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醴陵市土地利用土地覆被变化及其驱动力研究 摘要 在一定的区域范围内，才有可能具体的探讨各种自然和社会经济因素对土地 利用与土地覆被变化的影响。因为土地利用的特征和变化过程以及各种影响土地 利用变化的因素及其作用方式等均与空间规模尺度紧密关联。在不同的规模尺度 上，我们会发现土地利用的不同类型与结构和自然、社会、经济等因素之间存在 不同的相互作用，由此引起不同的土地利用覆被变化过程。本文以湖南省经济 发达的醴陵市为例，探讨县域范围内土地利用覆被变化及驱动力，就如下内容 进行了研究： ( 1 ) 结合醴陵市新一轮土地利用总体规划修编工作，分别从土地利用覆被 总量变化、土地利用覆被动态度、土地利用程度、土地利用覆被变化地域差异 这四个方面来研究醴陵市1 9 9 6 2 0 0 5 年的土地利用覆被的时空演变。研究结果表 明：醴陵市1 9 9 6 2 0 0 5 年间土地利用覆被总量发生了较大变化，从土地利用幅度 变化来看，农用地减少了1 8 1 3 7 8 公顷，建设用地增加了2 2 0 6 7 8 公顷，未利用地 减少了3 9 3 0 0 公顷：十年间土地利用覆被动态度变化较小，农用地年变化速度相 对最慢，建设用地年变化速度相对最快，未利用地年变化速度相对居中，综合土 地利用动态度为0 0 6 ，这反映醴陵市土地利用覆被变化的速度比较缓慢，土地 利用综合指数分别是2 3 7 8 7 、2 3 8 3 7 、2 3 9 3 4 ，由此看出土地利用指数逐渐增大： 从土地利用程度指数极限来看，该区域的开发程度已达到中等水平状态， 1 9 9 6 2 0 0 5 年土地利用程度变化量都大于零，反映该区域土地利用处于发展期； 通过醴陵市2 0 0 1 - 2 0 0 5 年4 0 个乡镇土地利用变化的相对变化率计算，结果显示各 乡镇土地利用变化率存在着明显的差异。 ( 2 ) 采用s p s s 软件对醴陵市土地利用覆被变化的社会经济驱动因素进行 主成分分析，得出的结论是主要有3 类因素影响醴陵市近十年土地利用覆被变 化。他们分别是经济发展动态因素、农业生产因素和人口因素。在陶瓷和烟花两 大支柱产业的推动下，醴陵市经济科技飞速发展，人们生活水平不断提高，人们 对土地的需求不断扩大，农业生产变化和人口变动也使得人类对土地的干扰不断 增强，促使土地利用覆被发生急剧的变化。 关键词：土地利用覆被变化；驱动力；醴陵市 s t u d yo i ll a n du s e l a n dc o v e rc h a n g ea n di t s d r i v i n gf o r c ei nl i l i n gc i t y a b s t r a c t b e c a u s eo ft h el a n du s ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h ec h a n g i n gp r o c e s sa sw e l la sa l lk i n d s o fi n f l u e n t i a lf k t o r sa n di t sf u n c t i o nh a v ec l o s ec o n n e c t i o nw i t hs p a t i a ls c a l ec r i t e r i o n , w ec a nc o n c r e t e l yd i s c u s st h ei n f l u e n c eo f n a t u r a la n ds o c i a le c o n o m i cf a c t o r so ni a n d u s e c o v e rc h a n g ei nc e r t a i nr e g i o n a ls c o p e i nt h ed i f f e r e n ts c a l ec r i t e r i o n , w ec a l l d i s c o v e rt h em u t u a lf u n c t i o nr e l a t i o n sa m o n gd i f f e r e n tt y p ea n ds l l u c t u r eo fl a n du s e ， n a t u r e ，s o c i e t ya n de c o n o m i cf a c t o r s ，w h i c hm a yc a l 1 s ed i f f c r e n tl a n du s e c o v e r c h a n g i n gp r o c e s s t h i sp a p e rt o o kt h el i l i n gc i t yw h i c hw a st h ed e v e l o p e dc o u n t yi n h u n a np r o v i n c ea sa ne x a m p l ea n dd i s c u s s e dt h el a n du s e c o v e rc h a n g ea n di t s d r i v i n gf o r c e t h em a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) c o m b i n e dw i t ht h en e w l yg e n e r a ll a n d u s ep l a n n i n g ，t h ep a p e rm a d ea r e s e a r c ho nt h el a n dn s e c o v e rs p a c e - t i m ec h a n g ef r o mi t st o t a lq u a n t i t yc h a n g e ，l a n d u d y n a m i cd e g r e e 1 a n du s ed e g r e ea n di t sr e g i o n a ld i f f e r e n c ei nl i l i n gc i t yf r o m 19 9 6t o2 0 0 5 t h ef i n d i n gi n d i c a t e dt h a tl a n du s e c o v e rt o t a lq u a n t i t ye x p e r i e n c e da b i gc h a n g ef r o m1 9 9 6t o2 0 0 5 ，a g r i c u l t u r a ll a n dr e d u c e d1 8 1 3 7 8h m 。，l a n df o r c o n s t r u c t i o ni n c r e a s e d2 2 0 6 7 8h m 2a n du n u s e dl a n dd e l i n e db y3 9 3 0 0h m 2 l a n d 哪 d y n a m i cd e g r e eh a du n d e r g o n eas m a l lc h a n g ed u r i n gt h ep a s tt e ny e a r s ，a n dt h e c h a n g i n gs p e e do f a g r i c u l t u r a ll a n de a c hy e a rw a st h es l o w e s ta m o n gt h r e el a n dt y p e s ， w h i l ec o n s t r u c t i o nl a n dw a st h eq u i c k e s t ，t h e i rc o m p r e h e n s i v el a n du s ed y n a m i c d e g r e ew a so 0 6 w h i c hr e f l e c t e dt h a tl a n du s e c o v e rc h a n g es p e e dw a sq u i t es l o w t h el a n du s ec o m p r e h e n s i v ei n d e xo ft h ea r a b l el a n d , c o n s t r u c t i o nl a n da n du n u s e d l a n dg r a d u a l l yg r e wf r o m2 3 7 8 7 ，2 3 8 3 7t o2 3 9 3 4 a sf o rt h el a n du s ed e g r e ei n d e x l i m i t ，t h i sr e g i o nd e v e l o p m e n td e g r e eh a da c h i e v e dt h em e d i u ml e v e l t h ev a r i e t yo f l a n du s ed e g r e ew a sh i g h e rt h a nz e r of r o m1 9 9 6t o2 0 0 5 w h i c hr e f l e c t e dt h a tt h ei a n d u s ew a si nt h ed e v e l o p i n gp e r i o d t h r o u g hc o m p u t i n gt h er e l a t i v ec h a n g er a t eo fl a n d u s eo ff o r t yt o w n si nl i l i n gc i t yf r o m2 0 0 1t o2 0 0 5 ，t h eo b v i o u sd i f f e r e n c ea m o n g v a r i o u st o w n sh a db e e nd e m o n s t r a t e do nt h i sb a s i s ( 2 1t h er e s u l to fr e s e a r c hi n d i e a t e dt h a tt h r e em a i nf a c t o r si n f l u e n c e d1 a n d u s e c o v e rc h a n g ei nl i l i n gc i t yb yt h ep r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i si nt h ep a s tt e n y e a r s ，i n c l u d i n ge c o n o m i c a ld e v e l o p m e n td y n a m i c ，a g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n a n d p o p u l a t i o n u n d e rt h ep u s ho fc e r a m i ca n df i r e w o r k si n d u s t r y , t h er a p i dd e v e l o p m e n t o f e c o n o m ya n dt h eu n c e a s i n gi m p r o v e m e n to f l i v i n gs t a n d a r dm a d ep e o p l e sd e m a n d o nl a n de x p a n du n c e a s i n g l y , t h ea g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o na n dt h ep o p u l a t i o nc h a n g e a l s oc a u s e dp e o p l e sd i s t u r b a n c et ol a n ds t r e n g t h e nc o n t i n u a l l y , w h i c hu r g e dt h el a n d u s e c o v e rt oc h a n g er a p i d l y k e yw o r d ：l a n du s e c o v e rc h a n g e ：d r i v i n gf o r c e ；l i l i n gc i t y i i l 附件 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在指导老师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人己发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其他教育机 构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何j 贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：芙太放 时间：沙田年彳月，g 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使h j 学位论文的规定。即：学校有权保留送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被壳阅和借阅，可以采_ 【l j 影印、缩放或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。同样湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部 或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：炎太教 时间：沙萨6 月6 日 翩躲双 时问译6 月必，o 闩 第一章绪论弟一早三百了匕 1 1 研究背景和意义 1 1 1 土地利用土地覆被的概念 联合国粮农组织对土地的定义为“地球表面和近地面层，包括气候、地貌、 土壤、水文和植被及过去和现在人类活动影响在内的自然环境综合体”( 黄秉维 等，1 9 9 9 ) 。土地作为一种自然综合体，具有一定的厚度和区域级别差异，同时 必然受到自然规律的制约和人类活动的影响。土地利用是人类根据土地的特点， 按一定的经济和社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性或 周期性的经营活动( 史培军等，2 0 0 0 ) ；如农业用地、建设用地、居民点及独立 工矿用地等都属土地利用的概念。国际地圈与生物圈计划”( i g b p ) 和“全球 环境变化的人文领域计划”( h d p ) 把土地覆被定义为“地球陆地表层和近地面 层的自然状态，是自然过程和人类活动共同作用的结果”( 李秀彬，1 9 9 6 ，2 0 0 2 ) 。 史培军等( 2 0 0 0 ) 认为：“土地覆被是指自然营造物和人工建筑物所覆被的地表 诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川等都是土地覆被的概念”：如森林、 草原、河流、土壤、冰川等都属于不同的土地覆被。可见，土地利用与土地覆被 有着密切的关系，可以理解成事物的两个方面。其中一个是发生在地球表面的过 程，另一个则是各种地表过程( 包括土地利用) 的产物。无论是在全球的尺度还 是国家或者区域的尺度上，土地利用的变化在不断地导致土地覆被的加速变化 ( t u r n e r 。1 9 9 4 ：h o u g h t o n 1 9 9 4 ) 。而这种变化正是全球变化的主要原因，也是 全球环境变化研究中的关键问题和热点( 郑海金等，2 0 0 3 ；c h e ny i y u ，2 0 0 4 ) 。 1 1 2 研究背景和意义 “国际地图与生物圈计划”( i g b p ) 和“全球环境变化的人文领域计划” ( h d p ) ，于1 9 9 5 年联合提出了“土地利用覆盖变化”( l u c c ) 研究计划，使 l u c c 研究成为全球变化研究的| j i 沿和热点课题( t u r n e r d a v i d ，1 9 9 5 ：h e l m u t ， 2 0 0 1 ) 。土地利用土地覆被变化是一个跨学科领域的研究课题。从大的方面而 言，土地利用土地覆被变化研究在于更好地理解与不断地认识不同时间与空间 尺度上土地利用与土地覆被的相互作用及其变化，包括土地利用与土地覆被变化 的过程、机理及其对人类社会经济与环境所产生的一系列影响，为全球、国家或 区域的可持续发展战略提供决策依据( 陈佑启。杨鹏，2 0 0 1 ) 。其中，近3 0 0 年 来土地覆被是如何受人类的影响而发生变化的：不同地区与不同历史时期土地覆 被变化的主要影响因素；最j i 5 0 - 1 0 0 年土地利用变化如何影响土地覆被变化，气 候与地球生物化学圈层的变化如何影响土地利用与土地覆被及其变化以及土地 利用与土地覆被变化怎样影响人类行为与如何导致或者加剧某些特定区域的脆 弱性等方面的研究尤为重要。 大量研究表明土地利用土地覆被变化是与人类自身可持续发展密切相关的 问题( 刘彦随，陈百明，2 0 0 2 ) 。但土地利用与土地覆被变化的研究并不仅为回 答上述问题，同时还要探讨有效地解决这些问题的方法、机制或者途径( 陈佑启， 杨鹏，2 0 0 1 ) ，即揭示土地利用土地覆被变化的原因、内部机制、基本过程、 预测未来变化方向和后果，并制定相关的对策( 摆万奇，赵士洞，2 0 0 1 ) 。在土 地利用变化中，驱动力是导致土地利用方式和目的发生变化的主要生物物理和社 会经济因素。研究l u c c 的机制，不仅要确定驱动因子，还要分析各驱动因子间以 及它们与l u c c 间的相互关系，度量各驱动因子对l u c c 作用的程度( 于兴修，杨桂 山，2 0 0 2 ) 。l u c c 的驱动力可分为自然因素如气候、水文、土壤等和社会因素如 人口变化、技术进步、价值观念等两大类，主要用于研究土地利用变化的动力源、 驱动力系统内部的分力与合力的关系以及土地利用的长期变化趋势等问题( 摆万 奇，2 0 0 0 ；摆万奇，赵士洞，2 0 0 1 ) 。 醴陵市资源丰富，交通便利，是湖南省社会经济发展水平较为发达的县级市， 是我国有名的“瓷城”和“花炮之乡”。近十年来伴随着我国经济的高速发展， 醴陵市也经历了一个经济和非农业人口快速增长的时期，非农业人口从1 2 9 8 5 4 人( 1 9 9 6 年) 增加到1 5 9 0 1 5 人( 2 0 0 5 年) ，g d p 从3 4 7 9 6 6 万( 1 9 9 6 年) 增加到1 1 5 9 8 5 1 万( 2 0 0 5 年) ，建设用地从1 9 3 6 6 公顷( 1 9 9 6 年) 增加到2 1 5 7 2 公顷( 2 0 0 5 年) ， 从而使该市的土地利用覆被发生了较大的变化。这种变化既具有自身特殊性， 又具有一定的代表性，从而提供了一个认识和理解县域尺度土地利用覆被变化 过程和机制的有效平台。本文从土地利用覆被总量变化、土地利用覆被动态度、 土地利用程度、土地利用覆被变化地域差异这四个方面对醴陵市的土地利用 覆被变化进行研究，揭示其土地利用覆被变化的特征，找出土地利用类型变化 的规律及其驱动因素，对于该地区实现科学合理管理土地、控制建设用地增加， 保护耕地不再减少，实现生态环境整治和土地资源可持续利用有重要的理论和实 践意义。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 国内外研究内容 l u c c 研究所涉及的范围十分广泛，包括土地系统的研究、人地关系理论、可 持续发展、各景观要素、环境学及经济学理论等诸多领域，具有极大的复杂性( 刘 英，赵荣钦，2 0 0 4 ) 。i g b p 和h o p s 定的土地利用覆盖变化科学计划提出了 l u c c 研究的3 个重点领域：土地利用变化的个例比较研究，土地覆被变化机制的 直接观测与诊断模型以及区域和全球综合模型( i g b pr e p o r t i h d pr e p o r t ，1 9 9 9 i g b p ，2 0 0 1 ) 。但是，土地利用与土地覆被变化研究要试图回答上述的有关问 题，至少应开展如下几个方面的研究( c n u n e s a u g e ，1 9 9 9 ) ： ( 1 ) 土地利用与土地覆被变化的类型分析： ( 2 ) 土地利用与土地覆被变化的过程研究； 2 ( 3 ) 探讨人类对土地利用与土地覆被变化的反应； ( 4 ) 建立综合的全球性或区域性的变化模型，探讨不同空间尺度上土地利 用与土地覆被变化的动力学机制； ( 5 ) 开展有关土地表层、生物过程及其动力机制方面的数据库建设。 综观目i ；i 国际上有关土地利用土地覆被变化研究，其内容可以大致地归纳 为三个核心，即土地利用的动力机制、土地覆被的变化、土地利用与土地覆被变 化的区域与全球模型( 陈佑启。杨鹏，2 0 0 1 ) 。 在l u c c 动力机制研究方面，目前颇受重视的内容是社会经济机制及土地利用 决策的影响( f i s c h e r i l e i l i g ，1 9 9 6 ) ，包括：体制怎样影响到具体的土地 利用行为。如i h d p 新设立的研究计划“全球环境变化的体制分析”( i d g e c ) ， 其中一个特别的兴趣点就是：分析产权制度与宏观经济体制对土地利用类型变化 的作用。经济发展与政治体制的改变怎样作用于土地利用与土地覆被变化的过 程。在大区域范围内，越来越重视国际性协定、国家的环境与国土政策对土地 利用的影响，回答这些区域性的政策对土地利用影响的方式、方法、时间、地点 等问题。目前，人们越来越认识到国际协定、国家环境与土地利用政策对区域内 土地利用有着十分重大的影响，但关于“怎样影响”与“有多大程度的影响”等 一系列问题却缺乏深入的认识。当然，社会与经济因素的研究必须与自然生态过 程方面的研究相结合( 陈佑启，杨鹏，2 0 0 1 ) 。 目前，在土地利用与土地覆被变化的众多机制中，如下几个方面的作用格外 受到人们的注意： ( 1 ) 城乡作用机制。城市化是土地利用与土地覆被变化的最主要作用力机 制之一。 ( 2 ) 区域土地利用与土地覆被变化过程中的水资源约束机制( 李昌峰，高 俊峰，2 0 0 2 ) 。 ( 3 ) 全球粮食生产与食物安全因素的作用。 1 2 2 国内外研究现状 在i g b p 和h d p 两大组织的积极推动下，许多国家和国际组织都相继启动了各 自的土地利用覆被变化研究项目( m e y e r t u r n e r ，1 9 9 4 ) ，如国际应用系统研 究所、w a g e n i n g e n 农业大学( b e e k b e n n e m a ，1 9 7 2 ) 、联合国环境署( u n e p ) 以及美国、日本、欧洲各国等国家的土地利用覆被变化研究组织 ( a n n e m a r i e 。1 9 9 7 ) 。国外所开展的l u c c 驱动力研究，主要是在全球和区域两个 层次进行的。在全球尺度上，多侧重于对热带雨林( g e l s t l a mb i n ，2 0 0 1 ) 、 牧草地、农业用地、城市用地等土地利用类型的变化原因分析以及人口、政策等 因子对全球土地利用覆被变化驱动机制的研究。随着研究的深入，研究者逐渐 认识到简单的关系研究已不能很好的解释土地利用覆被变化，提出应注重驱动 力的综合研究，注重理论和方法的创新( e r i c fl a m b i ne t ，2 0 0 1 ) 。由于尺度 的复杂性，目前驱动力研究重点已发生了“从全球到区域”的转变( l a m b i ne t ， 1 9 9 9 ) ，以期通过对大量不同区域、不同尺度案例的分析与比较，探讨土地利用 与覆被变化的动力学机制。在这一指导思想下，典型地区、热点地区及环境脆弱 区的研究在全球范围内广泛开展。 国内研究学者也丌展了土地利用覆被变化研究，不但积极参与国际合作， 并且针对中国土地利用覆被变化的特点进行尝试和探索。从研究内容的角度观 察，多集中在以下几个方面： ( 1 ) 从总体上探讨我国土地利用变化及其驱动力。如李平等从土地利用基 本竞争模型出发，对现阶段土地利用变化驱动力的宏观分析( 李平等，2 0 0 1 ) ： 陈佑启等利用g i s 手段对土地利用变化及其影响模型的分析( 陈佑启。p e t e rh v e r b u r y ，2 0 0 0 ) 。 ( 2 ) 对耕地资源变化的驱动力进行分析研究。我国人多地少。耕地资源紧 张，面对耕地资源减少的严竣趋势，引起耕地变化的驱动力研究受到广泛的重视， 研究区域大到全国范围，d , n 县市级行政区域。耕地资源变化驱动力的研究为保 护耕地、实现耕地总量动态平衡提供了依据( 李宪文，林培，2 0 0 1 ) 。 ( 3 ) 对土地退化特别是沙漠化等的驱动力进行研究。土地资源退化是目前 我国土地资源利用面临的严峻问题，只有查明土地退化的原因才能从根本上遏制 土地退化的发生。很多学者在这一方面做了大量的工作，如张国平等对我国土壤 风力侵蚀状况及其驱动力的研究( 张国平等，2 0 0 1 ) ；董玉祥对长江上游地区( 董 玉祥，陈克龙，2 0 0 2 ) 、张佳华与王长耀对科尔沁沙地区沙漠化驱动力的研究( 张 佳华，王长耀，1 9 9 9 ) 。 ( 4 ) 对经济发达地区土地利用覆被变化驱动力的研究。改革开放以来，特 别是经济发达地区经济的发展带来了土地利用覆被的快速变化，如何协调经济 发展和土地生态环境之问的矛盾是迫切需要解决的问题，不少学者针对这一情况 作了分析和探讨，如摆万奇利用系统动力学的方法研究深圳市土地利用动态变化 及其驱动力，王建国等分析了经济发达地区低山丘陵土地持续利用( 王建国，杨 林章，2 0 0 2 ) 。 ( 5 ) 对“热点地区”、环境脆弱区与典型地区土地利用覆被变化驱动力的 研究。l a m b i na n de h r l i c h ( 1 9 9 7 ) 认为热点地区包括3 种类型，即目前土地覆 被变化剧烈地区、在未来有可毹发生土地覆被变化的地区和土地覆被变化有严重 后果的地区。国际上许多已经执行的研究项目都是针对上述所指的热点区域进行 研究的，如l u t e a ( 东亚温带地区的土地利用) 、s y p r ( 尤卡坦半岛南部地区土地利 用土地覆被变化) 等( 李秀彬，1 9 9 6 ；t h e o b a l d h o b b s ，2 0 0 0 ) 。在国内开展 的广泛区域性个例驱动力研究中，所选地区均具典型性，或者是人文和自然驱动 力活跃的“热点地区”，或者是人口、资源、环境、发展协调欠佳的生态脆弱区。 这些研究通过代表性地区的选取呼应了国际l u c c 研究计划，而且随着经验证据 的积累、系统案例比较研究的发展而有助于土地覆被变化模型的建立和模拟效果 的改善。如陈宁强等对苏、锡、常( 陈宁强，戴锦芳，1 9 9 9 ) 地区进行土地利用 覆盖变化及其驱动力研究；蒙吉军等对河西走廊( 蒙吉军，李正国，2 0 0 2 ) 地 4 区土地利用覆盖变化及其驱动力进行研究；张惠远等对喀斯特山区土地利用变 化的人类驱动力的研究( 张惠远等，1 9 9 9 ) ；赵庚星等利用动力学仿真模型对黄 河三角洲地区土地利用覆被变化及其动力学机制的研究( 赵庚星等，1 9 9 8 ) 。 在区域l u c c 主要驱动力比较方面，目前较为一致的意见是：自然因素在很大程 度上决定了高原、山地等自然条件复杂地区的土地利用状况( 李克让，陈育峰， 2 0 0 0 ) ，而经济发展、入口增长及政策等是影响人类扰动强烈、开发历史悠久而 较少受自然条件约束地区的主要因素( 刘新卫等，2 0 0 4 ) 。这样的地区往往是土 地利用覆被变化比较典型的地区，重视对这些地区的研究一方面为指导区域土 地合理利用提供参考，另一方面，还为全球土地利用覆被变化驱动力研究提供 典型案例。可以看出，我国的土地利用覆被变化研究既与国际上l u c c 研究相统 一，又是根据我国土地资源利用的特点开展的。但还需要进一步认识土地利用 土地覆被变化研究的复杂性。提出新的研究论题，揭示其内在规律。 1 2 3 驱动力研究方法 由于l u c c 的机制对解释土地覆被的时空变化和建立土地覆被变化的预测模 型起关键作用，因而是l u c c 研究的焦点( 史培军等，2 0 0 0 ) 。但在进行区域性 的l u c c 研究时，由于驱动因子一土地利用覆盖系统的变化机制是极其复杂的， 而且变化的时空尺度难以把握，使得在l u c c 研究中遇到许多困难( 刘纪远，布 和敖斯尔，2 0 0 0 ) 。长期以来，在许多研究领域中，人们从不同的目的出发，不 同的学者提出了不同的研究方法，现归纳下列几种研究中较为常用方法： ( 1 ) 定性分析法 定性分析是指通过对研究客体概念、特点及其相关因素的分析对土地利用 覆被变化的驱动力进行定性描述。较早期的土地利用覆被变化及其驱动力的分 析多采用这种方法。目前，定性分析法己成为驱动力研究的基础，成为人类逻辑 思维直接作用于土地这一研究客体的表达方式。e h r l i c h 提出的描述性概念模型 p a t 模型就是在定性分析的基础上，与模型化方法相结合建立的( e h r l i c h e h r l i c h ，1 9 9 7 ) 。 ( 2 ) 统计分析法 统计分析法主要是从土地利用覆被变化与所确定的影响因子数值问的统计 关系来筛选确定它的主导驱动因子( 张明，1 9 9 9 ) 。其优点在于能够使复杂问题 简单化，易于抓住复杂系统中矛盾的主要方面，因此，在土地利用覆被变化驱 动力研究，特别是大量典型地区的案例研究中得以广泛应用。但不难看出，是否 能够准确、全面的选择参与统计分析的指标是该方法能否成功应用的关键。1 ( 3 ) 系统分析法 系统分析法是指在研究土地利用覆被变化的驱动力时应用系统论的理论和 方法，把各个驱动因素看成一个完整的系统探讨其整体与部分，结构与功能的关 系( 摆万奇，赵士洞，2 0 0 1 ) 。其优势在于有效地克服了单因子分析的假定性， 与土地这一巨系统的复杂性相适应。摆万奇在研究深圳市土地利用覆被变化时 将系统分析法与统计等方法结合( 摆万奇，2 0 0 0 ) ，取得了较好的研究效果。 ( 4 ) 模型化方法 定量化和模型化是整个土地利用覆被变化驱动力研究的趋势。应用该方法 进行驱动力研究是指通过对土地利用覆被变化驱动因子与变化过程之日】的简 化、拟合、验证等，达到去伪存真的目的，实现对驱动因子的筛选、驱动过程的 模拟和对未来过程的预测( 黎夏，叶嘉安，1 9 9 9 ) 。如王秀兰等将土地利用变化 研究中的模型方法概括为3 种类型：系统诊断模型、土地利用动态变化模型与土 地利用变化综合评价模型( 王秀兰，包玉海，1 9 9 9 ) 。但是，由于目前土地利 用覆盖变化本身的复杂性、跨学科研究、数据的定量化和标准化以及建模方法 复杂等问题的存在，制约了定量模型研究的发展。 ( 5 ) 新方法的探索 土地利用覆被变化涉及多学科、多领域，这既增加了研究的难度，但也究 提供了广阔的研究空间，使其具有多方面的研究角度和创新点。例如，目前遥感 和地理信息系统在土地利用覆被变化研究中发挥着越来越重要的地位( 高志强， 刘纪远，1 9 9 9 1 朱会义，何书金，2 0 0 1 ；骆剑承，周成虎，2 0 0 1 ；叶庆华，刘高 焕，2 0 0 2 ) ，如何将土地利用覆被变化驱动力的分析研究与遥感和地理信息系 统建立较为直接的联系是目前一项新的研究课题。h i e l _ - a g m i l 等在对红海沿 岸土地利用覆被变化驱动力的研究中，就如何通过遥感影像的解译识别自然或 人类活动引起的土地利用覆被变化作了探索性研究，并提出了有创造性的观点 ( g a m i l ye t ，2 0 0 1 ) 。可以看出，尝试从多角度、多方法进行土地利用覆盖变 化驱动力综合研究已经成为未来的发展趋势，并且，随着r s 、g i s 技术等研究方 法和手段的改进与深入，土地利用覆盖变化及其驱动力的研究方法将会出现新 突破。 在实际研究过程中，以上几种方法不是绝对分开，而是相互交叉、配合使用。 1 2 4 驱动力研究存在的问题 ( 1 ) 数据问题 获取准确有效的数据是进行土地利用覆被变化的基础。目前，全球性数据 的质量和数量从土地覆被、土地利用到人类驱动力的研究都在下降。难以满足建 立综合l u c c 模型的需求( 史培军等，2 0 0 0 ：z i n y a m a ，1 9 9 9 ) 。随着遥感等对地观 测技术的发展，土地利用和土地覆被数据的质量和数量将会逐步有所改善( 术洪 磊，毛赞猷，1 9 9 7 ：张显峰，崔伟宏，1 9 9 9 ；程昌秀等，2 0 0 1 ；j o h n s o n k a s i s c h k e 。1 9 9 8 ) ，但目前人类驱动力数据获取的途径仍是以各国统计部门所提 供的数据为主，缺乏可靠的全球性对比数据。同时应重视通过诸如国土勘测、地 形图查询、实地访问、问卷调查等传统方法获得的信息，在此过程中应确保地 理学家的参与，这样才能正确运用大多数适宜工作方法并且导致系统综合，否则， 这种方法系统的综合会因为没有专家的参与而缺失( 刘新卫等，2 0 0 4 ) 。 ( 2 ) 尺度转换问题 尺度包括时间尺度和空间尺度，时空尺度决定着土地利用覆被变化驱动力 6 研究的角度及方法，如在短时间尺度的研究中，自然因素可能由于没有发生显著 变化而未成为考虑的对象，但在长时间尺度上，自然因素往往需要考虑。到目前 为止，各国各地区科学家已在不同尺度上开展了很多研究工作，但不同时空尺度 的土地利用覆被变化驱动力只能解释它相对应时空尺度上的土地利用覆被变 化状况( s o l e k i ，2 0 0 1 ) 。对土地利用覆被变化动力学的更深层次的认识，往 往需要综合不同尺度层次的不同水平的观测和解释结果才能达到。因此，如何实 现大小尺度的嵌套、查清其相互关系是下一步研究的重点之一( e d u a r d o b r o n d i z i o r u t hd e f r i e s ，2 0 0 0 ) 。 ( 3 ) 跨学科研究问题 土地利用覆被变化驱动力研究涉及自然、社会、经济等多学科领域，不同 领域的科学家从不同的角度，用不同的方法进行各自的研究。然而，土地利用 覆被变化驱动力综合模型的建立需要方方面面的知识和思路，这就要求自然科学 家和社会科学家实质性的合作得以实现，但目前成功合作的实例还不多见，制约 了土地利用覆被变化驱动力综合研究的发展。 ( 4 ) 人类驱动因素的定量化问题 土地利用覆被变化受自然和人类活动的双重影响，在不太长的时期内，人 类活动对其影响远远大于自然因素。但与自然因素相比，人类活动对土地利用 覆被变化的影响因素难以定量化，如政策的变化、个人的土地利用行为、市场状 况等等，给其综合定量驱动模型的建立设置了障碍。目前，虽然科学家们己开始 关注这一问题的研究，如文英对人类活动强度评价问题进行了初步的探讨( 文英， 1 9 9 8 ) ，但这方面的研究明显滞后，成为制约土地利用覆被变化及其驱动力研究 的重要因素。 1 3 研究内容、资料来源和技术路线 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 醴陵市近十年自然、社会经济概况及土地利用现状分析； ( 2 ) 醴陵市近十年( 1 9 9 6 年一2 0 0 5 年) 土地利用覆被变化定性、定量分析， 包括土地利用总量变化、动态度、土地利用程度、地域差异等方面。 ( 3 ) 醴陵市近十年土地利用土地覆被变化驱动力分析。 1 3 2 资料来源 本研究资料主要来源如下： ( 1 ) 醴陵市国土资源管理局资料；1 9 9 6 年土地详查数据，1 9 9 6 2 0 0 5 年土地 利用变更统计数据；2 0 0 1 年和2 0 0 5 年土地利用现状数据库及纸图：2 0 0 1 年土地利 用现状数据库，是在醴陵市1 9 9 6 年土地详查成果基础上，结合1 9 9 6 年至2 0 0 1 年变 更调查结果，通过土地现状变更调查信息系统软件建立起来的；2 0 0 5 年土地利用 数据库是在已建库的基础上，湖南农业大学资源环境学院通过变更调查，将结果 矢量化入库得到的，是目前新一轮土地利用规划修编的基础数据库，也是国土部 门唯一认可的现状、图件、数据相一致的土地利用现状数据；上轮规划文本及说 明。 ( 2 ) 醴陵市统计局资料：1 9 9 1 2 0 0 2 年醴陵市志，1 9 9 6 2 0 0 6 年各年度醴陵 市统计年鉴，其他专业统计资料。 ( 3 ) 其他相关部门资料：各相关的自然、社会、经济资料，如土壤志等。 ( 4 ) 野外调查收集相关数据资料。 1 3 3 技术路线 本研究通过结合湖南省醴陵市正在进行新一轮土地利用总体规划修编的实 际情况，利用数据库技术获得了醴陵市土地利用覆被变化数据，同时收集了大 量的自然、社会、经济等多方面的统计资料，运用s p s s i i o 软件对其进行土地利 用覆被变化的驱动力分析。研究技术路线详见图1 1 。 资料收集 li 0 1 、0 5 年数据库数据提取 土地利j 】，覆铍变化分析i - 1 驱动因素定性选择 。 调整9 6 年详夯数据 l i 1 9 9 6 - 2 0 0 5 年数据对比分析l 建立社会经济驱动因素i l j 建立主成分分析模型 i 主成分分析 i 主要驱动因素 图1 1 研究技术路线图 f i g i i f l o wd i a g r a mo ft h er e s e a r c h 8 第二章研究区域基本情况 2 1 自然地理概况 醴陵市位于湖南省东部，罗霄山脉北段西沿，湘江支流的渌江流域，东经 1 1 3 。9 4 9 ”1 1 3 0 4 5 4 3 ”，北纬2 7 0 2 2 1 5 ”2 7 。5 8 7 。东毗江西省萍乡市煤炭工业 基地，西连长沙、株洲、湘潭“金三角”经济区，南邻农业发达的攸县，北接花 炮集中产区浏阳市( 见附图1 ) 。 2 1 1 气候 醴陵市属中亚热带季风性湿润气候，大陆性气候较强，但温和湿润，季风明 显，四季分明，热量丰富：光照充裕，雨水充沛，旱、涝、三寒、大风、冰雹、 雷暴等灾害性天气活动频繁，近十年年平均气温1 8 。c ，市境内各年平均气温变化 范围为1 7 2 。c 1 8 6 。c ，全年以一月最冷，最低温度为一5 o 。c ；最高气温4 0 7 0 c 。 醴陵市近十年全年无霜期平均2 7 4 天，最长的2 0 0 0 年达2 8 5 天，最短的2 0 0 4 年只有2 5 2 天。平均每年度有霜只9 l 天，最多酌年度有1 1 3 天，最少的只有8 0 天。 市年平均风速1 8 米秒，最大瞬间风速为2 0 米秒，风向冬季为西北风，夏季为 东南风。 2 1 2 土壤 醴陵市系紫红盆地，大部分是下紫上红或紫红混交存在的地层构造，母岩以 沉积岩，变质岩为主，岩浆岩次之。大体可分为八类，其中：板页岩占4 7 9 ， 土层较厚，肥力较高；第四纪红色粘土占2 0 7 ，粘土层呈红色，质地粘重紧实， 有机质含量低，酸性重；紫色砂页岩占1 2 9 ，形成的水稻土，质地粘重，可塑 性强，肥力适中，但耕作较为困难；河流冲积物占4 9 ，分布于沿河冲积平原地 区，大多发育成水稻土，土体呈黄色或灰褐色，土层深厚发育较为一致，质地疏 松，通透性能良好，肥力强，栽培水稻，生长快，成熟早，产量高；花岗岩占8 8 ， 土壤含沙量高，土质更为粗糙，呈粒状结构；砂岩、砂砾岩占1 3 ，不易风化， 形成的土壤含沙量高，土质粗糙，无固定的结构，肥力差肥劲不足，系酸性土壤； 石灰岩母质占0 3 ，形成的水稻土底土硬结，通透性差，肥力不足，表土层浅薄； 异源母质占3 2 。 第二次土壤普查，根据土壤的形态特征和生产性能，划分为6 个土类，1 4 个 亚类，5 5 个土属，1 4 1 个土种( 见附1 5 2 ) 。而各个土壤类型都具有独特的适生适 种条件，全市水稻土适种作物4 0 多种，旱土适种作物5 0 多种。多样化的土壤类型， 适种性广的优势，适宜于“五业”的全面发展。 9 2 1 3 地貌 醴陵地貌轮廓，南、北两端高，东、西两侧偏低，即东北部与西南部隆起， 构成两个相对起伏的倾斜面，向中部呈阶梯状渐次降低( 见附图3 ) 。渌水自东 向西横切，为典型的紫红盆地。其基本特征：一是地貌类型多样，地质构造和岩 性组合较复杂。水系发达，以湘江一级支流渌水和二级支流铁河为主的两支主干 水系，呈树枝状分布全市，地表切割密度较大，平地少而分散。地貌为以山地、 丘陵、岗地为主，山地、丘陵、岗地、平原俱全的多类型盆地。总概念为“六分 山丘两分岗，分半平原半分水”。地貌结构有利于发展农林牧副渔各业生产。二 是东西低，南北高，呈四级阶梯式倾斜分布，自东向西，平缓下降，形成东南与 西部的岗地、平原地貌，导致全市气候、土壤、植被等呈现垂直差异，南北不同， 东西有别，提供多类型工农业生产的自然条件。三是盆地中的盆地，为光、热、 水资源奠定重新再分配的良好基础，为粮食作物稳定高产的有利因素。 全市地貌类型结构是：平原面积占全市总面积的1 6 4 ；岗地面积占全市总 面积的2 2 7 ；丘陵面积占全市总面积的2 7 1 ；山地面积占全市总面积的2 8 8 ； 水域面积占全市总面积的5 。 2 1 4 水文 醴陵河流属湘江水系，有长5 公里、集水面积1 0 平方公里以上的河溪5 7 条， 总长9 1 4 1 3 公里。其中，湘江一级支流l 条，二级支流1 6 条，三级支流2 5 条，四 级支流1 4 条( 见附图4 ) 。源头分别来自江西省萍乡宜春、万载和湖南省的攸县、 株洲、浏阳等地，少数发源于境内，形成三个水系。渌江水发源于江西省扬岐山 千拉岭南麓，流域总面积5 7 1 3 平方公里，全长1 6 8 8 3 里，醴陵境内有流域面积 1 8 2 7 9 平方公里，境内长6 3 7 3 公里，河底平均坡降0 4 9 ，渌水东西横贯，经 城区至株洲渌口汇入湘江，主要支流1 2 条。渌江近十年平均流量为9 2 9 7 立方米 秒，平均水位4 6 9 1 米，历年实测最