拜城綠洲盆地土地利用/土地覆被動態變化研究

王宏 唐娟

摘要選擇生態環境較為脆弱的拜城綠洲盆地為研究對象，以2000年ETM+和2016年GF1影像為數據源，對研究區進行土地利用/覆蓋類型分類，分析綠洲盆地近16年土地利用/土地覆被時空動態變化。結果表明：近16年來，研究區耕地、密林地、坑塘、居民點及工礦用地面積都有不同程度的增加；灌木林地、沼澤濕地、水域、輕度鹽漬化土地、戈壁砂礫石裸地面積有所減少，沙漠化土地及基巖面積未發生明顯的變化。人工渠系和人工水庫的修建造成研究區干旱缺水，地下水位下降，天然生態植被減少，綠洲生態環境惡化。因此，合理地控制人口數量、正確的政府政策導向和合理經濟發展需求是干旱區綠洲土地可持續發展的關鍵。

關鍵詞綠洲；土地利用/土地覆被；動態變化

中圖分類號F301.2文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）22-0155-04

AbstractChoosed the baicheng oasis as a study area，

based on the 2000 ETM+ and 2016 GF1 satellite data，We classified land use/land cover types and analyzed the dynamic change of land use/land cover in recent 16 years . The results showed that：cultivated land，forest land，pits，residential and mining area increased at different degree；shrub，marshes，water，slightly salinization land，the gobi gravel stone bare land area decreased， the desertification of land and the bedrock area did not change obviously. The artificial canal system and the construction of the reservoir caused drought and ground water levels to fall， natural ecological vegetation to reduce， the oasis ecological environment to deteriorated. Therefore，reasonable population control， government policyoriented and rational economic development needs were very important for sustainable development of arid oasis land.

Key wordsOasis；Land use/land cover；Dynamic evolution

1995年國際地圈生物圈計劃和國際全球環境變化人文因素計劃共同擬定并發表了《土地利用/土地覆被變化科學研究計劃》，這一計劃確立了土地科學在全球環境變化研究和可持續發展研究中的重要地位[1-4]。土地利用/土地覆被變化被認為是能夠從景觀上表現人類活動最為典型的過程。土地利用狀況直接關系到土地生態和環境健康，與區域經濟的發展密切相關。近年來，新疆拜城縣經濟快速穩定發展，土地利用變化劇烈，人地矛盾日益突出，筆者運用RS、GPS、GIS技術對拜城綠洲盆地土地利用/覆被動態變化進行分析，對提高研究區土地利用效率，促進區域可持續發展具有現實意義[5-8]。

1數據來源與研究方法

1.1研究區概況研究區位于80°44′～83°17′E、41°26′～42°20′N，地處天山中段南麓地帶，卻勒塔格山北緣的山間盆地，渭干河上游，總的地勢呈四周高、中部低，海拔1 190～2 600 m。研究區長年水系較發育，源于山區并依靠冰雪融化供水。較大水系有木扎爾特河、喀普斯浪河、喀拉蘇河、克孜勒河、臺勒維丘克河等水系。研究區屬大陸性氣候，具有沙漠、階地及山間河谷的氣候特征。夏、秋兩季是多雨月份，冬季雪薄，僅山區常年積雪，年均氣溫7.9℃，年降水量120.6 mm，年蒸發量1 364.9 mm，年無霜期168 d。拜城縣以農為主，農牧結合，盛產小麥、玉米、油料、棉花、甜菜、土豆和拜城三寶“大蒜、洋芋、白瓜子”。主要民族有維吾爾族、哈薩克族、漢族等，以維吾爾族居多；均從事農、牧業及商業、手工業。研究區地理位置如圖1所示。

1.2數據來源與處理根據研究需要，選取遙感數據及相關地面資料：①研究區2000年5—10月的ETM+15 m分辨率影像、2016年5—10月GF18 m分辨率影像；②1∶10萬地形圖及其矢量化數據；③土地利用圖；④研究區歷年的氣象、水文地質、土壤、人口、社會經濟等統計資料；⑤野外考察資料和與GPS點相對應的實地景觀照片數據庫等。

數據處理如下[9]：

首先對圖像做幾何精校正，在1∶10萬地形圖上選取控制點進行幾何精校正。為使圖像與地理底圖精確疊合，控制點對應分布盡量均勻，中誤差在1個像元內。接著利用RPC文件對GF1多光譜影像進行正射校正之后，再與較低分辨率的多光譜圖像進行配準，實現圖像的糾正配準。利用圖像處理軟件的連接和分層交互顯示功能，目視檢查圖像配準精度，主要特征位移小于1個像素即為合格。然后對不同空間分辨率的遙感圖像進行數據融合，使處理后的圖像既具有較好的空間分辨率，又具有多光譜特征，從而達到圖像增強的目的。最后進行數據鑲嵌和數據拉伸。

1.3研究方法土地利用類型動態度是指某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，其表達式為[10]：

K=（Ub-Ua ）/Ua /T×100%

式中，Ua、Ub分別表示a、b時刻土地利用的面積（km2）；T表示a時刻到b時刻的研究時段長（a）；K為土地利用類型動態度，正值表示該土地利用類型面積增加，負值表示減少。

2結果與分析

2.1遙感影像信息提取

此次土地資源調查分類采用第二次全國土地調查分類系統的一級系統分類，并結合調查實際情況及土地的自然生態和利用屬性將研究區土地類型劃分為13個類別（表1），對不同地物按照精度要求和遙感圖像解譯標志進行人機交互判讀或監督分類，得到研究區2000及2016年土地利用/土地覆被遙感解譯結果（圖2、3）。

由圖2、3及表2可以看出，研究區土地利用的分布特征為基巖—砂礫石裸地—綠洲。研究區最外圍主要分布著基巖，面積為5 125.59 km2，占整個研究區總面積的49.67%。接下來分布最為廣泛的是戈壁砂礫石裸地，2000、2016年分布面積分別為3 280.43、3 126.04 km2。以拜城縣為中心，木扎爾特河、喀普斯浪河、喀拉蘇河、克孜勒河等水系為依托的呈東西條帶狀分布的綠洲盆地是拜城縣農業、經濟發展的重要地帶。從統計數據可以看出研究區耕地面積從2000年的1 360.33 km2增加到1 516.27 km2，面積增加了155.94 km2，年增加率為0.72%。密林地面積16年間增加了1.63 km2，而灌木林地面積減少了11.15 km2，年減少率為2.43%。人口的增加對耕地的需求也在不斷增加，2000年居民點及工礦用地的面積為21.13 km2，2016年其面積增加到56.50 km2，增加了35.37 km2，年增加率為10.46%，是研究區土地利用類型變化最大的地類。從遙感解譯圖可以看出，居民點及工礦用地增加的面積主要是拜城縣城面積的增加，拜城縣城正在逐步完善城市基礎設施配套建設工程，以老城改造為基礎，向老城西北方向發展，并不斷向工業園區推移，逐步擴大城區規模，并且縣城西部（行政服務居住組團）的發展速度水平明顯高于城市東部。研究區坑塘面積由2000年的6.6 km2增加至2016年的13.6 km2，面積凈增加了7.00 km2，年增加率為6.63%。

2000—2016年水域面積減少了19.82 km2，年減少率為0.34%。通過統計數據發現研究區內鹽漬化狀況較沙漠化情況嚴重，2000和2016年鹽漬化土地分布面積分別為51.37 km2和51.91 km2，主要分布在克孜勒河下游、克孜爾水庫西北方向的克孜爾鄉附近的農田內，影像上呈淺灰白色、灰白色、白色色彩。究其原因主要是該區地勢較低，平均海拔在1 200 m，靠近水庫，地下水位較淺。根據野外實地勘察發現中度鹽漬化土地的地下水埋深小于1 m，而輕度鹽漬化土地地下水位埋深大部分小于3 m，經地表強烈的蒸發后，溶解在地表水或淺層地下水中的鹽分留在土壤表層或淺表土層中，形成新的鹽積層或鹽結殼，因此鹽漬化和次生鹽漬化都較為嚴重。而該區沙漠化較輕，分布面積不到5 km2，近16年來分布較為穩定，面積沒有擴大的趨勢，影像上呈淺土黃色。

從土地利用/土地覆被動態變化可以看出，2000—2016年研究區耕地、密林地、坑塘、居民點及工礦用地面積都有不同程度的增加；灌木林地、沼澤濕地、水域、輕度鹽漬化土地、戈壁砂礫石裸地面積有所減少，沙漠化土地及基巖面積未發生明顯的變化。其中居民點及工礦用地面積年增加率為10.46%，是土地利用類型變化最大的地類。

2.3土地利用/土地覆蓋類型驅動力分析

干旱區的土地利用與土地覆被變化驅動力研究，對推動土地利用與土地覆被變化驅動力研究和全球變化研究具有重要意義。目前大多數的研究表明短期內發生的土地利用結構大幅度變化的關鍵的驅動因素是人文因素。根據研究區實際需要從自然因素、人文因素等方面分析拜城綠洲盆地16年來土地利用/土地覆蓋變化的驅動因素。

2.3.1自然因素。

拜城縣屬中溫帶大陸性干旱氣候，冬季寒冷，夏季涼爽，年均氣溫7.4 ℃，年均降水量95 mm，流域的河流徑流主要有降雨和冰雪混合補給、季節性積雪融水補給、地下水補給為主的3種補給方式。水資源是土地利用的主要制約因素，該研究區綠洲位于天山中段南麓，卻勒塔格山北緣的山間盆地，耕地以旱地為主，有木扎爾特河、卡普斯浪河等5條三級河流組成，水資源相對豐富。通過野外實地勘察發現，河床、河漫灘階地、村鎮周邊淺層地下水埋深較淺，水位基本分布在5 m以下；而山前洪沖積、戈壁地下水埋深較深，水位大于5 m。同時該區綠洲帶地下水溢出較為豐富，因此沼澤草本濕地較為發育。在經濟利益的驅使下，豐富的水資源使當地農民不斷地開墾新的耕地及建設魚塘，這些新開墾的土地主要來自于綠洲邊緣的戈壁地，而魚塘主要由原有的濕地改造而成，從而使得研究區的耕地及魚塘在人類活動的影響下大幅度增加。

2.3.2人文因素。

拜城縣轄4個鎮、10個鄉，人口增長過快，將帶來耕地、糧食、能源、交通、文教衛生等方面的巨大壓力，從而會導致生態失衡，環境污染，資源短缺等一系列的問題。人口的迅猛增長促使耕地面積的急劇增加，2000—2016年耕地面積增加了155.94 km2。因此有效地控制人口增長、提高人口素質，是緩解拜城縣人口增長對土地需求的最為直接有效的措施。人工渠系和人工水庫的修建，基本保證了灌區的用水，但同時也造成了灌區以外的大面積地區地下水資源的地域分配不均衡，形成干旱缺水，地下水水位下降，灌區內原來的林地或濕地被開墾為耕地，而灌區外的大面積灌木林和草本植物則因為地下水水位下降，逐步干枯衰亡，與此同時，也使得灌區與非灌區之間土壤的鹽堿化程度發生變化。拜城縣地處盆地，周邊如鐵熱克鎮、老虎臺鄉、種羊場多為荒漠地區，為改善和保護整個地區的土地生態系統和人居環境創造良好的條件，應積極實行退耕還林還牧政策，以實現以林牧促種植的良性循環。拜城鎮及周邊的米吉克鄉、溫巴什鄉、亞吐爾鄉等應做好耕地保護工作，避免耕地不合理的利用和流失。政策通過調節人的群體行為對土地利用施加影響，其影響有時是長期的、緩和的，有時又體現出一定的突出性，在不同的水平其表現也不一樣。如拜城縣政府為保證糧食安全而強化對耕地特別是基本農田的保護是長期的；由于近年來生態環境不斷的惡化，要求大力營造人工林，保護木扎爾特河周邊濕地，改善流域下游生態環境，這一政策又是短期的。

3結論

（1）研究區近16年來耕地、密林地、坑塘、居民點及工礦用地面積都有不同程度的增加；灌木林地、沼澤濕地、水域、輕度鹽漬化土地、戈壁砂礫石裸地面積有所減少，沙漠化土地及基巖面積未發生明顯的變化。2000—2016年耕地面積增加了155.94 km2，戈壁砂礫石裸地面積減少了154.39 km2，二者存在著此消彼漲的態勢。居民點及工礦用地面積年增加率為10.46%，是土地利用類型動態變化最大的地類。

（2）自然因素和人文因素對研究區土地利用結構變化影響甚為顯著，人口迅速增加對農產品的大量需求促使耕地變化尤為劇烈，面積大幅增長。而人工渠系和人工水庫的修建，基本保證了灌區的用水，但同時也造成了灌區以外的大面積地區地下水資源的地域分配不均衡，形成干旱缺水，地下水水位下降，天然生態植被減少，綠洲生態環境惡化。因此，合理地控制人口數量、正確的政府政策導向和理性的經濟發展需求是干旱區綠洲土地可持續發展的關鍵。

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