（生态学专业论文）密云县土地利用变化及土地利用分区研究.pdf

摘要 区域尺度土地利用变化研究已经成为国际l u c c 研究的重要组成部分。典型区域土地利用变 化研究可为土地持续利用提供决策依据。位于北京市东北部的密云县土地利用类型复杂、土地利 用变化剧烈，而且是北京市重要饮用水源地，其土地利用变化和可持续发展备受关注。本研究的 目的主要是通过分析密云县土地利用现状及变化特征，揭示土地利用中存在的问题，并在分区的 基础上提出密云县土地可持续利用模式。 首先，在地理信息系统技术的支持下，从土地资源结构特征、土地利用布局特征及土地持续 利用的制约因素三方面分析了土地利用现状。得出林地是密云县的主要土地利用类型，密云土地 利用在空间分布上，表现出明显的垂直地带性分布特征及不同的功能圈层结构。林地、耕地和园 地发展的制约因素及其它社会经济因素的制约作用阻碍了土地的可持续利用。 其次，利用g i s 分析了自1 9 9 1 到2 0 0 1 年十年问密云县土地资源的数量变化和幅度变化。变 化特征为：林地、园地、交通用地、居民点及工矿用地面积增加，耕地、未利用土地面积减少； 耕地是其它土地利用类型新增面积的主要来源。运用f r a g s t a t s 软件分析了十年来的景观格局 变化，人类活动对密云景观格局具有显著的影响。 最后，在土地适宜性分析的基础上运用叠图法进行密云县土地利用分区，建立了六个土地 利用系统功能区，并针对各区特点和存在问题提出了土地可持续利用发展方向。 关键词：土地利用变化，土地可持续利用，土地利用分区。密云县 a b s t r a c t t h er e s e a r c ho fl a n du s ec h a n g eo nar e g i o n a ls c a l ei sb e c o m i n gt h ei m p o r t a n tp a r to fi n t e r n a t i o n a l r e s e a r c ha b o u tl u c c as t u d yo nt h el a n du s ec h a n g ei nt h et y p i c a lr e g i o ni su s e f u l f o r t h e d e t e r m i n a t i o no fs u s t a i n a b l el a n du s e l a n du s et y p e sa r ec o m p l i c a t e da n dl a n du s ec h a n g e sf r e q u e n t l y i nm i y u nc o u n t y ，l o c a t e di nt h en o r t h e a s to fb e i j i n g ，m i y u nc o u n t yi st h ei m p o r t a n tw a t e r h e a do f b e i j i n gm e t r o p o l i s ，t h el a n du s ec h a n ga n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw h i c hh a v eg o tm u c ha t t e n t i o n t h er e s e a r c ho b j e c t i v eo f t h i st h e s i si st ou n d e r s t a n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dt h ec h a n g eo f l a n du s e ， i d e n t i 母t h el i m i t a t i o no f l a n du s e ，a d d r e s st h es u s t a i n a b l el a n du s ea c c o r d i n gt ol a n du s ed i v i s i o no f t h e m i y u nc o u n t y f i r s to fa l l ，t h ep r e s e n tl a n du s es i t u a t i o no fm i y u nc o u n t yw a se v a l u a t e db yu s i n gg i st h r o u g h t h es t r u c t u r eo fl a n d u s e ，s p a t i a lp a t t e r no fl a n du s ea n di t sl i m i t a t i o nf a c t o r s f o r e s tl a n di st h em a i n l a n du s et y p ei nm i y u nc o u n t y t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fl a n du s ei st h eo b v i o u sv e r t i c a ld i s t r i b u t i o n a l o n gt h ee l e v a t i o na n dd i f f e r e n tf i m c t i o n a ll a y e rd i s t r i b u t i o n t h eu n f a v o r a b l ef a c t o r so ff o r e s tl a n d ， a r a b l el a n d ，o r c h a r da n ds o c i o - e e o n o m ya l s oe f f e c to ns u s t a i n a b l el a n du s e s e c o n d l y ，t h ea m o u n ta n de x t e n tc h a n g eo fl a n du s ei nm i y u nc o u n t yf r o m1 9 9 1t o2 0 0 1w e r e a n a l y z e db yu s i n gg i s t h ec h a r a c t e r i s t i c so fl a n du s ec h a n g ea r ei n c r e a s eo ff o r e s tl a n d ，o r c h a r d ， t r a f f i cl a n d r e s i d e n t i a la n di n d u s t r i a la r e aa n dd e c r e a s eo fa r a b l el a n da n dn o n - u t i l i z e d1 a n d t h ea r a b l e l a n di st h em a i ns o u r c ef o rt h en e wi n c r e a s eo fo t h e rl a n du s ct y p e s t h ec h a n g eo fl a n d s c a p ep a r t e m i nt h et e ny e a r sw a se v a l u a t e dw i t hf r a g s t a t ss o f t w a r e t h e r ei s r e m a r k a b l er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h el a n d s c a p ep a t t e r na n dh u m a na c t i v i t y f i n a y , t h el a n du t i l i z a t i o no fm i y u nc o u n t yw a sd i v i d e da c c o r d i n g t ot h el a n d s u i t a b i l i t y a s s e s s m e n tw i t ht h eg i sb a s e dm a po v e r l a ym e t h o d s i xf u n c t i o n a ld i s t r i c td i v i s i o n so fl a n du s es y s t e m a r ed i v i d e d s u s t a i n a b l el a n du s ea i mi sb r o u g h tf o r w a r da c c o r d i n gt ot h et r a i t sa n dt h ep r o b l e m so f e v e r yd i v i s i o n k e yw o r d s ：l a n du s ec h a n g e ，s u s t a i n a b l el a n du s e ，l a n du s ed i v i s i o n ，m i y u nc o u n t y i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导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已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何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：程义钕 时间：肋。，年6 月，s 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国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： 程池伙 时间：2 。i 年莎月心- 日 导师签名： 安 n旅劾 时间：纠f 年月心自 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 选题背景和意义 第一章绪论 众所周知。当前，人类社会的发展受到人口、粮食、资源、环境等全球问题的困扰。同时， 人类面临着合理恢复、保护和改善环境的严峻挑战。土地利用土地覆盖变化与人类和环境之间 相互作用的可持续性密切相关( 陈佑启，杨鹏，2 0 0 1 ) ，它是目前全球环境变化的主要原因之一。 随着全球变化研究的深入展开，在2 0 世纪9 0 年代后期，土地利用土地覆盖( l a n du s e c o v e r c h a n g e ，简称l u c c ) 研究便应运而生。 大城市郊区是在城市一乡村地域体系基础上衍生出的一种过渡性区域，这里土地利用类型复 杂、土地比较差异显著、土地利用变化剧烈( 徐艳，2 0 0 3 ) 。随着我国经济的发展和大城市的迅 速扩张，大城市郊区也在经历着快速的城市化过程，其土地利用结构和经营管理方式都发生了很 大的变化，进而影响区域生态环境，使之成为自然生态系统较为脆弱的区域之。因而，近年来 城市郊区土地利用覆盖变化越来越引起人们的研究兴趣。调查研究大城市郊区土地利用变化 探索实现大城市郊区土地可持续利用模式，不仅对于深化土地利用覆被变化和可持续土地利用 管理模式的研究具有理论意义，而且对于指导大城市郊区土地利用结构调整和可持续利用具有实 践价值。 作为北京这一大城市的郊区密云的另一个重要身份是北京市重要的饮用水源地。水是现代 城市的命脉之一，首都北京是一个严重缺水的特大型城市( 屈广义等，2 0 0 2 ) 。地下水资源严重 衰减，水质污染严重，已构成了全市饮用水源危机，供水不足成为制约北京经济和社会发展的重 要因素。密云水库坐落在密云县域中央，是华北地区最大的人工湖。8 0 年代以后，随着北京市地 f 水资源的减少。密云水库的饮用水源功能日益加强，这对密云的土地利用乃至社会经济的发展 都具有深远的影响。现在，密云水库日取水量约占北京市区总供水量的一半以上，已成为北京市 重要的饮用水源地( 林道辉。杨志峰，2 0 0 0 ) 。即使“南水北调”工程竣工，由于密云水库水质 好、位势好、运行费用低等比较优势，丝毫不会降低密云县作为首都水源区的战略地位( 屈广义 等，2 0 0 2 ) 。因此。整个密云县的土地利用都围绕着水源地保护这个核心。为了使水库得到更好的 保护，政府在空间上划定了一定的管制区，密云水源保护的范围划分为一、二、三级保护区，对 各级保护区的产业布局和环保措施作了严格规定( 李国平等，2 0 0 1 ) 。为了满足北京市用水需要， 水库为增加蓄水已进入高水位运行状态，同时受上游水质变化和水域经济活动的影响，各种污染 因素正直接威胁着水库水环境及其供水能力。另一方面，受水质保护的制约，水库上游地区特别 是库区的社会经济发展水平远远落后于其它地区，保水与社会经济发展之间的矛盾日益加深。 本文试图通过对密云县近年来土地利用变化和土地利用可持续发展的研究，找到既能保护水 源又不影响密云可持续发展的土地利用模式，从而针对性地提出一些协调和持续发展的对策。这 不仅为密云县未来的发展规划提供了理论依据，而且对我国其他水源地的保护和发展提供依据和 参考。 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 国内外研究进展 1 2 1 有关土地利用覆被变化( l u c c ) 的研究 关于土地利用覆盖变化的研究可以追溯到9 0 年代初，自1 9 9 5 年i g b p 和i h d p 共同拟定并 发表了土地利用与土地覆被变化科学研究计划以后，许多国际组织和国家纷纷响应号召，在 土地利用与土地覆被变化及有关方面立项研究，积累了不少经验和成果。其中，国际应用系统分 析研究所( h a s a ) 于1 9 9 5 年启动了“欧洲和北亚土地利用与土地覆被变化模型”项目；联合国 环境规划署( u n e p ) 亚太地区环境评价计划于1 9 9 6 年启动了“土地覆被评价和模拟”( l c a m ) 项 目；美国全球变化研究委员会( u s g c r p ) 把土地覆被变化与气候变化、臭氧层的损耗一起，列为 全球变化研究的主要领域并从1 9 9 6 年起重点开展北美洲土地覆被变化的研究；日本国家科学 院全球环境研究中心提出了“为全球环境保护的土地利用研究”项目( l u g e c ) 等。土地利用 土地覆被变化研究已成为目前全球变化研究的前沿和热点课题( f r c s c o l ，e t a l ，1 9 9 7 ；l a m b i n ef ，e t a l ，1 9 9 7 ) 。 目前国际上土地利用土地覆盖变化的重点领域和研究方法大致地归纳为三个方面，即其时 空变化、动力机制和环境效应的案例比较研究；土地覆盖变化的直接观测与诊断模型研究；土地 利用土地覆盖变化的综合模型研究，包括区域性和全球性的短期预测研究以及较长期的综合因 子和环境效应研究。 中国位于全球环境变化速率最大的季风区，其环境具有空间上的复杂性、时间上的易变性； 对外界变化的响应和承受力具有敏感性和脆弱性的特点。中国又处于经济高速发展、人口压力剧 增的时期，人类活动对环境的扰动显得尤为突出。中国的土地利用土地覆盖变化在深度、广度 以及速度都呈剧增趋势，由此造成的影响也随之变得越来越大，这使得我国的土地利用与土地覆 盖变化研究在全球变化研究中占有十分重要的地位。为此，国际学术界给予高度重视，多个有关 l u c c 的研究计划开展了对中国土地利用与土地覆盖变化专项研究( 黄秉维等，1 9 9 9 ) 。 尤其是近十几年来，中国的城市化与工业化迅速发展一方面为中国经济的快速增长创造了 奇迹，另一方面对我国的可持续发展造成了一系列严重的环境问题，如气候变化、环境污染、水 质恶化、物种灭绝等。土地利用土地覆盖的变化已成为我国可持续发展的焦点问题。 因而。中国科学院与国土资源部相继将l u c c 研究列为重点项目( 刘彦随，陈百明，2 0 0 2 ) ， 其可持续性研究的目标正是系统探究土地利用变化的机理、过程及其未来趋势，尤其是研判我国 加入w t o 后l u c c 的驱动机带4 和未来情景，从而为保证我国粮食安全、资源安全、生态安全和经 济持续增长，在国家和地方国土规划编制、土地用途管制实施土地可持续管理标准建立等方面提 供科学依据。这方面开展了很多工作，如陈百明阐述了中国土地可持续利用指标体系的理论与方 法以及分区方案的制定( 陈百明，2 0 0 1 ) ，史培军等人认为要建立符合区域自然生态系统空间格局 的“生态一生产范式”、探求“小面积搞生产、大面积搞生态”的高效安全土地利用模式以及建 设不同区域生态环境安全条件下的土地利用覆盖空间宏观格局( 史培军，宋长青等，2 0 0 2 ) 千 建国通过对经济发达地区低山丘陵土地利用经验的总结提出了该类型地区+ 地资源持续利用和 优化利用的标准、问题与建议( 王建国等，2 0 0 2 ) 。 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 2 土地可持续利用的研究 土地资源可持续利用是指在特定的时间和地区条件下，对国土资源进行合理的开发、使用、 治理、保护，并通过一系列的合理利用、组织，协调人地关系及人与资源、环境的关系，以期满 足当代人与后代人生存发展的需要( 钟毅，2 0 0 2 ) 。近年来，随着社会经济的快速发展，尤其是 城市化、城镇化进程加快，人口增加和人类活动范围的扩大，土地资源越来越紧缺，其破坏与污 染越来越严重。人地矛盾越来越突出，严重制约了经济的快速发展。土地可持续利用就是要实现 土地生产力的持续增长和稳定性，保护土地资源的生产潜力和防止土地退化( 傅伯杰等，1 9 9 7 ) ， 同时要达到土地供求的持续平衡，社会、经济、资源环境的协调发展，满足人们日益增长的土地 资源需求，实现良好的经济、生态和社会效益阳e 平等，2 0 0 s ) 。土地利用土地覆被变化可持续 性研究，从一定意义上指的是土地利用土地覆被变化与土地可持续利用的综合研究( 赵小混等， 2 0 0 5 ) 。因此，土地资源的持续利用是区域发展的立足之本，是可持续发展战略的核心内容之一， 对整个社会经济的持续发展意义重大。自1 9 9 0 年土地持续利用思想被首次提出以来，实现土地 的可持续利用一直是国际社会和学术界的重要课题之一( 彭建等，2 0 0 2 ) 。 土地的可持续利用研究源于土地适宜性评价，它是对土地适宜性在时间方向的延伸趋势进行 的一种判断和评估，是可持续发展思想在土地评价领域的体现( 陈百明，张风荣，2 0 0 1 ) 。2 0 世纪9 0 年代，国际上一些土壤学家和土地评价专家将可持续发展的概念引伸到土地利用，提出了 可持续土地利用管理的概念。随着土地持续利用研究的深入，人们对土地持续利用的理解已基本 达成共识，认为土地持续利用是一种科学的资源开发思想，即指土地资源代际分配合理，部门配 置得当，经济、社会和生态综合效益最佳的利用方式( k u h n e nf r i t h i o 1 9 9 2 ) 。 当前，国际土地持续利用的研究主要围绕土地持续利用的内涵与目标、土地持续利用评价的 方法与指标等内容展开，包括f a o 在内的国外众多研究机构和学者就全球、区域、景观、农场与 田块等不同尺度上的土地资源持续利用内涵、目标、定性分析和定量评价等进行了深入研究。同 时，土地持续利用规划、土地持续利用制度与管理、土地利用土地覆被变化分析，及r s 、g i s 与g p s 等空间信息技术在土地持续利用分析中的应用等也是研究的重要领域。而以专家们卓越的 知识和先进的科学技术进行社会公平、经济发展、环境保护等多目标的综合规划，进行系统的、 整体的土地资源利用管理，即理论研究的区域综合化( 彭建等，2 0 0 2 ) ，是国际土地持续利用研 究的重要发展趋势之一。 随着国际土地持续利用研究的逐步深入，我国学者于9 0 年代中期开始对这一问厨进行探讨。 虽然土地持续利用研究开展时间不长，但已涌现出大量的研究成果。尤其是中国土地学会1 9 9 7 年年会以耕地保护与可持续发展为主题，代表了国内土地可持续利用研究的最新成果，其主要成 果包括农业和农村可持续发展、耕地保护与可持续发展、可持续发展农业土地利用等( 谢俊奇， 1 9 9 9 ) 。综合近年来发表的相关文献，可以看出。当前我国土地持续利用研究以定性的理论探讨 为主，主要侧重于土地持续利用的概念与内涵、土地持续利用评价的方法与指标体系、土地持续 利用系统分析、土地持续利用研究的技术与方法探讨、土地持续利用规划研究、土地持续利用的 制度、管理研究、土地持续利用中的农户行为分析、土地持续利用的景观生态研究等内容的研究。 但是，在区域范围内基于定性与定量相结合的系统研究目前尚很欠缺( 刘吉平。1 9 9 9 ；彭补拙， 2 0 0 0 ) 。 3 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 与国外相比，国内对土地可持续利用的研究幅度相当，但深度不够，还存在着一定的差距。 今后进一步的研究重点应从以下三方面加以深入探讨：其一，应结合土地持续利用的内涵探讨， 重点加强土地持续利用的结构、功能与动态变化等基础理论研究：其二，应结合土地持续利用的 目标与影响因素分析，强化土地持续利用的评价指标体系与驱动机制等研究；其三，应以区域整 体土地利用为研究对象，整合多学科专家学者，以多目标的综合规划进行系统、整体的土地资源 管理，即以理论研究的区域综合化，实现定性与定量相结合的我国区域土地持续利用的系统研究。 在我国县域经济是构成国家、省和中心城市经济的重要部分，具有独立性低、以农为本、 经济技术水平层次较低和经济较分散的特点。经济的发展必然对县域土地利用的构成和动态变化 产生直接或间接的影响，从而决定了县域土地资源可持续利用的程度。土地资源可持续利用调控 通常以土地管理的基层单位为单元。当前，县级尺度作为我国行政管理的完整基层单位，县域经 济作为我国国民经济的基础，同样，县级尺度也是我国土地资源可持续利用、管理和规划的最佳 尺度( 王静，郭旭东，2 0 0 2 ) 。然而，当前就县域尺度进行的土地可持续利用研究较少，因此就密 云县的土地可持续利用开展研究，不仅为密云生态环境保护和土地可持续利用发展提供保证和依 据，而且对其它县域的发展来说也具有重要的参考价值。 1 2 3 密云土地利用变化及可持续利用研究 密云县作为北京市最大的饮用水源基地，对首都有着特殊的作用。保护和改善生态环境，保护 密云水库水质是密云县土地利用的核心。“绿山，净水，富民”是密云县土地利用的核心指导思想。 密云水库周边大部分地区属国家水源保护地，实行严格的环境保护，围绕密云水库，占全县面积 8 3 的地区被分别指定为一级、二级、三级水源保护区和水源补给区，这在一定程度上制约了密 云水库地区经济发展( 李国平等，2 0 0 1 ) 。实现密云水库地区的土地可持续利用和可持续发展一 直是人们关注的焦点。因此，近年来密云县的农业和社会经济的可持续发展研究越来越受到人们 的重视。我国许多学者对密云的土地利用变化和可持续利用作了大量的研究，综合其发表的相关 文献，我们认为，研究主要集中在农业、产业的可持续发展，土地利用变化等儿个方面： 戴尔阜等以景观生态规划的设计原则与方法为指导，进行密云县农业生态景观规划与设计 ( 包括农业生态景观功能规划和农业生态景观结构规划) ，设计出一个可持续发展的县域农业生 态景观体系( 戴尔阜等，2 0 0 2 ) 。 高甲荣等应用生态经济学理论，根据密云县自然环境结构特点、水源保护的生态要求及社会 经济协调结构和功能的地域分异规律，以经济效益、生态效盏和社会效益相统一为目标，将密云 县划分为不同的农业生态经济功能单元，揭示人类经济活动和生态环境质量间的相互关系，为集 水区域自然资源尤其是水资源的持续利用，生产力合理布局，水资源保护规划和集水区域发展规 划决策提供战略性科学依据，促进集水区域经济与生态环境的持续协调发展( 高甲荣等。1 9 9 9 ) 。 李国平等通过对密云县水源保护区( 含水源补给区) 的剖析，探索处于水源保护强烈制约之下 的区域产业发展方向。就密云这具有代表性的水源保护区而言，可持续产业发展方向为：第一， 可持续的生态农业方向；第二，无公害型高科技与城市型工业方向；第三，旅游服务业方向；第 四，房屋等居住空间开发型产业方向。同时应根据水源保护区内的空间差异状况，因地制宜，形 成合理的产业发展空间格局( 李国平等，2 0 0 1 ) 。 4 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 李晓秀等针对密云县的生态环境特点，分析了密云县在发展绿色产业的优势及如何发展绿色 产业，对密云县的可持续发展及综合决策有一定的指导意义( 李晓秀，1 9 9 7 ) 。 林道辉和杨志峰作了密云水库水环境保护与库区社会经济可持续发展研究。通过对密云水库 水环境现状及其与库区社会经济发展协调度的分析，得出密云水库部分水质指标出现超标且呈恶 化倾向，水库水环境保护与库区杜会经济可持续发展间存在着较大的矛盾。为缓和该矛盾促使 水库水环境与库区社会经济可持续发展，提出了一些针对性措施( 林道辉，杨志峰，2 0 0 0 ) 。 祁黄雄等以密云县为例，进行了水源地土地持续利用系统研究。通过对土地持续利用系统的 研究，建立系统分析的四个阶段，并应用于北京市重要水源地密云县。在分析密云县土地利 用自然、社会条件的基础上，围绕水源地水源环境保护的目标，提出一“极”五“犀”的士地开发与 保护措施( 祁黄雄等，2 0 0 3 ) 。 余风龙和陆林以首都水源地密云县为例，分析了城市水源地生态环境保护与旅游业发展的辩 证关系，并依据客源市场特征及市场开发背景的分析，从旅游市场定位、旅游产品开发、旅游形 象、旅游促销四个方面提出了密云旅游市场开发战略，以期促进密云旅游业的可持续发展和首都 水源地的保护( 余凤龙，陆林2 0 0 5 ) 。 孔彦鸿等以密云县太师屯镇为例，分析了北京库区小城镇规划。这对于库区小城镇的发展规 划，库北地区经济建设战略部署与库区移民政策的体现与落实，对北京市小城镇建设及可持续发 展战略的实施都有重要的试验和示范意义( 孔彦鸿等，2 0 0 1 ) 。 党安荣等以北京市密云县为例，探讨了基于3 s 技术的土地利用动态变化研究方法；并在3 s 技术支持下，对密云县1 9 9 1 年到2 0 0 1 年的土地利用状况进行了定量的变化分析。结果表明；从 1 9 9 1 年到2 0 0 1 年，密云县土地利用变化呈现出下列特点林地面积持续增加，耕地面积不断 减少，密云水库面积明显减少，形势比较严竣( 党安荣等，2 0 0 3 ) 。 综合以上研究，可以看出对密云土地利用的研究上存在一些问题：一是相对丁其作为北京市 水源地特殊的作用，相关的研究开展的较少，其次是方法常规，多为专项研究，如农业生态系统、 绿色产业、旅游业及小城镇规划等，生态环境与土地持续利用结合不够，对密云全县土地利用的 数量布局与空间布局理论不完善，缺乏一个综合的可持续发展研究和模式作为基础和引导。 因此，本文收集了密云县多年的土地利用概查和详查数据，土壤数据及社会经济统计数据等， 应用g i s 和景观格局分析软件等先进的技术手段，分析其土地利用现状和土地利用变化，尝试建 立适合密云发展的土地持续利用模式，使规划结果具有较好的生态效益、经济效益和社会效益， 为密云可持续发展服务。 1 3 本文研究的目标和内容 1 3 1 总体研究目标 选取北京市水源区密云县为研究区域，通过分析土地利用现状的布局和土地资源结构特征， 及分析不同时期土地资源的数量、幅度、空间格局的变化，揭示土地利用中存在的问题、土地利 用变化规律和土地利用景观格局的演变特征。在土地适宜性分析的基础上，因地制宜的进行土地 持续利用分区，并探讨各个分区的土地可持续利用发展方向，为北京市远郊区未来的可持续发展 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 模式和景观生态建设提供依据。 1 3 。2 主要研究内容 ( 1 ) 土地利用现状研究 利用土地现状图件及其它统计数据，研究分析密云县的土地利用现状，着重分析了其结构特 征，包括垂直结构和圈层结构的布局特征。 ( 2 ) 土地利用变化分析 利用密云县不同时段的土地利用现状图、变更数据以及相关的社会经济数据、野外调查数据， 通过6 i s 软件对图件和资料进行处理，揭示土地利用的时空分布特征和变化规律。 ( 3 ) 土地持续利用分区研究 通过分析制约密云县土地可持续发展的主要因素在进行土地适宜性评价的基础上，确定土 地持续利用分区，并对各个分区的土地利用特点、问题、区域持续利用发展方向做出分析判断。 6 第二章密云县概况和研究方法 2 1 密云县自然地理和社会经济概况 2 1 1 地理位置 密云县是北京市的远郊县，位于北京市东北部，东经11 6 。3 7 至1 1 7 。3 4 北纬4 0 。1 4 至4 0 6 3 7 7 。 北、东与河北省滦平县、承德县、兴隆县接壤；西、南与本市的怀柔区、顺义区、平谷县相邻。 全县版图略似三角形，东西长约6 9 千米，南北宽约6 4 千米，总面积2 2 2 7 4 0 公顷，为全市土地 面积晟大的县，其中山区占8 1 ( 见图2 1 ) 。 2 1 2 地貌条件 图2 1 密云县地理位置囤 f i g2 1m i y u nc o u n t yl o c a t i o nm a p 地貌是构成土地资源的基础。地貌形态直接影响着光、热、水、土等要素再分配，影响着土 地形态和内部结构，决定着土地质量特征。同时。地貌类型、坡度、坡向对土地可宜性，士地开 发利用方式、程度，土地利用布局等都产生影响。 密云山地属燕山山脉，平原为华北平原最北端。地势北高南低，东西两侧高、中部低缓、呈 盆地类型。东侧雾灵山海拔1 7 3 0 米，西侧云蒙山，海拔1 4 1 4 米。两大山体自东北、西侧伸向中 部，高度逐渐降低，北部古北口海拔只有3 5 0 米，形成以密云水库为中心的典型盆地地貌。 7 中国农业大学硕士学位论文 第二章密云县概况和研究方法 密云地貌分为山地( 中山、低山) 、丘陵、平原和水域四个一级类型。山地主要分布北部的 东、西两侧及库南东部沿边界地带，中山带( 海拔太于8 0 0 米) 气候冷凉，土层肥厚，多为天然 次生林，部分为灌木林，是最好的宜林土地：低山带坡陡土薄，人为破坏严重，多为灌丛、灌草 丛，部分为人工林，是土壤质量最差，土地开发利用最为困难的地貌类型。沟谷河道自然条件优 越是山区人民生活生产的重要空间。丘陵主要分布在密云水库北、东部及库南东半部。丘陵山 体浑圆，山脚土层较厚。光热条件优越，适宜立体农业发展。水库周围的丘陵地区处于密云水库 的水源一、二级保护区内，是密云果园、人工林晟为集中的地貌类型。平原为潮白河冲积洪积平 原，肥力偏低，漏水漏肥，干旱风沙危害严重；但是人口密集。交通方便，利于城镇、工商业发 展，是密云社会、经济最为发达，土地利用水平最高的地区。水域以密云水库为主，其次为中小 水库、河流。密云水库是具有拦洪、蓄水、供水、发电、养鱼等多功能的综合性特大型水利工程 是首都最大水源基地。密云县土地开发利用的基本格局是围绕密云水库的保护目标实施的。 表2 - 1 密云地貌类型 t a b 2 - 1t e r r a i no f m i y u nc o u n t y 2 1 3 气候条件 引自：密云县土地资源与土地利用2 0 0 3 密云属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，具有四季分明、雨热同期、干湿冷暖变化骤烈 的特征。受地貌条件影响，气候垂直变化明显。密云大部分地区年平均气温8 1 0 c ，积温3 6 0 0 4 0 0 0 c ，无霜期1 7 6 天。阴坡阳坡温度差异明显。同海拔高度下。阴坡比阳坡低0 7 度，因此造 成不同坡向问水热条件差异明显。在海拔1 0 0 3 0 0 米地带，冬半年有明显的逆温层存在，最低 气温比上下两层平均偏高l 2 5 c ，有利于丘陵区果树生长和安全越冬。密云县处于北京市山前 多雨带内，年均降水量6 7 6 毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。受季风气候和地形影响，在 时空分布上具有明显差异。降水集中在6 8 月份，占全年降水量的7 5 ，而且多以暴雨形式出 现；1 0 5 月降水极少，特别是4 、5 月份的连续干旱易形成极干旱气候。春末夏初干旱，夏季暴 雨，是密云两大自然灾害。受地形影响，西部云蒙山为山前多雨区，年降水量7 5 0 毫米，东北雾 灵山为山后少雨区，年降水量不足5 5 0 毫米，全县呈自西南向东北递减的趋势。太阳辐射值平均 为1 1 2 1 3 6 千卡，厘米2 年，西北部偏高，可达1 3 5 千 ，厘米2 年以上( 密云县土地资源与土地 利用，2 0 0 3 ) 。 2 1 4 水资源 8 中国农业大学硕士学位论文第二章密云县概况和研究方法 密云河流属海河流域潮白河水系。潮、白二河分别从西北、北流入境内，在西南平原河槽村 附近汇流出境。全县共有大小河流1 4 条。全县平均自然水总量1 3 4 7 亿m 3 ，形成地表径流4 4 1m ， 入境地表水1 1 8 亿m 3 ( 其中直接注入密云水库5 9 5 亿m 3 ) 。密云是北京地区地表水最为丰富 的地区，全县地表水占全市地表水总量的3 1 。现在，密云水库日取水量已达1 1 7 l o o m j ，约占 北京市区总供水量的一半以上。 密云地表水受自然降水时空分布不均制约，水量变化骤然。河流汛期流量占总最6 0 一7 0 。 时有洪水发生；而春季断流无水，造成小型水利工程水资源调贮困难；年纪间变化很大，影响水 源地功能的充分发挥。由于密云水库的修建，切断了上流对平原区地下水的补给，使地下水贮量 减少，埋深显著下降，地下水入不敷出现象日趋明显。 2 1 5 社会、经济条件 2 0 0 0 年全县总人口4 1 5 万，其中城镇人口占2 3 4 ；农村人口占7 6 6 ，另外有外地常住 人口2 万。全县农民人均耕地1 1 l 亩，果园0 7 5 亩。在人口分布上具有由县城向四周、由平原 向山区逐渐减少的圈层分布特点。全县社会总劳力1 9 9 7 万，其中从事第一产业劳力7 6 8 万，占 3 8 5 ；第二产业5 4 9 万，占2 7 5 ；第三产业5 3 9 万，占2 7 o n ；其它行业1 4 1 万，占7 o 。 即全县劳动力是以农村劳动力为主，以从事第一产业为主结构。 从“九五”后期开始，密云经济进入了快速发展时期，以高校产业园为主体、电子信息、环保 节能、生物工程、软件为主导的工业开发区已经形成。一些耗能大，有污染，不利于水源保护和 生态环境建设的企业在工业调整中被停产转产，工业结构进一步优化。农业结构调整也取得了突 破性进展。粮经种植比由9 5 年的8 ：2 ，调整为2 0 0 0 年的2 ：8 。以旅游业为主的第三产业健康 发展。 2 2 研究方法 2 2 1 数据来源和数据库建立 数据的收集与整理：1 9 8 0 、1 9 9 2 、1 9 9 6 、2 0 0 0 和2 0 0 2 年的土地利用概查和详查数据：密云 县1 9 9 1 年( i ：1 万) 、2 0 0 0 年( 1 ：i 0 万) 、2 0 0 1 年( 1 ：1 万) 共3 年的土地利用数据及图件， 并把3 年的土地利用类型归并为9 大类( 耕地，交通用地，居民点及工矿用地林地，牧草地， 水库水面水域，园地，未利用土地) ：收集了1 9 7 8 - - 2 0 0 2 年间共1 4 年的密云县各乡镇社会经 济统计数据；收集并整理了密云县1 ：5 万( 第二次土壤普查) 土壤图：收集了北京市乡镇、行 政村边界图，从中提取了密云县的数据；收集了密云县d e m 图，利用g i s 分析得到了坡度图，海 拔高度图。 数据库的建设：包括基础地理数据库、土地利用数据库、社会经济数据库、气候数据库。其 中基础地理数据库主要包括密云县的行政边界( 乡镇和村庄两个级别) 、交通分布、水系分布和 等高线数据。气候数据库包括平均气压( 毫巴) 、最高气温( 摄氏度) 、晟低气温( 摄氏度) 、平均气 温( 摄氏度) 、降水量( 毫米) 、相对湿度( ) 、平均风速( 米秒) 、日照时数( 小时) 等数据。土 地利用数据库提供土地利用时空数据，共收集了1 9 9 1 、2 0 0 0 、2 0 0 1 年共3 年的土地利用数据。 9 中国农业大学硕士学位论文 第二章密云县概况和研究方法 土壤数据库包括地图形式的空间土壤信息、起源和理化属性的详细描述。 2 2 2 研究方法 本文采用地理信息系统、数理统计分析等定量分析方法与野外实地考查、文献调查、理论分 析等定性分析方法相结合来分析土地利用现状，土地利用变化及土地持续利用模式。 ( 1 ) 首先将土地利用现状分为耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、 水域和未利用土地共八个一级类型。利用地理信息系统软件a r c v i e w 3 2 ，结合e x c e l 软件分析了 密云县的土地利用现状，着重分析了其结构特征，包括垂直结构和圈层结构的布局特征。 ( 2 ) 利用a r e v i e w 3 2 分析1 9 9 1 年至2 0 0 1 年的土地利用变化数量和幅度，再用景观指数分 析软件f r a g s t a t s 3 - 3 分析十年来的景观格局变化，最后结合统计数据分析了土地利用变化的自然 驱动力和社会驱动力。 ( 3 ) 采用叠图法为主，综合分析法和主导因素法相结合的方法。以土地利用现状图为底图， 将海拔高度图、地形坡度图和土壤质地图等图件叠加到上面，再综合分析其实际情况，得出密云 土地持续利用分区。再针对每一个分区的土地利用现状及存在问题，找出合适的士地持续利用发 展方向。 1 0 第三章密云县土地利用现状分析 3 1 土地资源结构特征分析 3 1 ，1 数据的收集及整理 本节主要数据来源于北京市2 0 0 2 年的土地利用详查，将土地利用现状分成了耕地、园地、 林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域和未利用土地共八个一级类型。这八大类大 致可归纳为三大系统： ( 1 ) 农业用地：包括耕地、园地、林地、牧草地、水域及湿地 ( 2 ) 建设用地：包括居民点及工矿用地、交通用地 ( 3 ) 未利用土地 一级类型又进一步分为4 6 类二级类型，包括灌溉水田、望天田、旱地，果园、桑园，林地、 灌木丛等4 6 个二级类( 岳健，张雪梅，2 0 0 3 ) 。依据分析目的。本文仅用到一级类型。其数据格 式为a r e v i e w 3 2 中的s h p 格式，利用a r c v i e w 3 2 及e x c e l 软件对研究区土地利用现状进行分析。 3 1 2 土地利用现状结构特征 根据2 0 0 2 年土地详查结果，密云县土地总面积2 2 2 9 4 4 5 1 公顷。其中农业用地1 7 2 1 4 5 3 3 公顷，占7 8 ：建设用地2 2 1 6 4 2 6 公顷，占7 ；未利用土地3 6 0 2 3 0 0 公顷，占1 6 。见下表。 表3 - 1 密云县土地和用结构 t a b 3 1l a n du s cs t r a c t u r ei nm i y u nc o u n t y 从表中可以看出，密云土地利用结构具有以下特点： ( 1 ) 土地利用中农业用地占主导地位。在全县总土地中，已利用土地1 8 6 9 2 1 5 1 公顷，占全县总 面积的8 3 8 4 。全县农业用地总面积达到1 7 2 1 4 5 3 3 公顷，占已利用土地的9 2 0 9 。全县 人均已利用士地0 4 2 公顷，农民人均农业用地o 5 4 公顷。 ( 2 ) 密云县土地利用类型中，林地面积为1 0 9 9 0 2 4 0 公顷，占全县总面积的4 9 3 0 ，比重最大， 占农业用地面积的6 4 。全县耕地、园地、林地三项用地面积之比为! ：0 6 8 ：4 7 4 。这种 士地利用结构，是密云“八山一水一分田”的自然条件造成的，也是保护水源地的具体体现， 具有较高的结构合理性。 ( 3 ) 种植业用地( 耕地、园地) 量少质差，人地矛盾较大。全县种植业用地总面积3 8 9 5 8 1 3 公 中国农业大学硕士学位论文第三章密云县土地利用现状分析 i l i 顷，仅占土地总面积的1 7 4 7 。全县农民人均耕地0 0 7 公顷。果园0 0 5 公顷。与同等条 件的其它远郊山区县相比。无论种植业用地占总面积的比重上，还是农民人均占有量上均 明显偏低。且种植业用地，在平原区土壤质地差，在山区缺水干旱，可供种植业开发的土 地后备资源不多。这些均将在相当长的时期内，制约着密云经济的发展和土地资源可持续 开发利用。 ( 4 ) 密云水库占地面积大，地位特殊。全县水域面积2 2 4 6 9 5 3 公顷，占全县总面积的1 0 0 8 。 其中密云水库设计面积1 7 7 7 3 3 3 公顷，因连年干旱，水位持续下降，到2 0 0 2 年水库水域面 积1 7 0 5 3 3 3 公顷，占全县总面积的7 6 5 。密云水库是华北地区最大的人工湖，其贮水能 力可达4 3 5 亿立方米，是首都最大的水源基地，担负着向首都提供生活用水的特殊任务， 关系着首都发展和社会稳定，其特殊的地位和功能影响着密云的社会经济发展，也左右着 密云土地利用结构和布局。 ( 5 ) 建设阁地以居民点及工矿用地为主，交通用地所占比重小。全县建设_ j 地1 4 7 7 6 2 0 公顷， 占全县总面积的6 6 3 ，而居民点及工矿用地1 3 6 2 4 5 3 公顷，占建设用地的9 2 1 5 ；交通 用地仅占建设用地的7 8 5 。这种建设用地结构一方面说明受地貌影响山区交通不发达， 同时也与密云农村城镇化进程起步较晚有关。 ( 6 ) 未利用土地占到总面积的1 6 1 6 ，比重较大。未利用土地以荒草地为主。土地开发尚有一 定潜力，但开发难度较大。据调查资料显示，在未利用土地中，荒草地3 0 0 5 8 9 7 公顷。占 8 3 ，4 4 。全县可供林、果、农开发的荒山、荒滩，荒地共有2 2