路 昌，雷國平，周 浩，楊雪昕

（東北大學(xué)土地管理研究所，遼寧 沈陽 110169）

土地利用

撓力河流域土地利用變化及地形梯度效應(yīng)分析

路 昌，雷國平，周 浩，楊雪昕

（東北大學(xué)土地管理研究所，遼寧 沈陽 110169）

研究目的：探討地形因素對土地利用格局變化的影響，揭示土地利用時空演變的原因、過程及機(jī)理，為區(qū)域土地利用規(guī)劃與管理提供決策支持。研究方法：土地利用信息圖譜法、地形位分析法和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法。研究結(jié)果：（1）各地類在地形梯度上表現(xiàn)出明顯的層級分布特征，水田、草地、水域和未利用地的地形梯度優(yōu)勢分布區(qū)均為低區(qū)段，旱地和建設(shè)用地為低、中低區(qū)段，林地為中低、中高和高區(qū)段；（2）土地利用變化以穩(wěn)定型和前期變化型為主，二者分布較為分散，穩(wěn)定型主要為低、中低地形梯度的旱地和中、高地形梯度林地，前期變化型主要為低地形梯度的旱地和中地形梯度的林地二者轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，其余圖譜類型的比例均在5%以下，分布較為集中，主要表現(xiàn)為低地形梯度耕地內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。研究結(jié)論：在自然、社會和政策因素綜合作用下，撓力河流域土地利用變化地形梯度效應(yīng)顯著，未來應(yīng)加強(qiáng)對低地形梯度耕地和中、高地形梯度林地的規(guī)劃管理。

土地利用；地形；地形位指數(shù)；土地利用變化圖譜；標(biāo)準(zhǔn)差橢圓；撓力河流域；

土地利用/覆被變化（LUCC）是人類活動作用于區(qū)域地理而形成的時空復(fù)雜系統(tǒng)過程[1]，是全球變化與土地可持續(xù)利用的核心問題[2]，運(yùn)用定量化和抽象化的各種模型是LUCC研究的發(fā)展趨勢[3]。地形通過作用于地表物質(zhì)的遷移與能量轉(zhuǎn)換影響著動植物分布和人類活動，在一定程度上決定著土地利用空間格局的形成[4-8]，研究土地利用變化與地形因素的關(guān)系對土地可持續(xù)利用具有重要意義[9]。

國內(nèi)學(xué)者圍繞土地利用變化與地形梯度二者之間的聯(lián)系進(jìn)行了大量的研究。分析方法上多采用高程、坡度等單一地形因子進(jìn)行表征[8]，雖然高程和坡度均能在一定程度上反映土地利用格局，但實(shí)際中地形因素往往共同作用于土地利用變化過程，綜合二者的地形位指數(shù)可以更準(zhǔn)確地揭示土地利用變化機(jī)理[9]；空間格局分析方面，現(xiàn)有研究多為主觀描述，直觀精確分析較少，而中心形態(tài)學(xué)（Centro graphic）中的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓（Standard deviational ellipse, SDE）側(cè)重數(shù)據(jù)的整體性、格局性和圖形性[10]，通過分析橢圓之間的相似性和差異性反映空間格局的分布方向以及各種狀態(tài)；研究區(qū)域多集中于黃土高原[4-5]、華北山區(qū)[6-9，11]和南方低山丘陵區(qū)[12-13]等地區(qū)，考慮東北糧食主產(chǎn)區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)較為單一，土地利用格局變化劇烈，生態(tài)環(huán)境問題突出，亟待進(jìn)行土地利用地形梯度效應(yīng)研究，而目前研究較為匱乏。

撓力河流域位于三江平原腹地，是該地區(qū)土地利用開發(fā)歷史最早的流域之一[14]，是中國重要的商品糧輸出基地。20世紀(jì)90年代以來，該地區(qū)推行“以稻治澇”農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，大量低洼旱地改造為水田，土地利用格局變化劇烈[15]。由于撓力河流域土地利用開發(fā)活動多基于地形特點(diǎn)進(jìn)行，研究該地區(qū)土地利用變化地形梯度效應(yīng)對土地利用的優(yōu)化調(diào)整和水土保持具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，本文通過探討地形因素對土地利用格局變化的影響，揭示土地利用時空演變的原因、過程及機(jī)理，為區(qū)域土地利用規(guī)劃與管理提供決策支持。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

撓力河流域位于黑龍江省三江平原境內(nèi)（45°43'—47°45' N，131°31'—134°10' E），地跨寶清縣、友誼縣、富錦市、七臺河市、雙鴨山市、集賢縣和饒河縣7個地市，總面積2.37×104km2，總?cè)丝?25萬人（其中農(nóng)業(yè)人口占65.4%）。流域?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，晝夜溫差較大，年均降水量約520 mm，降水季節(jié)分布不均，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。地形西南高東北低，水系自西南流向東北，地貌類型主要由平原、山地與丘陵組成。20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，該地區(qū)推行“以稻治澇”農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，土地利用格局變化劇烈，生態(tài)環(huán)境問題突出。2002年以后，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整基本結(jié)束，退耕還林還濕等生態(tài)保護(hù)政策開始實(shí)施，水田面積增長速度顯著下降。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

土地利用數(shù)據(jù)源來自1990、2002和2014年3期Landsat TM/OLI多光譜遙感影像，精度分別為30 m、30 m和15 m，月份區(qū)間分別為6—10月、7—10月和7—9月，其中1990和2002年部分遙感影像云量過大、清晰度偏低，分別選取約束年份前后一年數(shù)據(jù)進(jìn)行替換補(bǔ)充。參照全國土地利用分類體系，結(jié)合撓力河流域?qū)嶋H情況和研究目標(biāo)，將本研究土地利用類型確定為耕地（旱地和水田）、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6大類。經(jīng)幾何糾正及RGB假彩色合成，配合流域野外調(diào)查地物結(jié)果，通過人工目視解譯確定土地利用信息，最后借助Google Earth進(jìn)行解譯精度驗(yàn)證（Kappa系數(shù)均達(dá)到0.85以上），最終形成撓力河流域土地利用信息數(shù)據(jù)庫；地形數(shù)據(jù)源來自ASTER GDEM 高程數(shù)據(jù)（精度30 m），經(jīng)洼地填充后，提取研究區(qū)高程、坡度等信息。

2 研究方法

運(yùn)用土地利用圖譜法分析土地利用時空格局變化，地形位分析法分析土地利用變化和地形特征的關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析土地利用變化的空間格局特征。

2.1 土地利用圖譜法

土地利用圖譜法是分析土地利用空間變化過程的重要方法[9]。對研究區(qū)3期土地利用圖進(jìn)行空間疊加，得到土地利用變化圖譜，將其分布特征概括為5類[2]，分別為穩(wěn)定型（1990—2014年土地利用類型未發(fā)生變化）、前期變化型（僅1990—2002年土地利用類型發(fā)生變化）、后期變化型（僅2002—2014年土地利用類型發(fā)生變化）、反復(fù)變化型（1990—2014年發(fā)生2次變化，且1990和2014年土地利用類型相同）和持續(xù)變化型（1990—2014年發(fā)生2次變化，且1990和2014年土地利用類型不同）。

2.2 地形位分析法

2.2.1 地形位指數(shù) 將高程和坡度二者進(jìn)行柵格計算得到地形位指數(shù)（圖1（a）），可更清晰準(zhǔn)確地反映土地利用空間格局和地形梯度的關(guān)系[6]，公式如下：

式（1）中，T表示地形位指數(shù)；E和S分別為空間內(nèi)任何一點(diǎn)的高程和坡度值；E0和S0分別表示該點(diǎn)所在區(qū)域的平均高程和平均坡度值。高程越高、坡度越大的空間位置的地形位指數(shù)越大，而高程越低、坡度越小的空間位置地形位指數(shù)越小。

2.2.2 地形分布指數(shù) 該指數(shù)表示各地類在不同地形位區(qū)間上的分布頻率，能夠有效消除地形位梯度分段和土地利用面積差異的影響[11]，公式如下：

圖1 研究區(qū)地形位指數(shù)、土地利用變化圖譜及其標(biāo)準(zhǔn)差橢圓Fig.1 Terrain niche index, different land use mapping and SDE of the study area

式（2）中，Pij為地形分布指數(shù)；i為用地類型，j為地形級別；Aij為第i種地類在第j級地形位區(qū)間上的分布面積，Ai為研究區(qū)第i種地類的總面積；Aj為研究區(qū)第j級地形位區(qū)間上的土地總面積；TA為研究區(qū)的總面積。當(dāng) P＞1時，表示j地形位區(qū)間上i地類的分布為優(yōu)勢分布，P值越大，優(yōu)勢度越高。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法

中心形態(tài)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓能夠精確地揭示要素空間分布的多方面特征，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境[10]、社會經(jīng)濟(jì)和土地利用[16]等領(lǐng)域。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓側(cè)重數(shù)據(jù)的整體性、格局性和圖形性，通過橢圓之間的差異性分析鑒別空間格局的各種狀態(tài)，橢圓的形態(tài)在一定程度上可以反映節(jié)點(diǎn)空間組織的總體輪廓和主導(dǎo)分布方向（主要由轉(zhuǎn)角θ、沿主軸（長軸）的標(biāo)準(zhǔn)差δ1、沿輔軸（短軸）的標(biāo)準(zhǔn)差δ2和形狀指數(shù)α4要素組成），其重心（即節(jié)點(diǎn)分布中心）的遷移情況則反映總體格局特征。借助標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析方法，可直觀反映土地利用變化的空間格局特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

3.1.1 土地利用數(shù)量變化分析 1990—2014年，撓力河流域土地利用結(jié)構(gòu)以旱地、水田和林地為主，三者面積比例之和在82%以上，旱地占比最大，其次是林地和水田（圖2，封三）。研究期內(nèi)土地利用類型變化非常明顯，以水田大量增加和未利用地劇烈減少為主，水田化是最主要的景觀格局變化特征。24年間，水田、旱地和建設(shè)用地面積分別增加3555.84 km2、428.47 km2和67.57 km2，未利用地、林地、水域和草地面積分別減少了1601.63 km2、869.55 km2、676.81 km2和46.95 km2。

圖2 1990 2014年研究區(qū)土地利用空間變化情況Fig.2 Spatial variation of land use in study area during 1990-2014

3.1.2 土地利用變化圖譜分析 利用ArcGIS 10.2的空間疊加功能獲取撓力河流域土地利用變化圖譜（圖1（b）），并統(tǒng)計各圖譜類型的面積和比例情況。結(jié)果表明，5種圖譜變化類型中，穩(wěn)定型的面積最大，占總面積比例63.66%，其次為前期變化型（25.92%）；后期、反復(fù)和持續(xù)變化型3者共占總面積的10.42%，面積均小于1200 km2，表明2002—2014年土地利用變化趨緩。流域東部和南部分布的圖譜類型主要為穩(wěn)定型；前期變化型、后期變化型、反復(fù)變化型和持續(xù)變化型集中分布于流域西部、北部和中部（圖1（b））。穩(wěn)定型圖譜表征用地結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，主要類型是“旱地—旱地—旱地”和“林地—林地—林地”，分別占該圖譜面積的41.91%和40.47%；耕地水田化進(jìn)程在研究期內(nèi)持續(xù)進(jìn)行，前期和后期變化型的主要類型均為旱地轉(zhuǎn)變成水田；反復(fù)變化型主要類型是“旱地—水田—旱地”和“水田—旱地—水田”，反映旱地和水田的互相轉(zhuǎn)變存在反復(fù)性；持續(xù)變化型圖譜面積最小，主要類型是“未利用地—旱地—水田”和“水域—旱地—水田”，對水域和未利用地的開發(fā)利用類型均是水田。

運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法對撓力河流域土地利用變化圖譜的空間格局進(jìn)行分析（圖1（b））。結(jié)果顯示，各圖譜的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓均分布在撓力河干流附近，除前期變化型主軸方向?yàn)闁|南—西北向，其他4種圖譜均為西南—東北向，與地勢走向基本一致，流域土地利用變化圖譜基本為西南—東北向格局。除穩(wěn)定型標(biāo)準(zhǔn)差橢圓重心在研究區(qū)中部，其他4種圖譜的重心集中分布在北部，范圍在46°36' N—47°2' N、132°25' E—132°51' E之間，表明研究區(qū)土地利用變化集中于北部。進(jìn)一步分析，前期變化型主軸轉(zhuǎn)角（168.88°）和形狀指數(shù)（0.79）均大于其余4種類型，反映此類型分布最為分散；穩(wěn)定型標(biāo)準(zhǔn)差橢圓覆蓋面積較大，主軸和輔軸標(biāo)準(zhǔn)差分別為63.63 km、40.18 km，形狀指數(shù)0.63，此類型分布較為分散；后期變化型、反復(fù)變化型和持續(xù)變化型標(biāo)準(zhǔn)差橢圓均較為狹長，反映三者分布均較為集中，其中反復(fù)變化型最為狹長，主軸標(biāo)準(zhǔn)差99.11 km，輔軸標(biāo)準(zhǔn)差僅為8.17 km，形狀指數(shù)僅為0.08，極化現(xiàn)象非常明顯，反復(fù)變化型分布最為集中。

3.2 土地利用地形梯度效應(yīng)分析

3.2.1 土地利用結(jié)構(gòu)的地形梯度效應(yīng) 基于ArcGIS 10.2的等間隔重分類（Equal Interval Reclassify）法[5]對撓力河流域高程、坡度和地形位指數(shù)進(jìn)行分級（高程、坡度和地形位指數(shù)范圍分別為38—845、0—33、0.266—4.404），按照從小到大等分為20個級別（等級間隔分別為40.35、1.65和0.2069），再將三者均依次分為低（1—5）、中低（6—10）、中高（11—15）和高（16—20）4個區(qū)段，分別統(tǒng)計三者在不同級別上不同區(qū)段內(nèi)的面積比例情況。

研究表明，研究區(qū)高程、坡度和地形位指數(shù)比例分布差異較大。高程和坡度呈現(xiàn)出顯著的偏態(tài)分布，二者在低和中低區(qū)段比例之和分別達(dá)到98%和99%；地形位指數(shù)在低、中低、中高和高區(qū)段的比例分別為68%、17%、13%和1%，與高程和坡度相比，不同級別的比例變化相對緩慢，偏態(tài)情況明顯減小，主要原因是部分高程高坡度小、高程低坡度大的地形組合在地形位指數(shù)分布上得到了充分體現(xiàn)。

圖3 1990—2014年不同土地利用類型的地形分布指數(shù)Fig.3 Terrain distribution index of different land use types in the study area in 1990, 2002 and 2014

將各地類及土地利用變化圖譜地形分布指數(shù)大于1的地形位區(qū)間界定為優(yōu)勢區(qū)間，即該地類或圖譜主要分布在該區(qū)間；地形分布指數(shù)為0則意味該地類或圖譜在此區(qū)間內(nèi)沒有分布。撓力河流域不同土地利用類型的地形分布指數(shù)差異明顯，但各地類在3個時期的地形分布指數(shù)變化趨勢基本保持一致（圖3）。水田、水域和未利用地的地形分布指數(shù)變化趨勢相似，均為逐漸降低，優(yōu)勢區(qū)間為低區(qū)段；草地分布指數(shù)先增大后降低，主要分布在低區(qū)段；旱地和建設(shè)用地均為先增大后降低，優(yōu)勢區(qū)間為低、中低區(qū)間；林地分布指數(shù)變化趨勢為逐漸增大，5—20區(qū)段是其優(yōu)勢分布區(qū)，全部地形區(qū)段內(nèi)均分布有該地類。隨著土地利用開發(fā)活動的推進(jìn)，撓力河流域水田、草地、水域和未利用地趨向于低地形梯度，部分旱地、建設(shè)用地開始向中低地形梯度轉(zhuǎn)移，而林地逐漸向中高或高地形梯度集中。綜上，水田、草地、水域和未利用地受地形因素影響較大，而林地受地形的影響最小，其在各種地形均有分布。

3.2.2 土地利用變化圖譜的地形梯度效應(yīng) 為進(jìn)一步說明不同地形位上土地利用變化情況，本文對土地利用變化圖譜以及各圖譜主要變化類型的地形梯度效應(yīng)進(jìn)行分析（圖4—圖5），結(jié)果表明不同類型圖譜的地形分布指數(shù)差異明顯（圖5）。穩(wěn)定型的地形分布指數(shù)變化趨勢與其他4種差異較大，變化特點(diǎn)為逐漸增大，地形位優(yōu)勢區(qū)間為3—20級；前期變化型、后期變化型、持續(xù)變化型的變化趨勢較為相似，均為逐漸減小且差異較小，優(yōu)勢區(qū)間均為1—2級；反復(fù)變化型的變化趨勢為先小幅增大后持續(xù)減小，優(yōu)勢區(qū)間為1—2級。

圖4 研究區(qū)土地利用變化圖譜的地形分布指數(shù)Fig.4 Terrain distribution index for land use mapping in the study area

圖5 研究區(qū)各圖譜主要變化類型的地形分布指數(shù)Fig.5 Topographic distribution index of main types of changes in the study area

穩(wěn)定型圖譜中，主要變化類型是低、中低地形梯度的旱地和中、高地形梯度的林地保持穩(wěn)定不變，反映出旱地在低、中低地形梯度，林地在中、高地形梯度具有分布優(yōu)勢。前期變化型圖譜的主要變化類型為低地形梯度的旱地和中地形梯度的林地轉(zhuǎn)變成水田，反映了1990—2002年間，耕地水田化主要發(fā)生在低地形梯度，而林地開墾成水田主要發(fā)生在中地形梯度。后期變化型和反復(fù)變化型的主要變化類型是旱地和水田之間的相互轉(zhuǎn)變，優(yōu)勢地形梯度均為1—3級。持續(xù)變化型圖譜的主要變化類型是未利用地和水域轉(zhuǎn)變成耕地，優(yōu)勢地形梯度均為1—2級，表明研究期間低地形梯度的生態(tài)用地一直在持續(xù)減少。綜上所述，研究區(qū)水田化主要發(fā)生在1990—2002年間，來源主要為低地形梯度的旱地和中地形梯度的林地，大量低、中低地形梯度的旱地和中、高地形梯度的林地未發(fā)生改變，低地形梯度的未利用地和水域等生態(tài)用地持續(xù)減少，部分低地形梯度的水田和旱地存在反復(fù)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。

3.3 驅(qū)動因素分析

（1）自然因素是土地利用變化地形梯度效應(yīng)形成的基礎(chǔ)因素。撓力河流域高程38—200 m，坡度0°—6.6°的區(qū)域分別占土地總面積的85%和88%，大部分土地位于低海拔小坡度區(qū)域，深刻影響了研究區(qū)土地利用的基本空間格局。人類活動受限于自然條件，對土地利用來說，低海拔小坡度地區(qū)比高海拔大坡度地區(qū)更具有優(yōu)勢，因此與人類活動聯(lián)系密切的地類（水田、旱地和建設(shè)用地）主要分布在低地形梯度，而受人類活動干擾相對較弱的林地，則集中分布在中低、中高和高地形梯度。

（2）社會因素是土地利用變化地形梯度效應(yīng)形成的重要因素。1990—2002年，研究區(qū)總?cè)丝谠黾?4.8萬人，人口大量增加帶來住房需求的增加，部分耕地轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地；同時為了滿足迅速增加的糧食需求，追求更高的經(jīng)濟(jì)利益，農(nóng)戶將部分未利用地、林地和草地開墾為旱地、將大量旱地墾殖為水田，旱地開始由低地形梯度向中低地形梯度集中，耕地水田化進(jìn)程比較劇烈。2002—2014年，撓力河流域人口增長22.9萬人，但隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，土地集約利用效率提高，建設(shè)用地增長速度逐漸趨緩，增長幅度僅為1990—2002年的二分之一。同時，撓力河流域大量農(nóng)村勞動力選擇進(jìn)城務(wù)工和生活，農(nóng)業(yè)人口占比逐年降低，務(wù)農(nóng)人口隨之減少，而水田的管理投資力度明顯高于旱地，因此流域水田化進(jìn)程逐漸放緩，部分地區(qū)的耕地開始出現(xiàn)“逆水田化”現(xiàn)象，部分水田重新轉(zhuǎn)變?yōu)楹档亍?/p>

（3）政策因素。土地利用格局形成過程中，政策因素起到調(diào)控社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展用地需求的作用。1990—2002年是三江平原第4次墾荒高潮，當(dāng)?shù)卣扇≠Y金補(bǔ)貼、政策扶持等措施，推行“以稻治澇”種植模式，與之對應(yīng)，此時主要土地利用變化類型是大量低地形梯度的未利用地和林地開墾成旱地，同時大量低地形梯度的旱地轉(zhuǎn)變成水田。2000—2014年，隨著相關(guān)生態(tài)保護(hù)政策的推行、3個國家級和11個省級自然保護(hù)區(qū)的建立、濕地保護(hù)修復(fù)工程的建設(shè)，撓力河流域環(huán)境保護(hù)工作全面展開，一定程度上影響了研究區(qū)土地利用格局變化方向，研究后期林地、水域和未利用地得到很好的保護(hù)，減少幅度明顯放緩。

4 討論與結(jié)論

由于前期水田的過度擴(kuò)張，導(dǎo)致?lián)狭恿饔蜷_始出現(xiàn)土壤鹽漬化、農(nóng)田水資源供應(yīng)嚴(yán)重不足、地下水位下降和生態(tài)環(huán)境破壞等問題，逐漸引起了當(dāng)?shù)卣P(guān)注，水田擴(kuò)張的主觀意識逐漸淡化，當(dāng)?shù)卣_始逐步引導(dǎo)農(nóng)戶合理開發(fā)與科學(xué)管理水田；另一方面，撓力河流域水田化的初衷在于“以稻治澇”和獲取更高的經(jīng)濟(jì)利益，進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著“兩江一湖”改造和“高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)”等農(nóng)田工程措施的陸續(xù)實(shí)施，澇害的潛在發(fā)生風(fēng)險明顯下降，同時水田的管理投入水平高于旱地，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)投入要素成本逐年提高，水田和旱地之間的利益剪刀差逐漸縮小，旱地改造為水田的利益訴求明顯下降，由此導(dǎo)致1990—2014年撓力河流域土地利用格局變化表現(xiàn)出明顯的階段性，前期變化劇烈，后期趨緩，且變化多集中于西部、北部和中部平原地區(qū)，以水田增加和未利用地減少為主，東部和南部山地丘陵帶的土地則較為穩(wěn)定，未來的土地利用變化將會逐漸趨緩。撓力河流域各地類受地形因素影響程度不一，地形梯度分布特征差異顯著。水田和草地、水域、未利用地受地形因素影響較大，優(yōu)勢地形梯度均在低區(qū)段；旱地與建設(shè)用地主要分布在低、中低區(qū)段；林地受地形的影響最小，其在各種地形均有分布。研究區(qū)水田化主要發(fā)生在1990—2002年，來源主要為低地形梯度的旱地和中地形梯度的林地，大量低、中低地形梯度的旱地和中、高地形梯度的林地未發(fā)生改變，低地形梯度的未利用地和水域等生態(tài)用地持續(xù)減少，部分低地形梯度的水田和旱地存在反復(fù)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。在自然、社會和政策因素綜合作用下，撓力河流域土地利用存在部分不合理利用現(xiàn)象，土地利用變化地形梯度效應(yīng)較為顯著。在研究區(qū)未來土地利用規(guī)劃中，應(yīng)以土地利用變化地形梯度效應(yīng)為依據(jù)，對該地區(qū)低地形梯度耕地和中、高地形梯度林地加強(qiáng)規(guī)劃管理，為實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。

通過分析發(fā)現(xiàn)，與利用高程、坡度單一因子進(jìn)行地形梯度分析相比，地形位指數(shù)可以綜合反映地形因素對土地利用格局變化的影響，而標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析法對土地利用變化圖譜空間格局的反映比傳統(tǒng)定性描述更為直觀精確。此外，與高原、山區(qū)[4-9]等區(qū)域相比，糧食主產(chǎn)區(qū)土地利用變化的地形梯度效應(yīng)具有一定的獨(dú)特性，耕地和林地地形梯度的分布范圍更為廣泛。以此分析結(jié)果為基礎(chǔ)，依據(jù)地形梯度的差異將區(qū)域劃分成若干分區(qū)，針對不同分區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局運(yùn)用相關(guān)模型進(jìn)行具體優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地差異化和可持續(xù)利用，將是今后下一步研究的方向。

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Terrain Gradient Effect Analysis of Land Use Change in Naoli River Basin

LU Chang, LEI Guo-ping, ZHOU Hao, YANG Xue-xin
（Institute of Land Management, Northeastern University, Shenyang 110169, China）

The purpose of this paper is to explore the influence of terrain factors on land use pattern change, to reveal the reasons, process and mechanisms of land use spatial and temporal evolution, and to provide decision support for regional land use planning and management. The research methods include land-use information mapping, topographic position analysis and standard deviation ellipse analysis. The results show that: 1）the different land use types exhibit clear hierarchical distribution associated with the terrain gradient. The paddy fields are gradually accumulating on the low terrain gradient, the dry land are on the medium-low terrain gradient and the woodland are on the medium-high and high terrain gradient. 2）The main land-use changes are the stable type and pre-phase change type, which are more dispersed. The dry land with low and medium-low gradient and the forest land with medium and high gradient which have few change, belong to the stable type. The pre-phase change type includes the low gradient cultivated land that have an increasing number of paddy fields, and the medium gradient forest land that have been converted to cultivated land. The proportion of other mapping types are below 5%, the main type of which is the internal structure transformation of cultivated land with low gradient. Under the interaction of natural, social and political factors, the Naoli River basinterrain gradient effects of land use change are significant. We should strengthen the planning and management of low gradient cultivated land as well as medium and high gradient forest land in the future.

land use; terrain; terrain position index; land use change mapping; standard deviation ellipse; Naoli River Basin

F301.2

A

1001-8158（2017）08-0053-08

10.11994/zgtdkx.20170828.095140

2017-04-21；

2017-07-02

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41671520）。

路昌（1990-），男，山東臨沂人，博士研究生。主要研究方向?yàn)橥恋乩门c規(guī)劃。E-mail: chang20081990@126.com

雷國平（1963-），男，黑龍江青岡人，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)橥恋乩门c規(guī)劃。E-mail: guopinglei@126.com

（本文責(zé)編：王慶日）