河南省土地资源利用态势分析
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发布时间：2022-05-29 18:01
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时间：2023-10-31 10:19
4.3.1 土地利用数量变化分析
4.3.1.1 土地利用变化的幅度
土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。面积变化反映在不同类型的总量变化上，通过分析土地利用类型的总量变化，可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化。
表4.2 河南省1996～2005年土地利用结构变化
数据来源:1996年、2005年《河南省土地利用现状数据册》。
从表4.2可以看出河南省土地利用变化的幅度。1996～2005年，农用地和建设用地都呈增加趋势，增加面积分别为53081.37hm2和62841.39hm2;未利用地呈减少趋势，减少面积为115922.76hm2。
在农用地中，除耕地面积和草地面积呈减少趋势外，其他均呈增加趋势。其中耕地面积减少量达到185035.05hm2，草地减少56.21hm2;园地增加9751.48hm2，林地增加187550.65hm2，其他农用地增加40870.51hm2。
在建设用地中，除农村居民点和盐田面积减少外，其他均呈增加趋势。其中农村居民点用地减少幅度最大，减少面积为52453.37hm2，盐田面积减少59.38hm2;交通用地、城市用地和独立工矿增加较多，增加面积分别为32132.89hm2、27219.05hm2和26380.56hm2。
总体上看，河南省土地利用变化幅度较大的是林地和耕地，交通用地、城市用地次之，而草地和盐田面积变化幅度最小。
4.3.1.2 土地利用变化的速度
土地资源数量变化可以用土地利用动态度来表示。土地利用动态度可定量描述区域土地利用变化的速度，它对预测未来土地利用变化趋势有着重要作用。
单一土地利用类型动态度表达的是研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:K为研究时段内某一土地利用类型动态度;Ua，Ub分别为研究期初及研究期末某一种土地利用类型的数量;T为研究时段长，当T的时段设定为年时，K的值就是该研究区某种土地利用类型年变化率。
根据以上公式计算河南省单一土地利用类型动态度见表4.3。
表4.3 1996～2005年河南省土地利用年变化
从表 4.3 中可以看出河南省土地利用类型数量变化情况。总体情况是农用地在1996 ～2005 年之间以年均 0.05% 的速度增加，但是经历了两个阶段。第一阶段是 1996 ～ 2000 年间以年均 0.06%的速度减少，呈减少趋势; 第二阶段是 2000 ～2005 年间以年均 0.13% 的较大速度增加，呈增加趋势。
建设用地在1996 ～2005 年间以年均0.33%的速度呈增长趋势，但在1996 ～2000 年间增长速度较快，年均增长速度为 0.43%，而在 2000 ～2005 年间增长速度有所下降，年均增长速度仅为 0.25%。
未利用地变化情况与建设用地变化情况正好相反，在 1996 ～ 2005 年之间以年均0.58% 的速度呈减少趋势，在 1996 ～ 2000 年间减少速度较慢，年均减少速度仅为 0.10% ，但是在随后的几年间减少速度猛增，以年均 0.97%的速度减少。
(1)耕地变化:1996～2005年间，河南省耕地面积总体呈持续减少趋势，10年间共减少了185035.05hm2，平均每年减少0.25%，在这一时期，耕地面积减少大致经历了由慢到快的两个阶段。第一阶段是1996～2000年，耕地面积处于稳中有减的趋势，较少幅度缓慢，5年共减少29083.56hm2，平均每年减少0.09%;第二阶段是2000～2005年，耕地面积减少较前期快，共减少155951.49hm2，平均每年减少0.39%。耕地面积减少主要是因为随着人口的增加，城市规模不断向外扩展，大量耕地被非农业用地占用，耕地面积急剧减少。农业结构的调整、生态退耕、灾毁退耕等，也是耕地面积减少的原因。近几年国家加强了土地管理工作，并把保护耕地、严格控制非农建设用地作为工作重点，切实保护耕地，但由于经济发展和人口的快速增加，耕地面积依然呈减少的趋势。
(2)园地变化:1996～2005年，河南省园地面积呈增加趋势，10年间增加了9751.48hm2，平均每年增加0.35%。这一时期园地面积变化和耕地面积变化呈反相关，由快速减少转变为快速增加。第一阶段是1996～2000年，园地面积增加幅度不大，5年共增加1984.8hm2，平均每年增加0.16%;第二阶段是2000～2005年，这一阶段园地面积呈快速增长趋势，面积共增加了7766.69hm2，年平均增加0.5%，远高于第一阶段的年平均水平。园地增加主要与农村经济发展、农业内部结构调整，受市场导向性强有关。因为物价的上涨，使粮食生产效益下降，而农民为了提高收入，自发调整农作物种植结构，大力发展各种果树、蔬菜等经济作物，致使园地面积急剧增加。
(3)林地变化:林地自1996～2005年，10年间共增加187550.65hm2，年变化率为0.74%。在1996～2000年间，林地面积基本没有变化，仅减少107.29hm2，但是从2000～2005年以后增长速度加快，以年均1.33%的速度快速增加，增加面积达187657.94hm2。林地变化主要是因为河南省生态环境建设一系列措施的实施，如退耕还林等*的实施。特别是2001年以后，一是因为国家生态退耕*的实施，各地退耕还林力度大大超过了原规划的预期;二是河南省国家级生态退耕试点县较多，如三门峡市所辖6县区、洛阳市的新安县、济源市均被列为国家生态退耕试点县;三是以荒山荒地为主的土地开发活动使林地面积得到进一步扩大，所以林地面积开始较大幅度地增加。
(4)牧草地变化:牧草地从1996年到2005年变化不大，10年间仅减少共56.21hm2，但是1996～2000年和2000～2005年两个阶段变化幅度较大。在1996～2000年间以平均每年0.39%的速度增长，面积增加226.53hm2，而在2000～2005年间却以平均每年0.39%的速度减少，面积反而减少282.75hm2。从总体上看，1996～2000年增加和2000～2005年减少相差不大，所以总体上河南省牧草地变化不大。
(5)城市用地、建制镇用地和居民点用地变化:1996～2005年10年间，城市用地、建制镇用地分别以年均4.26%和3.24%的速度快速增长，而农村居民点用地却以年均0.40%的速度在减少。城市用地在1996～2000年和2000～2005年间变化速度大致相同，分别为3.75%和4.06%;建制镇用地2000～2005年变化速度基本是1996～2000年的1.5倍，分别为3.68%和2.28%;农村居民点用地在1996～2000年间年均变化率仅为0.06%，但在2000～2005年间，变化速度加快，年均变化率竟然达0.68%，提高了将近11倍。这主要是由于河南省城镇化战略的实施，特别是中原城市群的崛起，使城镇用地迅猛增加;农村居民点用地面积减少表明近两年“三项整治”(空心村、砖瓦窑和工矿废弃地)已初见成果。
(6)独立工矿用地变化:总体上1996～2005年10年间河南省独立工矿用地增加共26380.56hm2，以年均1.46%的变化速度增长，2000～2005年变化速度比1996～2000年的变化速度稍快，分别为1.69%和1.08%。这主要是因为2000年后河南省经济进入快速发展阶段，能源、矿产开发等工矿用地增加较快。另外，由于不同统计口径标准不一致，一些应列为城镇用地范围的工业园区等用地在土地利用现状变更调查中仍统计为独立工矿用地，因而使独立工矿用地数量增长趋势明显。
(7)交通用地变化:1996～2005年间，交通用地面积由85036.53hm2变为117169.43hm2，共增加32132.89hm2，年均变化率为4.20%，交通面积总量呈快速增长趋势。1996～2000年面积增加9313.35hm2，年均变化率为2.74%;2000～2005年变化速度明显加快，年均变化率高达4.84%，共增加了22819.54hm2。这主要是因为河南省是全国重要的交通枢纽，河南省经济处于飞快发展时期，加大基础设施的投资，着重建设基础设施，改善交通条件，大力修建铁路、公路、农村路网等交通设施，特别是公路建设经历了前所未有的发展时期。因此，使交通用地数量增长趋势十分明显。
(8)水利设施用地变化:水利设施面积从1996年的170171.4hm2增加到2005年的181558.81hm2，10年间共增加了11387.41hm2，年均变化率为0.74%。1996～2000年间增加了5371.39hm2，年均变化率0.79%;2000～2005年面积以年均变化率0.69%的速度又增加了6016.03hm2。可以看出，水域面积在此期间呈稳定增加的趋势。
4.3.2 土地利用结构时空演变分析
4.3.2.1 土地利用结构时间变化
1996年和2005年河南省土地利用详查资料分析见图4.1。从图中可以看出河南省10年间土地利用结构变化情况，总体上说，耕地、农村居民点用地和未利用地面积所占比例减小，其中，耕地变化较大，由48.99%降低到47.88%，减少幅度达1.11%;未利用地次之，由13.46%降低到12.75%，减少幅度达0.71%;农村居民点用地变化较少，由8.80%降低到8.48%，减少幅度为0.32%。除了牧草地和盐田面积所占比例基本没有变化外，其余地类所占比例都有所增加，其中林地变化较大，由17.11%增加到18.24%，增加了1.13%;交通用地由0.51%增加到0.71%，增加了0.20%;城市用地和独立工矿用地都增加了0.16%;园地、建制镇用地和水利设施用地等地类增加幅度都在0.10%左右。
4.3.2.2 土地利用结构空间变化
(1)耕地空间变化:1996～2005年，河南省耕地面积总体呈减少趋势。其中变化幅度较大的是济源、三门峡和平顶山市，变化幅度分别为5.40%、3.27%和3.15%;变化幅度较小的是周口、漯河和开封市，变化幅度分别为0.01%、0.27%和0.42%(图4.2)。
(2)园地空间变化:1996～2005年，河南省园地面积总体呈增加趋势。其中变化幅度较大的是焦作、濮阳和三门峡市，变化幅度分别为1.31%、0.64%和0.53%;变化幅度较小的是商丘、漯河、驻马店、济源和南阳市，变化幅度分别为0.03%、0.04%、0.04%、0.04%和0.05%(图4.3)。
(3)林地空间变化:1996～2005年，河南省林地面积呈先减少后增加的趋势。其中变化幅度较大的是三门峡和焦作市，变化幅度均为 5.10%; 变化幅度较小的是郑州和漯河市，变化幅度分别为 0.01%和 0.05% (图 4.4)。
图4.1 河南省1996～2005年土地利用类型变化趋势
图 4.2 河南省 1996 ～2005 年耕地变化趋势
图 4.3 河南省 1996 ～2005 年园地变化趋势
图 4.4 河南省 1996 ～2005 年林地变化趋势
(4)牧草地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省牧草地面积呈先增加后减少的趋势。其中变化幅度最大的是郑州和三门峡市，变化幅度分别为 0.11%和 0.1%; 变化幅度较小的是焦作、信阳和济源市，变化幅度基本在 0.01%左右，其余基本没有变化 (图 4.5)。
图 4.5 河南省 1996 ～2005 年牧草地变化趋势
(5)城镇用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省城镇用地面积呈快速增加的趋势。其中变化幅度最大的是郑州和济源市，变化幅度分别为 2.83% 和 1.48%; 变化幅度较小的是安阳、三门峡和南阳市，变化幅度分别为 0.05%、0.05%和 0.08% (图 4.6)。
(6)农村居民点用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省农村居民点用地面积呈减少的趋势。其中变化幅度较大的是漯河、平顶山、鹤壁和济源市，变化幅度高达 1.84%、1.26% 、1.17% 和 1.05% ; 变化幅度 较小 的 是 周 口、安 阳 和 洛 阳 市，变 化幅度 分 别 为0.03% 、0.08% 和 0.09% 。濮阳基本没有变化 (图 4.7)。
图 4.6 河南省 1996 ～2005 年城镇用地变化趋势
图 4.7 河南省 1996 ～2005 年农村居民点用地变化趋势
(7)独立工矿用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省独立工矿用地面积呈增长趋势。其中变化幅度最大的是郑州市，变化幅度达 1.29%; 变化幅度较小的是南阳、开封和三门峡市，变化幅度分别为 0.01%、0.05%和 0.06% (图 4.8)。
(8)交通用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省交通用地面积呈快速增长趋势。其中变化幅度较大的是焦作和郑州市，变化幅度达 0.63% 和 0.48%; 变化幅度最小的是鹤壁市，变化幅度仅为 0.01% (图 4.9)。
(9)水利设施用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省水利设施用地面积呈增长趋势。其中变化幅度最大的是济源市，变化幅度高达 2.23%; 其次是洛阳市，变化幅度为0.42% ; 变化幅度较小的是开封和南阳市，变化幅度仅为 0.01% (图 4.10)。
图 4.8 河南省 1996 ～2005 年独立工矿用地变化趋势
图 4.9 河南省 1996 ～2005 年交通用地变化趋势
(10)未利用地空间变化: 1996 ～ 2005 年，河南省未利用地面积呈快速减少趋势。其中变化幅度最大的是焦作市，变化幅度高达 4.26%; 其次是三门峡市，变化幅度为2.52% ; 变化幅度 较小 的 是 开 封、周 口、濮 阳 和 驻 马 店 市，变 化幅度 分 别 为 0.19% 、0.19% 、0.14% 和 0.13% (图 4.11)。
4.3.3 土地利用程度变化
土地利用程度主要反映土地利用的广度和深度，它不仅反映了土地利用中土地本身的自然属性，同时也反映了人类因素与自然环境因素的综合效应。根据刘纪远等 (1992)提出的土地利用程度的综合分析方法，将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级，并赋予分级指数，从而给出了土地利用程度综合指数及土地利用程度变化模型的定量化表达式。
图 4.10 河南省 1996 ～2005 年水利设施用地变化趋势
图 4.11 河南省 1996 ～2005 年未利用地变化趋势
4.3.3.1 土地利用程度综合指数模型
某研究区土地利用程度综合指数可表达为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:Lj为某研究区域土地利用程度综合指数;Ai为研究区域内第i级土地利用程度分级指数;Ci为研究区域内第i级土地利用程度分级面积百分比;n为土地利用程度分级数。
4.3.3.2 土地利用程度变化模型
一个特定范围内土地利用程度的变化是多种土地利用类型变化的结果，土地利用程度及其变化量和变化率可定量地揭示该范围内土地利用的综合水平和变化趋势。土地利用程度变化量和土地利用程度变化率可表达为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:Lb和La分别为b时间和a时间的区域土地利用程度综合指数;ΔLb－a为a至b时间段内土地利用程度变化量;Ai为第i级的土地利用程度分级指数;Cib和Cia分别为某区域b时间和a时间第i级土地利用程度面积百分比;Rj为土地利用程度变化率。
如ΔLb－a>0，或Rj>0，则该区域土地利用处于发展时期，否则处于调整期或衰退期。
根据刘纪远等(1992)提出的土地利用程度的综合分析方法，将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级，并赋予分级指数(表4.4)，从而可以计算出土地利用程度综合指数。
表4.4 土地利用类型及分级
选用 1996 年和 2005 年数据资料，根据式 (4.3)和式 (4.4)计算出河南省土地利用综合指数、土地利用程度变化率和变化量 (表 4.5)。
从表 4.5 可以看出，河南省土地利用程度综合指数 (L)从 1996 年的 263.96 增加到2005 年的 264.40，土地利用程度变化量 (ΔL)为 0.44，土地利用程度变化率 (R)为0.17，说明河南省整体的土地利用处于发展期，土地利用程度较好。各地 (市)由于受影响因素的不同土地利用程度各不相同，有的处于发展期，有的则处于调整期或衰退期。从土地利用综合指数上看，1996 年漯河市、商丘市、周口市的综合指数较高，均大于300，最高的漯河市达到 309.34，超出河南省 40 个点以上; 2005 年综合指数整体呈上升趋势，但漯河市、商丘市、周口市和许昌市仍比较高，位居前列。从土地利用变化量上看，在 1996 ～2005 年间，平顶山、济源、南阳、驻马店、漯河、信阳和鹤壁、洛阳、三门峡共 9 个城市的变化量小于零，说明这些城市土地利用处于调整期，其余的 9 个城市土地利用处于发展期，发展态势良好。从土地利用程度变化率上看，郑州市最高，为 3.35，处于快速发展期; 焦作次之，为 1.92，处于一般发展期; 新乡、许昌、周口、商丘、安阳、濮阳和开封分别为 0.57、0.40、0.35、0.17、0.12、0.10 和 0.01，均处于缓慢发展期。
总体来说，人类活动的因素对土地利用程度影响比较大。对处于发展期的城市，如郑州市，由于人类活动的增加，耕地和未利用地减少，城镇居民用地和交通用地的增加，使得土地利用程度提高。而对处于调整期的城市，如平顶山市，由于耕地大幅度地减少，未利用地大幅度地增加，使得土地利用程度减小。
表 4.5 河南省土地利用程度变化率和变化量
4.3.4 土地利用变化的区域差异
土地利用变化存在着显著的地区差异，可以用各区域某种土地利用类型相对变化率及各区域土地利用动态度的不同来反映土地利用变化的区域差异。土地利用动态度主要描述了土地利用的变化速度，研究末期相对于研究初期的变化速率，突出的是时间上的区域差异; 而土地利用相对变化率主要描述某一区域土地利用类型变化和全区域的比较，和土地利用动态度相比，选取的参照物不同，突出的是空间上的区域差异。此次研究采用两种方法分析土地利用变化的区域差异，可以从两个角度分析土地利用变化的区域差异，为揭示河南省土地利用变化规律提供科学依据。关于土地利用动态度前面已作了详细说明，下面只分析土地利用相对变化率的计算。某研究区某一特定土地利用类型相对变化率 (R)可表示为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:Ka、Kb为某区域某一特定土地利用类型研究期初及研究期末的面积;Ca、Cb分别代表全研究区某一特定土地利用类型研究期初及研究期末的面积。
如果某区域某种土地利用类型的相对变化率R大于1，则表示该区域这种土地利用类型变化较全区域大。相对变化率是一种反映土地利用变化区域差异的很好的方法，河南省土地利用相对变化率见表4.6。
表4.6 河南省土地利用相对变化率
4.3.4.1 耕地相对变化率的区域差异
耕地相对变化率最大的是许昌市，达到了 1.24; 其次是开封、安阳、漯河和周口、驻马店，其 R 值均为1 < R <1.24; 除了新乡、焦作和濮阳、南阳的 R 为1.00 外，其余几个城市 R 值都小于 1，耕地相对变化率最小的是济源市，R 值为 0.82，说明这些地区的土地利用类型变化小。
4.3.4.2 园地相对变化率的区域差异
园地变化情况比较大，相对变化率最大的是濮阳市，达到了 1.79，其次是新乡 (R =1.48)和洛阳 (R = 1.16); 园地相对变化率最小的是焦作市，R 值为 0.63。
4.3.4.3 林地相对变化率的区域差异
林地相对变化率最大的是焦作市，达到了 1.60，其次是许昌市 (R =1.24); 林地相对变化率最小的是周口市，R 值为 0.89。
4.3.4.4 城镇用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是济源市，达到了 4.23，其次是郑州市 (R = 1.89)和信阳市(R = 1.05); 城镇用地相对变化率最小的是平顶山市，R 值为 0.75。
4.3.4.5 农村居民点用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是许昌市，达到了 1.31，其次是安阳市 (R = 1.05)和焦作市(R = 1.05); 农村居民点用地相对变化率最小的是平顶山市，R 值为 0.80。
4.3.4.6 独立工矿用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是郑州市，达到了 1.31，其次是许昌市 (R =1.13); 独立工矿用地相对变化率最小的是平顶山市，R 值为 0.85。
4.3.4.7 交通用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是焦作市，达到了 1.32，其次是许昌市 (R =1.28); 交通用地相对变化率最小的是鹤壁市和平顶山市，R 值为 0.74 和 0.79。
4.3.4.8 水利设施用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是济源市，达到了 13.56，其次是洛阳市 (R = 1.62)和许昌市(R = 1.14); 水利设施用地相对变化率最小的是周口市，R 值为 0.90。
4.3.4.9 未利用地相对变化率的区域差异
相对变化率最大的是许昌市，达到了 1.22; 未利用地相对变化率最小的是焦作市，R值为 0.83。
4.3.5 土地利用变化的空间格局
土地利用的空间格局主要包含: ①土地利用的类型; ②土地利用类型的空间布局; ③土地利用的数量结构，即土地利用图上的斑块分布。通过土地利用空间格局的研究，可以具体地把握土地利用现状，其分析结果可反映区域内土地资源的特点和优劣势，诊断土地利用合理与否，从而为土地规划设计、土地可持续开发利用、土地管理与*提供科学依据。
此次研究运用景观生态学中的多样性指数、优势度指数、均匀度指数作为土地利用空间格局指数，对河南省土地利用的空间格局进行分析。
(1)土地利用多样性指数: 可用来描述土地利用类型的丰富和复杂程度，反映了土地利用类型的多少和各种类型所占比例。当土地利用各种类型所占比例差异减小时，多样性上升。算式为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
(2)土地利用优势度指数: 用于表示土地利用结构中一种或几种类型占整个土地利用的程度。其表达式为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
(3)土地利用均匀度指数: 用于描述土地利用类型的分配均匀程度，可用 Romme相对均匀度计算。其表达式为:
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
上列各式中，H为土地利用多样性指数;pi为第i种土地利用类型占总面积的百分比;D为土地利用优势度指数;m为土地利用类型的种类;E是土地利用均匀度指数;H'是修正的Simpson指数;H'max是在给定丰富度T条件下的最大可能均匀度。
空间格局指数的大小反映了人类活动对土地利用的干扰程度，随着干扰度的增加，土地利用的多样性和均匀度提高，优势度减少。根据以上公式，计算河南省及各地(市)的土地利用空间格局指数值见表4.7和图4.12。
表 4.7 河南省土地利用空间格局指数值
多样性指数反映了土地利用类型的丰富和复杂程度，通常人口集中、人类活动强烈的地区，土地多被开发为农业、工矿、城市及农村居民用地，区域内土地利用类型增加，多样性升高。河南省土地利用多样性指数为 2.30，从各个地 (市)的情况来看，最高的是郑州市，土地利用多样性指数为 2.58，高于全省多样性指数的还有平顶山、济源、焦作、信阳、鹤壁和南阳等 6 个城市; 其余均低于全省多样性指数，最低的是周口市，土地利用多样性指数仅为 1.57。
图 4.12 河南省土地利用空间格局指数
土地利用优势度是描述土地利用结构中一种或几种类型支配整个土地利用的程度。优势度越高，说明人类对土地利用的干扰度越低。与多样性指数相比，多样性指数高，其优势度指数就低; 相反，多样性指数低的，其优势度指数就高，即人类活动对土地利用的干扰度增加。从全省各个地 (市)的优势度指数来看，最高的是周口市，土地利用优势度指数为 2.02，较低的是郑州市、平顶山、济源、焦作等城市，土地利用优势度指数分别为 1.00、1.12、1.13 和 1.19，说明这几个城市人类对土地利用的干扰度较高。
土地利用均匀度用于描述土地利用类型的分配均匀程度。在各个地 (市)中，大于河南省平均水平的有济源、平顶山、郑州、信阳、南阳、洛阳和焦作等 7 个城市。最低的是周口市，土地利用均匀度仅为 0.28。和多样性指数的趋势一致，而与优势度指数成反比，即均匀度指数高者，多样性指数也高，而优势度指数较低，说明该地人类活动对土地利用的干扰度较大。
