1995—2015年中国北方边境样带土地利用时空格局演变及驱动因素

doi:10.18402/resci.2021.06.12

Abstract

Abstract:

With the promotion of the Belt and Road initiative, the strategic position of the northern border region in China is increasingly significant. It is critical to study the land use pattern, process, and mechanism of change of this region for its sustainable development. Based on the land use/land cover change data in 1995, 2000, 2005, 2010, and 2015, this study adopted the transect research method and applied spatial analysis and multiple linear regression to reveal the spatial-temporal pattern and driving factors of land use change in the northern border region. The main results are as follows. First, the northern border transect is dominated by ecological conservation land including forest land, grassland, water area, and unused land, accounting for more than 90% of the total area. The land use structure and spatial pattern had changed little in 20 years. Second, cultivated land and construction land expansion and ecological land degradation were the main characteristics of land use change in the region. Different types of land use/cover change in the northern border transect of China showed obvious temporal and spatial differences. Cultivated land and rural-urban construction land increased significantly after 2010. The pattern of land expansion gradually shifted from forest land and grassland conversion to the cultivation of unused land. Finally, urbanization and economic development were the main factors that promoted the expansion of cultivated land and construction land. Ecological land decreased passively in the process of active expansion of cultivated land and construction land, affected by natural, climatic, geographic, and agricultural technology level factors. Meanwhile, the intervention of policy and institution had a significant effect on the expansion of cultivated land and rural-urban construction land and ecological protection and restoration. The degradation of ecological land was contained overall, whereas risks of ecological environment deterioration such as the continued decline of grassland, shrinking water areas, and conversion of unused land in the northern border transect still exist.

Key words: northern border region of China, transect, land use change, spatiotemporal pattern, driving factors, sustainable development

LIU Dan, LI Linna. Spatiotemporal change and driving factors of land use in the northern border transect of China, 1995-2015[J].Resources Science, 2021, 43(6): 1208-1221.

Figures/Tables 9

Figure 1

Table 1

Table 2

Table 3

Figure 2

Table 4

Land use conversion matrix (matrices of four periods and total matrix) in the northern border region, 1995-2015 （km²）

1995年	2000年
1995年	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
耕地	97737.57	569.43	991.74	30.75	245.67	319.07
林地	3085.16	282447.19	832.74	40.14	9.89	116.52
草地	5276.83	341.21	583411.31	457.55	76.21	2475.03
水域	18.85	11.40	28.33	27353.34	0.18	89.71
城乡建设用地	0.05	0.00	0.07	0.08	6015.99	0.32
未利用地	1082.54	64.39	1842.78	877.65	29.64	624510.00
2000年	2005年
2000年	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
耕地	105883.80	257.84	728.11	36.71	82.08	212.47
林地	518.17	282038.56	694.87	34.11	15.35	132.55
草地	3029.66	1225.84	580691.40	163.62	66.01	1930.43
水域	30.83	14.89	173.75	27842.05	3.12	694.86
城乡建设用地	11.45	2.05	5.02	2.29	6354.92	1.85
未利用地	1887.92	136.48	1413.59	314.11	138.92	623619.63
2005年	2010年
2005年	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
耕地	111060.33	67.54	148.00	31.12	22.07	32.78
林地	467.92	283059.24	111.83	24.23	2.43	10.01
草地	932.90	34.27	582133.08	51.74	65.30	489.44
水域	37.13	2.86	147.77	28030.35	0.70	174.09
城乡建设用地	19.72	0.58	0.44	1.50	6637.48	0.67
未利用地	930.13	37.28	1167.96	92.84	18.53	624345.06
2010年	2015年
2010年	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
耕地	112381.52	36.88	594.01	10.45	384.73	36.21
林地	970.24	281923.93	159.18	13.39	71.16	60.62
草地	2961.23	476.45	572700.64	250.78	1033.95	6277.98
水域	77.79	2.44	222.09	27350.11	14.85	564.22
城乡建设用地	80.76	2.87	116.80	9.38	6509.46	26.94
未利用地	2630.72	132.36	9162.73	450.23	900.31	611778.88
1995年	2015年
1995年	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
耕地	95984.65	795.31	1897.80	85.51	691.02	435.49
林地	4890.00	279412.48	1744.05	102.75	93.54	285.55
草地	11708.56	2008.10	566566.45	665.98	1259.18	9821.82
水域	145.48	23.20	316.24	26088.75	16.63	911.22
城乡建设用地	106.14	3.30	116.68	12.67	5748.43	28.99
未利用地	6267.42	332.53	12314.18	1128.68	1105.64	607259.93

Table 4

Table 5

Land use conversion matrix in the different provinces of the northern border region, 1995-2015 （km²）

1995年	2015年
新疆	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地	流失
耕地	27819.22	117.78	725.99	62.55	513.98	243.39	1663.69
林地	583.57	22653.15	76.89	45.15	24.19	25.21	755.01
草地	8162.58	187.26	210144.90	311.23	288.64	609.39	9559.10
水域	102.51	15.66	152.30	17400.95	7.51	79.67	357.65
城乡建设用地	10.38	0.25	3.81	2.69	1666.10	0.20	17.33
未利用地	3698.14	80.58	694.76	518.04	472.36	325517.30	5463.88
新增	12557.18	401.53	1653.75	939.66	1306.68	957.86	—
净增加（新增-流失）	10893.49	-353.48	-7905.35	582.01	1289.35	-4506.02	—
黑龙江	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地	流失
耕地	44167.96	526.49	170.47	10.13	74.46	95.26	876.81
林地	3412.58	128984.80	833.15	35.86	52.55	143.31	4477.45
草地	800.21	263.59	15316.69	55.98	23.63	57.88	1201.29
水域	25.08	3.58	2.20	2898.15	1.26	11.33	43.45
城乡建设用地	43.16	0.83	0.83	0.78	1755.80	0.78	46.38
未利用地	2102.95	97.58	114.47	68.36	3.85	11555.66	2387.21
新增	6383.98	892.07	1121.12	171.11	155.75	308.56	—
净增加（新增-流失）	5507.17	-3585.38	-80.17	127.66	109.37	-2078.65	—
内蒙古	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地	流失
耕地	23997.18	151.04	1001.32	12.83	102.58	96.79	1364.56
林地	893.85	127737.91	831.11	21.74	16.81	108.43	1871.94
草地	2745.77	1554.98	337086.06	298.35	944.04	8705.03	14248.17
水域	17.90	3.97	161.75	5789.64	7.86	820.22	1011.70
城乡建设用地	52.61	2.22	111.97	9.20	2325.22	27.68	203.67
未利用地	466.25	143.95	10996.49	535.73	602.06	244109.21	12744.47
新增	4176.37	1856.16	13102.63	877.84	1673.35	9758.15	—
净增加（新增-流失）	2811.81	-15.78	-1145.54	-133.86	1469.68	-2986.32	—
甘肃	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地	流失
耕地	0.29	—	0.02	—	—	0.04	0.06
林地	—	36.67	2.89	—	—	8.60	11.49
草地	9.00E-04	2.26	4018.78	0.41	2.87	449.51	455.05
城乡建设用地	—	—	0.07	—	1.31	0.32	0.39
未利用地	0.08	10.43	508.46	6.56	27.38	26077.81	552.91
新增	8.09E-02	12.69	511.44	6.97	30.25	458.47	—
净增加（新增-流失）	2.09E-02	1.20	56.39	6.97	29.86	-94.44	—

Table 5

Figure 3

Table 6

References 23

[1]	龙花楼, 李秀彬. 长江沿线样带土地利用变化时空模拟及其对策[J]. 地理研究, 2001, 20(6):660-668.
	[ Long H L, Li X B. Spatio-temporal modelling of land use changes in transect of the Yangtse River and corresponding countermeasures[J]. Geographical Research, 2001, 20(6):660-668.]
[2]	王权. 全球变化陆地样带研究及其进展[J]. 地球科学进展, 1997, 12(1):43-50.
	[ Wang Q. Advance research on terrestrial transects[J]. Advance in Earth Sciences, 1997, 12(1):43-50.]
[3]	李秀彬. 全球环境变化研究的核心领域: 土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J]. 地理学报, 1996, 51(6):553-558. doi: 10.11821/xb199606009
	[ Li X B. A review of the international researches on land use/land cover change[J]. Acta Geographica Sinica, 1996, 51(6):553-558.]
[4]	董昱, 闫慧敏, 杜文鹏, 等. 基于供给-消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析[J]. 自然资源学报, 2019, 34(5):1093-1107.
	[ Dong Y, Yan H M, Du W P, et al. Spatio-temporal analysis of grassland carrying capacity in Mongolian Plateau based on supply-consumption relationship[J]. Journal of Natural Resources, 2019, 34(5):1093-1107.]
[5]	刘纪远, 张增祥, 张树文, 等. 中国土地利用变化遥感研究的回顾与展望: 基于陈述彭学术思想的引领[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(4):680-687. doi: 10.12082/dqxxkx.2020.200052
	[ Liu J Y, Zhang Z X, Zhang S W, et al. Innovation and development of remote Sensing: Based land use change studies based on Shupeng Chen’s academic thoughts[J]. Journal of Geo-Information Science, 2020, 22(4):680-687.]
[6]	张佰发, 苗长虹. 黄河流域土地利用时空格局演变及驱动力[J]. 资源科学, 2020, 42(3):460-473.
	[ Zhang B F, Miao C H. Spatiotemporal changes and driving forces of land use in the Yellow River Basin[J]. Resources Science, 2020, 42(3):460-473.]
[7]	杨建新, 龚健, 高静, 等. 国家中心城市土地利用变化稳定性和系统性特征: 以武汉市为例[J]. 资源科学, 2019, 41(4):701-716.
	[ Yang J X, Gong J, Gao J, et al. Stationary and systematic characteristics of land use and land cover change in the national central cities of China using intensity analysis: A case study of Wuhan City[J]. Resources Science, 2019, 41(4):701-716.]
[8]	刘彦随, 杨忍. 中国县域城镇化的空间特征与形成机理[J]. 地理学报, 2012, 67(8):1011-1020. doi: 10.11821/xb201208001
	[ Liu Y S, Yang R. The spatial characteristics and formation mechanism of the county urbanization in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(8):1011-1020.]
[9]	罗海平, 潘柳欣, 余兆鹏. 基于粮食安全贡献度的中国粮食主产区粮食供求格局演变[J]. 浙江农业学报, 2020, 32(11):2077-2087.
	[ Luo H P, Pan L X, Yu Z P. Evolution of grain supply and demand pattern in major grain-producing areas in China based on contribution rate to food security[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2020, 32(11):2077-2087.]
[10]	徐咏梅, 周黎明, 张兆彤. 新疆昌吉州耕地开垦轨迹对土壤肥力变化的影响[J]. 地理研究, 2021, 40(3):657-672.
	[ Xu Y M, Zhou L M, Zhang Z T. Effect of cultivated land reclamation tracks on soil fertility changes in Changji Prefecture, Xinjiang[J]. Geographical Research, 2021, 40(3):657-672.]
[11]	卢龙辉, 瓦哈甫·哈力克, 黄玲. 近40年克里雅绿洲人口时空变化对土地利用/覆盖变化的影响[J]. 农业工程学报, 2018, 34(11):234-242.
	[ Lu L H, Wahap H, Huang L. Effect of temporal and spatial changes of population on land use and cover change in Keriya Oasis in past 40 years[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(11):234-242.]
[12]	贺可, 吴世新, 杨怡, 等. 近40 a新疆土地利用及其绿洲动态变化[J]. 干旱区地理, 2018, 41(6):1333-1340.
	[ He K, Wu S X, Yang Y, et al. Dynamic changes of land use and oasis in Xinjiang in the last 40 years[J]. Arid Land Geography, 2018, 41(6):1333-1340.]
[13]	黄麟, 翟俊, 祝萍, 等. 中国草畜平衡状态时空演变指示的草地生态保护格局[J]. 地理学报, 2020, 75(11):2396-2407. doi: 10.11821/dlxb202011009
	[ Huang L, Zhai J, Zhu P, et al. Spatiotemporal evolution characteristics of livestock-carrying pressure in China and its implications for grassland ecosystem conservation pattern[J]. Acta Geographica Sinica, 2020, 75(11):2396-2407.]
[14]	高倩, 方创琳, 张小雷, 等. 丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展的时空演变特征及影响机理[J]. 生态学报, 2019, 39(4):1263-1277.
	[ Gao Q, Fang C L, Zhang X L, et al. Spatio-temporal evolution characteristics and mechanisms of influence of urban construction land expansion in Xinjiang, the core area of the Silk Road Economic Belt[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(4):1263-1277.]
[15]	朱粤琳, 吴相利, 刘迪. 近20年来小兴安岭典型山地林区土地利用变化及驱动机制探究[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报, 2017, 33(4):62-71.
	[ Zhu Y L, Wu X L, Liu D. Study on Xiao Hinggan Mountains’ land use change and driving mechanism in recent 20 years[J]. Natural Science Journal of Harbin Normal University, 2017, 33(4):62-71.]
[16]	刘郑伟, 付梅臣, 丁茜. 边境贸易地区土地利用变化驱动力演变研究[J]. 资源科学, 2018, 40(4):729-736.
	[ Liu Z W, Fu M C, Ding Q. Driving force evolution of land use change in a border trade are of China[J]. Resources Science, 2018, 40(4):729-736.]
[17]	金晓敏, 李颖, 付波霖, 等. 1954-2015年不同地貌分区下湿地农田化过程时空特征: 以完达山以北三江平原为例[J]. 生态学报, 2017, 37(10):3286-3294.
	[ Jin X M, Li Y, Fu B L, et al. Spatiotemporal characteristics of wetland to farmland conversion processes in different geomorphological divisions during 1954-2015: A case study in the Sanjiang Plain north of the Wanda Mountains[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(10):3286-3294.]
[18]	李恩康, 陆玉麒, 陈娱. 中国外贸货物出口的地理格局演化及影响因素分析: 基于货物出口距离和GTWR模型[J]. 地理研究, 2019, 38(11):2624-2638. doi: 10.11821/dlyj020181007
	[ Li E K, Lu Y Q, Chen Y. Geographic pattern evolution of China’s merchandise export and its influencing factors: Based on the analysis of merchandise export distance and the GTWR model[J]. Geographical Research, 2019, 38(11):2624-2638.]
[19]	陈红, 吴世新, 冯雪力. 新疆耕地时空变化特征[J]. 地理科学进展, 2010, 29(3):312-318.
	[ Chen H, Wu S X, Feng X L. Research of changes in cultivated land in Xinjiang based on RS and GIS[J]. Progress in Geography, 2010, 29(3):312-318.]
[20]	方梓行, 何春阳, 刘志峰, 等. 中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势: 基于观测和模拟资料的综合分析[J]. 自然资源学报, 2020, 35(2):358-370.
	[ Fang Z H, He C Y, Liu Z F, et al. Climate change and future trends in the Agro-Pastoral Transitional Zone in Northern China: The comprehensive analysis with the historical observation and the model simulation[J]. Journal of Natural Resources, 2020, 35(2):358-370.]
[21]	樊自立, 吴世新, 吴莹, 等. 新中国成立以来的新疆土地开发[J]. 自然资源学报, 2013, 28(5):713-720.
	[ Fan Z L, Wu S X, Wu Y, et al. The land reclamation in Xinjiang since the founding of New China[J]. Journal of Natural Resources, 2013, 28(5):713-720.]
[22]	朱玉福. 兴边富民行动10周年: 成就、经验及对策[J]. 广西民族研究, 2011, (1):161-168.
	[ Zhu Y F. Ten years’ program to develop border areas and improve the lives of the people: Achievements, experiences and countermeasures[J]. Guangxi Ethnic Studies, 2011, (1):161-168.]
[23]	迪丽努尔·阿吉, 艾克巴尔. 新疆主要湖泊水域面积动态变化研究[J]. 水文, 2010, 30(5):91-95.
	[ Dilinuer A, Aikebaer. Study on dynamic change of main lakes water area in Xinjiang[J]. Journal of China Hydrology, 2010, 30(5):91-95.]

因变量	自变量
因变量	时间驱动因素		空间驱动因素
耕地（Y₁）	人口因素	总人口（X₁）	气候条件	年均温（X₉）
林地（Y₂）		城镇化率（X₂）	气候条件	年均降水量（X₁₀）
草地（Y₃）	经济水平	GDP（X₃）	经济区位	到地级市距离（X₁₁）
水域（Y₄）		第二三产业比重（X₄）		到口岸城市距离（X₁₂）
城乡建设用地（Y₅）	农业技术	农用机械总动力（X₅）	地理区位	到主要公路距离（X₁₃）
未利用地（Y₆）		化肥施用折纯量（X₆）		到主要铁路距离（X₁₄）
	自然条件	高程（X₇）		到主要水系距离（X₁₅）
		坡度（X₈）

土地利用类型	1995年		2015年		1995—2015年年变化率指数/%
土地利用类型	面积/km²	百分比/%	面积/km²	百分比/%	1995—2015年年变化率指数/%
耕地	99894.22	6.09	119104.39	7.26	0.96
林地	286531.63	17.47	282576.81	17.23	-0.07
草地	592039.07	36.09	582959.54	35.54	-0.08
水域	27501.81	1.68	28084.52	1.71	0.11
城乡建设用地	6016.51	0.37	8914.63	0.54	2.41
未利用地	628415.35	38.31	618714.64	37.72	-0.08

研究阶段	耕地	林地	草地	水域	城乡建设用地	未利用地
1995—2000年	1.46	-0.22	-0.17	0.91	1.20	-0.03
2000—2005年	0.78	0.02	-0.12	-0.25	0.89	-0.03
2005—2010年	0.37	-0.03	8.02E-05	-0.11	0.26	-0.05
2010—2015年	1.00	-0.04	-0.03	-0.10	6.43	-0.20

解释变量	因变量	耕地			林地				草地
解释变量	因变量	1995年	2015年		1995年		2015年		1995年	2015年
人口因素	城镇化率	3.30***	0.44**
经济水平	GDP		-0.59***
经济水平	第二三产业比重	-3.28***	-0.13**				0.16**
农业技术	农用机械总动力									-0.28***
农业技术	化肥施用折纯量	0.88***	0.48***						-0.31***
自然条件	高程	-0.23***			-0.67***		-0.66**		0.36***	0.36***
自然条件	坡度		-0.15**		0.52***		0.48***
气候条件	年均温度		0.34***				-0.20**
气候条件	年均降水量		0.52***		0.37***		0.21*
经济区位	到地级市距离
经济区位	到口岸城市距离		-0.14**
地理区位	到主要公路距离				0.25***		0.22***
地理区位	到主要水系距离		-0.17***
拟合度（R²）		0.69	0.78	0.65		0.67	0.30	0.28
解释变量	因变量	水域			城乡建设用地				未利用地
解释变量	因变量	1995年	2015年		1995年		2015年		1995年	2015年
人口因素	城镇化率				0.47***				-0.22***
经济水平	GDP				0.33**		0.78***
经济水平	第二三产业比重
农业技术	农用机械总动力				0.20***		0.21***
农业技术	化肥施用折纯量									-0.28***
自然条件	高程				-0.12***
自然条件	坡度	0.34***	0.35***
气候条件	年均温度								0.30***	0.39***
气候条件	年均降水量								-0.49***	-0.46***
经济区位	到地级市距离				-0.08***		0.16**
经济区位	到口岸城市距离
地理区位	到主要公路距离				-0.17***
地理区位	到主要水系距离
拟合度（R²）		0.11	0.12		0.90		0.94		0.57	0.57

Spatiotemporal change and driving factors of land use in the northern border transect of China, 1995-2015

RichHTML

PDF (PC)

Like

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 9

References 23

Related Articles 15

Metrics

Comments

Recommended 0

[1]	JIANG Wanbei, LIU Weidong. Effect of change of the spatial pattern of economic activities on CO₂ emissions in China [J]. Resources Science, 2021, 43(4): 722-732.
[2]	LV Mengke, ZHANG Lijun, QIN Yaochen, ZHANG Mengmeng, YANG Jiaxin, YU Yan. Spatiotemporal pattern of Chinese food trade and structural security assessment, 1987-2016 [J]. Resources Science, 2021, 43(4): 838-848.
[3]	QIANG Wenli, ZHANG Cuiling, LIU Aimin, CHENG Shengkui, WANG Xiang, LI Fan. Evolution of global virtual land flow related to agricultural trade and driving factors [J]. Resources Science, 2020, 42(9): 1704-1714.
[4]	ZHANG Lixin, BI Xu, HUANG Zhiji. Urban industrial land use efficiency under the background of economic transformation in the Yangtze River Economic Belt [J]. Resources Science, 2020, 42(9): 1728-1738.
[5]	YANG Kaiyue, SONG Yongyong, XUE Dongqian. Spatiotemporal change of rural settlement land in the Loess Plateau and influencing factors [J]. Resources Science, 2020, 42(7): 1311-1324.
[6]	ZHAO Liang, HE Fanneng. Research progress on the evaluation of post-disaster recovery and reconstruction plan implementation [J]. Resources Science, 2020, 42(4): 661-671.
[7]	SHANG Ran, QU Yanbo, JIANG Huailong. Spatiotemporal characteristics and formation mechanism of rural residential land transition from the perspective of human-land relationship [J]. Resources Science, 2020, 42(4): 672-684.
[8]	XU Xuegong, LIANG Ze, ZHOU Xin. Land and sea coordination for sustainable development in the Yellow River Delta [J]. Resources Science, 2020, 42(3): 424-432.
[9]	LIU Shuguang, XU Yujie, WANG Jiayi. Relationship between river basin economic system opening-up and sustainable development:International experiences and implications for the Yellow River Basin high-quality development [J]. Resources Science, 2020, 42(3): 433-445.
[10]	CHEN Qiong, ZHANG Yili, LIU Fenggui, ZHOU Qiang, WANG Shengzhen, CHENG Yi, GUO Rong, ZHI Zemin, XU Huange. A review of land use change and its influence in the source region of the Yellow River [J]. Resources Science, 2020, 42(3): 446-459.
[11]	ZHANG Zhengfeng, ZHANG Aman. Rural development types of counties in China and historical change [J]. Resources Science, 2020, 42(2): 207-216.
[12]	YANG Hua, RUI Yang, LI Julin, LI Tongsheng. Spatiotemporal characteristics of agricultural modernization level and obstacles in Shaanxi Province [J]. Resources Science, 2020, 42(1): 172-183.
[13]	Puwei ZHANG, Guangshe JIA, Changquan HE, Nikhaphone MACKHAPHONH. Driving factors of carbon productivity changes in China’s construction industry [J]. Resources Science, 2019, 41(7): 1274-1285.
[14]	Yangyang WANG, Yu XIAO, Gaodi XIE, Jie XU. Sand-fixing function of the grassland ecosystem in Ningxia based on the revised wind erosion model [J]. Resources Science, 2019, 41(5): 980-991.
[15]	MA Cong, LIU Liming. Cultivated land use intensity in regions with different economic development levels [J]. Resources Science, 2019, 41(12): 2296-2306.