王志成 張輝 張超 劉江華 陳都都（塔里木河流域阿克蘇管理局新疆阿克蘇843300西南林業(yè)大學(xué)云南昆明6504）

新疆阿克蘇灌區(qū)土地資源合理利用及變化分析

王志成1張輝1張超2劉江華2陳都都2
（1塔里木河流域阿克蘇管理局新疆阿克蘇8433002西南林業(yè)大學(xué)云南昆明650224）

阿克蘇灌區(qū)土地資源和水資源的合理利用已成為當(dāng)?shù)孛媾R的重要科學(xué)問(wèn)題。本文利用5期遙感影像解譯數(shù)據(jù)，分別從阿克蘇灌區(qū)土地利用的時(shí)間差異性和空間差異性2方面進(jìn)行定量分析，研究了阿克蘇灌區(qū)1998-2014年土地利用變化的時(shí)空特征，為今后合理利用灌溉水資源提供重要依據(jù)。

土地利用；時(shí)空變化；水資源；阿克蘇灌區(qū)

引言

土地利用變化是自然環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)綜合作用的產(chǎn)物[1]。近年來(lái)，由于阿克蘇河流域人口增加、社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和大規(guī)模農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)，致使流域水資源供需矛盾日益突出[2]。當(dāng)前，阿克蘇灌區(qū)已成為新疆乃至全國(guó)重要的糧食、棉花和瓜果生產(chǎn)基地[3-4]。以阿克蘇灌區(qū)為研究區(qū)，開(kāi)展針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的土地利用變化研究，可以總結(jié)研究時(shí)段內(nèi)阿克蘇灌區(qū)的土地利用變化規(guī)律[5]，發(fā)現(xiàn)灌區(qū)當(dāng)前土地利用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)現(xiàn)有土地利用狀況的模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)灌區(qū)土地利用空間格局和數(shù)量的預(yù)測(cè)[6-7]，為制定灌區(qū)科學(xué)合理的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案提供參考，對(duì)實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源合理利用具有重要意義。

基于1998年、2002年、2006年、2010年和2014年6-9月成像的共5期Landsat TM/ETM/OLI遙感影像解譯結(jié)果，采用土地利用程度變化模型和土地利用空間變化模型[8]，定量分析阿克蘇灌區(qū)1998-2014年土地利用變化的時(shí)間差異性和空間差異性，得出阿克蘇灌區(qū)今后土地資源和水資源時(shí)空配置的重要參考數(shù)據(jù)。

1 時(shí)間差異性分析

1.1 數(shù)量變化分析

從阿克蘇灌區(qū)1998-2014年土地利用變化情況（表1）可以看出，近17年間阿克蘇灌區(qū)草地、林地、其他土地和水域面積呈逐年減少趨勢(shì)，耕地、建設(shè)用地和園地面積逐年增加。其中，其他土地變化幅度最大，面積由1998年的100.74萬(wàn)hm2減少到2014年的73.39萬(wàn)hm2，減少了12.38%；林地減少幅度較大，由1998年的16.94%減少到2014年的14.38%，減少了2.56 %；草地和水域均有小幅減少。耕地增幅最大，面積由52.54萬(wàn)hm2增加到73.39萬(wàn)hm2，增加了9.43%；園地增幅也較大，由1998年的5.17%增加到2014年的12.66%，增幅7.49%；建設(shè)用地增幅較小但保持穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表11998 -2014年阿克蘇灌區(qū)土地利用變化

1.2 方向變化分析

根據(jù)土地利用綜合動(dòng)態(tài)度可從整體上反映阿克蘇灌區(qū)土地利用的變化情況。但是，土地利用變化是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，不僅包含了某種地類(lèi)向其他地類(lèi)的轉(zhuǎn)出，同時(shí)還包含了其他地類(lèi)向該地類(lèi)的轉(zhuǎn)入。若轉(zhuǎn)入部分和轉(zhuǎn)出部分?jǐn)?shù)量相等，則區(qū)域土地利用在其綜合變化率上并不能得到真實(shí)反映。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣不僅可以反映出不同土地利用類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換方向，還可以反映它們之間的數(shù)量變化關(guān)系。因此，采用土地利用動(dòng)態(tài)度雙向變化率模型，結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)研究區(qū)1998-2014年的土地利用動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析。

從整體來(lái)看，阿克蘇灌區(qū)已變化面積占土地總面積的34.84%。其中，其他土地的變化面積占總體變化面積的35.52%，耕地的變化面積占總體變化面積的27.07%，園地的變化面積占總體變化面積的21.51%，其他幾種類(lèi)型的變化面積所占比重較小。阿克蘇灌區(qū)近年的土地利用類(lèi)型之間的變化主要表現(xiàn)為其他土地、耕地和園地的變化。

表21998 -2014年阿克蘇灌區(qū)土地利用雙向變化分析

2 空間差異性分析

2.1 耕地的轉(zhuǎn)入面積較大，且主要分布于阿克蘇市與阿瓦提縣交界處、阿克蘇市與阿拉爾市交界處以及溫宿縣東北部地區(qū)，其他地區(qū)如阿克蘇市中部、阿拉爾市和烏什縣與溫宿縣交界處亦有分布，但較為零散。園地轉(zhuǎn)入面積較大，在烏什縣與溫宿縣分布較為集中，阿克蘇市、阿瓦提縣和阿拉爾市分布零散。其他類(lèi)型轉(zhuǎn)入較少但分布集中，特征明顯。草地轉(zhuǎn)入主要分布于水庫(kù)周邊，水域轉(zhuǎn)入主要分布于河流兩側(cè)，林地分布于阿瓦提縣南部和沙雅縣東部，其他土地主要分布于灌區(qū)邊緣與原有的其他類(lèi)型相接的地方，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入主要分布于居民區(qū)周邊，尤其在阿克蘇市周邊居多。

2.2 其他土地轉(zhuǎn)出面積最大，且分布范圍廣泛，主要集中于阿克蘇灌區(qū)南北連接線的中部地區(qū)，水域轉(zhuǎn)出亦較多，主要分布于水庫(kù)或河流兩側(cè)，其他類(lèi)型轉(zhuǎn)出較為零散。

2.3 對(duì)比阿克蘇灌區(qū)1998-2014年各土地利用類(lèi)型變化中轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出的空間分布情況可以發(fā)現(xiàn)，土地利用類(lèi)型分布越復(fù)雜、斑塊越小的地區(qū)，發(fā)生類(lèi)型變化的概率越大；相反，類(lèi)型相對(duì)單一且面積較大的地區(qū)土地利用較為穩(wěn)定，不易發(fā)生類(lèi)型轉(zhuǎn)變；此外，不同類(lèi)型的交界地帶也容易發(fā)生相互轉(zhuǎn)變。

圖1 阿克蘇灌區(qū)2014年土地利用空間分布

3 結(jié)論與討論

1998-2014年間，阿克蘇灌區(qū)草地、林地、其他土地和水域面積呈逐年減少趨勢(shì)，而耕地、建設(shè)用地和園地面積逐年增加。土地利用類(lèi)型變化最為劇烈的類(lèi)型是其他土地、耕地和園地。其中，耕地綜合變化率雖較低，是由轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出相互抵消后的結(jié)果導(dǎo)致；園地變化最為劇烈，不僅大量轉(zhuǎn)出為其他類(lèi)型而且更有大量其他類(lèi)型轉(zhuǎn)入，雙向變化均較顯著；其他土地雖變化率較高，但主要表現(xiàn)為單向轉(zhuǎn)出?？臻g變化方面，類(lèi)型分布越復(fù)雜、斑塊越小的區(qū)域，發(fā)生類(lèi)型變化的概率越大；相反，地類(lèi)相對(duì)單一且面積較大的區(qū)域土地利用較為穩(wěn)定，不易發(fā)生類(lèi)型轉(zhuǎn)變。從整體來(lái)看，阿克蘇灌區(qū)土地利用程度逐年增加，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土地利用變化的影響程度越來(lái)越大。阿克蘇灌區(qū)土地利用正處在發(fā)展期且在人類(lèi)活動(dòng)的影響下發(fā)展速率逐漸加快。

（1）草地、林地、水域和耕地的綜合變化率不大，但雙向變化率較大。其中，草地的雙向變化率是綜合變化率的4倍，其轉(zhuǎn)移速率較大；草地主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，另有小部分轉(zhuǎn)移為其他類(lèi)型；林地的雙向變化率是綜合變化率的3倍，主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾推渌恋兀D(zhuǎn)移為其他類(lèi)型的面積較少，相對(duì)較為穩(wěn)定；水域的雙向變化率是綜合變化率的2倍，且其轉(zhuǎn)移速率較大，由水域轉(zhuǎn)出的類(lèi)型較多，主要轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、耕地、其他土地和草地，而轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地和園地的僅有小部分；耕地的雙向變化率亦達(dá)到綜合變化率的2倍多，但新增速率大于轉(zhuǎn)移速率，主要表現(xiàn)為由其他類(lèi)型轉(zhuǎn)入為耕地，從轉(zhuǎn)移矩陣中可以看出，耕地主要由其他土地轉(zhuǎn)入，其他類(lèi)型亦均有不同數(shù)量的轉(zhuǎn)入，耕地與其他類(lèi)型間的交互作用較為強(qiáng)烈。

（2）其他土地的綜合變化率與雙向變化率相差不大，但新增速率較小且轉(zhuǎn)移速率遠(yuǎn)大于新增速率，說(shuō)明是單向變化，且變化方向?qū)俎D(zhuǎn)出為其他類(lèi)型，由土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以看出，其他土地主要轉(zhuǎn)出為耕地，由于其他土地的總面積基數(shù)大，故轉(zhuǎn)出為園地和林地的部分也不容忽視。

（3）建設(shè)用地和園地的綜合變化率與雙向變化率均較大，但新增速率遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)移速率，說(shuō)明建設(shè)用地和園地是單向變化，且變化方向?qū)儆善渌?lèi)型轉(zhuǎn)入，由土地利用轉(zhuǎn)移矩陣中可以看出，建設(shè)用地主要由耕地、園地和其他土地轉(zhuǎn)移而來(lái)，園地主要由耕地和其他土地轉(zhuǎn)入。

[1]賴(lài)明華.灌區(qū)生態(tài)需水及水資源優(yōu)化配置模型研究[D].南京：河海大學(xué)，2004.

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[8]陳都都.新疆阿克蘇灌區(qū)土地利用變化預(yù)測(cè)與優(yōu)化配置研究[D].昆明：西南林業(yè)大學(xué)，2017.

新疆維吾爾自治區(qū)水利廳科技支撐項(xiàng)目（TGJAKS-SKS-2014-002）。

王志成（1963-），男，高級(jí)工程師，主要從事水資源管理研究。