區(qū)域土地利用變化的人文因素分析——以井岡山市為例 *

夏 斌,劉 潔,2,李 軍,2,聶云峰

(1.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所,廣州 510640;2.中國科學(xué)院研究生院,北京 100049;3.南昌航空大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院,南昌330063)

土地利用/覆被變化(Land use and land cover change,簡稱LUCC)是全球環(huán)境變化研究的熱點(diǎn)和前沿問題。隨著研究的日益深入,土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素特別是人文因素的研究逐漸成為該領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[1-5]。對井岡山市土地利用現(xiàn)狀及1996-2005年間的土地利用變化情況進(jìn)行分析,采用定性與定量分析相結(jié)合的方法,對井岡山市土地利用變化的人文驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行系統(tǒng)分析,旨在為該地區(qū)及相似地區(qū)的土地利用調(diào)控與管理提供有益的參考。

1 研究區(qū)域及研究資料

1.1 研究區(qū)概況

井岡山市位于江西省西南部,地處湘贛兩省交界的羅霄山脈中段,東連江西泰和、遂川兩縣,南鄰湖南炎陵縣,西靠湖南茶陵縣,北接江西永新縣,是江西省西南的門戶[6]。井岡山市是一個(gè)典型的山區(qū)市,境內(nèi)平均海拔381.5 m。2000年5月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)將原井岡山市與原寧岡縣合并組建新的井岡山市,由省直轄,吉安市代管。全市土地總面積為1 297.53 km2,總?cè)丝?5.18萬余人,轄17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和一個(gè)街道辦事處。近年來,井岡山市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。2005年,井岡山市國民生產(chǎn)總值為12.69億,第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別占國民生產(chǎn)總值的18.20%、30.18%和51.62%,第三產(chǎn)業(yè)成為井岡山市國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。

1.2 研究資料

2 井岡山市土地利用現(xiàn)狀分析

根據(jù)2005年井岡山市土地變更調(diào)查資料,井岡山市土地總面積為129 753.07 hm2,其中農(nóng)用地123 204.45 hm2,占土地總面積的94.95%;建設(shè)用地4 626.91 hm2,占土地總面積的3.57%;未利用地面積1 921.71 hm2,占土地總面積的1.48%。土地利用結(jié)構(gòu)如表1所示:

表1 2005年井岡山市土地利用結(jié)構(gòu)

井岡山市的農(nóng)用地包括耕地、園地、林地和其它農(nóng)用地4個(gè)次一級地類,境內(nèi)無牧草地。由表1可見,在這些地類中林地的面積比例高達(dá)84.64%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它地類的面積比例;其次是耕地占7.57%、其它農(nóng)用地(包括農(nóng)村道路、坑塘水面、養(yǎng)殖水面、農(nóng)田水利和田坎等)占2.41%、園地占0.33%。林地面積在農(nóng)用地總面積中占絕對優(yōu)勢,2005年井岡山市林地面積為109 819.94 hm2,占農(nóng)用地總面積的89.14%。林地在井岡山市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布。2005年末井岡山市建設(shè)用地的總面積為4 626.91 hm2,占全市土地總面積的3.57%。建設(shè)用地的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為:居民點(diǎn)及工礦用地為3 928.33 hm2,占土地總面積的3.03%;交通用地為458.29 hm2,占土地總面積的0.35%;水利設(shè)施用地240.29 hm2,占土地總面積的0.19%。2005年井岡山市未利用地的總面積為1 921.71 hm2,占全市土地總面積的1.48%。

表2 井岡山市歷年農(nóng)用地面積變化情況 hm2

3 井岡山市土地利用動(dòng)態(tài)分析

3.1 農(nóng)用地變化分析

表2表明,2005年底,井岡山市農(nóng)用地面積為123 204.45 hm2,比1996年凈減少923.89 hm2,平均每年減少102.65 hm2。1996-2002年間井岡山市的耕地面積呈逐漸下降趨勢,其變化幅度不是很大;但是在2003年,全市耕地面積發(fā)生了顯著的減少,2003年比2002年減少326.83 hm2,這主要是由于新城區(qū)建設(shè)占用了耕地;2004-2005年基本穩(wěn)定在2003年的水平上。1996-2001年間井岡山市的園地面積變化不大,總體上呈緩慢減少的趨勢;但是在2002-2005年,全市園地面積顯著減少,總共減少了153.33 hm2。根據(jù)歷年井岡山市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù),1996-2001年井岡山市的林地面積呈緩慢減少的趨勢,但減少量不大。2002年林地面積有較顯著下降,比2001年減少了177.38 hm2,這主要是由于新城區(qū)建設(shè)征地占用了一部分林地。但是2003年又有所增加,比2002年增加了209.01 hm2,是由于井岡山市推行國家的退耕還林政策,把一部分坡度較大不適宜耕作的耕地退還為林地的結(jié)果。2004年則比2003年減少了207.06 hm2,是由于井岡山市為了新城區(qū)建設(shè)而進(jìn)行新一輪征地,占用了一部分林地而使林地面積減少。2005年林地面積比2004年略有減少。

3.2 建設(shè)用地變化分析

表3表明,井岡山市建設(shè)用地規(guī)模由1996年的3 576.23 hm2增加到2005年的4 626.91 hm2,凈增加1 050.68 hm2。其中居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地增加810.70 hm2,交通用地增加162.44 hm2,水利設(shè)施用地增加77.54 hm2。從歷年建設(shè)用地變化看,1997-2001年建設(shè)用地增速較緩,平均每年增加20.14 hm2;2002-2004年建設(shè)用地增速較快,平均每年增加309.59 hm2。

表3 井岡山市歷年建設(shè)用地面積變化情況 hm2

表4 井岡山市歷年未利用地面積變化情況統(tǒng)計(jì)表 hm2

3.3 未利用地變化分析

表4表明,井岡山市的未利用土地面積呈現(xiàn)逐年減少的趨勢,1996-2005年間未利用土地總共減少了97.35 hm2,每年都有不同程度的減少。井岡山市未利用地中的其它土地在1996-2003年間保持為1 152.76 hm2,未發(fā)生變化,而 2003-2004年間則減少了29.44 hm2。

4 井岡山市土地利用變化的人文因素分析

4.1 指標(biāo)選取

許多學(xué)者從宏觀角度總結(jié)了影響土地利用變化的人文因素,認(rèn)為人口、經(jīng)濟(jì)、城市化和政策是其中的主要因素[7]。基于對人文因素的定性分析和統(tǒng)計(jì)資料的整理,從影響土地利用變化的人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等人文因素中選擇了22個(gè)相關(guān)指標(biāo)和5個(gè)土地利用變化率指標(biāo)(表5)。在此基礎(chǔ)上,從井岡山市統(tǒng)計(jì)年鑒獲取22個(gè)人文因素的指標(biāo)值,共同構(gòu)建指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣,以便定量地解釋人文因素對土地利用變化的影響。

4.2 指標(biāo)構(gòu)建與數(shù)據(jù)處理

(1)土地利用類型的變化率。土地利用類型的變化率計(jì)算式如式(1)。

3.提高農(nóng)村幼兒園繪本閱讀活動(dòng)的多元化。農(nóng)村幼兒園老師應(yīng)靈活使用游戲式、表演式、親子式等多種繪本閱讀模式。幼兒園老師可以根據(jù)繪本閱讀教材內(nèi)容來創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)一些趣味性和互動(dòng)性強(qiáng)的游戲，幫助幼兒更加準(zhǔn)確的理解和把握繪本閱讀材料角色的感情和特征，活躍幼兒繪本閱讀氛圍，提高幼兒繪本閱讀的注意力以及培養(yǎng)幼兒繪本閱讀的興趣愛好；幼兒園老師可以先讓幼兒獨(dú)立閱讀和了解繪本內(nèi)容，隨后讓幼兒扮演繪本材料中不同的角色，幼兒相互配合共同完成繪本所講述的故事，有利于鍛煉幼兒的語言表達(dá)能力、記憶力以及團(tuán)結(jié)合作能力等等。

式中:Lci——第 i個(gè)土地利用類型的變化率;Lin——第i個(gè)土地利用類型在第n年的指標(biāo)值,1996≤n≤2004;Ln+1i ——第i個(gè)土地利用類型在第n+1年的指標(biāo)值。

(2)人文因素指標(biāo)變化率。人文因素指標(biāo)變化率計(jì)算式如式(2)。

式中:Hci——第i個(gè)人文因素指標(biāo)變化率;Hin——第i個(gè)人文因素在第n年的指標(biāo)值,1996≤n≤2004;Hn+1i ——第i個(gè)人文因素在第n+1年的指6標(biāo)值。

將1996-2005年井岡山市土地利用數(shù)據(jù)和所選22個(gè)人文因素指標(biāo)值代入公式(1)和公式(2),生成1996-2005年井岡山市土地利用變化率和人文因素變化率的原始數(shù)據(jù)矩陣表作為土地利用變化人文驅(qū)動(dòng)因素分析的數(shù)據(jù)源,并進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理,生成無量綱的數(shù)據(jù)。

表5 井岡山市土地利用變化定量分析指標(biāo)表

4.3 人文因子提取

在SPSS數(shù)據(jù)分析環(huán)境下,采用方差最大正交旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行因子分析,并根據(jù)特征值大于1的原則提取5個(gè)人文因子。由表6可知,5個(gè)因子的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到89.185%,說明井岡山市土地利用變化與這5個(gè)因子之間的一致性關(guān)系較好,其變化信息的89.185%可由這5個(gè)因子來解釋。5個(gè)因子的因子載荷矩陣見表 7。由表7可知,第一主因子(F1)的特征值為 7.176,解釋方差貢獻(xiàn)率為32.618%。其中第三產(chǎn)業(yè)總值(X6)、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重(X18)、國內(nèi)生產(chǎn)總值(X3)、旅游收入(X15)在F1上具有最大正值載荷。2005年,井岡山市的旅游收入高達(dá)10億元,以旅游業(yè)為龍頭的第三產(chǎn)業(yè)占全市國內(nèi)生產(chǎn)總值的51.62%,鑒于旅游業(yè)已成為該市經(jīng)濟(jì)總量增長、財(cái)政增收、農(nóng)民增收的主要來源,故將F1命名為旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子。

表6 人文因子特征值及貢獻(xiàn)率

第二主因子(F2)的特征值為5.731,解釋方差貢獻(xiàn)率為26.052%。畜牧業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重(X21)、財(cái)政收入(X14)、農(nóng)民人均純收入(X13)、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值(X7)、第一產(chǎn)業(yè)總值(X4)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重(X19)等6個(gè)指標(biāo)在F2因子上有最大的正值載荷,與F2成正相關(guān);第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重(X16)和漁業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重(X22)在F2因子上有最大的負(fù)值載荷,與F2成負(fù)相關(guān)。由于與F2高度相關(guān)的指標(biāo)均與農(nóng)業(yè)有關(guān),在一定程度上代表了研究區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平,故將F2因子命名為農(nóng)業(yè)發(fā)展因子。

第三主因子(F3)的特征值為3.464,解釋方差貢獻(xiàn)率為15.744%。第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重(X17)、社會(huì)消費(fèi)品零售總額(X12)、工業(yè)總產(chǎn)值(X9)、第二產(chǎn)業(yè)總值(X5)和農(nóng)業(yè)人口(X1)在F3上具有最大的正值載荷,與F3成正相關(guān)。由于第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重(X17)、工業(yè)總產(chǎn)值(X9)、第二產(chǎn)業(yè)總值(X5)具有最大正值載荷,在一定程度上代表了研究區(qū)的工業(yè)發(fā)展水平,故將F3命名為工業(yè)發(fā)展因子。

第四主因子(F4)的特征值為1.843,解釋方差貢獻(xiàn)率為8.379%。林業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重(X20)和林業(yè)總產(chǎn)值(X8)在F4上具有最大正值載荷,固定資產(chǎn)投資(X11)在F4上具有最大負(fù)值載荷。由此可以認(rèn)為F4代表了研究區(qū)的林業(yè)發(fā)展水平,故將F4命名為林業(yè)發(fā)展因子。

第五主因子(F5)的特征值為1.406,解釋方差貢獻(xiàn)率為6.393%。非農(nóng)業(yè)人口(X2)和建筑業(yè)增加值(X10)在F5上具有最大負(fù)值載荷。其中非農(nóng)業(yè)人口(X2)具有最大載荷,故將 F5命名為人口增長因子。

4.4 人文因素的回歸分析

應(yīng)用SPSS軟件提供的線性回歸模型,以土地利用變化率指標(biāo)(Y1,Y2,Y3,Y4,Y5)為因變量,以人文因子(F1,F2,F3,F4,F5)為自變量進(jìn)行多元回歸分析,得到表8所示土地利用變化率與人文因素因子的多元回歸模型。

表7 人文因子載荷矩陣

表8 土地利用變化率回歸模型

從耕地變化的回歸模型看,其相關(guān)系數(shù) R=0.833,說明耕地變化與人文因子F有顯著的線性相關(guān)性;決定系數(shù)R2=0.816,表示這5個(gè)因子可以解釋81.6%的耕地變化信息。各因子的系數(shù)大小不同,說明對耕地變化的影響作用也不相同。林業(yè)發(fā)展因子F4的系數(shù)最大,說明林業(yè)是影響井岡山市耕地面積變化的主要因素。這與實(shí)際情況較為吻合,是井岡山市推行國家的退耕還林政策,把一部分坡度較大不適宜耕作的耕地退還為林地的結(jié)果。其次為工業(yè)發(fā)展因子F3,其系數(shù)為0.352,僅小于林業(yè)發(fā)展因子,說明除林業(yè)發(fā)展因子外,工業(yè)特別是工礦用地的擴(kuò)張是影響當(dāng)?shù)馗刈兓挠忠恢匾蛩?。相比較而言,旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子、農(nóng)業(yè)發(fā)展因子和人口增長因子對耕地變化的影響作用較小。

林地是研究區(qū)最主要的土地利用類型。林地變化回歸模型的決定系數(shù)R2=0.721,表示這5個(gè)因子可以解釋72.1%的林地變化信息。從回歸方程各人文因子的系數(shù)大小可以知道各因子對林地變化的影響作用大小不同。旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子F1的影響作用最大,其次為林業(yè)發(fā)展因子F4和工業(yè)發(fā)展因子F3。具體而言,井岡山市旅游產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展使得旅游用地及與之配套的交通用地大量占用了林地,此外井岡山市新城區(qū)和工業(yè)園區(qū)的建設(shè)也占用了大量林地。旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子F1對林地變化的重要影響作用很好的在林地變化回歸模型的回歸系數(shù)中體現(xiàn)了出來。根據(jù)井岡山市2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全市林地面積占土地總面積高達(dá)84.64%,但是全市林業(yè)產(chǎn)值僅占農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的19.11%,兩者形成了巨大反差,這就表明該市林地的經(jīng)濟(jì)效益相對低下,同時(shí)也說明其林業(yè)用地大有潛力可挖,可以成為推動(dòng)井岡山市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

園地變化回歸模型的相關(guān)系數(shù)R=0.790,說明園地變化與人文因子F有顯著的線性關(guān)系;決定系數(shù)R2=0.624,表示5個(gè)人文因子可以解釋62.4%的園地變化信息。從各因子系數(shù)來看,人口增長因子F5的系數(shù)最大,這說明在園地面積的變化過程中,人口的增長起主要作用,其次是農(nóng)業(yè)發(fā)展因子F2和工業(yè)發(fā)展因子F3,旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子F1和林業(yè)發(fā)展因子F4對園地影響最小。

從居民點(diǎn)及工礦用地回歸模型看,其相關(guān)系數(shù)R=0.820,說明居民點(diǎn)及工礦用地變化率與人文因子F有顯著的線性相關(guān)性;決定系數(shù)R2=0.672,表示這5個(gè)因子可以解釋67.2%的居民點(diǎn)及工礦用地變化信息。各因子的系數(shù)大小不同,說明對居民點(diǎn)及工礦用地變化的影響作用也不相同。旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子F1的影響作用最大,其次為工業(yè)發(fā)展因子F3和人口增長因子F5,農(nóng)業(yè)發(fā)展因子F2和林業(yè)發(fā)展因子F4的影響較小。

交通運(yùn)輸用地雖然總量并不很大,但近些年來的變化卻十分顯著。從交通運(yùn)輸用地回歸模型可知,交通運(yùn)輸用地回歸模型的相關(guān)系數(shù)R=0.616,說明交通運(yùn)輸用地變化與人文因子F有較顯著的線性相關(guān);決定系數(shù)R2=0.463,表明這5個(gè)因子可以解釋46.3%的交通運(yùn)輸用地變化信息。從回歸方程的系數(shù)大小可知,各因子對交通運(yùn)輸用地的影響作用不相同,其中旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子F1和工業(yè)發(fā)展因子F3的影響作用最為明顯,并且與交通運(yùn)輸用地的變化成正相關(guān)。交通建設(shè)是推動(dòng)井岡山市旅游產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要條件,這正好印證了“要想富,先修路”俗語。其次是人口增長對交通運(yùn)輸用地變化的影響也比較明顯,農(nóng)業(yè)發(fā)展因子和林業(yè)發(fā)展因子的影響相對較小。

5 結(jié) 論

(1)對井岡山市土地利用變化的分析結(jié)果表明:耕地面積呈逐漸下降趨勢,平均每年減少36.61 hm2;園地面積顯著減少,平均每年減少15.61 hm2;林地面積呈緩慢減少的趨勢,平均每年減少 23.6 hm2;建設(shè)用地規(guī)模增速很快,平均每年增加105.07 hm2。

(2)運(yùn)用因子分析方法將影響井岡山市土地利用變化的關(guān)鍵人文因子歸納為旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子、農(nóng)業(yè)發(fā)展因子、工業(yè)發(fā)展因子、林業(yè)發(fā)展因子和人口增長因子。上述人文因子對井岡山市土地利用變化的影響和強(qiáng)度各不相同,其中旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展因子與工業(yè)發(fā)展因子的影響作用較大,林業(yè)發(fā)展因子、農(nóng)業(yè)發(fā)展因子和人口增長因子的影響作用相對較小。

(3)應(yīng)用SPSS多元回歸分析方法從定量角度構(gòu)建了耕地、林地、園地、居民點(diǎn)及工礦用地和交通運(yùn)輸用地等5類主要用地類型的土地利用變化回歸模型。通過對上述回歸模型的系統(tǒng)分析,得出了與井岡山市土地利用實(shí)際情況較為吻合的結(jié)論。值得指出的是,本文所構(gòu)建的人文因素對土地利用變化的影響作用模型只是為土地利用變化人文驅(qū)動(dòng)因素的定量分析和闡述提供了一種簡單的框架。實(shí)際上,土地利用變化是各種不確定性的復(fù)雜因子非線性疊加的結(jié)果,土地利用變化與驅(qū)動(dòng)因子之間的關(guān)系并非簡單的線性關(guān)系,因而模型只能反映出大致的發(fā)展趨勢,并不能得到清晰的結(jié)構(gòu),這也說明進(jìn)行土地利用變化的人文因子驅(qū)動(dòng)模型分析具有相當(dāng)?shù)睦щy,有待進(jìn)一步的深入研究。

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