世纪》试点地区，山清水秀，气候宜人，资源丰富，境内有升金湖国家级自然保护区、大历山省级风景名胜区、天台山省级森林公园等自然保护地。东至属低山丘陵、山间盆骨地貌，分为低山、丘陵和山间盆地3种类型，可用于建设的土地较为紧张。近些年工矿企业发展迅速，矿产资源开发和工业生产扩张较快，但生态恢复与重建滞后，对地表景观和区域生态系统破坏造成了一定的破坏。

图1 东至县区位及优势树种分布

2 数据和方法

2.1 数据来源及处理采用1990和2020年东至县土地覆被数据，数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http：//www.resdc.cn）的中国土地覆被现状遥感监测数据库，该数据以美国陆地卫星Landsat TM/ETM+遥感影像数据作为主信息源，通过人工目视解译获取，空间分辨率为30 m，地理坐标系为GCS_Krasovsky_1940，投影坐标系采用Albers正轴等面积割圆锥投影［5-6］。土地覆被类型包括耕地、林地、草地、水域、建设用地（城乡、工矿、居民用地）和未利用土地6个一级类型以及25个二级类型［7］；东至县域范围内一级土地覆被类型不涉及未利用地。林地二级类型包括有林地、灌木林、疏林地和其他林地（表1）。为了更好地说明林地变化方向，林地与建设用地之间的转化细分至二级类型，即分析林地与城镇用地、农村居民点和工矿用地的转化规律。在ArcGIS 10.3中进行栅格数据转换、切割、合并、叠加、分类和分区统计等；其他相关数据的统计及计算等均在Excel 2015中完成。

表1 林地分类体系及含义

2.2 研究方法

2.2.1 林地变化分析方法 为了更好地分析东至县林地变化特征并揭示其变化强度，计算了林地变化动态度。林地类型的动态度（Di）的计算公式［8］：

式中，Sa为区域总面积；|∆Si,j|为研究起始时间至结束时段内林地i与其他土地覆被类型j相互转化面积的绝对值；t为时间段；林地的动态度反映了与该时段对应的林地变化的剧烈程度。

在ArcGIS 10.3中实现上述公式的计算，并通过分析县域范围内的林地空间分布、面积变化总结其分布和变化特征，计算林地面积变化强度。

2.2.2 转移矩阵模型 为了便于叠加分析林地变化，在ArcGIS 10.3软件中，将东至县2个时期的土地覆被类型栅格数据进行Combine运算，进而算出2个时段林地的转移矩阵，在此基础上，采用转移概率矩阵模型［9］：

式中，Sij为林地i变为j类土地覆被类型的面积，Pij为林地i转变为j类土地覆被类型的转移概率，n为土地覆被类型分类数量。

3 结果与分析

3.1 林地面积变化1990—2020年，东至县林地面积减少449.4 hm2（表2），总体面积变化幅度较小。从各乡镇分析，减少最多的3个乡镇分别是香隅镇减少182.87 hm2、东流镇减少130.07 hm2、泥溪镇减少41.38 hm2。香隅镇和东流镇是东至县的经济强镇，镇域内拥有工业园区和省级以上经济开发区，工矿开发强度较高，经开区和园区建设过程中对林地的征用在所难免，这也是林地减少的主要原因；泥溪镇林地资源丰富，人口密度较大，农业生产生活活跃，导致部分林地转化成了农村居民点。全县15个乡镇中，仅洋湖镇林地面积增加了0.18 hm2，9个乡镇在不同程度上林地面积减少，5个乡镇林地面积保持不变。洋湖镇和5个面积不变的乡镇中，大渡口镇除外，林地资源都十分丰富，主要产业也以林业产业为主，在进行林业相关的生产生活的同时，能做到及时补种并在特定区域进行封山育林，在经济发展的同时也保证了林业资源不减少，做到了林业产业可持续发展。大渡口镇位于皖江平原区［10］，土地覆被类型主要是耕地、水域和建设用地，该镇林地覆盖特点为小范围点状分布，在30 m空间分辨率下林地不易识别。

表2 东至县林地面积变化

续表2 东至县林地面积变化

3.2 时空分布变化

3.2.1 时空分布分析 东至县西北部毗邻长江，位于皖江平原区内，其他大部分县域范围位于皖南山区，因此全县林地的空间分布特征十分明显，即西北部林地分布稀疏，其他大部分县域范围林地分布广泛（图2）。30年间，全县林地空间分布格局比较稳定。从二级林地类型分析，有林地在除大渡口镇的其他县域范围均有分布，其中以木塔乡、昭潭镇和青山乡分布最为集中；灌木林集中在县域中部区域，以官港镇、木塔乡和花园乡为主，其他区域零散分布；疏林地仅在葛公镇小区域集中分布，县域其他区域基本无分布；其他林地在林地中占比甚微，分布特征不显著。

图2 东至县林地分布

3.2.2 转化分析 1990—2020年林地转出为其他土地覆被类型面积共450.13 hm2（表3），其他土地覆被类型转为林地面积仅0.81 hm2，由水域和耕地转化而来。林地转出类型中，转出为农村居民点231.9 hm2，是影响林地面积最大的土地覆被类型，其次是工矿用地，转出180.99 hm2，第三是城镇用地，转出36.88 hm2；上述3种土地覆被类型对林地生境质量的影响较大，会对区域生态环境质量造成威胁；另外，林地转出为水域和耕地共0.36 hm2，对林地的影响微小。

表3 1990—2020年东至县林地变化转移矩阵 单位：hm2

林地转出为建设用地的乡镇包括（图3）东流镇、官港镇、花园乡、泥溪镇、胜利镇、香隅镇和尧渡镇。其中香隅镇和东流镇的林地转化方向以农村居民点和工矿用地为主，且上述2个乡镇发生林地被工矿用地侵占的区域位于香隅化工园区和东流经济开发区内；官港镇和泥溪镇林地转化方向以农村居民点为主，说明上述2个镇农业农村生产是导致林地被侵占的主要原因；花园乡和胜利镇林地转化方向是工矿用地，但面积较小，说明这2个乡镇存在一定的工矿开发；尧渡镇的林地转化方向主要是城镇用地和农村居民点，因县城主城区在尧渡镇，而且尧渡镇的林地覆盖比较丰富，因此在县城主城区发展扩张过程中，不可避免地对林地进行了侵占。

图3 各乡镇林地转出类型面积

各乡镇林地变化强度由高至低排序是（图4）：香隅镇>东流镇>尧渡镇>泥溪镇>胜利镇>花园乡>官港镇>其他乡镇。香隅镇和东流镇因活跃的工矿和农业生产，侵占了区域内的林地，导致林地变化强度明显高于其他乡镇。

图4 各乡镇林地变化分布和动态度

4 结论与讨论

4.1 结论1990—2020年，东至县林地面积减少449.4 hm2，林地总体变化幅度较小，全县15个乡镇中，仅洋湖镇林地面积增加0.18 hm2，9个乡镇存在不同程度的林地面积减少，5个乡镇30年来林地面积保持不变。林地二级类型中，有林地面积占比具有绝对优势，灌木林次之，有林地和灌木林占林地总面积超过98%。林地面积的减少主要是有林地面积的减少，灌木林、疏林地和其他林地面积基本不变。建设用地对林地的侵占是林地面积减少最主要的原因，其中农村居民点的扩张对林地面积减少的影响最大，其次是工矿用地，然后是城镇用地，其他土地覆被类型对林地面积的影响甚微。农村居民点对林地的侵占主要发生在县城主城区所在的尧渡镇、沿江的东流镇和香隅镇以及县域南部的官港镇和泥溪镇；工矿用地对林地的侵占主要发生在沿江的东流镇和香隅镇；另外城镇用地对林地的侵占主要发生在尧渡镇。林地面积变化强度最高是香隅镇，东流镇次之，上述2个乡镇因其较高程度的工矿开发和农业生产，对林地的侵占明显，导致林地面积变化较剧烈。

4.2 讨论以两期30 m空间分辨率的土地覆被数据进行叠加分析，探究了1990—2020年东至县的林地变化情况，客观反映出东至县林地变化规律，为县林业资源管理提供依据。今后在县域尺度上对林地变化进行研究时，可进一步提高空间分辨率，进而获得更高的林地类型识别率和更好的分析精度；另外该研究仅考虑两期的林地变化情况，数据的连续性不足，对中期可能出现的变化波动无法反映，可增加多期数据叠加分析，更科学地反映出县域内林地的连续性变化，及时为地方政府提供更科学可靠的数据支撑。在未来的林业发展中，要科学规划，因地制宜，分类施策，突出以生态优先的林业发展战略，在保护好现有林地的基础上，努力处理好林地资源与城市建设、工矿用地、农业生产等之间的矛盾，建立一个更加稳定的生态系统，最大限度地实现林地资源的可持续发展。