三工河流域绿洲土地利用变化驱动力时空分析

来源 :中国科学院新疆生态与地理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunxunjun2008
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作为全球变化核心研究内容的LUCC(LandUse&LandCoverChange,LUCC)项目,自1995年提出以来,世界各地的学者展开了广泛深入的研究,但至今仍未能建立一套完善的理论体系。前人的研究大多集中于大、中尺度,小尺度研究相对薄弱,干旱区背景下绿洲小区域尺度LUCC驱动力研究明显不足,进行干旱区绿洲小尺度LUCC驱动力研究,不仅可以弥补目前LUCC研究的不足,而且可以丰富绿洲学研究内容,为绿洲稳定性研究及干旱区环境演变研究提供基础成果,为绿洲区域可持续发展规划决策提供科学依据。   选取天山北麓的典型流域——三工河流域作为研究区,对位于冲洪积扇绿洲上地方政府管辖的家庭承包经营区(简称地方区)和冲积平原绿洲上兵团管辖的农场规模经营区(简称兵团区)的土地利用变化及其驱动力进行对比研究,以充分认识流域内不同区域、不同自然和人文环境下土地利用变化驱动力的差异性。   数据包括:区域自然地理数据、社会经济数据、土地利用数据及其它相关统计数据,其中空间数据主要包括1978、1987、1998、2004年遥感影像、地形图、土地利用现状图、1978、1987和1998年地下水位与水质观测和分析数据、土壤普查数据等。利用GIS与RS手段对空间数据进行处理与整合,进行现场核实,并与统计数据进行时空匹配,最后得到时空精确匹配、分辨率统一的多期土地利用数据及驱动因子空间化数据。   采用LUCC转移矩阵及指数模型进行1978-2004年地方区、兵团区LUCC对比;利用系统动力学(SystemDynamics)原理与方法研究土地利用数量随时间变化的驱动力作用机制,并进行地方区、兵团区土地利用时变过程未来情景模拟与对比分析;运用Logistic逐步回归模型诊断土地利用空间分布的影响因素及空间变化的驱动力,并进行地方区、兵团区的对比分析;采用CLUE-S模型框架,根据土地利用的空间分布概率对各期土地利用需求进行空间分配,实现土地利用未来变化情景的时空过程模拟。   主要结论包括:   系统动力学及CLUE-S模型用于干旱区乡域尺度的LUCC驱动力研究和驱动过程模拟是适宜的,诊断模型只能反映一种静态的、统计意义上的联系,而非动态的、机理上的联系,不能揭示土地利用系统内部作用关系及过程。   历史时期全区LUCC主要特点是城镇村工矿用地占用耕地和草地,耕地扩展占用林草地。1978-1987年及1987-1998年,地方区土地利用变化幅度、速度及程度均比兵团区大,但1998-2004年期间却正好相反。从时间过程看,1978-1987年间土地利用数量年变化率、土地利用空间变化动态度以及土地利用变化趋势和状态指数均比1987-1998年大,但1998-2004年间,这些指数剧烈回升,兵团区回升更快,甚至超过了1978-1987年的水平。   土地利用系统动力学模拟结果表明,不同发展模式下土地利用数量具有不同的变化过程和趋势,宏观政策对区域土地利用数量变化起着主导作用,地方区水资源量相对紧缺,兵团区水资源量则比较丰富,导致地方区土地利用变化过程体现出明显波动特性,兵团区则趋于线性变化,水资源总量是区域土地利用变化的首要限制因素。   宏观政策从总体上决定土地利用的空间分布格局,水资源是土地利用空间分布的首要约束条件。1978、1987、1998年Logistic诊断结果表明,在微观层面上,全区土地利用空间分布的主要驱动因素为人口密度和牲畜密度,主要限制因素为土壤肥力和地下水埋深,地方区人为驱动占主导地位,兵团区自然因素的限制作用更加突出,由此决定了地方区土地利用具有变化的趋势,而兵团区土地利用则具有相对稳定的特性。1998-2004年,在外部市场驱动下,全区土地利用变化受最优福利经济驱动,致使以耕地为主要类型的土地利用发生前所未有的巨大变化。   CLUE-S模拟表明,2004-2030年土地利用基本结构相对稳定,地方区土地利用变化主要为城镇村工矿用地占用耕地,耕地向周边蔓延占用林草地,城镇村工矿用地分布较为集中,变化较大,其变化的敏感地带为城乡交错带及交通干线附近;兵团区土地利用变化主要为耕地与林草地之间的转化以及未利用地的治理,兵团区城镇村工矿用地分布比较分散,且变化较小,兵团区东北角是未利用地发生的敏感区域。从总体上看,地方区土地利用变化主要体现了经济发展的驱动作用,而兵团区则主要体现了生态建设的影响,两者差异性的根本原因在于不同政策情景的作用及不同自然和人文环境的影响。  
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