阿迪力·吐?tīng)柛?，吐?tīng)枌O·哈斯木，郝永娟，阿不力 提甫·吾甫爾，楊家軍

（新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊830046）

土地利用是自然和人為活動(dòng)的綜合反映，土地利用變化可以引起自然和生態(tài)過(guò)程的變化。因此土地利用變化研究已成為全球土地利用研究的核心領(lǐng)域之一［1］。土地利用變化研究需要綜合考慮自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)多種因素，并且涉及多個(gè)學(xué)科［2］。目前我國(guó)土地利用變化研究主要集中在“脆弱區(qū)”和“熱點(diǎn)地區(qū)”，且基于大、中尺度的研究較多［3］。我們所指的脆弱地區(qū)一般是生態(tài)環(huán)境和自然條件較為敏感的區(qū)域，因而人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土地利用的影響表現(xiàn)得更為明顯，例如我國(guó)西部農(nóng)牧交錯(cuò)帶［4］、干旱半干旱的過(guò)渡帶［5－6］、以及土地資源本身較為匱乏的地區(qū)［7］。研究小尺度土地利用變化涉及該地區(qū)的資源開(kāi)發(fā)利用、食物安全、生物多樣性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定性、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境脆弱性等社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)生存與發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí)，土地利用變化模型同遙感解譯和GIS的空間分析有機(jī)結(jié)合，是我國(guó)當(dāng)前土地利用變化研究的一個(gè)重要技術(shù)特征，這在眾多的研究中都有反映［8－10］。在干旱區(qū)，土地利用主要集中在以流域?yàn)閱卧木G洲內(nèi)，有其特殊性。而本文研究對(duì)象同樣地處干旱區(qū)綠洲，其土地利用變化的獨(dú)特性符合干旱區(qū)土地利用的特殊性。針對(duì)目前干旱區(qū)土地利用變化小流域尺度研究相對(duì)薄弱的情況，本研究利用3S技術(shù)，進(jìn)行定性、定量分析，深入探討迪那河綠洲土地利用變化類(lèi)型、時(shí)空變化特點(diǎn)和演變規(guī)律，以期該地區(qū)的土地資源可持續(xù)利用、生態(tài)恢復(fù)與重建提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

迪那河綠洲位于天山南麓（41°05′—42°32′N(xiāo)，83°38′—85°25′E）塔里木河干流西北緣，巴州西部，北起秋里塔格山，南接塔河干流北岸，東邊庫(kù)爾勒市、尉犁縣，西邊庫(kù)車(chē)縣接壤，是一個(gè)沿河延伸的沖洪積平原綠洲。綠洲范圍包括阿克薩來(lái)鄉(xiāng)、哈爾巴克鄉(xiāng)、輪臺(tái)鎮(zhèn)和群巴克鎮(zhèn)、塔爾拉克鄉(xiāng)和園藝場(chǎng)。土地總面積為141.58萬(wàn)hm2，占全疆國(guó)土總面積的0.84%；綠洲面積為30.13萬(wàn)hm2，占全疆綠洲總面積的2.04%，占本縣土地總面積的21.21%。土地類(lèi)型主要包括：耕地，林地，草地，水域地，建筑用地，未利用地6種類(lèi)型。迪那河綠洲日照充足，年日照時(shí)數(shù)2 670～2 780h，熱量資源豐富，平均氣溫為10.6℃，積溫4 040～4 210℃，無(wú)霜期188d，年均氣溫日較差14.7℃。研究區(qū)2011年總?cè)丝跒?.05萬(wàn)人，其中非農(nóng)業(yè)人口為2.47萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?0.68%，維吾爾族為6.07萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?5.40%，占少數(shù)民族人口的99.31%，漢族為1.93萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?3.97%。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

迪那河綠洲數(shù)據(jù)源包括：1992年9月26日、2006年9月17日、2011年8月14日TM影像、2000年8月7日ETM影像，輪臺(tái)縣國(guó)土局提供的1∶50 000土地利用現(xiàn)狀圖，以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)地考察資料。各時(shí)期影像的軌道號(hào)為144／31，分辨率為30m，共包括6個(gè)波段。原始影像覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于研究區(qū)范圍，所以對(duì)影像進(jìn)行裁剪以獲取研究區(qū)影像資料。獲取的研究區(qū)內(nèi)影像無(wú)云層覆蓋，質(zhì)量良好。

借助3S技術(shù)，對(duì)迪那河流綠洲四期的影像進(jìn)行配準(zhǔn)、幾何校正、圖像增強(qiáng)等處理，基于預(yù)處理后的遙感影像數(shù)據(jù)，用人工目視判讀的方法解譯獲取各時(shí)期的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并結(jié)合研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)、輪臺(tái)縣統(tǒng)計(jì)年鑒和野外調(diào)查建立解譯標(biāo)志，對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到4期土地利用現(xiàn)狀。

2.2 迪那河土地利用時(shí)空變化的指標(biāo)

采用土地利用動(dòng)態(tài)變化模型，根據(jù)土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用程度綜合指數(shù)及土地利用程度變化等指標(biāo)，結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣方法，定量分析迪那河綠洲土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)變化、變化速度和程度；土地利用動(dòng)態(tài)變化體現(xiàn)在土地類(lèi)型面積變化上，利用轉(zhuǎn)移矩陣分析研究區(qū)各種土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)移，不僅能表示土地類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)移數(shù)量，還能揭示土地類(lèi)型的轉(zhuǎn)換率；土地利用動(dòng)態(tài)度變化是描述土地利用變化成因、過(guò)程，預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展變化趨勢(shì)的重要手段［11］。單一土地利用動(dòng)態(tài)度表示的是某研究區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)某種土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況［12］。其表達(dá)式為：

式中：K——單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub——研究期初和期末某一種土地利用類(lèi)型的面積（km2）；T——研究時(shí)段長(zhǎng)。

土地利用程度不僅反映土地利用中土地本身的自然屬性，也反映了人類(lèi)因素與自然環(huán)境因素的相互作用［13］。反映某一區(qū)域土地利用程度的方法主要有土地利用程度綜合指數(shù)［14］。土地利用程度根據(jù)土地自然綜合體受人數(shù)因素影響程度不同分為4級(jí)［15］，并賦予分級(jí)指（表1），從而給出土地利用程度的定量化表達(dá)式［16－17］。

式中：Lc——土地利用程度綜合指數(shù)；Bi——第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)；Ai——第i級(jí)土地利用程度分級(jí)面積百分比；n——土地利用程度分級(jí)數(shù)。

土地利用程度的變化是該區(qū)域內(nèi)多種土地利用類(lèi)型變化的結(jié)果，土地利用程度及其變化量和變化率可以定量揭示出該研究區(qū)域內(nèi)土地利用的綜合水平和變化趨勢(shì)，土地利用程度的變化量和變化率可表達(dá)為［18－19］：

式中：ΔL——土地利用程度的變化量；Lb，La——b時(shí)期和a時(shí)期研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)；Cia，Cib——表示某區(qū)域b時(shí)間和a時(shí)間第i級(jí)土地利用程度面積百分比。

式中：R——土地利用程度變化率，當(dāng)其值為正（即R＞0）時(shí)，表示該研究區(qū)域的土地利用正處于發(fā)展時(shí)期，若值為負(fù)，則表明研究區(qū)域的土地利用處于衰退期或是調(diào)整期；Ai——第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)。

表1 土地利用類(lèi)型及土地利用程度分級(jí)表

3 結(jié)果與分析

3.1 迪那河綠洲土地利用面積變化分析

通過(guò)對(duì)迪那河綠洲土地利用面積變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（表2），研究區(qū)土地利用變化具有如下特點(diǎn)：（1）耕地面積占土地總面積的比重由13.28%增加到20.99%，總面積增加了134.86km2。耕地面積增加的主要原因是新開(kāi)墾面積的增加和未利用地、草地、林地面積減小。（2）建設(shè)用地面積占土地總面積的比重由3.18%增加至12.70%，總面積增加了81.63km2。（3）未利用地面積迅速減小，減少面積達(dá)261.79km2，土地利用變化主要表現(xiàn)為未利用土地向耕地的轉(zhuǎn)化。

研究土地利用變化除了數(shù)量、程度變化外，研究各種類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)化也十分重要［20］。利用轉(zhuǎn)移矩陣，就能夠較為全面、具體地分析出研究區(qū)土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征以及變化方向，有效地揭示出土地利用類(lèi)型的具體轉(zhuǎn)化細(xì)節(jié)［21］。如表3—5所示，1992—2000年，耕地面積大幅度增加，大量的草地，林地被開(kāi)墾為耕地，分別占耕地總轉(zhuǎn)入面積的37.75%和48.89%，同時(shí)有37.45km2的耕地轉(zhuǎn)為草地等其他用地。期間有19.74km2的林地轉(zhuǎn)換為草地，而草地轉(zhuǎn)換為林地的面積約為該值的24.04%，大面積林地被毀而演變?yōu)椴莸兀觿×嗽摰貐^(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化。該時(shí)期，草地和林地轉(zhuǎn)變?yōu)樗虻?，?000年水域地總面積的35.63%和23.93%。耕地、草地和林地也在向建筑用地轉(zhuǎn)變，其中草地轉(zhuǎn)入面積達(dá)37.59%。大量的草地、林地和濕地轉(zhuǎn)變?yōu)槲蠢玫?，大于未利用地轉(zhuǎn)出的面積；2000—2006年，草地、林地、未利用地向耕地轉(zhuǎn)化，使得耕地面積增加，其中林地轉(zhuǎn)向耕地的面積占26.55%。林地面積持續(xù)減少，但水域地面積和建筑用地面積持續(xù)增加，主要轉(zhuǎn)變來(lái)源仍是耕地和未利用地，占建筑用地轉(zhuǎn)入總面積的31.93%，32.37%。該時(shí)期未利用地面積減少，其中轉(zhuǎn)為草地的面積占未利用地總轉(zhuǎn)出面積的39.41%；2006—2011年，草地和林地繼續(xù)向耕地轉(zhuǎn)變，使得耕地面積持續(xù)增加。草地和未利用地面積大幅減小，其中草地轉(zhuǎn)化為建筑用地和未利用地的面積分別占2006年草地面積的30.92%和17.42%。水域地轉(zhuǎn)為草地的面積占濕地轉(zhuǎn)出面積的15%，建筑用地的面積繼續(xù)增加，主要轉(zhuǎn)變類(lèi)型仍然是耕地和未利用地。因此，未利用地大幅減少，主要轉(zhuǎn)變類(lèi)型為草地、建筑用地和耕地，其中草地占總轉(zhuǎn)入面積最大，占81.96%。

表2 迪那河綠洲不同年份土地利用面積變化 %

表3 迪那河綠洲1992－2000年土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換矩陣 km2

表4 迪那河綠洲2000－2006年土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換矩陣 km2

表5 迪那河綠洲2006－2011年土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換矩陣 km2

3.2 迪那河綠洲土地利用變化速度分析

1992—2011年20a間迪那河土地利用變化強(qiáng)度如下：（1）耕地和建筑用地面積總體增加，但林地、草地、水域地、未利用地都減少—增加—減少。（2）1992—2000年耕地、建筑用地呈增加態(tài)勢(shì)，增加速度為4.40%，11.05%，但草地、林地呈減少趨勢(shì)，減少速度為5.45%，5.31%。（3）2000—2006年耕地和建筑用地面積在增加，未利用地、林地面積在減少。（4）2006—2011年未利用地、草地、水域地減少，而建筑用地呈現(xiàn)增加趨勢(shì)（圖1）。

可見(jiàn)隨著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加，需要大量耕地來(lái)滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的糧食和其他農(nóng)產(chǎn)品需求，從而導(dǎo)致林地、草地轉(zhuǎn)變?yōu)楦?。耕地面積的持續(xù)增加反映出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然是迪那河綠洲重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

3.3 土地利用程度的變化

通過(guò)表6可以看出，迪那河綠洲1992年、2000年、2006年和2011年土地利用綜合指數(shù)分別為174.82，176.77，203.69，225.31。該研究區(qū)的土地利用程度變化量為1.95，26.92，21.62，呈現(xiàn)先急速增加，后較緩慢變化的過(guò)程。從土地利用程度指數(shù)理論最極限（400）來(lái)分析，迪那河綠洲的土地開(kāi)發(fā)程度已達(dá)中等水平狀態(tài)。ΔL＝50.49＞0，表示迪那河綠洲20a間土地利用綜合指數(shù)上升了50.49，反映土地利用正處于中等發(fā)展期。這與該研究區(qū)的自然地理和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r相吻合。

圖1 迪那河綠洲土地利用動(dòng)態(tài)度

表6 迪那河土地利用程度綜合指數(shù)和變化量

4 結(jié) 論

（1）在自然和人類(lèi)活動(dòng)共同作用下，迪那河綠洲未利用地呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，這些變化反映了迪那河綠洲區(qū)提高經(jīng)濟(jì)效益過(guò)程中，對(duì)未利用地進(jìn)行改造和利用，但同時(shí)也對(duì)林、草植被造成了很大的破壞，對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了新的威脅。在以后的土地開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)。

（2）近20a迪那河綠洲土地利用發(fā)生了不同程度的變化。耕地和建筑用地面積總體呈增加趨勢(shì)，但林地、草地、水域地、未利用地都呈減少—增加—減少趨勢(shì)；該地區(qū)土地利用變化速度可以看出：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加，需要大量耕地來(lái)滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的糧食和其他農(nóng)產(chǎn)品需求，從而導(dǎo)致林地、草地轉(zhuǎn)變?yōu)楦亍＿@一點(diǎn)在耕地的變化數(shù)量和速度上都有明顯體現(xiàn)。

（3）迪那河綠洲1992年、2000年、2006年和2011年土地利用綜合指數(shù)分別為174.82，176.77，203.69，225.31。這表明迪那河綠洲土地利用程度正處于中等發(fā)展階段，該結(jié)論與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相吻合。

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