基于Stata研究川中紫色土区小流域土地利用变化特征分析∗

韩丹杰 尹忠东 郭珂歆

（1.新疆农业大学管理学院 乌鲁木齐 830052）（2.北京林业大学水土保持学院 北京 100083）（3.中国地质大学信息工程学院 北京 100083）

1 引言

土地利用变化是全球环境变化的重要组成部分和重要原因之一，目前已成为全球变化研究中最为活跃的领域之一［1～3］。川中丘陵区是四川乃至我国人口密集区域，四川省约75%的人口集中在该地区。近50年来，土地利用结构在人为影响下至少经历了两次大的变化。首次是实施的大规模毁林造田，导致该区域林地面积大幅减小，农地面积大幅上升，同时也增加了当地土壤流失量；第二次是以长江上游水土流失重点防治工程为代表，旨在调整土地利用结构［4～7］。这不仅有利于川中地区经济发展，也有利于改善长江流域的生态环境［8～9］。

2 数据来源

数据来源于2004年四川省长江上游水土流失重点防治工程第五期小流域竣工总结验收报告的基础数据，结合研究和实际调查，对基础数据进行修正完善。

3 数据描述统计分析

在生态环境治理之前的农业用地的样本数为54，共8个变量。在样本容量不变的情况下，生态环境治理后的农业用地无论是在均值、标准差、最小值和最大值都有所减少，数值变小，可见农业用地面积是减少的。林地面积较治理前有所增长，且增长幅度大，数据都呈现增长趋势。治理前的草地、荒地和其他用地经简单相加，其均值、标准差、最大值都比治理后的土地面积之和大，也就是说明经治理后的面积有所减少。从整体来看，在生态环境治理之前的不同土地利用类型面积是农地＞林地＞荒地＞其他用地＞草地；在治理之后，不同土地利用类型面积大小为林地＞农地＞草地、荒地及其他用地之和，说明当时在退耕还林还草的政策背景下，治理效果还是显著的。

4 模型选择和模型估计

以川中小流域5种不同利用类型土地面积，生态环境治理后农地面积、林地面积、草地荒地及其他用地面积建立多元回归方程，分析不同利用类型土地前后的变化特征。多元回归模型如式（1）所示：

式中：Y为小流域生态环境治理后的不同利用类型土地面积（km2）；Xi为不同利用类型土地面积（km2）；bi为不同利用类型土地面积的变化系数（km2）；i为用地类型，i取值1～5；分别表示农地、林地、草地、荒地、其他用地。

4.1 不同利用类型土地的农地面积变化特征分析

根据表1可以看出，分析不同利用类型土地面积与农地面积变化的关系，以生态环境治理后农地面积为因变量，农地、林地、草地、荒地和其他用地面积为自变量，建立多元回归方程（式（2））。

式中：Y为小流域治理后农地面积，km2；X1～X5分别为小流域中农地、林地、草地、荒地、其他面积，km2；根据约束条件，限制X4≥0，约束回归结果X4系数=0，故此模型中无X4。

表1 农地面积多元回归结果

从模型系数可以看出，在几种利用类型的土地中，农地回归系数为0.74km2，远大于其他的类型土地，说明在生态环境治理后的农地面积变化中影响较大。农地包括水田、梯田和坡耕地等类型，坡耕地变化面积明显的呈下降趋势，坡耕地面积减少是农地面积减少的重要原因。自2000年以来的退耕还林还草工程，同样也会造成农地面积的减少。其他用地的回归系数为0.13km2，此因素对生态环境治理后农地面积的变化并没有显著的影响。

4.2 不同利用类型土地的林地面积变化特征分析

以生态环境治理后林地面积为被解释变量，不同利用类型土地（农地、林地、草地、荒地和其他用地）的面积为解释变量，建立多元回归系数函数（式3），以分析不同利用土地类型对生态环境治理后林地面积变化的影响大小。

式中：Y为小流域治理后林地面积，km2；X1～X5分别为小流域中农地、林地、草地、荒地、其他面积，km2。从模型系数来看，生态环境治理后林地面积有着显著地变化，这一现象的出现可能是由于退耕还林还草的政策实施，农民将耕地转化为林地。其次影响林地面积增加的因素就是农地，农地的回归系数为0.26km2，根据尹忠东研究结果表明，农地土壤流失最为严重，应采取退耕还林的方法适度调整土地利用结构。草地和其他用地的回归系数为负值，表明草地和其他用地对林地数量和结构面积的变化具有负作用。

4.3 不同利用类型土地的荒地、草地及其他土地面积变化特征分析

根据生态环境治理后草地、荒地和其他土地面积，与不同利用土地类型建立函数关系，分析不同利用土地类型对其影响程度。以生态环境治理后草地、荒地和其他土地面积为因变量，不同利用土地类型为自变量，建立多元回归方程（式（4））。

式中：Y为小流域治理后草地、荒地、其他用地总面积，km2；X1～X5分别为小流域中农地、林地、草地、荒地、其他面积，km2。

经生态环境治理后草地、荒地、其他用地等类型的总面积由原来的344.94km2降至201.31km2，面积比例降低了8%，其中草地和其他用地面积比例均呈现上升趋势，而荒地占面积比例呈下降状态。从模型系数得知，其他用地影响尤为显著。其他用地包括水域、难利用地和非生产用地等类型。就流域而言，水域面积和非生产用地面积增加，由于城镇化的加速和人口的数量的增长，需加大居民用地，并将难利用地治理后转化为生产和居民用地，进行结构上的转变［14～16］。自退耕还林后，林地和草地都在逐渐增长，为防治水土流失，部分地区会将林地和草地进行交叉式的种。对于荒地的治理，增加了可利用土地，荒山荒坡占用面积就会明显减少。总体来说，草地、荒地和其他用地总体面积呈下降状态。

5 结语

利用多元回归分析的方法对比分析了在生态环境环境治理前后不同利用类型土地变化结果，得出如下结果：1）研究时段内不同利用类型土地变化的差异较大。耕地由占土地总面积的53%减少至41%，降低了12%，变化较为强烈；但变化更为强烈的是林地，在治理之后林地由占土地总面积的27%增长至48%，增加了21%，反超了耕地占土地总面积的比例；草地、荒地和其他用地则由占土地总面积的20%降至12%，其变化也是稍有显著地。按土地利用变化程度的大小排序应为：林地＞耕地＞草地、荒地和其他用地。2）从不同利用类型土地数量的变化来分析，耕地主要是受退耕还林还草的政策的影响，使得耕地大面积的减少。林地的增加主要是从两方面来讲，一是退耕还林还草的政策，土地利用在结构上由耕地转为经果林地，在林地数量增加的同时居民也增加了的收入；二是荒地经治理后用来种草植树，使得林地和草地在数量上发生了变化。其他用地的变化比较平缓，面积相对稳定。