【Habitat International】土地利用空间冲突的分布格局及驱动机制——基于中国县域的实证分析


【Habitat International】

土地利用空间冲突的分布格局及驱动机制——基于中国县域的实证分析

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摘要

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    鉴于中国社会经济的爆炸式增长,环境保护与人类发展之间的冲突是不可避免的。诊断土地利用冲突 (LUC) 并探索其驱动力是缓解土地争议的前提条件。基于2020年土地利用遥感监测数据,采用多因素叠加法,根据适宜性标准建立了潜在LUC的概念框架和数学模型,分析了中国大陆LUCs的类型、强度和空间格局特征。此外,使用空间计量经济学和地理加权回归模型研究了空间冲突的驱动因素。结果表明:中国 3 种土地适宜性的空间分布严重错配;在网格尺度上,中国大陆约 70.07% 的区域处于潜在 LUC 状态。以胡焕永线为界,西部冲突类型以农业生态用地为主,东部冲突以农业建设用地为主。在县域尺度上,1176 个县处于潜在的高强度冲突状态,冲突指数在空间上呈现“东高西低”的两极分化分布。LUCs 的空间集聚模式是自然因素和社会因素共同作用的后遗症。需要指出的是,区域主导因素在不同空间内发挥着不同甚至相反的作用。本研究的逻辑框架和结果可为国家空间规划编制中不同类型土地的综合布局提供科学依据。

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研究结果

1.不同 LUS 的空间模式

    2020 年,中国农业、建筑和生态用地适宜性的空间分布和区域构成具有显著特征。农业用地适宜性在空间上的分布极不均匀(图1a 和 d)。此外,强适宜区主要集中在东部和中部经济区北部(黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东、河南、安徽、江苏),其他地区则严重分散。中等适宜区主要位于西部经济区西北部,是弱适宜区和强适宜区之间的过渡区。可以看出,强适宜带往往分布在平原和丘陵地区,与高人口密度的空间分布高度匹配。从数量上看,农业用地强、中、弱适宜的面积比例分别为 23.24%、39.91% 和 36.85%。在农业用地强适宜区,土地利用类型的面积比例为耕地>草地>林地>未利用地>建设用地>湿地>水域。数量结构表明耕地和草地之间的转换潜力很大。

图1 2020 年 3 种土地利用空间分布和适宜性面积比例

    建设用地适宜性在空间上表现出显著的集聚特征(图1b)。东部地区的适宜性远优于西部地区(图1d)。其中,强适宜区(仅占 6.53%)主要集中在华东地区市辖区。分布相对密集的省份包括北京、天津、河北、山东、河南、安徽、江苏、上海、浙江、湖北、湖南、广东和四川。中等适宜区 (42.46%) 主要分布在强适宜区周围。弱适宜区 (51.02%) 主要分布在西部经济区,经济基础较差,人口密度低。在建设用地强适宜区,土地利用类型的面积比例为耕地>建设用地>林地>草地>水域>湿地>未利用地。结果表明:农业和建设用地强适宜区与现有耕地空间重叠程度较高。在一定条件下,耕地是扩大建设用地的首选。

    建设适宜区和生态用地在空间分布上是互补的(图1c)。中国约有一半的地区位于中等适宜区 (46.08%),主要分布在天津、山东、江苏、上海、安徽和河南以外的省份(图 1d)。强适宜区 (29.27%) 主要分布在西北、青藏和中国四大地理区域(如新疆、青海、西藏、四川、云南、广西、湖南、福建、重庆和湖北)的南部。弱适宜带最小 (24.65%),主要分布在宁夏中、东、北地区。总体上,中国具有较强的生态适宜性,但生态用地连通性不足。在生态用地强适宜区,土地利用类型的面积比例为草地>林地>未利用地>耕地>水域>湿地>建设用地。由此可见,林地和草地面积最大,表明它们在保持生态功能方面的重要性。此外,耕地在生态用地中等适宜区占比较大,表明耕地在缓冲生态区方面发挥了重要作用。

2.LUC 区域的分布特征

    LUCs 区域的空间分布、土地结构和类型表达存在显著差异 (图2)。高、中、低和无冲突区的区域分别占 7.66%、59.42%、2.99% 和 29.93%。I.区土地利用相对同质,主要分布在西部经济区(如陕西、山西、甘肃、宁夏、云南、四川、西藏和新疆),自然条件相对复杂。II. 区主要分布在 I. 区附近。III. 区广泛分布在全国各地。该地区主要土地利用类型为草地 (16.85%)、耕地 (13.76%)、林地 (12.80%) 和未利用土地 (12.24%)。

图2 2020 年 LUC 类型和强度的空间分布

    IV.区具有显著的空间分异特征,主要集中在土地利用需求多样化的东部经济区(如上海、江苏、山东、天津和浙江)(图2a)。在这里,经济发达,人口稠密,城市化迅速。LUC 类型主要表现为粮食生产和建设用地扩张之间的空间竞争,以及农业生产和生态保护的相互占据。具体来说,是 IV 区。1(占14.06%)主要分布在胡环用线以东的城市群(京津冀、山东半岛、中原、关中平原、长三角、江淮、珠三角),是国民经济发展的重点区域。经济的快速发展导致了城市扩张,而城市扩张又侵占了大片农田,影响了粮食生产。四区。2(14.06%) 主要位于西部经济区(如西藏、青海、四川、甘肃和新疆),这些地区生态脆弱,但可能被过度耕种以提高农业收入。四区。3主要表现为建设用地扩张对生态用地的侵占。其面积相对较小 (0.22%),在全国各地呈虚线分布,尤其是在南方(重庆、福建、贵州、湖南、江西等)。四区。4面积最小 (0.04%),粮食安全、城建、生态保护目标相互干扰,多目标难以平衡,多 区 较近。3(四川、湖南和江西)。

    LUC 强度表现出东高西低的空间分布特征(图2b)。其中,极端冲突集中在平原(华北平原和长江中下游平原)。除宁夏、贵州和重庆外,其他所有省份的县内都存在极端冲突。强冲突多位于极端冲突地带的边缘,更易演变为极端冲突。总体而言,强冲突区和极端冲突区的空间分布与中国的城市群高度一致。统计数据显示,中国一半以上的县处于潜在的冲突高强度(非冲突、轻度冲突、强冲突和极端冲突县的数量分别为 359 个、632 个、699 个和 477 个)。

    2020 年全球莫兰氏 I 值为 0.6838,对应于 Z > 2.58 (52.5328),P < 0.01。结果表明:中国县域尺度的潜在 LUC 强度之间存在显著的空间正相关关系。这意味着 LUC 在空间上是聚集的,相邻区域中的 LUC 相互交互。此外,LISA 集聚图显示,CI 的空间集聚在中国东部和西部呈极化(图2c),以胡焕永线(种群边界)为界。详细来看,高高集群集中在人口密集、经济发达、土地利用需求高的东部地区(天津、河北、山东、河南、安徽、江苏、上海、湖北和湖南)。这表明它们是高 CI 值的中心,并被相对高价值的区域所包围。低-低聚类主要分布在西部相对落后的经济区域(新疆、西藏、云南、四川、甘肃、宁夏、陕西、山西和福建)。它是低 CI 值的中心。

3.LUCs驱动因素分析

3.1空间计量经济学模型

    中国的 LUC 强度具有很强的空间依赖性。因此,在分析 LUC 影响因素时纳入空间计量模型非常重要。为了准确选择模型,我们使用 LogL、AIC 和 SC 来判断模型的优缺点。如果 LogL 值较大,AIC 和 SC 值较低,则表明空间模型更好,拟合效果更好。结果表明,拟合系数 (R2) 和 LogL 高于 SLM (0.79 > 0.75, 3957.2 > 3821.4),SEM 中 AIC 和 SC 值低于 SLM (− 7896.35<−7622.8)。可以得出结论,sem>

    (1)LUC 对自然环境具有很强的基本依赖性。在这种情况下,斜率和地势幅度的回归系数为负且显著。这表明地形条件对 LUC 有重要影响。较大的坡度和起伏幅度限制了土地的可开发性,减少了不同土地利用之间的竞争,从而降低了 LUC 的可能性。土地复垦指数对 LUC 强度具有显著的正向影响 (0.0320),表明土地复垦活动可能导致 LUCs。耕地的平均斑块面积对 LUC 强度也有积极影响,但影响不显著。它通过影响农业生产来实现这一点,而农业生产反过来又影响了 LUC 强度。重要生态区比例对 LUCs 具有显著的负向影响。当一个地区重要生态区域占比较高时,对生态保护的重视程度相应提高,从而限制了其他可能破坏生态环境的土地利用方式,降低了 LUCs。

    (2)社会经济背景在 LUC 强度中起重要作用。具体而言,城乡居住用地人口密度、二、三产业比重和土地城镇化率的回归系数均为正向显著。这表明人口集中在住宅区将导致对土地的竞争加剧,从而触发 LUC。随着第二和第三产业的发展,对土地的需求增加,这很容易导致不同行业和其他土地利用类型之间的 LUC。加速城市化也会增加对土地的需求,从而加剧城郊土地开发与其他土地利用类型之间的冲突。

表1 空间误差模型 (SEM) 的估计结果

3.2地理加权回归分析

    GWR 模型可以更好地反映影响 LUC 强度的解释变量的局部模式。在图3、图4中,解释变量的回归系数可以反映变量解释 LUC 的程度。根据系数的正负性,我们使用自然间断法将解释变量的回归系数分为五类。正系数表示解释变量的增加将增加 LUC 强度,而负系数表示解释变量的增加将减弱 LUC 强度。总体上,LUCs 的驱动机制存在显著的地区差异。在经济发达地区(主要在东部平原)和经济落后地区(主要在山区或高原地区),区域主导因素对LUC强度存在差异甚至对立。

    (1)自然因素。除新疆外,其他地区的斜率与 LUC 强度呈负相关(图4a),负回归系数呈由低到高的半圆分布(图3a)。中央经济区的 LUC 受坡度的负面影响很大,平缓的地形可能更有可能引发多种土地利用类型之间的竞争。X2 的正回归系数主要分布在北部(河北、内蒙古、山西、陕西等)和东南沿海地区(图3、图4b)。这些区域的地形波动增加会加剧 LUC。西部经济区中部的土地复垦指数对 LUC 具有负相关驱动特征 (负回归系数) (图3、图4c)。新疆和东部沿海地区的土地复垦指数对 LUCs 的形成具有较大的正向影响。东北(黑龙江)、西北(新疆和西藏)和东南沿海(福建和广东)部分地区重要生态区比例的增加会加剧 LUCs(图3、图4d)。而其他地区重要生态区的比例对 LUCs 的形成负向影响较大。X5 的负回归系数集中在东南沿海地区 (图3, 图4e)。除东南沿海地区外,耕地平均斑块面积对LUCs的形成均有正向影响,其中影响最大的地区为西藏东部。

    (2)社会经济因素。X6 对 LUCs 产生负向影响的区域主要分布在中部经济区和新疆西北部,少量分布在东南沿海地区(图3、图 4f)。在其他地区,住宅用地人口密度的增加将增强 LUC 强度。X7 的负回归系数主要分布在西部经济区(新疆西部、内蒙古西部、青海、甘肃和宁夏)(图3、图4g)。正回归系数由东南向西北依次递减,表明第二产业和第三产业比例对LUC强度的正相关效应从东南海岸向西北内陆方向呈减小趋势。X8 的回归系数均为正 (图3, 图4h),且值由东南向西北逐渐增大,表明土地城市化率对 LUC 强度的正相关效应呈现由东南沿海向西北内陆增加的空间趋势。

图3 驱动因素对 LUC 强度空间分布的影响

图4 中国不同省份 LUC 强度的驱动因素分布不均

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研究结论

    基于地理空间和社会经济数据,构建了基于土地利用适宜性的 LUCs 诊断及其驱动因素的定量研究框架,并以 100 m 的空间分辨率精度对中国大陆的 LUCs 进行了实证分析2.结果表明:中国大陆LUC强度呈现“东强西弱”的极化空间格局。政策制定者应更多地关注特定区域,例如华北平原和长江中下游平原。从LUC类型来看,易发生LUCs的土地类型主要为农工建设用地和农生态用地。以胡焕永线为分界线,西部冲突类型以农业生态用地为主,东部以农业建设用地为主。在土地利用管理和决策中,自然和社会风险因素应同等重视。特别需要注意的是,由于地区差异,相同的驱动因素可能对 LUC 产生完全相反的影响。本研究提出了一个完整的分析框架来定量诊断 LUCs 及其主要驱动力,可为实现土地利用管理、城市发展和生态环境保护的目标提供科学依据。

论文信息

标题:Distribution patterns and driving mechanisms of land use spatial conflicts: Empirical analysis from counties in China

作者:Shanshan Zong, Shan Xu, Jiachen Huang, Yuhan Ren, Ci Song

时间:10 December 2024

DOI:https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2024.103268

本文只是笔者对论文的浅薄理解,不代表原论文观点。如果您感兴趣,请点击文末【阅读原文】阅读文献


发布于 2024-12-21 10:00:36
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