滇池水环境（第6章）
第6章 滇池流域土地利用状况及其格局演变
土地利用/土地覆盖变化(Land Use and Land Cover Change: LUCC)是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一，也是可持续发展的核心问题之(Verburg.2011；Grainger，1995；李秀彬，1996)，受到国内外学者的广泛重视。区域土地利用/土地覆盖变化(LUCC)对景观格局、过程、尺度与等级等方面会产生深刻影响(张德锂等，2002：温仲明等，2004)。目前国内外学者对土地利用类型空间动态及空间格局变化进行了较多研究(I.oveland et al. ，2000； Liu et al.,2003,2010:Driese et al.,2001；Xiao et al.，2003)，已经形成了较成熟的理论体系(刘纪远等，2003；郭丽英等，2009；彭建等，2006；陈慧梅等，2013)。土地利用数量、空间格局变化及土地利用类型组合方式等改变都会引起自然环境和生态过程的改变，从而形成土地利用的生态环境效应。通过对流域内土地利用类型的分析，可以了解流域的水资源和水质状况，以及流域的景观生态环境等，并在此基础上对流域进行科学管理和规划，达到有效利用与保护水资源的目的(杨桂山和王德建，2003；马婉丽，2010）。在流域水环境变化原因的研究中，土地利用类型变化是一个非常重要的影响因素，如果能够明确土地利用类型和水质间的关系，就可以通过适当的土地利用规划来确定合理的污染预防措施，从而解决水环境污染问题，保护水质安全(张洪，2012)。滇池流域自20世纪80年代以来，伴随社会经济高速发展和城市化进程的不断加快，人地关系矛盾突出，入湖污染负荷急剧增加，导致滇池水质持续恶化，富营养化问题严重，水资源供需矛盾日益突出。本书通过系统分析1980年以来滇池流域土地利用变化的强度及驱动原因等特征，试图分析流域土地利用变化与滇池水质变化的关系，以期揭示流域土地利用变化对水质的影响。
6.1 土地利用信息提取方法
6.1.1 土地利用信息提取方法收集1980年、1990年、1995年、2000年、2005年和2012年6期滇池流城Landsst TM/ETM+影像，且分辨率均为30 m×30 m、影像层次丰富、色调均匀、质量较好的生长季遥感影像。对遥感影像进行辐射校正和儿何校正等处理后，参照《土地利用现状分类》国家标准(陈百明和周小萍，2007)，结合滇池流域土地利用特点及遥感影像精度，将研究区域各类用地分为耕地、林地、草地、建设用地、水域5类用地，首先建立解译标志，在经过计算机自动分类后，采用土地利用变化遥感信息人机交互快速解译方法，提取1980年、1990年、1995年、2000年、2005年和2012年滇池流域1：100 000比例尺土地利用数据。为保证获取数据的质量，进行野外核查，并开展精度验证，土地利用精度满足1：100000比例尺制图精度要求。
6.2 滇池流域土地利用现状及特征
6.2.1滇池流域土地利用现状滇池流域土地利用类型现状以林地为主，林地面积为1259.07 km2，占总面积的43.12%；其次耕地面积为739.10 km2，占总面积的25.31%；建设用地面积为574.71 km2，占总面积的19.68%；水域面积为322.95 km2，占总面积的11.06%；最少的是草地面积，为24.18km2，占总面积的0.83%。
6.2.2滇池流域土地利用特征
(1)以林地和耕地为主，土地利用结构差异特征明显
滇池流域以林地和耕地为主，水面较少，草地最少。2012年林地和耕地这两种土地利用类型占总土地面积的比为68.43%，其中林地是最主要的利用类型，占总面积的比重为43.12%，耕地占总面积的比重为25.21%；土地利用类型中分布最少的是草地，其占总面积的比重为0.83%。
(2)林地、耕地和建设用地主要分布在流域北部，区域差异特征明显
滇池流域各种土地利用类型，耕地主要集中在滇池流域北部和南部，北部和南部的耕地面积分别占总耕地面积的41.50%和35.83%；林地主要集中在滇池流域北部和南部，北部和南部的林地面积分别占总林地面积的47.97%和30.01%；草地主要集中在滇池流域南部和西部，南部和西部的草地面积分别占总草地面积的30.29%和27.55%；建设用地主要集中在滇池流域北部和东部，北部和东部的建设用地面积分别占总建设用地面积的55.69%和19.29%。
6.3 滇池流域土地利用演变及原因分析
6.3.1滇池流域土地利用演变总体趋势滇池流域1980～2012年土地利用变化特征主要表现为，城镇建设用地迅速增加，草地和耕地则大幅度减少，林地增加，水体面积变化平稳；建设用地在北部、东部大面积增加，耕地和草地面积空间上较均匀减少，林地面积在北部、南部和西部均匀增加。滇池流域在1980～1995年和1995～2012年这两个时间段内的年综合土地利用动态度分别为0.92和1.30，表明1995～2012年比1980～1995年间的土地利用变化速率更快，人类的干扰强度更加剧烈。
(1)流域土地利用演变趋势
1980年、1990年、1995年、2000年、2005年和2012年滇池流域土地利用类型以耕地和林地为主，1980～2012年，这两种土地利用类型占总面积的比为58.20%~72.92%，其中林地是最主要的利用类型，占总面积比为33.65%～43.12%；土地利用类型中分布最少的是建设用地和水域，占总面积比分别为3.27%～9.56%和10.86%～11.88%。滇池流域1980～2012的32年来林地与建筑用地增加，而草地则减少。
（2）不同土地利用类型变化特点
首先，城镇建设用地迅速增加，耕地大幅度减少。城镇用地增加比例较大，由比导致非点源污染负荷的增加，同时，还破坏了湖泊缓冲区，使得非点源污染物更易于被汇集进入河道，进而汇入湖泊。城镇用地增加主要来自耕地，1980～1995年期间城镇用地增加182.08 km2，耕地减少344.26 km2，1995～2012年期间城镇用地增加297.05 km2，耕地减少40.76 km2。1980～2012年381.11 km2耕地变为建设用地。其次，林地有少量增加，而草地逐渐减少。
林地面积1980～1995年减少57.18 km2，1995～2012年增加229.59 km2，总体上呈现增长趋势。草地面积1980～1995年增加195.55 km2，1995～2012年减少556.96 km2，总体上呈现减少趋势。1980～2012年林地变为耕地面积211.34 km2，草地变为林地面积200.25 km2，草地变为耕地面积115.80 km2。
滇池水域面积变化总体平稳。1969年开始的“围湖造田”活动，是新中国成立以来规模最大的一次湖滨土地开发事件，造成滇池水面缩小23 km2，大面积水生植被茂盛生长区域被夷为平地。1982年开始大规模修建防浪堤，目前滇池沿岸防浪堤共123 km2，占滇池湖岸线的76%。以毛石与混凝土建成的防浪堤为主要类型，一般都建在1885.5～1886.0 m标高的滇池水体范围内，侵占了滇池水体，导致滇池水面缩小。2009年开始，滇池实施了湖滨“四退三还一护”(即通过退塘、退田、退人、退房，实现还湖、还林、还湿地、护水)生态建设，范围涉及沿湖的官渡、西山、呈贡、晋宁4个县区和滇池旅游度假区共12个乡(镇)、59个行政村。
“围湖造田”和“四退三还一护”对水域面积具有双向综合影响，其使滇池水域面积增加了3.37 km2，水域面积的变化总量不大。
（3）滇池流域土地利用变化幅度分析
土地利用变化幅度可以用土地利用类型的面积变化来表示，区域土地利用面积花，长现在不同土地利用类型总量的变化上，这一指标可反映区域土地利用各体变化趋势和土地利用结构变化信息(高晓红和王一谋，2003；李志等，2008）。
1580~2012年的32年间，真池流域的土地利用发生了如下变化：1980～199年15年间，耕地和林地面积变化呈减少趋势，草地、建设用地和水域面积变化呈的加趋势，其中，耕地面积从1042.61 km2下降到698.35 km2，其减少幅度最大复少了346.26 km2，占用地总面积比例由35.71%下降到23.92%，下降了11.79%，林地面积从1086.65 km2下降到1029.47 km2，减少了57.18 km2，占总面积比例由37.21%下降到35.26%，下降了1.95%；草地面积从1980年的375.59 km2地加到1995年的571.14 km2，增加了195.55 km2，其比例由12.86%上升到19.56%，上升了6.70%，是增幅最大的用地；建设用地面积从1980年95.58 km2增加到1995年的277.65 km2，增加了182.07 km2，其比例由3.27%到9.51%，上升了6.24%；水城面积增加了23.81 km2，所占比例上升了0.81%。
1995～2012年的17年间，耕地、林地和建设用地面积变化呈增加趋势，草地和水域面积变化呈减少趋势。其中，耕地面积从698.35 km2上升到739.10 km2，增加了40.75 km2，其占用地总面积比例由23.92%上升到25.31%，上升了1.39%；林地面积从1995年的1029.47 km2增加到2012年的1259.07 km2，增加了229.60 km2，其比例由35.26%上升到43.12%，上升了7.86%；建设用地的面积从1995年的277.65 km2增加到2012年的574.71 km2，增加了297.06 km2，其比例由9.51%上升到19.68%，上升了10.17%；草地面积从1995年的571.14km2减少到2012年的24.18 km2，减少了546.96 km2，其比例由19.56%减少到0.83%，下降了18.73%；水域面积略有减少，从1995年的343.39 km2减少到2012年的322.95 km2，减少了20.44 km2，所占比例下降了0.16%。
综合分析1980～2012年这32年间的滇池流域土地利用变化，耕地和草地面积变化呈下降趋势，其面积分别减少了303.51 km2和351.41 km2，所占比例分别下降了10.39%和12.03%，由于水文条件的不同，水域面积略有减少，减少了3.37 km2，所占比例下降了0.12%。林地和建设用地面积变化呈上升趋势，其面积分别增加了172.42 km和479.13 km2，所占比例分别增加了5.90%及16.41%，其中，耕地和林地面积在1980～1995年减少，在1995～2012年增加；草地和水域面积在1980～1995年增加，在1995～2012年减少；建设用地面积19801995年和1995～2012年一直增加。草地面积在2005~2012年有较大幅度减少，可能存在一定误差，但变化趋势总体正确。主要是由于2012年在影像解译的过程中，结合资源一号02C卫星数据影像数据，遥感影像空间分辨车有较大提高，从技术上更容易辨识土地利用类型。
（4)滇池流域土地利用速度分析
计算得到滇池流域1980～2012年的单一土地利用动态度和综合土地利用动态度。结果表明1980～1995年耕地面积变化速度减少较快，林地面积减少较慢。建设用地面积变化增加极快，草地面积呈快速递增趋势。1995～2012年林地面积呈快速递增趋势，草地面积呈快速减少趋势。1980～2012年建设用地面积呈较快速度增加，耕地和草地面积逐步减少。
分析1980～1995年、1995～2012年和1980～2012年三个时段综合土地利用动态度，1980～2012年间滇池流域年综合土地利用动态度为0.74，在1980～1995年和1995～2012年这两个时间段内的年综合土地利用动态度分别为0.92和1.30。结果表明滇池流域在1995～2012年比1980～1995年土地利用变化速率更快，体现出1995～2012年比1980～1995年的人类干扰更剧烈。
(5)滇池流域土地利用类型演变过程
土地利用类型转移矩阵反映研究区不同时期各种土地类型面积的变化情况，研究土地利用类型由前一个时期向后一个时期的转移比率，以及后一个时期中土地利用类型由前一个时期土地利用类型的转移来源比率(伍星等，2007；李运刚等，2008；冯益明等，2008)。经过ArcGIS叠加分析和矩阵分析，提取土地利用转移矩阵。
1980～2012年间，滇池流域耕地主要转出为林地和建设用地，同期有少量的耕地转化为水域和草地；转入耕地的土地类型按照面积排序依次为林地、草地、水域和建设用地；林地和建设用地是主要的土地转入者，其中，林地接受了来自耕地、草地及水域的转入；建设用地接受了来自耕地的大量转入，林地、草地和水域也有部分转为建设用地，因而建设用地面积增长很快；水域主要转出为耕地，这与一定历史时期的政策有较大关系。1980～2012年滇池流域土地利用转化特征主要表现为建设用地大量增加，主要源于耕地、林地、草地等的转化；耕地大量减少，流失的耕地主要转化为了建设用地、林地和草地，滇池流域北部嵩明县草地变为耕地，推进耕地“占补平衡”；滇池湖滨带耕地变为林地、草地和水域，在一定程度上缓解了人类活动对湖泊的干扰。
6.3.2滇池流域土地利用变化空间演变差异
滇池流域土地利用空间分布为耕地和林地主要集中在流域北部和南部，建设用地则主要分布在北部和东部，草地各区域分布较均匀。
1980～2012年土地利用变化空间演变，滇池流域北部，耕地面积减少了164.40 km2，林地面积增加了43.38 km2，草地面积减少了126.40 km2，水域面积增加了1.54 km2，建设用地面积增加了245.81 km2；滇池流域东部，耕地面积减少了43.34 km2，林地面积增加了77.05 km2，草地面积减少了142.62 km2，水域面积减少了0.24 km2，建设用地面积增加了109.49 km2；滇池流域南部，耕地面积减少了39.57 km2，林地面积增加了39.70 km2，草地面积减少了49.39 km2，水域面积增加了0.83 km2，建设用地面积增加了59.11 km2；滇池流域西部，耕地面积减少了41.60 km2，林地面积增加了8.21 km2，草地面积减少了28.01 km2，水域面积增加了0.43 km2，建设用地面积增加了60.96 km2。1980～2012年耕地面积在各个区域均有所减少，林地面积在东部减少，北部、南部和西部均增加，草地面积各个区域均减少。
其中，北部、东部大幅减少，南部和西部也有较大的缩战，承或曲快住北部、南部和西部均有微小的增加，在东部有微小的减少，建设用地面积各个区域均增加，其中，北部、东部和南部大幅增加，西部也有较大增加。
6.3.3 滇池流域土地利用演变原因
(1)耕地变化及其主要原因
建设用地的扩大和退耕还林工程是导致滇池流域耕地面积减少的主要原因。改革开放以来社会经济的全面发展，为城镇化建设奠定了一定的物质基础，促进了房地产业的发展，导致1980～1990年耕地大量流失。在土地管理政策法规方面，1995年底颁布、1996年开始实施的《云南省基本农田保护条例》、1998年颁布实施的《基本农田保护条例》和1999年《土地管理法》的修订与生效，对于保护耕地资源发挥了重要的作用，1995年后耕地面积减少趋势得到了有效遏制。虽然2009年滇池湖滨开始实行“四退三还一护”(即通过退塘、退田、退人、退房，实现还湖、还林、还湿地、护水)工程，但是湖滨区环湖生态修复核心区约33.3 km2的区域，对整个滇池流域的土地利用，尤其是耕地面积变化影响不明显。
（2）林地变化及其主要原因
导致滇池流域1980～2000年林地减少的主导因素是林地的砍伐和农耕区的扩大。1980年以来，由于人口增长的巨大压力及各种社会经济活动的加剧，造成林地面积减少和农耕区面积扩大，过量采伐和乱砍滥伐现象增多。1997年8月5日国家发出“再造秀美山川”的号召，六大林业重点工程启动，1998年8月至2000年1月国家明确提出禁止毁林开垦、毁林采种和有计划有步骤地退耕还林、还牧、还湖等政策，1999年开始实施退耕还林工程，2003年国家进一步颁布了《退耕还林条例》，由于生态工程的实施，2005~2012年表现出林地的明显增加。
(3)草地变化及其主要原因
1980～1990年滇池流域草地面积增加是自然条件和人类的较小影响共同的结果，光热等气候资源符合草类生长，草地面积持续增加。1990～2005年虽然人类的社会经济活动影响逐渐增加，但是草地面积变化较小。2000年10月包括云南在内的长江上游地区，国家正式启动了天然林资源保护工程，注重保护林地，但是受人类社会经济活动的剧烈影响，建设用地大幅增加，2005～2012年草地面积迅速减少。在滇池流域地区，尤其是其生态脆弱区域，退耕后实现还林与还草还需要科学判断，宜林则林、宜草则草，后期的护林与护草都需要投入较多的人力与财力，政府部门还需以长远的眼光，看待滇池流域的经济开发与生态保护的关系。
（4）建设用地变化及其主要原因
本章研究结果表明，1980～2012年滇池流域城乡建设用地持续增长，尤以1980～1990年增长的幅度最大，2005～2012年增长幅度也较大。建设用地1980～1990年增长伏的学到是段革开放后，生产力的解放和社会经济的发展推动了城镇周围的衣村发展，衣村居民点用地扩展较快。较高的农业发展水平，不仅为乡村破信化的发展让入了必要的时力支撑，同时也作为第一生产要素直接推动了农副产昌加工等乡村工业的发展，稳定的衣村工业发展成为区域乡村城镇化的原动力，进一步植动了镇池流域城市化进程，2005～2012年建设用地增长较快的原因，是200年四部大开发战略的实施，滇他流域也属于西部大开发的行列，沿海地区产业的引入、经济技术的开发，吸纳了大量的资金、人才和技术流入，使得域镇扩展迅迷，推动了当地的城市化进程，近年来，相对宽松的政策环境促进了房地产业的发展，一度形成开发区热和房地产热的强劲势头，进一步推动了向较高水平城市化程度边进的步伐，城镇面积的快速扩展十分明显。
6.4 本章小结
本章利用“3S”技术以及相应方法，从1980年，1990年，1995年、2000年、2005年和2012年6期滇池流域Landsat TM/ETM+影像，提取土地利用信息，慎池流域土地利用类型现状以林地为主，林地面积为1259.07 km/，占总面积的13.12%；其次耕地面积为739.10 km2，占总面积的25.31%；建设用地面积为174.71 km2，占总面积的19.68%；水域面积为322.95 km2，占总面积的11.06%。土地利用类型中分布最少的是草地，面积为24.18 km2，占总面积的0.83%，滇池能域土地利用特征是以林地和耕地为主，且土地利用结构差异特征明显，其区域差异表现为林地、耕地和建设用地主要分布在流域北部。1980～1995年、1995～2012年和1980～2012年三个时段，对滇池流域土地利用变化幅度进行分析，1980～1995年，耕地和林地面积变化呈减少趋势，草地、建设用地和水域面积变化呈增加趋势，其中，耕地面积从1042.61 km2下降到69835 km2林地面积从1086.65 km2 下降到1029.47 km2 ；草地面积从1980年的375.59 km2增加到1995年的571.14 km2，是增幅度最大的用地类型；建设用地面积从1980年的95.58 km2增加到1995年的277.65 km2、1995～2012年，耕地林地和建设用地面积变化呈增加趋势，草地和水域面积变化呈减少趋势。其中，耕地面积从698.35 km2上升到 739.10 km2；林地面积从 1995 年的 1029.47 km2 增加到2012年的1259.07 km2；建设用地的面积从1995年的277.65 km2增加到2012年的374.71 km2，增加了297.06 km2；草地面积从1995年的571.14 km2减少到2012年的24.18 km2；水域面积略有减少，从1995年的343.39 km2减少到2012年的322.95 km2，综合分析1980～2012年间的填池流域土地利用变化，耕地和草地面积变化呈下降趋势，其面积分别减少了303.51 km2和351.41 km2，所占比例分别下降了10.39%和12.03%，由于水文条件的不同，水域面积略有减少，减少了3.37 km2，所占比例下降了0.12%；林地和建设用地面积变化呈上升趋势，其面积分别增加了172.42 km和479.13 km2，所占比例分别上升了5.90%及16.41%，其中，耕地和林地面积在1980～1995年减少，在1995～2012年增加；章地和水域面积在1980～1995年增加，在1995～2012年减少；建设用地面积1980-1995 年和1995～2012年一直增加。
利用动态度对滇池流域1980～1995年、1995～2012年和1980～2012年三个时段土地利用变化的速度进行定量描述；1980～1995年和1995～2012年，土地利用类型转移矩阵反映滇池流域土地利用的转化过程，分析1980～1995年、1995～2012年和1980～2012年三个时段综合土地利用动态度，1980～2012年间滇池流域年综合土地利用动态度为0.74，在1980～1995年和1995～2012年这两个时间段内的年综合土地利用动态度分别为0.92和1.30，表明滇池流域在1995～2012年比1980～1995年土地利用的变化速率更快，体现出1995～2012年比1980～1995年人类的扰动更加剧烈。1980～2012年耕地面积在各个区域均有所减少，林地面积在东部减少，北部、南部和西部均增加，草地面积各个区域均减少，其中，北部、东部大幅减少，南部和西部也有较大的缩减，水域面积在北部、南部和西部均有微小的增加，在东部有微小的减少，建设用地面积各个区域均增加，其中，北部、东部和南部大幅增加，西部也有较大增加。
文章来源：滇池水环境
作者：王圣瑞
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