姬艳梅 王小文 梁宝翠 洪 雷

(西北大学城市与环境学院，陕西西安710127)

陕北地区土地利用与生态承载力动态变化分析

姬艳梅 王小文 梁宝翠 洪 雷

(西北大学城市与环境学院，陕西西安710127)

本文研究了陕北地区2003－2007年土地利用类型结构、动态度、程度以及生态承载力的时空动态变化，并采用回归分析方法研究了陕北地区延安市、榆林市土地利用程度与人均生态承载力的关系。结果表明，陕北地区耕地、牧草地、未利用土地面积总量及其比例减小，园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地、水域面积增加;土地利用程度不断降低，总生态承载力和人均生态承载力逐年递减。论文还分析讨论了土地利用动态变化对生态承载力的影响以及相应的对策建议等问题。

陕北;土地利用;生态承载力;动态变化;建议

土地是人类社会经济活动的载体。土地利用是人类通过一定的行动，利用土地的特性来满足自身需要的过程。土地利用状况及其变化是人类活动对自然环境影响的显著表现形式之一，因而成为全球环境变化研究的核心领域与热点问题。生态承载力是指一定条件下生态系统为人类活动和生物生存所能持续提供的最大生态服务能力，特别是资源与环境的最大供容能力，是一个区域实现可持续发展的最基本条件。本文以陕北地区为研究对象，基于相关统计资料，利用生态足迹模型研究了该地区的土地利用及生态承载力动态变化，以及土地利用程度变化对人均生态承载力的可能影响，以期从土地合理利用的角度出发，为维护陕北地区可持续发展及保障其生态安全提供科学依据。

1 研究区概况

陕北地区位于陕西省北部，东以黄河为界，南以北山与关中平原相接，西北两面分别与甘肃省、宁夏回族自治区和内蒙古自治区相邻，在行政区划上包括延安、榆林两市，下辖25个区县。该地区地域辽阔，煤炭、石油、天然气等自然资源丰富，但水资源贫乏，植被覆盖率低，水土流失强烈，荒漠化严重，生态环境脆弱，上述种种生态相关因素在很大程度上制约着该地区经济的发展。近年来，随着陕北地区社会经济的快速发展，土地开垦、矿产资源开发以及交通运输等建设项目的速度和规模不断扩大，大面积扰动地面，改变了原来土壤结构，破坏了原有植被，改变了地面坡度，对区域生态环境产生了深刻的影响。

2 研究方法

2．1 土地利用速度变化计算

土地利用变化速度可采用土地利用动态度定量描述，对于比较土地利用变化的区域差异和预测未来变化趋势均具有积极的作用。土地利用动态度又可细分为单一土地利用动态度和综合土地利用动态度。

单一土地利用动态度可定量描述某种土地利用类型的变化速度，其表达式为:

式中，K为研究时段内某一具体土地利用类型的土地利用动态度;Ua、Ub分别为研究初期及研究末期该土地利用类型的数量;T为研究时段长。

综合土地利用动态度用于表征区域整体土地利用变化的速度，其表达式为［1］:

式中，LC为研究时段内的区域综合土地利用动态度;LUi为研究起始时间第i类土地利用面积;ΔLUi－j为研究时段内第i类土地利用类型面积变化的绝对值;T为研究时段长。

2．2 土地利用程度变化计算

土地利用程度是土地利用广度和深度的属性表征，以刘纪远等提出的土地利用分级原则和分级公式为基础［2－3］，采用土地利用综合指数和土地利用程度变化量的模型，对陕北地区土地利用程度进行量化。

土地利用程度综合指数可揭示该研究区域土地利用的综合水平，具体计算表达式为:

式中，Ij为j时段土地利用程度综合指数;Ai为第i级土地利用程度分级指数;Ci为第i级土地利用程度分级面积百分比，具体分级标准见表1。2．3 生态承载力计算

表1 土地利用程度分级指数赋值表［3］

特定研究区的生态承载力是指在一定的生活水平条件下，该地区所能提供给其特定人口所需的资源和吸纳这些人口所产生废弃物的生物生产性土地和水域功能用地的总面积。其计算公式为［4］:

式中，EC为总承载力(hm2);N为人口总数(人);ec为人均生态承载力(hm2/人);ai为人均占有的生物生产性面积;yi为产量因子;ri为均衡因子。产量因子和均衡因子的具体取值见表2。

表2 产量因子和均衡因子的赋值表［5－6］

3 统计与分析

3．1 陕北地区土地利用动态变化

3．1．1 土地利用结构变化

陕北地区2003－2007年土地利用结构变化情况的统计计算结果见表3。

由表3知，2003－2007年，陕北地区园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地、水域面积均有所增加，而耕地、牧草地、未利用土地减少。

区内耕地面积急剧减少，林地面积增幅较大，主要在于国家采取陕北防护林、沙漠绿洲等防沙治沙政策，使未利用土地得到有效利用;同时也与近年来贯彻实施耕地动态平衡政策，尤其与不断加大生态退耕还林力度密切相关。区内牧草地面积急剧减少是由于过度开垦、超载放牧，导致植被退化，草场面积锐减，倍增的牧畜又集中在逐渐减少的草场上，使得草地退化、沙化加剧。园地面积的增加则源于该地区果业经济在此期间的发展。

表3 2003－2007年陕北地区土地利用结构变化

表4 2003－2007年陕北地区土地利用动态度

3．1．2 土地利用动态度变化

陕北地区2003－2007年土地利用动态度的统计计算结果见表4。

由表4知，2003－2007年期间，延安市耕地、牧草地、未利用土地递减率比榆林市大;区内园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地、水域都呈现出增长趋势，且延安市增长率较高;延安市年均综合土地利用动态度大于榆林市。

耕地大幅度减少主要是由于近年来陕北地区把第二、三产业作为经济发展的主要方向，同时注重招商引资，引进了一批大中型工业生产项目，促进了城镇化进程和城市空间的扩展，加之人口的大量增加，加速了耕地等农业用地向城镇用地的转移。园地面积的增加则是各县为增加经济效益，因地制宜发展果类的特色优势，例如吴堡县的苹果、大枣，延长县的梨果业等，从而使得园地面积大幅度增加。而林地面积的增加则是由于西部大开发政策的实施，加之1999年国家又开始实施“退耕还林还草”政策，推动林地面积不断增加。

3．1．3 土地利用程度变化

陕北地区2003－2007年土地利用程度综合指数及其变化情况的统计计算结果见表5。

表5 2003－2007年土地利用程度综合指数及其变化情况

由表5知，2003－2007年期间，陕北地区的土地利用程度综合指数由222．39降至221．57，呈缓慢减小趋势，说明区内土地利用处于调整期或衰退期。分析其主要原因在于:一些地方退耕还林、退耕还草，使土地利用级降低;能源开发与气候暖干化双重作用，造成了区内局部区域土壤沙化、环境污染等问题，直接破坏了当地的生态环境和土地资源，对研究区的土地利用产生了一定程度的影响;同时也反映出区内人类活动对土地的干扰性有所控制。此外，通过比较研究期内延安、榆林两市土地利用程度综合指数与地区土地利用程度综合指数平均值，可发现陕北地区的土地利用程度差异有加大的趋势，且延安市的土地利用程度变化量和变化率均高于榆林市。

3．2 陕北地区生态承载力统计与分析

3．2．1 生态承载力动态变化

2003－2007年延安市、榆林市人均生态承载力变化与总生态承载力变化的统计计算结果见表6。

由表6可见，延安、榆林两市的总生态承载力和人均生态承载力变化存在一定的差异，主要表现为:①延安市和榆林市的总承载力均有所减小，但总生态承载力减少率低于人均生态承载力减小率。②延安市和榆林市的人均生态承载力均呈减小趋势，且延安市的减少量和减少率均高于榆林市。

产生上述差异的原因在于:①由于陕北地区城市扩展占用耕地以及水土流失等生态环境问题，导致以人均耕地面积为主的人均生物生产性土地大量减少，以及局部区域不合理的土地利用导致其余各类土地增量失衡，致使陕北地区总生态承载力降低;②陕北地区整体总人口数量基数庞大及其总量持续增长，导致该地区出现严重的人口超载现象，降低了该地区人均生态承载力。根据联合国干旱会议文件，世界上干旱地区，人口容量为8人/km2，半干旱区为20人/km2，而陕北地区实际人口已经大大超过环境人口容量。以吴旗、志丹、安塞三县为例，其总人口38．7万，总面积10 522．5km2，人口密度约 36．7 人/km2，远高于世界平均水平。

3．2．2 土地利用程度与人均生态承载力回归分析

本研究以土地利用程度综合指数为自变量，人均生态承载力为因变量，分别对延安市、榆林市土地利用程度与人均生态承载力进行回归分析，利用SPSS13．0确定回归直线，其协方差分析结果见表7。

表6 2003－2007年延安、榆林两市人均生态承载力变化与总生态承载力变化

表7 土地利用程度与人均生态承载力回归分析结果

上述检验结果表明，延安市、榆林市土地利用程度与人均生态承载力之间均具有统计学意义，其R2值均＜1．000，P值均 ＜0．005。其中，延安市人均生态承载力随土地利用程度在一定范围内减弱而降低，而榆林市人均生态承载力随土地利用程度在一定范围内减弱而升高。造成该反差现象的主要原因在于:目前榆林市已规划为国家能源重化工基地，随着20世纪80年代以来神府煤田、油气田的大规模开发，对土地资源的破坏也越来越严重，并随之导致人口密度的急剧加大;相应于煤炭资源开发的基础设施及铁路的修建占用大量土地，致使生态环境超载;存在治理与开发不能协调发展的现象，最终导致榆林地区的土地利用己出现不可持续发展的迹象，使地区整体生态风险越来越大。

4 结论与建议

(1)陕北地区耕地、牧草地面积急剧减少，林地和园地面积增幅较大，针对区内存在的耕地减少等问题，必须强化土地管理措施，确保农业发展对耕地的总需求量，要严格限制农业内部结构调整、非农业建设占用耕地，有计划的进行城镇开发，实现土地资源的永续利用。

(2)研究期内，陕北地区土地利用动态度差异明显，延安市年均综合土地利用动态度高于榆林市，为陕北地区平均水平的1．7倍。应根据区内土地资源和社会经济发展规划合理制定土地利用总体规划，确定区域土地开发利用方向，通过各种途径提高土地利用效率，依法处置闲置土地，合理地开发利用土地资源。

(3)陕北地区土地利用程度综合指数降低，主要是因近年耕地减少较多所致，在以后的开发利用中，应充分考虑合理利用现有资源，保持耕地总量的动态平衡，有计划地进行开发。

(4)陕北地区2003－2007年总生态承载力和人均生态承载力均有所降低，其人均生态承载力降低是总生态承载力降低和人口基数庞大及其持续增长的结果，因此应控制人口数量，提高人口素质，减少对脆弱环境的过度依赖;对于工矿开发和其它建设用地，应开发与治理并重，确保生态、社会与经济的和谐统一。

(5)延安市人均生态承载力与土地利用程度呈正相关，而榆林市人均生态承载力与土地利用程度呈负相关。建议在提高土地利用效率的同时，更加严格的控制其他用地向建设用地流转，建设环境友好型的区域土地利用模式，维持生态系统平衡，使区内土地利用走上可持续发展的道路。

(编辑:田 红)

［1］任志远，张艳芳．土地利用变化与生态安全评价［M］．北京:科学出版社，2003．

［2］刘纪远．中国资源环境遥感宏观调查与动态研究［M］．北京:中国科学技术出版社，1996:262－275．

［3］庄大方，刘纪元．中国土地利用程度的区域分异模型的研究［J］．自然资源学报，1997，12(2):146－152．

［4］毛锋，宾国澍，肖劲松．生态足迹与区域可持续发展评价［J］．地域研究与开发，2005，24(5):42－47．

［5］赵先贵，韦良焕，马彩虹，等．西安市生态足迹与生态安全的动态研究［J］．干旱区资源与环境，2007，27(1):1－5．

［6］徐中民，陈东景，张志强，等．中国1999年的生态足迹分析［J］．土壤学报，2002，39(3):441－445．

Dynamic Change of Land Use and Ecological Carrying Capacity in Northern Shaanxi Province

JI Yan-mei WANG Xiao-wen LIANG Bao-cui HONG Lei
(Department of Environmental Science of Northwest University，Xi’an Shaanxi 710127，China)

This paper studied the spatial temporal dynamic change of land use in structure，dynamic trend，degree and ecological carrying capacity in northern Shaanxi Province from 2003 to 2007，and analyzed the relationship between the degree of land use and ecological carrying capacity percapita in Yan’an and Yulin by regression analysis．The result showed that the area and its proportion of arable land，grassland and unused land were reduced，and meanwhile the area of garden land，forest land，residential land，traffic land and water areas were increased;the degree of land use decreased continuously;total and per-capita ecological carrying capacity declined year by year．The paper also analysed and discussied the effect of land use dynamic change on ecological carrying capacity and the corresponding suggestions．

northern Shaanxi Province;land use;ecological carrying capacity;dynamic change;suggestion

X37

A

1002－2104(2011)03专－0271－04

2011-03-03

姬艳梅，硕士生，主要研究方向为生态工程。

王小文，副教授，主要研究方向为环境规划、水污染控制理论与技术。

国家自然科学基金“西北地区中小城市生长型规划方法研究”子课题“生长型城市生态环境规划方法研究”(编号:50678147)。