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        赤水河流域不同巖性下土地利用變化分析

        2023-11-20 09:06:20王嬌嬌羅婭薛習(xí)習(xí)婁晶智
        農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2023年21期
        關(guān)鍵詞:赤水河喀斯特巖性

        王嬌嬌 羅婭 薛習(xí)習(xí) 婁晶智

        (貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 555000)

        引言

        土地資源是人類賴以生存的資源,人類的一切活動(dòng)都離不開土地資源,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,土地資源的利用方式變得多樣化,而土地資源是有限的。因此,了解土地資源的變化情況,對(duì)于合理利用土地資源具有重要的指導(dǎo)意義。

        目前,對(duì)于土地利用變化的研究主要集中在某一特定區(qū)域在多年間的土地利用變化,如Liu等[1]研究了全國(guó)土地利用變化情況,結(jié)果表明,全國(guó)的土地利用變化存在著區(qū)域差異。李威等[2]通過(guò)研究長(zhǎng)江流域1980—2015年的土地利用變化情況,得出長(zhǎng)江流域的農(nóng)業(yè)用地在不斷減少。伍星等[3,4]對(duì)長(zhǎng)江流域上游的土地利用進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,2000年以后,長(zhǎng)江流域的建設(shè)用地逐漸增加。馬歡等[6]研究了赤水河流域1900—2018年的土地利用變化,結(jié)果表明,各類用地在不同階段的變化情況不同,林地和建設(shè)用地在2015—2018年變化最為明顯,林地與旱地間的轉(zhuǎn)化在2006—2015年高于1990—2000年。

        總而言之,在長(zhǎng)時(shí)間序列中,各個(gè)區(qū)域的土地利用程度或方式都會(huì)呈現(xiàn)不同程度的變化,從旱地轉(zhuǎn)化為林地,或者建設(shè)用地。但是對(duì)于用于復(fù)雜地貌的赤水河流域而言,在長(zhǎng)時(shí)間序列中的土地利用變化規(guī)律可能有所不同。原因在于赤水河流域既具有喀斯特地貌,也有非喀斯特地貌,所以研究赤水河流域的土地利用變化,對(duì)于合理利用喀斯特與非喀斯特地區(qū)的土地資源具有十分重要的研究意義。

        本文旨在通過(guò)分析赤水河流域不同巖性下的土地利用變化情況,對(duì)于合理利用喀斯特和非喀斯特的土地資源具有一定的指導(dǎo)意義,也為相關(guān)部門的國(guó)土規(guī)劃提供一定的理論參考。本文主要運(yùn)用對(duì)比分析法和GIS空間分析法。

        1 研究區(qū)概況與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        赤水河流域位于四川、云南、貴州3省交界處,如圖1所示,赤水河流域包含了4個(gè)市和16個(gè)縣級(jí)(市、區(qū))行政單位,屬長(zhǎng)江流域的支流之一,總長(zhǎng)度為436.5km,流域總面積為2.04萬(wàn)km2[5]。

        圖1 赤水河流域行政區(qū)劃[6]

        貴州省段的赤水河流域坐落于貴州省北部,面積為11392km2,途經(jīng)畢節(jié)的七星關(guān)區(qū)、大方縣、金沙縣和遵義的播州區(qū)、匯川區(qū)、習(xí)水縣、赤水市、仁懷市[7]。如圖2所示,貴州段的赤水河流域呈現(xiàn)出西南高西北低、中部地勢(shì)稍平穩(wěn)的地勢(shì)地貌分布格局。

        圖2 赤水河流域貴州段區(qū)位圖

        如圖3所示,赤水河流域貴州段的巖性主要分為3大類,喀斯特、亞喀斯特和非喀斯特,非喀斯特主要分布在西北部的赤水市,在仁懷市和桐梓縣等零星分布,喀斯特地區(qū)主要分在七星關(guān)區(qū)、大方縣、金沙縣等,亞喀斯特地區(qū)主要分布在習(xí)水縣、桐梓縣等。

        圖3 赤水河流域的巖性分布

        1.2 研究方法

        本文主要采用對(duì)比法對(duì)比分析赤水河流域貴州段在2000—2005年、2005—2010年的土地利用變化的規(guī)律;空間分析法,GIS作為空間作為分析工具,對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行掩膜提取分析、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析等,分析了2000—2005年、2005—2010年赤水河流域(貴州段)土地利用變化的情況。

        2 結(jié)果分析

        2.1 土地利用空間分布

        用Argis 10.7參照土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)赤水河流域貴州段的土地利用進(jìn)行重分類,將赤水河的土地利用類型分為6類,包含耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他用地。如圖4所示,赤水河流域貴州段的林地主要分布在西北部和西南部,中部和南部有零星分布。湖泊、流域的分布情況基本呈現(xiàn)出沿著赤水河流域的分布格局,但是整體占的面積不大。建設(shè)用地主要分布在赤水河流域的中部和南部,占了很少的比例。其他用地,如旱地和裸地主要分布在中部,且占了很大的面積??傮w而言,赤水河流域貴州段的土地利用主要以林地為主,其次為其他用地,湖泊流域第3,建設(shè)用地最少。

        圖4 赤水河流域土地利用類型分布

        2.2 2000—2010年土地利用面積變化

        如表1所示,赤水河流域自2000—2010年,耕地和林地變化的幅度最大,分別變化了489.65km2和392.96km2,即在10年間赤水河流域貴州段耕地面積減少了489.65km2,而林地增加了392.96km2,其中草地和其他用地分別增加了88.83km2和0.17km2,水域較2010年減少了0.02km2,建設(shè)用地的變化幅度不大,僅增加了0.17km2??傮w來(lái)說(shuō),赤水河流域在這10年土地利用變化的幅度相對(duì)較小,都是在草地、耕地、林地、水域、建設(shè)用地和其他用地這6種用地間相互轉(zhuǎn)換,并沒(méi)有新增加其他的土地利用類型。2000—2010年林地面積呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),但是整體來(lái)看,赤水市和習(xí)水縣林地所占的面積是最多的。建設(shè)用地主要沿赤水河流域分布,面積上并沒(méi)有很大的變化。2000—2010年未利用地的面積在減少。

        表1 2000年和2010年赤水河流域土地利用結(jié)構(gòu)

        2.3 不同巖性上的土地利用分布

        對(duì)赤水河流域的巖性進(jìn)行重分類,將亞喀斯特地區(qū)納入喀斯特地區(qū)范圍類,即將貴州段的赤水河流域分為喀斯特和非喀斯特2種巖性。如圖5所示,赤水河流域的喀斯特巖性上主要分布有耕地、林地和草地3類,而建設(shè)用地和水域分布較少。非喀斯特巖性主要分布在貴州西北部,其建設(shè)用地、林地和草地大面積分布,但是在中部,耕地、草地和林地等都是零星分布。2000年喀斯特巖性地區(qū)的林地和草地較非喀斯特巖性地區(qū)而言都是獨(dú)立分布,并沒(méi)有成片分布,如圖5a??λ固貛r性地區(qū)耕地所占的面積雖多,但是也都是呈分散分布,很難形成規(guī)模,建設(shè)用地主要分布在耕地較多的區(qū)域。如圖5b所示,非喀斯特地區(qū)的土地利用類型在西北部呈現(xiàn)面狀分布,在中部和西南部呈現(xiàn)出線狀分布,在這些地區(qū)的耕地、林地和草地也是零星分布。

        圖5 2000年赤水河流域不同巖性土地利用分布

        2010年喀斯特巖性地區(qū)的林地和草地明顯增多,耕地面積有所減少,但變化不明顯,水域面積減少了0.02km2,林地面積主要在北部和西南部增加,草地面積主要在中部增加了很多,建設(shè)用地面積保持不變,如圖6a所示。在非喀斯特巖性地區(qū),西北部和中部的耕地大面積減少,林地和草地面積增加,建設(shè)用地面積也有微小的變化。因此,從2000—2010年這10年不同巖性上的土地利用特征來(lái)看,喀斯特巖性地區(qū)的耕地較非喀斯特地區(qū)面積較大,雖然其林地和草地的面積比非喀斯特巖性地區(qū)多,但是基本上呈現(xiàn)出零星分布。對(duì)于非喀斯特巖性的地區(qū)而言,西北部的林地、草地和耕地緊密分布,建設(shè)用地也主要分布在西北部,在非喀斯特巖性地區(qū)的耕地和林地因被喀斯特巖性地區(qū)切割,而呈現(xiàn)出零星分布,如圖6b。

        圖6 2010年赤水河流域不同巖性土地利用分布

        2.4 土地利用轉(zhuǎn)移分析

        在Arcgs 10.7中通過(guò)重分類、柵格轉(zhuǎn)面、融合、相交、導(dǎo)出轉(zhuǎn)移矩陣,最后得出2000—2010年赤水河流域土地利用變化規(guī)律。由表2可知,草地的面積增加了88km2,主要由耕地和水域等轉(zhuǎn)化而來(lái)。耕地面積變化幅度較大,從3203.85km2減少到2174.42km2,減少了489km2,主要轉(zhuǎn)變成了林地、草地和建設(shè)用地。建設(shè)用地的面積微增,僅增加了7.91km2,由林地和水域轉(zhuǎn)化而成。林地增加了392km2,從2000年的6515.95km2增加到2010年的6908.88km2,耕地很大程度上都轉(zhuǎn)化成了林地,還有59.73km2的草地也轉(zhuǎn)化成了林地。在其他用地當(dāng)中,由于草地和耕地很少一部分面積的轉(zhuǎn)化,使得其他用地的面積有所增加,10年間增加了0.17km2。水域的面積在2000—2010年減少了0.02km2。

        表2 2000年和2010年赤水河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

        3 討論

        3.1 不同巖性土地利用差異分析

        由圖3可知,赤水河流域貴州段的巖性主要分為3類,典型喀斯特、亞喀斯特和非喀斯特,在Arcgis10.7中運(yùn)用重分類,將赤水河流域貴州段分為喀斯特和非喀斯特2種類型。用提取和掩模處理,將喀斯特巖性地區(qū)和非喀斯特地區(qū)分開,分別與2000年和2010年的土地利用類型做掩模處理,得到圖5和圖6。如圖5a、圖5b所示,喀斯特地區(qū)主要分布林地和草地以及建設(shè)用地,由于喀斯特巖性地區(qū)存在獨(dú)特的巖溶干旱和地下地表二元結(jié)構(gòu)[8],地表破碎,都呈現(xiàn)破碎狀分布。非喀斯特地區(qū)由于受到破碎的喀斯特地區(qū)的影響,其中部呈現(xiàn)破碎狀分布。在未受到喀斯特地區(qū)影響的西北部,林地、草地和建設(shè)用地均呈現(xiàn)出連續(xù)分布的格局,且占的面積較大。

        3.2 赤水河流域土地利用轉(zhuǎn)化分析

        2000—2010年,赤水河流域貴州段的土地利用并沒(méi)有很大的變化,均為耕地轉(zhuǎn)林地,耕地轉(zhuǎn)草地。建設(shè)用地和水域這種需要完全改變地貌格局的土地類型的面積沒(méi)有十分明顯的增加。如表1所示,在10年間,土地利用類型變化最大的是耕地,其次是林地,草地次之。如表2所示,在耕地減少的489.65km2中,絕大部分都轉(zhuǎn)化成了林地,其次為草地。林地增加的392.92km2中,很大部分來(lái)自耕地,少部分來(lái)自水域。在這10年間林地面積得以不斷擴(kuò)大,耕地面積不斷減少原因是國(guó)家出臺(tái)的退耕還林政策,加之喀斯特地區(qū)的土地分散,耕地很難形成形規(guī)模,單靠種植糧食很難維持當(dāng)?shù)厝说幕旧?jì),因此,年輕人選擇外出務(wù)工,而留在家里的老年人勞動(dòng)力有限,使得大面積的耕地?zé)o人種植,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的丟荒,土地逐漸由耕地演化為草地或者林地。

        3.3 不確定性

        本文基于2000—2010年赤水河流域貴州段的土地利用數(shù)據(jù)和巖性數(shù)據(jù),對(duì)研究區(qū)喀斯特與非喀斯特地區(qū)2000—2010年的土地利用變化情況進(jìn)行分析,但是研究只考慮了赤水河流域貴州段的土地利用變化情況,所得結(jié)論僅能代表貴州段赤水河流域的情況,并不能代表整個(gè)赤水河流域的土地利用情況,因此未來(lái)可能將從整個(gè)流域尺度來(lái)考慮。

        3.4 運(yùn)用價(jià)值

        本研究分析了赤水河流域(貴州段)2000—2010年的土地利用情況,在此基礎(chǔ)上又將赤水河流域分為喀斯特巖性地區(qū)和非喀斯特巖性地區(qū),這樣能了解到巖性是否會(huì)影響土地利用方式,結(jié)果是顯而易見的,這對(duì)于國(guó)土部門因地制宜地利用土地資源具有很強(qiáng)的理論指導(dǎo)意義。

        4 結(jié)論

        本文借助Arcgis 10.7工具,對(duì)赤水河流域貴州段2000—2020年的土地利用進(jìn)行了分析,得到以下結(jié)論。

        2000—2010年赤水河流域貴州段的土地利用面積變化最大是耕地和林地,其中耕地減少了489.65km2,林地增加了392.96km2;喀斯特巖性地區(qū)的耕地面積較非喀斯特面積較大,但是呈現(xiàn)零星分布,很難形成規(guī)模,主要分布在赤水河流域貴州段的西北部;草地和林地在非喀斯特地區(qū)的西北部連片分布,但是在中部,由于受喀斯特地區(qū)的阻隔,也呈現(xiàn)出零星分布的格局;水域、草地和其他用地沒(méi)有明顯的變化,其中建設(shè)用地在喀斯特和非喀斯特均有分布,但是都沒(méi)有成片的分布,都是零星分布于整個(gè)赤水河流域。

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