1995-2015年江苏省土地利用功能转型特征及其协调性分析

doi:10.31497/zrzyxb.20190402

摘要/Abstract

摘要：

土地利用功能转型可实现土地利用功能协调,是实施区域可持续发展的重要路径。从功能协调角度构建土地利用功能转型分析框架,利用江苏省1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感影像及相关资源利用和社会经济数据,构建三级土地利用功能评价体系,以县域为评价单元,通过三角模型和空间相关分析等方法,定量解析江苏省土地利用功能时空演变特征及其与土地可持续利用目标的协调状况。研究结果显示：（1）研究期内,江苏省土地利用功能总水平提升减慢,其中生产、生活功能不同程度提升,生态功能明显下降。（2）生产、生活功能空间集聚不突出,生态功能的热点、冷点区域呈“Y”型集聚分布。（3）不同功能区功能协调性态势不一,重点开发区和限制开发区可持续发展态势总体良好,优化开发区可持续发展程度较弱并持续恶化。建议江苏省在落实发展蓝图和空间规划的过程中,应优先推进苏南现代化示范区建设,重点实施重点开发区生活功能转型、Ⅰ类限制开发区生产功能转型策略,并严格落实禁止开发区的生态保护责任等差别化管理策略。

关键词: 土地利用功能, 土地利用转型, 功能协调, 可持续发展, 江苏省

Abstract:

The land use function transition is an important measure to promote the coordination of land use functions and achieve sustainable regional development. This paper constructs an analysis framework for land use function transition based on sustainable development from the perspective of functional coordination, and uses the five phases of remote sensing images of Jiangsu province in 1995, 2000, 2005, 2010 and 2015, as well as related resource utilization and socio-economic data to construct the three level evaluation system of land use function. Taking the county as an evaluation unit, through triangle model and spatial correlation analysis, the spatial-temporal evolution characteristics of land use functions are quantitatively analyzed, and the coordination status of land use functions is proposed for sustainable land use in Jiangsu province. This paper has obtained the following main findings: (1) During the research period, the overall level of land use function in Jiangsu province has increased at a slower pace. The production and living functions have enhanced in different degrees, and the ecological function has significantly been reduced. (2) The spatial aggregation of production and living functions of land use in this province has not been obvious, and the areas of ecological functional hot spots and cold spots have a "Y"-shaped pattern of agglomeration distribution. (3) The sustainable development of different functional areas has not been the same. The sustainable development of key development zones and restricted development zones has been generally good. The sustainable development of optimizing development zones has been weak and continued to deteriorate. In the process of implementing development plans and space planning, we suggest that priority should be given to construct the modern demonstrative region in Southern Jiangsu, the key development zones should be focused on the living function transition, the restricted development zones (I type) should be focused on the production function transition, and the forbidden development zones should be implemented strictly to protect the environment.

Key words: land use function, land use transition, functional coordination, sustainable development, Jiangsu province

张晓琳, 金晓斌, 范业婷, 刘晶, 单薇, 周寅康. 1995-2015年江苏省土地利用功能转型特征及其协调性分析[J]. 自然资源学报, 2019, 34(4): 689-706.

ZHANG Xiao-lin, JIN Xiao-bin, FAN Ye-ting, LIU Jing, SHAN Wei, ZHOU Yin-kang. Spatial-temporal characteristics and coordination status of the land use function transition in Jiangsu province from 1995 to 2015[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2019, 34(4): 689-706.

图/表 14

图1

图2

图3

表1

表2

土地利用功能分类体系及表征指标说明"

目标层	准则层	解释	表征指标	单位	量化方法	目标值	指标性质
生产功能(经济产值)	农产品供给功能	生产及提供农产品的能力	农业产值	亿元	统计年鉴获得	82.13	+
	工矿生产功能	生产及提供工业产品的能力	工业产值	亿元	统计年鉴获得	3076.52	+
	林产品供给功能	生产及提供林产品的能力	林业产值	亿元	统计年鉴获得	4.25	+
生活功能 (社会效益)	居住承载功能	为人类需要提供居住承载的能力	人口密度	人/km²	参考文献[20]	1067.78	+
	交通便利功能	为人的出行、货物运输提供社会保障的能力	万人货运量	万t	复合指标法参考文献[16]	3857.88	+
	交通便利功能	为人的出行、货物运输提供社会保障的能力	万人客运量	万人	复合指标法参考文献[16]	4067.44	+
	休闲服务功能	为人类生活需要提供休闲服务的能力	第三产业人员比例	%	统计年鉴获得	53.6	+
生态功能 (生态服务)	水源涵养功能	水资源供给服务的能力	产水量	mm/km²	InVEST模型参考文献[32]	746.73	+
	土壤保持功能	土壤侵蚀控制的能力	土壤侵蚀量	t/km²	RUSLE模型参考文献[34]	482.34	–
	气候调节功能	缓解气候变化的能力	固碳量	g/m²	$NC × β × ∑ NPP$ 参考文献[35]	233.91	+
	生物保护功能	生物多样性保护的能力	生境质量	—	InVEST模型参考文献[36]	0.24	+

表2

图4

表3

表4

图5

图6

表5

图7

表6

图8

参考文献 41

[1]	HU Q N.Ecosystem services for meeting sustainable development goals: Challenges and pathways. Change and Adaptation in Socio-Ecological Systems, 2015, 2(1): 42-44.
[2]	赵兴国, 潘玉君, 丁生, 等. 中国省域土地利用可持续性评价及时空格局特征. 农业工程学报, 2014, 30(3): 196-204.
	[ZHAO X G, PAN Y J, DING S, et al.Evaluation of regional land use sustainability and its spatial-temporal pattern among provinces in China. Transactions of the CSAE, 2014, 30(3): 196-204.]
[3]	段宝玲, 卜玉山. 全球土地计划第二次开放科学大会会议述评. 生态学报, 2014, 34(10): 2796-2799.
	[DUAN B L, BU Y S.Review of the second open science conference of the global land project. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(10): 2796-2799.]
[4]	刘永强, 龙花楼. 黄淮海平原农区土地利用转型及其动力机制. 地理学报, 2016, 71(4): 666-679.
	[LIU Y Q, LONG H L.Land use transitions and their dynamic mechanism in the Huang-Huai-Hai Plain. Acta Geographica Sinica, 2016, 71(4): 666-679.]
[5]	龙花楼. 论土地利用转型与土地资源管理. 地理研究, 2015, 34(9): 1607-1618.
	[LONG H L.Land use transition and land management. Geographical Research, 2015, 34(9): 1607-1618.]
[6]	GRAINGER A.National land use morphology: Patterns and possibilities. Geography, 1995, 80(3): 235-245.
[7]	龙花楼, 李秀彬. 区域土地利用转型分析: 以长江沿线样带为例. 自然资源学报, 2002, 17(2): 144-149.
	[LONG H L, LI X B.Analysis on regional land use transition: A case study in transect of the Yangtze River. Journal of Natural Resources, 2002, 17(2): 144-149.]
[8]	龙花楼, 李秀彬. 长江沿线样带农村宅基地转型. 地理学报, 2005, 60(2): 179-188.
	[LONG H L, LI X B.Rural housing land transition in transect of the Yangtze River. Acta Geographica Sinica, 2005, 60(2): 179-188.]
[9]	龙花楼. 论土地利用转型与乡村转型发展. 地理科学进展, 2012, 31(2): 131-138.
	[LONG H L.Land use transition and rural transformation development. Progress in Geography, 2012, 31(2): 131-138.]
[10]	曲艺, 龙花楼. 基于开发利用与产出视角的区域土地利用隐性形态综合研究: 以黄淮海地区为例. 地理研究, 2017, 36(1): 61-73.
	[QU Y, LONG H L.The integrated research on regional land use recessive morphology from the perspectives of exploitation and output: The case of the Huang-Huai-Hai region. Geographical Research, 2017, 36(1): 61-73.]
[11]	宋小青. 论土地利用转型的研究框架. 地理学报, 2017, 72(3): 471-487.
	[SONG X Q.Discussion on land use transition research framework. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(3): 471-487.]
[12]	VERBURG P H, STEEG J, VELDKAM A, et al.From land cover change to land function dynamics: A major challenge to improve land characterization. Journal of Environmental Management, 2009, 90(3): 1327-1335.
[13]	樊杰. 中国主体功能区划方案. 地理学报, 2015, 70(2): 186-201.
	[FAN J.Draft of major function oriented zoning of China. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(2): 186-201.]
[14]	张佰林, 高江波, 高阳, 等. 中国山区农村土地利用转型解析. 地理学报, 2018, 73(3): 503-517.
	[ZHANG B L, GAO J B, GAO Y, et al.Land use transition of mountainous rural areas in China. Acta Geographica Sinica, 2018, 73(3): 503-517.]
[15]	KONIG H J, PODHORA A, HELMING K, et al.Confronting international research topics with stakeholders on multifunctional land use: The case of Inner Mongolia, China. Iforest-Biogeosciences and Forestry, 2014, 7(6): 403-413.
[16]	王枫, 董玉祥. 基于灰色关联投影法的土地利用多功能动态评价及障碍因子诊断: 以广州市为例. 自然资源学报, 2015, 30(10): 1698-1713.
	[WANG F, DONG Y X.Dynamic evaluation of land use functions based on grey relation projection method and diagnosis of its obstacle indicators: A case study of Guangzhou city. Journal of Natural Resources, 2015, 30(10): 1698-1713.]
[17]	陈影, 许皞, 陈亚恒, 等. 基于遥感影像的县域土地功能分类及功能转换分析. 农业工程学报, 2016, 32(13): 263-272.
	[CHEN Y, XU H, CHEN Y H, et al.Analysis of land function classification and transformation in county based on remote sensing image. Transactions of the CSAE, 2016, 32(13): 263-272.]
[18]	曲衍波, 姜广辉, 张佰林, 等. 山东省农村居民点转型的空间特征及其经济梯度分异. 地理学报, 2017, 72(10): 1845-1858.
	[QU Y B, JIANG G H, ZHANG B L, et al.Spatial characteristics of rural residential land transition and its economic gradient differentiation. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(10): 1845-1858.]
[19]	许凤娇, 吕晓, 陈昌玲. 山东省城乡建设用地转型的时空格局. 自然资源学报, 2017, 32(9): 1554-1567.
	[XU F J, LYU X, CHEN C L.Spatial-temporal pattern of urban-rural construction land transition in Shandong province. Journal of Natural Resources, 2017, 32(9): 1554-1567.]
[20]	孙丕苓, 许月卿, 刘庆果, 等. 环京津贫困带土地利用多功能性的县域尺度时空分异及影响因素. 农业工程学报, 2017, 33(15): 283-292.
	[SUN P L, XU Y Q, LIU Q G, et al.Spatiotemporal differentiation and driving factors of multi-functionality of land use in county scale in poverty belt around Beijing and Tianjin. Transactions of the CSAE, 2017, 33(15): 283-292.]
[21]	杨皓然, 吴群. 碳排放视角下的江苏省土地利用转型生态效率研究: 基于混合方向性距离函数. 自然资源学报, 2017, 32(10): 1718-1730.
	[YANG H R, WU Q.Study on the eco-efficiency of land use transformation in Jiangsu province from the perspective of carbon emission: Based on the mixed directional distance function. Journal of Natural Resources, 2017, 32(10): 1718-1730.]
[22]	史洋洋, 吕晓, 黄贤金, 等. 江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应. 自然资源学报, 2017, 32(6): 961-976.
	[SHI Y Y, LYU X, HUANG X J, et al.Arable land use transitions and its response of ecosystem services value change in Jiangsu coastal areas. Journal of Natural Resources, 2017, 32(6): 961-976.]
[23]	胡莹洁, 李月, 孔祥斌, 等. 1980-2010年北京市农用地碳储量对土地利用变化的响应. 生态学报, 2018, 38(13): 1-11.
	[HU Y J, LI Y, KONG X B, et al.Response of agricultural land carbon storage to land use change in Beijing from 1980 to 2010. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(13): 1-11.]
[24]	唐常春, 樊杰, 陈小良. 基于地域功能的土地利用协调研究: 以长株潭生态绿心暮云镇为例. 自然资源学报, 2012, 27(10): 1645-1655.
	[TANG C C, FAN J, CHEN X L.Analysis of land utilization coordination based on territorial function: A case study of Muyun town of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan ecological green heart. Journal of Natural Resources, 2012, 27(10): 1645-1655.]
[25]	ZHOU D, XU J C, LIN Z L, et al.Conflict or coordination? Assessing land use multi-functionalization using production-living-ecology analysis. Science of the Total Environment, 2017, 577: 136-147.
[26]	姜磊, 柏玲, 吴玉鸣. 中国省域经济、资源与环境协调分析: 兼论三系统耦合公式及其扩展形式. 自然资源学报, 2017, 32(5): 788-799.
	[JIANG L, BAI L, WU Y M.Coupling and coordinating degrees of provincial economy, resources and environment in China. Journal of Natural Resources, 2017, 32(5): 788-799.]
[27]	WANG R, CHENG J H, ZHU Y L, et al.Evaluation on the coupling coordination of resources and environment carrying capacity in Chinese mining economic zones. Resources Policy, 2017, 53: 20-25.
[28]	牛星. 土地利用系统演化分析与调控管理. 上海: 上海交通大学出版社, 2012.
	[NIU X.Land Use System Evolution Analysis and Regulation Management. Shanghai: Profile of Shanghai Jiao Tong University Press, 2012.]
[29]	刘继来, 刘彦随, 李裕瑞. 中国“三生空间”分类评价与时空格局分析. 地理学报, 2017, 72(7): 1290-1304.
	[LIU J L, LIU Y S, LI Y R.Classification evaluation and spatial-temporal analysis of "production-living-ecological" spaces in China. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(7): 1290-1304.]
[30]	李广东, 方创琳. 城市生态—生产—生活空间功能定量识别与分析. 地理学报, 2016, 71(1): 49-65.
	[LI G D, FANG C L.Quantitative function identification and analysis of urban ecological-production-living spaces. Acta Geographica Sinica, 2016, 71(1): 49-65.]
[31]	杨清可, 段学军, 王磊, 等. 基于“三生空间”的土地利用转型与生态环境效应: 以长江三角洲核心区为例. 地理科学, 2017, 37(1): 1-9.
	[YANG Q K, DUAN X J, WANG L, et al.Land use transformation based on ecological-production-living spaces and associated eco-environment effects: A case study in the Yangtze River Delta. Scientia Geographica Sinica, 2017, 37(1): 1-9.]
[32]	包玉斌, 李婷, 柳辉, 等. 基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化. 地理研究, 2016, 35(4): 664-676.
	[BAO Y B, LI T, LIU H, et al.Spatial and temporal changes of water conservation of Loess Plateau in northern Shaanxi province by InVEST model. Geographical Research, 2016, 35(4): 664-676.]
[33]	方创琳, 贾克敬, 李广东, 等. 市县土地生态—生产—生活承载力测度指标体系及核算模型解析. 生态学报, 2017, 37(15): 5198-5209.
	[FANG C L, JIA K J, LI G D, et al.Theoretical analysis of the index system and calculation model of carrying capacity of land ecological-production-living spaces from county scale. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(15): 5198-5209.]
[34]	李天宏, 郑丽娜. 基于RUSLE模型的延河流域2001-2010年土壤侵蚀动态变化. 自然资源学报, 2012, 27(7): 1164-1175.
	[LI T H, ZHENG L N.Soil erosion changes in the Yanhe watershed from 2001 to 2010 based on RUSLE model. Journal of Natural Resources, 2012, 27(7): 1164-1175.]
[35]	杨一鹏, 曹广真, 侯鹏, 等. 城市湿地气候调节功能遥感监测评估. 地理研究, 2013, 32(1): 73-80.
	[YANG Y P, CAO G Z, HOU P, et al.Monitoring and evaluation for climate regulation service of urban wetlands with remote sensing. Geographical Research, 2013, 32(1): 73-80.]
[36]	刘智方, 唐立娜, 邱全毅, 等. 基于土地利用变化的福建省生境质量时空变化研究. 生态学报, 2017, 37(13): 4538-4548.
	[LIU Z F, TANG L N, QIU Q Y, et al.Temporal and spatial changes in habitat quality based on land-use change in Fujian province. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(13): 4538-4548.]
[37]	XU F L, ZHAO S S, DAWSON R W, et al.A triangle model for evaluating the sustainability status and trends of economic development. Ecological Modelling, 2006, 195: 327-337.
[38]	ZHANG J, PU L J, PENG B Z.Regional sustainability evaluation based on triangle model: A case study of Chuzhou, China. Advanced Materials Research, 2012, 361: 1476-1480.
[39]	SCHLENKER B R, SCHLENKER P A, SCHLENKER K A.Antecedents of academic engagement and the implications for college grades. Learning and Individual Differences, 2013, 27: 75-81.
[40]	ANCKER J S, KERN L M, ABRAMSON E, et al.The triangle model for evaluating the effect of health information technology on healthcare quality and safety. American Medical Informatics Association Journal, 2012, 19(1): 61-65.
[41]	林锦耀, 黎夏. 基于空间自相关的东莞市主体功能区划分. 地理研究, 2014, 33(2): 349-357.
	[LIN J Y, LI X.MFOZ planning of Dongguan based on spatial autocorrelation by using genetic algorithms. Geographical Research, 2014, 33(2): 349-357.]

数据类型	数据产品	来源	空间分辨率
土地利用数据	土地利用现状遥感监测数据	中国科学院资源环境科学数据中心	1:10万
遥感影像数据	Landsat 4 TM	地理空间数据云	30 m
遥感影像数据	Landsat 8 OLI_TRIS	地理空间数据云	30 m
社会经济数据	江苏省省统计年鉴	江苏省统计局	县级
江苏省环境保护区	长三角（江苏省）1:25万环境保护区空间数据（2013年）	国家地球系统科学数据共享服务平台	1:25万
DEM	ASTER GDEM V2版	地理空间数据云	30 m
NDVI	MYDND1M 中国500M NDVI月合成产品	地理空间数据云	500 m
NPP	MOD17A3H	http://www.noaa.gov/	1 km
土壤数据	全国第二次土壤普查数据集	中国土壤数据库	1:100万
降水量	江苏农业基本气象资料月值、年值数据集	中国气象局气象数据中心	4 km
蒸散量	MOD16A3H	http://www.noaa.gov/	500 m
叶面积指数	MOD15A2H	http://www.noaa.gov/	1 km
根系深度	——	文献[32]	土地利用/
根系深度	——	文献[32]	覆盖类型

区域	指标数值范围			功能水平
区域	LFI	NPFI	NEFI	功能水平
A	0.8~1.0	0~0.2	0~0.2	高水平
B	0.6~0.8	0~0.4	0~0.4	中高水平
C	0.4~0.6	0~0.6	0~0.6	中水平
D	0.2~0.4	0~0.8	0~0.8	中低水平
E	0~0.2	0~1.0	0~1.0	低水平

指标	1995年	2000年		2005年		2010年		2015年
功能实现率	0.262	0.359		0.445		0.558		0.568
功能变化动态度/%	37.08		23.84		25.44		1.81
功能标准差	0.024	0.019		0.021		0.017		0.049
功能变化优势度	0.254		0.667		0.381		0.152

功能	年份
功能	1995	2000	2005	2010	2015
生产功能	-0.0497	-0.0009	-0.0433	-0.0899	0.1411
生活功能	0.0995	0.2398^***	0.1143	0.1409	0.2193^**
生态功能	0.3492^***	0.3852^***	0.4007^***	0.4201^***	0.3935^***

指标		功能区
指标		优化开发区	重点开发区	Ⅰ类限制开发区	Ⅱ类限制开发区
功能水平	生产功能	[0.06, 0.27]	[0.07, 0.34]	[0.02, 0.11]	[0, 0.04]
	生活功能	[0.41, 0.99]	[0.08, 0.31]	[0.07, 0.12]	[0, 0.04]
	生态功能	[0.30, 0.39]	[0.31, 0.39]	[0.32, 0.45]	[0.48, 0.75]
功能权重	生产功能	1/10	2/5	2/5	1/10
	生活功能	3/5	2/5	1/5	1/10
	生态功能	3/10	1/5	2/5	4/5
C		1	1	1	1
T		[0.558, 0.738]	[0.202, 0.338]	[0.182, 0.248]	[0.111, 0.608]
D		[0.747, 0.859]	[0.449, 0.581]	[0.426, 0.498]	[0.333, 0.780]