拜城綠洲盆地土地利用/土地覆被動(dòng)態(tài)變化研究

王宏 唐娟

摘要選擇生態(tài)環(huán)境較為脆弱的拜城綠洲盆地為研究對(duì)象，以2000年ETM+和2016年GF1影像為數(shù)據(jù)源，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行土地利用/覆蓋類(lèi)型分類(lèi)，分析綠洲盆地近16年土地利用/土地覆被時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：近16年來(lái)，研究區(qū)耕地、密林地、坑塘、居民點(diǎn)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(fā)生明顯的變化。人工渠系和人工水庫(kù)的修建造成研究區(qū)干旱缺水，地下水位下降，天然生態(tài)植被減少，綠洲生態(tài)環(huán)境惡化。因此，合理地控制人口數(shù)量、正確的政府政策導(dǎo)向和合理經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求是干旱區(qū)綠洲土地可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞綠洲；土地利用/土地覆被；動(dòng)態(tài)變化

中圖分類(lèi)號(hào)F301.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)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(guó)際地圈生物圈計(jì)劃和國(guó)際全球環(huán)境變化人文因素計(jì)劃共同擬定并發(fā)表了《土地利用/土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》，這一計(jì)劃確立了土地科學(xué)在全球環(huán)境變化研究和可持續(xù)發(fā)展研究中的重要地位[1-4]。土地利用/土地覆被變化被認(rèn)為是能夠從景觀上表現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)最為典型的過(guò)程。土地利用狀況直接關(guān)系到土地生態(tài)和環(huán)境健康，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。近年來(lái)，新疆拜城縣經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展，土地利用變化劇烈，人地矛盾日益突出，筆者運(yùn)用RS、GPS、GIS技術(shù)對(duì)拜城綠洲盆地土地利用/覆被動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，對(duì)提高研究區(qū)土地利用效率，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義[5-8]。

1數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)位于80°44′～83°17′E、41°26′～42°20′N(xiāo)，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(shì)呈四周高、中部低，海拔1 190～2 600 m。研究區(qū)長(zhǎng)年水系較發(fā)育，源于山區(qū)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(tái)勒維丘克河等水系。研究區(qū)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(qū)常年積雪，年均氣溫7.9℃，年降水量120.6 mm，年蒸發(fā)量1 364.9 mm，年無(wú)霜期168 d。拜城縣以農(nóng)為主，農(nóng)牧結(jié)合，盛產(chǎn)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(nóng)、牧業(yè)及商業(yè)、手工業(yè)。研究區(qū)地理位置如圖1所示。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理根據(jù)研究需要，選取遙感數(shù)據(jù)及相關(guān)地面資料：①研究區(qū)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(wàn)地形圖及其矢量化數(shù)據(jù)；③土地利用圖；④研究區(qū)歷年的氣象、水文地質(zhì)、土壤、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)資料；⑤野外考察資料和與GPS點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的實(shí)地景觀照片數(shù)據(jù)庫(kù)等。

數(shù)據(jù)處理如下[9]：

首先對(duì)圖像做幾何精校正，在1∶10萬(wàn)地形圖上選取控制點(diǎn)進(jìn)行幾何精校正。為使圖像與地理底圖精確疊合，控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)分布盡量均勻，中誤差在1個(gè)像元內(nèi)。接著利用RPC文件對(duì)GF1多光譜影像進(jìn)行正射校正之后，再與較低分辨率的多光譜圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)圖像的糾正配準(zhǔn)。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(zhǔn)精度，主要特征位移小于1個(gè)像素即為合格。然后對(duì)不同空間分辨率的遙感圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)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(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)鑲嵌和數(shù)據(jù)拉伸。

1.3研究方法土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度是指某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況，其表達(dá)式為[10]：

K=（Ub-Ua ）/Ua /T×100%

式中，Ua、Ub分別表示a、b時(shí)刻土地利用的面積（km2）；T表示a時(shí)刻到b時(shí)刻的研究時(shí)段長(zhǎng)（a）；K為土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度，正值表示該土地利用類(lèi)型面積增加，負(fù)值表示減少。

2結(jié)果與分析

2.1遙感影像信息提取

此次土地資源調(diào)查分類(lèi)采用第二次全國(guó)土地調(diào)查分類(lèi)系統(tǒng)的一級(jí)系統(tǒng)分類(lèi)，并結(jié)合調(diào)查實(shí)際情況及土地的自然生態(tài)和利用屬性將研究區(qū)土地類(lèi)型劃分為13個(gè)類(lèi)別（表1），對(duì)不同地物按照精度要求和遙感圖像解譯標(biāo)志進(jìn)行人機(jī)交互判讀或監(jiān)督分類(lèi)，得到研究區(qū)2000及2016年土地利用/土地覆被遙感解譯結(jié)果（圖2、3）。

由圖2、3及表2可以看出，研究區(qū)土地利用的分布特征為基巖—砂礫石裸地—綠洲。研究區(qū)最外圍主要分布著基巖，面積為5 125.59 km2，占整個(gè)研究區(qū)總面積的49.67%。接下來(lái)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(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要地帶。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出研究區(qū)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(duì)耕地的需求也在不斷增加，2000年居民點(diǎn)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(qū)土地利用類(lèi)型變化最大的地類(lèi)。從遙感解譯圖可以看出，居民點(diǎn)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(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)工程，以老城改造為基礎(chǔ)，向老城西北方向發(fā)展，并不斷向工業(yè)園區(qū)推移，逐步擴(kuò)大城區(qū)規(guī)模，并且縣城西部（行政服務(wù)居住組團(tuán)）的發(fā)展速度水平明顯高于城市東部。研究區(qū)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(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)鹽漬化狀況較沙漠化情況嚴(yán)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(kù)西北方向的克孜爾鄉(xiāng)附近的農(nóng)田內(nèi)，影像上呈淺灰白色、灰白色、白色色彩。究其原因主要是該區(qū)地勢(shì)較低，平均海拔在1 200 m，靠近水庫(kù)，地下水位較淺。根據(jù)野外實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)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(jīng)地表強(qiáng)烈的蒸發(fā)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(jié)殼，因此鹽漬化和次生鹽漬化都較為嚴(yán)重。而該區(qū)沙漠化較輕，分布面積不到5 km2，近16年來(lái)分布較為穩(wěn)定，面積沒(méi)有擴(kuò)大的趨勢(shì)，影像上呈淺土黃色。

從土地利用/土地覆被動(dòng)態(tài)變化可以看出，2000—2016年研究區(qū)耕地、密林地、坑塘、居民點(diǎn)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(fā)生明顯的變化。其中居民點(diǎn)及工礦用地面積年增加率為10.46%，是土地利用類(lèi)型變化最大的地類(lèi)。

2.3土地利用/土地覆蓋類(lèi)型驅(qū)動(dòng)力分析

干旱區(qū)的土地利用與土地覆被變化驅(qū)動(dòng)力研究，對(duì)推動(dòng)土地利用與土地覆被變化驅(qū)動(dòng)力研究和全球變化研究具有重要意義。目前大多數(shù)的研究表明短期內(nèi)發(fā)生的土地利用結(jié)構(gòu)大幅度變化的關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)因素是人文因素。根據(jù)研究區(qū)實(shí)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(lái)土地利用/土地覆蓋變化的驅(qū)動(dòng)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(bǔ)給、季節(jié)性積雪融水補(bǔ)給、地下水補(bǔ)給為主的3種補(bǔ)給方式。水資源是土地利用的主要制約因素，該研究區(qū)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(jí)河流組成，水資源相對(duì)豐富。通過(guò)野外實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，河床、河漫灘階地、村鎮(zhèn)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(shí)該區(qū)綠洲帶地下水溢出較為豐富，因此沼澤草本濕地較為發(fā)育。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，豐富的水資源使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民不斷地開(kāi)墾新的耕地及建設(shè)魚(yú)塘，這些新開(kāi)墾的土地主要來(lái)自于綠洲邊緣的戈壁地，而魚(yú)塘主要由原有的濕地改造而成，從而使得研究區(qū)的耕地及魚(yú)塘在人類(lèi)活動(dòng)的影響下大幅度增加。

2.3.2人文因素。

拜城縣轄4個(gè)鎮(zhèn)、10個(gè)鄉(xiāng)，人口增長(zhǎng)過(guò)快，將帶來(lái)耕地、糧食、能源、交通、文教衛(wèi)生等方面的巨大壓力，從而會(huì)導(dǎo)致生態(tài)失衡，環(huán)境污染，資源短缺等一系列的問(wèn)題。人口的迅猛增長(zhǎng)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(zhǎng)、提高人口素質(zhì)，是緩解拜城縣人口增長(zhǎng)對(duì)土地需求的最為直接有效的措施。人工渠系和人工水庫(kù)的修建，基本保證了灌區(qū)的用水，但同時(shí)也造成了灌區(qū)以外的大面積地區(qū)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(qū)內(nèi)原來(lái)的林地或濕地被開(kāi)墾為耕地，而灌區(qū)外的大面積灌木林和草本植物則因?yàn)榈叵滤幌陆担鸩礁煽菟ネ?，與此同時(shí)，也使得灌區(qū)與非灌區(qū)之間土壤的鹽堿化程度發(fā)生變化。拜城縣地處盆地，周邊如鐵熱克鎮(zhèn)、老虎臺(tái)鄉(xiāng)、種羊場(chǎng)多為荒漠地區(qū)，為改善和保護(hù)整個(gè)地區(qū)的土地生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境創(chuàng)造良好的條件，應(yīng)積極實(shí)行退耕還林還牧政策，以實(shí)現(xiàn)以林牧促種植的良性循環(huán)。拜城鎮(zhèn)及周邊的米吉克鄉(xiāng)、溫巴什鄉(xiāng)、亞吐?tīng)栢l(xiāng)等應(yīng)做好耕地保護(hù)工作，避免耕地不合理的利用和流失。政策通過(guò)調(diào)節(jié)人的群體行為對(duì)土地利用施加影響，其影響有時(shí)是長(zhǎng)期的、緩和的，有時(shí)又體現(xiàn)出一定的突出性，在不同的水平其表現(xiàn)也不一樣。如拜城縣政府為保證糧食安全而強(qiáng)化對(duì)耕地特別是基本農(nóng)田的保護(hù)是長(zhǎng)期的；由于近年來(lái)生態(tài)環(huán)境不斷的惡化，要求大力營(yíng)造人工林，保護(hù)木扎爾特河周邊濕地，改善流域下游生態(tài)環(huán)境，這一政策又是短期的。

3結(jié)論

（1）研究區(qū)近16年來(lái)耕地、密林地、坑塘、居民點(diǎn)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(fā)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(tài)勢(shì)。居民點(diǎn)及工礦用地面積年增加率為10.46%，是土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)變化最大的地類(lèi)。

（2）自然因素和人文因素對(duì)研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化影響甚為顯著，人口迅速增加對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的大量需求促使耕地變化尤為劇烈，面積大幅增長(zhǎng)。而人工渠系和人工水庫(kù)的修建，基本保證了灌區(qū)的用水，但同時(shí)也造成了灌區(qū)以外的大面積地區(qū)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(tài)植被減少，綠洲生態(tài)環(huán)境惡化。因此，合理地控制人口數(shù)量、正確的政府政策導(dǎo)向和理性的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求是干旱區(qū)綠洲土地可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

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