干旱半干旱地区土地利用／覆被变化研究——以民勤绿洲为例

２００８年８月　吉林师范大学学报（自然科学版）　№．３　第３期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ａｕｇ．２００８　干旱半干旱地区土地利用／覆被变化研究　——以民勤绿洲为例　马爱功，王杰　（兰州大学资源环境学院，甘肃兰州７３００００）　摘　要：以西北内陆干旱半干旱地区民勤绿洲为例，利用１９９２年、１９９９年和２００６年三期ＴＭ影像资料，分析民　勤绿洲１５年来土地利用／覆被变化情况，包括土地利用／覆被数量变化的幅度、速度以及土地利用／覆被空间变　化的主要类型，土地利用／覆被重心迁移的方向．结果表明：绿洲的面积先增加后又减少，但总量是增加的；绿洲　的耕地面积一直呈增加趋势；草地面积在１９９９年急剧增加，增加的草地主要由沙地转化而来，后又急剧减少到　１９９２年的水平；在空间分布上，绿洲有从下游向上游迁移的趋势，绿洲下游质量明显恶化．　关键词：民勤绿洲；土地利用／覆被变化；时空变化　中图分类号：Ｘ１４４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－１８４０－（２００８）０３．００８１．０４　土地利用／覆被变化影响生态环境和社会经济的可持续发展，近年来已成为国内外研究的热点问　题［　］．绿洲作为一种独特的地理景观，是维系干旱半干旱地区人类生存与发展的基本场所，是干旱区的精　华所在［　，引，同时也是对生态变化十分敏感的地区．我国干旱区生态环境近５０年来呈现恶化趋势，而位于　石羊河下游的民勤绿洲更具代表性．近几十年来，民勤绿洲的生态环境日益恶化，许多学者从不同角度对　民勤绿洲开展了研究［９－１４］，但对于最近十几年的土地利用／覆被详细情况还缺乏系统了解．沙漠绿洲的衰　变。对当地经济社会的可持续发展有较大的影响．通过对西北干旱区典型民勤绿洲的研究，不仅可以为本　区域可持续发展提供重要的科学依据，而且也会对整个西北内陆干旱半干旱地区的可持续发展提供借鉴，　具有重要的理论和现实意义．　．　１研究区概况　民勤地处甘肃河西走廊东北部、石羊河流域下游．民勤绿洲是指红崖山一黑山一阿拉古山一线以北地　区，是石羊河延伸到腾格里沙漠腹地出现的非地带性景观，属于典型的荒漠绿洲．按地形、水利条件以及历　史习惯分为昌宁（昌宁盆地）、环河、坝区、泉山、湖区（民勤盆地）５个区．由于石羊河上中游近几十年来的　大规模开发利用，进人民勤盆地的地表水水量急剧减少，一度靠过量开采地下水来满足灌溉需求，造成耕　地盐碱化、沙漠入侵等问题，生态环境十分脆弱，给人民正常生活和社会经济的可持续发展带来了严重的　威胁．　２资料来源及处理　研究所用遥感数字图像分别为成像于１９９２年７月２９日、１９９９年８月３１日和２００６年８月２日民勤绿　洲的ＴＭ影像，这个时期的影像，植被生长旺盛，图像色彩明快，易于区分各种土地利用类型．此外还有ｌ：５　×ｌｏ４地形图，相关统计资料，实地景观照片．　目前，绿洲范围的划分还缺乏统一的标准，此次民勤绿洲边界的确定采取以下原则：尽量将石羊河下　游红崖山水库以下的耕地林地草地全部包括在内，包括沙漠中零星的草地，研究区总面积３　９５３．３７　ｋｍ２．　’　根据本文研究目的，参考中国科学院土地利用／覆被分类系统，结合绿洲的土地利用特征和实　隋况，同　时为了提高分类精度，把研究区土地利用／覆被类型划分为耕地、林地、草地、沙地和盐碱地５个类型，不再进　收稿日期：２００８－０６－１３　基金项目：国家自然科学基金项目（４ｏ４ｏｌｏ６ｏ）　第一作者简介：马爱功（１９８４－），男，山东省临沂市人。兰州大学资源环境学院，硕士．研究方向：环境遥感．　・　・　８ｌ　・　维普资讯 http://www.cqvip.com 行二级分类．对比影像和地形图，发现居民地变化较小，同时占研究区面积比例也很小，且易于裸土地混分，　不再将居民地单独分类，将居民地并入沙地并统一称之为沙地．本研究采用非监督分类与监督分类相结合的　混合分类方法，分类的结果，根据遥感影像结合地形图等资料，进行人工目视解译修改，获得三期研究区土地　利用／覆被分类图（图１）．　．　图１研究区１９９２—２ＯＯ６年土地利用／覆被分类图　３绿洲的时空变化分析　３．１土地利用变化的幅度、速度　单一土地利用类型动态度表达的是研究区在一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况．土　地利用的动态度可定量描述区域土地利用变化的速度，由公式计算出民勤绿洲土地利用类型的年变化率　（表１）．通过对土地利用变化幅度的分析，可了解研究区域土地利用变化总的发展态势和土地利用结构的　变化．　表１民勤绿洲土地利用／覆被面积年变化率　注：绿洲面积为耕地林地草地面积之和，面积单位为ｋｍ２　由表１可见，民勤绿洲土地利用／覆被类型以沙地和耕地为主，三期分类结果中两者之和占总面积的　８０％左右．耕地、草地、林地在１９９２—１９９９年都有所增加，其中耕地和草地面积大幅增加，受此影响，绿洲　（耕地林地草地面积之和）面积由占１９９２年总面积的２６．５４％增加到３５．３９％，沙地和盐碱地的比重有所下　降．此时间段内，年变化率最大的是草地，其次林地和耕地，年变化率分别为１４．１９％、３．７５％、３．４３％，由沙　地转变为草地、林地是这段时间内草地、林地增长的主要方式，反映出研究区土地利用受人为和自然因素　影响，变化剧烈．２００６年耕地、林地面积在１９９９年的基础上继续增加，人口的增长、传统农业生产方式的持　续扩张，导致耕地面积的持续扩大．沙地面积在１９９９年的基础上也有所增加，盐碱地所占比例略微减少，　下降到５．４９％，变化最为明显的是草地，所占比重下降到５．８０％，仅比１９９２年比重有略微增加．同时，绿洲　面积并不像人们通常想象的那样减少，相反，１９９９年的绿洲面积比１９９２年增加了３４９．９５　ｋｒｎ２，２００６年绿洲　面积也维持在较高的水平，只是比１９９９年有所减少．９ｏ年代以来，各级政府已经意识到民勤生态问题的严　重性，为改善自然环境采取了一定措施，实施了植树造林等改善生态环境的措施，一定程度上促进了林地　和草地面积的增加．　３．２土地利用／覆被变化转移矩阵　根据地图代数原理，求得反映土地利用／覆被类型相互转化定量关系的转移矩阵．利用转移矩阵能够　定量说明土地利用类型各要素之间具体的相互转化情况，获得土地利用时空格局变化的动态过程，更好地　了解其时空演变过程（表２、表３）．　・　８２　・　维普资讯 http://www.cqvip.com

表２民勤绿洲１９９２—１９９９年土地利用转移矩阵　通过土地利用转移矩阵分析发现，研究区１５年来各土地利用类型之间发生了较为复杂的相互转化，　同时也使土地利用空间格局发生变化．区域土地利用／覆被动态转化的特点表现为：　耕地面积增加，从１９９２年到２００６年耕地面积增加了１７７．２８　ｋｍ２，其中１９９２　１９９９年新增耕地面积主　要由沙地、草地转化而来，其次是林地和盐碱地，１９９９—２０Ｏ６年新增耕地主要由草地、沙地、林地转化而来，　反映了人类活动开垦荒漠变沙地为耕地的事实．林地面积的增加主要是由沙地、耕地和草地转化而来，这　一反映了在西部大开发的环境下，国家加大西部生态环境建设，民勤绿洲的退耕还林和沙地治理工作取得了　定成效．草地面积先是大幅度增加后又大幅减少，１９９９年草地面积出现了爆发式的增长，增加的面积主　要来自沙地向草地的转化，转化面积达２５６．４０　ｋｍ２，２００６年，草地面积又剧烈减少到２２９．０　４ｋｍ２，减少的草　地转化为沙地为最，其次是耕地和林地．在民勤绿洲这样一个水源极度匮乏的地区，任何水源的增加或减　少都会对草地产生巨大的影响．沙地面积先减少后略有增加，１９９２～１９９９年，沙地主要向耕地林地草地转　化，致使沙地面积减少了２９２．５６　ｋｍ２，１９９９　２０Ｏ６年沙地面积增加４３．５７　ｋｍ２，增加的沙地主要来自草地的　退化和盐碱地的弃耕．盐碱地面积呈现下降趋势，１９９２　１９９９年间盐碱地主要向沙地转化，反映盐碱地弃　耕并进一步沙化，１９９９—２００６年盐碱地面积变化不大，盐碱地向其他土地利用类型转化和其他土地利用类　型向盐碱地转化取得了暂时的平衡，在此期间，盐碱地主要向沙地转化，转化面积达７４．２Ｏ　ｋｍ２，同时，也有　部分耕地、草地向盐碱地转化，这又反映了民勤绿洲土地利用的盐碱化过程．　３．３土地利用／覆被重心迁移　’　重心迁移模型可以很好地从空间上描述土地利用／覆被类型的时空演变过程．它通过考察土地覆被类　型的迁移，在一定程度上了解区域土地利用空间格局的变化．将重心转移的方向、距离与区域自然条件相　联系，可以在定性层面上反映土地覆被类型质量的总体变化趋势（表４）．　表４民勤绿洲土地利用类型置心变化　从表４可以看出，除了沙地以外，１９９２　２００６年，民勤绿洲其它各种土地利用／覆被类型的重心都有较　为明显的变化，反映了十几年来自然因素和人类活动对绿洲土地利用／覆被在空间分布上的影响，绿洲下　游质量出现恶化趋势．林地和草地的重心都是往西南方向移动，说明绿洲林地草地是向着石羊河上游的方　向收缩．迁移距离最大的是草地、盐碱地、林地，说明这三种土地利用类型十几年来受自然因素和人类活动　的影响最大．耕地的重心先是往东北然后向西南移动，总体趋势还是向东北移动，反映人类对石羊河下游　耕地的开发进一步加剧．盐碱地重心先是西南然后往东偏北方向迁移，但总体偏移量为东偏北，反映了下　游盐碱地的比重进一步加剧．沙地的重心则一直往东北方向移动，这主要是石羊河下游大量林地草地的退　化和耕地的盐碱化与沙化所造成的．　・　８３　・　维普资讯 http://www.cqvip.com ４结论　民勤绿洲的环境变迁，既有人为因素又有自然因素的影响．人口的急剧增加客观上增大了耕地的需　求，这也导致了耕地面积成逐渐增加的态势；上中游过度用水，造成下游的民勤一带来水量大幅度减少是　造成下游民勤绿洲变化的主要原因之一．尽管石羊河流人民勤绿洲的径流量逐年减少，但民勤绿洲面积的　变化并没有像人们通常认为的那样剧烈的减少，１５年来，绿洲的面积先是增加后略有减少，同时草地变化　最为显著，主要在于草地沙地之间互相转化．通过对民勤水文气象资料的分析可以得出，草地表现出对水　源的高度依赖性和不稳定性．空间分布上，从土地利用重心迁移方向和距离看，民勤绿洲有向上游迁移的　趋势，反映下游水量减少，生态环境进一步恶化．确保民勤绿洲生态安全，必须建立科学合理的水土资源利　用制度和中下游水源平衡发展模式，退耕还林，制止耕地的低水平盲目扩张，走可持续发展之路．　参考文献　［１］蔡为民，初彩霞，吴中元．土地利用／覆被变化的生态影响及其对策研究［Ｊ］．生态经济，２００１，（１０）：２２８～２３１．　［２］刘纪远，布和敖斯尔．中国土地利用变化现代过程时空特征的研究一基于卫星遥感数据［Ｊ］．第四纪研究，２０００，（３）：２２９—２３９　［３］李秀彬．全球环境变化研究的核心领域一土地利用／土地覆被变化的国际研究动向［Ｊ］．地理学报，１９９６，５１（６）：５５３～５５８．　［４］李秀彬．中国近２０年来耕地面积的变化及其政策启示［Ｊ］．自然资源学报，１９９９，１４（４）：３２９—３３３．　［５］史培军．深圳市土地利用变化机制分析［Ｊ］．地理学报，２０００，５５（２）：１５１～１５９．　［６］除多，郑度．拉萨地区土地利用变化性景分析［Ｊ］．地理研究，２００６，２４（６）：８６９—８７７．　［７］陈仲全，詹启仁．甘肃绿洲［Ｍ］．北京：中国林业出版社，１９９５．　［８］张林源。王乃昂．中国的沙漠与绿洲［Ｍ］．兰州：甘肃教育出版社，１９９４．　［９］宋冬梅，肖笃宁，张志城，等．甘肃民勤绿洲的景观格局变化及驱动力分析［Ｊ］．应用生态学报，２００４，１４（４）：５３５～５３９．　［１０］颉耀文，陈发虎．基于数字遥感图像的民勤绿洲２０年变化研究［Ｊ］．干旱区研究，２００２，１９（１）：６９～７４．　［１１］邹应双，王义祥．基于Ｒｓ和ＧＩＳ的民勤湖区环境恶化动态分析［Ｊ］．兰州大学学学报（自然科学版），１９９９，３５（４）：１０９～ｌ１６．　［１２］杨永春，李吉军，陈发虎，等．石羊河下游民勤绿洲变化的人文机制研究［Ｊ］．地理研究，２００２，２１（４）：４４９—４５８．　［１３］颉耀文，陈发虎，王乃昂．近２ｏｏＯ年来甘肃民勤盆地绿洲的空间变化［Ｊ］．地理学报，２００４，５９（５）：６６２—６７０．　［１４］张林源，王乃昂，施祺．绿洲的发生类型及时空演变［Ｊ］．干旱区资源与环境，１９９５，９（３）：３１—４２．　Ｌａｎｄ　Ｕｓｅ／Ｃｏｖｅｒ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｍｉｎｑｉｎ　Ｏａｓｉｓ　Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｌａｓｔ　１５　Ｙｅａｒｓ　ＭＡ　Ａｉ一　ｍｇ，ＷＡＮＧ　Ｊ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　０ｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉ￣１２ｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｉ￣１２ｈｏｕ　７３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｅ　Ｍｉｎｑｉｎ　ｏａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ＴＭ　ｉｍａｇｅｓ　ｉｎ　１９９２，１９９９　ａｎｄ　２００６，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｔｈｅ　ｏａｓｉｓ　ｌａｎｄ—ＵＳｅ　ｃｈａｎｇｅｓ，ａｎａｌｙｚｅｓ　Ｍｉｎｑｉｎ　ｏａｓｉｓ　ｌａｎｄ—ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｓｔ　１５　ｙｅａｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｌａｎｄ—ｕｓｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｌａｎｄ—ＵＳｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｃｈａｎｇｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｇｒａｖｉｙｔ　ｉｎ　ｌｎａｄ　ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ａｌｅ＂ａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏａｓｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｉｆｒｓｔｌｙ　ｎａｄ　ｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ；ｈｔｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｏａｓｉｓ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｒｅａ　ｆｏ　ｍｅａｄｏｗ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎ　１９９９，ｔｈｅ　ａｄｄｅｄ糊ｍａｉｎｌｙ　ｗｅｒｅ　ｅｖｅｒ　ｓｎａｄ，ｌａｔｅｒ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｌｎｅ　ｑｕａｎｔｉｙｔ　ｓａ　ｔｈａｔ　ｏｆ　１９９２；Ａｓ　ｔｏ　ｈｔｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｌｉ—　ｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏａｓｉｓ　ｈａｓ　ａ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｆｒｏｍ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｔｏ　ｕｐｓｔｒｅａｍ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ　ａｌｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｄｅｔｅｒｉｏ—　ｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｈｔｅ　ｑｕａｌｉｙｔ　ｏｆｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆｔｈｅ　ｏａｓｉｓ．Ｓｏ，ｗｅ　ｍｕｓｔ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ａ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ａｎｄ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆｌｎａｄ　ｎａｄ　ｗａｔｅｒ　ｌ￣￥ｏｕｒｃｅｓ　ｕｓａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｌａｎｃｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｑｉｎ　ｏａｓｉｓ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｉｎｑｉｎ　ｏａｓｉｓ；ｌａｎｄｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ　ｃｈａｎｇｅ；ｔｅｍｐｏｒａｌ　ａｎｄ　ｓｐａｔｉａｌ　ｐａｔｔｅｍ　．・８４・