长春市建设用地扩张对耕地资源的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0962

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 89-95.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0962

所属专题：美丽乡村建设；资源与环境；耕地保护

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

长春市建设用地扩张对耕地资源的影响

古丽娜尔·索尔达汗¹(), 李晓燕¹(), 石振宇¹, 邢梓涵², 吴海涛³

¹吉林大学地球科学学院,长春130012
²中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130102
³内蒙古自治区拐子湖气象站,内蒙古阿拉善盟735408

收稿日期:2021-10-11 修回日期:2021-12-19 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-18
通讯作者: 李晓燕
作者简介:古丽娜尔·索尔达汗,女,1993年出生,新疆乌鲁木齐人,在读硕士,研究方向：城市化进程对环境的影响。通信地址：130012 吉林省长春市建设街2199号吉林大学地球科学学院,Tel：0431-88502123,E-mail： glnes19@mails.jlu.edu.cn。
基金资助:
吉林省科技发展计划项目“吉林省中部玉米带城市化进程对耕层有机碳储量的影响”(20200201048JC)

The Impact of Construction Land Expansion on Arable Land Resources in Changchun

Gulinaer ·Suoerdahan¹(), LI Xiaoyan¹(), SHI Zhenyu¹, XING Zihan², WU Haitao³

¹College of Earth Sciences Jilin University, Changchun 130012
²Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102
³Inner Mongolia Autonomous Region Guaizihu Meteorological Station, Alxa League, Inner Mongolia 735408

Received:2021-10-11 Revised:2021-12-19 Online:2022-04-15 Published:2022-05-18
Contact: LI Xiaoyan

摘要/Abstract

摘要：

通过分析长春市区建设用地与耕地的时空变化特征及建设用地扩张对耕地的影响,为黑土区土地合理利用与耕地保护提供参考。本文采用2005年和2019年的Landsat TM/OLI遥感影像,基于面向对象-决策树的分类方法提取研究区土地利用信息,对长春市区建设用地和耕地的时空变化及建设用地对耕地数量、质量和结构的影响进行了研究。结果表明：2005年以来,长春市区建设用地扩张21163.30 hm²,而耕地面积则减少19011.81 hm²。新增加的建设用地占用耕地18170.84 hm²,为建设用地增加面积的85.33%,建设用地的扩张导致耕地破碎化程度增大;建设用地侵占的耕地多为优质耕地,Ⅰ~Ⅲ级的面积比例达72.17%。研究结果对协调黑土区快速城市化过程中耕地资源的保护具有重要的指导意义。

关键词: 黑土区, 建设用地, 耕地, GIS, 长春市

Abstract:

The temporal-spatial changes of construction land and arable land and the impact of construction land expansion on arable land in Changchun were studied to provide reference for rational use of land and protection of arable land in the black soil region. Land use information of the study area in 2005 and 2019 were extracted from Landsat TM/OLI remote sensing images using the object-oriented-decision tree classification method. Then the temporal-spatial changes of construction land and arable land and the impact of construction land on arable land in the aspect of quantity, quality and structure were studied. The results showed that the area of construction land had expanded by 21163.30 hm² since 2005, while the area of arable land had decreased by 19011.81 hm². Newly added construction land occupied 18170.84 hm² of arable land, accounting for 85.33% of the total area of the increased construction land. The expansion of construction land also led to an increase in the degree of fragmentation of arable land; most of the arable land occupied by construction land was originally high-quality arable land and the proportion of the area of Grade I to III could reach 72.17%. The research results are of great significance for coordinating the protection of arable land resources in rapid urbanization in the black soil region.

Key words: black soil region, construction land, arable land, GIS, Changchun City

中图分类号:

F301.24

古丽娜尔·索尔达汗, 李晓燕, 石振宇, 邢梓涵, 吴海涛. 长春市建设用地扩张对耕地资源的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 89-95.

Gulinaer ·Suoerdahan, LI Xiaoyan, SHI Zhenyu, XING Zihan, WU Haitao. The Impact of Construction Land Expansion on Arable Land Resources in Changchun[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 89-95.

图/表 9

图1. 研究区位置与采样点分布图

指标	定义	公式	生态意义	尺度水平
最大斑块占景观面积比例(LPI)	最大斑块占景观总面积的百分比	$L P I = m a x (a i j) A (100)$	表征景观的优势度,反应人类活动的方向和强弱	类型水平/景观水平
景观形状指标(LSI)	某一斑块形状与相同面积的形状（圆或正方形）之间的偏离程度	$L S I = 0.25 P i A i$	表现出景观斑块形状的复杂性	类型水平/景观水平
面积加权平均形状指标(AWMSI)	斑块的周长/面积比乘以面积权重之后的总和	$A W M S I = ∑ j = 1 m P i j a i j ω i j$	度量景观空间格局复杂性	类型水平/景观水平
斑块结合度(COHESION)	反映斑块的物理连通性	$C O H E S I O N = ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j a i j × 1 - 1 N - 1 × 100$	表征给定距离阈值内景观类型的连接程度	类型水平/景观水平
分离度(SPLIT)	某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度	$S P L I T = A 2 ∑ j = 1 n a i j 2$	表征景观被分割的破碎程度	类型水平/景观水平
聚集度(AI)	计算不同类型斑块间的相邻矩阵来描述不同斑块间的聚集程度	$A I = 2 l n (m) + ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j l n (P i j)$	表征景观连通性和破碎化程度	类型水平/景观水平

指标	定义	公式	生态意义	尺度水平
最大斑块占景观面积比例(LPI)	最大斑块占景观总面积的百分比	$L P I = m a x (a i j) A (100)$	表征景观的优势度,反应人类活动的方向和强弱	类型水平/景观水平
景观形状指标(LSI)	某一斑块形状与相同面积的形状（圆或正方形）之间的偏离程度	$L S I = 0.25 P i A i$	表现出景观斑块形状的复杂性	类型水平/景观水平
面积加权平均形状指标(AWMSI)	斑块的周长/面积比乘以面积权重之后的总和	$A W M S I = ∑ j = 1 m P i j a i j ω i j$	度量景观空间格局复杂性	类型水平/景观水平
斑块结合度(COHESION)	反映斑块的物理连通性	$C O H E S I O N = ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j a i j × 1 - 1 N - 1 × 100$	表征给定距离阈值内景观类型的连接程度	类型水平/景观水平
分离度(SPLIT)	某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度	$S P L I T = A 2 ∑ j = 1 n a i j 2$	表征景观被分割的破碎程度	类型水平/景观水平
聚集度(AI)	计算不同类型斑块间的相邻矩阵来描述不同斑块间的聚集程度	$A I = 2 l n (m) + ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n P i j l n (P i j)$	表征景观连通性和破碎化程度	类型水平/景观水平

表1. 景观格局指数

类型	2005年		2019年		变化/hm²
类型	面积/hm²	占比/%	面积/hm²	占比/%	变化/hm²
建设用地	91149.08	12.64	112312.38	15.57	21163.30
耕地	463255.58	64.22	444243.77	61.59	-19011.81

表2. 长春市区建设用地和耕地面积变化统计

图2. 2005年(a)、2019年(b)长春市土地利用类型空间分布图

2005年	2019年
2005年	耕地	林地	草地	湿地	建设用地	其他
耕地	443965.19	983.31	0.00	67.61	18170.84	68.63
林地	88.31	133055.80	0.00	69.01	2624.72	125.88
草地	30.40	15.33	160.74	0.00	120.50	0.00
湿地	62.94	166.35	0.00	29358.06	323.95	29.65
建设用地	88.69	37.28	0.00	0.00	91017.25	5.85
其他	8.24	2.59	0.00	8.69	55.12	620.73

表3. 2005—2019年长春市区土地类型转移矩阵 hm2

景观格局指数	耕地		建设用地
景观格局指数	2005	2019	2005	2019
LPI/%	59.52	37.14	5.85	7.65
LSI	38.19	38.33	40.40	39.42
AWMSI	32.75	23.18	6.19	7.28
COHESION/%	99.78	99.48	91.99	93.85
SPLIT/%	2.82	5.67	89.85	69.95
AI/%	77.80	77.42	47.65	52.42

表4. 2005—2019年长春市黑土区景观格局指数

图3. 长春市区耕地质量等级图(a)及建设用地占用耕地质量分级图(b)

土壤质量等级	土壤质量指数	耕地
土壤质量等级	土壤质量指数	面积/hm²	占比/%
Ⅰ	> 0.50	66454.44	14.35
Ⅱ	0.46~0.50	113856.47	24.58
Ⅲ	0.42~0.46	158711.52	34.26
Ⅳ	0.39~0.42	79411.29	17.14
Ⅴ	<0.39	44821.86	9.68

表5. 土壤质量分级标准及长春市区耕地质量分级统计

土壤质量等级	建设占用耕地		中心城区		双阳区		九台区
土壤质量等级	面积/hm²	占比/%	面积/hm²	占比/%	面积/hm²	占比/%	面积/hm²	占比/%
Ⅰ	1970.03	10.84	1946.50	17.31	11.16	0.30	12.61	0.39
Ⅱ	6588.45	36.26	6159.89	54.79	207.30	5.57	221.02	6.90
Ⅲ	4555.40	25.07	2544.44	22.63	848.39	22.78	1162.37	36.28
Ⅳ	4427.67	24.37	591.55	5.26	2575.40	69.15	1260.81	39.35
Ⅴ	629.28	3.46	—	—	82.09	2.20	547.32	17.08

表6. 长春市建设用地占用不同质量耕地面积统计

参考文献 37

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长春市建设用地扩张对耕地资源的影响

The Impact of Construction Land Expansion on Arable Land Resources in Changchun

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