马 睿，司梦祺，何改丽，任丽燕，宁爱凤

（宁波大学a.建筑工程与环境学院，b.法学院，浙江宁波 315211）



鄞州区土地利用变化及其生态效应

马 睿a，司梦祺a，何改丽a，任丽燕a，宁爱凤b

（宁波大学a.建筑工程与环境学院，b.法学院，浙江宁波 315211）

摘 要：基于鄞州区2000，2003，2007年3期的土地利用变更调查数据，利用土地利用动态变化模型、生态效应评价模型以及主成分分析方法，定量分析了鄞州区2000—2007年土地利用动态变化特征及其驱动因素，并衡量了土地利用变化所引起的生态服务价值及碳排放的变化。结果表明，2000—2007年鄞州区土地利用发生了显著变化，耕地和未利用地大量减少，居民点及工矿用地、交通运输用地等各类建设用地大面积增加。GDP增长、固定资产投资、产业结构变化、人口增长等社会经济发展因素与土地利用变化密切相关，是区域土地利用变化的主要驱动因素。从生态系统服务价值变化来看，虽然森林生态系统的生态服务价值略有增长，但区域总体生态系统服务价值呈减少趋势。从碳排放变化来看，建设用地作为主要的碳源，2003—2007年间碳排放量大幅增加，导致区域总的碳排放量翻了一番。建议加强生态用地保护，提高存量建设用地集约利用水平，减少碳排放。

关键词：土地利用变化；驱动力；生态效应；鄞州区

文献著录格式:马睿，司梦祺，何改丽，等.鄞州区土地利用变化及其生态效应［J］.浙江农业科学，2016，57（6）: 940-944.

土地利用/覆被变化（land useand land cover change，LUCC）是全球变化研究的重要组成部分。驱动机制研究以自然和人文驱动作为突破口，以调整土地利用政策、保护土地资源为目的，是LUCC的重要议题［1-2］。土地利用/覆被变化同时也是全球变化的主要原因，对气候、土壤、水文、生物地球化学以及生物多样性等有重要影响。LUCC及其生态环境效应已得到广泛研究。王耀宗等［3］应用RS/GIS开展LUCC动态监测，对区域生态环效应展开研究。刘志强等［4］、李志等［5］以生态系统服务功能综合、客观地评价了LUCC的生态效应。孙赫等［6］、张俊峰等［7］分析了土地利用/覆盖变化对陆地系统碳收支的影响。

鄞州区是宁波市最大的市辖区域，经济发展速度快，土地利用变化大，已引起许多学者关注。如郭敬平等［8］、蒋文伟等［9］对鄞州区土地利用的结构特征、空间趋向进行了分析，戴梁等［10］基于GIS/RS对鄞州区土地利用变化进行了分析，魏悦［11］基于GIS/RS对鄞州区土地利用景观格局变化进行了分析。本文基于土地利用变更调查的详细、准确的数据，运用土地利用动态变化模型和SPSS统计分析软件，对鄞州区2000—2007年的土地利用变化特征及其驱动因素进行定量分析，并通过生态服务价值和碳排放的测算，综合评价其生态环境效应，旨在揭示当地土地利用变化规律及其对生态环境的影响，寻找变化原因，为制定合理的土地利用政策、促进区域经济可持续发展提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

鄞州区地处我国长江三角洲南翼、浙江省东部，地理坐标121°08′—121°54′E，29°37′—29°57′N。东接北仑港、宁波保税区，西临绍兴、杭州，北与上海隔海相望。东南部与西部为丘陵山地，中部为平原，四明山东西绵延，中央部位为奉化江两岸，河网密布。全区总面积1 380.54 km2，山区面积706.14 km2，占总面积的51.15%；平原面积528.54 km2，占38.29%；水域面积145.86 km2，占10.56%，故有“五山四地一分水”之称。鄞州区是计划单列市宁波市最大的市辖区域，综合经济实力位居宁波市各县市区首位。2014年宁波市鄞州区国内生产总值（GDP）达到1 270亿元，工业增加值为485.3亿元，实现财政总收入279.5亿元。作为宁波最大的市辖区，鄞州区对宁波未来的发展有极其重要的作用。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源

土地利用数据采用鄞州区2000，2003，2007年土地利用变更调查数据，社会经济统计数据来自宁波统计年鉴和鄞州统计年鉴。

1.2.2 土地利用动态变化模型

对土地利用变化的分析主要包括变化数量、速度。其中变化数量为研究期初、末的面积差值；变化速度利用动态度进行定量描述，包括单一土地利用动态度和综合土地利用动态度［10］。单一土地利用动态度计算公式:

式中: K为研究时段内某一土地利用类型的动态度；Ua，Ub分别为研究期初及研究期末某一种土地利用类型的数量；T为研究时段长，当T的时段设定为年时，所得K值就是该研究区某种土地利用类型年变化率。

某一研究样区的综合土地利用动态度可表示为

式中: LUi为监测起始时间第i类土地利用类型面积；ΔLUi-j为监测时段内第i类土地利用类型转为j类土地利用类型面积的绝对值；T为监测时段长度。当T的时段设定为年时，LC的值就是该研究区土地利用年变化率。

1.2.3 土地利用变化驱动因素分析

运用SPSS 19.0软件，采用主成分分析方法，通过降维将土地利用变化涉及的诸多社会经济因子转换为少数综合性指标，减轻指标重叠程度，集中反映影响土地利用变化的因素。

1.2.4 土地利用变化的生态效应指标

采用生态服务价值、碳排放量衡量土地利用变化的生态效应。

生态服务价值的计算公式:

式中: TVi代表每种土地类型的生态服务价值；Ai是研究区第i种土地利用类型的面积；VCi是生态价值系数，即单位面积第i种土地利用类型的生态服务价值［5］。

碳排放量的计算公式:

式中: Ek为直接碳排放量，即耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地和未利用地的碳排放量；Et为间接碳排放量，即建设用地上产生的碳排放量。

式中:Σei为不同土地利用类型产生的碳排放量；Ti为各土地利用类型面积；δi为各土地利用类型的碳排放（吸收）系数［6］。

式中: Eti为各种能源的碳排放量；Eni为各种能源的消耗量；θi为各种能源转换为标准煤的系数；fi为各种能源的碳排放系数［6］。

2 结果与分析

2.1 土地利用变化

2.1.1 数量和结构变化

从土地利用变更调查数据（表1）看，2000—2007年，鄞州区农用地持续减少，共减少了6 256.6 hm2，农用地占土地总面积的比重由2000年的78.9%下降到2007年的74.3%。在农用地中，耕地面积的变化最大，从2000年到2007年共减少6 419.6 hm2，年均减少917.1 hm2，所占比例从2000年的31.2%下降到2007年的26.4%；园地和林地面积呈增加趋势，分别增加228.2和229.2 hm2；其他农用地减少294.4 hm2。

表1　2000—2007年鄞州区土地利用数量及结构变化

2000—2007年，鄞州区建设用地面积共增加了8 479.3 hm2，年均增加1 211.3 hm2，建设用地所占比例由原来的10.5%上升到16.7%。其中，居民点及工矿用地面积增加了6 926.9 hm2，所占比例从8.4%提高到13.5%，是用地增加的主要土地利用类型；交通运输用地增加了1 119.9 hm2，所占比例从2000年的1.2%增加到2007年的1.9%；水利设施用地面积7年间共增加了432.5 hm2。

2000—2007年，鄞州区未利用地呈减少趋势，共减少面积2 222.7 hm2。

2.1.2 变化速度

根据1.2.2节所述方法计算鄞州区土地利用变化动态度（表2）。2000—2007年间鄞州区建设用地变化速度很快，其中，交通运输用地变化速度最大，单一动态度为11.00%，居民点及工矿用地变化速度次之，单一动态度为8.8%，水利设施用地的单一动态度为4.9%。耕地和未利用地的单一动态度均为-2.20%。

表2　2000—2007年鄞州区土地利用动态度

2.2 土地利用变化驱动因素

2.2.1 定性分析

土地利用变化与GDP、固定资产投资。

土地利用变化与经济发展密切相关。鄞州区2000—2007年的GDP变化趋势如图1所示。2000年与2003年相比，鄞州区GDP从1.55×106万元增长到2.43×106万元，增长了56.8%；同期农用地面积减少3 139.5 hm2，未利用地面积减少526.1 hm2，建设用地面积增加3 665.6 hm2。2003年与2007年相比，鄞州区GDP从2.43×106万元增长到5.33×106万元，增长了1.19倍；同期农用地和未利用地面积分别减少3 117.1，1 696.6 hm2，建设用地面积增加4 813.7 hm2。2000—2007年间，鄞州区农用地、未利用地面积持续减少，建设用地面积持续增长。随着GDP的增加，建设用地面积不断扩大，建设用地的增加也促进了GDP的增长，二者相互促进相互影响，具有正相关关系；建设用地的增加占用了农用地和未利用地，导致农用地与未利用地面积减少。

2000—2003年，鄞州区全社会固定资产投资增加8.02×105万元，2003年至2007年增加1.40 ×106万元。随着全社会固定资产投资的增加，农用地被建设占用，未利用地得到开发，这与农用地与未利用地面积减少、建设用地面积增加的趋势相符。

土地利用变化与产业结构。

图1　2000—2007年鄞州区GDP与固定资产投资变化

产业结构与空间布局对土地利用结构与布局也有重要影响。2000—2007年，鄞州区第一产业比重由7.3%下降至4.1%，农业用地面积也相应减少。第二产业比重基本不变，第三产业比重由28.5%上升至32.4%，建设用地的面积持续增加（图2）。

土地利用变化与人口。

根据鄞州区年报统计数据，2000—2007年，鄞州区的总人口数量与非农业人口数量均呈不断增长的趋势，而农业人口数量则呈现逐渐递减的趋势（图3）。

图2　2000—2007年鄞州区产业结构变化

图3　2000—2007年鄞州区人口变化

2000年鄞州区人口总数为721 607人，2007年达到789 977人，人口总数增加68 370人，平均每年增加9 767人；2000年鄞州区农业人口总数为609 930人，2007年达到546 249人，农业人口数减少63 681人，平均每年减少9 097人；2000年鄞州区非农业人口总数为111 677人，2007年达到243 728人，非农业人口数增加132 051人，平均每年增加18 864人。

人口总量的增加导致对各种资源的需求增加，对资源需求量的增加导致更多的未利用地被用于农业生产或经济建设，非农业人口的增长产生了更多的建设用地需求，建设用地面积在这一时期也大幅增加。

2.2.2 定量分析

耕地。

根据主成分分析法的思路和要求，本文从影响耕地变化的驱动因素中选取13个因子进行分析，分别是:总人口、非农人口比重、粮食总产量、地区生产总值、人均生产总值、全社会固定资产投资、第一产业比重、第二产业比重、第三产业比重、工业总产值、农业总产值、农民人均纯收入、农村居民人均住房面积。

通过总方差分解，2个成分特征值都大于1，经过旋转，第一成分特征值为8.582，第二成分特征值为3.523，前2个因子的累计方差贡献率达93.119%，因此，最后确定提取2个主成分。

根据旋转后的因子与原始变量的相关矩阵，第一成分与地区生产总值、人均生产总值、全社会固定资产投资、工业总产值、农业总产值、农民人均收入有较大的相关系数，第二成分与第三产业比重有较大的相关系数。

建设用地。

从影响建设用地变化的驱动因素中选取7个因子进行分析，分别是:总人口、地区生产总值、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、全社会固定资产投资、地方财政收入。

通过总方差分解，2个成分特征值都大于1，经过旋转，第一成分特征值4.861，第二成分特征值为2.077，前2个因子的累计方差贡献率达99.123%，因此，最后确定提取2个主成分。

根据旋转后的因子与原始变量的相关矩阵，第一成分与总人口、地区生产总值、第一产业增加值、全社会固定资产投资、地方财政收入有较大的相关系数，第二成分与第二产业增加值、第三产业增加值有较大的相关系数。

2.3 土地利用变化的生态效应

2.3.1 生态服务价值变化

计算得到鄞州区不同陆地生态系统的生态服务价值（表3）。2000—2007年，鄞州区总的生态系统服务价值呈减少趋势，但森林生态系统的生态服务价值略有增长，且在各陆地生态系统中生态服务价值最高；农田和水体生态系统的生态服务价值呈下降趋势，这主要是由于这2种生态系统的面积不断下降所致。

2.3.2 碳排放变化

通过计算，得到鄞州区2003，2007年各土地利用类型的碳排放（吸收）量（表4）。2003—2007年，鄞州区作为碳源的土地利用类型碳排放量持续增加，由2003年的413.71×103t增长至2007年的875.75×103t，增长了1倍多。作为碳汇的土地利用类型碳吸收量稍有增加。总体来讲，鄞州区各土地利用类型的碳排放总量增加，且增幅较大。其中，建设用地是最主要的碳源，且2007年较2003年大幅增加；耕地作为碳源的碳排放量所占比例很小，且呈减少趋势；林地是主要的碳汇，占碳汇总量的87%左右，且2007年较2003年相比有小幅下降。

表3　鄞州区不同陆地系统的生态系统服务价值　107元·a-1

表4　鄞州区各土地利用类型2003—2007年碳源与碳汇变化

3 小结

2000—2007年，鄞州区土地利用发生了显著变化:耕地和未利用地大量减少，居民点及工矿用地、交通运输用地等各类建设用地大面积增加；且土地利用变化速度快。GDP增长、固定资产投资、产业结构变化、人口增长等社会经济发展因素与土地利用变化密切相关，是区域土地利用变化的主要驱动因素。土地利用变化产生了明显的生态效应。从生态系统服务价值来看，虽然森林生态系统的生态服务价值略有增长，但区域总体生态系统服务价值呈减少趋势。从碳排放变化来看，建设用地作为主要的碳源，2003—2007年间碳排放量大幅增加，导致区域碳排放总量翻了一番。因此，从区域可持续发展的角度，建议加强耕地、林地、水域等生态用地的保护，挖掘存量建设用地潜力，提高建设用地集约利用水平；优化产业结构，控制高能耗、高污染行业用地，减少建设用地碳排放。

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［11］ 魏悦.基于RS和GIS的宁波市鄞州区土地利用景观格局变化分析［D］.成都:成都理工大学，2013.

（责任编辑：高 峻）

中图分类号：F301.24

文献标志码：A

文章编号：0528-9017（2016）06-0940-05

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160644

收稿日期:2016-01-18

基金项目:国家自然科学基金项目（71203108）；浙江省社科规划课题成果（11JCGL13YB）；浙江省高等学校中青年学科带头人学术攀登项目（pd2013109）；宁波大学胡岚优秀博士基金奖励；浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）（2015R405026）；浙江省科技厅自然科学基金项目（LY14G030006）；宁波市科技局软科学基金项目（2014A10068）

作者简介:马 睿（1993—），女，青海德令哈人，资源环境与城乡规划管理专业在读本科生，E-mail: 327541061@qq.com。

通信作者:任丽燕（1976—），女，山东淄博人，博士，副教授，研究方向为土地集约利用，E-mail: renliyan@nbu.edu.cn。