近30年松嫩沙地土地利用時空動態(tài)

宋春威

摘要：以松嫩沙地1990年、2000年、2010年、2020年4期土地利用數據為基礎，分析該區(qū) 1990 — 2020年期間土地利用變化特征。結果表明，空間格局上，耕地面積最多，2020年耕地總面積達162 309.32 km2，占研究區(qū)總面積的46.04%;其次為林地，2020年林地總面積 ? ?96 431.76 km2，占研究區(qū)總面積的27.35%。從土地利用變化角度看，建設用地面積逐漸增加，共增加了2 337.43 km2，且建設用地的增加大都是由耕地轉化而來。

關鍵詞：土地利用變化;遙感;松嫩沙地

中圖分類號：F301.2 ? ? 文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1001-1463（2021）07-0045-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.07.009

Abstract：Based on the land use data of 1990， 2000， 2010 and 2020 in Songnen sandy land， this paper analyzes the characteristics of land use change from 1990 to 2020. The results showed that in terms of spatial pattern， the cultivated land area is the largest， with a total area of 162 309.32 km2 in 2020， accounting for 46.04% of the total area of the study area， followed by forest land， with a total area of 96 431.76 km2 in 2020， accounting for 27.35% of the total area of the study area. From the perspective of land use change， the area of construction land increased gradually， with a total increase of 2 337.43 km2， and most of the increase of construction land came from the conversion of cultivated land. The research results can provide a scientific basis for the sustainable development of land use in this area.

Key words：Land use change;Remote sensing;Songnen sandy land

土地利用變化受自然和人文因素的影響，自然因素在一定程度上對土地利用變化起作用，如氣溫、降水、光照和風速等;而各種人文因素也對土地利用變化有一定影響，如社會、文化、技術、經濟、和政策 等[1 ]。土地利用變化是研究全球變化的熱點問題之一，研究土地利用變化的內部驅動力和外部驅動力是核心問題[2 ]。土地利用變化不僅可以為資源環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供決策基礎，還能夠為區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展提供理論依據。楊佳佳等[3 ]基于1985年、2000年和2017年3期土地利用遙感監(jiān)測數據，利用土地利用轉移矩陣、重心模型和生態(tài)環(huán)境質量指數等方法，對松嫩平原東部30年間土地利用轉型時空變化特征及生態(tài)環(huán)境效應進行分析。Arefin等[4 ]以1955 — 2016年間孟加拉國帕德瑪河的河流變遷作為研究對象，利用地理信息系統(tǒng)和遙感技術對土地利用的相關影響進行評估。童威等[5 ]為探究武漢市土地利用時空變化特征，基于Landsat遙感影像數據，從土地利用動態(tài)度和土地利用狀態(tài)指數兩個方面分析了武漢市2000 — 2019年的土地利用時空變化格局。筆者以松嫩沙地為研究區(qū)，在土地利用數據的基礎上研究松嫩沙地土地利用變化情況，以期為合理規(guī)劃流域空間布局提供科學支持。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 研究區(qū)概況

松嫩沙地位于松嫩平原中西部，面積約為35.26萬km2[6 ]，主要分布在嫩江和第二松花江下游，東遼河中游以北，吉林白城地區(qū)的東部以及科爾沁沙地東南部[7 ]。松嫩沙地地貌主要由階地平原、泛濫平原和沖積扇平原組成，主要發(fā)育區(qū)為其階地平原。土壤類型主要有各種鹽堿土、風沙土和黑鈣土。植被的主要植物區(qū)系包括華北植物區(qū)系、長白山植物區(qū)系、蒙古植物區(qū)系和興安植物區(qū)系。年降水量360～480 mm，年蒸發(fā)量是年降水量的2～3倍。

1.2 ? 數據來源

基于1990年、2000年、2010年和2020年4個基年的Landsat TM、OLI多光譜影像（空間分辨率為30 m）解譯獲得各期矢量數據，影像拍攝時間為6 — 9月份，云量均小于5%。數據來源于地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/）和美國地質調查局（USGS）（http：//glovis.usgs.gov/），將研究區(qū)土地利用劃分為7個大類：林地、草地、沙地、耕地、水域、建設用地和未利用地等。

1.3 ? 研究方法

1.3.1 ? 單一土地利用動態(tài)度 ? 單一土地利用動態(tài)度可以表示一定時間范圍內各類土地利用類型（耕地、林地、草地、水域等）的數量變化狀況 [8 ]。其公式為：

式中，Ua、Ub分別為研究時間開始、研究時間結束某一土地利用類型的面積，為研究的時間段。

1.3.2 ? 土地利用轉移矩陣 ? ?土地利用轉移矩陣不僅可以刻畫區(qū)域土地利用變化的結構特征，而且也能表示各土地利用類型轉移的情況[9 ]。其公式為：

Sij=S11 ? ?K ? S1nM ? ? O ? MSn1 ? ? L ? Snn（2）

式中，Sij為研究期內第i類向第j類轉化的總面積;n為土地利用類型總數;i、j分別為研究時間開始、研究時間結束的土地利用類型。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 土地利用變化特征

在研究時段內，各類用地都發(fā)生了不同程度的改變（表1）。其中耕地面積處于增加的趨勢，增幅最大，共增加了21 817.73 km2，1990 — 2000年間增長最快，共增加了13 025.97 km2。林地面積出現先下降再增長又下降的動態(tài)變化，共減少了4 323.10 km2。草地面積處于逐年減少的趨勢，在2000 — 2010年期間下降最快，共減少了 7 993.62 km2。水域面積也在不斷減少，共減少了4 573.55 km2。建設用地呈現穩(wěn)定的增長趨勢，共增加了2 337.43 km2。沙地面積呈現減少趨勢，共減少了422.30 km2。其他未利用土地呈先減少后增加趨勢，共計增加4 155.97 km2。

2.2 ? 單一土地利用動態(tài)變化度

松嫩沙地1990 ?— ?2020年土地利用動態(tài)變化大小順序是沙地、水域、草地、建設用地、耕地、其他未利用土地、林地（表2）。沙地主要變化時段為1990 — 2000年，動態(tài)變化度為-4.56%。水域變化幅度高峰在2010 — 2020年，動態(tài)變化度為-1.64%。草地變化幅度高峰在2000 — 2010年，動態(tài)變化度為-1.63%。建設用地呈現逐漸增加的趨勢，變化幅度高峰在2010 — 2020年，動態(tài)變化度為1.28%。耕地在1990 — 2000年內增加幅度最大，動態(tài)變化度為0.93%。其他未利用土地變化幅度最大在2000 — 2010年，動態(tài)變化度為1.47%。林地在1990 — 2000年間減少幅度最大，動態(tài)變化度為-0.49%。

2.3 ? 土地利用轉移矩陣分析

30 a土地利用轉變的總面積為87 108.27 km2（表3），其中耕地、建設用地和其他未利用地的面積處于增加的局面，分別增加21 817.72 km2、2 337.43 km2和4 155.97 km2。林地、草地、水域和沙地面積均有所減少，分別減少4 323.40 km2、18 997.24 km2、4 573.55 km2和422.31 km2。

從轉出方面看，草地轉出面積最大，為31 519.60 km2，轉出為耕地、其他未利用土地、林地、建設用地、水域和沙地的面積為13 710.41 km2、8 662.87 km2、8 032.46 km2、581.77 km2、363.48 km2和169.21 km2，分別占草地轉出面積的43.50%、27.48%、25.48%、1.85%、1.15%和0.54%。其次是林地，轉出面積為18 061.22 km2，轉出為耕地、草地、其他未利用土地、水域、建設用地和沙地的面積為8 931.12 km2、5 301.12 km2、3 253.95 km2、366.51 km2、187.58 km2和4.86 km2，分別占林地轉出面積的49.55%、29.35%、18.02%、2.03%、1.04%和0.003%。耕地轉出面積為13 597.16 km2，轉出為建設用地、林地、草地、其他未利用土地、水域和沙地的面積為4 124.99 km2、3 841.62 km2、3 232.20 km2、1 742.54 km2、679.05 km2和23.71 km2，分別占耕地轉出面積的30.34%、28.25%、23.77%、12.82%、4.99%和0.17%。其他未利用土地的轉出面積為13 154.34 km2，轉出為耕地、草地、林地、水域、建設用地和沙地的面積為7 342.93 km2、2 981.42 km2、1 420.59 km2、1 015.72 km2、356.69 km2和40.87 km2，分別占其他未利用土地轉出的55.82%、22.66%、10.80%、7.72%、2.71%和0.31%。水域轉出面積為7 051.79 km2，轉出為其他未利用土地、耕地、草地、林地、建設用地和沙地的面積為3 517.65 km2、2 645.13 km2、569.88 km2、213.71 km2、96.61 km2和5.91 km2，分別占水域轉出面積的49.88%、37.51%、8.08%、3.03%、1.37%和0.08%。建設用地的轉出面積為3 053.79 km2，轉出為耕地、草地、林地、其他未利用土地、水域和沙地的面積為2 520.84 km2、241.75 km2、110.52 km2、100.69 km2、36.27 km2和3.55 km2，分別占建設用地轉出的82.55%、7.92%、3.62%、3.30%、1.19%和0.12%。沙地的轉出面積為670.37 km2，轉出為耕地、草地、林地、其他未利用土地、水域和建設用地的面積分別為309.37 km2、193.95 km2、103.85 km2、39.75 km2、16.05 km2和7.38 km2，分別占沙地轉出面積的46.15%、28.93%、15.49%、5.93%、2.39%和1.10%。

從轉入方面看，耕地轉入面積最大，為35 414.89 km2，由草地、林地、其他未利用土地、水域、建設用地和沙地轉入，轉入面積為13 710.41 km2、8 931.12 km2、7 342.93 km2、2 645.13 km2、2 520.84 km2和309.37 km2，分別占耕地轉入面積的38.71%、25.22%、20.73%、7.47%、7.12%和0.87%。其他未利用土地的轉入面積排在第二，為17 310.31 km2，由草地、水域、林地、耕地、建設用地和沙地轉入，轉入面積為8 662.87 km2、3 517.65 km2、3 253.95 km2、1 742.54 km2、100.69 km2和39.75 km2，分別占其他未利用土地轉入面積的50.04%、20.32%、18.80%、10.07%、0.58%和0.23%。林地的轉入面積為13 738.12 km2，排在第三，由草地、耕地、其他未利用土地、水域、建設用地和沙地轉入，轉入面積為8 032.46 km2、 3 841.62 km2、1 420.59 km2、213.71 km2、110.52 km2和103.85 km2，分別占林地轉入面積的58.47%、27.96%、10.34%、1.56%、0.80%和0.76%。草地的轉入面積為12 522.36 km2，由林地、耕地、其他未利用土地、水域、建設用地和沙地轉入，轉入面積為 ? ? 5 301.12 km2、3 232.20 km2、2 981.42 km2、569.88 km2、241.75 km2和193.95 km2，分別占草地轉入面積的42.33%、25.81%、23.81%、4.55%、1.93%和1.55%。建設用地轉入面積達5 391.22 km2，由耕地、草地、其他未利用土地、林地、水域和沙地轉入，轉入面積為4 124.99 km2、581.77 km2、356.69 km2、187.58 km2、96.61 km2和7.38 km2，分別占建設用地轉入面積的76.51%、10.79%、6.62%、3.48%、1.79%和0.14%。水域的轉入面積為2 478.24 km2，由其他未利用土地、耕地、林地、草地、建設用地和沙地轉入，轉入面積為1 015.72 km2、679.05 km2、366.51 km2、363.48 km2、36.27 km2和16.05 km2，分別占水域轉入面積的40.99%、27.40%、14.79%、14.67%、1.46%和0.65%。沙地轉入面積最小，為248.07 km2，由草地、其他未利用土地、耕地、水域、林地和建設用地轉入，轉入面積為169.21 km2、40.87 km2、23.71 km2、5.91 km2、4.86 km2和3.55 km2，分別占沙地轉入面積的68.21%、16.48%、9.56%、2.38%、1.96%和1.43%。

4 ? 小結

松嫩沙地的主要土地利用類型為耕地、林地和草地。在研究期內，耕地、建設用地及其他未利用土地的面積均處于不斷增加的趨勢，分別增加21 817.72 km2、2 337.43 km2和4 155.97 km2。林地、草地、水域和沙地面積處于不斷減少的趨勢，分別減少18 997.24 km2、4 323.10 km2、4 573.55 km2和422.31 km2。

松嫩沙地土地利用在空間上表現為耕地面積最多，其次為林地。建筑用地的面積逐漸增加，呈現出不斷向外擴張的趨勢，且建筑用地的增加大都是由耕地轉化而來。草地的面積不斷減少，呈現出逐漸收縮的趨勢，且草地的減少主要是轉化為耕地和其他未利用土地。水域面積在不斷收縮，耕地逐年吞并濕地。

參考文獻：

[1] 丁文峰，李欣欣，岑 ? 奕. ?近10年丹江流域土地利用時空動態(tài)演變[J]. ?長江科學院院報，2010，27（11）：71-74.

[2] 喬擁軍，張?zhí)熘? ?基于主成分分析的榆中縣土地利用驅動因子分析[J]. 甘肅農業(yè)科技，2015（10）：16-19.

[3] 楊佳佳，張一鶴，馮雨林，等. ?松嫩平原東部土地利用時空動態(tài)變化分析[J]. ?地質與資源，2020，29（6）：627-634;602.

[4] R AREFIN，S G MESHRAM，D Z SEKER. River channel migration and land-use/land-cover change for Padma River at Bangladesh： a RS-and GIS-based approach[J]. ?International Journal of Environmental Science and Technology，2021，2：1-18.

[5] 童 ? 威，郎豐鎧. ?基于地理探測器的武漢市土地利用變化及其驅動機制探討[J]. ?水利水電技術（中英文），2021，52（4）：45-46.

[6] 肖榮寰. ?松嫩沙地的土地沙漠化研究[M]. ?長春：東北師范大學出版社，1995.

[7] 白 ? 彥. ?呼倫貝爾沙地植被變化遙感監(jiān)測[D]. ?長春：東北師范大學，2013.

[8] 李生永，李 ? 昂，王 ? 磊，等. ?基于遙感的紙坊溝流域土地利用時空變化分析[J]. ?湖南師范大學自然科學學報，2020，43（6）：8-14.

[9] 周 ? 彬，余新曉，陳麗華，等. ?基于InVEST模型的北京山區(qū)土壤侵蝕模擬[J]. ?水土保持研究，2010，17（6）：9-13.

（本文責編：陳 ? ?珩）