临沂市土地利用/土地覆被变化及其环境影响研究

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摘要：借助RS和ArcGIS的统计分析功能，得到了1987年和2010年两年土地利用数据，通过对比发现：在近20年的时间内，耕地和城乡建设用地是变化最为明显的两种用地类型，而且变化数值相当，探讨了引起两种用地类型变化的最主要的原因，即人口增长和经济发展，另外从引起土地利用变化的原因出发，定性地分析了土地利用变化带来的环境影响。

关键词：临沂；土地利用；土地覆被；环境影响

中图分类号：K921文献标识码：A文章编号：1674-9944（2013）10-0163-03

1引言

自20世纪90年代以来，土地利用/覆被变化（LUCC）研究成为“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（IHDP）的重点研究领域之一。目前，人类面临着很多环境问题，如大气污染、土壤退化、水污染等，这些环境问题是自然因素和人类活动共同作用的结果，而在短时间内，自然因素相对稳定，人类活动成为环境变化的重要因子。土地利用/覆被变化作为主要的人类活动形式之一，对其进行研究，并探讨其所带来的环境影响，对于合理调整区域土地利用格局，保障区域生态安全及促进区域可持续发展具有重要现实意义[1，2]。

2研究区概况

临沂市位于117°24′～119°11′E，34°22′～36°22'N，地处山东省东南部，是鲁中山区的一部分，地形复杂，山地丘陵区占到总面积的72%，有大小山头6000余座，平原面积仅占28%，整个地势西北高，东南低，呈倾斜状态。境内河流长度10km以上的有300余条，其中沂河、沭河是两条较大的水系。临沂属暖温带季风大陆型气候，年平均气温为13.63℃，年平均降水量881mm，无霜期较长，降水和热量相对丰富。

目前，临沂市正处于工业化初期向中期过渡阶段，经济发展速度结构变化都很快，大量的农业劳动力向城市转移，生产性投资不断增加，经济加速增长，城市化进程加快，这为研究土地利用变化的动力机制作了铺垫[3]。

3数据来源及研究方法

数据来源主要有从中科院地理资源所资源环境科学数据中心获取的1987年临沂市土地利用分类矢量图和从国际科学数据服务平台获取的2010年的Landsat5单一波段卫星遥感影像，并在临沂市统计年鉴中收集了一些相关数据。

图像是在Excel表格中完成的，所用遥感数据是在ERDAS9.2和ArcGIS9.3平台上处理得到的。TM遥感数据为多光谱数据，最佳波段选取有利于图像增强处理，直接影响到目视解译和研究对象信息的提取，在ERDAS9.2中，首先选取5，4，1波段图像合成[4]，是研究土地利用变化的最佳波段组合，然后以1987年的矢量图作为底图，将合成图像进行配准，裁剪，得到研究区域的图像，接着进行几何校正，处理完后，采用监督分类的方法对图像进行分类[5]，共分成6类，即：耕地、林地、草地、水域、城乡建设用地、未利用地。

4土地利用/覆被变化特征

土地利用变化的直接后果是引起土地覆被发生变化，从而改变地表反射率、温室气体含量、物质和能量交换，进而影响区域气候、土壤、水环境[6]。对于我国东部地区而言，在土地利用类型变化中，耕地和建设用地的变化最为显著[5，7，8]，对生态环境影响较大。

4.1城乡建设用地变化

城乡建设用地主要包括居民点及工矿用地、交通运输用地、水利设施用地。从表1中可以看出，从1987～2010年近23年的时间里耕地减少的最多，减少了11251.5 hm2，其次是水域和草地，城乡建设用地增加的最多，增加了11818.81 hm2，其增加以大量占用耕地为主。城乡建设用地大幅度增加的原因有三：一是人口迅猛增长和快速城市化发展。临沂市人口由1987年的859.33万人增加到2010年的1072.59万人，近20年时间增加了213.26万人（图1）；改革开放之后，临沂市城市化加速发展，截止到2010年临沂市城市化率达到48.8%。二是空心村的形成，村庄内部老宅基地空闲，村庄向发展占用大量耕地[9]。三是城镇工业区范围的扩展以及交通道路用地的增加，截止到2010年，临沂市形成了集公路、铁路、航空、水路于一体的综合交通格局，拥有亚洲最大的汽车站，鲁南最大的航空港。

4.2耕地变化

临沂市耕地面积由1987年的64.02%下降到2010年的63.37%（表1），以平均489.2hm2/年的速度在减少。据高华中研究，1978～1985年间耕地处于平缓减少期，1985年是建国以来的第2个耕地流失高峰年，1986～2000年为耕地平缓减少期[10]，图2验证了这个规律，由图2还可以看出，2002年耕地面积略有增加，此后耕地仍然缓慢减少，但流失速率相对1978～2000年间要大，其中2005年又是一个小的耕地流失高峰年。虽然临沂市土地资源较为丰富，但人口众多，耕地人均占有量远远低于全国、全省的平均水平。

表11987～2010年临沂市土地利用面积变化

年份指标耕地林地草地水域城乡建设用地未利用地1987年面积/hm21103763.5136237.7256025.055965.0166406.25595.5百分比/%64.027.9014.853.259.650.322010年面积/hm21092512.0136957.2255496.355206.7178225.05595.5百分比/%63.377.9414.823.2010.340.32面积变化/hm2-11251.5719.5-528.7-758.411818.810.0

改革开放以来，人均耕地面积一直在缓慢递减（图2）。究其耕地减少的原因：一是人口增加，图3显示改革开放之后，家庭总户数也在不断增加，势必需要大量住房，对于农村而言就是占用大量耕地。二是经济发展，经济结构的转变，临沂市经济发展目前处于快速发展阶段，其中工业生产增速居山东省前列，乡镇中小企业发展，大型工程建设等占地明显。

5环境影响

5.1城乡建设用地增加带来的环境问题

根据国际经验，城市化水平在30%～70%之间是高速城市化的阶段[11]，而临沂市城市化率50%左右，正处在加速城市化发展期间。伴随城市化进程的加快，城市及其周边地区的资源和生态环境也在面临着巨大的压力[12]。另外，城市对农产品需求的变化会进一步引起农村土地利用方式的改变，也会引起周围环境的随之变化。

原有耕地被城乡建设用地占据，首先表现为土地表面硬化，改变地表反射率，进而影响大气温度，导致“热岛效应”的出现，同时减少雨水下渗量，减缓水循环，暴雨时使地表短时间内大量积水，造成洪水灾害；其次大量生活垃圾的产生，污水排放，影响空气质量，造成水土污染，土地退化；除此之外，城乡建设用地的增加使土地的自然属性消退，一些野生动植物失去合适的生存环境，逐渐灭绝，生物多样性减少。

5.2耕地减少及其环境问题

人口急剧增加是导致耕地减少的根本原因，人口增多，所需粮食势必增加，要想满足供粮需求，必然要提高粮食单产，而对于农民来说，由于缺乏科学种田的常识，提高粮食单产的主要手段就是加大施肥量、喷洒农药量、加盖地膜，从1998-2010年间，粮食单产呈现先增加后降低又增加的变化趋势，地膜覆盖面积逐年增大，农药使用量处于缓慢递增的趋势，化肥使用量先增加，2009和2010年两年略有下降（图4）。

目前，农村使用地膜覆盖，都不会回收，而是直接在耕地时翻埋在地下，难以降解，形成“白色污染”；施肥以无机化肥为主，有机肥比例很小，而且施肥方式以浅埋和随灌溉撒于地面为主，氮磷比例失调会限制氮肥的有效利用，施肥方式不当会限制肥料利用率，表施和浅施氮肥，容易造成氮素的挥发[13]，进一步引起大气污染，得不到有效利用的肥料对于旱地而言流失进入地下水，直接造成非点源污染，对于水田而言，易滞留于土壤，随水分的蒸发，致使土壤盐渍化；喷洒的农药以挥发为主，小部分落于土壤当中，亦会影响空气和土壤质量。临沂市隶属沂蒙山区，坡耕地占很大一部分，土壤表层疏松，加之强烈的人为干扰，使土壤侵蚀变得相当严重，中度及以上土壤侵蚀强度面积达50%[14]。

6结语

利用遥感数据进行土地利用变化研究准确度有一定的保障，通过对1987和2010年的土地利用数据的对比分析，结果如下。

（1）在近23年的时间里，临沂市土地利用发生了明显的变化，城乡建设用地增加和耕地面积减少，是变化最大的两种用地类型，而且两种用地类型的变化面积相当，总体上来说人为对土地的干扰程度加强，究其原因，人口增加和经济发展是最主要的影响因素。

（2）随着土地利用类型的变化，环境问题也越发显著，城乡建设用地增加和耕地减少带来的环境问题主要有大气污染、固体废弃物污染、农田非点源污染、土壤退化等。

当前，政府要加强干预指导人们的开发利用活动，建立合理的土地利用政策，完善生态环境保护机制，在加快经济发展的同时，也不能以牺牲环境为代价。

参考文献：

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[2] 葛京凤，黄志英，梁彦庆，等.河北太行山区土地利用/覆被变化及其环境效应[J].地理与地理信息科学，2005，21（2）：62～65.

[3] 张明亮.近10年临沂市LUCC及驱动力分析[J].济南大学学报：自然科学版，2007，21（3）：251～255.

[4] 常胜.TM遥感影像彩色合成最佳波段组合研究-以恩施市土地利用遥感图制作为例[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2010，28（2）：230～233.

[5] 高崇辉，张珺，代俊峰.基于RS和GIS的武汉土地利用变化驱动力分析[J].国土与自然资源研究，2013（3）：31～32.

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[13] 张兴昌，卢宗凡.陕北黄土丘陵区坡耕地土壤肥力退化原因及防治对策[J].水土保持研究，1996，3（2）：2～6.

[14] 刘前进，于兴修.北方土石山区土壤侵蚀强度垂直景观格局-以沂蒙山区为例[J].地理研究，2010，29（8）：1471～1483.