新疆地区近10年来土地利用变化时空特征与动因分析

通过利用遥感、地理信息系统等技术方法,获取了新疆地区20世纪80年代末到90年代末的土地利用变化时空数据,并对其变化过程进行了分析,揭示了近10年来新疆土地利用变化的时空特征。结果显示：新疆地区近10年来耕地总面积增加明显;草地总面积减少明显;城乡工矿居民用地扩张显著;林地、水域面积有所增加：未利用土地各种类型面积有增有减,其中沙地面积平均每年扩大84．5km^2,其扩展速率比20世纪50至70年代下降了一半,新疆局部荒漠地区生态环境有所改善。新疆地区耕地面积的普遍开垦扩大与撂荒弃耕现象并存,使得新疆绝大部分地区成为20世纪90年代中国土地利用变化区划中“西北农田开垦与撂荒交错区的重要部分,农田的开垦与撂荒成为新疆地区土地利用变化的显著时空特征。政策、经济及气候变化是导致新疆地区十地利用动态变化的主要原因。     

人工绿洲生态系统中土壤和植被对土地利用变化的响应——以北屯绿洲为例

在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下,对干旱区典型人工绿洲-北屯绿洲1989和2005年两期遥感影像进行了处理,分析了绿洲16年来的土地利用/覆盖变化.通过野外调查、实验室分析及"时-空替代法"等方法,对人工绿洲生态系统中的土壤和植被对LUCC的响应机制进行了分析.结果表明:(1)北屯绿洲耕地和盐碱沼泽地面积不断增加,垦荒和撂荒成为土地利用变化的两个主要过程.(2)绿洲土地利用变化对土壤养分和pH值的影响显著.(3)耕地的土壤盐分含量低于弃耕地和荒地.(4)随着土地利用类型的变化,群落组成发生较大变化,优势种更替明显.     

新疆南疆地区土地利用变化及其生态效应

基于GIS平台,以新疆各县市统计数据为基础,对南疆土地利用变化特征及其生态效应进行分析。分析得出:①近12 a间耕地、园地、林地、水域及建设用地面积增加,而草地和未利用土地面积减少。12 a间土地利用综合动态度为0.88%,园地、建设用地和耕地的年变化率较大;林地、草地、水域和未利用土地的较低。土地利用变化存在明显的区域差异,巴州除未利用土地以外,土地利用类型的变幅均大于全区相应土地利用类型的变幅,和田所有土地利用类型的变幅均小于全区的变幅。②绿洲耕地面积的扩展以牺牲自然荒漠植被为代价,致使绿洲生态问题日益突出,主要表现为植被退化、沙漠化、生境质量下降、土壤盐渍化和水质恶化等。     

干旱区典型流域近30 a土地利用/覆被变化和景观破碎化分析——以玛纳斯河流域为例

 利用1976年、1989年、2005年三期遥感影像,运用GIS和FRAGSTATS景观分析软件对玛纳斯河流域近30 a的土地利用/覆被变化和景观破碎化进行了研究。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用/覆被在过去30 a间发生了普遍的变化。耕地、建设用地不断增加,而草地、林地、水域、盐碱地不断减少。耕地主要是在草地上开垦出来的。②绿洲内部的耕地趋于集聚状态,破碎性降低,而绿洲边缘的耕地,破碎性增强。草地面积大减,破碎性增强,退化严重。沙地、水域破碎性也不断增强,林地、未利用土地的破碎化于1989年增强,2005年减缓。③驱动力分析表明,流域变化是自然和人类活动共同作用的结果,其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的驱动因素。     

科尔沁沙地的土地利用与沙漠化

根据1985年和2000年的土地利用数据和从相同时期的TM影象上提取的土地沙漠化数据, 运用ARC/INFO软件和Access统计软件, 分析科尔沁沙地近20a来土地利用和沙漠化土地的构成及变化特点、土地利用与土地沙漠化之间的关系得出: 草地和耕地是土地利用的主要类型, 未利用地面积较大, 其他利用类型面积较小; 15a来, 耕地和林地增加幅度最大, 草地减少幅度最大, 土地利用转移的主要方向是草地变为耕地和林地。科尔沁沙地沙漠化土地比例大, 占一半左右, 以中度类型为主; 变化趋势是沙漠化面积增加, 程度减轻。在持续强度利用条件下, 面积广大的草地和耕地发生退化, 由潜在沙漠化土地发展为轻度和中度为主的沙漠化土地; 而土地利用方式变化所形成的沙漠化土地面积较小, 在新增沙漠化土地中的比例亦很小。所以, 草地、耕地等土地利用强度的增大是沙漠化土地面积扩大的最主要原因, 而土地利用方式的改变则能加快土地沙漠化的进程。     

基于3S的近15 a新疆LUCC时空变化研究及分析

 以20世纪80年代末期新疆土地利用数据库为基础,以2004—2005年度中巴资源卫星影像数据为信息源,结合多层环境要素数据库、野外定点调查分析等数据,采用多要素综合分析的解译方法,通过人机交互式解译,综合判读并提取了20世纪80年代末期至2005年近15 a来新疆LUCC时空数据。从现状、动态变化等方面对LUCC信息进行定量和定性的分析,并运用土地利用动态度进一步说明了新疆的土地利用/土地覆盖变化。结果显示,新疆的耕地、林地、水域、建设地面积都有所增加,耕地的年变化率最大;未利用地面积有所减少,草地面积减少明显。     

改革开放40 a来新疆土地覆被变化的空间格局与特征

改革开放40 a以来，新疆土地利用和地表覆被发生了巨大变化，在产生巨大社会经济效益的同时，也产生了许多生态与环境问题。为了给未来新疆土地利用、水资源开发及社会经济可持续发展国土空间规划提供依据，通过采用分区分层的决策树方法和向量相似度的变化检测方法，完成了新疆2015年、2010年、2000年、1990年、1975年的土地覆被1∶100 000矢量数据集，准确反演了过去40 a（改革开放40 a）来新疆地表覆被变化过程，分析了新疆土地覆被变化与国家改革开放政策相互关系，从垦荒（1975—1990年）、农业资源开发（1990—2000年）、西部大开发（2000—2010年）、对口援疆（2010—2015年）4个阶段，阐述了国家政策力度和导向对土地覆被变化的影响。分析表明：新疆土地覆被变化由耕地开垦、人工表面增长的高速发展模式开始向兼顾生态文明建设的可持续发展方向转型，各主要地类的变化也由急剧发展转向基本可控。近40 a新疆耕地面积增加了128%（50 414.02 km²），新增耕地依照水土资源配置特征，遵循空间规律分布；人工表面（建设、交通、工矿用地）面积增加了197%（7 497.11 km²），在2000年后增速明显，2010年后南疆增加幅度很大；1990年前林地面积呈现减少趋势，1990年后呈增加的态势，新增林地广泛分布在全疆天然林封育保护范围和天保工程实施区内；湿地1990年前面积减少明显，1990—2000年保持稳定，2000年后呈增加趋势；草地和其他类型的面积呈现持续减少态势。     

干旱区绿洲景观尺度稳定性初步分析

在景观尺度上,从绿洲景观多样性、景观廊道的复杂性以及土地利用及其生态环境效应等方面探讨了绿洲景观稳定性的内涵,并对新疆三工河流域绿洲进行实例分析和应用。结果表明：(1)人工绿洲景观的稳定需要绿洲景观的多样性逐渐降低和景观廊道的复杂性增加;但天然绿洲的稳定需要增加景观的多样性和景观廊道的复杂性。(2)人工绿洲景观稳定性还可从绿洲土地利用变化方面分析,绿洲土地利用变化是人类投入大量负熵的结果,投入的负熵越多,绿洲土地利用程度越高,越有利于绿洲从低级的亚稳定状态不断向高级稳定态发展,从而实现绿洲可持续发展。但人类的投入并不总是有利于绿洲的稳定,可用土地废弃比例的变化,说明人类投入对绿洲生态环境和稳定性造成的影响,土地废弃的比例越高,绿洲生态环境的质量也就越低,绿洲的稳定性也就越低。(3)通过绿洲景观多样性、景观廊道的复杂性和土地利用状况综合评判,1978～1998期间三工河流域绿洲景观及其各部分的稳定性逐步提高。     

土地覆被变化与管理对土壤动物群落演变的耦合效应

以黑河中游人工绿洲边缘天然草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,基于6种研究样地中小型土壤动物群落的调查数据,采用多变量排序和通径分析等方法,研究了土地利用/覆被变化与管理措施对中小型土壤动物群落及其主要类群演变的耦合效应。主要结果是:①将天然草地转变为未实施管理措施的人工梭梭灌木林后并未引起土壤动物群落组成、数量和物种多样性的显著变化,而转变为实施管理措施的杨树和樟子松人工林及农田后,导致了土壤动物群落组成、数量和物种多样性的变异,证实了土地覆被变化对中小型土壤动物群落的作用及其效应受管理措施的强烈调控。②土壤动物群落的演变过程受土地覆被变化与灌溉和施肥管理的共同影响,其中灌溉的贡献率最大,是关键驱动因子。③不同土壤动物类群对土地覆被变化和管理耦合作用的响应不同。灌溉对跳虫、甲螨和革螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;施肥对辐螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;灌溉和施肥对稀有类群的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应均较大,具同等重要的作用。结论是,土地覆被变化与管理耦合作用通过改变土壤水文和生态环境条件驱动了中小型土壤动物群落的演变过程。     

近15年来民勤湖区土地利用/覆盖动态与格局

以1991年、1998年和2005年三期TM数据和其它辅助数据为基础,将遥感、GIS技术与景观格局分析方法相结合,在计算了土地利用程度综合指数、单一和双向动态变化以及面积、分维数、多样性、破碎度、优势度等景观指标的基础上,对近15年来民勤湖区的土地利用/覆盖变化进行了分析.结果表明,15年间各土地利用类型面积都有不同程度的增减,以耕地、荒漠草地和未利用土地的面积变化最为显著,其中耕地面积增长了9 385.47 hm<'2>,未利用土地面积减少8 616.87hm<'2>,荒漠草地面积减少949.49 hm<'2>;各土地利用类型之间的动态转化比较复杂,其中以沙地、林地和草地的空间变动程度较大;湖区整体景观异质性降低,多样性下降,优势度上升,15年来景观格局发生了较大变化;从宏观上看,荒漠进一步向绿洲逼近,绿洲有向西南方向后退的趋势.     

新疆于田景观特征变化的遥感分析

以4期Landsat遥感影像为基础,结合两期土地利用图及历年实地考察资料,分析了1977—2002年间新疆于田的景观变化特征。研究发现,于田平原与荒漠区环境退化严重,荒漠增加而交错带减少,高生态级别的高覆盖度草地锐减;绿洲在稳定增长,以绿洲为中心的核心区生态环境质量却明显退化,但天然绿洲整体变化不明显,波动小且变化恢复较快;生态的主要退化期为20世纪70—80年代,此后趋于好转,1999年以后好转明显;人工绿洲的开发只是明显影响了绿洲近缘景观,对远缘影响较弱。     

新疆焉耆盆地绿洲景观的空间格局及其变化

通过GIS技术的叠加和提取功能建立了焉耆盆地两个时间段的景观类型转移矩阵。在此基础上,分析了焉耆盆地内部绿洲景观类型的动态演化过程和空间分布特征。结果表明:焉耆盆地经过近40年的土地开垦后,人工绿洲呈现出上升的趋势,农田向自然绿洲和荒漠的扩张在整个研究阶段均可见;农田开垦的对象表现为从草地(含部分沼泽地)→多汁木本盐柴类荒漠→超旱生灌木半灌木荒漠迁移,体现了农田绿洲开垦从易到难,自然绿洲不断缩小,人工绿洲不断扩大的过程;对土地和水资源的不合理利用,导致盆地内湖泊水体、湖泊周边及农田绿洲出现明显的生态退化。焉耆盆地今后的规划和发展必须高度重视人工绿洲生态系统和自然生态之间的平衡,盆地环境治理很大程度决定于水资源的合理利用和合理调节。     

新疆20世纪80年代末以来耕地与建设用地扩张分析

基于20世纪80年代末、2000年、2005年、2010年、2015年5期中国土地利用数据集（NLUD）中的新疆部分,以耕地与建设用地（城乡、工矿、居民用地）为对象,从土地利用动态数据中提取其扩张图斑,分析了近30 a来新疆耕地与建设用地扩张的时空特征。结果表明：（1）南北疆耕地及建设用地扩张具有明显的时空差异。持续增长、南快北缓、重心南移是新疆耕地扩张呈现的总体特征;提速增长、南缓北快、城市扩张为主是建设用地扩张的基本特征。南北疆耕地面积差距逐渐缩小,建设用地面积差异加大。（2）对比近30 a来不同绿洲区内耕地与建设用地的扩张数量及趋势,可将耕地的扩张模式归纳为双峰型、减速型及阶段增长型,将建设用地的扩张模式归纳为指数增长型、双峰型、缓降型及缓降陡增型。（3）各绿洲区耕地及建设用的扩张特征十分显著。北疆耕地除阿勒泰绿洲区依然保持加速扩张外,其余绿洲区耕地扩张规模均出现下降,而北疆各绿洲区建设用地均呈持续加速扩张趋势,其中天山北坡城市扩张尤为突出;南疆各绿洲区耕地扩张均呈加速态势,建设用地扩张规模相对较小。     

新疆耕地变化对区域碳平衡的影响

基于“Bookkeeping”模型,对1975-2005 年期间新疆耕地变化对区域碳平衡的影响进行了分析。荒漠土地开垦和耕地转移是新疆耕地变化的两种主要方式,1975-2005 年这两种耕地变化方式使新疆碳储量增加了20.6 Tg C,其中土地开垦使区域碳储量增加了51.8 Tg C,而耕地转移则向大气排放了31.2 Tg C。在1975-1985 年期间,新疆耕地大规模转移,区域碳储量的变化趋势受耕地转移的影响较大;1985 年后随新疆土地开垦规模的增加,碳储量变化趋势主要受土地开垦影响。30 年间,新疆碳储量增加主要是由草地开垦为耕地引起,而耕地转移为草地是新疆碳储量减少的主要原因。新疆地区进行合理的水土开发活动有利于区域碳固定,且长期的耕作管理活动会进一步增强耕地的碳汇功能。     

中国西部地区历史草地面积重建的方法——以甘宁青新区为例

历史草地面积重建作为历史土地利用与土地覆被变化研究的重要组成部分,可为区域乃至全球环境变化研究提供重要的基础数据。但受研究客体特性与重建资料多寡的制约,目前无论是数量估算上还是空间格局重建上均非常薄弱。本文试图在客观把握中国西部地区历史草地变化趋势与特征的基础上,利用现代遥感土地利用数据和潜在植被数据,确定土地垦殖前草地植被潜在分布范围;并结合历史耕地网格数据,构建以间接扣减为核心的草地面积重建方法;重建甘肃、宁夏、青海和新疆等省区过去300年的草地网格数据。结果表明：土地垦殖前,案例区草地覆被率高达40.87%。受土地垦殖的影响,在过去300年草地面积呈持续减少的态势。草地面积由1661年的1.11亿 hm²下降到1980年的1.03亿 hm²,并经历了1661—1724年的急剧减少、1724—1873年的缓慢减少和1873—1980年的快速减少三个时段,草地年均减少量分别为4.76万 hm²、0.75万 hm²和3.38万 hm²。在空间上,研究时段内草地垦殖区呈现出由甘肃、宁夏向青海、新疆转移的特点。以历史文献资料和1980年遥感草地网格数据为基础,对重建的草地数据开展了可靠性评估。评估显示,重建结果能够较好的再现草地变迁过程。本文构建的重建方法可被用于中国西部地区长时段的草地面积重建。     

Spatial patterns and driving forces of land use change in China during the early 21st century

Land use and land cover change as the core of coupled human-environment systems has become a potential field of land change science (LCS) in the study of global environmental change. Based on remotely sensed data of land use change with a spatial resolution of 1 km × 1 km on national scale among every 5 years, this paper designed a new dynamic regionalization according to the comprehensive characteristics of land use change including regional differentiation, physical, economic, and macro-policy factors as well. Spatial pattern of land use change and its driving forces were investigated in China in the early 21st century. To sum up, land use change pattern of this period was characterized by rapid changes in the whole country. Over the agricultural zones, e.g., Huang-Huai-Hai Plain, the southeast coastal areas and Sichuan Basin, a great proportion of fine arable land were engrossed owing to considerable expansion of the built-up and residential areas, resulting in decrease of paddy land area in southern China. The development of oasis agriculture in Northwest China and the reclamation in Northeast China led to a slight increase in arable land area in northern China. Due to the “Grain for Green” policy, forest area was significantly increased in the middle and western developing regions, where the vegetation coverage was substantially enlarged, likewise. This paper argued the main driving forces as the implementation of the strategy on land use and regional development, such as policies of “Western Development”, “Revitalization of Northeast”, coupled with rapidly economic development during this period.     

21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力

Land use and land cover change as the core of coupled human-environment systems has become a potential field of land change science (LCS) in the study of global environmental change. Based on remotely sensed data of land use change with a spatial resolution of 1 km × 1 km on national scale among every 5 years, this paper designed a new dynamic regionalization according to the comprehensive characteristics of land use change including regional differentiation, physical, economic, and macro-policy factors as well. Spatial pattern of land use change and its driving forces were investigated in China in the early 21st century. To sum up, land use change pattern of this period was characterized by rapid changes in the whole country. Over the agricultural zones, e.g., Huang-Huai-Hai Plain, the southeast coastal areas and Sichuan Basin, a great proportion of fine arable land were engrossed owing to considerable expansion of the built-up and residential areas, resulting in decrease of paddy land area in southern China. The development of oasis agriculture in Northwest China and the reclamation in Northeast China led to a slight increase in arable land area in northern China. Due to the "Grain for Green" policy, forest area was significantly increased in the middle and western developing regions, where the vegetation coverage was substantially enlarged, likewise. This paper argued the main driving forces as the implementation of the strategy on land use and regional development, such as policies of "Western Development", "Revitalization of Northeast", coupled with rapidly economic development during this period.     

渤海湾西北岸1974～2010年逐年填海造陆进程分析

自20世纪70年代以来,渤海湾西北岸陆续实施了大量填海工程,形成了目前中国最大的人工填海造陆区,有必要对其进行精确和连续的监测与分析。以1974～2010年逐年MSS/TM/ETM影像为主要数据源,利用RS/GIS技术,分析了研究区填海造陆的动态空间分布和数量变化特性。36 a间,研究区共填海901.7 km2,主要在滩涂和近海进行,海岸线长度从1974年的224.9 km增长到2010年的536.7 km,填海区的重心总体上从东北向西南方向迁移了26.3 km。将研究期细分为5个阶段进行深入分析发现:研究区海岸线长度增量与填海造陆规模呈正相关关系;填海利用方式经历了盐田为主→盐田和水产养殖相结合→港口和临港工业为主的发展历程;以天津港和曹妃甸港及各自的临港工业区为填海造陆中心和副中心的格局已经形成。