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1990—2020年南寧市土地利用時空變化

2024-04-26 16:41駱元家梁慶璇劉洪廖東平李月連
湖北農業科學 2024年2期
關鍵詞:時空變化南寧市土地利用

駱元家 梁慶璇 劉洪 廖東平 李月連

駱元家,梁慶璇,劉 洪,等. 1990—2020年南寧市土地利用時空變化[J]. 湖北農業科學,2024,63(2):128-136.

摘要:為揭示南寧市土地利用的時空變化規律,運用地理信息系統(Geographic information system,GIS)技術和土地利用動態度、利用程度和轉移矩陣等方法,深入分析1990—2020年南寧市土地利用的時空演變特征。結果表明,1990—2020年南寧市各土地利用類型的變化明顯、土地利用變化的總體速度加快,建設用地和未利用地增加且表現為增速,耕地、林地、草地和水域減少且表現為減速;南寧市的土地利用程度處于中等水平,隨著人為活動對土地的不斷干擾和影響,土地利用程度水平呈逐漸升高的趨勢;30年間南寧市共有1 051.61 km2的土地利用類型發生轉移,其中建設用地和未利用地表現為凈轉入特征,耕地、林地、草地、水域表現為凈轉出特征。

關鍵詞:土地利用; 時空變化; 動態度; 利用程度; 轉移矩陣; 南寧市

中圖分類號:F301.24;P237? ? ? ? ?文獻標識碼:A

文章編號:0439-8114(2024)02-0128-09

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.021 開放科學(資源服務)標識碼(OSID):

The spatial and temporal change of land use in Nanning from 1990 to 2020

LUO Yuan-jia1, LIANG Qing-xuan2,3, LIU Hong4, LIAO Dong-ping5, LI Yue-lian2

(1.Liuzhou Institute of Technology, Liuzhou? 541516, Guangxi,China;2.School of Natural Resources and Surveying, Nanning Normal University, Nanning? 530001,China;3.Guangxi Zhuang Autonomous Region Institute of Natural Resource Remote Sensing, Nanning? 530200;4.Guangxi Nonferrous Survey and Design Institute, Nanning? 530033,China;5.Guangxi Zhuang Autonomous Region Institute of Geographic Information Surveying and Mapping, Liuzhou? 545000, Guangxi,China)

Abstract: In order to reveal the spatio-temporal changes of land use in Nanning City, the spatial-temporal evolution characteristics of land use in Nanning City from 1990 to 2020 were analyzed in depth by using geographic information system (GIS) technology and methods such as land use dynamics, degree of utilization and transfer matrix. The results showed that from 1990 to 2020, the changes of land use types in Nanning City were obvious, the overall speed of land use change was accelerated, the construction land and unutilized land increased and showed a growth rate, and the cultivated land, forest land, grassland and water area decreased and showed deceleration; the degree of land use in Nanning City was at a medium level, with the continuous disturbance and influence of human activities on the land, the level of land use degree showed a gradually increasing trend; during the 30 years, a total of 1 051.61 km2of land use types in Nanning City had been transferred, of which the construction land and unutilized land showed a net transfer in, and the cultivated land, forest land, grassland and water area showed a net transfer out.

Key words: land use; temporal and spatial changes; dynamics; degree of utilization; transfer matrix; Nanning City

土地利用是人類活動與自然生態系統相互作用較為直接的表現形式,其時空變化過程與地表物質循環、資源可持續利用以及生物多樣性等密切相關,能夠揭示區域的生態環境效應,是全球土地利用變化研究的熱點[1,2]。隨著社會經濟的快速發展、人口的急劇增長以及城鎮化和工業化的持續擴張,土地利用空間格局發生了劇烈變化,人類不合理的土地利用方式帶來了土壤流失、土地荒漠化、生物多樣性減少、生態系統退化等諸多生態環境問題,嚴重制約了新時代美麗中國生態文明建設的步伐[3]。

對土地利用變化的研究主要集中在土地利用的時空變化特征、驅動因素以及模擬預測等方面。曹澤強等[4]通過土地利用轉移矩陣與動態度分析了2001—2016年徐州市市區土地利用類型的時空演變特征;董亞坤等[5]基于人機交互解譯得到的土地利用數據,對2005—2019年洱海流域上游各土地利用類型的時空動態變化情況進行分析;張佰發等[6]通過土地利用數據對1970—2015年黃河流域土地利用時空格局演變及驅動力進行探究,表明人口規模和經濟發展是促進土地利用變化的核心因素;黃安東等[7]運用土地利用動態度和地理探測器等方法探究了1980—2020年安徽省的土地利用時空演化特征及其驅動因素。隨著國內外學者對土地利用變化研究的深入,土地利用變化的模擬與預測以及其所引起的生態環境效應逐漸成為研究的熱點。Mansour等[8]運用CA-Markov模型預測尼茲瓦市未來的城鎮擴張趨勢,為解決區域的持續性惡化和制定未來的城市規劃提供依據;王磊等[9]利用ANN-CA模型模擬喀斯特地區的土地利用格局變化,對保護喀斯特地區的生態環境和土地可持續利用研究具有重要的參考價值;張曉榮等[10]通過耦合FLUS和SD模型,對中巴經濟走廊進行多情景模擬,為中巴經濟走廊的生態環境可持續性研究和潛在風險評估提供可靠的數據和方法支撐。

南寧市作為廣西壯族自治區首府,是廣西政治、經濟、文化、交通中心,也是北部灣經濟區核心城市、“一帶一路”有效銜接的重要門戶城市和中國面向東盟國家的區域性國際城市,享有“綠城”和“國家生態園林城市”等美譽。隨著南寧市深度融入“一帶一路”建設,西部陸海新通道的加快形成以及“南寧渠道”的進一步暢通,南寧市的社會經濟水平不斷提升,城鎮化進程加快,而基礎設施的建設、各類開發項目的增多和產業結構的調整必然導致土地利用方式和景觀格局的改變,影響區域的生態系統和功能,從而對區域的生態環境與安全產生不良后果。因此,深入研究南寧市土地利用的時空變化特征,以期為南寧市土地利用規劃布局和土地資源可持續利用以及區域生態與經濟協調發展提供借鑒。

1 研究區概況

南寧市處于廣西壯族自治區中部偏南,位于107°19′—109°38′E、22°12′—24°02′N(圖1),屬于濕潤的亞熱帶季風氣候,年平均氣溫21.6 ℃,多年平均降水量為1 304.2 mm,陽光充足,雨量充沛,氣候條件溫和,有豐富的動物、植物和礦產資源。南寧市的北面是高峰嶺低山,南面為七坡高丘陵,西面有鳳凰山,形成了西起鳳凰山,東至青秀山的長形河谷盆地,造就了南寧市的地形特點——以邕江廣大河谷為中心的盆地形態;區域土壤類型復雜,主要有赤紅壤、黃紅壤、水稻土、石灰土、紫色土、沖積土、沼澤土、菜園土8個土壤類型;境內河流眾多,邕江、左江及右江等集水面積超過200 km2的河流共有39條,水資源豐富。

2 數據與方法

2.1 數據來源及處理

以南寧市1990年、2000年、2010年和2020年土地利用覆被遙感監測數據為基礎,來源于中國科學院資源環境科學與數據中心(https://www.resdc.cn/Default.aspx)。根據中國科學院數據解譯的分類系統以及《土地利用現狀分類》(GB/T 21010—2017),將南寧市的土地利用類型劃分為建設用地、耕地、草地、林地、水域和未利用地,并借助ArcGIS 10.8軟件對原始土地利用柵格數據進行數據矢量化、坐標投影變換、裁剪、分類和融合等處理。

2.2 方法

2.2.1 單一土地利用動態度 單一土地利用動態度可以用來定量描述區域土地利用類型在一段時間范圍內面積的變化速度,計算公式[11]如下。

式中,Ua和Ub分別為研究初期和末期某種土地利用類型的面積;T為研究時間段;K為研究期間某種土地利用類型的動態度,且當T以年作單位時K為某種土地利用類型的年際變化率。

2.2.2 土地利用程度綜合指數 土地利用程度能夠表征人類活動對區域土地利用變化的影響程度,可通過土地利用程度綜合指數來反映[12]。計算公式如下。

式中,L為研究區的土地利用程度綜合指數;Ai為研究區內第i級土地利用程度分級指數;Ci為研究區內第i級土地利用程度的面積百分比。

2.2.3 土地利用轉移矩陣 土地利用轉移矩陣能夠用來描述研究期間區域內各種土地利用類型的結構特征及面積之間相互轉化的情況和方向[13],有助于揭示研究起止時間段內各用地類型的流失去向和來源構成[14]。數學表達式如下。

式中,Sij為i類土地利用類型轉換為j類土地利用類型的面積,且當i=j時,Sij表示研究時段內某種土地利用類型沒有發生轉變的面積;i和j分別為轉移前和轉移后的土地利用類型;n為研究區內的土地利用類型數。由表達式可知,矩陣的行、列各自之和分別為研究初期、末期某種土地利用類型的面積。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型面積變化情況分析

基于1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用柵格數據,利用ArcGIS 10.8軟件的轉換工具將解譯結果轉為矢量數據,并對其進行統計分析和制圖,獲取各期的土地利用分類空間分布(圖2)。然后,通過Excel軟件的計算和整理,得到各土地利用類型的面積占比和變動情況(表1)。

從1990—2020年土地利用類型統計數據和空間分布、變化特征(圖2、表1)來看,南寧市各用地類型發生了不同程度的變化,且變化情況各不相同。1990—2020年,建設用地和未利用地整體上呈增加的趨勢,耕地、林地、草地和水域呈減少的趨勢。其中,建設用地從1990年的737.37 km2增加至2020年的1 210.31 km2,占比也由3.34%上升為5.48%;耕地面積由7 662.12 km2減少到2020年的7 353.68 km2,面積占比從34.67%降至33.27%;林地面積從? ?11 669.78 km2減少到11 625.04 km2,占比也從52.8%下降為52.60%;草地的面積和占比分別由1 414.43 km2和6.40%減少至1 293.78 km2和5.85%;水域的變化較為微弱,面積從615.93 km2減少至615.61 km2,占比不變,均為2.79%;未利用地的面積從2.36 km2增加到3.74 km2,占比也從0.01%上升至0.02%。

就各土地利用類型在不同階段的變化情況而言,建設用地呈持續增加的趨勢,耕地和草地的面積持續減少,其他用地類型的增減趨勢則相對平緩,如表1所示。其中,林地面積先增加后減少,其變化情況可分為2個階段:第一階段是1990—2010年,林地面積由11 669.78 km2增加到11 690.19 km2,面積占比從52.80%升至52.89%;第二階段為2010—2020年,林地面積由11 690.19 km2減少到11 625.04 km2,占比從52.89下降至52.60%。水域的變化情況與林地相同,也是呈先增加后減少的趨勢,水域面積和占比分別從1990年的615.93 km2和2.79%增加為2000年的621.03 km2和2.81%,然后減少到2020年的615.61 km2和2.79%。未利用地的面積先減少后增加,1990—2010年未利用地的面積和占比分別由2.36 km2和0.01%減少至1.97 km2和0.01%;2010—2020年,其面積由1.97 km2增加到3.74 km2,占比從0.01%上升至0.02%。

從各時期南寧市土地利用類型的變化量和年均變化率(表1)來看,1990—2000年,建設用地、林地和水域的面積增加,耕地、草地和未利用地的面積減少。其中,建設用地增加的絕對數量最大,為85.35 km2,同時年均變化率最高,為1.10%;其次為林地,增加了11.44 km2,年均變化率為0.01%;水域年均增幅較大,為0.08%,面積增加量為5.10 km2;草地面積減少的絕對數量最大,為62.26 km2,年均減少幅度最大,為0.45%;耕地面積的減少量也比較明顯,為39.58 km2,年均變化率為-0.05%;未利用地的變化則相對緩和。該時間段的變化情況說明研究區這個階段主要處于城鎮化發展階段,區域發展需要大量的建設用地;而大量草地和耕地的開發利用活動給草地和耕地帶來了較為嚴重的破壞。

2000—2010年,建設用地和林地的面積增加,其他用地類型的面積減少。其中,建設用地的變化最為明顯,其面積增加的絕對數量最大,為95.06 km2,年均增幅最大,為1.10%;耕地面積減少的絕對數量最大,為72.46 km2,年均變化率為-0.10%;其次為草地,減少量為29.21 km2,年均變化率為-0.22%;未利用地減少的幅度最大,為1.75%。該時段的變化情況說明研究區仍處于城鎮化發展階段,區域發展加快,建設用地的面積進一步增加,耕地、草地和水域被極大地開發與占用,區域的生態環境受到較大程度的影響。

2010—2020年,建設用地和未利用地的面積增加,其他用地類型的面積減少。其中,建設用地增加的絕對數量最大,為292.53 km2,年均變化率為2.81%;耕地減少的絕對數量最大,為196.40 km2,年均減少率為0.26%;其次為林地、草地和水域,減少量分別為65.15、29.18 km2和3.58 km2;未利用地增加的幅度最大,為6.60%。該時段的變化情況說明研究區城鎮化進程提速明顯,區域發展需要建設用地面積的擴張,耕地、林地、草地和水域的轉換劇烈,破壞程度較為嚴重。

3.2 土地利用動態變化特征分析

根據式(1)計算得到南寧市1990—2020年各土地類型在不同時間段內的單一土地利用動態度,如表2所示。從整體上來看,南寧市1990—2020年的單一土地利用動態度(3.667%/年)為正值,研究區土地利用變化的總體速度加快。其中,建設用地和未利用地呈增速態勢,耕地、林地、草地和水域呈減速態勢。

1990—2020年,建設用地的變化最為劇烈,變化速度最快,單一動態度高達2.138%/年,在各時段均呈增速態勢且速度逐年加快,尤其在2010—2020年的變化速度最快,單一動態度高達3.187%/年,說明該階段建設用地擴張迅速,城鎮化進程的步伐加快;其次是未利用地,總體上的單一動態度為1.962%/年,其中在2000—2010年和2010—2020年的增減速度最為明顯;草地的變化也較為明顯,總體上的單一動態度為-0.284%/年,且在各時期均呈減速態勢,說明草地在各個階段的破壞程度都比較嚴重;耕地總體上的單一動態度為-0.134%/年,在2010—2020年出現較大的變化幅度,單一動態度為-0.260%/年;林地和水域的總體變化較小,且兩者在各個時期都處于較為平穩的狀態。

3.3 土地利用程度變化特征分析

依據前人研究提出的土地利用程度分級原則,將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會因素影響下的自然平衡保持狀態分為4級,并賦予分級指數,從而給出土地利用程度綜合指數及土地利用程度變化模型的定量化表達式[15,16],結合研究區劃分的土地利用類型,設計南寧市的土地利用程度分級指數,如表3所示。

根據式(2)以及南寧市各用地類型面積占總面積的比例,計算得到1990—2020年南寧市各個時期的土地利用程度綜合指數,如表4所示。

由表4可知,南寧市各年份的土地利用程度綜合指數為200~300,區域的整體土地利用程度水平為中等,說明土地的開發與利用尚處于發展階段,挖掘的潛力還較大,同時也反映了人類活動對土地利用變化的干擾程度較強。在ArcGIS 10.8軟件處理下,首先利用Reclass中的Reclassify工具將土地利用柵格數據進行重采樣處理,然后通過Neighborhood中的focal statistics工具計算各地類的占比,最后將土地利用程度的計算式(2)輸入Spatial Analyst Tools中的Raster Calculator,對南寧市各時期的土地利用程度綜合指數進行空間可視化表達,獲取1990—2020年南寧市的土地利用程度空間分布,如圖3所示。

由南寧市各時期土地利用程度的空間分布(圖3)可知,土地利用程度最高的區域主要位于西鄉塘區、江南區、良慶區、邕寧區、青秀區和興寧區這6個地區的交匯地帶(即南寧市環城高速內的中心城區),原因在于這些區域的社會經濟發展迅速,城鎮化水平高,人為活動對土地的干擾強度大;土地利用程度相對較高的區域為南寧市東南部的橫州市、東北部的賓陽縣和西北部的武鳴區,這些區域的土壤質量較好,具有適宜的耕作條件,加上城鎮化的建設水平較高,因此土地的開發與利用程度較高;而研究區的東部、西部和北部的土地利用程度較低,原因在于這些區域的地勢較高,主要以丘陵和山地為主,加上具有地形崎嶇、土層薄、水土流失嚴重等自然特征的喀斯特地貌,農業機械化發展與農作物生產條件較差,且大多數是受到嚴格監管和保護的區域,如大明山國家級自然保護區和龍虎山自治區級自然保護區。

從時間的推進演變來看,1990年、2000年、2010年、2020年南寧市的土地利用程度指數分別為241.33、241.92、242.46和244.21,說明在人為活動的影響下,南寧市這30年來的土地利用程度不斷增強。從空間的分布變化上來看,1990—2020年南寧市土地利用程度增幅最為明顯的區域主要集中在六城區交匯的中心城區及其周邊鎮;增幅較大的區域為武鳴區的中南部、賓陽縣的東部和西部、橫州市的西北部和東部以及隆安縣和上林縣的若干鄉鎮。由南寧市30年間土地利用程度的變化情況可知,土地利用程度在社會經濟發展迅速的區域相對較高;而在社會經濟發展受自然條件限制的區域,如馬山縣、隆安縣、上林縣以及其他區縣的部分鄉鎮,人為活動對土地的干擾較弱,發展較為緩慢,土地利用程度相對較低;研究期間南寧市各區縣的土地開發利用強度持續增強,由生態環境較好轉向生態環境脆弱的地區增多。

3.4 土地利用轉移變化特征分析

由表5可知,1990—2000年南寧市各土地利用類型間發生了不同程度的相互轉化,其中建設用地、林地和水域轉入面積大,表現為凈轉入特征,而耕地、草地和未利用地轉出面積多,表現為凈轉出特征。

就各土地利用類型的具體轉化情況而言,建設用地凈增加的面積最大,為85.35 km2;其中建設用地轉出的面積非常少,僅為0.38 km2,可以忽略不計;建設用地轉入的面積為85.73 km2,主要來源于耕地和林地的轉入,分別轉入64.20 km2和15.89 km2,分別占建設用地轉入總面積的74.89%和18.53%,表明建設用地的擴展主要占用了耕地和林地,該情況在西鄉塘區、江南區、青秀區、興寧區、武鳴區和賓陽縣這6個區域中表現得尤為明顯。

耕地面積凈減少39.59 km2,轉出的總面積最多,為77.74 km2,首要轉出去向是建設用地,轉出64.20 km2,占耕地轉出總面積的82.58%,次要轉出去向是林地,轉出面積為10.23 km2,占耕地轉出總面積的13.16%;耕地轉入面積為38.15 km2,其中林地轉入耕地面積最多,為28.20 km2,其次是草地,轉入面積為9.48 km2,兩者分別占耕地轉入總面積的73.92%和24.85%,說明耕地面積的增加主要來源于林地和草地的開墾,而林地轉為耕地貢獻率最高的為橫州市,草地轉為耕地貢獻率最高的是賓陽縣。

林地面積凈增加11.41 km2,總轉出面積45.35 km2,主要流向耕地和建設用地,轉出面積分別為28.20 km2和15.89 km2,分別占林地轉出總面積的62.18%和35.04%;林地轉入面積為56.76 km2,主要來源于草地和耕地的轉入,分別轉入了46.21 km2和10.23 km2,分別占林地轉入總面積的81.41%和18.02%,部分原因在于植樹造林和退耕還林等人為活動使原有的土地利用性質發生了改變,其中表現比較明顯的區域為賓陽縣和橫州市。

草地凈減少的面積最多,減少了62.26 km2,轉出的總面積為63.44 km2,主要轉換成了林地,轉換面積為46.21 km2,占草地總轉出面積的72.84%;草地轉入面積1.18 km2,主要由林地轉入,轉入面積為0.99 km2,占草地總轉入面積的83.90%,草地和林地間出現較大程度的相互轉換。

水域面積凈增加5.10 km2,共轉出面積為3.14 km2,主要轉出去向為建設用地,轉出2.67 km2,占水域總轉出面積的85.03%;水域轉入面積8.24 km2,主要轉入源為草地和耕地,分別轉入4.79 km2和3.16 km2,分別占水域轉入總面積的58.13%和38.35%,且草地和耕地轉換為水域的情況主要發生在賓陽縣。

與其他土地利用類型相比,未利用地的轉換程度最低,轉換不明顯。

由表6可知,與1990—2000年相比,2000—2010年南寧市各土地利用類型更多表現為凈轉出特征,其中建設用地和林地表現為凈轉入特征,耕地、草地、水域和未利用地表現為凈轉出特征。

從各用地類型的轉換情況來看,建設用地凈增加的面積最多,為95.06 km2,共轉出面積33.21 km2,主要轉換成了耕地和林地,分別轉出了23.10 km2和7.40 km2,分別占建設用地總轉出面積的69.56%和22.28%;建設用地轉入面積為128.27 km2,主要來源于耕地和林地的轉入,轉入面積分別為82.95 km2和30.37 km2,分別占建設用地轉入總面積的64.67%和23.68%,表明建設用地的擴展主要占用了耕地和林地,且該情況主要出現在西鄉塘區、江南區、青秀區、興寧區以及隆安縣。

耕地凈減少的面積最多,減少了72.51 km2,轉出總面積為228.34 km2,首要轉出去向是林地,轉出113.40 km2,占耕地轉出總面積的49.66%,其次轉出去向是建設用地,轉出面積為82.95 km2,占耕地轉出總面積的36.33%;耕地轉入面積155.83 km2,其中林地轉入耕地面積最多,為101.73 km2,占耕地轉入總面積的65.28%,說明耕地面積的增加主要來源于林地的開墾。

林地面積凈增加8.93 km2,總轉出面積為173.32 km2,主要流向耕地,為101.73 km2,占林地轉出總面積的58.69%,其次是建設用地和草地,轉出面積分別為30.37 km2和27.75 km2,分別占林地轉出總面積的17.52%和16.01%;林地轉入面積為182.25 km2,主要來源于耕地和草地的轉入,分別轉入113.40 km2和47.71 km2,分別占林地轉入總面積的62.22%和26.18%,表現比較明顯的區域為武鳴區和賓陽縣。

草地面積凈減少29.24 km2,轉出的總面積為79.26 km2,主要轉換成了林地和耕地,轉換面積分別為47.71 km2和17.67 km2,分別占草地總轉出面積的60.19%和22.29%;草地轉入面積為50.02 km2,主要由林地和耕地轉入,轉入面積分別為27.75 km2和18.04 km2,分別占草地總轉入面積的55.48%和36.07%,草地與林地、耕地之間的轉換表明研究區內存在開荒、棄耕等人類不合理利用土地的現象。

水域面積凈減少1.85 km2,共轉出面積為33.84 km2,主要轉出去向為林地和耕地,分別轉出了13.73 km2和13.30 km2,分別占水域總轉出面積的40.57%和39.30%;水域轉入面積為31.99 km2,主要轉入源為耕地和林地,分別轉入13.91 km2和13.46 km2,分別占水域轉入總面積的43.48%和42.08%。

未利用地在這個時段的轉換程度最為明顯,共轉出0.44 km2,主要轉向了水域,轉入面積為0.39 km2。

由表7可知,2010—2020年南寧市各土地利用類型之間的轉換程度明顯高于2000—2010年,各土地利用類型的轉換情況與2000—2010年有較強的相似性,均表現為凈轉出特征,其中表現為凈轉入特征的是建設用地和未利用地,表現為凈轉出特征的為耕地、林地、草地和水域。

從各土地利用類型的轉換情況來看,2010—2020年建設用地凈增加的面積是2000—2010年的3倍之多,高達292.53 km2;建設用地共轉出面積為30.29 km2,主要轉換成了耕地和林地,分別轉出22.35 km2和5.46 km2,分別占建設用地總轉出面積的73.79%和18.03%;相比之下,建設用地轉入面積是轉出面積的近11倍,為322.82 km2,首要來源于耕地的轉入,面積為213.36 km2,占建設用地總轉入面積的66.09%,其次為林地和草地,分別轉入67.34 km2和36.24 km2,分別占總轉入面積的20.86%和11.23%,表明為滿足區域發展的需要,建設用地急劇擴張,大量耕地、林地和草地遭到破壞,且該階段各個區(縣)的轉換情況都相對明顯,尤其是良慶區、邕寧區和橫州市。

耕地凈減少的面積最多,減少196.39 km2,是2000—2010年的近3倍;耕地轉出總面積為314.78 km2,主要流向建設用地和林地,分別轉出213.36 km2和76.93 km2,占耕地轉出總面積的67.78%和24.44%;耕地轉入面積為118.39 km2,其中林地和建設用地轉入耕地的面積最多,分別為75.17 km2和22.35 km2,分別占耕地轉入總面積的63.49%和18.88%,說明耕地面積的增加主要來源于林地的開墾和建設用地的復墾。

林地面積凈減少65.14 km2,總轉出面積為175.86 km2,主要流向耕地和建設用地,轉出面積分別為75.17 km2和67.34 km2,分別占林地轉出總面積的42.74%和38.29%,其次是轉向草地,轉出面積為24.20 km2,占林地轉出總面積的13.76%;林地轉入面積為110.72 km2,主要來源于耕地的轉入,轉入面積為76.93 km2,占林地轉入總面積的69.48%,表現比較明顯的區域為武鳴區。

草地面積凈減少29.18 km2,轉出的總面積為69.25 km2,主要轉換成建設用地,轉換面積為36.24 km2,占草地總轉出面積的52.33%;草地轉入面積為40.07 km2,主要由林地和耕地轉入,轉入面積分別為24.20 km2和12.18 km2,分別占草地總轉入面積的60.39%和30.40%。與2000—2010年相比,研究區內存在的開荒、棄耕等人類活動減少。

水域面積凈減少3.59 km2,共轉出面積為28.28 km2,主要轉出去向為耕地和林地,分別轉出了9.13 km2和8.99 km2,分別占水域總轉出面積的32.28%和31.79%;水域轉入面積為24.69 km2,主要轉入源為耕地和林地,分別轉入12.14 km2和9.12 km2,分別占水域轉入總面積的49.17%和36.94%。

未利用地在這個時段的轉換程度相對其他地類而言不明顯。

由表8可知,1990—2020年,南寧市共有1 051.61 km2的土地利用類型發生轉移。其中,建設用地和未利用地表現為凈轉入特征,耕地、林地、草地和水域表現為凈轉出特征。

就各用地類型的具體轉化情況而言,建設用地凈增加的面積最多,為472.94 km2,轉出總面積為36.67 km2,主要轉向耕地和林地,轉出面積分別為26.73 km2和7.23 km2,分別占建設用地總轉出面積的72.89%和19.72%;建設用地轉入面積為509.61 km2,是轉出面積的近14倍,主要轉入源為耕地和林地,轉入面積分別為342.73 km2和106.27 km2,分別占建設用地轉入總面積的67.25%和20.85%。

耕地凈減少的面積最多,減少了308.51 km2,其中轉出總面積為507.96 km2,主要轉換成建設用地和林地,轉出面積分別為342.73 km2和127.24 km2,分別占耕地轉出總面積的67.47%和25.05%;耕地轉入面積為199.45 km2,其中林地轉入耕地的面積最多,為133.18 km2,占耕地轉入總面積的66.77%。

林地面積凈減少44.83 km2,總轉出面積為286.42 km2,主要流向耕地和建設用地,分別轉換了133.18 km2和106.27 km2,分別占林地轉出總面積的46.50%和37.10%,其次是轉換成了草地,轉出面積為33.19 km2,占林地轉出總面積的11.59%;林地轉入面積為241.59 km2,主要來源于耕地和草地的轉入,分別轉入127.24 km2和93.21 km2,分別占林地轉入總面積的52.67%和38.58%。

草地面積凈減少120.66 km2,轉出總面積為176.42 km2,主要轉換成了林地,轉換面積為93.21 km2,占草地總轉出面積的52.83%,其次是轉換成為建設用地和耕地,分別轉出49.02 km2和26.43 km2,分別占草地總轉出面積的27.79%和14.98%;草地轉入面積僅有55.76 km2,約占轉出量的1/3,主要轉入來源為林地和耕地,分別轉入33.19 km2和17.80 km2,分別占草地總轉入面積的59.52%和31.92%。

水域面積凈減少0.34 km2,共轉出43.71 km2,主要轉向林地、耕地和建設用地,分別轉出13.91、13.08 km2和11.59 km2,分別占水域總轉出面積的31.82%、29.92%和26.52%;水域轉入面積為43.37 km2,主要來源于耕地和林地的轉入,分別轉入20.00 km2和13.74 km2,分別占水域轉入總面積的46.11%和31.68%。

未利用地凈增加1.40 km2,共轉出0.43 km2,主要轉向了水域,為0.39 km2;轉入總面積為1.83 km2,主要轉入源為水域,轉入1.59 km2。

4 小結

本研究基于1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用數據,運用土地利用動態度、利用程度和轉移矩陣等方法,分析了1990—2020年南寧市土地利用的時空演變特征,為維護南寧市土地資源的布局優化及可持續利用提供借鑒。

1)1990—2020年,南寧市各土地利用類型發生了明顯變化,建設用地、耕地、林地和草地的變化較為劇烈,水域和未利用地的變化相對緩和;其中,建設用地和未利用地呈增加趨勢,耕地、林地、草地和水域呈減少趨勢。南寧市的單一土地利用動態度(3.667%/年)為正值,土地利用變化的總體速度加快,建設用地和未利用地表現為增速,耕地、林地、草地和水域表現為減速,建設用地的變化速度最快。

2)研究期間,南寧市的土地利用程度處于中等水平,隨著人為活動對土地的不斷干擾和影響,土地利用程度水平呈逐漸升高的趨勢。其中,土地利用程度增幅最為明顯的區域主要集中在六城區交匯的中心城區及其周邊鎮;增幅較大的區域為武鳴區的中南部、賓陽縣的東部和西部、橫州市的西北部和東部以及隆安縣和上林縣的若干鄉鎮。

3)1990—2020年,南寧市共有1 051.61 km2的土地利用類型發生轉移,其中建設用地和未利用地表現為凈轉入特征,耕地、林地、草地、水域表現為凈轉出特征。這些變化主要與南寧市人口的增長、社會經濟的發展、城鎮化進程的加快以及相關政策的實施有關。

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收稿日期:2022-12-05

基金項目:2022年本科教育教學重點項目(602030389173301)

作者簡介:駱元家(1975-),男,廣西全州人,高級工程師,主要從事工程測量技術、三維激光掃描技術、GNSS精密數據處理與土地信息技術應用研究,(電子信箱)489698750@qq.com;通信作者,廖東平(1976-),男,高級工程師,主要從事地理空間信息與土地信息技術應用研究,(電子信箱)645064190@qq.com。

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