基于“三生空间”的土地利用转型的生态效应及驱动力分析

贲薛晨; 余成

doi:10.12153/j.issn.1674-991X.20210359

基于“三生空间”的土地利用转型的生态效应及驱动力分析—以苏州市为例

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210359

贲薛晨^1,,
余成^2, ,

1.
苏州科技大学环境科学与工程学院
2.
苏州科技大学地理科学与测绘工程学院

基金项目: 国家自然科学基金项目（41801148）；中国科学院战略性先导科技转型A类项目（XDA23020101）

详细信息

作者简介:
贲薛晨（1998—），男，硕士研究生，研究方向为土地利用变化的环境效应，1427719261@qq.com

通讯作者:
余成（1987—），女，讲师，博士，研究方向为城市化的水环境效应等，yucheng823@126.com

中图分类号: X171.1
计量
- 文章访问数: 552
- HTML全文浏览量: 291
- PDF下载量: 54
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2021-07-27

Ecological effects of land use transformation and its driving force based on production-living-ecological space: a case study of Suzhou City

BEN Xuechen^1
,,
YU Cheng^{2
, ,}

1.
School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology
2.
School of Geography and Geomatics Engineering, Suzhou University of Science and Technology

摘要

摘要:
为探索快速城市化背景下苏州市土地利用转型规律及其生态效应，利用苏州市1980年、2000年、2010年、2018年4期土地利用数据，按照生产、生态、生活（简称“三生”）土地利用主导功能分类，采用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型的生态贡献率等方法，定量分析了苏州市土地利用转型的模式及其生态效应，并通过最小二乘法回归揭示了生态环境质量演变的驱动机制。结果表明：1980—2018年，基于“三生”用地的土地利用转型表现为生产用地减少，生态用地少量增加，生活用地快速增加；苏州市生态环境质量指数从1980年的0.431 2降至2018年的0.413 9，整体生态环境质量有所下降。苏州市同时存在生态环境质量改善和恶化2种趋势，1980—2000年农业生产用地转变为水域生态用地和林地生态用地，是促使生态环境质量改善的主要因素，农业生产用地对水域生态用地的挤占、城镇和农村生活用地对农业生产用地的占用是导致生态环境质量恶化的主要原因；2000—2018年，农业生产用地转化为水域生态用地是生态环境质量改善的主要因素，城镇和农村生活用地对农业生产用地的挤占是导致生态环境质量恶化的重要原因。产业结构与能源结构的调整是苏州市生态环境质量改善的主要因素，而人口增加、不合理的经济发展模式、社会消费水平的提高等因素加大了生态环境保护的压力。
- “三生”用地 /
- 土地利用转型 /
- 生态环境质量指数 /
- 生态效应
Abstract:
To explore the law of land use transformation and its ecological effects in the context of rapid urbanization in Suzhou, using the land use data of the city for 4 periods in 1980, 2000, 2010 and 2018, and according to the classification of the dominant functions of production-ecological-living (PEL), the methods of the land use transfer matrix, ecological environment quality index, and ecological contribution rate of land use transformation were used to quantitatively analyze the pattern of land use transformation and its ecological effects in Suzhou City, and the driving mechanism of ecological environment quality evolution was revealed through least square regression. The results showed that: from 1980 to 2018, the transformation of land use in Suzhou City displayed a decrease in productive land use, a small increase in ecological land use, and a rapid increase in living land use; the quality index of Suzhou ecological environment decreased from 0.431 2 in 1980 to 0.4139 in 2018, and the overall ecological environment quality decreased. There were both trends of ecological environment improvement and deterioration in Suzhou City. In 1980-2000, the conversion of agricultural production land into watershed ecological land and woodland ecological land was the main factor contributing to the improvement of ecological environment quality. The crowding of agricultural production land into watershed ecological land and the occupation of agricultural production land by towns and rural living land were the main reasons for the deterioration of ecological environment quality. In 2000-2018, the conversion of agricultural production land into watershed ecological land was the main factor for the improvement of ecological environment quality, and the crowding of agricultural production land by towns and rural living land was an important reason for the deterioration of ecological environment quality. The adjustment of industrial structure and energy structure was the main factor for the improvement of ecological environment quality in Suzhou City, while the increase of population, unreasonable economic development mode, the increase of social consumption level and other factors increased the pressure on ecological environment protection.
- land uses of production-ecology-life /
- land use transformation /
- ecological environment quality index /
- ecological effects

HTML全文

图 1 苏州市行政区划

Figure 1. Administrative divisions of Suzhou City

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 苏州市“三生用地”空间格局

Figure 2. Spatial pattern of PEL land use in Suzhou City

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 1980—2018年苏州各区（市）生态环境质量等级

Figure 3. Ecological environment quality grade of districts (cities) in Suzhou City in 1980-2018

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 苏州市影响生态环境质量的主要用地转型及贡献率

Figure 4. Major land use transformation and contribution rates affecting ecological environment quality of Suzhou City

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 苏州市生态环境质量指数预测值和观测值拟合

Figure 5. Fitting the predicted and observed values of Suzhou eco-environmental quality index

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 自变量回归系数

Figure 6. Regression coefficient graph of independent variables

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 “三生”土地利用主导分类及生态环境质量赋值

Table 1. Dominant land use classification and ecological environment quality assignment of the PEL space

“三生”土地利用主导功能分类			三级地类生态环境质量赋值
一级地类	二级地类	三级地类	三级地类生态环境质量赋值
生产用地	农业生产用地	水田	0.30
	农业生产用地	旱地	0.25
	工矿生产用地	其他建设用地	0.15
生态用地	林地生态用地	有林地	0.95
		灌木地	0.65
		疏林地	0.45
		其他林地	0.40
	牧草生态用地	高覆盖度草地	0.75
	水域生态用地	河渠	0.55
		湖泊	0.75
		水库坑塘	0.55
		滩涂	0.45
		滩地	0.55
	其他生态用地	沼泽地	0.65
		裸土地	0.05
		裸岩石质地	0.01
生活用地	农村生活用地	农村居民点	0.20
生活用地	城镇生活用地	城镇用地	0.20

下载: 导出CSV

表 2 1980—2018年苏州市各类用地面积及变化

Table 2. Area and change of each type of land use from 1980 to 2018 km²　

一级地类	二级地类	1980年	2000年	2010年	2018年	1980—2018年
生产用地	工矿生产用地	9.76	33.92	23.82	44.15	34.39
生产用地	农业生产用地	4 949.88	4 341.95	2 975.15	2 848.72	−2 101.16
生活用地	农村生活用地	327.21	530.90	619.81	686.39	359.18
生活用地	城镇生活用地	185.87	452.75	1 548.34	1718.35	1 532.48
生态用地	林地生态用地	198.85	186.25	182.53	178.22	−20.63
	其他生态用地	4.02	4.75	8.10	4.74	0.72
	牧草生态用地	29.09	21.76	19.06	83.30	54.21
	水域生态用地	2704.82	2842.06	3037.52	2850.47	145.65

下载: 导出CSV

表 3 1980—2000年苏州市土地利用转移矩阵

Table 3. Land use transfer matrix of Suzhou City from 1980 to 2000 km²　

二级地类	城镇生活用地	工矿生产用地	林地生态用地	牧草生态用地	农村生活用地	农业生产用地	其他生态用地	水域生态用地
城镇生活用地	174.04	0.06	0.33	—	0.19	10.17	—	1.05
工矿生产用地	0.18	8.01	0.17	0.03	0.32	0.76	—	0.30
林地生态用地	2.66	2.32	170.79	0.22	7.76	8.60	0.53	5.97
牧草生态用地	0.25	0.47	0.32	17.31	0.46	0.81	0.04	9.44
农村生活用地	2.91	0.50	2.31	0.10	236.53	81.80	0.12	2.91
农业生产用地	268.70	21.87	9.10	2.42	278.96	4176.05	0.10	191.45
其他生态用地	0.01	0.05	0.20	0.03	0.04	0.05	3.41	0.21
水域生态用地	3.98	0.64	3.05	1.65	6.48	61.08	0.56	2627.16
注：—表示未发生土地利用转型现象。

下载: 导出CSV

表 4 2000—2018年苏州市土地利用转移矩阵

Table 4. Land use transfer matrix of Suzhou City from 2000 to 2018 km²　

二级地类	城镇生活用地	工矿生产用地	林地生态用地	牧草生态用地	农村生活用地	农业生产用地	其他生态用地	水域生态用地
城镇生活用地	412.72	0.03	0.02	0.00	36.89	2.68	0.00	0.41
工矿生产用地	26.27	2.86	0.89	0.00	2.83	0.18	0.00	0.90
林地生态用地	5.35	0.51	172.56	0.00	2.66	4.68	0.00	0.50
牧草生态用地	0.60	2.59	0.01	15.18	0.30	2.13	0.57	0.38
农村生活用地	191.40	0.61	0.30	0.45	293.35	32.30	0.00	12.50
农业生产用地	999.16	29.04	4.10	11.08	333.72	2751.55	0.79	212.52
其他生态用地	0.07	—	0.29	0.00	0.66	—	3.06	0.66
水域生态用地	82.78	8.52	0.07	56.60	15.98	55.20	0.32	2622.59
注：同表3。

下载: 导出CSV

表 5 苏州各区（市）1980—2018年生态环境质量指数

Table 5. Ecological environment quality index of different districts (cities) in Suzhou City in 1980-2018

年份	苏州市	常熟市	姑苏区	虎丘区	昆山市	太仓市	吴江区	吴中区	相城区	张家港市
1980	0.431 2	0.333 0	0.251 3	0.392 3	0.339 2	0.299 8	0.375 6	0.621 4	0.398 3	0.335 6
2000	0.430 6	0.329 3	0.232 1	0.370 6	0.340 9	0.297 5	0.381 1	0.619 5	0.396 0	0.327 5
2010	0.421 6	0.324 9	0.221 7	0.3495	0.336 7	0.279 8	0.374 7	0.610 7	0.384 8	0.313 7
2018	0.413 9	0.314 4	0.221 7	0.340 9	0.321 5	0.278 8	0.371 3	0.607 9	0.373 4	0.294 8

下载: 导出CSV

参考文献(26)

[1]	VALBUENA D, VERBURG P H, BREGT A K. A method to define a typology for agent-based analysis in regional land-use research[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment,2008,128(1/2):27-36.
[2]	韩会然, 杨成凤, 宋金平.北京市土地利用变化特征及驱动机制[J]. 经济地理,2015,35(5):148-154. doi: 10.15957/j.cnki.jjdl.2015.05.022 HAN H R, YANG C F, SONG J P. The spatial-temporal characteristic of land use change in Beijing and its driving mechanism[J]. Economic Geography,2015,35(5):148-154. doi: 10.15957/j.cnki.jjdl.2015.05.022
[3]	袁悦, 井立蛟, 杨鸿雁, 等.昌黎县土地利用转型对生态环境效应的影响[J]. 水土保持研究,2019,26(2):194-201. YUAN Y, JING L J, YANG H Y, et al. Effects of land use transformation on ecological environment in Changli County[J]. Research of Soil and Water Conservation,2019,26(2):194-201.
[4]	孙善良, 张小平.陕西省土地利用转型时空演变及其生态环境效应分析[J]. 水土保持研究,2021,28(6):356-363. SUN S L, ZHANG X P. Analysis on the spatiotemporal evolution of land use transformation and its ecological environment effect in Shaanxi Province[J]. Research of Soil and Water Conservation,2021,28(6):356-363.
[5]	张梦贤, 周勇, 曹隽隽, 等.2000—2015年武汉市生态用地时空变化分析[J]. 中国农业资源与区划,2021,42(1):168-177. ZHANG M X, ZHOU Y, CAO J J, et al. Analysis of spatial and temporal changes of ecological land use in Wuhan City from 2000 to 2015[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2021,42(1):168-177.
[6]	史玲, 贺秋华, 肖雪. 衡阳市主城区土地利用变化的生态环境效应研究[J]. 安徽农学通报, 2019, 25(增刊1): 119-124. SHI L, HE Q H, XIAO X. Study on the eco-environmental effect of land use change in main urban areas of Hengyang City[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2019, 25(Suppl 1): 119-124.
[7]	LONG H L, ZHANG Y N, MA L, et al. Land use transitions: progress, challenges and prospects[J]. Land,2021,10(9):903. doi: 10.3390/land10090903
[8]	李根明, 董治宝, 孙虎, 等.豫北平原近25年来生态服务价值研究[J]. 环境科学研究,2010,23(9):1136-1141. LI G M, DONG Z B, SUN H, et al. Research on the value of ecosystem services of the north plain of Henan Province over the past 25 years[J]. Research of Environmental Sciences,2010,23(9):1136-1141.
[9]	李付杰, 杨彩云, 高艳妮, 等.2010—2018年辽河保护区土地利用格局时空变化特征[J]. 环境工程技术学报,2020,10(6):1063-1071. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20200201 LI F J, YANG C Y, GAO Y N, et al. Spatial-temporal variation characteristics of land use pattern in Liaohe Conservation Area from 2010 to 2018[J]. Journal of Environmental Engineering Technology,2020,10(6):1063-1071. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20200201
[10]	DU X J, HUANG Z H. Ecological and environmental effects of land use change in rapid urbanization: the case of Hangzhou, China[J]. Ecological Indicators,2017,81:243-251. doi: 10.1016/j.ecolind.2017.05.040
[11]	董建红, 张志斌, 笪晓军, 等.“三生”空间视角下土地利用转型的生态环境效应及驱动力: 以甘肃省为例[J]. 生态学报,2021,41(15):5919-5928. DONG J H, ZHANG Z B, DA X J, et al. Eco-environmental effects of land use transformation and its driving forces from the perspective of "production-living-ecological" spaces: a case study of Gansu Province[J]. Acta Ecologica Sinica,2021,41(15):5919-5928.
[12]	葛欣怡, 李宗怡.苏州市土地利用变化及其驱动力研究[J]. 中国林业经济,2020(4):28-31. GE X Y, LI Z Y. Research on land use change and driving forces in Suzhou City[J]. China Forestry Economics,2020(4):28-31.
[13]	张飞, 孔伟.苏州市不同土地利用变化类型的生态环境效应分析[J]. 江苏农业科学,2011,39(1):421-423. doi: 10.3969/j.issn.1002-1302.2011.01.152
[14]	陈洁, 徐坚.苏州市1985—2010年LUCC及生态连通性时空差异研究[J]. 江西农业学报,2015,27(5):105-110. doi: 10.3969/j.issn.1001-8581.2015.05.025 CHEN J, XU J. Study on spatial-temporal differentiation in LUCC and ecological connectivity from 1985 to 2010 in Suzhou[J]. Acta Agriculturae Jiangxi,2015,27(5):105-110. doi: 10.3969/j.issn.1001-8581.2015.05.025
[15]	苏州统计局. 苏州统计年鉴[M]. 苏州: 中国出版社, 1990-2019.
[16]	徐新良, 刘纪远, 黄金川, 等. 中国多时期土地利用/土地覆被遥感监测数据集(CNLUCC)[EB/OL]. [2019-10-10]. http://www.resdc.cn.
[17]	李晓文, 方创琳, 黄金川, 等.西北干旱区城市土地利用变化及其区域生态环境效应: 以甘肃河西地区为例[J]. 第四纪研究,2003,23(3):280-290,348-349. doi: 10.3321/j.issn:1001-7410.2003.03.006 LI X W, FANG C L, HUANG J C, et al. The urban land use transformations and associated effects on eco-environment in northwest China arid region: a case study in Hexi Region, Gansu Province[J]. Quaternary Sciences,2003,23(3):280-290,348-349. doi: 10.3321/j.issn:1001-7410.2003.03.006
[18]	丘海红, 胡宝清, 张泽. 基于土地利用变化的广西近20年生态系统服务价值研究[J/OL]. 环境工程技术学报, 2021[2021-08-04]. http://www.hjgcjsxb.org.cn/CN/article/advancedSearchResult.do. QIU H H, HU B Q, ZHANG Z. Study on ecosystem service value of Guangxi in the past 20 years based on land use change[J]. Journal of Environmental Engineering Technology, 2021[2021-08-04]. http://www.hjgcjsxb.org.cn/CN/article/advancedSearchResult.do.
[19]	郭彦君, 郭文炯.晋西黄土丘陵区土地利用变化及生态效应分析[J]. 人民黄河,2021,43(2):106-111. doi: 10.3969/j.issn.1000-1379.2021.02.022 GUO Y J, GUO W J. Analysis of land use change and ecological effects in the loess hilly region of western Shanxi Province[J]. Yellow River,2021,43(2):106-111. doi: 10.3969/j.issn.1000-1379.2021.02.022
[20]	张杨, 刘艳芳, 顾渐萍, 等.武汉市土地利用覆被变化与生态环境效应研究[J]. 地理科学,2011,31(10):1280-1285. ZHANG Y, LIU Y F, GU J P, et al. Land use/land cover change and its environmental effects in Wuhan City[J]. Scientia Geographica Sinica,2011,31(10):1280-1285.
[21]	王家慧, 梁亮, 黄婷, 等.徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应[J]. 水土保持通报,2018,38(6):113-120,126. WANG J H, LIANG L, HUANG T, et al. Land use change and ecological effects in downtown Xuzhou City[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2018,38(6):113-120,126.
[22]	马明德, 马学娟, 谢应忠, 等.宁夏生态足迹影响因子的偏最小二乘回归分析[J]. 生态学报,2014,34(3):682-689. MA M D, MA X J, XIE Y Z, et al. Analysis the relationship between ecological footprint (EF) of Ningxia and influencing factors: partial least-squares regression (PLS)[J]. Acta Ecologica Sinica,2014,34(3):682-689.
[23]	孙杨, 许承明, 夏锐.研发资金投入渠道的差异对科技创新的影响分析: 基于偏最小二乘法的实证研究[J]. 金融研究,2009(9):165-174. SUN Y, XU C M, XIA R. The analysis on the impact of different R & D input channels on the scientific and technological innovation: an empirical research based on the partial least square method[J]. Journal of Financial Research,2009(9):165-174.
[24]	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[J]. 地理科学,2018,38(1):97-106. 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[J]. Scientia Geographica Sinica,2018,38(1):97-106.
[25]	马伟波, 赵立君, 邹凤丽, 等.基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化[J]. 环境科学研究,2020,33(12):2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09 MA W B, ZHAO L J, ZOU F L, et al. Optimization of spatial layout of ecological-production-living spaces in mountainous characteristic towns based on micro-topography constraints[J]. Research of Environmental Sciences,2020,33(12):2724-2733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.09
[26]	付梦娣, 李晨旭, 刘伟玮, 等.黔西南喀斯特地区国土空间规划“双评价”技术与实践: 以义龙新区为例[J]. 环境科学研究,2021,34(3):678-686. FU M D, LI C X, LIU W W, et al. Application of parallel evaluation technology in territorial spatial planning in Karst area of southwestern Guizhou Province: a case study of Yilong District, China[J]. Research of Environmental Sciences,2021,34(3):678-686. ⊕