近40年東北農(nóng)牧交錯帶土地利用變化對人類活動的響應(yīng)

蒲羅曼++張樹文++李飛++常麗萍+++楊久春

摘要：將吉林省西部地區(qū)作為農(nóng)牧交錯帶的典型區(qū)域，采用人機交互解譯的方法獲取吉林省西部地區(qū)1975年與2013年2期的土地利用數(shù)據(jù)，從土地利用數(shù)量和類型的變化、土地利用程度、土地利用變化速度方面，全面分析了改革開放40年以來吉林省西部地區(qū)土地利用變化的特征，并揭示其對人類活動的響應(yīng)。結(jié)果表明：改革開放以來，吉林省西部地區(qū)土地利用類型的變化主要表現(xiàn)為耕地、鹽堿地的增加與草地、沼澤地的減少，人類的盲目開荒導(dǎo)致草場面積的大范圍減少；吉林省西部地區(qū)耕地相對變化率最高，多數(shù)在100以上；同時，人類活動影響下土地利用數(shù)量變化的區(qū)域差異明顯。吉林省西部地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)從1975年的242.1增加到2013年的246.1，說明人類對土地利用的干擾程度日趨嚴(yán)重。吉林省西部地區(qū)各縣（市、區(qū)）的土地利用年變化速率在0～3%之間。

關(guān)鍵詞：吉林省西部；改革開放；土地利用變化；人類活動

中圖分類號： F323.211文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0522-04

收稿日期：2015-04-27

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：41271416）；國家科技基礎(chǔ)性工作專項（編號：2013FY112800）。

作者簡介：蒲羅曼（1993—），女，遼寧朝陽人，碩士研究生，主要從事土地資源管理研究。E-mail：puluoman@sina.com。

通信作者：張樹文，碩士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事土地系統(tǒng)變化、資源環(huán)境遙感和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究。Tel：（0431）85542246；E-mail：zhangshuwen@neigae.ac.cn。土地利用變化是人類利用土地的結(jié)果，是人類活動對地表影響的重要反映。改革開放以來，隨著人口增加、經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人類活動對地球表面的作用不斷增強。 人類在對土地進行開發(fā)和利用的同時，也在不斷改變著土地利用方式。因此，對于區(qū)域土地利用變化進行分析可以有效揭示人類活動的方向和程度。建立土地利用變化模型，不僅可以深入了解土地利用變化的成因、過程，也可以揭示土地利用對人類活動的響應(yīng)[1]。目前，針對土地利用變化對人類活動響應(yīng)的研究已經(jīng)有很多。黃琦通過土地覆蓋動態(tài)變化研究以及計算景觀格局空間指數(shù)探討三江源地區(qū)人類活動與經(jīng)濟發(fā)展、土地利用變化的相關(guān)性[2]。郭振華等采用土地利用變化矩陣指標(biāo)對河南省洛陽市10年來土地利用變化情況進行了分析，認(rèn)為人類活動是土地利用變化的主要驅(qū)動力[3]。目前研究多側(cè)重于采用單一指標(biāo)來評價人類活動影響下的土地利用變化，用土地利用動態(tài)度、土地利用程度等指標(biāo)來綜合分析土地利用變化情況，并揭示土地利用變化和人類活動關(guān)系的研究較少。東北農(nóng)牧交錯帶生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性顯著[4]。本研究以吉林省西部地區(qū)為研究對象，以1975、2013年的遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，獲取吉林省西部地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，并結(jié)合土地利用相對變化率指標(biāo)、土地利用程度、土地利用動態(tài)度指標(biāo)，綜合分析1975年以來吉林省西部地區(qū)土地利用變化規(guī)律，并分析其區(qū)域差異，揭示人類活動影響土地利用變化的方向性和嚴(yán)重性，旨在為吉林省西部地區(qū)土地利用優(yōu)化提供依據(jù)[5-7]。

1研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

吉林省西部地區(qū)位于松嫩平原西南部，包括科爾沁大草原東部和松嫩草地南部，其北部、西部分別與黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，包括白城市、松原市、雙遼市、農(nóng)安縣，位于121°38′～126°12′E，43°21′～46°19′N。該區(qū)地域遼闊，土地面積為5.53萬km2，東、南、西三面地勢較高，北部和中部地勢較低，地形似簸箕狀，總?cè)丝跒?46萬人。吉林省西部地區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫 4～6 ℃，年太陽總輻射量為5 000～5 400 MJ/m2。近50年來，吉林省西部地區(qū)年均降水量有減少趨勢，年均蒸發(fā)量有增加趨勢[8-11]。

1.2數(shù)據(jù)來源

本研究采用1975年Landsat MSS遙感影像，空間分辨率為80 m×80 m；以及2013年的Landsat 8遙感影像，空間分辨率為30 m×30 m。研究區(qū)1975年的土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心的土地利用數(shù)據(jù)庫，并通過人機交互目視解譯方法生成2013年土地利用數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。本研究采用的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于吉林省及各縣（市、區(qū)）統(tǒng)計年鑒。

1.3研究方法

1.3.1土地利用類型的變化土地利用類型變化反映區(qū)域土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和人類活動下土地利用變化的方向性[9]。分別統(tǒng)計出吉林省西部地區(qū)1975年Landsat MSS遙感影像與2013年Landsat 8土地利用數(shù)據(jù)中的土地利用類型面積，并計算土地利用類型的面積變化情況，將1975與2013年的土地利用數(shù)據(jù)在Arcgis軟件中進行疊加分析，得到研究區(qū)不同土地利用類型面積變化的轉(zhuǎn)移情況。

3結(jié)論

改革開放以來，吉林省西部地區(qū)土地利用類型的變化主要表現(xiàn)為耕地、鹽堿地的增加與草地、沼澤地的減少，反映盲目開墾與過度開發(fā)導(dǎo)致草地破壞，土地沙化、鹽堿化嚴(yán)重。1975—2013年，吉林省西部地區(qū)耕地相對變化率最高，多數(shù)在100以上。人類活動下的土地利用類型區(qū)域差異明顯：東部山區(qū)由于人口增長導(dǎo)致建設(shè)用地大范圍增加，中部農(nóng)牧區(qū)無休止地盲目開荒耕種與過度放牧促使草地退化和鹽堿化，西部平原地區(qū)耕地、林地的相對變化率均較高，與草地的相互轉(zhuǎn)化作用明顯，反映人類對西部平原地區(qū)進行大范圍植樹造林和開墾耕地的同時，也導(dǎo)致大范圍的草場退化和土地鹽堿

化。近幾十年來，吉林省西部地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)從1975年的242.1增加到2013年的246.1，說明人類對土地利用的干擾日趨嚴(yán)重。吉林省西部地區(qū)東部、西北部土地利用程度普遍偏高，主要原因是東部地區(qū)人口眾多，對建設(shè)用地的需求也相應(yīng)增大，人類活動影響較大。1975—2013年，吉林省西部各縣的土地利用年變化速率在0～3%之間。土地利用綜合動態(tài)度較大的區(qū)域分布于研究區(qū)西部的通榆縣、洮南市、大安縣，以及中部的乾安縣、前郭縣，可見人類活動對西部、中部地區(qū)影響較大，土地利用變化速度較快。

參考文獻：

[1]吳琳娜，楊勝天，劉曉燕，等. 1976年以來北洛河流域土地利用變化對人類活動程度的響應(yīng)[J]. 地理學(xué)報，2014，69（1）：54-63.

[2]黃琦. 基于GIS的三江源地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化與人類活動影響研究[D]. 北京：中央民族大學(xué)，2012.

[3]郭振華，楊武年，楊鑫，等. 洛陽市近十年土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測及驅(qū)動力分析[J]. 測繪，2012（2）：62-65.

[4]王讓虎，李曉燕，張樹文，等. 東北農(nóng)牧交錯帶景觀生態(tài)安全格局構(gòu)建及預(yù)警研究——以吉林省通榆縣為例[J]. 地理與地理信息科學(xué)，2014，30（2）：111-115，封3.

[5]劉紀(jì)遠(yuǎn)，張增祥，徐新良，等. 21世紀(jì)初中國土地利用變化的空間格局與驅(qū)動力分析[J]. 地理學(xué)報，2009，64（12）：1411-1420.

[6]邵景安，李陽兵，魏朝富，等. 區(qū)域土地利用變化驅(qū)動力研究前景展望[J]. 地球科學(xué)進展，2007，22（8）：798-809.

[7]楊梅，張廣錄，侯永平. 區(qū)域土地利用變化驅(qū)動力研究進展與展望[J]. 地理與地理信息科學(xué)，2011，27（1）：95-100.

[8]李月芬. 吉林西部草原生態(tài)環(huán)境評價及其專家系統(tǒng)研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2004.

[9]趙鳳琴. 吉林西部土地生態(tài)環(huán)境安全研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2005.

[10]盧遠(yuǎn). 吉林西部土地利用/土地覆蓋變化及其生態(tài)效應(yīng)[D]. 長春：吉林大學(xué)，2005.

[11]神祥金，吳正方，杜海波. 近50年來吉林西部半干旱區(qū)氣候變化特征[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（2）：190-196.

[12]Li F，Zhang S W，Bu K，et al. The relationships between land use change and demographic dynamics in western Jilin Province[J]. Journal of Geographical Sciences，2015，25（5）：617-636.

[13]Palanlyandi M，Nagarathinam V. Land use/land cover mapping and change detection using space borne data[J]. Journal of the Indian Society of Remote Sensing，1997，25（1）：27-33.

蒲羅曼 張樹文 李飛 常麗萍 楊久春

摘要：將吉林省西部地區(qū)作為農(nóng)牧交錯帶的典型區(qū)域，采用人機交互解譯的方法獲取吉林省西部地區(qū)1975年與2013年2期的土地利用數(shù)據(jù)，從土地利用數(shù)量和類型的變化、土地利用程度、土地利用變化速度方面，全面分析了改革開放40年以來吉林省西部地區(qū)土地利用變化的特征，并揭示其對人類活動的響應(yīng)。結(jié)果表明：改革開放以來，吉林省西部地區(qū)土地利用類型的變化主要表現(xiàn)為耕地、鹽堿地的增加與草地、沼澤地的減少，人類的盲目開荒導(dǎo)致草場面積的大范圍減少；吉林省西部地區(qū)耕地相對變化率最高，多數(shù)在100以上；同時，人類活動影響下土地利用數(shù)量變化的區(qū)域差異明顯。吉林省西部地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)從1975年的242.1增加到2013年的246.1，說明人類對土地利用的干擾程度日趨嚴(yán)重。吉林省西部地區(qū)各縣（市、區(qū)）的土地利用年變化速率在0～3%之間。

關(guān)鍵詞：吉林省西部；改革開放；土地利用變化；人類活動

中圖分類號： F323.211文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0522-04

收稿日期：2015-04-27

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：41271416）；國家科技基礎(chǔ)性工作專項（編號：2013FY112800）。

作者簡介：蒲羅曼（1993—），女，遼寧朝陽人，碩士研究生，主要從事土地資源管理研究。E-mail：puluoman@sina.com。

通信作者：張樹文，碩士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事土地系統(tǒng)變化、資源環(huán)境遙感和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究。Tel：（0431）85542246；E-mail：zhangshuwen@neigae.ac.cn。土地利用變化是人類利用土地的結(jié)果，是人類活動對地表影響的重要反映。改革開放以來，隨著人口增加、經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人類活動對地球表面的作用不斷增強。 人類在對土地進行開發(fā)和利用的同時，也在不斷改變著土地利用方式。因此，對于區(qū)域土地利用變化進行分析可以有效揭示人類活動的方向和程度。建立土地利用變化模型，不僅可以深入了解土地利用變化的成因、過程，也可以揭示土地利用對人類活動的響應(yīng)[1]。目前，針對土地利用變化對人類活動響應(yīng)的研究已經(jīng)有很多。黃琦通過土地覆蓋動態(tài)變化研究以及計算景觀格局空間指數(shù)探討三江源地區(qū)人類活動與經(jīng)濟發(fā)展、土地利用變化的相關(guān)性[2]。郭振華等采用土地利用變化矩陣指標(biāo)對河南省洛陽市10年來土地利用變化情況進行了分析，認(rèn)為人類活動是土地利用變化的主要驅(qū)動力[3]。目前研究多側(cè)重于采用單一指標(biāo)來評價人類活動影響下的土地利用變化，用土地利用動態(tài)度、土地利用程度等指標(biāo)來綜合分析土地利用變化情況，并揭示土地利用變化和人類活動關(guān)系的研究較少。東北農(nóng)牧交錯帶生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性顯著[4]。本研究以吉林省西部地區(qū)為研究對象，以1975、2013年的遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，獲取吉林省西部地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，并結(jié)合土地利用相對變化率指標(biāo)、土地利用程度、土地利用動態(tài)度指標(biāo)，綜合分析1975年以來吉林省西部地區(qū)土地利用變化規(guī)律，并分析其區(qū)域差異，揭示人類活動影響土地利用變化的方向性和嚴(yán)重性，旨在為吉林省西部地區(qū)土地利用優(yōu)化提供依據(jù)[5-7]。

1研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

吉林省西部地區(qū)位于松嫩平原西南部，包括科爾沁大草原東部和松嫩草地南部，其北部、西部分別與黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，包括白城市、松原市、雙遼市、農(nóng)安縣，位于121°38′～126°12′E，43°21′～46°19′N。該區(qū)地域遼闊，土地面積為5.53萬km2，東、南、西三面地勢較高，北部和中部地勢較低，地形似簸箕狀，總?cè)丝跒?46萬人。吉林省西部地區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫 4～6 ℃，年太陽總輻射量為5 000～5 400 MJ/m2。近50年來，吉林省西部地區(qū)年均降水量有減少趨勢，年均蒸發(fā)量有增加趨勢[8-11]。

1.2數(shù)據(jù)來源

本研究采用1975年Landsat MSS遙感影像，空間分辨率為80 m×80 m；以及2013年的Landsat 8遙感影像，空間分辨率為30 m×30 m。研究區(qū)1975年的土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心的土地利用數(shù)據(jù)庫，并通過人機交互目視解譯方法生成2013年土地利用數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫。本研究采用的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于吉林省及各縣（市、區(qū)）統(tǒng)計年鑒。

1.3研究方法

1.3.1土地利用類型的變化土地利用類型變化反映區(qū)域土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和人類活動下土地利用變化的方向性[9]。分別統(tǒng)計出吉林省西部地區(qū)1975年Landsat MSS遙感影像與2013年Landsat 8土地利用數(shù)據(jù)中的土地利用類型面積，并計算土地利用類型的面積變化情況，將1975與2013年的土地利用數(shù)據(jù)在Arcgis軟件中進行疊加分析，得到研究區(qū)不同土地利用類型面積變化的轉(zhuǎn)移情況。

3結(jié)論

改革開放以來，吉林省西部地區(qū)土地利用類型的變化主要表現(xiàn)為耕地、鹽堿地的增加與草地、沼澤地的減少，反映盲目開墾與過度開發(fā)導(dǎo)致草地破壞，土地沙化、鹽堿化嚴(yán)重。1975—2013年，吉林省西部地區(qū)耕地相對變化率最高，多數(shù)在100以上。人類活動下的土地利用類型區(qū)域差異明顯：東部山區(qū)由于人口增長導(dǎo)致建設(shè)用地大范圍增加，中部農(nóng)牧區(qū)無休止地盲目開荒耕種與過度放牧促使草地退化和鹽堿化，西部平原地區(qū)耕地、林地的相對變化率均較高，與草地的相互轉(zhuǎn)化作用明顯，反映人類對西部平原地區(qū)進行大范圍植樹造林和開墾耕地的同時，也導(dǎo)致大范圍的草場退化和土地鹽堿

化。近幾十年來，吉林省西部地區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)從1975年的242.1增加到2013年的246.1，說明人類對土地利用的干擾日趨嚴(yán)重。吉林省西部地區(qū)東部、西北部土地利用程度普遍偏高，主要原因是東部地區(qū)人口眾多，對建設(shè)用地的需求也相應(yīng)增大，人類活動影響較大。1975—2013年，吉林省西部各縣的土地利用年變化速率在0～3%之間。土地利用綜合動態(tài)度較大的區(qū)域分布于研究區(qū)西部的通榆縣、洮南市、大安縣，以及中部的乾安縣、前郭縣，可見人類活動對西部、中部地區(qū)影響較大，土地利用變化速度較快。

參考文獻：

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[7]楊梅，張廣錄，侯永平. 區(qū)域土地利用變化驅(qū)動力研究進展與展望[J]. 地理與地理信息科學(xué)，2011，27（1）：95-100.

[8]李月芬. 吉林西部草原生態(tài)環(huán)境評價及其專家系統(tǒng)研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2004.

[9]趙鳳琴. 吉林西部土地生態(tài)環(huán)境安全研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2005.

[10]盧遠(yuǎn). 吉林西部土地利用/土地覆蓋變化及其生態(tài)效應(yīng)[D]. 長春：吉林大學(xué)，2005.

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[13]Palanlyandi M，Nagarathinam V. Land use/land cover mapping and change detection using space borne data[J]. Journal of the Indian Society of Remote Sensing，1997，25（1）：27-33.