收稿日期 收稿日期: 2013-02-24; 修订日期 修订日期: 2013-06-08 基金项目 基金项目: 国土资源部公益性行业科研专项项目(201211050)资助. 作者简介 作者简介: 吕立刚 (1984-) , 男, 甘肃宁县人, 博士研究生, 主要研究方向为土地利用规划与资源环境遥感.E-mail: dg1227027@smail. nju.edu.cn 通讯作者 通讯作者: 周生路, 教授.E-mail: zhousl@nju.edu.cn 区域发展过程中土地利用转型及其 生态环境响应研究 ——以江苏省为例 吕立刚1 , 周生路1 , 周兵兵1 , 戴靓1 , 昌亭1 , 鲍桂叶2 , 周华1 , 李志1 (1.南京大学地理与海洋科学学院, 江苏 南京 210046; 2.江苏省土地勘测规划院, 江苏 南京 210024) 摘要 摘要: 以江苏省为例, 利用1985年、 1995年、 2005 年和2008 年4期遥感影像解译获取的土地利用变化数据, 按照 "生产-生态-生活" 土地利用主导功能分类, 通过土地利用转移矩阵、 重心转移、 区域生态环境质量指数、 土地利 用变化类型生态贡献率等方法, 定量研究江苏省土地利用功能结构转型、 空间转型特征及其生态环境响应规 律.研究表明: ① 1985~2008年, 江苏省土地利用主导功能结构变化主要表现为生产用地面积的减少, 生态用 地、 生活用地面积的增加.主要的转化类型为农业生产用地转化为农村生活用地、 城镇生活用地, 牧草生态用地 转化为农业生产用地.② 1985~2008年, 农业生产用地、 生态用地、 农村生活用地空间分布的不均衡性进一步 加剧, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓和, 城镇生活用地空间分布经历了先加剧后有所缓和的阶段. ③ 1985~2008年, 江苏省的生态环境质量稍有下降, 其中农业生产用地被农村和城镇生活用地大量占用是生态 环境质量退化的主导因素, 农业生产用地转化成水域生态用地是区域生态环境改善的主要因素. 关关键键词词: 土地利用转型; 主导功能; 生态环境质量; 区域发展; 江苏省 中图分类号 中图分类号: S158.1 文献标识码 文献标识码: A 文章编号 文章编号: 1000-0690(2013)12-1442-08 土地利用转型, 即土地利用形态在时间序列 上的变化, 是土地利用变化的表现形式之一[1, 2] . 社会经济发展影响土地利用形态, 土地利用形态 又反过来作用于社会经济的发展, 社会经济的转 型发展与土地利用形态的这种相互作用、 相互影 响促成了土地利用转型.土地利用转型最早是由 英国利兹大学的 Grainger 在其研究以林业为主的 国家土地利用时提出来的[3] , 随后龙花楼等将这一 研究理念引入中国[4] , 进行了土地利用转型的理 念、 理论与假说、 农村宅基地、 耕地等单一土地利 用类型的转型与耦合、 土地利用转型与乡村转型 发展等方面的研究[4] ; 其他学者开展了大城市空间 扩展与土地利用结构转型[5] 、 土地利用转型的必然 性等方面的研究[6] , 但从土地利用综合转型的视角 来研究区域土地利用变化的研究成果仍较为鲜 见.各土地利用类型都存在多种功能, 但总有其 主导功能.土地利用转型的表现之一是土地利用 主导功能的转型, 即土地利用的生产、 生态、 生活 (简称 "三生" ) 三大主导功能间的转化[7] , 是有限的 土地资源在各种主导功能之间进行数量和空间再 配置的动态过程.主导功能的转变反应了区域经 济社会转型发展的不同阶段[8] , 是研究土地利用转 型的重要切入点.此外, 在区域社会经济转型发 展过程中, 土地利用主导功能转型产生的大气污 染、 水环境恶化、 土壤质量退化、 生态系统退化等 环境问题业已引起社会各界的广泛关注[9] .已有 关于土地利用环境效应的研究, 多从土地的用途 视角探讨土地利用变化的环境效应, 研究区域多 为生态脆弱区[10] , 研究单元偏重于流域单元[11~13] 或 城市[14, 15] 单元, 而对以省域尺度的经济发达热点区 为对象进行长时间序列土地利用变化的环境效应 研究尚不多见. 第33卷第12期2013 年12月Vol.33 No.12 Dec., 2 0 1 3 地理科学SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 因此, 本文以江苏省为例, 基于 1985 年、 1995 年、 2005 年和 2008 年4期遥感解译数据, 定量研 究1985~2008 年间江苏省土地利用功能结构转 型、 空间转型特征及其生态环境响应规律, 揭示 区域转型发展过程中尤其是东部经济发达地区土 地利用主导功能的变化及其对生态环境造成的影 响, 以期为促进区域土地资源可持续利用研究提 供参考. 1 1 研究区概况 江苏省是中国最重要的经济省份之一.全省 土地面积 10.26*104 km2 , 境内地形以平原、 水面为 主, 两者占全省总面积的 82.38%.1985~2008 年, 江苏省人均 GDP 从1053 元(329 美元, 已按当年 汇率修正) 增加到 39 622 元(7 739 美元) , 三次产 业增加值比重为 30 ∶ 52.1 ∶ 17.9 变化为 6.10 ∶ 52.50 ∶ 41.40, 城镇化水平从 17.70%上升到 54.3%[16] .依 据钱纳里等人提出的多国增长模式[17] 和诺瑟姆城 市化发展的S型[18] 曲线, 江苏省从1985年前工业化 阶段和城市化起步阶段上升到2008年的工业化中 后期和城市化加速发展阶段. 2 2 数据来源与研究方法 2 2. .1 1 数据来源 数据来源 江苏省1985年、 1995年、 2005年、 2008年的土 地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据 中心.该数据以Landsat TM 和ETM+为主要信息 源解译完成, 分辨率为 100 m, 综合精度达 95 %以上[19] .其土地利用分类系统为 2 级, 6 个一级土地 利用类型, 分别为耕地、 林地、 草地、 水域、 建设用 地 (居民点和工矿用地) 及未利用地等, 和25 个二 级土地利用类型. 文章采用的土地利用基础数据是从土地利用 覆被角度出发, 基于自然属性视角进行分类.随 着社会各界对生态环境的关注, 不少学者先后从 生态角度提出了强调生态用地的分类方案[7, 20] . 此外, 有学者从经济发展的视角提出基于产业结 构的土地利用分类方案[21] .这些土地分类方案都 取得了不同程度的进展, 但仍存在研究区域土地 利用过程中人文因子与自然因子难以在同一研究 框架中综合考量的难题.因此, 本文借鉴这些思 想与分类方案, 采用基于生产用地、 生态用地与 生活用地三分法[7, 22] 以全面涵盖不同用地类型, 反 映经济生产、 生态环境与宜居生活作为区域经济 社会发展追求的多个维度.但是, 由于同一用地 类型可能兼顾多种功能, 从利用功能视角开展土 地分类具有一定难度.针对这一问题, 研究提出 基于行为主体的主观用地意图作为某一类土地的 土地利用主导功能类型.如虽然耕地既能生产粮 食, 又兼具生态功能, 甚至还具有娱乐教育的生 活功能, 但一般而言我们利用耕地的主要意图在 于生产粮食, 因此将之归为生产用地.基于 "三生" 与土地利用主导功能的视角, 通过归并本文 基础数据各用地类型, 建立"三生" 土地利用主导 功能分类方案 (表1) .同时, 借鉴李晓文[15] 等制定 的不同二级地类的生态环境质量值, 在此基础上 利用面积加权法对 "三生" 土地利用主导功能分 类生态环境质量指数进行赋值. 表表1 1 土地利用主导功能分类及其生态环境质量指数 土地利用主导功能分类及其生态环境质量指数 Table 1 Land use types based on dominant function and corresponding ecological environment quality value "三生" 土地利用主导功能分类 一级地类 生产用地 生态用地 生活用地 二级地类 农业生产用地 工矿生产用地 林地生态用地 牧草生态用地 水域生态用地 其他生态用地 城镇生活用地 农村生活用地 土地利用分类系统的二级地类 水田、 旱地 工交建设用地 有林地、 灌木林地、 疏林地、 其他林地 高覆盖度草地、 中覆盖度草地、 低覆盖度草地 河渠、 湖泊、 水库和坑塘、 冰川和永久积雪地、 海涂、 滩地 沙地、 戈壁、 盐碱地、 沼泽地、 裸土地、 裸岩石砾地、 裸岩石砾地 城镇用地 农村居民点用地 生态环境 质量指数 0.280 0.150 0.810 0.750 0.610 0.020 0.200 0.200 1443 地理科学33卷22. .2 2 研究方法 研究方法 2.2.1 土地利用功能结构转型模型 土地利用功能结构转型通过土地利用转移矩 阵模型实现.限于篇幅, 模型计算公式参见文献 [14, 23]. 2.2.2 土地利用功能空间转型模型 土地利用功能空间转型采用重心模型[24] 进行 表征, 假设某一区域由 n 个平面空间单元构成, 其中, 第i个单元的地理中心坐标为(Xi, Yi), Zi 为该平 面单元的某类型功能用地面积, 则研究区该类型 功能用地面积重心坐标( X ˉ , Y ˉ )为: X ˉ = ∑ i = 1 n XiZi / ∑ i = 1 n Zi Y ˉ = ∑ i = 1 n YiZi / ∑ i = 1 n Zi (1) 重心移动距离指某年份重心与随后相邻年份 重心之间的直线距离, 设第 t, (t+1) 年份重心分别 为PK (Xt, Yt) , PM (Xt+1, Yt+1) , 则相邻年份重心移动的 距离为: Dm = (Xt + 1 - Xt)2 -(Yt + 1 - Yt)2 (2) 2.2.3 土地利用转型的生态环境响应模型 1)区域生态环境质量指数.综合考虑区域 内各土地利用所具有的生态质量及面积比例, 定 量表征某一区域内生态环境质量的总体状况, 其 表达式为[14] : EVt = ∑ i = 1 n LUi * Ci/TA (3) 式(3) 中, EVt 为区域第 t 时期生态环境质量指数; LUi和Ci为该区域第t时期第i种土地利用类型的面 积和生态环境指数; TA 为区域总面积; n 为区域土 地利用类型数量. 2)区域总体土地利用功能转型的生态贡献 率.土地利用变化类型生态贡献率指某一种土地 利用类型变化所导致的区域生态质量的改变, 其 表达式为[25] CLEI =(LE1 - LE0)LA/TA (4) 式(4) 中, CLEI 为土地利用变化类型生态贡献率; LE1、 LE0分别为某种土地利用变化类型所反映的变 化初期和末期土地利用类型所具有生态质量指 数; LA为该变化类型的面积; TA为区域总面积. 3 3 1985~2008 年江苏省土地利用的 时空转型 3 3. .1 1 土地利用功能结构转型 土地利用功能结构转型 根据土地利用类型转移矩阵模型, 按照土地 利用主导功能分类体系, 利用江苏省1985 年、 1995 年、 2005年、 2008年4期土地利用数据 (图1) , 计算 得到 1985~2008 年土地利用类型转移矩阵 (表2) , 可以看出 1985~2008 年江苏省土地利用类型转移 变化呈现如下特点: 1) 生产用地面积明显减少.1985~2008 年, 生产用地面积减少了 502 995 hm2 , 用地比例从 71.30%下降到 65.96%.按照二级地类来看, 农业 生产用地呈下降趋势, 减少了 576 933 hm2 .农业 生产用地转移的主要去向为农村生活用地、 城镇 生活用地和水域生态用地,转移比例分别为3.70%、 3.04% 和1.43%.工矿生产用地农业生产 用地呈上升趋势, 共计增加了 73 938 hm2 , 年增加 量为3 081 hm2 .工矿生产用地增加的主要来源为 农业生产用地、 牧草生态用地、 林地生态用地和水 域生态用地, 转移比例分别为 24.09%、 8.95% 、 2.31%和1.76%. 2) 生态用地面积不断增加.1985~2008 年, 生态用地面积增加了86 370 hm2 , 生态用地面积比 图1 江苏省1985年、 1995年、 2005年和2008年土地利用空间格局 Fig.1 Spatial pattern of land use in Jiangsu in 1985,1995,2005 and 2008 1444 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 例从 18.24%增加到18.94%.按照二级地类来看, 林业生态用地呈下降趋势, 减少了 18 633 hm2 , 林 业生态用地转移的主要去向为农业生产用地、 工 矿生产用地、 城镇生活用地和农村生活用地, 转移 比例分别为 4.29%、 1.34%、 1.02% 和0.64%.牧草 生态用地呈下降趋势, 减少了72 284 hm2 .牧草生 态用地减少的主要去向为水域生态用地、 农业生 产用地和工矿生产用地, 转移比例分别为23.23%、 12.81%和10.02%.水域生态用地呈增加趋势, 增 加了177 259 hm2 .水域生态用地增加的主要来源 为农业生产用地和牧草生态用地, 转移比例分别 为7.04%、 2.80%.其他生态用地面积变化不大. 3) 生活用地面积迅速增加.1985~2008 年, 生活用地面积增加了 491 139 hm2 , 用地比例从 10.46%增加到 15.10%.按照二级地类来看, 城镇 生活用地呈上升趋势, 增加了 226 566 hm2 .城镇 生活用地增加主要来自于农业生产用地、 农村生 活用地、 水域生态用地、 转移比例分别为 51.91%、 2.58 %和1.12 %.农村生活用地也呈上升趋势, 增 加了264 573 hm2 , 年增加量为11 024 hm2 .农村生 活用地增加主要来自于农业生产用地, 转移比例 为23.33%. 3 3. .2 2 土地利用功能空间转型 土地利用功能空间转型 以江苏省县 (市) 级行政区为基本单元, 采用 ArcGIS空间分析方法计算出不同年份各功能用地 重心, 得到 1985 年以来各功能用地重心动态演化 图 (图2) , 很好地反映了江苏省土地利用功能空间 转型过程. 农业生产用地重心落在江苏省几何重心西北 方向.1995年农业生产用地重心较1985年向西北 方向偏移了2.25 km, 2005年继续向西北方向偏移 2.25 km, 2008 年又向西北方向偏移 2.39 km, 3 个 时间段均偏向西北方向.苏南经济发展建设占用 造成 327 775 hm2 农业生产用地流失; 苏北地区由 于土地开发复垦使农业生产用地增加了 56 813 hm2 , 导致农业生产用地净减少量比苏南、 苏中小, 在两大主要力量共同作用下农业生产用地分布重 心总体向苏北方向偏移, 农业生产用地空间分布 的不均衡性进一步加剧. 工矿生产用地重心落在江苏省几何重心东北 方向, 并且偏移距离较大.1995 年工矿生产用地 重心较1985年向南偏移了5.95 km, 2005年向东南 方向偏移 23.36 km, 2008 年向西南方向偏移 24.81 km.1985~2008 年, 苏中、 苏南两地区的工矿生产 用地面积增幅 (48 520 hm2 ) 较苏北地区大 (33 541 hm2 ) , 导致工矿生产用地重心向苏中、 苏南地区迁 移, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓和. 生态用地重心落在江苏省几何重心东南方 向, 偏移距离较小.1995 年生态用地重心较 1985 年向西南偏移了0.66 km, 2005年向东南方向偏移 3.55 km, 2008 年向东南方向偏移 5.29 km, 3 个时 间段均向南偏移, 表明生态用地空间分布的不均 衡性有所增大.为实现江苏省农业生产用地的占 补平衡, 苏北大量的宜农后备资源得到开发, 使得 牧草生态用地及其他生态用地的减少, 1985~2008 年共计50 911 hm2 生态用地转为农业生产用地, 同 期苏南地区大力发展水面养殖使得 68 846 hm2 农 业生产用地转为水域生态用地, 导致生态用地重 心总体向苏南方向偏移. 城镇生活用地重心落在江苏省几何重心东南 表表2 2 1985 1985~ ~2008 2008 年江苏省土地利用转移矩阵 年江苏省土地利用转移矩阵 Table 2 Transition matrix of land use in Jiangsu from 1985 to 2008 土地主导功能类型 农业生产用地 工矿生产用地 林地生态用地 牧草生态用地 水域生态用地 其他生态用地 城镇生活用地 农村生活用地 农业 生产用地 (hm2 ) 6599466 625 14685 22698 22341 2 647 8825 工矿 生产用地 (hm2 ) 47801 123876 4585 17752 3499 142 1 771 林地 生态用地 (hm2 ) 6223 71 316583 125 204 60 88 345 牧草 生态用地 (hm2 ) 941 202 28 94764 8963 0 0 49 水域 生态用地 (hm2 ) 103369 92 577 41172 1321722 133 269 1698 其他 生态用地 (hm2 ) 163 0 185 0 0 1407 0 37 城镇 生活用地 (hm2 ) 220242 1575 3483 383 4740 19 182928 10927 农村 生活用地 (hm2 ) 268007 74 2206 359 2777 1 13799 861468 1445 地理科学33卷 方向.1995年生态用地重心较1985年向东南偏移 了28.79 km, 2005 年向东南方向偏移 12.40 km, 2008 年向西北方向偏移 7.70 km, 1985~1995 年、 1995~2005 年2个时间段均向南偏移, 远离几何重 心, 城镇生活用地空间分布的不均衡性在增大. 2005~2008 年向西北偏移, 偏向几何重心, 城镇生 活用地空间分布的不均衡性有所减小.1980~ 2000 年, 江苏省响应国家对外开放和沿海倾斜发 展战略, 将苏南作为重点发展地区, 进行重点投资 与建设, 由于用地相对于政策实施存在一定滞后 性, 从1980~2005 年各区域城镇生活用地面积变 化来看, 苏南城镇生活用地面积增加数量 (95 814 hm2 ) 是苏中 (12 621 hm2 ) 、 苏南 (8 182 hm2 ) 之和的4 倍多, 导致江苏省城镇生活用地重心向南偏移.进入21世纪, 江苏省基于区域发展不平衡进一步扩大 的趋势, 提出了促进苏北大发展战略实施战略 (2001年) 、 沿江开发战略(2003年)、 "三沿" 发展战 略(2004年) 、 江苏沿海地区发展战略 (2008年) 等一 系列区域统筹发展战略举措, 苏中、 苏北地区社会 经济发展及城镇化水平的提高, 尤其苏北地区 2006~2008 年城镇生活用地面积增加 42 429 hm2 , 苏中增加8 047 hm2 , 苏北、 苏中城镇生活用地面积 增加数量之和与苏南 (59 384 hm2 ) 基本接近, 使得 江苏省城镇生活用地重心向苏南方向移动的趋势 得到遏制, 逐渐向苏中、 苏北方向移动. 农村生活用地重心落在江苏省几何重心西北 方向.1995年农村生活用地重心较1985年向东南 偏移了 13.53 km, 2005 年向东南方向偏移 13.46 km, 2008 年向东南方向偏移 7.48 km, 3 个时间段 均向南偏移, 偏向几何重心.20世纪90年代, 苏南 经济发展快速, 农民收入增加较快, 新建的住宅用 地占地面积较大, 原有的宅基地处于闲置或废弃 状体, 农村居民点面积并未随着城镇用地的增加 而减少, 1985~2008年苏南农村生活用地面积增加 的数量 (154 577 hm2 ) 远远大于苏中 (56 904 hm2 ) 、 苏北 (52 590 hm2 ) 面积之和, 使得江苏省农村生活 用地重心整体向东南方向移动. 4 4 1985~2008年间江苏省土地利用时 空转型的生态环境响应 4 4. .1 1 区域生态环境综合质量演变 区域生态环境综合质量演变 根据公式 (3) , 计算得到江苏省 1985 年、 1995 年、 2005年2008年的区域生态环境质量指数, 结果 分别为 0.339 1 、 0.337 9、 0.337 4 和0.335 4.由此 图2 1985~2008 年江苏省各功能用地重心演化 Fig.2 The center changes of land with different functions in Jiangsu from 1985 to 2008 1446 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 可知, 江苏省总体生态环境质量基本维持稳定, 但是呈下降趋势.1985~1995 年、1995~2005 年、2005~2008 年3个时间段生态环境质量指数年均 下降幅度, 2005~2008年年均下降幅度最大. 4 4. . 2 2 各功能用地转型对生态环境影响的贡献度 各功能用地转型对生态环境影响的贡献度 区域内生态质量往往同时发生着改善和恶化 2 种相反趋势,在相当程度上这 2 种趋势在一定区 域内相互抵消,使其总体上维持相对稳定[15] .因此 区域生态环境指数的稳定并不意味着生态环境没 有发生改变.表4给出了 1985~2008 年期间江苏 省导致生态环境改善和退化的主要土地利用变化 类型的面积和贡献率.可以看出, 农业生产用地 被农村生活用地和城镇生活用地占用是江苏省生 态环境质量恶化的主导因素, 其中农业生产用地 转化成城镇生活用地占生态贡献率的 21.56%, 其 中农业生产用地转化成农村生活用地占生态贡献 率的 17.72%.牧草生态用地、 林地生态用地和水 域生态用地转化成农业生产用地也在一定程度上 导致了生态环境质量的恶化, 三者总和占生态贡 献率的25.98%.而农业生产用地转化成水域生态 用地是区域生态环境改善的主要因素, 占生态贡 献率的 82.12%.总体而言, 江苏省同时存在着生 态改善和恶化的2种趋势, 生态环境改善的趋势略 小于环境恶化的趋势.因此, 江苏省的生态环境 质量指数呈略微下降趋势, 但其总体生境质量变 化不大, 其区域整体的生态质量指数维持在 0.33 水平. 5 5 结论与讨论 1985~2008年, 江苏省在区域转型发展过程中 土地利用功能结构转型主要表现为生产用地面积 的减少, 生态用地、 生活用地面积的增加.按照二 级地类来看, 农业生产用地、 林业生态用地、 牧草 生态用地面积呈减少趋势, 工矿生产用地、 水域生 态用地、 城镇生活用地、 农村生活用地面积呈增加 趋势.其中农业生产用地转化为农村生活用地、 城镇生活用地、 水域生态用地; 牧草生态用地转化 为农业生产用地两种类型分布最为广泛.第一种 类型说明江苏省1985~2008年伴随着快速城市化, 农村生活用地、 城镇生活用地的不断扩张大量侵 占农业生产用地; 同时由于农业产业结构调整, 为 获得更大效益农业生产用地转为水域生态用地中 的坑塘水面.第二种类型说明为实现农业生产用 地总量的动态平衡推进的土地整治活动, 使得牧 草生产用地转为农业生产用地. 1985~2008年, 江苏省在区域转型发展过程中 土地利用功能空间转型主要表现为: 各功能用地 空间分布均呈现出不均衡性, 农业生产用地、 生态 用地、 农村生活用地空间分布的不均衡性进一步 加剧, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓 和, 城镇生活用地空间分布经历了先加剧后有所 缓和的阶段.农业生产用地分布重心总体向苏北 方向偏移, 工矿生产用地、 生态用地、 农村生活用 地重心向苏中、 苏南地区偏移, 城镇生活用地重心 经历向苏南偏移然后逐渐向苏中、 苏北方向移 动.城镇生活用地重心转移表征自 1985 年以来, 苏南发达、 苏北欠发达的总体格局依然存在趋势 并不断地加强, 2005年后区域差距有所缓和. 1985~2008年, 江苏省总体生态环境质量稍有 下降, 同时存在着生态改善和恶化的 2 种趋势, 生 态环境改善的趋势略小于环境恶化的趋势.农业 生产用地被农村生活用地和城镇生活用地占用是 江苏省生态环境质量退化的主导因素, 牧草生态 用地、 林地生态用地和水域生态用地转化成农业 表表3 3 导致区域生态环境改善和恶化的主要土地利用类型变化及贡献率 导致区域生态环境改善和恶化的主要土地利用类型变化及贡献率 Table 3 The major land use transformation types influence on the regional eco-environment 导致生态环境改善土地利用类型变化 农业生产用地-水域生态用地 农业生产用地-林地生态用地 水域生态用地-牧草生态用地 农村生活用地-农业生产用地 农村生活用地-水域生态用地 农业生产用地-牧草生态用地 总计 贡献率 0.00330 0.00032 0.00012 0.00007 0.00007 0.00004 0.00392 占贡献率 比率 (%) 82.12 7.94 3.02 1.70 1.68 1.06 97.52 导致生态环境恶化土地利用类型变化 农业生产用地-农村生活用地 农业生产用地-城镇生活用地 牧草生态用地-农业生产用地 牧草生态用地-工矿生产用地 林地生态用地-农业生产用地 水域生态用地-农业生产用地 总计 贡献率 0.00207 0.00170 0.00103 0.00103 0.00075 0.00071 0.00729 占贡献率 比率 (%) 21.56 17.72 10.73 10.71 7.83 7.42 75.97 1447 地理科学33卷 生产用地也在一定程度上导致了生态环境质量的 退化; 农业生产用地转化成水域生态用地是区域 生态环境改善的主要因素. 以江苏省为例, 对比1985~1995年、 1995~2005 年、 2005~2008 年3个时段社会经济发展和土地利 用转型特点可以看出, 2005~2008年江苏省总体上 处于工业化中期并向后期迈进阶段, 这个阶段的 土地利用转型的生态环境响应也最为剧烈, 但其 他区域在社会经济发展过程中是否存这一规律, 还需要进一步研究探讨. 参考文献 参考文献: : [1] 龙花楼. 中国农村宅基地转型的理论与证实[J]. 地理学报, 2006, 61 61(10): 1093~1100. 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A holistic approach to- wards assessment of severity of land degradation along the great wall in northern Shaanxi province, China[J]. Environmen- tal Monitoring and Assessment, 2003, 82 82(2): 187-202. 1448 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期Land Use Transformation and Its Eco-environmental Response Land Use Transformation and Its Eco-environmental Response in Process of the Regional Development: in Process of the Regional Development: A Case Study of Jiangsu Province A Case Study of Jiangsu Province LU Li-gang1 , ZHOU Sheng-lu1 ,ZHOU Bing-bing1 , DAI Liang1 , CHANG Ting1 , BAO Gui-ye2 ZHOU Hua1 , LI Zhi1 (1.School of Geography and Oceanography Sciences, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu 210046, China; 2. Jiangsu Land Surveying and Planning, Nanjing, Jiangsu 210024, China) Abstract Abstract: According to land use classification based on leading function of production, ecology and living, we took Jiangsu Province as a case study and made use of land use change/cover data in 1985, 1995, 2005 and 2008 respectively by remote sensing interpretation obtained from Landsat TM and ETM+. And then we quanti- tatively analyzed the characteristics of land functional structural and spatial transformation as well as its eco-environmental impacts. The methods discussed in the article include land use transfer matrix, gravity cen- ter model, index of regional eco-environmental quality and ecological contribution ratio of different kinds of land changes. The results show: 1) Land use changes in Jiangsu Province is chiefly manifested as the area de- crease of productive land and increase of ecological and living land. Main types of transformation are the con- version from agricultural productive land into rural and urban living land, and that from water and pasture eco- logical land into agricultural productive land. 2) From 1985 to 2008, the imbalance of agricultural productive land, ecological land and the distribution of rural living space are further sharpened while that of mining pro- ductive land is weakened. And the imbalance of spatial distribution of urban living land is intensified at the be- ginning while then slow down. 3) From 1985 to 2008, the eco-environment quality of Jiangsu Province de- clines slightly. The critical factor of eco-environmental degradation is the large occupation of agricultural pro- ductive land by rural and urban living land and that of eco-environmental improvement is the conversion from agricultural productive land into water. Key words Key words: land use transformation; leading function; eco-environment quality; regional development; Jiangsu Province 1449
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收稿日期 收稿日期: 2013-02-24; 修订日期 修订日期: 2013-06-08 基金项目 基金项目: 国土资源部公益性行业科研专项项目(201211050)资助. 作者简介 作者简介: 吕立刚 (1984-) , 男, 甘肃宁县人, 博士研究生, 主要研究方向为土地利用规划与资源环境遥感.E-mail: dg1227027@smail. nju.edu.cn 通讯作者 通讯作者: 周生路, 教授.E-mail: zhousl@nju.edu.cn 区域发展过程中土地利用转型及其 生态环境响应研究 ——以江苏省为例 吕立刚1 , 周生路1 , 周兵兵1 , 戴靓1 , 昌亭1 , 鲍桂叶2 , 周华1 , 李志1 (1.南京大学地理与海洋科学学院, 江苏 南京 210046; 2.江苏省土地勘测规划院, 江苏 南京 210024) 摘要 摘要: 以江苏省为例, 利用1985年、 1995年、 2005 年和2008 年4期遥感影像解译获取的土地利用变化数据, 按照 "生产-生态-生活" 土地利用主导功能分类, 通过土地利用转移矩阵、 重心转移、 区域生态环境质量指数、 土地利 用变化类型生态贡献率等方法, 定量研究江苏省土地利用功能结构转型、 空间转型特征及其生态环境响应规 律.研究表明: ① 1985~2008年, 江苏省土地利用主导功能结构变化主要表现为生产用地面积的减少, 生态用 地、 生活用地面积的增加.主要的转化类型为农业生产用地转化为农村生活用地、 城镇生活用地, 牧草生态用地 转化为农业生产用地.② 1985~2008年, 农业生产用地、 生态用地、 农村生活用地空间分布的不均衡性进一步 加剧, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓和, 城镇生活用地空间分布经历了先加剧后有所缓和的阶段. ③ 1985~2008年, 江苏省的生态环境质量稍有下降, 其中农业生产用地被农村和城镇生活用地大量占用是生态 环境质量退化的主导因素, 农业生产用地转化成水域生态用地是区域生态环境改善的主要因素. 关关键键词词: 土地利用转型; 主导功能; 生态环境质量; 区域发展; 江苏省 中图分类号 中图分类号: S158.1 文献标识码 文献标识码: A 文章编号 文章编号: 1000-0690(2013)12-1442-08 土地利用转型, 即土地利用形态在时间序列 上的变化, 是土地利用变化的表现形式之一[1, 2] . 社会经济发展影响土地利用形态, 土地利用形态 又反过来作用于社会经济的发展, 社会经济的转 型发展与土地利用形态的这种相互作用、 相互影 响促成了土地利用转型.土地利用转型最早是由 英国利兹大学的 Grainger 在其研究以林业为主的 国家土地利用时提出来的[3] , 随后龙花楼等将这一 研究理念引入中国[4] , 进行了土地利用转型的理 念、 理论与假说、 农村宅基地、 耕地等单一土地利 用类型的转型与耦合、 土地利用转型与乡村转型 发展等方面的研究[4] ; 其他学者开展了大城市空间 扩展与土地利用结构转型[5] 、 土地利用转型的必然 性等方面的研究[6] , 但从土地利用综合转型的视角 来研究区域土地利用变化的研究成果仍较为鲜 见.各土地利用类型都存在多种功能, 但总有其 主导功能.土地利用转型的表现之一是土地利用 主导功能的转型, 即土地利用的生产、 生态、 生活 (简称 "三生" ) 三大主导功能间的转化[7] , 是有限的 土地资源在各种主导功能之间进行数量和空间再 配置的动态过程.主导功能的转变反应了区域经 济社会转型发展的不同阶段[8] , 是研究土地利用转 型的重要切入点.此外, 在区域社会经济转型发 展过程中, 土地利用主导功能转型产生的大气污 染、 水环境恶化、 土壤质量退化、 生态系统退化等 环境问题业已引起社会各界的广泛关注[9] .已有 关于土地利用环境效应的研究, 多从土地的用途 视角探讨土地利用变化的环境效应, 研究区域多 为生态脆弱区[10] , 研究单元偏重于流域单元[11~13] 或 城市[14, 15] 单元, 而对以省域尺度的经济发达热点区 为对象进行长时间序列土地利用变化的环境效应 研究尚不多见. 第33卷第12期2013 年12月Vol.33 No.12 Dec., 2 0 1 3 地理科学SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 因此, 本文以江苏省为例, 基于 1985 年、 1995 年、 2005 年和 2008 年4期遥感解译数据, 定量研 究1985~2008 年间江苏省土地利用功能结构转 型、 空间转型特征及其生态环境响应规律, 揭示 区域转型发展过程中尤其是东部经济发达地区土 地利用主导功能的变化及其对生态环境造成的影 响, 以期为促进区域土地资源可持续利用研究提 供参考. 1 1 研究区概况 江苏省是中国最重要的经济省份之一.全省 土地面积 10.26*104 km2 , 境内地形以平原、 水面为 主, 两者占全省总面积的 82.38%.1985~2008 年, 江苏省人均 GDP 从1053 元(329 美元, 已按当年 汇率修正) 增加到 39 622 元(7 739 美元) , 三次产 业增加值比重为 30 ∶ 52.1 ∶ 17.9 变化为 6.10 ∶ 52.50 ∶ 41.40, 城镇化水平从 17.70%上升到 54.3%[16] .依 据钱纳里等人提出的多国增长模式[17] 和诺瑟姆城 市化发展的S型[18] 曲线, 江苏省从1985年前工业化 阶段和城市化起步阶段上升到2008年的工业化中 后期和城市化加速发展阶段. 2 2 数据来源与研究方法 2 2. .1 1 数据来源 数据来源 江苏省1985年、 1995年、 2005年、 2008年的土 地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据 中心.该数据以Landsat TM 和ETM+为主要信息 源解译完成, 分辨率为 100 m, 综合精度达 95 %以上[19] .其土地利用分类系统为 2 级, 6 个一级土地 利用类型, 分别为耕地、 林地、 草地、 水域、 建设用 地 (居民点和工矿用地) 及未利用地等, 和25 个二 级土地利用类型. 文章采用的土地利用基础数据是从土地利用 覆被角度出发, 基于自然属性视角进行分类.随 着社会各界对生态环境的关注, 不少学者先后从 生态角度提出了强调生态用地的分类方案[7, 20] . 此外, 有学者从经济发展的视角提出基于产业结 构的土地利用分类方案[21] .这些土地分类方案都 取得了不同程度的进展, 但仍存在研究区域土地 利用过程中人文因子与自然因子难以在同一研究 框架中综合考量的难题.因此, 本文借鉴这些思 想与分类方案, 采用基于生产用地、 生态用地与 生活用地三分法[7, 22] 以全面涵盖不同用地类型, 反 映经济生产、 生态环境与宜居生活作为区域经济 社会发展追求的多个维度.但是, 由于同一用地 类型可能兼顾多种功能, 从利用功能视角开展土 地分类具有一定难度.针对这一问题, 研究提出 基于行为主体的主观用地意图作为某一类土地的 土地利用主导功能类型.如虽然耕地既能生产粮 食, 又兼具生态功能, 甚至还具有娱乐教育的生 活功能, 但一般而言我们利用耕地的主要意图在 于生产粮食, 因此将之归为生产用地.基于 "三生" 与土地利用主导功能的视角, 通过归并本文 基础数据各用地类型, 建立"三生" 土地利用主导 功能分类方案 (表1) .同时, 借鉴李晓文[15] 等制定 的不同二级地类的生态环境质量值, 在此基础上 利用面积加权法对 "三生" 土地利用主导功能分 类生态环境质量指数进行赋值. 表表1 1 土地利用主导功能分类及其生态环境质量指数 土地利用主导功能分类及其生态环境质量指数 Table 1 Land use types based on dominant function and corresponding ecological environment quality value "三生" 土地利用主导功能分类 一级地类 生产用地 生态用地 生活用地 二级地类 农业生产用地 工矿生产用地 林地生态用地 牧草生态用地 水域生态用地 其他生态用地 城镇生活用地 农村生活用地 土地利用分类系统的二级地类 水田、 旱地 工交建设用地 有林地、 灌木林地、 疏林地、 其他林地 高覆盖度草地、 中覆盖度草地、 低覆盖度草地 河渠、 湖泊、 水库和坑塘、 冰川和永久积雪地、 海涂、 滩地 沙地、 戈壁、 盐碱地、 沼泽地、 裸土地、 裸岩石砾地、 裸岩石砾地 城镇用地 农村居民点用地 生态环境 质量指数 0.280 0.150 0.810 0.750 0.610 0.020 0.200 0.200 1443 地理科学33卷22. .2 2 研究方法 研究方法 2.2.1 土地利用功能结构转型模型 土地利用功能结构转型通过土地利用转移矩 阵模型实现.限于篇幅, 模型计算公式参见文献 [14, 23]. 2.2.2 土地利用功能空间转型模型 土地利用功能空间转型采用重心模型[24] 进行 表征, 假设某一区域由 n 个平面空间单元构成, 其中, 第i个单元的地理中心坐标为(Xi, Yi), Zi 为该平 面单元的某类型功能用地面积, 则研究区该类型 功能用地面积重心坐标( X ˉ , Y ˉ )为: X ˉ = ∑ i = 1 n XiZi / ∑ i = 1 n Zi Y ˉ = ∑ i = 1 n YiZi / ∑ i = 1 n Zi (1) 重心移动距离指某年份重心与随后相邻年份 重心之间的直线距离, 设第 t, (t+1) 年份重心分别 为PK (Xt, Yt) , PM (Xt+1, Yt+1) , 则相邻年份重心移动的 距离为: Dm = (Xt + 1 - Xt)2 -(Yt + 1 - Yt)2 (2) 2.2.3 土地利用转型的生态环境响应模型 1)区域生态环境质量指数.综合考虑区域 内各土地利用所具有的生态质量及面积比例, 定 量表征某一区域内生态环境质量的总体状况, 其 表达式为[14] : EVt = ∑ i = 1 n LUi * Ci/TA (3) 式(3) 中, EVt 为区域第 t 时期生态环境质量指数; LUi和Ci为该区域第t时期第i种土地利用类型的面 积和生态环境指数; TA 为区域总面积; n 为区域土 地利用类型数量. 2)区域总体土地利用功能转型的生态贡献 率.土地利用变化类型生态贡献率指某一种土地 利用类型变化所导致的区域生态质量的改变, 其 表达式为[25] CLEI =(LE1 - LE0)LA/TA (4) 式(4) 中, CLEI 为土地利用变化类型生态贡献率; LE1、 LE0分别为某种土地利用变化类型所反映的变 化初期和末期土地利用类型所具有生态质量指 数; LA为该变化类型的面积; TA为区域总面积. 3 3 1985~2008 年江苏省土地利用的 时空转型 3 3. .1 1 土地利用功能结构转型 土地利用功能结构转型 根据土地利用类型转移矩阵模型, 按照土地 利用主导功能分类体系, 利用江苏省1985 年、 1995 年、 2005年、 2008年4期土地利用数据 (图1) , 计算 得到 1985~2008 年土地利用类型转移矩阵 (表2) , 可以看出 1985~2008 年江苏省土地利用类型转移 变化呈现如下特点: 1) 生产用地面积明显减少.1985~2008 年, 生产用地面积减少了 502 995 hm2 , 用地比例从 71.30%下降到 65.96%.按照二级地类来看, 农业 生产用地呈下降趋势, 减少了 576 933 hm2 .农业 生产用地转移的主要去向为农村生活用地、 城镇 生活用地和水域生态用地,转移比例分别为3.70%、 3.04% 和1.43%.工矿生产用地农业生产 用地呈上升趋势, 共计增加了 73 938 hm2 , 年增加 量为3 081 hm2 .工矿生产用地增加的主要来源为 农业生产用地、 牧草生态用地、 林地生态用地和水 域生态用地, 转移比例分别为 24.09%、 8.95% 、 2.31%和1.76%. 2) 生态用地面积不断增加.1985~2008 年, 生态用地面积增加了86 370 hm2 , 生态用地面积比 图1 江苏省1985年、 1995年、 2005年和2008年土地利用空间格局 Fig.1 Spatial pattern of land use in Jiangsu in 1985,1995,2005 and 2008 1444 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 例从 18.24%增加到18.94%.按照二级地类来看, 林业生态用地呈下降趋势, 减少了 18 633 hm2 , 林 业生态用地转移的主要去向为农业生产用地、 工 矿生产用地、 城镇生活用地和农村生活用地, 转移 比例分别为 4.29%、 1.34%、 1.02% 和0.64%.牧草 生态用地呈下降趋势, 减少了72 284 hm2 .牧草生 态用地减少的主要去向为水域生态用地、 农业生 产用地和工矿生产用地, 转移比例分别为23.23%、 12.81%和10.02%.水域生态用地呈增加趋势, 增 加了177 259 hm2 .水域生态用地增加的主要来源 为农业生产用地和牧草生态用地, 转移比例分别 为7.04%、 2.80%.其他生态用地面积变化不大. 3) 生活用地面积迅速增加.1985~2008 年, 生活用地面积增加了 491 139 hm2 , 用地比例从 10.46%增加到 15.10%.按照二级地类来看, 城镇 生活用地呈上升趋势, 增加了 226 566 hm2 .城镇 生活用地增加主要来自于农业生产用地、 农村生 活用地、 水域生态用地、 转移比例分别为 51.91%、 2.58 %和1.12 %.农村生活用地也呈上升趋势, 增 加了264 573 hm2 , 年增加量为11 024 hm2 .农村生 活用地增加主要来自于农业生产用地, 转移比例 为23.33%. 3 3. .2 2 土地利用功能空间转型 土地利用功能空间转型 以江苏省县 (市) 级行政区为基本单元, 采用 ArcGIS空间分析方法计算出不同年份各功能用地 重心, 得到 1985 年以来各功能用地重心动态演化 图 (图2) , 很好地反映了江苏省土地利用功能空间 转型过程. 农业生产用地重心落在江苏省几何重心西北 方向.1995年农业生产用地重心较1985年向西北 方向偏移了2.25 km, 2005年继续向西北方向偏移 2.25 km, 2008 年又向西北方向偏移 2.39 km, 3 个 时间段均偏向西北方向.苏南经济发展建设占用 造成 327 775 hm2 农业生产用地流失; 苏北地区由 于土地开发复垦使农业生产用地增加了 56 813 hm2 , 导致农业生产用地净减少量比苏南、 苏中小, 在两大主要力量共同作用下农业生产用地分布重 心总体向苏北方向偏移, 农业生产用地空间分布 的不均衡性进一步加剧. 工矿生产用地重心落在江苏省几何重心东北 方向, 并且偏移距离较大.1995 年工矿生产用地 重心较1985年向南偏移了5.95 km, 2005年向东南 方向偏移 23.36 km, 2008 年向西南方向偏移 24.81 km.1985~2008 年, 苏中、 苏南两地区的工矿生产 用地面积增幅 (48 520 hm2 ) 较苏北地区大 (33 541 hm2 ) , 导致工矿生产用地重心向苏中、 苏南地区迁 移, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓和. 生态用地重心落在江苏省几何重心东南方 向, 偏移距离较小.1995 年生态用地重心较 1985 年向西南偏移了0.66 km, 2005年向东南方向偏移 3.55 km, 2008 年向东南方向偏移 5.29 km, 3 个时 间段均向南偏移, 表明生态用地空间分布的不均 衡性有所增大.为实现江苏省农业生产用地的占 补平衡, 苏北大量的宜农后备资源得到开发, 使得 牧草生态用地及其他生态用地的减少, 1985~2008 年共计50 911 hm2 生态用地转为农业生产用地, 同 期苏南地区大力发展水面养殖使得 68 846 hm2 农 业生产用地转为水域生态用地, 导致生态用地重 心总体向苏南方向偏移. 城镇生活用地重心落在江苏省几何重心东南 表表2 2 1985 1985~ ~2008 2008 年江苏省土地利用转移矩阵 年江苏省土地利用转移矩阵 Table 2 Transition matrix of land use in Jiangsu from 1985 to 2008 土地主导功能类型 农业生产用地 工矿生产用地 林地生态用地 牧草生态用地 水域生态用地 其他生态用地 城镇生活用地 农村生活用地 农业 生产用地 (hm2 ) 6599466 625 14685 22698 22341 2 647 8825 工矿 生产用地 (hm2 ) 47801 123876 4585 17752 3499 142 1 771 林地 生态用地 (hm2 ) 6223 71 316583 125 204 60 88 345 牧草 生态用地 (hm2 ) 941 202 28 94764 8963 0 0 49 水域 生态用地 (hm2 ) 103369 92 577 41172 1321722 133 269 1698 其他 生态用地 (hm2 ) 163 0 185 0 0 1407 0 37 城镇 生活用地 (hm2 ) 220242 1575 3483 383 4740 19 182928 10927 农村 生活用地 (hm2 ) 268007 74 2206 359 2777 1 13799 861468 1445 地理科学33卷 方向.1995年生态用地重心较1985年向东南偏移 了28.79 km, 2005 年向东南方向偏移 12.40 km, 2008 年向西北方向偏移 7.70 km, 1985~1995 年、 1995~2005 年2个时间段均向南偏移, 远离几何重 心, 城镇生活用地空间分布的不均衡性在增大. 2005~2008 年向西北偏移, 偏向几何重心, 城镇生 活用地空间分布的不均衡性有所减小.1980~ 2000 年, 江苏省响应国家对外开放和沿海倾斜发 展战略, 将苏南作为重点发展地区, 进行重点投资 与建设, 由于用地相对于政策实施存在一定滞后 性, 从1980~2005 年各区域城镇生活用地面积变 化来看, 苏南城镇生活用地面积增加数量 (95 814 hm2 ) 是苏中 (12 621 hm2 ) 、 苏南 (8 182 hm2 ) 之和的4 倍多, 导致江苏省城镇生活用地重心向南偏移.进入21世纪, 江苏省基于区域发展不平衡进一步扩大 的趋势, 提出了促进苏北大发展战略实施战略 (2001年) 、 沿江开发战略(2003年)、 "三沿" 发展战 略(2004年) 、 江苏沿海地区发展战略 (2008年) 等一 系列区域统筹发展战略举措, 苏中、 苏北地区社会 经济发展及城镇化水平的提高, 尤其苏北地区 2006~2008 年城镇生活用地面积增加 42 429 hm2 , 苏中增加8 047 hm2 , 苏北、 苏中城镇生活用地面积 增加数量之和与苏南 (59 384 hm2 ) 基本接近, 使得 江苏省城镇生活用地重心向苏南方向移动的趋势 得到遏制, 逐渐向苏中、 苏北方向移动. 农村生活用地重心落在江苏省几何重心西北 方向.1995年农村生活用地重心较1985年向东南 偏移了 13.53 km, 2005 年向东南方向偏移 13.46 km, 2008 年向东南方向偏移 7.48 km, 3 个时间段 均向南偏移, 偏向几何重心.20世纪90年代, 苏南 经济发展快速, 农民收入增加较快, 新建的住宅用 地占地面积较大, 原有的宅基地处于闲置或废弃 状体, 农村居民点面积并未随着城镇用地的增加 而减少, 1985~2008年苏南农村生活用地面积增加 的数量 (154 577 hm2 ) 远远大于苏中 (56 904 hm2 ) 、 苏北 (52 590 hm2 ) 面积之和, 使得江苏省农村生活 用地重心整体向东南方向移动. 4 4 1985~2008年间江苏省土地利用时 空转型的生态环境响应 4 4. .1 1 区域生态环境综合质量演变 区域生态环境综合质量演变 根据公式 (3) , 计算得到江苏省 1985 年、 1995 年、 2005年2008年的区域生态环境质量指数, 结果 分别为 0.339 1 、 0.337 9、 0.337 4 和0.335 4.由此 图2 1985~2008 年江苏省各功能用地重心演化 Fig.2 The center changes of land with different functions in Jiangsu from 1985 to 2008 1446 吕立刚等:区域发展过程中土地利用转型及其生态环境响应研究 12期 可知, 江苏省总体生态环境质量基本维持稳定, 但是呈下降趋势.1985~1995 年、1995~2005 年、2005~2008 年3个时间段生态环境质量指数年均 下降幅度, 2005~2008年年均下降幅度最大. 4 4. . 2 2 各功能用地转型对生态环境影响的贡献度 各功能用地转型对生态环境影响的贡献度 区域内生态质量往往同时发生着改善和恶化 2 种相反趋势,在相当程度上这 2 种趋势在一定区 域内相互抵消,使其总体上维持相对稳定[15] .因此 区域生态环境指数的稳定并不意味着生态环境没 有发生改变.表4给出了 1985~2008 年期间江苏 省导致生态环境改善和退化的主要土地利用变化 类型的面积和贡献率.可以看出, 农业生产用地 被农村生活用地和城镇生活用地占用是江苏省生 态环境质量恶化的主导因素, 其中农业生产用地 转化成城镇生活用地占生态贡献率的 21.56%, 其 中农业生产用地转化成农村生活用地占生态贡献 率的 17.72%.牧草生态用地、 林地生态用地和水 域生态用地转化成农业生产用地也在一定程度上 导致了生态环境质量的恶化, 三者总和占生态贡 献率的25.98%.而农业生产用地转化成水域生态 用地是区域生态环境改善的主要因素, 占生态贡 献率的 82.12%.总体而言, 江苏省同时存在着生 态改善和恶化的2种趋势, 生态环境改善的趋势略 小于环境恶化的趋势.因此, 江苏省的生态环境 质量指数呈略微下降趋势, 但其总体生境质量变 化不大, 其区域整体的生态质量指数维持在 0.33 水平. 5 5 结论与讨论 1985~2008年, 江苏省在区域转型发展过程中 土地利用功能结构转型主要表现为生产用地面积 的减少, 生态用地、 生活用地面积的增加.按照二 级地类来看, 农业生产用地、 林业生态用地、 牧草 生态用地面积呈减少趋势, 工矿生产用地、 水域生 态用地、 城镇生活用地、 农村生活用地面积呈增加 趋势.其中农业生产用地转化为农村生活用地、 城镇生活用地、 水域生态用地; 牧草生态用地转化 为农业生产用地两种类型分布最为广泛.第一种 类型说明江苏省1985~2008年伴随着快速城市化, 农村生活用地、 城镇生活用地的不断扩张大量侵 占农业生产用地; 同时由于农业产业结构调整, 为 获得更大效益农业生产用地转为水域生态用地中 的坑塘水面.第二种类型说明为实现农业生产用 地总量的动态平衡推进的土地整治活动, 使得牧 草生产用地转为农业生产用地. 1985~2008年, 江苏省在区域转型发展过程中 土地利用功能空间转型主要表现为: 各功能用地 空间分布均呈现出不均衡性, 农业生产用地、 生态 用地、 农村生活用地空间分布的不均衡性进一步 加剧, 工矿生产用地空间分布的不均衡性有所缓 和, 城镇生活用地空间分布经历了先加剧后有所 缓和的阶段.农业生产用地分布重心总体向苏北 方向偏移, 工矿生产用地、 生态用地、 农村生活用 地重心向苏中、 苏南地区偏移, 城镇生活用地重心 经历向苏南偏移然后逐渐向苏中、 苏北方向移 动.城镇生活用地重心转移表征自 1985 年以来, 苏南发达、 苏北欠发达的总体格局依然存在趋势 并不断地加强, 2005年后区域差距有所缓和. 1985~2008年, 江苏省总体生态环境质量稍有 下降, 同时存在着生态改善和恶化的 2 种趋势, 生 态环境改善的趋势略小于环境恶化的趋势.农业 生产用地被农村生活用地和城镇生活用地占用是 江苏省生态环境质量退化的主导因素, 牧草生态 用地、 林地生态用地和水域生态用地转化成农业 表表3 3 导致区域生态环境改善和恶化的主要土地利用类型变化及贡献率 导致区域生态环境改善和恶化的主要土地利用类型变化及贡献率 Table 3 The major land use transformation types influence on the regional eco-environment 导致生态环境改善土地利用类型变化 农业生产用地-水域生态用地 农业生产用地-林地生态用地 水域生态用地-牧草生态用地 农村生活用地-农业生产用地 农村生活用地-水域生态用地 农业生产用地-牧草生态用地 总计 贡献率 0.00330 0.00032 0.00012 0.00007 0.00007 0.00004 0.00392 占贡献率 比率 (%) 82.12 7.94 3.02 1.70 1.68 1.06 97.52 导致生态环境恶化土地利用类型变化 农业生产用地-农村生活用地 农业生产用地-城镇生活用地 牧草生态用地-农业生产用地 牧草生态用地-工矿生产用地 林地生态用地-农业生产用地 水域生态用地-农业生产用地 总计 贡献率 0.00207 0.00170 0.00103 0.00103 0.00075 0.00071 0.00729 占贡献率 比率 (%) 21.56 17.72 10.73 10.71 7.83 7.42 75.97 1447 地理科学33卷 生产用地也在一定程度上导致了生态环境质量的 退化; 农业生产用地转化成水域生态用地是区域 生态环境改善的主要因素. 以江苏省为例, 对比1985~1995年、 1995~2005 年、 2005~2008 年3个时段社会经济发展和土地利 用转型特点可以看出, 2005~2008年江苏省总体上 处于工业化中期并向后期迈进阶段, 这个阶段的 土地利用转型的生态环境响应也最为剧烈, 但其 他区域在社会经济发展过程中是否存这一规律, 还需要进一步研究探讨. 参考文献 参考文献: : [1] 龙花楼. 中国农村宅基地转型的理论与证实[J]. 地理学报, 2006, 61 61(10): 1093~1100. 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Jiangsu Land Surveying and Planning, Nanjing, Jiangsu 210024, China) Abstract Abstract: According to land use classification based on leading function of production, ecology and living, we took Jiangsu Province as a case study and made use of land use change/cover data in 1985, 1995, 2005 and 2008 respectively by remote sensing interpretation obtained from Landsat TM and ETM+. And then we quanti- tatively analyzed the characteristics of land functional structural and spatial transformation as well as its eco-environmental impacts. The methods discussed in the article include land use transfer matrix, gravity cen- ter model, index of regional eco-environmental quality and ecological contribution ratio of different kinds of land changes. The results show: 1) Land use changes in Jiangsu Province is chiefly manifested as the area de- crease of productive land and increase of ecological and living land. Main types of transformation are the con- version from agricultural productive land into rural and urban living land, and that from water and pasture eco- logical land into agricultural productive land. 2) From 1985 to 2008, the imbalance of agricultural productive land, ecological land and the distribution of rural living space are further sharpened while that of mining pro- ductive land is weakened. And the imbalance of spatial distribution of urban living land is intensified at the be- ginning while then slow down. 3) From 1985 to 2008, the eco-environment quality of Jiangsu Province de- clines slightly. The critical factor of eco-environmental degradation is the large occupation of agricultural pro- ductive land by rural and urban living land and that of eco-environmental improvement is the conversion from agricultural productive land into water. Key words Key words: land use transformation; leading function; eco-environment quality; regional development; Jiangsu Province 1449