赤水河流域不同巖性下土地利用變化分析

王嬌嬌 羅婭 薛習習 婁晶智

(貴州師范大學地理與環境科學學院，貴州 貴陽 555000)

引言

土地資源是人類賴以生存的資源，人類的一切活動都離不開土地資源，隨著經濟社會的不斷發展，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，對于合理利用土地資源具有重要的指導意義。

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

總而言之，在長時間序列中，各個區域的土地利用程度或方式都會呈現不同程度的變化，從旱地轉化為林地，或者建設用地。但是對于用于復雜地貌的赤水河流域而言，在長時間序列中的土地利用變化規律可能有所不同。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，對于合理利用喀斯特與非喀斯特地區的土地資源具有十分重要的研究意義。

本文旨在通過分析赤水河流域不同巖性下的土地利用變化情況，對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意義，也為相關部門的國土規劃提供一定的理論參考。本文主要運用對比分析法和GIS空間分析法。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

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個市和16個縣級(市、區)行政單位，屬長江流域的支流之一，總長度為436.5km，流域總面積為2.04萬km2[5]。

圖1 赤水河流域行政區劃[6]

貴州省段的赤水河流域坐落于貴州省北部，面積為11392km2，途經畢節的七星關區、大方縣、金沙縣和遵義的播州區、匯川區、習水縣、赤水市、仁懷市[7]。如圖2所示，貴州段的赤水河流域呈現出西南高西北低、中部地勢稍平穩的地勢地貌分布格局。

圖2 赤水河流域貴州段區位圖

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，喀斯特地區主要分在七星關區、大方縣、金沙縣等，亞喀斯特地區主要分布在習水縣、桐梓縣等。

圖3 赤水河流域的巖性分布

1.2 研究方法

本文主要采用對比法對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律；空間分析法，GIS作為空間作為分析工具，對土地利用數據進行掩膜提取分析、土地利用轉移矩陣分析等，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準對赤水河流域貴州段的土地利用進行重分類，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，建設用地的變化幅度不大，僅增加了0.17km2?？傮w來說，赤水河流域在這10年土地利用變化的幅度相對較小，都是在草地、耕地、林地、水域、建設用地和其他用地這6種用地間相互轉換，并沒有新增加其他的土地利用類型。2000—2010年林地面積呈現減少的趨勢，但是整體來看，赤水市和習水縣林地所占的面積是最多的。建設用地主要沿赤水河流域分布，面積上并沒有很大的變化。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構

2.3 不同巖性上的土地利用分布

對赤水河流域的巖性進行重分類，將亞喀斯特地區納入喀斯特地區范圍類，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年喀斯特巖性地區的林地和草地較非喀斯特巖性地區而言都是獨立分布，并沒有成片分布，如圖5a?？λ固貛r性地區耕地所占的面積雖多，但是也都是呈分散分布，很難形成規模，建設用地主要分布在耕地較多的區域。如圖5b所示，非喀斯特地區的土地利用類型在西北部呈現面狀分布，在中部和西南部呈現出線狀分布，在這些地區的耕地、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，建設用地面積保持不變，如圖6a所示。在非喀斯特巖性地區，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看，喀斯特巖性地區的耕地較非喀斯特地區面積較大，雖然其林地和草地的面積比非喀斯特巖性地區多，但是基本上呈現出零星分布。對于非喀斯特巖性的地區而言，西北部的林地、草地和耕地緊密分布，建設用地也主要分布在西北部，在非喀斯特巖性地區的耕地和林地因被喀斯特巖性地區切割，而呈現出零星分布，如圖6b。

圖6 2010年赤水河流域不同巖性土地利用分布

2.4 土地利用轉移分析

在Arcgs 10.7中通過重分類、柵格轉面、融合、相交、導出轉移矩陣，最后得出2000—2010年赤水河流域土地利用變化規律。由表2可知，草地的面積增加了88km2，主要由耕地和水域等轉化而來。耕地面積變化幅度較大，從3203.85km2減少到2174.42km2，減少了489km2，主要轉變成了林地、草地和建設用地。建設用地的面積微增，僅增加了7.91km2，由林地和水域轉化而成。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化成了林地，還有59.73km2的草地也轉化成了林地。在其他用地當中，由于草地和耕地很少一部分面積的轉化，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，將喀斯特巖性地區和非喀斯特地區分開，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，喀斯特地區主要分布林地和草地以及建設用地，由于喀斯特巖性地區存在獨特的巖溶干旱和地下地表二元結構[8]，地表破碎，都呈現破碎狀分布。非喀斯特地區由于受到破碎的喀斯特地區的影響，其中部呈現破碎狀分布。在未受到喀斯特地區影響的西北部，林地、草地和建設用地均呈現出連續分布的格局，且占的面積較大。

3.2 赤水河流域土地利用轉化分析

2000—2010年，赤水河流域貴州段的土地利用并沒有很大的變化，均為耕地轉林地，耕地轉草地。建設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，絕大部分都轉化成了林地，其次為草地。林地增加的392.92km2中，很大部分來自耕地，少部分來自水域。在這10年間林地面積得以不斷擴大，耕地面積不斷減少原因是國家出臺的退耕還林政策，加之喀斯特地區的土地分散，耕地很難形成形規模，單靠種植糧食很難維持當地人的基本生計，因此，年輕人選擇外出務工，而留在家里的老年人勞動力有限，使得大面積的耕地無人種植，經過長時間的丟荒，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據和巖性數據，對研究區喀斯特與非喀斯特地區2000—2010年的土地利用變化情況進行分析，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，所得結論僅能代表貴州段赤水河流域的情況，并不能代表整個赤水河流域的土地利用情況，因此未來可能將從整個流域尺度來考慮。

3.4 運用價值

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

4 結論

本文借助Arcgis 10.7工具，對赤水河流域貴州段2000—2020年的土地利用進行了分析，得到以下結論。

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；喀斯特巖性地區的耕地面積較非喀斯特面積較大，但是呈現零星分布，很難形成規模，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的西北部連片分布，但是在中部，由于受喀斯特地區的阻隔，也呈現出零星分布的格局；水域、草地和其他用地沒有明顯的變化，其中建設用地在喀斯特和非喀斯特均有分布，但是都沒有成片的分布，都是零星分布于整個赤水河流域。