崔晓临，白红英，王 涛，郭 琳，张加利

（1．西北大学 城市与环境学院，陕西 西安710127；2．西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西 西安710054；3．靖边县国土资源局，陕西 靖边718500）

土地利用变化研究是全球环境变化的重点研究项目之一，受到广泛关注［1－3］。区域土地利用变化动态、变化特征、预测与模拟、驱动机制等研究，是当前国内外土地利用变化研究的重要内容［4－6］。借助遥感影像和GIS分析工具，结合社会经济数据等资料，共同研究某地区的土地利用时空变化特征及其驱动机制，是目前主要的研究方法［1，7－8］。

北方农牧交错带是农业区与牧业区之间的过渡地带，也是我国重要的生态脆弱区域。在全球环境变化的背景下，农牧交错带内面临诸多的生态环境问题，如沙漠化等［9］。生态脆弱区土地利用变化与自然因素如降水、气温变化和人类活动因素有关，但具有区域差异性［10］，如位于陕西省境内农牧交错带的榆林地区，能源经济发展迅速，人类活动对当地的土地利用变化产生直接影响［11－12］。

本文对位于榆林地区的靖边县土地利用时空变化和驱动因素进行了分析，旨在为该区域土地资源的合理开发和生态环境改善提供理论指导和依据。

1 材料与方法

靖边县位于陕西省北部榆林市西南部，无定河上游，毛乌素沙漠南沿，地跨长城南北，县城距榆林市184km。地势南高北低，海拔1 123～1 823m，地处东经 108°17′15″—109°20′15″，北 纬 36°58′45″—38°03′15″，地形呈菱形，按地貌分为北部风沙滩区、中部梁峁涧区和南部丘陵沟壑区，分别约占总面积的1／3。全县属半干旱内陆性季风气候，年平均降水量395．4mm，四季变化明显，年平均气温7．8℃，无霜期125～179d，昼夜温差大。

1．1 数据来源

根据靖边县2009年土地利用变更数据库，对靖边县1990，2000和2010年3期30m分辨率，6景TM／ETM＋影像，利用ERDAS 9．3软件进行解译，将判读结果与野外调查结果进行对比，解译精度在80%以上，分类结果可靠。研究区土地利用类型分别为耕地、林地、草地、建设用地、水域和未利用地。驱动因素分析所用数据来自靖边县统计年鉴、靖边县国民经济和社会发展统计公报以及陕西年鉴等。

1．2 土地利用动态度

土地利用动态度表征区域土地利用类型的变化剧烈程度，单一土地利用类型动态度是研究区域在一定时间范围内某种土地利用类型的变化速度情况。动态度绝对值越大，表示某段时间内某种土地利用类型变化越剧烈。计算公式如下［13］：

式中：K——研究时段内某一土地利用类型的动态度；Ua，Ub——研究时段初期和末期某一土地利用类型的数量；T——研究时段长度。

1．3 土地利用转移矩阵

利用ERDAS 9．3软件，对研究区1990年和2010年解译的土地利用栅格图像进行空间叠加分析，得到靖边县20a的土地利用转移矩阵，用以研究20a来靖边县土地利用面积的变化情况，并利用空间叠加的统计结果制作土地利用转移矩阵［5］。

2 结果与讨论

2．1 靖边县土地利用变化总体分析

1990—2010年，靖边县全县林地、建设用地面积呈现增加态势，耕地、草地、水域和未利用地面积为减少态势（图1）。由1990—2000年和2000—2010年2个阶段可以看出，耕地和水域面积前一阶段减少较少，态势不明显，后一阶段减少态势较为明显；草地、未利用地在2个阶段均为减少态势；林地和建设用地面积在2个阶段均为增加态势（图1a）。

图1 1990－2010年靖边县土地利用类型面积变化

从靖边县3个地貌单元来看，1990—2010年北部风沙滩区耕地和水域面积变化较小，态势不明显；林地为持续增加态势，草地相反，为减少态势；建设用地在1990—2000年变化态势不明显，后一阶段2000—2010年呈显著增加态势；未利用地经历了先减少后增加的变化过程（图1b）。中部梁峁涧区耕地与未利用地变化态势一致，同为1990—2000年面积增加，2000—2010年面积减少，总体为减少态势；水域变化态势不明显，而建设用地在后期表现为略微的增加；林地总体增加，草地总体面积变化较小（图1c）。南部丘陵沟壑区1990—2010年耕地、水域总体为减少态势；林地、草地和建设用地总体表现为增加态势；未利用地总体呈减少态势（图1d）。

2．2 土地利用变化动态分析

表1根据式（1）计算得到，表1中“－”表示某种土地利用类型在某一阶段为减少态势，“＋”表示增加态势。

表1 靖边县1990－2010年单一土地利用动态度

1990—2010年，靖边县耕地、草地、水域和未利用地减少，其中以未利用地减少幅度最大，耕地减少幅度最小，二者相差近5倍；林地和建设用地增加，以建设用地增加幅度最大，增加16．4%。1990—2000年和2000—2010年2个阶段中，除未利用地前一阶段减少速度快于后一阶段外，其他土地利用类型后一阶段增加或减少速度都要快于前一阶段（表1）。以上结果反映出2000—2010年是靖边县土地利用发生变化的主要阶段，建设用地的快速增加是研究时段内土地利用变化的主要特征。

北部风沙滩区1990—2010年林地、建设用地为增加态势，仍以建设用地的较高增幅为主要特征，高于靖边县平均增加幅度；草地、水域、未利用地减少，草地减少幅度大于未利用地，水域减少幅度最小；耕地变化幅度最小。1990—2000年和2000—2010年2个阶段中，耕地、未利用地面积先减少后增加，增减幅度基本相当；草地、水域持续减少，减少幅度有逐渐增大之态势；林地增加在前一阶段幅度较大，而建设用地增加主要集中于后一阶段。

中部梁峁涧区1990—2010年建设用地增加幅度大于北部风沙滩区，是其近2．5倍，远高于靖边县平均增加幅度；林地、草地变化幅度小于北部风沙滩区；耕地、水域和未利用地中，以未利用地减少幅度最大。1990—2000年和2000—2010年2个阶段中，建设用地的增加主要集中于前一阶段，这一特征与北部风沙滩区具有较大的差异；除水域表现为2个阶段的持续减少外，中部梁峁涧区域的各土地利用类型前一阶段与后一阶段的变化态势相反。

南部丘陵沟壑区1990—2010年建设用地增加幅度是3个区域当中最小的，仅是靖边县平均增加幅度的1／3；耕地、水域和未利用地中，耕地减少幅度最小，未利用地最大；林地增加幅度略高于草地。1990—2000年和2000—2010年2个阶段中，建设用地持续增加，后一阶段增加幅度明显，是前一阶段的2倍；水域减少幅度2个阶段基本相同；其他各土地利用类型，在2个阶段中表现出相反的变化态势，但均表现出增加幅度高于减少幅度的态势。

2．3 土地利用转移矩阵分析

在ArcGIS 10软件中，对1990年和2010年靖边县土地利用图进行叠加分析，并进行数据统计得到1990—2010年的土地利用变化转移矩阵如表2所示。土地利用变化转移矩阵可以直观地表明在研究时段内各种土地利用类型之间的相互转变情况。基于1990年和2010年靖边县土地利用叠加分析结果，可以得到2010年耕地、林地、草地和建设用地由1990年其他土地利用类型转变的空间分布图（附图1）。

从表2和附图1可以看出，靖边县1990—2010年，耕地依次主要向林地、草地和建设用地转变；林地依次向草地、耕地、未利用地和建设用地的转变也较为明显；草地表现出依次向林地、耕地、未利用地和建设用地转变的特征；水域、建设用地转变为其他土地利用类型的面积较少；未利用地最为显著的是向林地、草地的转变，转变为耕地的面积较少。以上反映出，研究时段内靖边县土地利用类型之间的转变，以耕地、林地、草地之间的转变，以及三者向建设用地的转变和未利用地向林地的大面积转变为主要特征。

从区域来看，北部风沙滩区在1990—2010年，耕地向林地、草地和建设用地转变，其中向建设用地的转变数量高于向草地的转变；林地以向耕地和草地转变为主，向建设用地转变的数量也较为可观；草地向林地和耕地转变为主，与林地向建设用地转变的数量较为相近；未利用地向林地转变数量较大，占全县的比例接近2／3。

中部梁峁涧区在1990—2010年，耕地向林地、草地转化居多，向建设用地转变的面积不及向林地、草地转变面积的8%；林地主要向耕地、草地和未利用地转变；草地以向耕地、林地和未利用地转变为主；未利用地主要向林地和草地转变。总体上，中部梁峁涧区各土地利用类型向建设用地转变的数量都比较小。

南部丘陵沟壑区在1990—2010年，耕地以向林地和草地转变为主，向建设用地和未利用地转变的数量相近；林地向草地和耕地转变为主，向未利用地转变的数量高于向建设用地转变数量；草地向林地和耕地转变，向未利用地转变的数量是向建设用地转变数量的2倍；未利用地向耕地、林地和草地的转变居多，向建设用地转变的数量较少。

从以上分析可以看出，靖边县1990—2010年土地利用类型转变的特点主要包括：（1）耕地、林地和草地之间的相互转变数量较大，是主要土地利用转变类型；（2）耕地、林地和草地向建设用地的转变是研究时段内该区域的主要特征；（3）未利用地向林地和草地的转变数量较大；（4）区域分布上，北部风沙滩区耕地、林地和草地之间相互转变的规模和数量高于中部梁峁涧区和南部丘陵沟壑区，中部梁峁涧区高于南部丘陵沟壑区；（5）耕地、林地和草地向建设用地的转变主要集中于北部风沙滩区，未利用地向林地的转变也主要集中在该区域。

表2 靖边县1990－2010年土地利用转移矩阵 km2

2．4 土地利用变化驱动因素分析

2．4．1 人口因素 1990—2010年，靖边县人口持续增长（图2）。人口由1990年的24．06万人上升到2010年的32．86万人，人口年均增长率达2．20%，人口增长必然导致对居住地、公共用地以及水资源的需求加大，居民用地需求不断增长，从而推动建设用地范围进一步扩展及其用地结构的相应变化。比较明显的是交通用地和工矿用地的增加，而人们对地表水资源的开采导致靖边县水域面积萎缩，人口增加所引起的对土地的需求，促进人们加大对未利用土地的规划、使用，导致未利用地减少，人口增加是靖边县土地利用变化的驱动因素之一。

图2 1990－2010年靖边县人口数量

2．4．2 经济发展 经济发展是土地利用变化的重要驱动因素，主要表现为建设用地的迅速增加。图3表明，1990—2010年靖边县GDP呈指数增长，尤其是2000年之后，经济发展迅速。结合表2中靖边县建设用地变化主要发生在2000—2010年，充分反映出建设用地扩展主要是经济发展所推动。图3表示1990—2010年第1，2，3产业占GDP的变化情况，可以看出第1产业呈逐年下降的态势，第3产业呈现先增加后减少的趋势，反映出2000年之前，靖边县第1产业比重迅速减少，第2，3产业发展较快，所占比例保持上升态势。2000—2010年，第2产业逐渐成为靖边县的主要产业，所占比例达到GDP的80%以上。以上分析表明，靖边县建设用地的快速增加主要是由第2产业的快速发展所驱动。

图2 1990－2010年靖边县GDP变化情况

建设用地包括居住地、交通用地、工矿用地等类型。靖边县在国家政策“发展中小城镇”以及县政府“两基地、两中心、一枢纽”政策的推动下，城市化进程加快，城镇面积逐年增加。靖边县第2产业的发展主要源自该地区石油、天然气开采和石油加工为主导的工业迅猛发展。

2．4．3 政策因素 1990—2010年，对靖边县土地利用变化影响较为重要的政策有“三北”防护林体系建设、退耕还林还草工程的实施等，这些政策导向驱动了该地区耕地向林地、草地的转化。“三北”防护林体系的建设，促进了该区域北部风沙滩区林地面积数量的增加。西部大开发等国家层面政策因素促进了靖边县油气资源的快速开发和开采，兴建油井、气井以及公路的修建等是驱动靖边县建设用地面积增加的主要因素。

3 结 论

（1）1990—2010年，靖边县林地、建设用地面积呈现增加态势，耕地、草地、水域和未利用地面积为减少态势。北部风沙滩区林地增加和草地减少态势明显。中部梁峁涧区耕地面积减少，林地增加态势明显。南部丘陵沟壑区耕地减少，林地、草地增加态势明显。建设用地的增加主要集中于2000—2010年。

（2）1990—2010年，靖边县土地利用变化主要发生在2000年之后，其中尤以建设用地的快速增加为特点。北部风沙滩区和中部梁峁涧区建设用地增加速度高于南部丘陵沟壑区。北部风沙滩区建设用地增加主要发生在2000年之后，中部梁峁涧区主要发生在2000年之前。

（3）1990—2000年，靖边县耕地、林地和草地之间的相互转变数量较大，且共同向建设用地转变，主要集中于北部风沙滩区。区域分布上，北部风沙滩区耕地、林地和草地之间相互转变的规模和数量高于中部梁峁涧区和南部丘陵沟壑区，中部梁峁涧区高于南部丘陵沟壑区。

（4）经济的快速发展尤其是油气等资源的开采是靖边县建设用地变化的主要驱动因素，其驱动效果要高于人口增加。退耕还林还草等政策的实施，是耕地、林地、草地发生变化的主要驱动因素。

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