1.5.1　土地利用變化分析

土地利用動(dòng)態(tài)變化主要包括土地利用數(shù)量的變化、土地利用結(jié)構(gòu)的變化和土地利用程度的變化，以下分別從時(shí)間和空間分異兩個(gè)角度進(jìn)行論述和分析。

1）土地利用數(shù)量的變化

（1）土地利用變化幅度

土地利用類型面積變化是區(qū)域土地利用變化的重要方面，而面積變化首先反映在不同利用類型土地的總量變化上，通過分析土地利用類型的總量變化，可了解土地利用變化總的態(tài)勢。

通過對(duì)江蘇省1996～2006年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出表1.18的結(jié)果。

表1.18　1996～2006年江蘇省土地利用變化統(tǒng)計(jì)表

從總體上看，江蘇省土地利用總量變化的特征表現(xiàn)為：

①農(nóng)業(yè)用地總體減少，林地、園地增加

比較1996年和2006年農(nóng)業(yè)用地面積，江蘇省農(nóng)用地總體規(guī)模有較大幅度減少，共減少227 071.76hm²，其中數(shù)量減少最大的是耕地，林地和園地稍有增加，說明這一時(shí)期農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（退耕還園、退耕還林）成效明顯。從幅度來看，牧草地減少了95.41％，其中大部分是天然草地，交通運(yùn)輸用地增加了73.39％，說明這一時(shí)期全省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入增多，投資環(huán)境大大改善。

②耕地?cái)?shù)量較大幅度減少，耕地質(zhì)量下降

江蘇省耕地面積減少十分突出，1996～2006年耕地?cái)?shù)量從5 061 675.00hm²下降到4 768 735.55hm²，減少了5.79％，10年凈減292 939.45hm²，占期內(nèi)土地利用變化總量的30.05％。其中1996～2004年間質(zhì)量較好的灌溉水田和水澆地減少最多，占到耕地變化量的80.90％，而質(zhì)量較差的旱田面積則增加了47 241.29hm²，耕地質(zhì)量有所下降。

圖1.12　江蘇省1996～2006年耕地、建設(shè)用地變化趨勢

③建設(shè)用地急劇擴(kuò)大，工礦用地增加最多

如圖1.12所示，1996～2006年間，江蘇省建設(shè)用地急劇擴(kuò)大，從1996年的1 584 242hm²增加到2006年的1 869 122.03hm²，增加了18.10％。其中交通運(yùn)輸用地增加最多，增加了73.39％。

④未利用地面積減少，土地利用率稍有上升

1996年全省未利用地面積為2 113 526.64hm²，到2006年減少到2 062 498.01hm²，減少了2.50％，凈減少面積53 164.03hm²，其中未利用土地增加88 524.40hm²，其他土地減少139 552.89hm²，未利用土地增加是局部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的表現(xiàn)，其他土地減少主要是由于湖泊圍墾、灘涂開發(fā)形成的，對(duì)生態(tài)造成不利影響，同時(shí)也說明全省后備土地資源短缺的問題越來越突出，耕地占補(bǔ)平衡中未利用地的開發(fā)還未得到足夠的重視。

圖1.13　1996～2006年江蘇省耕地面積相對(duì)變化率比較

綜上所述，1996～2006年間耕地?cái)?shù)量變化最大，耕地不僅是重要的生產(chǎn)要素，而且是人類生存的根基。耕地不僅有生產(chǎn)功能（經(jīng)濟(jì)效益），更有生態(tài)服務(wù)功能（生態(tài)效益）和社會(huì)保障功能（社會(huì)效益）。以耕地變化為例，江蘇全省及各地級(jí)市耕地?cái)?shù)量變化數(shù)據(jù)表明，在全省耕地面積相對(duì)變化率明顯減少的背景下，空間分布表現(xiàn)出較大的差異（見圖1.13），即：蘇南地區(qū)總體減少幅度大，均超過了全省平均水平；蘇北地區(qū)內(nèi)部耕地減少差異比較明顯，徐州耕地減少幅度低于全省平均水平，而連云港和鹽城耕地出現(xiàn)增加；蘇中各市耕地呈現(xiàn)減少趨勢，區(qū)域平均水平和全省水平差不多。

為進(jìn)一步證實(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度與耕地減少的直接關(guān)系，在將江蘇省分解成不同的區(qū)域后分析表明，不同城市耕地?cái)?shù)量變化過程存在著區(qū)域差異（見圖1.14）。蘇南地區(qū)耕地總量少，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中耕地一直呈現(xiàn)減少趨勢，并且減少速度逐漸加快；蘇中地區(qū)耕地?cái)?shù)量總體上表現(xiàn)為緩慢的變化，一直表現(xiàn)為緩慢的減少；蘇北地區(qū)耕地?cái)?shù)量總體上表現(xiàn)為緩慢的減少，但不同地區(qū)變化的差異較大，部分地區(qū)出現(xiàn)耕地總量增加的現(xiàn)象，如鹽城?？傊?，江蘇省耕地變化的過程與格局存在著明顯的區(qū)域差異；同時(shí)，耕地面積變化與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在著密切的關(guān)系。

圖1.14　1996～2006江蘇省分區(qū)域耕地變動(dòng)表

（2）土地利用變化速度

土地利用動(dòng)態(tài)度可定量描述區(qū)域土地利用變化的速度，它對(duì)比較土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢都具有積極的作用。

單一土地利用動(dòng)態(tài)度用于表達(dá)某一區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化速度，其表達(dá)式為：

式中，K為研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型動(dòng)態(tài)度；U_a、U_b分別為研究期初、期末某一種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段長，T設(shè)定為年，K的值就是某種土地利用類型的年變化率。

根據(jù)式（1.1），計(jì)算出江蘇省1996～2006年各土地利用類型的年變化率。

計(jì)算結(jié)果表明，整個(gè)江蘇省土地利用變化速度最快的是牧草地，其次土地利用變化速度較快的是交通運(yùn)輸用地、未利用地和居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地物流、信息流溝通加快，基礎(chǔ)設(shè)施投入加大，招商引資步伐加快，工礦企業(yè)增多，同時(shí)人口增加和收入增多帶來城鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地增多；林地變化速度最小，林地在該時(shí)期內(nèi)緩慢增長，說明退耕還林政策成效明顯。

通過土地利用變化率不僅可以看出不同土地利用類型在時(shí)段內(nèi)的變化速度，利用地理信息系統(tǒng)的空間表達(dá)功能還可以看出某種土地利用類型在空間上的變化差異。利用1997年和2004年土地利用數(shù)據(jù)分別計(jì)算耕地、林地、居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地和未利用地在1997～2004年間的土地利用年變化率，如圖1.15至圖1.18所示。

由圖1.15可以看出，全省范圍內(nèi)，耕地增加區(qū)主要分布在蘇北，尤其是江淮平原和濱海平原，耕地減少區(qū)主要分布在蘇南，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的南京，無錫和蘇州減少尤甚。耕地增加的原因主要是由于土地開發(fā)復(fù)墾造成的，連云港海州灣地區(qū)和無錫沿太湖地區(qū)增加最快，分別是沿海灘涂圍墾和湖泊圍墾，從這一方面也說明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的矛盾比較突出。耕地減少的原因?qū)τ谔K北主要是退耕還林，與圖1.16林地增加部分相吻合，對(duì)于蘇南主要是建設(shè)占用耕地導(dǎo)致耕地減少。另外農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也是造成耕地減少的原因之一，由于比較經(jīng)濟(jì)效益的存在，耕地向果園、茶園轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致耕地減少。耕地占補(bǔ)在全省空間上存在不平衡，建設(shè)占用的多為優(yōu)質(zhì)耕地，而新增耕地多是質(zhì)量較差的由沿湖、沿海灘涂開發(fā)的邊際耕地。

圖1.15　1997～2004年江蘇省耕地年變化率

圖1.16　1997～2004年江蘇省林地年變化率

由圖1.16可以看出，林地增加主要分布在蘇北江淮平原、黃淮平原和濱海平原地區(qū)，與該地區(qū)耕地的減少相一致，主要是由于當(dāng)?shù)卣罅μ岢矘湓炝指幻窆こ陶叩慕Y(jié)果，而蘇南地區(qū)林地增加部分比較分散，主要是退耕還林的原因。在長江以北，林地的減少主要發(fā)生在里下河平原地區(qū)，而該地區(qū)地勢低洼，洪澇頻繁，林地快速的減少給防洪帶來不利的影響。長江以南林地的減少主要發(fā)生在寧鎮(zhèn)丘陵地區(qū)，易造成水土流失，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)帶來不利的影響。

從圖1.17可看出，居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地在全省范圍內(nèi)都有所增加，蘇南比蘇中和蘇北地區(qū)增加要快。蘇南小城鎮(zhèn)建設(shè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地增加迅速。蘇北在省委、省政府的大力支持下，抓住蘇北振興、沿東隴海線產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)的重要機(jī)遇，加強(qiáng)與蘇南五市結(jié)隊(duì)幫扶，吸引蘇南產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，逐步加快了工業(yè)化、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化和城市化的步伐，城鄉(xiāng)面貌顯著改善。

圖1.17　1997～2004年江蘇省居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地年變化率

圖1.18　1997～2004年江蘇省未利用地年變化率

圖1.18顯示未利用地變化比較分散，但仍呈現(xiàn)一定規(guī)律性。未利用地增加主要分布在沿長江、環(huán)太湖、環(huán)洪澤湖地區(qū)，主要是洪澇災(zāi)毀、海水淹沒所致。該時(shí)期全省未利用地大范圍減少，但蘇南比蘇北減少迅速，一定程度上反映了全省各地土地利用率在提高，而蘇南比蘇北地區(qū)土地利用水平高。

2）土地利用結(jié)構(gòu)的變化

土地利用結(jié)構(gòu)的變化是自然和人為因素綜合作用的結(jié)果，是人地系統(tǒng)耦合作用的產(chǎn)物。江蘇省不同時(shí)期土地利用結(jié)構(gòu)功能很大程度上反映了全省不同時(shí)期的自然資源條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，因此研究江蘇省不同時(shí)期的土地利用結(jié)構(gòu)分異及其動(dòng)態(tài)變化是研究全省自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的重要途徑。

（1）土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)的速度

土地利用結(jié)構(gòu)的變化可以反映出土地使用方向的變化趨勢，到2006年江蘇省耕地、園地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地、居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水利設(shè)施用地、未利用地、其他土地的結(jié)構(gòu)比例為44.68∶2.99∶3.05∶0.01∶12.45∶14.52∶1.18∶1.82∶1.92∶17.38，牧草地比例很小，約為土地總面積的0.01％（見表1.19）。

表1.19　不同年份的江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)　?。ǎィ?/p>

（續(xù)表1.19）

土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度指標(biāo)可以考察某個(gè)時(shí)期內(nèi)土地利用類型變動(dòng)的速度。其計(jì)算公式為：

其中，K表示土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度；Q_it和Q_i0表示期末和基期的i類土地在土地利用中的比例；T為測評(píng)期時(shí)間間隔年份。

用表1.19中列出的土地利用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，按照公式（1.2），可以對(duì)江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度進(jìn)行量化分析，計(jì)算結(jié)果表明，兩個(gè)時(shí)期的土地利用結(jié)構(gòu)變化有很大差別（見圖1.19），1996～2000年期間，土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度比較小，只有0.424 8；2000～2004年期間是江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)比較劇烈的時(shí)期，速度達(dá)到1.633 6；2004～2006年間江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度達(dá)到了0.721 0。

圖1.19　江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)變動(dòng)速度變化

（2）土地利用結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有序度

土地利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有序度是對(duì)自然和人類活動(dòng)的響應(yīng)，可用Shannon信息熵來表示。假定第i研究子區(qū)土地利用總面積為A_i，A_ij為第i個(gè)（i＝1，2，3，…，n）縣、市第j類（j＝1，2，3，…，m）土地利用類型的面積，則有：

第i個(gè)縣、市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵H_i，可用如下公式表示：

土地利用結(jié)構(gòu)信息熵可綜合反映全省在一定時(shí)段內(nèi)各種土地利用類型的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)也可說明人類與自然作用對(duì)土地利用系統(tǒng)的改造程度。當(dāng)信息熵H_i值愈大，土地利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的有序度愈高，反之亦然。

根據(jù)公式（1.4）計(jì)算江蘇省1996～2006年每年土地利用結(jié)構(gòu)信息熵（見表1.20）。

表1.20　1996～2006年江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)信息熵變化

由圖1.20可以看出，雖然全省土地利用結(jié)構(gòu)信息熵有波動(dòng)，但總體上呈現(xiàn)增長趨勢，且1996～2001年增長緩慢，2001年以后迅速增長，土地利用類型呈現(xiàn)豐富和均勻程度。

圖1.20　江蘇省土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的變化趨勢

3）土地利用程度的變化

土地利用程度主要反映土地利用的廣度和深度，它不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，同時(shí)也反映了人類因素與自然環(huán)境因素的綜合效應(yīng)。根據(jù)劉紀(jì)遠(yuǎn)先生等提出的土地利用程度的綜合分析方法，將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會(huì)因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為若干級(jí)，并賦予分級(jí)指數(shù)（見表1.21），從而給出了土地利用程度綜合指數(shù)及土地利用程度變化模型的定量化表達(dá)式。

表1.21　土地資源利用類型分級(jí)

（1）土地利用程度綜合指數(shù)模型

某研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)可表達(dá)為：

式中，L_j為某研究區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；A_i為研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)；C_i為研究區(qū)域內(nèi)第i級(jí)土地利用程度分級(jí)面積百分比；n為土地利用程度分級(jí)數(shù)。

（2）土地利用程度變化模型

一個(gè)特定范圍內(nèi)土地利用程度的變化是多種土地利用類型變化的結(jié)果，土地利用程度及其變化量和變化率可定量地揭示該范圍土地利用的綜合水平和變化趨勢。土地利用程度變化量和土地利用程度變化率可表示為：

式中，L_b和L_a分別是b時(shí)間和a時(shí)間的區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)；A_i為第i級(jí)的土地利用程度分級(jí)指數(shù)；C_ib和C_ia分別為某區(qū)域b時(shí)間和a時(shí)間第i級(jí)土地利用程度面積百分比。如ΔL_b－a＞0，或R＞1，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展時(shí)期，否則處于調(diào)整期或衰退期。

根據(jù)公式（1.5）計(jì)算出江蘇省1996～2004年土地利用綜合指數(shù)（見表1.22），并畫出趨勢圖（見圖1.21）。

表1.22　1996～2004年江蘇省土地利用面積百分比與綜合指數(shù)

圖1.21　1996～2004年江蘇省土地利用綜合指數(shù)趨勢圖

由圖1.21可直觀地看出，江蘇省土地利用綜合指數(shù)總體上呈現(xiàn)增長態(tài)勢，1996～2001緩慢增長，2002年稍有回落，2003年綜合指數(shù)顯著提高，反映了江蘇省土地利用的廣度和深度在不斷加強(qiáng)，土地利用水平在逐漸提高。隨著人口的增長和收入的提高，在住、行等方面必然會(huì)產(chǎn)生更多更高的需求，人們的消費(fèi)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生很大的變化，從而帶來農(nóng)業(yè)用地總量的減少以及農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整。隨著城市化進(jìn)程的加快，大量農(nóng)村人口搬入城市，城市人口的不斷增長，必然會(huì)推動(dòng)城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大量農(nóng)業(yè)類用地轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地，土地利用程度總體上呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢；隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)密度和單位土地上固定資產(chǎn)投資額逐年增加，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的比例逐年減少。人們對(duì)農(nóng)業(yè)收入的依賴減輕，并且由于單位農(nóng)業(yè)用地產(chǎn)值低于單位非農(nóng)業(yè)用地產(chǎn)值，人們更樂意進(jìn)行非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。非農(nóng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促成大量的農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榉寝r(nóng)用地，并且單位土地上的投資也趨向增大，土地利用程度趨向增強(qiáng)。

土地利用程度變化量可定量地揭示全省范圍內(nèi)土地利用的綜合水平，由圖1.22顯示，1996～2004年期間，除了2001～2002年度ΔL_b－a＜0，表明該年度全省土地利用處于調(diào)整期，其余年度ΔL_b－a＞0，表明全省土地利用處于發(fā)展期，且2003年以來土地利用水平經(jīng)過2002年調(diào)整后得到顯著提高。

圖1.22　1996～2004年江蘇省土地利用程度變化量

由于全省自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的不同，土地利用程度的變化也存在空間區(qū)域差異（見圖1.23）。1996～2004年期間，除了南京市土地利用處于調(diào)整期，其余各地土地利用都處于良好的發(fā)展時(shí)期，其中蘇南五市整體上土地利用綜合水平最高，蘇南經(jīng)濟(jì)得到全面提升；蘇中土地利用綜合水平低于全省平均水平，處于調(diào)整和發(fā)展并存的時(shí)期，蘇中在融入蘇南板塊的步伐需要加快；而蘇北呈現(xiàn)空間分異，鹽城市土地利用綜合水平超出全省平均水平，而連云港低于全省平均水平，總體而言，在振興蘇北的機(jī)遇下，蘇北出現(xiàn)了可喜的快速發(fā)展勢頭。

圖1.23　1996～2004年江蘇省土地利用程度變化量比較