依里哈木·買買提

摘要：本文采用遙感（RS）分析方法和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)相結(jié)合，以1991—2012年的TM/ETM+數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)比分析皮山縣綠洲21a間的土地利用/覆被時(shí)空變化情況，并在此基礎(chǔ)上探索皮山縣綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素。結(jié)果表明：21a間，綠洲總面積增加了209.07km2，農(nóng)用地和建設(shè)用地面積增加最明顯，增加面積分別達(dá)316.72km2和33.66km2，綠洲—荒漠過渡帶自然植被（草地）面積減少了122.55km2。其中，建設(shè)用地增加面積來自于農(nóng)用地和裸地，農(nóng)用地增加面積來自于綠洲—荒漠過渡帶天然植被區(qū)和裸地。自然因素中的氣溫、降水變化和人為因素的共同作用是引起草地面積變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。

關(guān)鍵詞：綠洲—荒漠過渡帶；LUCC；影響因素；遙感

20世紀(jì)70年代，隨著全球氣候變化研究的深入，人們開始認(rèn)識(shí)到由人類活動(dòng)所導(dǎo)致的土地利用/覆被變化（LUCC）是引起生態(tài)環(huán)境和氣候變化的主要因素，同時(shí)也意識(shí)到這種變化對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大的影響[1]。因此，進(jìn)入90年代以來，土地利用/土地覆蓋變化成為目前全球變化研究的核心主題之一[2]。

LUCC計(jì)劃研究的基本目標(biāo)是提高對(duì)全球土地利用和土地覆被變化的動(dòng)態(tài)過程的認(rèn)識(shí)，及對(duì)人類活動(dòng)與全球變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[3]。LUCC的各種驅(qū)動(dòng)力在不同時(shí)間和空間尺度上都大不一樣，生物—自然驅(qū)動(dòng)力可能與人類驅(qū)動(dòng)力同樣重要[4]。LUCC驅(qū)動(dòng)力的研究在于揭示土地利用/土地覆蓋變化的原因，內(nèi)部機(jī)制和基本過程，測其未來變化發(fā)展的趨勢(shì)與結(jié)果[5]。全球環(huán)境變化和人類對(duì)自然資源的利用，將改變地表覆蓋情況；同時(shí)，變化的地表覆蓋又將影響到全球變化和土地利用方式和格局[6]。

由于皮山縣獨(dú)特的自然地理環(huán)境，人口都集中在有限的綠洲內(nèi)部，其他均為沙漠，戈壁以及山區(qū)。近年來，隨著皮山縣人口的快速增長，人們不斷在綠洲—荒漠過渡帶開墾，綠洲荒漠過渡帶自然植被去不斷變成農(nóng)用地。與此同時(shí)，皮山縣沙漠化也嚴(yán)重影響著耕地和自然草地。所以如何保證該地區(qū)自然環(huán)境沒有被破壞的前提下耕地可持續(xù)利用是迫切要研究的問題。本研究基于遙感技術(shù)，利用不同時(shí)期遙感影像，定量和定性地分析皮山縣綠洲—荒漠過渡帶自然植被在近21a間的時(shí)空變化狀況，并探索其影響因素，以期為該區(qū)域土地合理，可持續(xù)利用，生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持與科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)概況

皮山縣位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，塔克拉瑪干大沙漠南緣，喀喇昆侖山北麓。東與和田縣和墨玉縣毗鄰，西同葉城縣相連，南與印度和巴基斯坦在克什米爾的實(shí)際控制區(qū)交界，北與麥蓋提縣、巴楚縣接壤。地處東經(jīng)77°31′至79°38′，北緯35°22′至39°01′?？h境南北長423km，東西寬67.5-144.5km，總面積4.14×104km2。境內(nèi)地勢(shì)西南高，東北低，南部為冰山雪嶺，中部為高山和山前河谷，北部為平原及戈壁沙漠。屬暖溫帶極干旱氣候區(qū)。年平均氣溫11.9℃，極端最高氣溫41.0℃，極端最低氣溫-22.9℃，年平均有91天日最高氣溫在30℃以上。年平均日照時(shí)數(shù)2470.4小時(shí)，無霜期218天。全縣土壤共分13個(gè)土類，優(yōu)勢(shì)土類是灌淤土，是皮山縣分布最廣的農(nóng)業(yè)土壤，占全縣耕地面積的70%以上。皮山縣境內(nèi)有山溪性中小河流五條，均發(fā)源于喀喇昆侖山的冰川雪源，靠雪水融化補(bǔ)給，年均流量為7.5億立方米[7]。

二、數(shù)據(jù)來源

本文根據(jù)研究內(nèi)容及數(shù)據(jù)的可獲取性，所收集的遙感數(shù)據(jù)有：美國陸地資源衛(wèi)星Landsat-5 TM影像和Landsat-7 ETM+影像遙感（表1）；地理數(shù)據(jù)主要有：覆蓋研究區(qū)范圍的1：100萬行政區(qū)劃圖及其矢量化數(shù)據(jù)；研究區(qū)1：100萬地形圖及其矢量化數(shù)據(jù)；皮山縣氣象局和水務(wù)管理局提供的氣候和水文統(tǒng)計(jì)資料（主要是氣溫、降水和水文）；還有關(guān)于該地區(qū)人口，土壤，社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料和前人研究成就等資料。

三、研究方法

（一）遙感影像預(yù)處理

在遙感圖像處理軟件ENVI4.5的支持下，對(duì)2000年的Landsat TM影像圖做輻射糾正和幾何校正，其它Landsat TM/ETM+影像均以校正好的2000年Landsat TM影像為基準(zhǔn)進(jìn)行影像間的配準(zhǔn)和對(duì)比校正，精度控制在0.3個(gè)像元內(nèi)。最后根據(jù)主要研究內(nèi)容從拼接圖中切割出研究區(qū)水資源分布比較集中的區(qū)域。由于皮山綠洲北部為廣闊的塔克拉瑪干沙漠而南部為山脈，所以根據(jù)主要研究內(nèi)容，切割出了綠洲—荒漠過渡帶主要分布的區(qū)域。

（二）土地利用/土地覆蓋信息提取

在土地利用類型研究中，獲得較高的分類精度是至關(guān)重要的，文中采用分類結(jié)果精度較高的復(fù)合分類法（Combined optimum fuzzy clustering and supervised classification，COFCS）進(jìn)行土地利用分類[8]。土地利用/土地覆被類型的劃分是進(jìn)行LUCC過程和趨勢(shì)研究的首要步驟[9]。本研究中土地利用類型劃分依據(jù)中國土地資源分類系統(tǒng)，結(jié)合皮山綠洲的實(shí)際情況，把研究區(qū)的土地利用類型劃分為農(nóng)用地（林地，耕地），草地（天然植被），水域（河流，水庫，坑塘），建設(shè)用地（居民點(diǎn)，城鎮(zhèn)）和裸地（沙漠，戈壁）等5個(gè)一級(jí)類型。最終分類結(jié)果如圖1所示。最后對(duì)各時(shí)期遙感影像分類結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，各時(shí)期分類結(jié)果Kappa系數(shù)和總體精度分別均高于0.92和93%以上，表明誤分類率比較低，能滿足后期綜合分析工作要求。

四、結(jié)果與分析

（一）綠洲土地利用時(shí)空變化分析

通過定量分析土地利用/覆被類型的總量變化，可以掌握土地利用變化總趨勢(shì)同時(shí)可以更好地理解結(jié)構(gòu)變化特征。從表2可知，從1991年到2012年，皮山縣綠洲土地利用發(fā)生特別明顯的變化，這些變化主要體現(xiàn)在綠洲—荒漠過渡帶天然植被轉(zhuǎn)換成耕地和建設(shè)用地面積的急劇增加上。21a研究時(shí)段內(nèi)，綠洲總面積增加了209.07km2，建設(shè)用地和農(nóng)用地增加明顯，分別增加了33.66km2和316.72km2；由于草地和水域受氣候變化影響很大，面積變化呈波動(dòng)式減少趨勢(shì)。

從表3可以看出土地利用類型變化的幅度和方向。21a間，增加的建設(shè)用地面積主要來源于農(nóng)用地和裸地分別占新增建設(shè)用地面積的35.47%和64.62%，農(nóng)用地變成裸地和農(nóng)用地變成城市是農(nóng)用地面積減少的主要形式。新開墾的凈增316.72km2農(nóng)用地面積中，20.5%農(nóng)用地面積來自于草地轉(zhuǎn)換農(nóng)用地，85.57%面積來自于裸地。綠洲—荒漠過渡帶天然植被（草地）增加面積來源于裸地和水域，增加面積達(dá)29.48km2，但減少面積是增加面積的4倍以上達(dá)122.55km2。開墾造田和氣候因素是引起綠洲—荒漠過渡帶天然植被面積減少的主要原因。

（二）綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素分析

1、氣候變化的影響

整個(gè)塔里木盆地南部綠洲地區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱，對(duì)外界因素作用極其敏感[10]。皮山縣是典型的干旱地區(qū)，沙漠侵害綠洲極為嚴(yán)重。該縣是和田地區(qū)遭受沙埋最為嚴(yán)重的3個(gè)縣區(qū)之一[11]。皮山縣自然降水十分稀少，分布不均勻，年際變化大，具有季節(jié)變化明顯的特點(diǎn)。年平均降水量49.8mm，蒸發(fā)量達(dá)到2493.4mm。由于極端干旱的氣候，多風(fēng)沙，綠洲邊緣土地的干旱缺水，源源不斷的沙物質(zhì)來源，以及水資源利用不能保證對(duì)綠洲邊緣供水，能源短缺所帶來的荒漠，沙漠天然植被的持久掠奪（薪材）使過渡帶喪失，沙丘復(fù)活，沙地風(fēng)蝕，流沙形成和移動(dòng)等的影響，造成在皮山綠洲邊緣地帶，耕地受到沙漠侵害不僅使得數(shù)量逐漸減少，耕地質(zhì)量也隨之下降。

2、水資源制約性因素

干旱區(qū)綠洲受水資源分布的嚴(yán)格制約，綠洲的大小和規(guī)模取決于水量的多少。皮山綠洲水資源的問題主要表現(xiàn)在水資源的空間分布不均，季節(jié)性較強(qiáng)，泥沙含量較大等方面。境內(nèi)有5條山溪性河流，均發(fā)源于喀喇昆侖山冰川雪山，流經(jīng)各綠洲農(nóng)田。從現(xiàn)有的綠洲面積看，皮山縣水資源只能夠維持現(xiàn)有綠洲的需求。隨著人口的不斷增加，不斷墾荒，皮山縣有限水資源無法為綠洲-荒漠過渡帶的自然植被提供足夠的水。雖然地下水資源豐富，但利用率較低。由于水庫建設(shè)的規(guī)劃不合理，迫使周圍地域的地下水位升高，土壤鹽漬化日益嚴(yán)重，對(duì)綠洲和綠洲周圍過渡帶天然草地未來的發(fā)展有一定的制約性。

3、人為因素

人口作為社會(huì)活動(dòng)的主體，對(duì)土地利用與土地覆蓋變化的影響起著重要的作用[12]。人口密度與土地利用變化速率成正相關(guān)關(guān)系，人口增長速度越快，土地利用變化也越快。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識(shí)的不斷提高，有關(guān)學(xué)者對(duì)皮山綠洲的荒漠化現(xiàn)狀給予了特別的關(guān)注，在深入實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，從理論上提出了大量的合理化建議和科學(xué)的防治措施，特別是近年來皮山縣積極采取封育措施，改善生態(tài)環(huán)境，為促使區(qū)域生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)方向發(fā)展提供了有力的保障。

人口的增加需要更多的住房、交通用地和娛樂場所等建設(shè)用地。農(nóng)村建房，修建公路等都在大量的占用耕地和草地。國家實(shí)行土地用途管制的目的和作用在于強(qiáng)制性地嚴(yán)格限制農(nóng)用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，控制建設(shè)用地總量，對(duì)耕地實(shí)行特殊保護(hù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方式和土地利用方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，保障糧食安全、保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在我國目前人地矛盾十分緊張的情況下，實(shí)施土地用途管制制度有其現(xiàn)實(shí)的必然性和重要意義。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化和城市化程度提高，土地的不合理利用和浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。所以國家不斷地調(diào)整土地管理政策，制定了與現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的土地管理政策，以實(shí)現(xiàn)土地合理，可持續(xù)利用。

五、結(jié)論

在遙感（RS）技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的支持下，以1遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)比分析研究區(qū)土地利用/覆被時(shí)空變化情況，并在此基礎(chǔ)上探索綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素是為快速查明區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)變化的原因的最有效手段。

通過定量分析土地利用/覆被類型的總量變化可以得出：皮山縣綠洲土地利用類型中，耕地和建設(shè)用地面積呈始終增加的趨勢(shì)，增加面積主要來自于耕地、草地和裸地。天草地面積變化是有自然因素和人為因素共同作用引起的。（作者單位：新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)）

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