成都市耕地时空演变及预测
摘要
关键词
耕地;时空演变;成都市;CA-Markov模型
正文
我国人口基数大,耕地人均不足[1]。耕地非农化现象日益凸显。故在新形势压力下,加深对耕地状况的研究与保护显得十分重要[2]。在早期研究领域中,大部分学者主要积极投入耕地面积变化研究[3],但在城市化和工业化时代大趋势下,越来越多的学者从驱动力角度分析耕地数量[4]和面积变化,分析方法也从定性转为定量和定性两相结,从单一的数理统计到3S、SPSS等软件综合应用合[5]。
成都市耕地资源的研究,可以实时把握耕地转移动向。本文基于对原有土地利用遥感影像分析成都市的耕地时空演变特点,再利用CA-Markov模型预测2022年成都市耕地情况。研究结果不仅更新了该地区的耕地面积变化的研究,而且为成都市经济建设规划给予参考。
成都市作为四川省的省会城市,经纬度位置介于东经102°54′~104°53′和北纬30°05′~31°26′之间。2019年,全市耕地总面积5231.53km2,占全市土地面积的36.50%[6]。成都有巨大的区域垂直落差,形成市区三分平原、丘陵、高山的独特地貌类型。由于地形差异明显,小面积气候差异也很明显,不同温差垂直气候带在一定程度上提高了该地区的生物多样性,为农业和旅游带来非常有利的条件。
土地利用转移矩阵是用二维表来表示同一地区不同时期不同土地类型之间的相互转化关系[7]。耕地相对变化指数[8]是指次区域内耕地相对于整个研究区域的相对变化率。CA-Markov模型可将预测的事件发生概率转移到空间格局呈现,提高时空变化的信息精度科学实用[9]。
2010-2015年期间,成都市的耕地面积从6430.824km2减少到6247.994km2。成都市耕地集中流向城乡、工矿居民用地,流出面积为204.911km2,占城乡、工矿居民用地的10.29%,其次耕地大多流向林地。在此时期成都市城市集聚指数相对于其同等级城市的指数都高。集聚指数越高,说明城市存在大规模以“摊大饼”的形式进行城市扩建,城市建设用地增加、交通线路布局规模扩大等因素导致在此阶段耕地面积减少。2015-2018年期间,成都市耕地转出依旧大于转入。耕地面积从6247.994km2减少到6050.135km2。耕地转入城乡、工矿居民用地最多,为421.079km2。
2010-2013年,耕地相对变化指数大于1的子区域集中分布在中部靠近市区,西部区域耕地相对变化指数小于1。其中青羊区的耕地相对变化指数最高(R=30.199)。2014-2016年期间,研究区内的子区域的耕地相对变化指数均小于1,说明该阶段子区域的耕地变化幅度均小于整个研究区。2017-2019年,耕地相对变化指数大于1的区域集中分布在东南部,西北部耕地相对变化指数小于1。郫都区耕地相对变化指数最大(R=189.380)。与前两个时期相比,成都耕地相对变化指数显示区域破碎,表明成都耕地状态不稳定,耕地数量差异较大。
基于2010、2015年模拟预测2018年土地利用现状,其Kappa值为0.831,大于0.75,故该模型的仿真精度高。说明整体模拟的精度较好符合预期,其模拟真实性较高,可用于预测2022土地利用(图1)。
图1 2022年土地利用模拟预测结果
2018-2022年期间耕地流出大于流入面积,耕地面积从2018年的6050.135km2,到2022年的5649.669km2,耕地减少了400.466 km2,流入建筑用地成为耕地流失的主要方向。随着城市化进程加快,成都市的城市集群发展规模也在不断扩大,这也是导致耕地减少的主要原因。2018-2022年耕地转移变化主要是耕地转入城乡、工矿居民用地,转移区域主要集中在成都市市中心至成都经济经济区环线附近。其原因是城市化建设,交通道路建设。
成都市耕地在时间序列上呈现出随着时间的变化耕地面积在不断减少的趋势,耕地转入城市建设用地,这也是耕地减少的主要流动方向。通过预测可知,成都市的耕地面积依旧在减少,减少区域主要集中在一、二、三环地区,其主要转为城市建设用地以及西北方向转为林地、草地。综上所述,加大对耕地变化研究对于经济建设、耕地保护都有着十分重要的意义。
6 致谢
本研究得到四川省社会科学重点研究基地四川县域经济发展研究中心课题 《乡村振兴下典型地区耕地非农化过程及优先保护区识别研究》 (项目编号: my2022065 )资助。
[1] 王向东,沈孝强,王振波,刘小茜.中国耕地集约化利用评价2010—2016[J].中国人口·资源与环境,2019,29(04):58-67.
[2] 陈美球,赖昭豪,刘桃菊.改革开放以来我国耕地利用变化及其展望[J].土壤通报,2019,50(02):497-504.
[3] 王彦军. 基于面向对象分类的金普新区土地利用变化监测分析[D].辽宁工程技术大学,2016.
[4] Günther Fischer,Sylvia Prieler,Harrij van Velthuizen,Göran Berndes,André Faaij,Marc Londo,Marc de Wit. Biofuel production potentials in Europe: Sustainable use of cultivated land and pastures, Part II: Land use scenarios[J]. Biomass and Bioenergy,2009,34(2).
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