大慶土地利用改變及其生態(tài)效應(yīng)

1、大慶上地利用改變及其生態(tài)效應(yīng)上地利用是人與自然交叉最為緊密的環(huán)節(jié)，上地利用及其變化對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能， 對區(qū)域氣候、上壤、水文、生物多樣性等產(chǎn)生重大影響1,從而對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響。 當(dāng)前人類正以前所未有的速度、幅度、程度改變著土地利用和上地覆蓋，上地利用/覆蓋變 化（LUCC）幾乎影響了從基因到全球的所有組織水平2。1995年國際地圈和生物圈汁劃（IGBP） 和全球變化人文項(xiàng)目計(jì)劃（IHDP）聯(lián)合提岀”上地利用/覆蓋變化科學(xué)研究計(jì)劃;，促進(jìn)上地 利用/覆蓋變化研究，認(rèn)識到上地利用/覆蓋變化是生態(tài)環(huán)境變化的重要起因，并將其列為全 球變化4個主要問題之一3, 4。研究區(qū)域丄地利用變化及其生

2、態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化對于深刻認(rèn)識區(qū)域的生態(tài)環(huán)境、維持生態(tài) 平衡、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義5, 6。國內(nèi)外學(xué)者針對丄地利用變化 及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行大量探索，主要分為三類，一是LUCC對水、上、氣、生等單要素的影 響效應(yīng)，二是LUCC對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響效應(yīng)，三是LUCC對景觀格局的影響效應(yīng)7, 8。目前已從對氣候、水文、上壤以及生物等單一要素的研究發(fā)展到區(qū)域生態(tài)環(huán)境的綜合研 究9-12,但是由于上地利用變化與生態(tài)環(huán)境間相互作用機(jī)制的復(fù)雜性，研究多從生態(tài)系統(tǒng) 服務(wù)價(jià)值的角度進(jìn)行13, 14,由于未對生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行區(qū)域修正，從而使得研究結(jié)果存 在偏差，并且可比性較差。鑒于此，本研究在

3、對相對生態(tài)價(jià)值進(jìn)行區(qū)域修正的基礎(chǔ)上開展深 入研究。大慶是中國石油之都，石油資源開發(fā)占用大量優(yōu)質(zhì)草原、耕地等，導(dǎo)致上地利用發(fā) 生劇烈變化，加之重開發(fā)輕管護(hù)，英地表植被破壞和生態(tài)環(huán)境惡化的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般城市。特別是近20年大慶市經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，上地利用變化空前，直接影響經(jīng)濟(jì)社會、生 態(tài)環(huán)境以及國家能源安全。同時(shí)，大慶位于我國北方農(nóng)牧交錯帶，具有良好的氣候、土壤、 植被等環(huán)境因素以及上地利用的過渡特征，對全球變化的響應(yīng)和人類活動作用極為敏感，處 于IGBP和IHDP確立的陸地帶中國東北樣帶（NECT）內(nèi)。因此，以大慶市作為研究區(qū)，采 用GIS與RS相結(jié)合技術(shù)，揭示英上地利用變化及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，從

4、而深化資源型城市人地 關(guān)系認(rèn)識，為大慶市經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)健康發(fā)展提供借鑒。同時(shí)，對于保障區(qū)域生態(tài)安全，促 進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會與環(huán)境持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建良好的上地利用生態(tài)安全格局，具有重要的應(yīng)用價(jià)值 和典型的科學(xué)意義。大慶地處松嫩平原中部，屬松花江流域，介于北緯45°46′-46°55′, 東經(jīng)124°19′-125°12′之間，是哈大齊軸線的中心，土地總而積為 510700hm2o境內(nèi)無山嶺，地勢平坦，地形發(fā)冇主要受水力、風(fēng)力作用，地貌表現(xiàn)為波狀起 伏的低平原，稍高處多為平緩的漫崗，其上植被發(fā)育較差：平地多為耕地、草原，同時(shí)分

5、布 著許多而積不等的鹽堿小丘；低處多為排水不暢的季節(jié)性積水洼地和低位沼澤和堿水泡子。 受季風(fēng)影響，春秋氣溫變化急劇，多風(fēng)沙。右油開采極大的改變了大慶市的丄地利用/覆蓋， 驅(qū)使上地利用呈多元化發(fā)展趨勢，形成油田、城市、耕地、草地等用地類型相互交錯的復(fù)合 上地利用模式、石油開采導(dǎo)致地下水大量上升，造成土壤鹽漬化、沙化、土壤及水體污染、 濕地萎縮等，土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)顯著。2數(shù)據(jù)來源與處理文中研究數(shù)據(jù)來源于大慶市1987和2005年SPOT影像，以經(jīng)過配準(zhǔn)的大慶市1010萬 地形圖為參照，在ERDAS8.6平臺上進(jìn)行影像校正，獲取兩期不同時(shí)相標(biāo)準(zhǔn)影像。運(yùn)用遙感 信息與地學(xué)信息相結(jié)合，室內(nèi)判讀與專

6、家經(jīng)驗(yàn)、野外調(diào)查相結(jié)合方法，通過人機(jī)交互判讀得 到圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。同時(shí)，采用MAPGIS6.7軟件進(jìn)行上地利用現(xiàn)狀信息的提取和數(shù)據(jù) 庫建設(shè)。根據(jù)研究區(qū)土地利用方式、覆蓋特征等特點(diǎn)，同時(shí)參考中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫 中佢10萬上地利用分類系統(tǒng)，將研究區(qū)分為6大類，即耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用 地和未利用地（圖1和圖2）。3大慶市丄地利用變化分析3.1上地利用數(shù)量轉(zhuǎn)變丄地利用變化首先表現(xiàn)為不同上地利用類型而枳變化，上地利用轉(zhuǎn)移矩陣是研究上地利 用變化的重要內(nèi)容。通過對不同上地利用類型的轉(zhuǎn)化研究，從而把握區(qū)域上地利用變化的趨 勢和結(jié)構(gòu)特征。從表1可知，1987-2005年大慶市上地利用變化幅

7、度：草地未利用地建 設(shè)用地水域耕地林地，其中未利用地、建設(shè)用地、耕地和林地呈增加趨勢，草地和水 域呈減少態(tài)勢。草地由45.41%下降到18.41%，減少137922.21hm2；未利用地從0.98%激 增到21.83%, 18年間變化率高達(dá)2134.65%。源于大慶經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，建設(shè)用地增幅 較大，并且油田開發(fā)建設(shè)占用大量草地、水域等，從而導(dǎo)致草地、水域大幅減少。同時(shí)，說 明在石油開采過程中忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，導(dǎo)致部分上地退化、鹽堿化，致使未利用地大而積 增加。為實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)星動態(tài)平衡，通過開墾草地、未利用地等補(bǔ)充耕地。1987-2005年研究 區(qū)上地利用類型轉(zhuǎn)變頻繁，共有200617.11h

8、m2上地發(fā)生地類轉(zhuǎn)變。其中，草地凈減少 137922.21hm2,水域凈減少17699.54hm2,未利用地凈增加106490.84hm2,建設(shè)用地凈增 加32964.27hm2,耕地凈增加10563.24hm2,林地凈增加5603.41hm2o轉(zhuǎn)移雖:占主導(dǎo)的是 草地退化為未利用地，達(dá)89252.99hm2,占總轉(zhuǎn)移量的44.49%；其次是草地開墾為耕地， 達(dá)21365.34hm2；再次為油田開發(fā)及城市建設(shè)占用草地，為20718.13hm2；第四位是水域退 化為未利用地，為17121.9hm2；其他主要轉(zhuǎn)移類型依次是草地轉(zhuǎn)為林地，耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用 地，林地轉(zhuǎn)為耕地。3.2上地利用組合類型通過上

9、述分析可知大慶市上地利用變化劇烈，為分析苴上地利用組合類型變化，采用 Weaver-Tomas組合系數(shù)法研究英上地利用主要類型變化。Weaver-Tomas組合系數(shù)法是將土 地的實(shí)際分布與假設(shè)分布相比較，從而逐步逼近實(shí)際分布，得到最接近實(shí)際分布的近似分布, 該分布組合即為所求組合類型15。由表2可知,1987年大慶市的丄地利用組合類型數(shù)為2, 組合類型為水域-耕地型：所轄五區(qū)的上地利用組合類型為草地-耕地-水域、草地-耕地、水 域-草地、耕地-建設(shè)用地冰域四種類型。苴中，耕地、水域在大慶市上地利用中占有絕對優(yōu) 勢，五個區(qū)均存在該上地利用組合類型。說明1987年研究區(qū)在上地利用上以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)， 農(nóng)牧業(yè)占重要地位。隨著大慶市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特別是石油工業(yè)、城市建設(shè)加速，2005年研 究區(qū)丄地利用組合類型數(shù)為4,組合類型為草地-水域-建設(shè)用地-未利用地型，所轄五區(qū)的上 地利用組合類型數(shù)明顯增加，組合類型數(shù)為