黨河流域2000-2017年土地利用變化

李珍存，楊宇翔，張華堂，趙萬(wàn)奎，趙方圓，王瓊芳

（甘肅省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)督管理局，甘肅 蘭州 730020）

土地利用是指人類對(duì)土地自然屬性的利用方式和目的，是由土地質(zhì)量特性和社會(huì)土地需求協(xié)調(diào)所決定的土地功能過(guò)程，是一種動(dòng)態(tài)過(guò)程。它的變化不僅對(duì)全球輻射平衡和能量流的改變產(chǎn)生了巨大深遠(yuǎn)的影響，而且對(duì)生物地球化學(xué)循環(huán)、水循環(huán)的改變和生態(tài)復(fù)雜度的影響也不容忽視。土地利用地理分析可追溯到19 世紀(jì)前期。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)土地利用的研究，早在20 世紀(jì)30 年代已相當(dāng)普遍地開(kāi)展。建國(guó)以后，我國(guó)土地利用的調(diào)查、研究得到較大發(fā)展，為此，以該流域?yàn)閷?duì)象，利用2000 年和2017 年兩期林地更新矢量數(shù)據(jù)，研究土地利用變化情況，以期為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展研究提供基礎(chǔ)資料。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)基本包含黨河和野馬河全流域、疏勒河流域下游部分區(qū)域，并稱黨河流域。黨河是疏勒河的一級(jí)支流，野馬河是黨河的一級(jí)支流。研究區(qū)地處我國(guó)西北內(nèi)陸肅北縣和敦煌市境內(nèi)，位于92.77°～97.57°E、38.35°～41.22°N。域內(nèi)地形起伏變化大，山區(qū)、平原及丘陵交互出現(xiàn)。

研究區(qū)屬典型大陸性氣候，由南向北分別為高寒半干旱區(qū)、溫涼干旱區(qū)和溫暖干旱區(qū)；年均氣溫3.9～9.3 ℃，年均日照3 033.4～3 246.7 h，年均降水39.9～176.0 mm，年均蒸發(fā)1 228～2 495 mm，干旱指數(shù)7～42；無(wú)霜期150 d，冰凍期為11月至次年3 月，最大凍土深1.44～1.78 m；常年多東風(fēng)和西風(fēng)，8 級(jí)以上大風(fēng)平均2～4 d/月①。區(qū)內(nèi)有高等植物100 多種，野生動(dòng)物約200 種[1]。

截至2018 年敦煌市和肅北縣人口分別為18.29 萬(wàn)和1.22 萬(wàn)，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入分別達(dá)到33 595 元和36 991 元，農(nóng)村居民人均手可支配收入分別為17 801 元和24 951 元。敦煌市全年接待游客1 077.3 萬(wàn)人次，實(shí)現(xiàn)旅游收入115億元，文化產(chǎn)業(yè)增加值13.3 億元，肅北全年生產(chǎn)總值14.1 億元，財(cái)政收入3.3 億元，社會(huì)消費(fèi)品零售總額2.35 億元[2]。

2 材料與方法

數(shù)據(jù)使用研究區(qū)2000 年和2017 年林地更新矢量數(shù)據(jù)。兩期原始數(shù)據(jù)邊界和面積不一致，為滿足研究需要，將兩期數(shù)據(jù)坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行同一化處理。坐標(biāo)系同一化：2000年數(shù)據(jù)的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為2017 年數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，投影模式采用等角橫切橢圓柱投影（Gauss-Kruger 投影），投影坐標(biāo)系采用CGCS2000-GKZone-16，地理坐標(biāo)系采用GCS-China-Geodetic-Coordinate-System-2000。數(shù)據(jù)分類同一化：兩期數(shù)據(jù)的地類歸納到林業(yè)資源一張圖的土地分類系統(tǒng)中，整合為林地、耕地、牧草地、濕地、未利用地和建設(shè)用地6 個(gè)地類，其中林地為一級(jí)地類，其他為二級(jí)地類。數(shù)據(jù)范圍同一化：使用Arcgis 軟件將調(diào)整坐標(biāo)和數(shù)據(jù)分類后的兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合疊加，取其交集區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域。

地類面積統(tǒng)計(jì)，土地利用結(jié)構(gòu)、景觀和轉(zhuǎn)移矩陣等動(dòng)態(tài)分析，使用Arcgis 和WPS 等軟件進(jìn)行。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用結(jié)構(gòu)

研究區(qū)有林地、耕地、牧草地、濕地、建設(shè)用地和未利用地6 個(gè)土地利用類型。未利用地是該區(qū)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地類，2017 年未利用地范圍有所縮小，減少的未利用地主要在肅北縣內(nèi)。建設(shè)用地分布范圍最小，最主要集中在敦煌市區(qū)和肅北縣城。耕地主要集中在敦煌市；肅北縣、鹽池灣、陽(yáng)關(guān)和敦煌西湖幾個(gè)自然保護(hù)區(qū)耕地分布極少，牧草地和濕地絕大部分在以上幾個(gè)區(qū)域。與2000 年相比，2017 年濕地由零散趨于集中連片，主要增加區(qū)域在黨河上游、野馬河上游、黨河下游與疏勒河下游的濕地區(qū)域。敦煌西湖自然保護(hù)區(qū)濕地面積2017 年比2000 年有所減少，濕地變?yōu)榱值氐拿娣e較大。17 年間，草地分布格局發(fā)生了很大變化，2000 年在整個(gè)研究區(qū)草地分布范圍相對(duì)較廣，面積較大，2017 年時(shí)，黨河下游與疏勒河下游大量草地轉(zhuǎn)為未利用地。草地增加區(qū)域主要在肅北縣，且呈現(xiàn)出集中連片的形式。

3.2 土地利用變化趨勢(shì)

從表1 可以看出，17 年間研究區(qū)林地和濕地面積明顯增加，分別增加22.2 倍、1.3 倍；建設(shè)用地和耕地面積增加較??；牧草地和未利用地面積明顯減少，分別減少13.77%和18.58%。從變化量來(lái)看，林地、未利用地面積變化巨大，增減超過(guò)

① 水利部發(fā)展規(guī)劃司.敦煌水資源合理利用與生態(tài)保護(hù)綜合規(guī)劃（2011-2020 年）60 萬(wàn)hm2；濕地、牧草地面積變化較大，增減超過(guò)10 萬(wàn)hm2。

17 年間，未利用地面積盡管有一定減少，但仍然處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占比雖然下降13.67 百分點(diǎn)，仍然大于總面積的一半；牧草地在研究區(qū)屬于第二大地類，占比雖然下降3.11 百分點(diǎn)，仍然排位第2；濕地占比雖然上升3.26 百分點(diǎn)，排位卻降為第4；林地占比上升13.34 百分點(diǎn)，排位超過(guò)濕地上升為第3；耕地、建設(shè)用地占比上升有限，排位未變，仍然分別為第5、第6。

表1 土地利用變化統(tǒng)計(jì)

3.3 土地利用類型轉(zhuǎn)移

從表2 可以看出，17 年間，林地轉(zhuǎn)出去向主要為牧草地、未利用地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為未利用地、牧草地；耕地轉(zhuǎn)出去向主要為林地、建設(shè)用地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為未利用地、建設(shè)用地；牧草地轉(zhuǎn)出去向主要為未利用地、林地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為未利用地、濕地；濕地轉(zhuǎn)出去向主要為林地、未利用地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為未利用地、牧草地；未利用地轉(zhuǎn)出去向主要為牧草地、林地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為牧草、濕地；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出去向主要為耕地、林地，轉(zhuǎn)入來(lái)源主要為未利用地、耕地、牧草地。總之，未利用地在其他地類轉(zhuǎn)入來(lái)源中均占第1位，與其總轉(zhuǎn)出面積最大相吻合；林地在其他地類轉(zhuǎn)出去向中均占前二位，與其總轉(zhuǎn)入面積最大相吻合。

從轉(zhuǎn)移來(lái)看，17 年間，在研究區(qū)所有地類中，耕地的穩(wěn)定性最強(qiáng)，保存率達(dá)到76.85%；其次是未利用地，再次是濕地；穩(wěn)定性最差的是建設(shè)用地和牧草地；林地和濕地的穩(wěn)定性居中。

表2 研究區(qū)地利用類型轉(zhuǎn)移統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論與討論

黨河流域土地總面積4 609 216 hm2，截至2017 年，未利用地面積最大，占比59.89%；牧草地面積其次，占比19.47%；建設(shè)用地、耕地面積最小，占比不足1%。從2000 年到2017 年，17 年間，黨河流域各地類之間均有相互轉(zhuǎn)移，未利用地、牧草地分別大幅度減少630 063、14 3310 hm2；林地、濕地分別大幅度增加614 915、150 284 hm2；耕地、建設(shè)用地分別小幅度增加6 338、1 836 hm2；耕地穩(wěn)定性最高，其次是未利用地，建設(shè)用地和牧草地穩(wěn)定性差，保存率分別為76.85%、69.34%、33.33%和34.77%。

未利用地、牧草地的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益較低，林地、濕地屬于高生態(tài)效益土地利用類型，前二者面積大幅度減少，后二者面積大幅度增加，反映出黨河流域生態(tài)環(huán)境的改善，也從側(cè)面反映了黨河流域在濕地保護(hù)、天然林保護(hù)、沙漠化治理、國(guó)家公益林保護(hù)等林草業(yè)生態(tài)工程建設(shè)成效突出。耕地、建設(shè)用地屬于高經(jīng)濟(jì)效益土地利用類型，二者面積增加，在一定程度上反映了黨河流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

黨河流域的土地利用類型有了較大變化，究其原因，有自然客觀存在的因素，也有主觀因素。一是隨著氣候、降水等自然因素的變化和人為干擾使地類本身發(fā)生了改變，比如氣候變暖、冰雪消融、黨河流域的未利用地轉(zhuǎn)為草地、林地和濕地，同時(shí)也導(dǎo)致部分地區(qū)的草地退化、河流干涸和土地荒漠化等變化。二是退耕還林封沙育林等生態(tài)保護(hù)林業(yè)工程的實(shí)施、開(kāi)礦、開(kāi)采、放牧、城市擴(kuò)建、水電站建設(shè)等行為造成了草地林地減少、土地荒漠化、河流濕地減少、建設(shè)用地?cái)U(kuò)大、耕地減少等變化。三是地類劃分標(biāo)準(zhǔn)的操作性不強(qiáng)引起的區(qū)劃誤差，草地和灌木林地、濕地的界限標(biāo)準(zhǔn)的掌握不是很容易，導(dǎo)致不同人員對(duì)同一塊地利用類型判斷不同，這也許是兩期草地減少、林地增加數(shù)量較大的主觀因素之一。四是兩期衛(wèi)星影像的分辨率和清晰度不完全相同，前期衛(wèi)片分辨率較低，小班區(qū)劃精度不太高，后期衛(wèi)片精度和清晰度都有提高，數(shù)據(jù)區(qū)劃的精度很高，這也可能導(dǎo)致兩期矢量數(shù)據(jù)的地類誤差。隨著地理信息和遙感科技的發(fā)展，這一誤差會(huì)越來(lái)越小，甚至消除。