新疆迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地時(shí)空變化特征分析

張 譜 管文軻 劉洪霞 張和鈺 李志鵬 馮益明

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所， 北京 100091； 2.新疆林業(yè)科學(xué)院造林治沙研究所， 烏魯木齊 830000； 3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所， 北京 100081)

0 引言

綠洲是維系干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的命脈[1]，也是干旱區(qū)人民賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。新疆南部地區(qū)(南疆)獨(dú)特的山盆相間地貌格局，形成了眾多以流域?yàn)閱卧木G洲農(nóng)業(yè)景觀[2]，綠洲農(nóng)業(yè)是南疆綠洲經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。南疆獨(dú)特的氣候環(huán)境，為綠洲糧食和棉花提供了優(yōu)越的生長(zhǎng)條件。目前，南疆環(huán)塔里木盆地已經(jīng)成為全球最大棉花(GossypiumhirsutumLinn.)產(chǎn)區(qū)，約占全國(guó)棉花總產(chǎn)量的一半、全球棉花總產(chǎn)量的十分之一。綠洲耕地的時(shí)空變化是新疆南部綠洲土地利用時(shí)空變化的重要組成部分。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)耕地時(shí)空變化進(jìn)行了大量研究，研究尺度從全球范圍[3-4]、全國(guó)范圍[5-6]、省域范圍[7]到縣域?yàn)檠芯繂卧猍8]，多數(shù)研究尺度較大，不易揭示微觀層面的差異。我國(guó)土地面積廣大，不同區(qū)域的自然環(huán)境、生態(tài)條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r各不相同，尤其是不同地形地貌下的耕地時(shí)空變化特征差異明顯[9]。綠洲耕地的擴(kuò)張是干旱區(qū)土地利用與覆被變化最典型的人為過(guò)程之一，它將引起水資源的空間分布變化[10-11]、沙漠化[12-13]等全球環(huán)境變化問(wèn)題。與全國(guó)耕地面積不斷減少的趨勢(shì)不同[6,14-15]，干旱區(qū)部分地區(qū)綠洲耕地面積不斷擴(kuò)張[16-18]，甚至高速增長(zhǎng)[19]。然而目前涉及干旱區(qū)小流域綠洲耕地時(shí)空變化特征的研究較少。

鑒于此，本文以新疆迪那河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以區(qū)域內(nèi)耕地為主要研究對(duì)象，利用RS和GIS手段，通過(guò)解譯1992年8月、1998年8月、2007年9月和2018年8月4期Landsat系列衛(wèi)星遙感影像和無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)，對(duì)新疆迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，量化和描述26年來(lái)綠洲耕地的時(shí)空變化規(guī)律，以期為未來(lái)小流域人工綠洲空間規(guī)劃和管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持，為解決干旱區(qū)綠洲可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 迪那河流域示意圖Fig.1 Location of Dina River Watershed

以新疆迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲為主要研究對(duì)象。迪那河發(fā)源于天山南脈的哈爾克山南麓及霍拉山南麓，以冰雪融水和山區(qū)降水為主要水源，并在山前傾斜平原蘊(yùn)藏豐富的地下水。輪臺(tái)人工綠洲依靠迪那河和地下水等水資源形成。迪那河在進(jìn)入沙漠前的綠洲-沙漠過(guò)渡帶消散。整個(gè)流域地跨新疆巴音郭楞蒙古自治州的輪臺(tái)縣與阿克蘇地區(qū)庫(kù)車(chē)縣，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)83°38′～ 84°41′、北緯41°26′～ 42°32′之間，面積51.93萬(wàn)hm2(圖1)，是塔里木盆地南北緣典型的山區(qū)-戈壁-綠洲-沙漠生態(tài)系統(tǒng)。

迪那河流域地處中緯度地帶，屬于溫帶大陸性干旱氣候，地形北高南低。北部山區(qū)氣候寒冷，南部戈壁-綠洲-沙漠地帶氣候干燥，年平均氣溫9.7～10.8℃，1月平均氣溫-10.5～-8.7℃，7月平均氣溫24.8℃，降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，冬夏較長(zhǎng)、春秋較短，晝夜溫差大，一年四季氣候相對(duì)比較溫和。流域山區(qū)以南、綠洲以北的戈壁區(qū)以麻黃、裸果木、鹽穗木為主要植被；中部和南部綠洲-沙漠過(guò)渡帶以紅柳、鹽穗木、蘆葦為主要植被。輪臺(tái)綠洲物產(chǎn)豐富，是全國(guó)商品糧基地和重要產(chǎn)棉區(qū)之一，同時(shí)綠洲內(nèi)種植有杏子、核桃、香梨等16種果樹(shù)種類(lèi)。

1.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

1.2.1遙感數(shù)據(jù)源選擇

選取覆蓋輪臺(tái)人工綠洲的4期(1992年8月、1998年8月、2007年9月和2018年9月)Landsat系列衛(wèi)星遙感影像作為綠洲耕地時(shí)空變化制圖的遙感數(shù)據(jù)源(表1)。影像云覆蓋度均小于10%，影像時(shí)段選擇均在8—9月生長(zhǎng)季。對(duì)選擇的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括輻射校正、幾何校正、投影轉(zhuǎn)換等。遙感數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)USGS網(wǎng)站(http:∥glovis.usgs.gov/)。

表1 遙感數(shù)據(jù)基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of remote sensing data

1.2.2野外調(diào)查

野外調(diào)查在人工綠洲內(nèi)部和人工綠洲外圍進(jìn)行，共設(shè)置樣地36個(gè)，樣地尺寸設(shè)置為100 m×100 m。

圖2 人工綠洲調(diào)查樣地分布Fig.2 Sample plot distribution of artificial oasis investigation

調(diào)查采用四旋翼大疆無(wú)人機(jī)(悟1pro型，DJIINC.，中國(guó))，機(jī)載傳感器為禪思X5(1 600萬(wàn)像素)，獲取樣地?zé)o人機(jī)影像。飛行方案利用無(wú)人機(jī)航線飛行控制軟件Litchi for DJI Drone(Ver.3.10.5，VC Technology Ltd.，美國(guó))實(shí)現(xiàn)[20-21]，飛行高度設(shè)置為60 m，獲得影像地面分辨率為1.5 cm，觀測(cè)日期在2018年7月21日—8月9日。

圖2為野外調(diào)查36個(gè)樣地的分布和3個(gè)典型樣地對(duì)應(yīng)的Landsat OIL遙感影像(成像時(shí)間為2018年8月17日)和無(wú)人機(jī)影像。Landsat8 OIL影像在ENVI軟件中R∶G∶B相應(yīng)波段為6∶5∶4(可以比較好地突出植被信息)，果園呈深綠色，耕地呈淺綠色，人工綠洲外土地(紅柳灌木林地)呈褐色。人工綠洲邊界明顯，果園和耕地區(qū)分度較高。

1.2.3遙感影像解譯

采用光譜直接分類(lèi)法[22-23]對(duì)4期Landsat遙感影像進(jìn)行解譯，即采用2018年7月下旬—8月中旬野外調(diào)查獲取的大量帶地理坐標(biāo)的無(wú)人機(jī)、數(shù)碼相機(jī)影像和圖像，與1992年8月、1998年8月、2007年9月Landsat5 TM影像(采用波段組合5∶4∶3)和2018年8月Landsat 8 OIL_TRIS影像(采用波段組合6∶5∶4)疊加，通過(guò)目視解譯、手工勾繪對(duì)不同土地利用類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別。解譯分兩個(gè)階段進(jìn)行：第1階段確定人工綠洲邊界，將流域的戈壁-綠洲-沙漠區(qū)劃分為人工綠洲內(nèi)和人工綠洲外土地；第2階段在已劃定的人工綠洲內(nèi)部確定耕地分布。根據(jù)研究目的和我國(guó)土地利用分類(lèi)體系，將人工綠洲內(nèi)部劃分為果園、耕地、水體、城鎮(zhèn)居民用地和人工綠洲內(nèi)未利用地等5種土地利用/覆被類(lèi)型。對(duì)提取的結(jié)果再次進(jìn)行了實(shí)地校核、修改，獲得4期輪臺(tái)人工綠洲土地利用圖。

1.3 研究方法

1.3.1用地面積變化分析

為了詳細(xì)地對(duì)比迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地時(shí)空變化特征，本文采用動(dòng)態(tài)度模型[24-25]進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)度是指一定時(shí)間范圍內(nèi)研究區(qū)某種土地類(lèi)型的數(shù)量變化，其意義在于反映某種土地類(lèi)型變化的劇烈程度，表達(dá)式為

(1)

式中D——研究時(shí)期內(nèi)某一類(lèi)型土地動(dòng)態(tài)度

Ua——研究期初某一類(lèi)型土地面積

Ub——研究期末某一類(lèi)型土地面積

T——研究時(shí)間

圖3 輪臺(tái)人工綠洲土地利用情況Fig.3 Land use maps of Luntai Artificial Oasis

1.3.2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

為了對(duì)綠洲耕地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[26-28]對(duì)4期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣能夠反映綠洲耕地在某期期初和期末與各土地類(lèi)型面積之間相互轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)過(guò)程，不僅包含某期綠洲耕地面積信息，還有各土地類(lèi)型在期初和期末向綠洲耕地轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入的面積信息。采用Circos可視化軟件[29]表達(dá)綠洲耕地變化。

1.3.3重心模型

重心模型是研究區(qū)域發(fā)展過(guò)程中要素空間變動(dòng)的重要分析工具[30-33]。本文依據(jù)重心模型理論構(gòu)建了迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地重心模型，基本模型為

(2)

(3)

式中i——耕地編號(hào)j——年份

n——耕地總塊數(shù)

(xj,yj)——第j年人工綠洲耕地重心坐標(biāo)

(xij,yij)——第j年第i塊耕地重心坐標(biāo)

sij——第j年第i塊耕地斑塊的面積

2 結(jié)果與分析

2.1 遙感影像解譯

通過(guò)遙感影像解譯，獲得1992年8月、1998年8月、2007年9月和2018年8月迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲土地利用圖(圖3)。從解譯結(jié)果可以看出，26年來(lái)輪臺(tái)人工綠洲耕地面積和分布變化較大。

1992—2018年迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地面積持續(xù)增加，從1992年的8 381 hm2、1998年的9 529 hm2、2007年的23 978 hm2增長(zhǎng)到2018年的46 284 hm2。耕地是輪臺(tái)人工綠洲的主要用地類(lèi)型，其面積在人工綠洲總面積中占有較大比重。20世紀(jì)90年代有減少趨勢(shì)，從1992年的40.18%減少到1998年的37.04%，之后持續(xù)增長(zhǎng)，2007年的63.41%，2018年達(dá)到71.28%。綠洲耕地面積在迪那河流域總面積中所占比例持續(xù)增加，從1992年的11.61%、1998年的1.84%、2007年的4.62%增長(zhǎng)到2018年的8.91%。

2.2 綠洲耕地動(dòng)態(tài)度變化

1992—1998年、1998—2007年和2007—2018年迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地動(dòng)態(tài)度和人工綠洲動(dòng)態(tài)度差別較大，這是綠洲耕地面積在人工綠洲總面積中所占的比例出現(xiàn)波動(dòng)的主要原因。1992—1998年耕地面積年均增長(zhǎng)速度(2.28%)低于人工綠洲面積年均增長(zhǎng)速度(3.89%)，在此期間，綠洲耕地面積占人工綠洲總面積的比例降低；1998—2007年(16.85%)和2007—2018年(8.46%)綠洲耕地面積年均增長(zhǎng)速度均高于人工綠洲面積年均增長(zhǎng)速度(5.22%、6.53%)，這兩個(gè)階段，綠洲耕地面積占人工綠洲總面積的比例持續(xù)上升。

2.3 綠洲耕地時(shí)空變化特征

為了更確切地了解綠洲解耕地變化情況，采用4期迪那河流域土地利用圖在ArcGIS軟件下進(jìn)行空間分析，獲取人工綠洲耕地與其他土地利用類(lèi)型之間面積轉(zhuǎn)移信息(圖4)。1992—1998年間有5 247 hm2其他土地利用類(lèi)型土地轉(zhuǎn)為耕地，從圖4可以看出，轉(zhuǎn)入較多的為人工綠洲內(nèi)未利用地(3 151 hm2)和人工綠洲外圍土地(1 380 hm2)，占轉(zhuǎn)入總面積的86.35%；有4 104 hm2耕地轉(zhuǎn)為其他用途，其中轉(zhuǎn)為綠洲內(nèi)未利用地(2 523 hm2)和果園(1 534 hm2)的面積占轉(zhuǎn)出總面積的98.85%；有4 264 hm2耕地未改變土地利用用途。1998—2007年間有17 376 hm2其他土地利用類(lèi)型土地轉(zhuǎn)為耕地，轉(zhuǎn)入較多的為綠洲外圍土地(8 516 hm2)和人工綠洲內(nèi)未利用地(6 823 hm2)，占轉(zhuǎn)入總面積的88.28%；有3 038 hm2耕地轉(zhuǎn)為其他用途，其中80.12%轉(zhuǎn)為果園(2 434 hm2)；有6 479 hm2耕地未改變土地利用用途。2007—2018年有28 569 hm2其他土地利用類(lèi)型土地轉(zhuǎn)為耕地，其中79.23%來(lái)源于人工綠洲外圍土地(22 635 hm2)，少量來(lái)源于果園(3 003 hm2)和人工綠洲內(nèi)未利用地(2 458 hm2)；6 011 hm2耕地轉(zhuǎn)為其他用途，其中60.79%轉(zhuǎn)為果園(3 654 hm2)。

對(duì)比1992年和2018年耕地情況，可以看出，26年間有41 545 hm2其他土地利用類(lèi)型土地轉(zhuǎn)為耕地，遠(yuǎn)大于耕地轉(zhuǎn)出面積3 441 hm2。耕地?cái)U(kuò)張的土地主要來(lái)源于人工綠洲外圍土地(35 179 hm2)，占轉(zhuǎn)入總面積的84.68%；而轉(zhuǎn)出類(lèi)型主要是果園(2 671 hm2)，占轉(zhuǎn)出總面積的77.62%。

圖4 輪臺(tái)人工綠洲耕地流動(dòng)情況Fig.4 Transformation of farmland in Luntai Artificial Oasis

2.4 綠洲耕地重心遷移

1992、1998、2007、2018年迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地重心以及人工綠洲(主體)擴(kuò)張邊界見(jiàn)圖5(人工綠洲擴(kuò)張邊界為綠洲主體部分?jǐn)U張邊界，圖中忽略飛地部分)。從圖5可以看出，1992—2018年人工綠洲(主體)向西南方向、正南方向和東南方向擴(kuò)張明顯，輪臺(tái)人工綠洲耕地重心隨著人工綠洲(主體)擴(kuò)張向東南移動(dòng)明顯。相對(duì)于1992年，1998年耕地重心變化較小；隨著2007年和2018年人工綠洲(主體)向東南方向擴(kuò)張，耕地重心向東南方向明顯移動(dòng)。

圖5 輪臺(tái)人工綠洲耕地重心遷移圖Fig.5 Transferring map of gravity center of farmland in artificial oasis

3 討論

3.1 人工綠洲耕地?cái)U(kuò)張主要影響因素分析

迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與其所在的新疆地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相似，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主[34]，且后期棉花產(chǎn)業(yè)占有重要地位[35]。綠洲耕地?cái)U(kuò)張可以分為3個(gè)階段：① 1992—1998年間，綠洲耕地面積增加主要由政府推動(dòng)的開(kāi)墾政策驅(qū)動(dòng)。②1998—2007年間，綠洲耕地增加受開(kāi)墾政策和棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r兩種因素共同影響。③2007—2018年間，綠洲耕地增加主要受棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r影響。綠洲耕地面積經(jīng)歷了“緩慢增加—急劇增加—緩慢增加”的變化過(guò)程，總體上呈增加趨勢(shì)。

20世紀(jì)90年代，中央及新疆維吾爾自治區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)新疆)政府推出一些優(yōu)惠政策(低息、無(wú)息貸款，免征土地所得稅、農(nóng)業(yè)稅等)，鼓勵(lì)集體和個(gè)人開(kāi)墾土地；90年代后期，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的增大，政府開(kāi)始對(duì)糧食生產(chǎn)進(jìn)行補(bǔ)貼，并且繼續(xù)實(shí)行農(nóng)業(yè)稅減免等政策，推動(dòng)了耕地的開(kāi)發(fā)[36]。1992—1998年間，輪臺(tái)人工綠洲耕地以年均2.28%的速度擴(kuò)張。

1998年后，棉花產(chǎn)業(yè)在新疆逐漸占據(jù)重要地位。種植面積方面，據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，新疆棉花種植面積在耕地總面積中所占的比重從1992年的20.97%、1998年的30.48%，增長(zhǎng)到2007年的40.57%，2017年有回落，但是仍然占到耕地總面積的34.77%；產(chǎn)量方面，從1993年起，新疆棉花總產(chǎn)量居全國(guó)第一，到2017棉花總產(chǎn)量全國(guó)占比達(dá)到81.86%。目前新疆已經(jīng)成為我國(guó)重要的商品棉生產(chǎn)基地和國(guó)家棉花安全戰(zhàn)略基地。在這種大環(huán)境下，迪那河流域逐漸成為重要產(chǎn)棉區(qū)之一。據(jù)輪臺(tái)縣農(nóng)業(yè)局統(tǒng)計(jì)，輪臺(tái)縣棉花種植面積占耕地總面積的比例從1992年的13.03%、1998年的45.45%、 2007年的57.09%，增長(zhǎng)到2017年的81.31%。這一時(shí)期，棉花產(chǎn)業(yè)政策變化是影響輪臺(tái)綠洲耕地面積擴(kuò)張速度的主要因素之一。1998年12月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化棉花流通體制改革的決定》，決定從1999年9月1日起，棉花的收購(gòu)和銷(xiāo)售價(jià)格均由市場(chǎng)形成。新疆棉花單產(chǎn)較高，同時(shí)棉田廣闊，地勢(shì)平坦，生產(chǎn)規(guī)模大，適合大面積機(jī)械作業(yè)，所以棉花生產(chǎn)的勞動(dòng)生產(chǎn)率高于其他地區(qū)，在市場(chǎng)力量的作用下，棉花生產(chǎn)向新疆集中[37]；2000年獲國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略支持，新疆棉花產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)張。在開(kāi)墾政策的同時(shí)影響下，這一期間輪臺(tái)人工綠洲耕地面積快速增長(zhǎng)，2007綠洲耕地面積是1998年的2.52倍，增長(zhǎng)速度達(dá)到年均16.85%(圖3)。

2007年后，市場(chǎng)、政策和環(huán)境因素共同影響棉花產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而影響新疆耕地面積。2008年全球金融危機(jī)爆發(fā)后，大宗商品在2009—2011年出現(xiàn)了不同程度的暴漲暴跌。為應(yīng)對(duì)國(guó)際棉花價(jià)格的劇烈波動(dòng)，2011—2013年我國(guó)實(shí)行棉花臨時(shí)收儲(chǔ)制度，棉花價(jià)格維持在偏高水平，造成新疆棉花種植面積大幅擴(kuò)張，棉花市場(chǎng)過(guò)剩。2014年以來(lái)國(guó)家選擇新疆作為棉花目標(biāo)價(jià)格制度改革試點(diǎn)，解決之前市場(chǎng)失靈以及相關(guān)的政府失靈問(wèn)題[38]。棉花價(jià)格回落，植棉成本不斷提高，植棉效益下降，棉農(nóng)放棄種植棉花，或去種植勞動(dòng)投入及技術(shù)要求低的糧食作物，或去種植更具優(yōu)勢(shì)的林果作物[39]，或是撂荒，導(dǎo)致棉花種植面積波動(dòng)，進(jìn)而引起耕地面積波動(dòng)。此外，耕地的擴(kuò)張，加劇水資源的消耗，加速了區(qū)域的荒漠化進(jìn)程，限制耕地后備資源開(kāi)發(fā)[37]。2016年農(nóng)業(yè)部發(fā)布《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃(2016—2020年)》(中發(fā)〔2016〕1號(hào))，要求新疆棉花面積要穩(wěn)定在166.67 萬(wàn)hm2左右。在這種大環(huán)境下，2007—2018年輪臺(tái)人工綠洲耕地面積擴(kuò)張速度(8.46%)明顯下降。

3.2 人工綠洲耕地流動(dòng)情況

迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地開(kāi)墾擴(kuò)張面積遠(yuǎn)大于耕地轉(zhuǎn)出面積(圖4)。1992—1998年、1998—2007年和2007—2018年間綠洲耕地?cái)U(kuò)張面積是耕地轉(zhuǎn)出面積的1.50、5.72、4.75倍。

擴(kuò)張主要通過(guò)土地整理(果園轉(zhuǎn)化為耕地)、復(fù)墾(綠洲內(nèi)未利用地轉(zhuǎn)化為耕地)和開(kāi)發(fā)(綠洲外圍土地轉(zhuǎn)化為綠洲耕地)的方式新增綠洲耕地面積。綠洲外圍土地的開(kāi)發(fā)是輪臺(tái)人工綠洲耕地?cái)U(kuò)張的最主要途徑，分別占到1998、2007、2018年耕地?cái)U(kuò)張面積的26.30%、49.01%、79.23%；通過(guò)土地整理由果園轉(zhuǎn)化為耕地的面積在耕地?cái)U(kuò)張總面積中所占比例較小，分別占到1998、2007、2018年耕地?cái)U(kuò)張面積的8.35%、9.03%、10.51%；1992—1998年和1998—2007年間，復(fù)耕在耕地?cái)U(kuò)張中發(fā)揮重要作用，分別占到1998年和2007年耕地?cái)U(kuò)張面積的60.05%和39.26%；而2018年僅占8.60%(圖6)。

圖6 輪臺(tái)人工綠洲耕地?cái)U(kuò)張面積及來(lái)源Fig.6 Extended area of farmland and source of extension in Luntai Artificial Oasis

3.3 人工綠洲耕地減少途徑

綠洲耕地轉(zhuǎn)為果園是輪臺(tái)人工綠洲耕地減少的最主要途徑，分別占1992—1998年、1998—2007年和2007—2018年耕地轉(zhuǎn)出面積的37.38%、80.12%、60.79%。不同于棉花產(chǎn)業(yè)，林果產(chǎn)業(yè)面積的擴(kuò)張主要依靠綠洲耕地的轉(zhuǎn)化，而非綠洲外圍土地的開(kāi)發(fā)(圖3)。特色林果產(chǎn)業(yè)也是南疆綠洲經(jīng)濟(jì)的重要組成部分[40]。1992—1998年間，新疆把發(fā)展林果業(yè)作為實(shí)施資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要內(nèi)容進(jìn)行推動(dòng)，新疆林果業(yè)進(jìn)入增長(zhǎng)階段。在此期間，輪臺(tái)人工綠洲林果產(chǎn)業(yè)用地面積的年均增長(zhǎng)速度(11.15%)高于耕地(2.28%)，這是這一時(shí)期耕地在輪臺(tái)人工綠洲總面積中所占比例下降的最主要原因。1998年林果產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張面積的58.99%來(lái)源于耕地，31.43%來(lái)源于綠洲內(nèi)未利用地的整地和復(fù)墾，僅7.52%來(lái)源于綠洲外圍土地的開(kāi)發(fā)。1998年以后，林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度低于棉花產(chǎn)業(yè)，林果產(chǎn)業(yè)用地對(duì)耕地依賴(lài)性逐漸增強(qiáng)，2007年和2018年林果產(chǎn)業(yè)用地?cái)U(kuò)張面積的48.52%和86.78%來(lái)源于耕地(圖4)。

3.4 人工綠洲耕地?cái)U(kuò)張?zhí)卣?/h3>

迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地向沙漠區(qū)擴(kuò)張明顯，而向戈壁區(qū)擴(kuò)張很小(圖1、5)。由于土壤質(zhì)地的限制作用，新疆新增耕地的開(kāi)發(fā)顯現(xiàn)出“壤質(zhì)土壤—沙質(zhì)土壤—礫質(zhì)土壤”的先后順序特征，一些地區(qū)已經(jīng)將適合耕種的壤質(zhì)土壤和沙質(zhì)土壤開(kāi)發(fā)完，開(kāi)發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到礫質(zhì)的戈壁及山前地區(qū)[36]。輪臺(tái)人工綠洲北部山前戈壁區(qū)礫石覆蓋度高，海拔升高明顯(圖1)，春季時(shí)有暴雨發(fā)生，耕地開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本較高。雖然隨著耕地向南部綠洲-沙漠過(guò)渡帶擴(kuò)張，開(kāi)發(fā)的邊際成本逐漸升高，但目前仍低于戈壁區(qū)的開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)輪臺(tái)人工綠洲棉花種植面積占比較高，且棉花適應(yīng)氣候干燥、日照強(qiáng)烈的綠洲-沙漠過(guò)渡帶，因此迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地的擴(kuò)張?zhí)幱陂_(kāi)發(fā)沙質(zhì)土壤階段。

4 結(jié)論

(1)26年來(lái)，新疆迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地面積呈現(xiàn)“緩慢增加—急劇增加—緩慢增加”的變化過(guò)程。1992—1998年間，綠洲耕地增加主要由政府推動(dòng)的開(kāi)墾政策驅(qū)動(dòng)，耕地面積年均增長(zhǎng)速率為2.28%；1998—2007年間，綠洲耕地增加受開(kāi)墾政策和棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r兩種因素共同影響，耕地面積急劇增加，年均增長(zhǎng)速率達(dá)16.85%；2007—2018年間，綠洲耕地增加主要受棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r影響，耕地面積年均增長(zhǎng)速率為8.46%。

(2)迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲耕地動(dòng)態(tài)變化主要表現(xiàn)在：耕地開(kāi)墾擴(kuò)張面積遠(yuǎn)大于耕地轉(zhuǎn)出面積，綠洲外圍土地的開(kāi)發(fā)是輪臺(tái)人工綠洲耕地?cái)U(kuò)張的最主要途徑，耕地轉(zhuǎn)為果園是輪臺(tái)人工綠洲耕地減少的最主要途徑。

(3)迪那河流域輪臺(tái)人工綠洲北部山前戈壁區(qū)耕地開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本高于南部綠洲-沙漠過(guò)渡帶，且綠洲耕地種植面積占比較高的棉花適應(yīng)氣候干燥、日照強(qiáng)烈的綠洲-沙漠過(guò)渡帶的環(huán)境，因此綠洲耕地重心向沙漠區(qū)移動(dòng)明顯，向戈壁區(qū)擴(kuò)張趨勢(shì)較弱。