林芝市土地利用動態(tài)變化研究

曹宇鵬，關(guān)麗雪，徐 迪，方江平

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院 高原生態(tài)研究所，西藏 林芝 860000；2.西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，西藏 林芝 860000；3.西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西藏 林芝 860000；4.西藏自治區(qū)生態(tài)安全聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，西藏 林芝 860000)

1 引言

土地利用的變化是人類的活動對地球表層生態(tài)系統(tǒng)最直接的表現(xiàn)形式[1，2]，對區(qū)域土地利用進(jìn)行深入研究，對其生態(tài)環(huán)境的安全、保護(hù)及城市未來的發(fā)展規(guī)劃具有重要意義。近年來在全球變化的影響下，國內(nèi)外學(xué)者越來越關(guān)注區(qū)域土地利用與覆蓋變化[3～7]。土地利用的研究已經(jīng)成為了國際地圈與生物圈計劃(IGBP)與全球環(huán)境變化人文計劃(IHPD)的核心研究熱點(diǎn)[8]。青藏高原被譽(yù)為“地球上的最后一片凈土”，同時又是生態(tài)環(huán)境極其脆弱敏感的地區(qū)，其生態(tài)環(huán)境的變化對全國，乃至全球，都有十分重要的作用。

此研究以青藏高原東南部的重要生態(tài)屏障——林芝市為研究對象，以期能為林芝市以后的土地利用規(guī)劃、城市發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)域

林芝市位于青藏高原東南部，雅魯藏布江中下游，平均在海拔3100 m左右。受印度洋水汽的影響，形成了濕潤與半濕潤氣候[9],其自然條件在整個青藏高原中十分獨(dú)特。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的一種定量描述，可以反映各地類面積之間的關(guān)系，還可以反映各地類在不同時間段的變化情況(表1)[10]。

表1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

其中：Pij表示在T1—T2時期內(nèi)第種土地類型轉(zhuǎn)換為第j種土地類型面積占總土地面積的百分比；Pii表示在T1—T2時期內(nèi)第種土地類型不變面積的百分比。Pi+表示T1時期內(nèi)第種土地類型占總面積的百分比；P+j表示T2時期內(nèi)第j種土地類型占總面積的百分比。Pi+-Pii表示第i種土地類型在T1—T2時期內(nèi)所減少面積的百分比；P+j-Pjj表示第j種土地類型在T1—T2時期內(nèi)所增加面積的百分比。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓可以揭示數(shù)據(jù)的空間分析方向性，其計算公式為:

(1)

其中，

(2)

(3)

式(1)～(3)中，x和y是i的坐標(biāo)，n為樣本總數(shù)[11]。

2.3 數(shù)據(jù)來源

本文以西藏自治區(qū)土地利用類型為基本研究單位,數(shù)據(jù)包括1970s,1980s,1995,2000，2005,2010,2015年的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),本文選用2000、2005、2010、2015年四年的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源于國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心[12]，空間參考為Albers投影。數(shù)字高程模型來源于地理空間數(shù)據(jù)(www.gscloud.cn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用狀況

利用Excel連接土地分類矢量圖，參考徐新良等(2014)的中國土地分類系統(tǒng)[13]，對其進(jìn)行一級分類，分為林地、草地、耕地、未利用土地、城鎮(zhèn)用地與水域6種類型(表2)[14]。

表2 土地利用分類系統(tǒng)

從空間上看，林芝市境內(nèi)林地所占面積最大，主要分布在林芝市中部與南部低海拔地區(qū)，這部分地區(qū)水資源充足，水分條件較好，利于植被生長。其次是未利用土地，大部分沿高海拔地區(qū)的山脊分布，這些地區(qū)自然條件惡劣，較難利用。

3.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

通過Acrgis對四期數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到2000～2005年、2005～2010年與2010～2015年三個階段的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，參見表3～5(注：空值表示面積未發(fā)生變化)。

表3 林芝市2000～2005年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(km2)

表4 林芝市2005～2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(km2)

表5 林芝市2010～2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(km2)

由表3～5可知：

(1)2000～2005年間，耕地轉(zhuǎn)移面積最大，主要轉(zhuǎn)出為林地，草地中有4.40 km2轉(zhuǎn)出為林地，水域有1.50 km2轉(zhuǎn)出為林地，其余四類土地類型變化不大。

(2)2005～2010年間，土地類型變化程度相較于上一時段有所增強(qiáng)。在轉(zhuǎn)移數(shù)量上林地最為明顯，凈增長-179.59 km2，其中，以轉(zhuǎn)出為草地數(shù)量最大，為4450.29 km2，轉(zhuǎn)入類型主要為草地。草地凈增長35.83 km2，主要轉(zhuǎn)移類型為林地與未利用地。未利用地凈增長-138.33 km2，主要轉(zhuǎn)移類型為林地與草地。建筑用主要由草地轉(zhuǎn)入。耕地凈增長237.48 km2，主要由林地轉(zhuǎn)入。水域主要以轉(zhuǎn)出為主，凈增長量為-80.79 km2，轉(zhuǎn)出為林地、草地、耕地、未利用地與建筑用地的面積分別為821.88 km2，548.15 km2，27.78 km2，1968.61 km2，1.82 km2。

(3)2010～2015年間，林地相對于上一階段繼續(xù)減少，減少了196.92 km2，主要轉(zhuǎn)出類型為草地與未利用地，轉(zhuǎn)出面積分別為5063.67 km2、3954.06 km2。草地面積相較上一階段也減少，凈增長-36.29 km2，主要轉(zhuǎn)出類型為林地與未利用地，轉(zhuǎn)移面積分別為4450.31 km2、3609.83 km2。耕地面積少量減少，主要轉(zhuǎn)出類型為林地，轉(zhuǎn)移面積365.83 km2。建筑用地凈增長14.57 km2，主要由草地轉(zhuǎn)入。未利用地面積增加140.05 km2，主要由林地與草地轉(zhuǎn)入。水域面積顯著增加，凈增長88.03 km2，主要由未利用地轉(zhuǎn)入。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析

為進(jìn)一步分析林芝市土地利用轉(zhuǎn)移的變化方向與趨勢，提取2000～2005年，2005～2010年，2010～2015年三個時期土地轉(zhuǎn)移情況，基于Arcgis空間分析功能，采用第一級別標(biāo)準(zhǔn)差(68%)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析，結(jié)果參見表6。

如表6所示：

表6 林芝市2000～2015年土地利用變化標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)

(1)橢圓長短半軸差值在先減小后增大(70.44>39.30>29.09)，表明土地利用轉(zhuǎn)化的方向性先降低后增大。

(2)后兩個時期橢圓重心位于墨脫縣東北部，沿西北—東南方向分布，其覆蓋范圍拓展到巴宜區(qū)與米林縣的東部。

(4)橢圓面積在2010～2015年這一時段最小，表明土地利用轉(zhuǎn)變的空間集聚性相較于其他兩個時段更強(qiáng)，其他兩個時期較其空間集聚性弱。2005～2015橢圓分布垂直于雅魯藏布江峽谷，東北部區(qū)域向南略微收縮。

4 討論

土地利用是人類對環(huán)境影響最直接的表現(xiàn)。西藏自治區(qū)地廣人稀，大部分地區(qū)受人為干擾影響較少，對全球變化響應(yīng)敏感。研究其土地利用變化，對當(dāng)?shù)氐耐恋匾?guī)劃、了解全球變化下的青藏高原生態(tài)環(huán)境變化具有重要意義。林芝市素有“西藏江南”的美譽(yù)，其自然環(huán)境在整個青藏高原極其獨(dú)特。通過對林芝市的土地利用情況分析，可看出林芝市以林地占絕對優(yōu)勢，土地利用情況總體變化不是特別明顯，其土地環(huán)境在當(dāng)前的自然和人為條件下能夠得到較好的維持。隨著人口增長與川藏鐵路的開通，對林芝市的土地利用狀況需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以提高土地的利用效率，滿足人們的生存與社會發(fā)展的需要。

5 結(jié)論

(1)林芝市的優(yōu)勢地類是林地，主要是林芝市的氣候、海拔等自然條件在相較于高原其他地級市更有利于森林的發(fā)展。未利用土地也占據(jù)很大一部分面積，這是由于林芝市人口較少，而且部分地區(qū)海拔較高，導(dǎo)致很大一部分面積的土地未得到利用。

(2)2000～2005年地類變化十分微弱，在2005～2015年間轉(zhuǎn)移較為明顯，林地面積持續(xù)減少，草地的面積在研究期間先增加，后減少，未利用地則相反。水域面積在2010～2015年有較大增加，主要由未利用地轉(zhuǎn)入。耕地與建筑用地轉(zhuǎn)移量不大。

(3)林芝市土地利用變化的方向性先減弱后增強(qiáng)，2005～2010的土地利用變化范圍比另外兩期更廣。后兩期重心都穩(wěn)定在墨脫縣東北部雅魯藏布江峽谷附近，垂直于峽谷，東北部向西南方向收縮。從后兩期變化趨勢看，變化范圍較穩(wěn)定。