土地利用生态承载力研究——以广州市花都区为例

郭海丽，王 琰，王海涛*，侯文静

（1.长春师范大学 地理科学学院，长春 130000；2.长春市城乡规划设计研究院，长春 130000）

土地是人类活动和生产劳动的物质基础[1]。合理利用地球资源是国家和地区发展有关的重要决策，土地利用是人类在地表自然生产作用后的地表变化，反映了人类土地利用的成果是通过生活和劳动表现出来的。土地的合理利用对于人类的生产劳动和生活有着非常重要的影响，随着社会的发展，人们越来越重视人与自然的和谐。对土地利用现状进行系统分析，合理规划土地空间结构，优化土地利用结构和土地资源，对改善人口体系，协调广州市花都区生态文明建设都具有重要意义。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

花都区隶属于广东省广州市，花都区东面的方向与东北的方向和广州市的从化区接壤，西部和佛山市的三水区接壤，西南方向和佛山市的南海区接壤，南面的方向和广州市的白云区接壤，北面的方向和清远市接壤。

1.2 数据来源

本文所使用的基础遥感数据为LandsatTM/ETM和Landsat8OLI-TIRS影像，分辨率为30 m，云量低于5%，所有影像获取时间为5、6月份，数据获取网站为地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）和查找《广东统计年鉴》《广州市土地整治规划（2016—2020年）》《广州统计年鉴》等资料获取各种相关数据。

2 研究内容与相关理论

2.1 研究内容

首先简单介绍了广州市花都区地理位置区域概况之后，对获取的广州市花都区遥感影像数据进行土地利用类型的划分，获取各个时期该研究地区的各种土地利用面积数据和查阅的广州市土地利用相关数据面积产量计算出该地区的人均生态足迹和人均生态承载力，分析广州市花都区土地生态承载力。

2.2 土地利用转移矩阵

土地利用的变化需要运用到转移矩阵[2]。该矩阵可以准确地将特定时间区域内静态的土地利用率表述出来，同时也可以表示该区域从开始到最后相互转化的动态过程，公式如下

式中：i和j为土地使用权转让之前和之后的土地利用类型，并表示在转让前将i类土地类型转换为j类土地使用类型的区域；n为转让前后的土地使用类型的数量。

2.3 生态足迹法

生态足迹法使用人口单位（个人、城市、州或地区）来表示在当前技术条件下生产所需资源和现有技术下产生的废物，去显示需要多少具有生物生产力的土地和水，生态足迹是以人类维持生存所需的自然资源量来衡量，以评估人类对当今生态系统的影响[3]。

生态足迹法得到的指数为计算区域，首先该方法拥有从全球到个人各个范围内自然资源利用情况的简要框架，然后利用该框架进行人类对自然生态之间的需求及后者对前者生态服务的供给差异的测量，以此来了解人类生态系统的使用。

生态足迹的计算公式如下

式中：EF为区域性生态足迹；n为特定区域人口数；ef为该地区的人均生态足迹；rj为土地类型j的平衡因子；e和j物种的人均生态足迹由1到6分别代表的是耕地、林地、草地、水域、建设用地和其他用地[4]。

2.4 生态承载力

在计算生态承载力时，每个国家和地区之间的标准存在差异，这样就导致了即使是相同类型的生物生产区域，在不同国家内的单位面积的生态生产力也会有所不同，如果是不同类型，其单位区域的生态承载力差异就更大了。因此，不可能直接比较不同国家和地区相同生物生产区类型的实际面积，不同类型的区域可能会通过生产要素来表示不同国家或地区在某种生物生产区域中显示的本地和全球平均生产之间的差异。计算公式如下

式中：BC为该地区的生态承载力；a为该地区某类土地利用类型土地面积；y为该地区产量因子。广州花都区的产出因子和均衡因子与计算生态足迹的参数一致。

3 结果

3.1 分类结果

结合研究区域的土地利用现状和研究目的，现将广州市花都区的土地利用分类体系定为6类：耕地、林地、草地、水域、建设用地和其他用地，绘制广州市花都区2010年至2020年土地利用转移分布图。具体结果如图1所示。

图1 2010—2020年花都区土地利用转移

3.2 生态足迹模型与结果

计算各地类区域生态足迹和人均生态足迹，研究年份从2010年到2020年，选取2010、2015和2020年的3年数据进行计算，以2015年的计算结果为例，见表1。

表1 2015年广州市花都区生态足迹

每种土地类型的生态足迹需要通过1个平衡因子对生态账户的生产力进行标准化，以达到平衡的生态足迹，通过叠加不同土地类型的生态足迹，可以得到该时期的总生态足迹[5]。

根据以上步骤计算广州市花都区2010、2015和2020年3年各土地类型及总体生态足迹，通过Excel计算结果见表2。

表2 广州市花都区生态足迹

3.3 生态承载力结果

确定生态系统对人类活动的最大承受能力。对人类活动的最大承受能力是指在不破坏生态系统服务功能的前提下，生态系统所能承受的人类活动的强度。通过Excel统计可得出计算结果见表3。

由表3数据结果可知，花都区生态承载力逐年上升，其中2010年到2015年生态承载力的增长幅度是最大的。

表3 广州市花都区生态承载力

4 结论与建议

4.1 结论

本文分析了研究区土地利用的现状，计算了花都地区土地利用的生态足迹和生态承载力，分析了花都区生态承载力情况。具体结论如下。

（1）2010—2020年广州市花都区的土地利用结构发生了很大变化。这10年来，建设用地扩张迅速，耕地面积大幅度减少，总体变化趋势为建设用地和林地土地面积增加，而耕地、草地、水域和其他用地的土地面积都在减少。

（2）根据各种数据显示花都区生态承载力2010—2020年的变化情况，不断增长的数据说明广州市在10年的高速发展中，生产潜力透支和土地所背负的生产能力处在一个负荷承载水平。

4.2 建议

研究发现随着城市化速度的加快，越来越多的耕地、林地和其他生态地被占用，广州花都区建设用地要进行合理的控制，提高已有建设用地的内部发展潜力，缓解人地关系紧张。同时，要减少以破坏现有林地为代价，所以要减少开发，实现经济生态和谐发展。从该区发展基础条件变化和未来发展趋势的考虑，从需要与可能出发，为了加大广州市花都区的经济发展，一方面要保护好自然资源，另一方面还要加大农业、工业的发展，促进第三产业更好更快地投资。需要增加环境保护和生态建设，使城市绿化水平提高，同时促进旅游业的发展，利用地理位置进行招商投资推动经济发展，为了加快城市建设，需要提供良好的环境，需要积极引进人才，增强相关投资，同时不断增强科技创新能力。