1. معرفی
چین از زمان برنامه ریزی سیستم بزرگراه ملی در سال 1993 شاهد ساخت بزرگراه بی سابقه بوده است [ 1 ]. تا پایان سال 2010، 3،304،709 کیلومتر بزرگراه به روی ترافیک باز شد که تقریباً چهار برابر مسافت پیموده شده بزرگراه در سال 1993 بود، و پیش بینی می شود که در سال 2030 به 3،830،000 کیلومتر برسد [2 ] . اگرچه ساخت و ساز تسریع بزرگراه توسعه اقتصادی را تسهیل کرد و چارچوب توسعه فضایی جدید را در چین ایجاد کرد، اما به طور مستقیم یا غیرمستقیم باعث انتقال زمینهای کشاورزی به ساختوساز غیرکشاورزی شده و امنیت عرضه مواد غذایی و محیطزیست را تهدید میکند [3 ، 4 ] . تحقیقات نشان داده است که تقریباً 3.34 هزار کیلومتر مربعزمین های کشاورزی از سال 1986 تا 2003 به دلیل توسعه از دست رفت [ 5 ]. علاوه بر این، این مشکلات منجر به تخریب زمینهای کشاورزی شد و عمیقاً بر عملکرد اکوسیستم زمینهای کشاورزی که در اختیار انسانها و سایر موجودات است تأثیر گذاشت [ 6 ، 7 ، 8 ، 9 ].
تبدیل زمین های کشاورزی با ارزش به زمین های ساخته شده توجه دولت مرکزی را در آغاز دهه 1990 جلب کرد. در سال 1994، شورای دولتی “دستورالعمل حفاظت از زمین های کشاورزی اولیه” را برای کاهش سرعت از دست دادن زمین های کشاورزی اجرا کرد. در سال 1998، “قوانین حفاظت از زمین های کشاورزی اساسی” و قانون تجدید نظر شده زمین برای کنترل تبدیل زمین های کشاورزی ابلاغ شد. مطالعات زیادی برای بررسی رابطه بین گسترش شهری و از دست دادن زمین های کشاورزی و ارزیابی تاثیر این سیاست ها بر گسترش شهری انجام شده است [ 10 ، 11 ، 12 ]. با این حال، مطالعات تاثیر ساخت و ساز بزرگراه بر از دست دادن زمین های کشاورزی و تعامل بین تاثیر بزرگراه و سیاست های حفاظت از زمین های کشاورزی کمیاب است.
دشت هانگ جیا هو یکی از مهدهای تمدن کشاورزی در چین است. شالیزارها که به طور گسترده در این منطقه پراکنده شدهاند، عملکردهای اصلی تالابهای طبیعی مانند ظرفیت ذخیرهسازی آب، کاهش آب و هوا و کنترل سیل را فراهم میکنند [ 13 ]. بنابراین، حفاظت از زمین های کشاورزی نه تنها تولیدات کشاورزی را حفظ می کند، بلکه در میراث فرهنگی و عملکرد اکولوژیکی نیز اهمیت دارد. با این حال، دشت Hang-Jia-Hu به دلیل توسعه سریع اجتماعی-اقتصادی و مزیت های جغرافیایی به یک مرکز ترافیکی مهم در منطقه دلتای رودخانه یانگ تسه تبدیل شده است. این کشور در طول دوره رشد سریع اخیر خود شاهد مقدار زیادی از دست دادن زمین های کشاورزی به دلیل توسعه سریع اجتماعی-اقتصادی بوده است [ 14]]. به ویژه، با رونق تجارت الکترونیک، نیازهای روزافزون ساخت بزرگراه برای تدارکات، تهدید بزرگی برای زمین های کشاورزی در قرن بیست و یکم ایجاد کرده است.
با افزایش دسترسی به تصاویر ماهواره ای کنونی و تاریخی، روش شناسی مبتنی بر سنجش از دور به طور گسترده ای برای نظارت بر تبدیل کاربری و روندها استفاده شده است [ 4 ، 11 ، 15 ]. ادبیات اخیر ارتباط بین ساخت و ساز حمل و نقل و الگوهای توسعه اجتماعی-اقتصادی را تایید کرده است [ 16 ، 17 ]، و بزرگراه به عامل کلیدی برای پیش بینی پراکندگی شهری در مدل های پیش بینی پراکندگی (مانند SLEUTH، وزن شواهد و غیره) تبدیل شده است [18 ] ، 19]، اما تغییرات بیش از حد در بهره برداری از اراضی ناشی از برنامه ریزی و مدیریت ناقص در طول مسیرهای حمل و نقل منجر به یک سری مشکلات طبیعی و اجتماعی در منطقه توسعه یافته شده است [ 20 ، 21 ، 22 ، 23 ، 24 ]. با این حال، مشخص نیست که آیا اثرات مستقیم ساخت و ساز بزرگراه یا اثرات غیرمستقیم ناشی از ساخت و ساز بزرگراه بیشتر به تغییر چشم انداز کمک کرده است.
در این مطالعه، ما تغییر کاربری زمین ناشی از ساخت و ساز بزرگراه در دشت هانگ جیا-هو را مشخص کردیم و سپس تغییرات الگوی فضایی زمین ساخته شده را که به تکامل از دست دادن زمین های کشاورزی مرتبط است، تجزیه و تحلیل کردیم. اهداف این مطالعه عبارتند از: (1) روشن کردن اثرات مستقیم و غیر مستقیم ساخت و ساز بزرگراه. (2) تشخیص شکل و مکان از دست دادن زمین کشاورزی در رابطه با ساخت بزرگراه. و (3) در مورد تعامل بین تاثیر بزرگراه و سیاست های حفاظت از زمین های کشاورزی بحث کنید. این مطالعه اطلاعات حیاتی برای حفاظت از زمین های کشاورزی در پاسخ به ساخت سریع بزرگراه ارائه می دهد و همچنین درک پایداری منطقه ای را برای تصمیم گیری بهبود می بخشد.
2. مواد و روشها
2.1. منطقه مطالعه
این مطالعه بر روی دشت Hang-Jia-Hu متمرکز شده است که 7785 کیلومتر مربع در شمال استان ژنجیانگ را پوشش می دهد ( شکل 1 ). این سرزمین هموار و پرآب است که به دلیل تاریخ طولانی تمدن کشاورزی شهرت دارد. نوع اصلی خاک، خاک برنجی است. آب و هوای نیمه گرمسیری موسمی با میانگین دمای سالانه 17.5 درجه سانتی گراد و بارندگی سالانه تقریباً 1139 میلی متر دارد. شرایط طبیعی برتر برای تولیدات کشاورزی مفید است. برنج، ماهی و پیله کرم ابریشم از عمده محصولات کشاورزی دشت هانگ جیا هو هستند.
از نظر تاریخی، دشت هانگ جیا هو یکی از مناطق ترافیکی توسعه یافته است، زیرا کانال بزرگ از پکن تا هانگژو از این دشت عبور می کند. از زمان “برنامه ریزی سیستم ملی بزرگراه” در سال 1993، به یک مرکز حمل و نقل مهم در شرق ساحلی چین تبدیل شده است که توسعه یافته ترین مناطق، استان ژجیانگ، شانگهای و استان جیانگ سو را به هم متصل می کند و همچنین بندر شانگهای و بندر نینگبو-ژوشان را به هم متصل می کند. دو تا از مهم ترین بندرهای جهان بر اساس آخرین بررسی های ملی، دشت هانگ جیا هو در دو دهه گذشته توسعه اقتصادی و ساخت بزرگراه های بی سابقه ای را تجربه کرده است و تولید ناخالص داخلی از 12.44 میلیارد یوان به 339.78 میلیارد یوان افزایش یافته است. مسافت پیموده شده بزرگراه از 206.7 کیلومتر به 1952.2 کیلومتر افزایش یافت. با این حال، ساخت و ساز سریع بزرگراه به طور مستقیم و غیرمستقیم باعث توسعه زمین های توسعه یافته مرتبط با از دست دادن زمین های کشاورزی شد و منجر به یک مشکل جدی برای توسعه پایدار منطقه ای شد. با رونق فعلی در لجستیک، افزایش نیاز به ساخت و ساز بزرگراه باعث تضاد جدی تری بین گسترش شهری و از دست دادن زمین های کشاورزی در این منطقه می شود.
2.2. پایگاه داده و پردازش
منابع داده مورد استفاده در این مطالعه به شرح زیر است: (1) نقشه های کاربری دیجیتالی زمین برای سال های 1990، 2000 و 2010 توسط وزارت حفاظت از محیط زیست چین ارائه شده است. اطلاعات کاربری زمین از داده های سنجش از دور با تفسیر بصری و بررسی های میدانی با دقت کلی تایید شده 84 درصد استخراج شد. مجموعه داده نهایی استفاده از زمین به (1) چهار دسته طبقه بندی شد: زمین های ساخته شده، زمین های کشاورزی (شالیزار، زمین های خشک، زمین های آبزی پروری و مزارع)، جنگل و بدنه آبی (برکه ها، رودخانه ها و مخازن). (2) تصاویر Landsat TM با وضوح فضایی 30 متر در سالهای 1990، 2000 و 2010 به دست آمد که از مشاهدهگر تجسم جهانی سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) دانلود شد. (3) داده های شبکه دیجیتال بزرگراه از دشت Hang-Jia-Hu از اداره مدیریت بزرگراه ژجیانگ، با کمک تصاویر Google Earth به دست آمد. در این تحقیق به شبکه بزرگراهی متشکل از بزرگراه های سراسری و بزرگراه های استانی اشاره کردیم که دارای سرعت بیش از 60 کیلومتر بر ساعت بودند و تمامی بزرگراه ها برای نشان دادن ظرفیت های مختلف ترافیکی به دو نوع تقسیم شدند: راه غیر سریع السیر و بزرگراه. (سرعت: 60 کیلومتر در ساعت < غیر سریع السیر < 80 کیلومتر در ساعت، 80 کیلومتر در ساعت < بزرگراه < 120 کیلومتر در ساعت، جریان ترافیک: 5000 اتومبیل در روز < غیر تندرو < 25000 اتومبیل در روز، بزرگراه > 25000 اتومبیل /day؛ کنترل دسترسی: غیر سریعالسیر کنترل دسترسی با تقاطعهای علامتدار نداشت، بزرگراهها کنترل دسترسی کامل بدون تقاطعهای علامتدار داشتند؛ هزینه یا خیر: غیر سریعراه رایگان بود، بزرگراه رایگان نبود.
2.3. تراکم بزرگراه
بسیاری از مطالعات تجربی، علیت بین ساخت بزرگراه ها و توسعه محلی را تایید کرده اند [ 25 ، 26 ]. شاخص تراکم بزرگراهها را میتوان برای انعکاس فرآیند شهرنشینی و رونق اقتصاد و جمعیت استفاده کرد [ 17 ، 19 ]. شاخص تراکم بزرگراه (HDI) برای ردیابی تغییرات در زیرساخت بزرگراه در طول زمان در دشت هانگ جیا-هو طراحی شده است و به صورت زیر تعریف می شود:
جایی که [ خطای پردازش ریاضی ]HDIدر(km/100 km2 ) تراکم بزرگراه در هر منطقه در سال t است. [ خطای پردازش ریاضی ]HDIpt(km/person) تراکم سرانه بزرگراه در سال t است. [ خطای پردازش ریاضی ]HLتی(km) طول کل بزرگراه در سال t است. [ خطای پردازش ریاضی ]TAمساحت کل دشت هانگ جیا هو است. و [ خطای پردازش ریاضی ]TPتیکل جمعیت دشت هانگ جیا هو در زمان t است.
2.4. تحلیل الگوهای فضایی
2.4.1. متریک چشم انداز
در زمینه اثرات زیست محیطی زیست محیطی، ساخت بزرگراه ها به طور مستقیم و غیرمستقیم باعث تغییر کاربری زمین می شود [ 4 ]. این تأثیرات ساختار چشم انداز را تغییر می دهد و پیامدهای نامطلوب زیادی مانند از دست دادن تنوع زیستی و آلودگی خاک و آب ایجاد می کند [ 27 ، 28 ]. معیارهای چشم انداز در اندازه گیری اطلاعات مکانی دقیق و الگوهای پویا مفید هستند [ 29 ، 30 ].
در مطالعه ما تأثیر مستقیم و تأثیر غیرمستقیم اندازهگیری شد. تأثیر مستقیم فقط اشغال منظر ناشی از ساخت و ساز بزرگراه را در نظر گرفت و تغییرات کاربری زمین در منطقه اثر بزرگراه (0-2000 متر) را در طول دوره مطالعه نادیده گرفت. بر اساس کاربری زمین در سال 1990، ما فرض کردیم که چشم انداز در منطقه اثر بزرگراه (0-2000 متر) در سال 2000 و 2010 تغییر نکرده است. سپس، معیارهای چشم انداز برای تجزیه و تحلیل تاثیر مستقیم بزرگراه ها محاسبه شد. در مقابل، تاثیر غیرمستقیم تغییر کاربری زمین در منطقه اثر بزرگراه (0-2000 متر) ناشی از بزرگراهها را منعکس میکند.
مجموعه بزرگی از معیارها برای توصیف الگوهای مکانی و زمانی ساختار کاربری زمین تحت تأثیر بزرگراه ها توسعه یافته است [ 31 ، 32 ]. با در نظر گرفتن پیامدهای اکولوژیکی معیارهای مختلف و حذف افزونگی، ما چهار معیار منظر را برای سطح منطقه انتخاب کردیم ( جدول 1 ): تراکم لکه (PD)، شاخص شکل منظر (LSI)، میانگین فاصله نزدیکترین همسایه اقلیدسی (ENND) و تنوع شانون. شاخص (SHDI). این معیارها منعکس کننده چگالی، الگوی فضایی ساختاری، اتصال و تنوع چشم انداز منطقه هستند. این شاخص ها در نرم افزار FRAGSTATS 4.2 [ 33 ] محاسبه شد .
2.4.2. تحلیل دینامیکی تغییر کاربری زمین
منطقه اثر جاده به عنوان یک واحد تحلیل مشترک برای ارزیابی تأثیر فعالیت های حمل و نقل بر محیط طبیعی یا اقتصاد اجتماعی عمل می کند [ 34 ، 35 ]. در این مطالعه، تجزیه و تحلیل بافر برای نظارت بر واریانس فضایی تغییرات الگوی منظر در منطقه اثر بزرگراه [ 35 ، 36 ] مورد استفاده قرار گرفت. با این حال، هیچ استانداردی برای تعیین منطقه اثر بزرگراه وجود ندارد و مطالعات همبستگی ثابت کرده اند که اثر بزرگراه بر تغییر کاربری زمین بیش از 1 کیلومتر گسترش یافته است [ 34 ، 37]]. با توجه به روند سریع شهرنشینی و ویژگیهای توپولوژیکی در دشت Hang-Jia-Hu، منطقهای را که 2 کیلومتر به هر طرف از بزرگراه فاصله داشت به عنوان منطقه اثر بزرگراه تعریف کردیم. برای مقایسه و قابل اعتماد کردن نتایج، عرض بزرگراه بر اساس استاندارد تکنیک مهندسی بزرگراه (JT/GB01-2014) 30 متر در نظر گرفته شد. تغییرات پویای کاربری زمین بین سالهای 1990 و 2010 برای منطقه اثر بزرگراه شناسایی شد.
2.4.3. شدت توسعه زمین (LDI)
شدت توسعه زمین یک شاخص مهم برای منعکس کننده سطح بهره برداری پایدار از زمین برای یک منطقه است [ 38 ]. با توجه به برنامه ریزی مناطق اولویت توسعه ملی [ 39 ]، شدت توسعه زمین به عنوان نسبت مساحت ساخته شده به کل مساحت زمین ارائه می شود.
شدت توسعه زمین (LDI) در رابطه (3) توضیح داده شده است.
جایی که [ خطای پردازش ریاضی ]LDIمن،تیشدت توسعه زمین واحد فضایی i، سال t است. [ خطای پردازش ریاضی ]BAمن،تیمساحت زمین ساخته شده در واحد فضایی i، سال t را نشان می دهد. و [ خطای پردازش ریاضی ]TAمن،تیمساحت کل واحد فضایی i، سال t است.
در این مطالعه، ما منطقه ساخته شده شهری را بر اساس استانداردهای چین برای اصطلاحات پایه برنامه ریزی شهری [ 40 ] تعریف کردیم. محدوده یک منطقه ساخته شده شهری توسط زمین های ساخته شده به هم پیوسته بدون کوه، رودخانه های بسیار بزرگ، دریاچه ها و مناطق حفاظت شده زیست محیطی در مقیاس بزرگ تعیین می شود. ما یک تفسیر مصنوعی از تصاویر سنجش از دور را برای به دست آوردن منطقه ساخته شده شهری برای سال های 1990، 2000 و 2010 به تصویر می کشیم. نمونه ای از منطقه ساخته شده شهری به تصویر کشیده شده در شکل 2 نمایش داده شده است . در مطالعه ما، LDI برای منطقه اثر بزرگراه در منطقه ساخته شده شهری و خارج از منطقه ساخته شده شهری محاسبه شد.
2.4.4. شاخص شدت گسترش (EII)
EII یک رویکرد کمی برای نشان دادن پویایی مکانی – زمانی گسترش زمین ساخته شده ارائه می دهد و به طور قابل توجهی با سایر شاخص های شهرنشینی پرکاربرد، مانند تراکم جمعیت و درصد نفوذناپذیری [41] همبستگی دارد . این شاخص برای ارزیابی تأثیر بزرگراههای سریعالسیر و بزرگراههای غیرسرطانی در دو دوره زمانی مورد استفاده قرار گرفت. برای شناسایی روند فرآیندهای رشد زمین ساخته شده، منطقه اثر بزرگراه به 10 بازه 0.2 کیلومتری (هر دو طرف)، از 0 تا 2000 متر تقسیم شد و EII در هر کمربند اندازهگیری شد.
EII به شرح زیر تعریف می شود:
جایی که [ خطای پردازش ریاضی ]EIIمنشدت گسترش شهری در بافر i است. [ خطای پردازش ریاضی ]آمن،تی+nو [ خطای پردازش ریاضی ]آمن،تیمنطقه شهری در بافر هدف در سال t + n و سال t به ترتیب هستند. n فاصله دوره محاسبه (به سال) است. و [ خطای پردازش ریاضی ]TAمنمساحت کل واحد فضایی i است.
3. نتایج
3.1. تغییرات دینامیکی تراکم بزرگراه
تجزیه و تحلیل سینوپتیک تراکم بزرگراه شواهدی از رشد در دو دهه گذشته ارائه کرد و رشد سرانه تراکم بزرگراه ها کندتر از تراکم بزرگراه در هر منطقه بود ( جدول 2 ). مهم ترین تغییرات در بزرگراه ها بین سال های 2000 و 2010 رخ داد، زمانی که تراکم بزرگراه در هر منطقه از 1.39 کیلومتر در 100 کیلومتر مربع به 6.67 کیلومتر در 100 کیلومتر مربع افزایش یافت و تراکم سرانه بزرگراه بیش از 4 برابر افزایش یافت. الگوهای فضایی پراکنده بزرگراه از سال 1990 تا 2010 به یک شبکه متراکم تبدیل می شود ( شکل 3 ).
3.2. تأثیر مستقیم و غیرمستقیم بر الگوهای منظر ناشی از ساخت و ساز بزرگراه
ساخت و ساز بزرگراه به طور مستقیم چشم انداز در دشت هانگ جیا هو را تکه تکه کرده است، زیستگاه لبه ایجاد می کند، زهکشی رودخانه و تالاب را تغییر می دهد و جریان ژن را مسدود می کند [ 42 ]. با این حال، زمین تازه توسعه یافته قابل دسترسی از طریق بزرگراه نه تنها تکه های پراکنده متعددی را تشکیل می دهد، بلکه اشکال نامنظم تری را نیز ایجاد می کند و باعث افزایش مزاحمت انسان در این منطقه می شود. فعالیتهای فشرده انسانی با تناسب جمعیتهای گیاهی و جانوری، انعطافپذیری اکوسیستم و کارایی خدمات اکوسیستم تداخل میکند [ 43 ، 44]]. نتایج ما نشان میدهد که در مقایسه با تأثیر مستقیم ساختوساز بزرگراه، تأثیر غیرمستقیم به چشمانداز لبههای پیچیدهتر، شکل نامنظمتر، اتصال کمتر و تنوع بیشتر میدهد که با مقادیر بالاتر PD، LSI و SHDI و مقادیر پایینتر ENND مشهود است. ( شکل 4 ). علاوه بر این، وخامت چشم انداز در دوره دوم (2000-2010) شدیدتر از دوره اول (1990-2000) بود. به طور کلی، بدتر شدن الگوی چشمانداز در طول دوره 2000 تا 2010 کاهش یافت، عمدتاً به دلیل بهبود مقررات و قوانینی که گسترش شتابان زمینهای ساخته شده را کنترل میکرد.
3.3. تغییرات الگوی ناشی از تأثیر غیرمستقیم ساخت بزرگراه
3.3.1. تغییرات کاربری زمین در منطقه اثر بزرگراه
گسترش زمین ساخته شده که زمینهای کشاورزی، جنگلها و بدنههای آبی را پوشش میداد، یکی از اجزای اصلی تغییر کاربری زمین در منطقه اثر بزرگراه بود ( شکل 5 )، که به 87.16٪ از کل منطقه تغییر در طول دو دهه گذشته کمک کرد. در میان این سه نوع، بزرگترین انتقال در زمین های کشاورزی اتفاق افتاد. در دوره اول (1990-2000)، 276.1 کیلومتر مربعاز زمین های زراعی به زمین های ساخته شده تبدیل شد که 11/89 درصد از کل تغییر منطقه را تشکیل می داد. با این حال، نسبت انتقال به 68.06٪ در طول 2000 تا 2010 کاهش یافت. در همین حال، نسبت زمینی که از جنگل و بدنه آبی به زمین ساخته شده تبدیل شد از 3.08٪ به 16.01٪ افزایش یافت. مناطق کوچکتر از زمین کشاورزی به جنگل، آب به زمین کشاورزی و غیره تبدیل شدند. و ما آنها را با “تغییرات دیگر” ترکیب کردیم. شالیزارها نوع غالب زمین های کشاورزی در این منطقه هستند و تولید برنج و همچنین عملکردهای زیست محیطی متعددی را برای بهبود اثرات زیست محیطی شهرنشینی مانند کاهش آب و هوای محلی، تغذیه آب زیرزمینی، تصفیه هوا و غیره فراهم می کنند [13] .]. با این حال، با تبدیل آنها به زمین ساخته شده، طیف کاملی از عملکردهای محیطی از بین خواهد رفت.
توزیع فضایی رشد زمین ساخته شده ( شکل 6 ) به ما اجازه داد تا الگوهای گسترش ناشی از ساخت و ساز بزرگراه را شناسایی کنیم و سیاست های مناسب را توصیه کنیم. مطالعه ما نشان داد که از سال 1990 تا 2000، گسترش زمین ساخته شده برای اولین بار در اطراف هسته اصلی شهری رخ داد. علاوه بر این، منطقه بزرگتری از زمین های کشاورزی در منطقه شمال شرقی که نزدیکتر به شانگهای بود از بین رفت. از سال 2000 تا 2010، مقدار زیادی از زمین های کشاورزی با زمین های ساخته شده دور از مرکز شهری جایگزین شد. این نتایج نشان میدهد که زمینهای کشاورزی واقع در حاشیه شهری و نزدیک بزرگراهها قربانیان اولیه بودهاند و از بین رفتن جدی زمینهای کشاورزی ابتدا در مناطق شهری رخ داده و سپس به مناطق روستایی سرایت کرده است.
3.3.2. الگوهای گسترش زمین های ساخته شده در مناطق شهری و خارج از شهر
برای نشان دادن بیشتر تأثیر بر ساختار چشمانداز گسترش زمین ساختهشده، شدت توسعه زمین (LDI) در منطقه اثر بزرگراه در مناطق شهری و خارج از شهر در سالهای 1990، 2000 و 2010 محاسبه شد (جدول 3) . ). LDI ناحیه داخلی شهری بین سالهای 1990 و 2000 رشد قابلتوجهی داشته است، اما به سختی از سال 2000 تا 2010 افزایش یافته است، که نشان میدهد زمینهای ساخته شده در منطقه شهری اشباع شده و گسترش شدید در خارج از منطقه شهری پس از سال 2000 رخ داده است. شکل 7الگوی گسترش زمین های ساخته شده در مناطق شهری و برون شهری را نشان می دهد. در منطقه اثر بزرگراهی منطقه درون شهری، الگوی گسترش توسعه پیوسته بود. در مقابل، الگوی گسترش توسعه عمدتاً در منطقه اثر بزرگراهی منطقه بیرونی شهری ناپیوسته بود.
3.3.3. الگوهای فضایی و زمانی رشد زمین های ساخته شده در منطقه اثر بزرگراه
مناطق بزرگراه و غیر تندرو ویژگی های متفاوتی از جاذبه زمین را به نمایش گذاشتند. بین سالهای 1990 و 2000، EII در کمربند 1 به اوج خود رسید و با افزایش فاصله بافر برای مناطق غیر تندرو و بزرگراه کاهش یافت ( شکل 8 ). به طور خاص، روند کاهشی قابل توجهی در کمربندهای 1-2 شناسایی شد. برای هر دو منطقه غیر تندرو و بزرگراه، EII از سال 2000 تا 2010 به تدریج بر اساس مقادیر بین 1990 و 2000 افزایش یافت. پس از کمربند 2، ΔEII از الگوی حرکت از کوچک به بزرگ در هر شکل گذشت. این نتایج تأیید کرد که گسترش چشمگیر زمین های ساخته شده در کمربند 1 رخ داده است، و ناحیه رشد سریع زمین ساخته شده به تدریج از کناره های بزرگراه ها به سمت خارج تغییر مکان داده است.
تضاد بین شکل 8 a,b و شکل 8c نشان داد که تغییر EII در امتداد ناحیه غیر اکسپرس به تدریج کاهش یافته است. در مقابل، تغییر EII در امتداد منطقه بزرگراه به تدریج افزایش یافت، همانطور که با مقایسه شکل 8 d و شکل 8 e نشان داده شده است. تغییرات نشان داد که ساخت بزرگراهها باعث جذب بیشتر و بیشتر زمینهای ساخته شده و مقدار زیادی از انتقال زمین شد.
4. بحث
4.1. توسعه بزرگراه تحت شهرسازی سریع
تراکم بزرگراه در هر منطقه از دشت Hang-Jia-Hu بیش از 12 برابر افزایش یافت و تراکم سرانه بزرگراه تقریباً شش برابر شد. تراکم بزرگراهها تا پایان سال 2010 بسیار بیشتر از سطح یک کشور توسعه یافته بود، به ویژه تراکم بزرگراه [ 45 ]. چندین مطالعه نشان داده اند که روابط بازخورد دایره ای تعاملی بین سیستم حمل و نقل، توسعه اقتصادی محلی و جمعیت وجود دارد [ 18 ، 25 ، 28 ، 31 ، 46.]. ساخت بزرگراه ها دسترسی منطقه ای را افزایش می دهد و فعالیت های انسانی در طول مسیرهای حمل و نقل را افزایش می دهد. در نتیجه، یک سیستم بزرگراهی مناسب، پروژههای تجاری و املاک جدید را جذب میکند که منجر به رونق توسعه اقتصادی و جمعیت میشود. با بهبود کیفیت زندگی، تقاضای سفر افزایش می یابد که به نوبه خود باعث گسترش و بهبود شبکه حمل و نقل می شود. همانطور که انتظار می رفت، دریافتیم که تولید ناخالص داخلی و جمعیت با مسافت پیموده شده بزرگراه در این دو دوره رابطه قوی داشتند ( شکل 9).). از زمان “سیاست بازگشایی” در سال 1978، دشت هانگ جیا-هو یک اولویت برای توسعه بوده است. با این حال، یک سیستم بزرگراه کمتر توسعه یافته، توسعه محلی را تا اوایل دهه 1990 محدود کرد. برای همگام شدن با توسعه اقتصادی، دولت محلی استراتژی های قدرتمندی را برای بهبود شرایط بزرگراه ها اجرا کرد و تصمیم به ساخت اولین بزرگراه در استان ژجیانگ در سال 1996 گرفت. در سال 1998، دولت محلی تصمیم گرفت یک “دایره چهار ساعته ترافیک بزرگراه” برای دسترسی ایجاد کند. 11 شهر استان ژجیانگ در همین حال، بزرگراه شانگهای به هانگژو که اولین بزرگراه در منطقه مورد مطالعه بود، به روی ترافیک باز شد. از آن زمان، ساخت بزرگراه ها وارد یک دوره توسعه سریع شده است ( جدول 2 ).
ساخت سریع بزرگراه ها همچنین می تواند گسترش زمین های ساخته شده را در امتداد راهروهای بزرگراه تحریک کند و به نیروی محرکه اصلی رشد شهری تبدیل شده است [ 47 ، 48 ]. در مطالعه قبلی، ما تشخیص دادیم که مناطق شهری از 501.02 کیلومتر مربع در سال 1990 به 1616.22 کیلومتر مربع در سال 2010 افزایش یافته است [ 14 ]، با افزایش خالص 1115.20 کیلومتر مربع . با این حال، 62.96٪ از زمین های جدید توسعه یافته در مناطق اثر بزرگراه بود. بزرگراه های سراسر دشت هانگ جیا هو چارچوب فضایی جدیدی برای توسعه منطقه ای ایجاد کرده اند. بزرگراه ها برای اتصال مراکز در حال توسعه از حاشیه شهری عبور می کردند و باعث رشد مناطق توسعه نیافته مجاور شدند [ 4]]. بنابراین، پارکهای صنعتی در مقیاس بزرگ و پروژههای املاک و مستغلات به مناطق حاشیهشهری کشیده شدند، و سکونتگاههای انسانی در مقیاس کوچک و شرکتهای خصوصی، که قبلاً در منطقه روستایی قرار داشتند، برای جستجوی هزینههای حمل و نقل کمتر و راحتی بیشتر توسعه یافتند [49 ] .
4.2. ویژگی های فضایی از دست دادن زمین های کشاورزی مرتبط با ساخت بزرگراه
در چارچوب حفاظت از محیط زیست، ساخت بزرگراه که رشد اقتصادی یا جمعیتی را تقویت می کند، تغییرات مستقیم و غیرمستقیم را در الگوهای چشم انداز ایجاد می کند [ 4 ]. مطالعه ما نشان میدهد که تغییرات غیرمستقیم کاربری زمین ناشی از ساخت بزرگراه تأثیر بیشتری بر الگوی چشمانداز منطقهای دارد. چندین مطالعه همچنین نشان داده اند که تغییر کاربری اراضی بیشتر در نزدیکی بزرگراه اتفاق می افتد [ 4 ، 27]]. در دو دهه گذشته، زمینهای کشاورزی سابق 76.07 درصد از کل مساحت زمینهای ساختهشده جدید ناشی از تأثیر غیرمستقیم بزرگراهها را به خود اختصاص دادهاند. نتایج ما از این ایده حمایت میکند که سکونتگاههای انسانی به راحتی به زمینهای کشاورزی تجاوز میکنند، زیرا سکونتگاهها عموماً در مناطق دشتی با زهکشی خوب شهرها یا سیستمهای حملونقل قرار دارند [ 34 ، 37 ، 48]]. با این حال، کاهش چشمگیر زمین های کشاورزی، پایان دادن به تاریخ طولانی خاک ورزی زمین و عملکردهای حمایتی زیست محیطی، امنیت تامین غذا و پایداری منطقه مورد مطالعه را تهدید می کند. علاوه بر این، تخریب ساختار زمین کشاورزی نیز می تواند منجر به زوال زیست محیطی شود. به عنوان مثال، تأثیر مستقیم ساخت و ساز بزرگراه، لکههای زمینهای کشاورزی را جدا کرده و موانعی برای جریان انرژی در اکوسیستمهای کشاورزی ایجاد کرده است [ 36 ]، و تأثیر غیرمستقیم ساخت بزرگراه، زمینهای کشاورزی را تکه تکه کرده و خطرات بالقوه هجوم آفات و فرسایش را افزایش داده است [ 49 ] .
با توجه به شرایط مناسب جغرافیایی و سیاست توسعه، گسترش زمین های ساخته شده یک پیامد اجتناب ناپذیر از روند سریع شهرنشینی در دشت هانگ جیا-هو بوده است. در آغاز دهه 1990، تملک زمین و اجاره زمین باعث جذب سرمایهگذاریها برای افزایش رشد اقتصادی و اشتغال شد. با توسعه سیستم بزرگراهی، رشد شدید شهری ابتدا در حاشیه شهری رخ داد، جایی که مرزهای شهری به طور چشمگیری بین سال های 1990 و 2000 گسترش یافت. پس از سال 2000، تجارت الکترونیک و تدارکات پررونق باعث ایجاد بسیاری از شرکت های خصوصی در مقیاس کوچک در هانگ شد. -دشت جیا هو. این شرکتها ترجیح میدهند برای راحتی بیشتر و هزینههای کمتر، دور از شهر و در نزدیکی بزرگراهها قرار بگیرند. نتایج ما نشان می دهد که سه نوع رشد شهری رایج (پر کردن،50 ، 51 ] به طور گسترده در مناطق شهری جدید توسعه یافته مشاهده شده است، و پر شدن و گسترش لبه نیز شناسایی شده است. در نتیجه، مقدار زیادی از زمین های کشاورزی پیوسته به زمین های ساخته شده در منطقه شهری از دست رفت. در مقابل، رشد دورافتاده در میان لکههای زمینهای کشاورزی در منطقه روستایی پراکنده ضعیف بود، که به افزایش تکه تکه شدن و بیثباتی زمینهای کشاورزی نیز کمک کرد.
تأثیر بزرگراه بر EII به مسافت، زمان و نوع مسیر متکی بود. نتایج مشابهی برای شنژن یافت شد: گسترش زمین توسعه یافته همراه با افزایش بافرهای بزرگراه در مناطق شهری [ 52 ]. به طور کلی، قوی ترین توسعه زمین در نزدیکی بزرگراه رخ داده است که در آن منطقه گسترش بزرگتر می شود و به یک ساختار ساده پیوسته تر تبدیل می شود. با این حال، با افزایش فاصله، سکونتگاههای پراکنده افزایش یافت [ 28]. بنابراین، زمین های کشاورزی می توانند به راحتی پس از گسترش شدید ناپایدار شوند. علاوه بر این، با مقایسه EII در همان فاصله، می توان مشاهده کرد که جذب زمین در امتداد بزرگراه ها نسبت به مسیرهای غیر تندرو معنی دارتر بود. تسو همچنین ثابت کرد که بزرگراه های سطح بالا الگوی توسعه محلی را به طور جدی تری در تایوان تحت تاثیر قرار می دهند [ 53 ]. این نتایج نشان میدهد که زمینهای کشاورزی واقع در منطقه اثر بزرگراه با خطر بیشتری از اختلال مواجه هستند.
4.3. پیامدهای سیاست حفاظت از زمین های کشاورزی بر تأثیر بزرگراه
در دشت Hang-Jia-Hu، نسبت انتقال زمین های کشاورزی در منطقه اثر بزرگراه در دوره 1990-2000 بسیار بیشتر از دوره 2000-2010 بود. این تغییر عمدتاً به یک سری اصلاحات در سیاست زمین در آغاز دهه 1990 نسبت داده شد. پس از اینکه سیستم برنامه ریزی با اقتصاد بازار در سال 1993 جایگزین شد، افزایش سرمایه گذاری خارجی سرعت شهرنشینی در چین را تسریع کرد. با اجرای تمرکززدایی مالی، دولت محلی توسعه اقتصادی را از طریق اجاره و شارژ زمین دنبال کرد. در همین حال، وزارت ارتباطات (MC) تصمیم گرفت تا در سال 1993 سیستم ملی بزرگراهی را برای همگام با توسعه سریع اقتصادی احداث کند. از آن زمان، شهرهایی که دسترسی مناسبی داشتند، احتمال بیشتری برای از دست دادن زمین های کشاورزی داشتند [ 11]. با این حال، از دست دادن بیش از حد زمین های کشاورزی توسط “دستورالعمل برای حفاظت از زمین های کشاورزی اولیه” در سال 1994 و قانون تجدید نظر شده زمین در سال 1998 کاهش یافت [10 ، 11 ، 54 ] . نتایج ما نشان میدهد که این سیاستهای حفاظت از زمینهای کشاورزی از تبدیل زمین ساخته شده از زمینهای کشاورزی در سالهای 2000-2010 جلوگیری کرد. مشابه منطقه دلتای رودخانه مروارید، نرخ گسترش شهری در سال 2003-2008 کاهش یافت [ 55 ]. افزایش نیازهای ساخت و ساز بزرگراه به دلیل توسعه تجارت الکترونیک و تدارکات، تضادهای کاربری زمین بین زمین های ساخته شده و زمین های کشاورزی را تشدید خواهد کرد. بنابراین، زمین های کشاورزی همچنان در معرض خطر ساخت و ساز بزرگراه خواهد بود.
اگرچه درصد زمین های ساخته شده تبدیل شده از زمین های کشاورزی طی دوره 2000-2010 کاهش یافت، ما متوجه شدیم که منطقه جدید توسعه یافته همیشه در مناطق روستایی نزدیک بزرگراه ها توزیع شده است. دو دلیل ممکن می تواند این پدیده را توضیح دهد: (1) پس از سال 2000، بسیاری از صنایع برای زمین و نیروی کار ارزان به مناطق روستایی منتقل شدند، جایی که توسعه اقتصادی محلی و رشد جمعیت باعث افزایش تقاضا برای ساخت بزرگراه شد. و (2) زمینهای کشاورزی روستایی در نزدیکی بزرگراه به دلیل راحتی مکانها و قیمت پایین زمین، کسبوکارها را به خود جذب کرد. بنابراین، دولت های محلی مجبور شدند برای توسعه اقتصادی محلی، زمین های کشاورزی را به زمین های غیر کشاورزی تبدیل کنند. چنین وضعیتی همچنین در منطقه سو-شی-چانگ [ 12 ] و ووهان چین [ 56] شناسایی شد.]. این مشکل منطقه روستایی توجه دولت مرکزی را به خود جلب کرد. استراتژی کاربری اراضی “افزایش در مقابل کاهش تعادل” توسط وزارت زمین و منابع (MLR) در سال 2005 پیشنهاد و در سال 2010 اجرا شد. هدف اصلی این سیاست کاربری زمین دستیابی به تعادل بین افزایش ساخت و ساز شهری است. زمین و کاهش اراضی ساخته شده روستایی. در نتیجه، زمینهای ساختهشده روستایی سابق را میتوان بازیابی کرد یا بهعنوان زمینهای کشاورزی تجمیع کرد تا کاهش زمینهای کشاورزی را در طول فرآیند شهرنشینی تأمین کند [ 57 ]. علاوه بر این، وزارت زمین و منابع (MLR) انتقال ساخت و ساز زمین های کشاورزی اولیه را به زمین های کشاورزی اصلی دائمی اعلام کرد تا از سال 2014 هرگونه تصرف در زمین های کشاورزی برتر ممنوع شود [58 ]]. با این حال، هماهنگی ضعیف بین برنامه ریزی شهری، برنامه ریزی توسعه اقتصادی و برنامه ریزی کاربری زمین مانعی برای اجرای موفقیت آمیز برنامه ریزی کاربری زمین ایجاد کرد [ 55 ]. بنابراین، سیستم مدیریت کاربری اراضی باید به منظور تطبیق تضادهای برنامه ریزی های مختلف توسعه و تدوین مجموعه ای عالی از قوانین برای حفظ توسعه پایدار مناطق روستایی مورد توجه قرار گیرد.
علاوه بر این، این سیاستهای سختگیرانه حفاظت از زمینهای کشاورزی به جلوگیری از تلفات کامل زمینهای کشاورزی کمک میکند. با این حال، چشم انداز کشاورزی منسجم هنوز به دلیل اثرات مستقیم و غیرمستقیم ساخت و ساز بزرگراه، به ویژه در مناطق سریع السیر، به دلیل عدم برنامه ریزی یکپارچه برای الگوی فضایی زمین های کشاورزی، تکه تکه شده است. زمین های کشاورزی پراکنده با مکانیزاسیون کشاورزی برای عملیات در مقیاس بزرگ تداخل می کند که می تواند به بهبود کارایی و کمیت تولید غلات کمک کند [ 59 ]. علاوه بر این، با در نظر گرفتن پیامدهای اکولوژیکی مرتبط با از دست دادن زمینهای کشاورزی، یک سیستم حفاظتی کلی از زمینهای کشاورزی باید برای تقویت کنترل فضایی و کاهش اثرات نامطلوب ناشی از ساختوساز بزرگراه ساخته شود.
5. نتیجه گیری ها
چین شاهد افزایش تضاد کاربری زمین بین رشد زمین ساخته شده و از دست دادن زمین های کشاورزی بوده است. اگرچه گزارشهای زیادی سعی کردهاند این مشکل را در مناطق شهری یا روستایی توضیح دهند، اما تعداد کمی از محققان بر تعامل بین تأثیر بزرگراه و از دست دادن زمینهای کشاورزی تمرکز کردهاند. مطالعه ما سعی کرده است این شکاف تحقیقاتی را با تجزیه و تحلیل اثرات مستقیم و غیرمستقیم ساخت بزرگراه و شکل و مکان تلفات زمین کشاورزی مرتبط پر کند. بر اساس تجزیه و تحلیل فضایی GIS، سنجش از دور، تجزیه و تحلیل بافر و معیارهای چشم انداز، ما تغییرات الگوی منظر ناشی از تأثیرات مستقیم و غیرمستقیم بزرگراه را تجزیه و تحلیل کردیم، و همچنین رابطه بین از دست دادن زمین کشاورزی و ساخت و ساز بزرگراه را بررسی کردیم. در نهایت، پیامدهای سیاست حفاظت از زمین های کشاورزی مورد بحث قرار گرفت.
نتایج نشان داد که یک شبکه بزرگراهی متراکم در دشت هانگ جیا هو در دو دهه گذشته ساخته شده است و توسعه بزرگراهها از سال 2000 سرعت گرفته است. زمین های جدید ساخته شده از زمین های کشاورزی از سال 2000 تا 2010 به 68.06% کاهش یافت. در منطقه اثر بزرگراه، رشد پر کردن و گسترش لبه زمین های ساخته شده به مقدار زیادی از دست دادن مستمر زمین های کشاورزی منجر شد و رشد دور از زمین های ساخته شده، زمین های کشاورزی را به ویژه در منطقه روستایی پراکنده کرد. تأثیر بزرگراهها با از دست دادن زمینهای کشاورزی به مسافت، زمان و نوع مسیر بستگی داشت. نتایج ما نشان میدهد که تأثیر بزرگراهها بر از دست دادن زمینهای کشاورزی با زمان و با دور شدن از بزرگراهها افزایش مییابد. علاوه بر این، زمین های کشاورزی واقع در منطقه اثر بزرگراه با خطر بیشتری از اختلال مواجه شدند.
به طور خلاصه، سیاستهای حفاظت از زمینهای کشاورزی، سرعت تبدیل زمینهای ساختهشده از زمینهای کشاورزی ناشی از ساختوساز بزرگراه را کاهش داد. به دلیل سردرگمی سیستم حفاظت از زمین های کشاورزی و مدیریت نامعقول، هنوز شکاف های زیادی در حفاظت کارآمد از زمین های کشاورزی و توسعه پایدار منطقه ای وجود دارد. دولتهای مرکزی و محلی باید تضادهای آشتیکننده در برنامهریزی توسعه مختلف را برای ایجاد یک سیستم حفاظتی کلی از زمینهای کشاورزی و تقویت کنترل فضایی در کاهش اثرات نامطلوب ناشی از ساختوساز بزرگراه بررسی کنند.
با این حال، با افزایش نیازهای ساخت و ساز بزرگراه به دلیل توسعه تجارت الکترونیک و تدارکات، دشت هانگ جیا هو مطمئناً ساخت و ساز شدید بزرگراه را تجربه خواهد کرد که باعث ایجاد تضادهای جدی کاربری زمین بین رشد زمین ساخته شده و از دست دادن زمین های کشاورزی خواهد شد. . انتظار می رود که نتایج یک مبنای علمی برای یک سیستم یکپارچه حفاظت از زمین های کشاورزی برای استفاده اقتصادی و فشرده از زمین فراهم کند. علاوه بر این، رویکرد جامع یکپارچهسازی GIS، متریکهای چشمانداز و تحلیل بافر بهعنوان یک ابزار منطقی برای مطالعه تأثیرات ساختوساز بزرگراه بر از دست دادن زمینهای کشاورزی نشان داده میشود. مطالعات بیشتر باید توصیههایی را تدوین کند که با یکپارچهسازی برنامهریزی حملونقل آینده، مدلسازی انواع احتمالی کاربری زمین در نزدیکی مسیرهای حملونقل، برای پایداری منطقهای مفید باشد.
بدون نظر