長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局時(shí)空演變及驅(qū)動(dòng)因子
——以2008-2018年為例

楊 陽(yáng)，唐曉嵐，李哲惠，賈艷艷

(南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037)

土地利用是反映人類活動(dòng)對(duì)地表地物影響的重要指標(biāo)之一，其時(shí)空改變過(guò)程、演變機(jī)制現(xiàn)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題[1]。景觀格局是指因土地利用引起的不同景觀類型、數(shù)目以及空間分布格局，它反映出地表地物中的自然、生物和社會(huì)要素在不同過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)果[2]。城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)化的快速發(fā)展使得土地利用與景觀格局在地表上正發(fā)生著顯著變化，而引起這些改變的驅(qū)動(dòng)因子也因時(shí)間、地理位置、社會(huì)環(huán)境等因素的不同呈現(xiàn)出明顯的差異性。土地利用與景觀格局的深入變化分析，能夠?qū)ρ芯繀^(qū)域的生態(tài)環(huán)境展開(kāi)詳細(xì)評(píng)估，從宏觀角度給出生態(tài)環(huán)境的保護(hù)對(duì)策。

目前有關(guān)土地利用景觀格局的研究，從研究?jī)?nèi)容來(lái)看主要集中在指數(shù)特征、時(shí)空演變、破碎度以及驅(qū)動(dòng)因素的分析等方面[3-5]。從研究地域范圍來(lái)看，主要有大尺度的平原農(nóng)業(yè)區(qū)[6]、西北干旱區(qū)綠洲[7]、長(zhǎng)三角與珠三角經(jīng)濟(jì)區(qū)等[8]；也有研究對(duì)我國(guó)的省、市、自治區(qū)的狀況進(jìn)行了詳細(xì)分析[9]?？傮w而言，已有研究文獻(xiàn)無(wú)論是基于平原地區(qū)、經(jīng)濟(jì)區(qū)亦或是城市群，大多著眼我國(guó)局部地區(qū)，還鮮有針對(duì)我國(guó)某個(gè)流域范圍做過(guò)全面系統(tǒng)的分析，因此顯示出當(dāng)前研究并不夠系統(tǒng)、全面和豐富。

新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，長(zhǎng)江流域正面臨著土壤流失、中下游濕地面積減少、濕地生態(tài)系統(tǒng)退化、廢水及污染物向中上游轉(zhuǎn)移等生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)[10]。2012年，國(guó)務(wù)院在《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃(2012-2030年)》中指出，長(zhǎng)江流域的規(guī)劃管理對(duì)于落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院新時(shí)期戰(zhàn)略部署，協(xié)調(diào)長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)，支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)和歷史意義。2016年《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》進(jìn)一步提出在“三縱四橫”大水網(wǎng)格局下，堅(jiān)持“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”的發(fā)展理念。因此，在此背景下，從宏觀角度對(duì)長(zhǎng)江流域進(jìn)行土地利用景觀格局分析，對(duì)于流域的土地利用管理、相關(guān)政策的制定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

基于此，以長(zhǎng)江整個(gè)流域范圍為研究對(duì)象，利用2008、2013年和2018年3期遙感影像資料為數(shù)據(jù)源，研究目標(biāo)包含以下4點(diǎn)：1)依據(jù)土地利用類型的變化幅度、速度及趨勢(shì)等指數(shù)，分析2008-2018年長(zhǎng)江流域土地利用結(jié)構(gòu)的時(shí)空分布與變化；2)依據(jù)選取的斑塊級(jí)別指數(shù)和景觀級(jí)別指數(shù)，分析2008-2018年長(zhǎng)江流域景觀格局的時(shí)空變化；3)從人口類因子、土地類因子、經(jīng)濟(jì)類因子和社會(huì)環(huán)境類因子，對(duì)長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行主成分分析，分析引起變化的核心因素；4)針對(duì)長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局的時(shí)空變化及主成分分析的核心因素，提出相對(duì)應(yīng)的政策建議。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江流域指長(zhǎng)江干流和支流流經(jīng)的180萬(wàn)km2區(qū)域，地理位置位于24°27′-35°54′N，90°33′-122°19′E。長(zhǎng)江流域流經(jīng)的地區(qū)包括東、中、西3大經(jīng)濟(jì)區(qū)的19個(gè)省、市、自治區(qū)(圖1)。作為我國(guó)第一大流域，長(zhǎng)江流域內(nèi)總?cè)丝诩s占全國(guó)的30%，擁有我國(guó)約1/4的耕地面積，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值約占全國(guó)的40%，為我國(guó)重要的糧食基地。長(zhǎng)江流域水資源豐富，平均徑流量約占全國(guó)河流徑流總量的36%。長(zhǎng)江流域地形整體呈西高東低，地貌類型多樣，包括高原、山地、盆地、丘陵和平原。目前流域范圍內(nèi)土地利用較為復(fù)雜，因此研究土地利用景觀格局狀況對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境分析具有重要的指導(dǎo)意義。

圖1 研究區(qū)范圍

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 采用2008、2013年和2018年中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心3期Landsat 8 TM遙感影像資料為數(shù)據(jù)源(空間分辨率為30×30 m)。2008-2018年為長(zhǎng)江流域城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最迅速、土地利用變化較為顯著、國(guó)家相關(guān)政策最為頻繁的階段，研究這一階段的土地利用變化具有重要的現(xiàn)實(shí)和歷史意義。借助ENVI 5.0軟件，根據(jù)遙感影像的色調(diào)、形狀、紋理結(jié)構(gòu)等特征，采用監(jiān)督分類和目視解譯相結(jié)合的方法對(duì)研究區(qū)的土地利用類型進(jìn)行解譯。依據(jù)《全國(guó)土地分類標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[11]，本研究將土地利用類型分為林地、草地、水域濕地、耕地、建設(shè)用地、未利用土地(裸露地、稀疏植被等)6種一級(jí)類型。

1.2.2 分析方法

1.2.2.1 土地利用變化幅度分析 土地利用變化幅度是指土地利用類型在研究期間面積的變化幅度，表達(dá)區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的總面積的變化[12]，分析土地利用變化的總體趨勢(shì)。其表達(dá)式為：

(1)

式中,Ut是指研究期內(nèi)某種土地利用類型的變化幅度，Ua和Ub分別代表該種土地利用類型在研究初始期和結(jié)束期時(shí)的面積。

1.2.2.2 土地利用變化速度及趨勢(shì)分析 采用土地利用變化動(dòng)態(tài)度分析研究期某種土地利用類型的變化劇烈程度與速度情況[13]。其表達(dá)式如下：

(2)

式中,V表示的是研究期內(nèi)某種土地利用類型的變化速度；Ua和Ub分別表示該種土地利用類型在研究初始期和結(jié)束期時(shí)的面積；T2-T1表示研究期時(shí)段，T2為研究末期，T1為研究初期。

為了反映某種土地利用類型的未來(lái)變化趨勢(shì)，是朝著縮小還是增大的趨勢(shì)發(fā)展，采用土地利用空間變化趨勢(shì)模型進(jìn)行分析，其表達(dá)式如下：

(3)

式中,T表示的是研究期內(nèi)某種土地利用類型的變化趨勢(shì)指數(shù)；Ua和Ub分別表示該種土地利用類型在研究初始期和結(jié)束期時(shí)的面積；ΔUout與ΔUin分別表示研究期內(nèi)某種土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷目偯娣e和其他土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)榇朔N類型的總面積。通常認(rèn)為，當(dāng)-1

1.2.2.3 土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)分析 采用土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)分析土地利用的廣度和深度，反映人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的綜合利用程度[14]。依據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，對(duì)土地利用類型進(jìn)行等級(jí)劃分，設(shè)置4個(gè)等級(jí)：林地與濕地為1級(jí)，草地與未利用土地為2級(jí)，耕地為3級(jí)，建設(shè)用地為4級(jí)。其表達(dá)式如下：

(4)

式中，Ma表示的是研究區(qū)土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)；Xi表示的是第i級(jí)土地利用等級(jí)指數(shù)；Xi的取值為i；Yi表示的是第i級(jí)土地利用等級(jí)的面積百分比；n代表土地利用等級(jí)的分級(jí)數(shù)，本研究中n取值為4。

1.2.3 景觀指數(shù)選擇與計(jì)算 景觀指數(shù)用于分析研究區(qū)土地利用和景觀格局的狀況，進(jìn)而對(duì)土地利用與景觀格局的時(shí)空演變?cè)诤暧^層面展開(kāi)探討。已有研究表明，不同景觀類型在維護(hù)自然生境、自然資源完整性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、生態(tài)系統(tǒng)演替等方面發(fā)揮著重要的作用[15-16]。因此，對(duì)研究區(qū)景觀格局的分析，可以有效地揭露出土地利用的生態(tài)狀況、時(shí)空變化等特征。根據(jù)陳文波等[17]提出的景觀指數(shù)分類系統(tǒng)，考慮到長(zhǎng)江流域研究區(qū)的范圍較大，結(jié)合流域特點(diǎn)和研究的需要，本研究分別選擇6種較為宏觀的斑塊級(jí)別指數(shù)和景觀級(jí)別指數(shù)(表1)，采用Fragstats 4.2軟件展開(kāi)分析。

表1 選取的斑塊類型級(jí)別和景觀級(jí)別的指數(shù)

1.2.4 驅(qū)動(dòng)因子的主成分分析 土地利用景觀格局變化反映了人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互影響的關(guān)系。前人相關(guān)研究表明，在幾十年尺度上，土地利用景觀格局變化受自然環(huán)境因素變化而引起的改變幅度相對(duì)人類活動(dòng)為引起變化的主要因素[18]。綜合考慮長(zhǎng)江流域地區(qū)間各要素差異，結(jié)合德?tīng)柗品ㄗ稍兊?2名相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?jiàn)，將主要從人口類因子、土地類因子、經(jīng)濟(jì)類因子和社會(huì)環(huán)境類因子4個(gè)方面(表2)，重點(diǎn)分析長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)因子。

因子的分析方法通常采用層次分析法、德?tīng)柗品?、模糊綜合評(píng)價(jià)法等，但是這些方法人為主觀性較強(qiáng)，難以抓住能夠反映事物規(guī)律的主要因素。本研究采用主成分分析法，通過(guò)降緯思想把選取的變量因子形成較少的核心成分，以便于針對(duì)性地展開(kāi)分析。變量因子原始數(shù)據(jù)采用的是2008-2018年長(zhǎng)江流域19省、市、自治區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，所有因子數(shù)據(jù)均保留4位小數(shù)，以保證試驗(yàn)精度，通過(guò)SPSS22.0軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)時(shí)空變化

2.1.1 土地利用結(jié)構(gòu)時(shí)空分布及變化 2008-2018年，長(zhǎng)江流域林地、耕地與草地面積占據(jù)較大優(yōu)勢(shì)；總體變化呈現(xiàn)出“林地、草地、濕地、建設(shè)用地面積明顯增加，耕地面積明顯減少，未利用土地保持相對(duì)平穩(wěn)”的特征(表3)。2008、2013年和2018年，林地面積分別為868 380.23 km2(48.76%)、869 621.31 km2(48.83%)、874 211.31 km2(49.09%)；主要分布在川西、滇北、鄂西、湘西、江西、浙江等地(圖2)。研究期間，林地面積變化呈增加態(tài)勢(shì)，2013-2018年增幅有所加快。耕地受制于地形因素的限制，主要分布于成都平原、江漢平原、洞庭湖區(qū)、鄱陽(yáng)湖區(qū)、巢湖地區(qū)、太湖地區(qū)以及下游平原平坦地區(qū)。2008、2013年和2018年，耕地面積分別為455 592.41 km2(25.58%)、435 651.62 km2(24.46%)、428 101.92 km2(24.04%)。研究期間，耕地面積大幅度減少，2013-2018年減少幅度有所加劇。草地也占據(jù)較大比例，主要分布于長(zhǎng)江中上游的藏青地區(qū)、云貴高原區(qū)、陜甘地區(qū)及成都平原等地。2008、2013年和2018年，面積分別為244 378.31 km2(13.72%)、246 302.14 km2(13.83%)、247 421.47 km2(13.89%)。其面積變化趨勢(shì)與林地有所相似，呈增加態(tài)勢(shì)，且2013-2018年增幅加快。水域濕地主要分布于長(zhǎng)江流域鄱陽(yáng)湖、洞庭湖、巢湖、太湖及長(zhǎng)江下游湖泊地，研究期間面積呈增加態(tài)勢(shì)。建設(shè)用地主要分布于上海、安徽、江蘇、湖北、湖南、江西、四川經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省會(huì)城市，并呈放射狀向四周蔓延。其面積變化整體呈遞增態(tài)勢(shì)，2013-2018年增速有所放緩。從土地利用類型面積變化量與變化幅度看，2008-2018年間，耕地和建設(shè)用地遠(yuǎn)大于其他類型，二者土地利用面積變化量分別為-27 490.49 km2和17 650.55 km2；變化幅度分別達(dá)-6.421%和27.954%。

表2 構(gòu)建的長(zhǎng)江流域景觀格局變化變量因子體系

圖2 2008-2018年長(zhǎng)江流域土地利用類型結(jié)構(gòu)

2.1.2 土地利用變化速度、變化趨勢(shì)與利用強(qiáng)度 從土地利用變化速度看(圖3)，長(zhǎng)江流域除耕地和未利用土地變化速度為負(fù)值外，其余均為正增長(zhǎng)，說(shuō)明耕地與未利用土地逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、草地、水域濕地及建設(shè)用地。從具體數(shù)值來(lái)看，建設(shè)用地變化尤為明顯，表現(xiàn)出最高的變化速度，2008-2013、2013-2018年變化速度分別為4.092%、3.045%，研究期間的總變化速度高達(dá)5.591%。其次為耕地，2008-2013、2013-2018年變化速度分別為-0.875%、-0.347%，研究期間的總變化速度達(dá)-1.284%。林地、草地、水域濕地在2013-2018年與上一周期相比變化速度增加；表明這三者面積在2013-2018年的增長(zhǎng)速度加快。

圖3 2008-2018年長(zhǎng)江流域土地利用變化速度

從土地利用變化趨勢(shì)看(圖4)，2008-2013年，除耕地(-0.725)表現(xiàn)出“弱勢(shì)”外，其余土地利用類型均呈現(xiàn)“漲勢(shì)”。2013-2018年，除耕地(-0.275)與未利用土地(-0.885)顯示為“弱勢(shì)”外，其余均處于“漲勢(shì)”狀態(tài)，表明耕地及未利用土地(稀疏林、灌、草地、沙漠地、鹽堿地等)功能減弱，而林地、草地、水域濕地以及建設(shè)用地的功能增強(qiáng)，這與長(zhǎng)江流域的生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水源涵養(yǎng)建設(shè)、城鎮(zhèn)發(fā)展等相關(guān)政策密不可分。

圖4 2008-2018年長(zhǎng)江流域土地利用變化趨勢(shì)

從土地利用強(qiáng)度變化看，2008-2018年，長(zhǎng)江流域土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)。土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)先從2008年的178.05上升至2013年最大值178.18，隨后又從2013年下降至2018年的最小值177.98。這一現(xiàn)象與2013年之后，長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)，林地、水域濕地和草地面積增加，以及城鎮(zhèn)發(fā)展土地集約化程度加強(qiáng)有關(guān)。

表3 2008-2018年長(zhǎng)江流域土地利用類型結(jié)構(gòu)、變化量與變化幅度

2.2 景觀格局時(shí)空變化

2.2.1 斑塊級(jí)別指數(shù)時(shí)空變化 由表4可知，林地、耕地、草地景觀的斑塊類型面積比位居前三，這3種類型斑塊是長(zhǎng)江流域主要的景觀基質(zhì)類型。林地景觀的斑塊類型面積比明顯高于其他景觀類型，始終在48%以上。林地景觀的斑塊數(shù)目、斑塊密度整體上呈降低態(tài)勢(shì)，而斑塊平均面積呈上升態(tài)勢(shì)，表明林地景觀類型的破碎化程度降低。林地景觀的聚集度指數(shù)也反映出破碎化程度在降低，研究期間由78.213上升至78.660。草地景觀的斑塊數(shù)目、斑塊密度整體呈上升態(tài)勢(shì)，斑塊平均面積下降，顯示出草地景觀類型在研究期間破碎化程度增加。水域濕地景觀類型在研究期間各項(xiàng)指數(shù)相對(duì)平穩(wěn)，雖略有變化，但整體變化幅度不大。建設(shè)用地景觀的斑塊數(shù)目、斑塊密度同樣也呈現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)，這一過(guò)程與長(zhǎng)江流域內(nèi)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人類活動(dòng)把其他土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地有關(guān)；建設(shè)用地景觀的聚集度指數(shù)由2008年的33.075上升至2018年的42.377，反應(yīng)出該類型景觀在空間布局上更加集中。未利用土地景觀的斑塊密度和最大斑塊指數(shù)均較小，說(shuō)明其分布相對(duì)散亂，面積較小，而且破碎化程度高。

表4 2008-2018年長(zhǎng)江流域各景觀要素斑塊級(jí)別指數(shù)

2.2.2 景觀級(jí)別指數(shù)時(shí)空變化 由表5可知，2008-2018年長(zhǎng)江流域景觀級(jí)別的斑塊數(shù)指數(shù)(PN)呈增大態(tài)勢(shì)，由438 992上升至444 624，這與各地人類活動(dòng)、城鎮(zhèn)化的發(fā)展建設(shè)對(duì)景觀的干擾程度增強(qiáng)有關(guān)，城鄉(xiāng)建設(shè)活動(dòng)改變了土地的自然狀態(tài)，導(dǎo)致其原本的斑塊空間不斷分散和破碎化，斑塊數(shù)量逐漸增大。分離度指數(shù)(VI)在研究期間逐步增大，由2008年的24.721上升至2018年的26.201，反映出斑塊空間不斷分散和破碎化，人類活動(dòng)對(duì)景觀的干擾程度加劇。景觀形狀指數(shù)(LSI)則由2008年的417.676上升至2018年的421.259，表明景觀形狀在人類活動(dòng)與城鎮(zhèn)化的干擾下趨于復(fù)雜化。研究期間，香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)從1.366上升至1.384，香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)從0.698上升至到0.707，反映出研究期內(nèi)長(zhǎng)江流域景觀異質(zhì)性增加。平均分維數(shù)(MPFD)經(jīng)歷了先減小后增加的過(guò)程，2008-2013年，由1.034下降至1.032；2013-2018年，由1.032上升至1.044，總體有所上升，顯示出景觀形狀變得復(fù)雜；這在一定程度上也反映出研究期內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)景觀的干擾程度加劇。

表5 2008-2018年長(zhǎng)江流域景觀級(jí)別指數(shù)

3 景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)因子分析

3.1 主成分分析

采用SPSS22.0 軟件中的因子分析對(duì)1.2.4中選取的19個(gè)變量因子進(jìn)行主成分分析。變量因子的KMO和巴特利特檢驗(yàn)結(jié)果顯示，KMO為0.812，>0.600，顯著性P為0.021，<0.050，說(shuō)明變量因子可以進(jìn)行主成份分析。從總方差解釋可知(表6)，前3個(gè)特征值的累積貢獻(xiàn)率為85.875%，超過(guò)85.000%，說(shuō)明前3個(gè)成分可以較好地表達(dá)原有19個(gè)因子的總體變化規(guī)律，因此提取這3個(gè)主成分進(jìn)行后續(xù)分析。

第1主成分在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、建成區(qū)面積、城市公園綠地面積、常住城鎮(zhèn)人口、地方財(cái)政支出、居民儲(chǔ)蓄存款等指標(biāo)上載荷較大，因子負(fù)荷量均在0.840分以上(圖5)，這些變量因子概括的體現(xiàn)出城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，因此可以定義第1主成分為城鎮(zhèn)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。常住人口城鎮(zhèn)化率、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重在第二主成分上載荷較大，因子負(fù)荷量均在0.820分以上，集中反映了農(nóng)村人口的逐漸析出，城鎮(zhèn)人口逐步轉(zhuǎn)移增加的情況，因此定義第2主成分為城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)。第3主成分在廢水總排放量、二氧化硫排放量與煙(粉)塵排放量上載荷較大，因子負(fù)荷量均在0.820分以上，三者指標(biāo)主要體現(xiàn)的是研究區(qū)工業(yè)污染物的排放量，因此定義第3主成分為工業(yè)污染物排放。依據(jù)旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣建立如下核心指數(shù)的模型公式：

F1(城鎮(zhèn)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展)=0.132C1+0.130L2+0.129L3+0.125P3+0.123C4+0.123C6+0.120L1+0.119C5；

F2(城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu))=0.252P1+0.251C2+0.251C3+0.246P2；

F3(工業(yè)污染物排放)=0.341E2+0.336E4+0.322E3。

3.2 驅(qū)動(dòng)力成分分析

依據(jù)主成分因子旋轉(zhuǎn)荷載矩陣(圖5)，長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因子包括C1、L2、L3、P3、C4、C6、L1、C5、P1、C2、C3、P2、E2、E4及E3之間的綜合影響。第1主成分城鎮(zhèn)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是影響長(zhǎng)江流域土地利用景觀格局變化的主導(dǎo)因素；其中，GDP、建成區(qū)面積、地方財(cái)政支出3因子的關(guān)聯(lián)程度超過(guò)90%。2008年長(zhǎng)江流域范圍的19省、市、自治區(qū)GDP、建成區(qū)面積、地方財(cái)政支出總和分別為217 423.85億元、22 888.88 km2、32 447.78億元，而2018年三者指標(biāo)分別增長(zhǎng)至641 502.67億元、37 924.40 km2、128 752.33億元?？梢钥闯?，土地利用類型在經(jīng)濟(jì)利益、城鎮(zhèn)化發(fā)展及區(qū)域政策的驅(qū)動(dòng)下，由低收入土地類型逐步向高收入土地結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)移。

表6 主成分總方差解釋

圖5 變量因子的主成分分析

第2主成分城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)與P1、C2、C3、P2有較大正相關(guān)，2008年長(zhǎng)江流域地區(qū)常住人口城鎮(zhèn)化率為44.44%，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重為12.96%，第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重為87.05%，第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重為53.89%；2018年常住人口城鎮(zhèn)化率則為57.72%，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重8.46%，第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重91.54%，第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重為63.03%。城鄉(xiāng)人口變遷帶來(lái)農(nóng)村人口逐漸向城鎮(zhèn)集聚，第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員逐步向二三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，城鎮(zhèn)居住生活空間不斷向外延伸。在城鎮(zhèn)近郊地區(qū)，城市擴(kuò)張、城鄉(xiāng)交通網(wǎng)絡(luò)一體化建設(shè)逐漸引致農(nóng)村用地、未利用土地轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)建設(shè)用地。研究期間，上海市由于其本身鄉(xiāng)村常住人口相對(duì)較少，農(nóng)村人口與城鎮(zhèn)人口的比值隨時(shí)間變化總體不大，因而城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)效應(yīng)在長(zhǎng)江流域各地中最小。

第3主成分工業(yè)污染物排放與E2、E4、E3有較大相關(guān)性，2008年長(zhǎng)江流域廢水、二氧化硫、煙(粉)塵排放量分別為4 191 739.00(萬(wàn)t)、14 104 000.00(t)、6 126 026.41(t)；至2018年，廢水、二氧化硫、煙(粉)塵排放量分別為5 106 091.87(萬(wàn)t)、4 727 977.40(t)、3 688 303.22(t)。伴隨城鎮(zhèn)化發(fā)展，工業(yè)化也被稱為“半城市化”過(guò)程，土地經(jīng)濟(jì)價(jià)值的日益提高使得工業(yè)用地布局逐漸被邊緣化，工業(yè)發(fā)展不斷向農(nóng)村、未利用地區(qū)延伸，這在一定程度上造成了土地的不斷分散和破碎。

4 結(jié)論

2008-2018年，長(zhǎng)江流域土地利用結(jié)構(gòu)類型發(fā)生了明顯變化，總體變化表現(xiàn)為“林地、草地、濕地、建設(shè)用地面積增加，耕地面積減少，未利用土地保持相對(duì)平穩(wěn)”的特點(diǎn)。耕地和建設(shè)用地的面積變化量與變化幅度遠(yuǎn)大于其他類型，二者的變化幅度分別達(dá)-6.421%和27.954%。

研究區(qū)斑塊類型的指數(shù)分析表明，林地、耕地、草地景觀是主要的景觀要素，組成了長(zhǎng)江流域的景觀基質(zhì)類型。研究期間，林地景觀的破碎化程度降低；草地景觀的破碎化程度增加；建設(shè)用地景觀的面積擴(kuò)大，并且空間布局上趨向集中。

景觀格局指數(shù)分析顯示，斑塊數(shù)指數(shù)與分離度指數(shù)逐步增大，人類活動(dòng)和城鎮(zhèn)建設(shè)導(dǎo)致土地空間不斷分散和破碎化。香農(nóng)多樣性指數(shù)與香農(nóng)均勻度指數(shù)顯示出景觀異質(zhì)性增加。景觀形狀指數(shù)和平均分維數(shù)顯示出研究區(qū)景觀形狀正變得復(fù)雜。

依據(jù)驅(qū)動(dòng)因子的主成分分析，提取出的3個(gè)核心驅(qū)動(dòng)因素分別為：城鎮(zhèn)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)以及工業(yè)污染物排放。針對(duì)長(zhǎng)江流域土地空間不斷分散和破碎化、景觀異質(zhì)性增加等問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行土地利用規(guī)劃時(shí)，應(yīng)綜合考慮土地利用的時(shí)空變化過(guò)程、景觀格局演變與驅(qū)動(dòng)因素的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地制定相關(guān)政策。

5 建議

對(duì)于長(zhǎng)江中下游建設(shè)用地快速增加的地區(qū)，土地利用應(yīng)進(jìn)行減量?jī)?yōu)化，提高建設(shè)用地的使用效率，推進(jìn)城鎮(zhèn)化向集約型轉(zhuǎn)變。未來(lái)重點(diǎn)做好郊區(qū)、縣域等潛力區(qū)土地的規(guī)劃調(diào)控[19]，采取建設(shè)用地整合、耕地復(fù)墾等方式，平衡城鄉(xiāng)之間用地需求。

因地施策地推進(jìn)長(zhǎng)江中上游、西北和西南等地生態(tài)環(huán)境保護(hù)。由于草地景觀的破碎化程度的增加，長(zhǎng)江中上游藏青地區(qū)、云貴高原區(qū)、陜甘地區(qū)以及成都平原等地應(yīng)注重草原景觀的生態(tài)化管理，防止其破碎化程度進(jìn)一步加劇[20]。

目前各地城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)污染物的排放與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間矛盾突出[21]。對(duì)于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平較高的地區(qū)，應(yīng)不斷完善工業(yè)土地利用規(guī)劃，合理控制工業(yè)用地的新增開(kāi)發(fā)，因地制宜地推動(dòng)工業(yè)用地整治。

落實(shí)習(xí)總書(shū)記《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》中的要求，全面科學(xué)規(guī)劃長(zhǎng)江流域土地空間布局。一方面，可以突破行政區(qū)劃邊界，在生態(tài)環(huán)境區(qū)劃的基礎(chǔ)上，開(kāi)展土地利用的分區(qū)分級(jí)管理；另一方面，加強(qiáng)景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)分析，立足于構(gòu)建長(zhǎng)江生態(tài)大廊道保護(hù)思想。