基于“水土保持功能分区”的土地利用转型及生态环境效应研究

乐立，邢颖，周宇洋，张杭杭，张光鉴

摘 要 以都勻市水土保持功能分区为例，基于2010，2015和2017年度土地利用现状数据，通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数和生态贡献率对各功能区土地利用转型方式和生态环境效应进行研究。结果表明：2010—2017年期间都匀市各水土保持功能区生态和生产用地面积减少，生活用地面积增加，各水土保持功能区生态环境质量指数整体略微下降，但总体上基本维持稳定。从土地利用转型对生态环境影响贡献度分析，2010—2017年期间各水土保持功能区并存生态环境改善和恶化2种趋势，但环境恶化趋势明显大于环境改善趋势，亟待开展生态用地建设和生态修复工作。

关键词 水土保持功能分区;土地利用转型;生态环境效应;都匀市

中图分类号：k9 文献标识码：A

Study on Land Use Transition and Eco-environmental Effects Based on "Soil and Water Conservation Functional Zoning" ： Take Duyun City as an Example

Yue Li1 ， Xing Ying 2 ， Zhou Yuyang1 ， Zhang Hanghang1 ， Zhang Guangjian3

（1.Duyun Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000; 2.Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun Guizhou 558000; 3.Qiannan Natural Resources Bureau， Duyun Guizhou 558000）

Abstract： Taking the water and soil conservation functional zoning in Duyun City as an example， based on the current land use data in 2010， 2015 and 2017， the land use transformation mode and eco-environmental effect of each functional area were studied through land use transfer matrix， eco-environmental quality index and ecological contribution rate. The results show that during the period 2010-2017， the ecological and production land area of the soil and water conservation functional areas in Duyun City decreased， the living land area increased and the ecological environment quality index of the soil and water conservation functional areas declined slightly as a whole， but remained stable on the whole. From the analysis of the contribution of land use transition to the ecological environment， the ecological environment improvement and deterioration trends coexist in the water and soil conservation functional areas during the period 2010—2017， but the environmental deterioration trend is significantly greater than the environmental improvement trend. Ecological land construction and ecological restoration work  urgently needs to be carried out.

Keywords： soil and water conservation functional zoning; land use transformation; eco-environmental effects; Duyun city

水土保持功能分区作为区域科学制定水土保持规划和开展水土保持工作的重要依据和基础工作[1-2]，在全面分析区域自然条件、土壤侵蚀类型和社会经济发展状况等影响区域水土流失的各种因素的基础上，通过不同水土流失防治功能区的划分，精确有效地指导水土流失防治措施总体设计与布局，达到因地制宜、分类指导、提高水土流失综合防治的成效[3-4]。

土地利用结构变化作为影响区域水土流失的重要因素之一，“生态”“生产”和“生活”三大主导功能地类间相互转型，能够较好反映各区域发展的特点[5]，其变化过程对水土流失的影响亦有着重要意义。

本文选取贵州省级水土流失重点治理区的都匀市作为研究区域，结合区域水土保持功能分区与土地利用转型研究理论与方法，探究都匀市各水土保持功能区的土地利用转型特点、生态环境效应变化及生态环境质量变化趋势，为都匀市和其他喀斯特地区的水土保持、土地资源利用开发和生态修复提供一定参考依据。

1 研究区概况

都匀市境内地势北部高、多山地，中南部有狭长的河谷盆地，地貌类型复杂多样，气候类型为亚热带季风湿润气候，年平均降雨量1 431.1 mm，年平均气温16.1℃。都匀市位于贵州西南喀斯特地形地貌区，属于都柳江省级水土流失重点治理区域，市域水土流失面积由2010年390.8 km2减少到2015年340.22 km2，且各水土保持分区水土流失面积均呈减少趋势（见图1）。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文水土流失相关数据来源于《贵州省水土保持公告（2011—2015）》《都匀市水土保持规划（2016—2030）》;年度土地利用变更调查数据来源于都匀市自然资源局;借鉴何青泽、袁悦等研究成果制定不同二级地类生态环境质量指数[6-8]，建立都匀市“三生”土地利用主导功能三级分类体系[9-10]，如表1所示。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用功能结构转型模型

转型模型可全面直观地反映不同时期内土地利用类型的变化转移方向。本文利用ArcGIS软件平台，对不同时期研究区域土地利用变更调查数据进行空间分析，得到2010—2015年、2015—2017年土地利用转移数据。其表达式为：

（1）

式中：Sij代表i类土地利用类型转换为j类型地类的面积。

2.2.2 区域生态环境质量指数

区域生态环境质量指数反映研究区内各土地利用类型所具有的生态环境质量，并定量表征某一区域内生态环境质量的总体状况，其表达式为[11]：

（2）

式中：EVt为区域生态环境质量指数;LUi和Ci分别为区域内t时期第i种土地利用类型面积和生态环境质量指数;TA为区域总面积;n为区域内土地利用类型数量。

2.2.3 区域土地利用变化类型生态贡献率

区域土地利用变化类型生态贡献率指区域内某种土地利用变化所导致区域内生态环境质量的改变，表达式为[11]：

CLEI=（LEt+1-LEt）LA/TA     （3）

式中：CLEI为土地利用变化类型生态贡献率;LEt+1和LEt分别为某种土地利用变化类型所反映的变化初期和末期土地利用类型所具有生态环境质量指数;LA为该变化类型的面积;TA为区域总面积。

3 结果与分析

3.1 土地利用结构转型分析

本研究引用《都匀市水土保持规划（2016—2030）》划定的水土保持功能区（见图2），运用ArcGIS空间提取西部中度流失生态维护区、中部中度流失人居环境维护区、东部中度流失土壤保持区、东南部中度流失生态维护区2010—2017年各阶段土地利用功能转移方式（见图3）。

西部中度流失生态维护区作为传统的农耕区域，2010—2015年期间水土流失面积下降13.56 km2。从二级地类转移角度分析（见表2），2010—2015年林地生态用地、牧草地生态用地、其他生态用地和水域生态用地面积均有所减少，生态用地转移去向主要以农业和工矿生产用地及城镇生活用地;2015—2017年各二级生态用地面积均呈下降趋势。作为生态维护区，今后的水土保持和土地利用结构调整工作应以生态建设和恢复为主，增加水保林和封禁治理的建设，提高区域林草覆盖率，布设生态清洁型小流域，以点带面推动区域水土流失工作。

同以上方法测算，中部中度流失人居环境维护区作为都匀市主要生活用地区域， 2010—2015年间水土流失面积减少13.13 km2。从二级地类转移角度分析，2010—2015年城镇生活用地增加821.8 hm2，增加地类主要为农业生产用地、林地、牧草地和水域生态用地;2015—2017年期间城镇生活用地增加473.46 hm2，农村生活用地增加59.83 hm2，增加地类主要来自农业生产用地和林地生态用地，其间林地、牧草地、水域和其他生态用地均有不同程度的减少。作为人居环境维护区，在保障生活用地的同时，可通过加大特色农业及经果林产业发展力度，实现生态环境的可持续发展。

东部中度流失土壤保持区作为都匀市次主要生活用地区域，2010—2015年期间水土流失面积减少14.26 km2。从二级地类转移角度分析，2010—2015年期间工矿生产用地减少11.63 hm2，农业生产用地增加83.64 hm2，增加用地类型主要来自牧草地生态用地、工矿生产用地和林地生态用地，林地、牧草地生態用地和其他生态用地均有一定程度减少;2015—2017年生产用地、生活用地面积和工矿生产用地分别增加89.02 hm2，87.65 hm2和18.19 hm2，农业生产用地减少101.17 hm2。同属土壤保持区和产业发展集聚区，应在保障生产用地的同时，加大布设耕地保护型和生态清洁型小流域，发展生态农业，加强生态用地的建设。

东南部中度流失生态维护区作为都匀市生态脆弱区域，2010—2015年水土流失面积减少9.63 km2。从二级地类转移角度分析，2010—2015年期间，除农村生活用地增加1.61hm2外，农业生产用地、林地生态用地和其他生态用地基本无变化;2015—2017年各类用地基本无较大变化。由于东南部离都匀市城区距离较远，经济发展和城市建设较落后，导致土地利用变化不明显。该区域作为生态维护区，区域在谋求发展的同时，应保护区域生态环境，保护现有植被，实施生态清洁型小流域，维护生态功能。

3.2 生态环境变化特征

3.2.1 区域生态环境质量总体特征

根据公式（2）测算，2010—2017年期间，西部生态维护区生态环境质量指数分别为0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居环境维护区分别为0.580 9，0.578 5和0.576 5;东部中度流失土壤保持区生态环境质量指数分别为0.566 4，0.565 5和0.563 2;东南部生态维护区生态环境质量指数分别为0.605 6，0.605 6和0.605 5。结果表明，东南部生态维护区生态环境质量总体保持稳定，其余各水土保持功能区均呈现下降趋势。随着都匀市新型城镇化进程不断加快，生活用地呈逐年递增趋势，城市不断扩张占用部分生态用地，均成为区域生态环境质量下降的重要因素。

3.2.2 各功能用地转型对生态环境影响的贡献度

根据公式（3）测算，得到各区2010—2017年期间生态环境贡献率，并以西部中度流失生态维护区为例进行表征（表3）。西部区域环境改善的主要原因是农业生产用地转为牧草地生态用地，生态贡献率为0.000 296，而导致区域环境质量恶化的因素较多，主要是林地生态用地转换为农业生产用地所造成。2015—2017年西部环境改善的主要因素是区域农业生产用地转型为水域生态用地，生态贡献率为0.000 115，而导致环境恶化的主要原因是农业生产用地转型为城镇生活用地所造成。

中部区域2010—2015年间期间，环境发生改变的主要原因是农业生产用地转型为水域和牧草地生态用地，林地生态用地和农业生产用地转型为城镇生活用地是导致区域环境恶化的主要因素之一。2015—2017年间工矿生产用地转型为城镇生活用地是中部区域环境发生改善的原因，相反大量林地的占用，林地生态用地转型为城镇生活用地和工矿生产用地，又使中部区域的环境发生恶化。东部区域2010-2015年间期间，随着产业结构的调整，工矿生产用地转型为农业生产用地是东部环境发生明显改善的原因，而区域环境发生恶化的主要原因则是林地生态用地转换为农业生产用地。2015-2017年间东部生态环境未得到明显改善，生态用地面积呈下降趋势，而导致环境恶化的因素较多，其中林地生态用地转型为工矿生产用地，是导致其环境发生恶化的主要原因。

东南部区域2010-2017年，土地利用类型未发生明显改变，生态环境质量贡献率虽存在环境改善或者恶化的趋势，但由于土地利用转型增减幅度不大，变化趋势不明显，所以该区域在今后的发展建设中，应避免过多占用生态用地，林草覆盖率较高区域采取封禁治理。

4 结论

（1）2010—2017年间，各水土保持功能区土地利用转型方式均存在生态和生产用地面积下降和生活用地面积增加趋势，从二级地类来看，西部、中部、东部、东南部林地生态用地面积减少，转移去向以农业生产用地、城镇生活用地、农村生活用地和工矿生产用地为主。

（2）2010，2015和2017年度，西部生态维护区生态环境质量指数分别为0.576 5，0.575 8和0.575 4;中部人居环境维护区分别为0.580 9，0.578 5和0.576 5;东部中度流失土壤保持区分别为0.566 4，0.565 5和0.563 2;东南部生态维护区分别为0.605 6，0.605 6和0.605 5。各水土保持功能区生态环境质量指数整体呈现略微下降的趋势，总体变化不大，生态环境基本维持稳定。

（3）从各功能用地转型对生态环境影响的贡献度来看，2010—2017年期间各水土保持功能区存在生态环境改善和恶化两种趋势，但环境恶化的趋势明显大于环境改善的趋势，保护生态环境刻不容缓。各区域农业生产用地转移为林地等生态用地、工矿生产用地转移为农业生产用地是改善环境的主要因素;而过多占用林地生态用地，使其转移为城镇生活用地、工矿生产用地、农村生活用地和农业生产用地是导致各区域生态环境恶化的主要原因。

（4）2010—2015年，随着都匀市城镇化步伐的加快、城镇开发边界的不断扩张，生产和生活占用过多的生态用地，是造成区域水土流失和环境恶化的主要因素。因此，今后各区域水土保持工作应结合各区功能特点优化土地利用结构，加强生态用地建设，积极开展生态修复、清洁小流域和封禁治理工作。

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