開都河流域土地利用/覆被動態變化及其影響因素研究

潘梓琪 阿也提古麗·斯迪克 景富榮 薛 柯

(新疆農業大學，新疆 烏魯木齊 830000)

土地利用/覆被變化是全球變化的重要組成部分和主要原因,因而全球變化研究領域逐漸加強了對土地利用/覆被變化的研究。中國的許多學者及時跟蹤LUCC研究的國際動向,積極開展LUCC研究,也取得了具有中國特色的豐碩成果。全球土地資源多，但能為人類所使用的土地資源相對較少。隨著全球人口的增長、經濟的發展，人類生存的生態環境逐漸惡化，土地利用及其覆被變化是影響全球環境變化的主要原因之一。土地利用/覆被變化不僅客觀地記錄了人類對土地的利用和改造狀況，而且還反映了區域景觀時空動態變化的過程。我國LUCC研究一般集中于一些熱點區域和生態環境脆弱區。我國西北地區降水量較小，缺水問題非十分突出，因此掌握土地利用/覆被動態變化的趨勢對西北干旱、半干旱區的生態保護具有重要意義。

開都河是流入焉耆盆地最大的河流,是唯一能常年補給博斯騰湖的河流，研究開都河的徑流量變化對氣候響應,對于判斷未來土地利用,具有重要的意義。近年來，新疆社會經濟快速發展，同時隨之出現的流域植被類型單一，河流斷流等生態問題也是我們面臨的嚴峻挑戰。土地利用/覆被變化的動態監測是對土地利用狀況及其動態變化進行全面系統地評估和分析的科學方法。本研究是基于GIS技術，利用1990-2015年的四期土地利用/覆被數據通過土地利用/覆被類型的變化量分析、變化速率分析以及轉移矩陣的方法，得出開都河流域1990-2015年的土地利用/覆被變化，并初步分析其背后影響因素，希望能為開都河流域今后的土地資源可持續利用和管理提供依據。

1.研究區概況

研究區域僅涉及開都河流域部分（82.95°～86.34°E，42.05°～43.35°N），開都河流域多年平均徑流量為35.48億立方米，占博斯騰湖入湖水量的85%。 研究區域屬內陸干旱地區，深居歐亞大陸腹地，遠離海洋。氣溫變化大，日照時間長（年日照時間達2500～3500h），降水量少，空氣干燥，地處北半球中緯度溫帶地區，為典型的溫帶干旱荒漠氣候，又具盆地夏季聚熱，冬季冷潮的氣候特征。開都河全長560公里，流域面積2.2萬平方公里，總落差1750米。研究區的土地利用/覆被類型包括冰川、草地、濕地、林地、水域、未利用地、建設用地等。

2.數據及方法

2.1 數據來源

本研究所用的數據包括利用Landsat系列衛星數據獲取的1990年、2000年、2010年以及2015年的土地利用/覆被類型圖（中國科學院新疆生態與地理研究所地理信息系統實驗室提供）和統計年鑒中獲得的三個時期（1990-2000年，2000-2010年，2010-2015年）經濟條件、國家政策對土地利用/覆蓋變化產生影響的數據和統計年鑒中獲得的三個時期經濟條件，國家政策等數據。原數據分類時使用了土地利用/土地覆被的Ⅰ級分類和Ⅱ級分類。根據研究的需要，在二級分類的基礎上進行了重分類，把研究區的土地利用/土地覆被類型分為冰川、濕地、耕地、林地、草地、水域、建設用地及未利用地8種土地利用/覆被類型。

2.2 研究方法

本研究對四期土地利用/覆被類型數據進行裁剪及重分類以后從數量變化和空間變化方面分析了研究區土地利用/覆被的演變過程。研究數量變化選用的評價指標包括變化幅度，相對變化率及動態度。研究空間變化采用綜合動態度及轉移矩陣。

3.結果與分析

3.1 土地利用/覆被類型的數量

數據結果計算得出1990-2015開都河流域主要土地利用類型為草地，四個時間段草地面積占總流域面積分別為77.07%、76.34%、76.23%和76.18%，所占比例最小的為建設用地，其面積僅為流域總面積的約0.5%。從變化幅度來看，耕地、建設用地及濕地的變化幅度為正值，冰川、草地、林地、水域及未利用地的變化幅度為負值，表明耕地、建設用地和濕地的面積增加了，其余類型的面積在減少。耕地的變化幅度正向增加最多，其次是建設用地，濕地變化幅度正向增加最小。水域的變化幅度負向增加最多。其后依次為冰川、林地和未利用地，草地的變化幅度負向增加最少。

耕地、草地和未利用地的相對變化率較大，其中耕地相對變化率最大，占總變化量的40.87%。建設用地、林地、濕地、水域和冰川的相對變化率較小，其中冰川的相對變化率最小，僅占總變化量的3.17%。

3.2 土地利用/覆被類型的時空變化特征

1990-2000 年各地類中耕地的變化幅度最大，主要是林地和草地轉化為耕地，耕地基本分布在河流的下游，變化的部分林地和草地主要分布在河流中游。河流下游水源充足、土壤肥沃，適宜發展農業，這個階段在國家發展農業的政策支持下，農用地增長較快。2000-2010年各地類中水域的變化幅度最大，這一時期，主要是濕地和草地轉化為水域，濕地和草地分布在水域周圍。2010-2015年各地類中未利用地的變化幅度最大，貫徹保護生態發展的目標，未利用地主要轉為林地和水域。

空間變化的綜合動態度不僅反映區域空間變化程度和變化速度，還能間接反映區域干擾程度。根據結果計算得到各時段空間變化的綜合動態度：1990-2000年為0.20%，2000-2010年為0.08%，2010-2015年為0.11%。可以看出，1990-2000年這個時間段的空間變化的綜合動態度偏高。這個時間段偏高的原因可能是當時多個政策疊加產生的結果。

3.3 土地利用/覆被類型間的相互轉化

從1990年到2015年變化幅度最大的地類是耕地，其次是建設用地，冰川和水域，其余類型的變化幅度較小。相對變化率的分析結果顯示，耕地的相對變化率最大，其次是草地，再次是林地，其余類型的相對變化率較低。耕地增加的部分主要從草地、林地轉入的，其余部分轉化為耕地的面積占總變化量的比率較少。冰川的面積在減少，其退化的部分轉化為草地和未利用地。水域的變化基本于草地和濕地之間相互轉化，不同時期的變化特征不同。下面根據轉移矩陣分別分析不同時期的土地利用/覆被類型的轉化特征。

1990-2000 年間，草地轉化為其余類型用地的面積最大，轉出為耕地的面積最大，轉出了158.658km2，占總轉出面積的61.09%；其次是林地，轉出為耕地的面積是185.27km2，占總轉出面積的88.34%；濕地轉出為水域和草地面積分別是34.91km2、28.06km2，分別占總轉出面積的44.25%、35.56%；水域轉出為草地的面積是14.25km2，占總轉出面積的46.14%；未利用地轉出為耕地的面積是9.14km2，占總轉出面積的57%；建設用地轉出面積較小，耕地與冰川面積基本無變化。

2000-2010 年間，水域轉化為其余類型用地的面積最大，轉出為濕地的面積最大，轉出了81.24km2，占總轉出面積的81.13%；其次是未利用地，轉出為林地的面積為46.66km2,占總產出面積的75.28%;草地轉化為耕地的面積為20.41 km2,占總轉出面積的56.22%;林地轉化為耕地的面積為12.37km2,占總轉出面積的85.51%;冰川，耕地和濕地的轉出面積較小；建設用地基本無變化。

2010-2015 年間,未利用地轉化為林地的面積最大,為83.362%,占轉出總面積68.03%;草地轉化為林地的面積為11.627 km2,占轉出總面積的57.88%;耕地,建設用地,林地,濕地,水域的變化較小;冰川的0.66%轉化為草地。

3.4 影響因子分析

1990-2015 年冰川面積不斷減少，冰川轉化為其他地類，在全球變暖的大影響下，開都河流域的冰川融化。1990-2015年除冰川和水域，其他地類均有部分轉為建設用地，1990-2015年我國處于高速發展時段，城市面積不斷擴張，為推動國家經濟的發展，在國家政策的推動下，建設用地的面積不斷擴張，建設用地面積由1990年的113.13km2增長到2015年的150.33km2。1990-2015年耕地面積由773.15km2增長到1181.88km2，人類不斷開墾土地，不斷擴大耕地面積。過度砍伐樹木、過度放牧，使得林地和草地面積不斷縮減。人類活動對土地利用/覆被變化影響深遠。

4.結論與展望

4.1 1990 -2015 年，開孔河流域主要土地利用類型為草地，四個時間段其面積占流域總面積的75%以上；所占比例最小的為建設用地，其面積僅為流域總面積的約0.5%。耕地、草地和未利用地的相對變化率較大，其中耕地相對變化率最大，占總變化量的40.87%。建設用地、林地、濕地、水域和冰川的相對變化率較小，其中冰川的相對變化率最小，僅占總變化量的3.17%。

4.2 1990 -2015 年，耕地25年間增加448.32km2，主要在1990-2000年草地和林地轉化為耕地面積較大，耕地基本分布在河流的下游，河流下游水源充足、土壤肥沃，適宜發展農業，這個階段在國家發展農業的政策支持下，優化產業結構，農用地增長較快，耕地面積的增加與這一時期國家重點加強農牧業等基礎產業和基礎設施這一奮斗目標和主要任務密切相關。

4.3 從1990 年到2015年變化幅度最大的土地利用/覆被類型是耕地，其次是建設用地，再次是冰川和水域，其余類型的變化幅度較小。冰川的面積在減少，冰川退化的部分轉化為草地和未利用地。水域的變化基本于草地和濕地之間相互轉化，結合不同時期的變化特征與研究區25年間發展過程可以得出開都河流域土地利用/覆被動態變化受自然因素、人口增長、經濟發展和社會政策環境的多重影響。人口的快速增加及經濟利益的驅使使得草地與未利用地被大量侵占，耕地與建設用地面積不斷擴大，研究區域近年來國民收入消費額指數逐年增加，國民生產總值逐年遞加，其中第一產業和第二產業占比逐年下降，第三產業占比逐年增加，刺激了建設用地的開發。

4.4 1990 -2015 年我國處于高速發展時段，城市面積不斷擴張，在國家政策的推動下，建設用地的面積不斷擴張，建設用地面積由1990年的113.13km2增長到2015年的150.33km2，耕地面積由773.15km2增長到1181.88km2，人類不斷開墾土地，不斷擴大耕地面積。過度砍伐樹木、過度放牧，使得林地和草地面積不斷縮減。GDP和人口數量增長均呈增長趨勢。人地矛盾日益加劇，從而推動的研究區土地利用/覆被的變化，人類活動對土地利用/覆被變化影響深遠。