榆林市土地利用转型及生态环境效应研究

摘 要：【目的】通过分析土地利用转型变化特征，定量表现因土地利用转型产生的生态环境正、负效应，为促进榆林市“三生”空间可持续发展，开展区域国土空间规划、资源节约、生态环境保护提供参考依据。【方法】选取榆林市2000、2005、2010、2015和2020年5期土地利用数据，根据“生产—生活—生态”划分土地利用的主导功能，并运用土地利用转移矩阵对榆林市土地利用情况进行研究。计算生态环境质量指数和土地利用转型生态贡献率，定量分析榆林市生态环境效应。【结果】2000—2020年，榆林市生产用地和生态用地面积减少，生活用地面积增加；土地利用的重心变化相对稳定，生活用地中心变化较为明显；榆林市生态环境质量指数从2000年的0.489 0增加到2020年的0.493 2，生态环境质量呈上升趋势；榆林市同时存在生态环境改善和恶化两种情况，但是改善的趋势稍大于恶化的趋势。【结论】榆林市应加强生态保护，推动生态环境质量进一步改善。

关键词：土地利用转型；生态环境效应；榆林市

中图分类号：X321     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）08-0101-08

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.020

Study on Land Use Transformation and Ecological Environment Effects in Yulin City

WANG Wenwen

（Chang'an University， Xi'an 710064， China）

Abstract：[Purposes] By analyzing the characteristics of land use transformation and quantitatively expressing the effects of ecological environment caused by land use transformation， this study provides a reference basis for promoting the sustainable development of the "three living" space in Yulin City， carrying out regional land space planning， resource conservation， and ecological environment protection.[Methods] The land use data of Yulin City in 2000， 2005， 2010， 2015 and 2020 were selected， the leading functions of land use were divided according to "production-life-ecology"， and the land use transfer matrix was used to study the land use situation of Yulin City， and the ecological environment quality index and ecological contribution rate of land use transformation were calculated to quantitatively analyze the ecological environment effect of Yulin City.[Findings] From 2000 to 2020， the area of production land and ecological land in Yulin City decreased， while the area of living land increased; The change of land use center is relatively stable， and the change of living land center is obvious. The ecological environment quality index of Yulin City increased from 0.489 0 in 2000 to 0.493 2 in 2020， and the ecological environment quality showed an upward trend. There are two kinds of ecological environment improvement and deterioration in Yulin city at the same time， but the trend of improvement is slightly greater than the trend of deterioration. [Conclusions] Yulin City should strengthen ecological protection and promote the further improvement of ecological environment quality.

Keywords： land use transformation; ecological environment effect; Yulin City

0 引言

随着社会经济的发展，人类对土地的利用与改造强度日益增大，生态环境在自我更新时面临的压力越来越大。长远来看，土地利用结构的变化存在对生态环境产生负效应的潜在风险，阻碍了社会的高质量发展和可持续发展。因此，研究土地利用转型及其生态环境效应对区域长远发展具有重要意义［1］。

土地利用转型是自然因素与人类活动共同作用，导致土地利用格局在结构、种类变化上的一种直观表现。如何以土地利用为基础加强生态文明建设，构筑国家生态安全屏障，是目前社会领域共同关注的焦点。相关学者围绕土地利用转型及生态环境效应进行了大量研究。龙华楼等［2］以长江沿线样带农村建设用地的变化来表现土地利用转型的变化；刘永强等［3］利用不同时段土地利用变化表示土地利用类型的内部转换，并通过计算生态系统服务价值表征生态环境的变化；戴文远等［4］从“三生”土地利用主导功能分类体系分析福州新区的土地利用转型及生态系统服务价值变化。多数研究集中在土地利用变化引起的生态环境效应变化，且多用生态系统服务价值、景观格局指数来表示生态环境效应变化。将土地利用转型和区域转型发展相结合以分析生产、生活、生态用地之间转变的研究相对较少。

近年来，我国制定和实施了一系列保护毛乌素沙地生态环境的措施。榆林市大力开展了退耕还林和风沙治理等工作，取得了显著成效，生态环境得到一定改善，但整体稳定性依然较差。本研究以榆林市为研究区域，从“三生”空间的角度出发，对榆林市土地利用转型及生态环境效应进行分析，以期为研究区的国土空间规划、资源合理配置、生态保护管理等提供数据参考。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

榆林市地处陕西最北部，北接鄂尔多斯，南承延安，东望忻州吕梁，西邻甘肃宁夏，地理位置为东经107°28′E～111°15′E，北纬36°57′N～39°34′N。土地总面积为 42 810.56 km2，市辖横山、榆阳、府谷、神木、佳县、米脂、定边、靖边、子洲、绥德、吴堡、清涧共2区10县。

1.2 数据来源

本研究选取的2000年、2005年、2010年、2015年和2020年共5期30 m×30 m的土地利用数据、DEM数据及行政区划数据，均来源于中国科学院资源环境科学数据中心。社会经济数据主要来源于《陕西省统计年鉴》《榆林市国民经济和社会发展统计公报》等。

基于土地利用转型显性形态的数量结构和时空变化分析需要，本研究依据榆林市现状，将土地利用类型分为生产用地、生活用地和生态用地。从土地利用主导功能的角度研究土地利用隐性形态的变化。其中，将耕地与其他建设用地划分为生产用地；林地、草地、水域及未利用土地划分为生态用地；将城镇用地和农村居民点划分为生活用地，并参考前人指定的地类生态环境质量指数值，对“三生”空间功能分类生态环境质量指数进行修正与赋值［5］，榆林市“三生”空间土地利用分类及生态环境质量指数见表1。

2 土地利用时空变化与转型分析

2.1 土地利用时空变化

榆林市2000—2020年各地类面积及其变化见表2。由表2可知，耕地与草地是榆林市分布范围较广、面积较大的地类。在研究时段内耕地面积减少，变化较为明显，主要分布在榆林市东部及南部，西南部尤为集聚；草地大多分布在西南部与北部，东部较为离散，研究期内变化不大。林地主要集中分布在榆林市的东南部，主要位于清涧县、绥德县和子洲县，研究期内面积呈增加趋势。水域面积研究期内总体呈下降趋势，各县区均有水域，其中神木市占比最大。研究时段内建设用地不断扩张，大多集中分布在榆阳区和神木市，各县建设用地均沿市域内河流分布。未利用土地面积呈现逐年减少的趋势，变化较为明显，大多未利用土地分布在榆林市西部。

榆林市2000—2020年土地利用“三生”分类如图1所示。由图1可知，生产用地大多分布在榆林市东部和南部，数量上看整体呈减少趋势，但变化不大；生活用地主要是集中在榆林市河流沿线两侧，榆阳区分布面积最大，最为集中，研究期内面积不断增加；生态用地分布面积较大，涵盖各个区域，主要以草地为主，总体呈现西部分布多、东部分布少的特征。

2.2 土地利用转型分析

土地利用转移矩阵是土地利用系统中各种用地之间变动的一种量化表征，通过对任意两个时期的土地利用转移矩阵排列，就可以得到该区域土地利用面积的转移幅度和转型方向。本研究利用GIS软件空间叠加运算功能，交叉分析了不同时期的土地利用类型数据，获得了2000—2005年、2005—2010年、2010-2015 年、2015—2020年及2000—2020年5期土地利用转移矩阵。转移矩阵表达式见式（1）。

[Sij=S11…S1n???Sn1…Snn] （1）

式中：[Sij]表示特定时期内第i种土地利用类型转化为第j种土地利用类型的面积；n为土地利用类型的数量［9］。

榆林市2000—2020年土地利用变化转移矩阵见表3。由表3可知，2000—2005年，研究区土地利用转移比例较小，随着人口的增长，需求的增加，部分草地被开垦为耕地，生产用地少量增加；2000—2010年，榆林市为了改善风沙草滩区和黄土沟壑区恶劣的生态环境，积极践行国家“退耕还林”的政策，导致耕地向林地、草地转化，大量的生产用地转化为生态用地；随着经济的发展，城市不断扩张，生活用地的面积也大幅增长。2010年以来，榆林市为了保障粮食安全，适应城市的快速发展，部分林地被开垦为耕地，部分林地和未利用地向建设用地转化，生态用地向生产用地和生活用地转化的趋势明显。研究时段内，榆林市以农业生产用地与草地生态用地之间的相互转移为主，工矿生产用地和生活用地增加明显，大多由草地和未利用地转化而成。整体上生活用地增加，部分由生产用地转化而来，部分由生态用地转化而来。

生产用地。2000—2020年榆林市工矿生产用地呈增加状态，增加部分53%来自草地生态用地，23%来自其他生态用地，20%来自农业生产用地。农业生产用地不断下降，主要向林地、草地生态用地转移，转移率分别达到1.02%、6.34%。这与近年来国家对生态发展的高度重视及积极提倡退耕还林还草有着密切的关系。

生态用地。2000—2020年榆林市林地生态用地总体呈增加趋势，主要由农业生产用地转移而来，其贡献率达到61%。草地生态用地总体呈减少趋势，减少了32.75 km2，主要转移至农业生产用地。水域生态用地整体变化不大，其他生态用地由于向草地生态用地和农业生产用地转移，总体呈减少趋势。

生活用地。2000—2020年榆林市城镇生活用地与农村生活用地都呈现不断增长的趋势，且变化情况基本一致，但城镇生活用地的增长速度较快，其中2015—2020年增加最为明显，主要来源为农业生产用地，对其增加的贡献率为39%。而农村生活用地增长主要来自农业生产用地。

从总体上看，2000—2020年榆林市土地利用的变化趋势表现为农业生产用地下降，以草地生态用地为主的生态用地下降，水域生态用地保持稳定，其他用地呈递增趋势。

2.3 土地利用重心转移

根据重心转移模型计算出榆林市2000—2020年5个时期生产用地、生活用地、生态用地的重心坐标，进而计算出各目标年份的重心转移距离，重心转移情况如图2所示。由图2可知，①生产用地重心整体未出现大幅变动。在2010年前重心逐年向西南方向迁移，大致落在榆林市横山区的韩岔乡；2010年后主要向北迁移，重心大致位于榆林市横山区的殿市镇。研究时段内共迁移5.79 km，其中，2005—2010年迁移距离最大，向南偏西方向迁移4.98 km，主要原因是榆林市西南部的其他生态用地、草地生态用地已逐步被人类发展成为农业用地，导致耕地重心向西南方向略有移动，总体仍靠近横山区的韩岔乡与殿市镇。②生活用地重心转移的距离最远，在研究时段内共转移了19.49 km。2010年以前重心连年向东北偏移，2010年以后变化较为平稳，重心从早期的横山区横山镇境内转向了末期的横山区波罗镇。一方面，由于城乡建设用地更易受人类活动影响而发生变化，生活用地重心转移也更加明显；另一方面，榆林市以榆阳区为中部能源科技产业区，将榆阳区作为区域现代服务中心，与周边城市群多产融合，因此生活用地的重心也在向北偏移。③生态用地重心整体上没有发生较大变化。2000—2010年重心向东迁移了3.72 km，从 2010—2020年又向南迁移了1.38 km，但始终处于榆林市横山区的白界乡境内。榆林市横山区生态用地规模较大，且大部分是草地生态用地，对榆林市的生态环境起到了一定的保护作用。

3 生态环境效应分析

3.1 生态环境质量时空变化

本研究通过借鉴李晓文等［7］的生态质量指数赋值，得出研究时间段内榆林市各个土地利用二级类的生态环境质量指数，探究其变化规律。其表达式见式（2）。

[EVt=i=1nLUAi*EVi/TA] （2）

式中：EVt和LUAi分别是某区域t时期的生态环境质量指数和第i类土地利用类型的面积；EVi为该区域第i类土地利用类型的生态环境质量指数；TA是区域总面积。

根据式（2）计算得出榆林市2000、2005、2010、2015和2020年的生态环境质量指数分别为0.489 0、0.493 9、0.499 3、0.494 3和0.493 2。整体上，榆林市生态环境质量指数稳定。以2010年为分界点，2010年前生态环境质量逐年增加，2020年后生态环境质量呈下降趋势。采用自然断点法，将榆林市生态环境质量指数分为5级，高质量区、较高质量区、中质量区、较低质量区和低质量区，结果如图3所示。2020—2020年，中质量区面积约占37%，成为榆林市土地利用生态环境质量中面积最大的区域；高质量区和较高质量区面积占约44%，这与国家近年来重视生态发展和保护生态环境有关；较低质量区面积和低质量区面积仅占20%，总体生态环境质量中等向好。

2000、2005、2010、2015和2020年5个时期榆林市生态环境质量指数空间分布较为稳定，整体表现为西部向东南部增加的趋势。生态环境高质量区和较高质量区主要位于东南部子洲县、绥德县、吴堡县、清涧县，这些区域土地利用以草地、林地生态用地以及农业生产用地为主，与其他城镇相比生产和生活用地较少，发展较为缓慢，受人类活动的干扰也较小，生态环境质量相对较高。

生态环境中质量区和较低质量区主要分布在东北部的府谷县、西南部的定边县、靖边县，以及东部的佳县和米脂县。这些地区相对来说发展较好，但随着退耕还林还草、生态补偿制度等对生态环境质量保护的要求越来越高，这些区域所占比例在减少。生态环境低质量区近20年间增长区域主要分布在城市发展水平较高的神木市、横山区和榆阳区，集中连片特征显著。主要用地类型有工矿、农业生产用地和城镇生活用地，人口密集和工业发展是该区域生态环境质量恶化的主要原因。

3.2 土地利用转型生态贡献率

本研究以土地利用二级分类为基础，通过土地利用转移矩阵，得出其在研究时段多种土地利用类型的相互转化面积，再根据不同地类的土地利用贡献度，判断榆林市生态环境改善或恶化的主要驱动因素。土地利用贡献度计算公式为式（3）。

[LEI=（LEt+1-LEt）LATA] （3）

式中：LEI为土地利用转型对生态环境的贡献指数；LEt+1、LEt分别为某一土地变化类型所反映的研究末期和初期具有的生态环境质量指数；LA为土地利用类型转化的面积；TA为研究区域总面积［10］。

榆林市2000—2020年土地利用类型环境质量指数和贡献率见表4。由表4可知，草地生态用地对榆林市生态环境质量的贡献是最大的，约占67%，农业生产用地和林地生态用地紧随其后。2010年前，林地生态用地在区域生态环境质量的贡献中所占比重从2000年的0.040 2上升到2010年的0.048 1；农业生产用地生态环境质量指数从2000年的0.109 1降低到2010年的0.103 7。2010年后两种用地对生态环境质量的贡献保持比较稳定的状态，工矿生产用地、城镇生活用地和农村生活用地对区域环境质量的贡献较小，但呈现出持续上升的趋势，其他生态用地贡献率呈逐年下降的特点。

根据式（3）计算出榆林市不同土地利用变化类型对生态环境质量变化的贡献率，结果见表5。由表5可知，对生态环境质量提高作用最大的5种用地转型分别为农业生产用地向草地和林地生态用地的转变；其他生态用地向农业生产用地和草地生态用地的转变，以及生态用地中草地向林地的转变。这5种类型对榆林市生态环境质量的好转起到了主导作用，贡献率达96.05％。草地和林地生态用地向生产用地和其他生态用地的转移是导致榆林市生态环境质量恶化的主要因素，这5种用地转型贡献率为92.23％。总体而言，榆林市生态环境状况在过去20年间表现出改善和恶化两种趋势，总体上恶化趋势低于改善趋势，未来仍要采取措施加大改善力度。

4 结论及建议

4.1 结论

研究结果表明：2000—2020年，榆林市生产用地和生态用地面积减少，生活用地面积增加；土地利用的重心变化相对稳定，生活用地中心变化较为明显；榆林市生态环境质量指数从2000年的0.489 0增加到2020年的0.493 2，生态环境质量呈上升趋势；榆林市同时存在生态环境改善和恶化两种情况，但是改善的趋势稍大于恶化的趋势。

4.2 建议

榆林市应加强生态保护，推动生态环境质量进一步提高。根据研究结果，建议从以下方面提高土地利用水平。

一是加强耕地保护，确保粮食安全。通过对比榆林市2000—2020年的土地利用变化发现，研究区内耕地面积减少最多。一方面，要积极限制耕地向其他地类转变，加强土地整理与土地整治，倡导绿色开发土地，保障后备耕地资源数量；另一方面，要尝试改造中低产田，发展生态农业，提高耕地质量，采用现代化技术发掘耕地生产潜力，提高土地利用效率。

二是合理布局用地，优化资源配置。各区县要根据自身资源禀赋、经济产业发展水平和主体功能区定位，对辖区的土地利用方案进行科学规划，推进科技创新协作，推动能化产业协调发展，严控建设用地增量，尤其是对草地、林地等生态用地的占用，引导城镇紧凑集约发展，促进可持续发展。

三是优化用地结构，改善生态环境。榆林市生态环境质量近年来虽保持着相对稳定，但仍然存在导致生态环境恶化的地类变化，生态系统较为脆弱。要持续优化调整用地结构，加大生态用地保护力度。树立“保护优先，预防为主”的思想，坚持生态优先，适当利用生态补偿机制引导土地整治，牢固树立山水林田湖草沙一体化治理思想，强化沙化土地植被恢复和天然林保护等工程项目建设。

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收稿日期：2023-10-24

作者简介：王文雯（1999—），女，硕士生，研究方向：土地规划与利用。