新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州土地利用動態(tài)變化

新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州土地利用動態(tài)變化

土地資源關(guān)系到經(jīng)濟和人民生活。土地利用變化是自然環(huán)境變化和人類社會對轉(zhuǎn)型的綜合影響的結(jié)果。土地利用變化不僅是人地關(guān)系變化的反映，也是地球表層環(huán)境變化的重要體現(xiàn)。近年來,由于人類無節(jié)制的資源開發(fā)與工業(yè)生產(chǎn),使得人類賴以生存的地球表層環(huán)境遭受了破壞,并陷入了巨大的環(huán)境與生態(tài)危機中,出現(xiàn)了全球變暖、土地荒漠化、環(huán)境污染等問題。就這些環(huán)境問題的宏觀成因與表現(xiàn)而言,以人類對地球表面的土地利用/土地覆蓋的改變最為直接。人類通過自身的各種經(jīng)濟與社會活動,將大量的自然土地覆蓋格局改變?yōu)槿斯せ虬肴斯ね恋馗采w格局,從而引起了地表自然地理過程中地球化學循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)過程維持等方面的改變,進而導致了全球性的環(huán)境變化。因此,自從20世紀90年代初期以來,土地利用/土地覆蓋變化備受廣大科學研究者與政府部門的關(guān)注,并成為全球變化研究工作的重要內(nèi)容。近年來,我國也進行了大量的土地利用變化研究。以克孜勒蘇柯爾克孜自治州(以下簡稱克州)為例,以新疆各縣市統(tǒng)計資料及LandsatTM影像解譯得到的3期土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在地理信息系統(tǒng)平臺上,結(jié)合統(tǒng)計分析,對克州近8年間的土地利用的時空變化特征進行了分析。通過研究為該區(qū)域土地管理決策、環(huán)境保護以及進一步深入研究奠定基礎(chǔ),對于區(qū)域土地可持續(xù)利用具有重要意義。1研究領(lǐng)域的總結(jié)1.1克州的山地水資源克州位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部,東與阿克蘇地區(qū)相連,南與喀什地區(qū)相鄰,西與塔吉克斯坦交界,北與吉爾吉斯斯坦接壤,有長達1170km以上的邊境線?？酥莸貏萦蓶|南向西北呈梯狀上升,境內(nèi)多山,山地占全州總面積的90%以上。水資源有托什河、烏如克河、恰克馬托河、克孜勒蘇河、蓋孜河、庫山河及喀拉塔什河等水系?？俗卫仗K柯爾克孜自治州屬暖溫帶氣候,年均氣溫9.4℃,年均降水量135.5mm,年均蒸發(fā)量2386.3mm,年均無霜期190天。1.2克孜、突出民族分布克州轄阿圖什市及阿克陶、烏恰、阿合奇3縣,州首府為阿圖什市?？俗卫仗K是我國唯一以柯爾克孜族為自治民族的多民族聚居的自治州,境內(nèi)有柯爾克孜、維吾爾、漢、塔吉克等11個民族。2004年底,總?cè)丝?.68×105人,占新疆總?cè)丝诘?.39%,其中,少數(shù)民族人口4.37×105人,占克州總?cè)丝诘?3.27%。2004年實現(xiàn)生產(chǎn)總值1.43×109元,占新疆生產(chǎn)總值的0.65%,其中,第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值4.32×108元,占新疆的0.97%,第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值2.89×108元,占新疆的0.29%,第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值7.12×108元,占新疆的0.96%。2數(shù)據(jù)來源和研究方法2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計與分析土地利用數(shù)據(jù)是以新疆各縣市統(tǒng)計資料及LandsatTM圖像進行解譯得到的,數(shù)據(jù)的采集與處理采用遙感和地理信息系統(tǒng)方法以及數(shù)理統(tǒng)計方法。解譯結(jié)果以矢量格式轉(zhuǎn)入地理信息系統(tǒng)軟件Arc/Info7.1中。進而在GIS環(huán)境下,對3期圖形數(shù)據(jù)進行空間疊置分析,獲得土地利用變化的空間與屬性數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,進行土地利用時空變化特征分析。2.2土地利用動態(tài)度s單一土地利用動態(tài)變化可定量描述區(qū)域一定時間范圍內(nèi),某種土地利用類型數(shù)量的變化速度。它對比較土地利用變化的區(qū)域差異和預測未來土地利用變化趨勢都具有積極的作用。公式表達式為:R單=Ub-UaUa×1Τ×100%=Ub?UaUa×1T×100%(1)式中:Ua,Ub分別為研究初期及研究末期某種土地利用類型的面積;T為研究時段長。當T設(shè)定為年時;R單為研究時段內(nèi)某一土地類型的年變化率。綜合土地利用動態(tài)度(S)用于表征區(qū)域土地利用變化的速度。其表達式為:S={n∑ij(ΔSijSi)}×(1/t)×100%S={∑ijn(ΔSijSi)}×(1/t)×100%(2)式中:Si為研究初期第i類土地利用類型的面積;ΔSij為研究初期至研究末期第i類土地利用類型轉(zhuǎn)換成其他土地利用類型的面積總和;t為研究時段長。當t設(shè)定為年時,S為研究時段內(nèi)某種土地利用類型的年變化。綜合土地利用動態(tài)度反映了與t時段對應的研究樣區(qū)土地利用變化的速度。土地利用類型的相對變化率是一種能很好反映土地利用變化地區(qū)差異性的指標。R相=R局R全=|Ub-Ua|×CaUa×|Cb-Ca|=R局R全=|Ub?Ua|×CaUa×|Cb?Ca|(3)式中:Ua,Ub分別表示區(qū)域某一特定土地利用類型研究初期及研究末期的面積;Ca,Cb分別表示整個研究區(qū)域某一特定土地利用類型研究初期及研究末期的面積。R相>1時,表示該局部土地利用變化幅度大于整體的變化幅度;R相<1時,則小于整體土地利用變化的幅度。2.3土地利用類型根據(jù)中國《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》和土地的用途、經(jīng)營特點、利用方式和覆蓋特征等因素作為土地利用的分類依據(jù),從高級到低級逐級劃分,將土地利用類型分為耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地共7個一級類型。一級類型又進一步分為47類二級類型。在利用地理信息系統(tǒng)進行統(tǒng)計處理時,考慮到采用二級分類系統(tǒng)數(shù)據(jù)過于龐雜,故采用分類系統(tǒng)中的一級類型。3土地使用變化分析3.1不同類型土地的面積和資源量變化區(qū)域土地利用變化包括土地利用類型的面積變化、空間變化和質(zhì)量變化。面積變化首先反映在不同類型的總量變化上。通過分析土地利用類型的總量變化,可了解土地利用變化總的態(tài)勢和土地利用結(jié)構(gòu)的變化。從表1可以看出3個特點。首先,克州主要的土地利用類型為耕地、園地、林地和草地,占全區(qū)土地面積的0.66%～0.75%,0.05%～0.09%,2.65%～2.69%和41.15%～41.20%,四者的面積之和占到整個國土面積的44.51%以上,尤其是牧業(yè)用地的比例可達到40%。第二,1996-2004年的8年間,克州的土地利用類型發(fā)生了較大的變化,其中變化最大的為耕地和林地,其余土地利用類型的面積變化不大。從增減上看,1996-2004年除了耕地、建設(shè)用地及未利用土地呈現(xiàn)減少趨勢外,其余均呈現(xiàn)增加趨勢,其中,園地面積8年內(nèi)凈增加了2509.31hm2,林地增加了3824.37hm2,草地增加了2757.58hm2,水域增加了2469.62hm2。第三,不同時段內(nèi)土地利用類型變化的幅度和方向與總體的平均變化狀況有所不同。1996-2000年和2000-2004年兩個時間段內(nèi),耕地和未利用土地呈現(xiàn)減少趨勢,園地和水域呈現(xiàn)增加趨勢,林地和建設(shè)用地是先減少后增加,草地則是先增加后減少。3.2草地面積變化速率根據(jù)公式(1)和(2)計算出克孜勒蘇柯爾克孜自治州土地利用7種類型的年變化率。結(jié)果表明(表2):前4年克州綜合土地利用動態(tài)度為0.17%,土地利用類型年變化率最大的為園地和建設(shè)用地,分別為13.75%和3.66%;年變化率最小的為林地,基本為0。盡管未利用土地與草地總面積變化較大,但因為其基數(shù)大,所以其年變化速率并不突出。后4年克州綜合土地利用動態(tài)度為0.19%,土地利用類型年變化率最大的為耕地和園地,分別為2.57%和2.08%,年變化率最小的為未利用土地,基本為0。在7類土地利用類型中,對于區(qū)域環(huán)境的維持和改善起主導作用的土地利用類型是林地和草地。由于其作用特殊,因此只有保持其相對較長期的穩(wěn)定,才能夠為區(qū)域的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活創(chuàng)造一個可持續(xù)的外部環(huán)境。從表2還可看出,無論是從不同的時間段還是總體而言,林地與草地的年變化速率都是相對較小的,而其面積逐漸擴大,這對于當?shù)氐沫h(huán)境改善非常有利。3.3空間上的穩(wěn)定性從克孜勒蘇柯爾克孜自治州土地利用數(shù)據(jù)空間疊置分析結(jié)果來看,各土地利用類型之間存在著頻繁的相互轉(zhuǎn)換,其中耕地主要變成了園地和草地,其他有少量的變成了林地、水域(水利設(shè)施用地)或退化為未利用土地。草地主要變成了林地,其他有少量的變成了耕地、建設(shè)用地或退化為未利用土地。未利用土地主要變成了林地、草地和耕地,其他有少量的變成了建設(shè)用地和水域。林地主要變成了耕地和草地,其他有少量的變成了建設(shè)用地、水域或退化為未利用土地。這說明,研究區(qū)域內(nèi)始終存在著毀林毀草、開荒種田的現(xiàn)象,與此同時也存在著退耕還林還草與大力植樹造林的實現(xiàn)。只有保持林地和草地在空間上的相對穩(wěn)定性,才能夠使其經(jīng)濟與生態(tài)和社會效益正常發(fā)揮,超過20%以上的空間絕對面積的變化,都將會對其功能發(fā)揮產(chǎn)生很大的影響。因此,對于土地的可持續(xù)經(jīng)營,除了面積上的相對穩(wěn)定性之外,空間上的相對穩(wěn)定性也是管理與決策時所必須認真考慮和對待的問題。4各縣市土地利用的相對變化率及土地利用類型的變化由公式(3)得出克孜勒蘇柯爾克孜自治州各縣市土地利用相對變化率(表3)。前4年,耕地的相對變化率以阿合奇縣和烏恰縣最大,分別為2.44和1.54,阿圖什市較小,為1.33;園地以阿克陶縣最大,為1.45,烏恰縣最小,為0;林地以烏恰縣最大,為195.77,阿圖什市最小,為6.99;草地以烏恰縣最大,為3.07,阿圖什市最小,為0.09;水域以阿圖什市最大,為8.37,阿合奇縣最小,為0;建設(shè)用地以烏恰縣最大,為3.32,阿克陶縣最小,為0.05;未利用土地以烏恰縣最大,為2.56,阿克陶縣最小,為0.19。后4年,耕地的相對變化率以烏恰縣最大,為6.32,阿圖什市最小,為0.29;園地以烏恰縣和阿圖什市最大,為3.88和2.24,阿克陶縣最小,基本為0;林地以烏恰縣最大,為10.93,阿合奇縣最小,為0.01;草地以烏恰縣最大,為3.04,阿圖什市最小,為0.21;水域以烏恰縣最大,為4.48,阿圖什市和阿克陶縣最小,為0.04和0.05;建設(shè)用地以阿圖什市最大,為2.47,阿合奇縣最小,為0.61;未利用土地以阿圖什市最大,為5.55,阿合奇縣最小,為0.03?？俗卫仗K柯爾克孜自治州的土地利用變化存在明顯的區(qū)域差異,前4年,阿合奇縣和烏恰縣的耕地變化幅度大于克孜勒蘇柯爾克孜自治州總的變化幅度;園地則是阿克陶縣的變化幅度大于總體的變化幅度;林地是烏恰縣和阿克陶縣大于總體的變化幅度;草地是烏恰縣的大于總體的變化幅度;水域是阿圖什市和烏恰縣的變化幅度大于總體的變化;烏恰縣建設(shè)用地的變化幅度大于總體的變化;未利用土地則是烏恰縣和阿合奇縣的變化幅度大于總體的變化。后4年,烏恰縣耕地的變化幅度大于總體的變化;烏恰縣和阿圖什市的園地變化率大于總體的變化;烏恰縣的林地變化率大于總體的變化;草地則是烏恰縣、阿克陶縣和阿合奇縣的變化幅度均大于總體的變化;水域是烏恰縣的變化幅度大于總體的變化幅度;阿圖什市、烏恰縣和阿克陶縣的建設(shè)用地變化率均大于總體的變化;未利用土地是阿圖什市、阿克陶縣和烏恰縣的變化幅度均大于總體的變化。表4給出了8年尺度克孜勒蘇柯爾克孜自治州各縣市的土地利用相對變化率。阿圖什市只有未利用土地的變化幅度大于克孜勒蘇柯爾克孜自治州相應土地利用類型的變化幅度;阿克陶縣只有耕地和草地的變化幅度大于克州相應的土地利用類型的變化幅度;阿合奇縣只有未利用土地的變化幅度大于克州相應的土地利用類型變化幅度。烏恰縣除園地外,其余土地利用類型的變化幅度均大于克州相應的土地利用類型變化幅度。5土地使用變化動力分析5.1克孜勒蘇柯爾克孜自治州部分是否可以耕作土地利用變化與政策因素關(guān)系極大。如在1966年以后,以糧食為綱,開荒造田,發(fā)展種植業(yè),尤其是糧食種植。改革開放后,黨和國家十分重視環(huán)境保護,特別是實施西部大開發(fā)以來,以糧代賑的政策,鼓勵在不宜耕種的土地上退耕還林還草,封山育林,逐步調(diào)整農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu),使克孜勒蘇柯爾克孜自治州部分不宜耕種土地退耕還林。如1996-2004年間,自治州的耕地面積凈減少6562.34hm2,林地和草地面積凈增加3824.37hm2和2757.58hm2。5.2dp的增長GDP和房屋建筑也是影響克州土地利用變化的顯著因子。自1978年以來,克州經(jīng)濟實力飛速發(fā)展,1980年GDP為8.30×107元,人均284.48元;2004年GDP已達1.43×109元,人均3061.57元,比1980年分別增長16.26倍和9.76倍。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資強度增加,城市范圍逐漸擴大,“建房熱”、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的興起,導致房屋建筑面積增加,耕地與園地將面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。5.3城市化在土地利用結(jié)構(gòu)中的地位和作用城市化進程是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢和客觀要求。城市化的發(fā)展不僅通過人口、產(chǎn)業(yè)集中、地域擴散影響土地利用的變化,而且通過生活方式和價值觀念的擴散,改變原來土地利用的結(jié)構(gòu)。正確處理城市化在土地利用中的地位和作用是土地資源配置的一個難點。2004年克孜勒蘇柯爾克孜自治州城市化水平為24.87%,雖然低于全疆平均水平(36.67%),但該區(qū)目前正處于城市化加速發(fā)展時期,隨著城市化水平的提高,將進一步影響克州的土地利用變化。5.4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)低市場需求是導致克孜勒蘇柯爾克孜自治州土地利用變化的主要原因之一。改革開放后,土地承包到戶,為追求最大的經(jīng)濟效益,農(nóng)民調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。由于種植糧食作物經(jīng)濟效益低,往往入不敷出,于是把目光轉(zhuǎn)到果園上。如1996-2004年,克州園地面積由3695.11hm2增加到6204.42hm2,8年期間凈增2509.31hm2。5.5人口增長的影響人口因素是人類社會經(jīng)濟因素中最重要的因素,一切社會經(jīng)濟活動源于人,因此,人口因素是最具活力的土地利用/土地覆蓋變化的驅(qū)動力之一。人口的增長必然對居民點用地及城鎮(zhèn)用地的需求增加。1996-2004年,全區(qū)人口由4.15×105人增加為4.68×105人,城鎮(zhèn)用地從1996年的1637.48hm2增加為2004年的1653.5hm2,農(nóng)村居民點用地從1996年的7706.03hm2增加為2004年的8047.01hm2。6不同土地利用類型的年際變化(1)以8年尺度來看,克孜勒蘇柯爾克孜自治州耕地、建設(shè)用地和未利用土地面積減少,減少面積分別為6562.34,2709.39hm2和2289.15hm2,園地、林地、草地及水域面積均有增加,增加面積分別為2509.31,3824.37,2757.58hm2和2469.62hm2。土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化情況為,耕地的減少量主要是轉(zhuǎn)化為園地、林地和草地;林地的減少主要轉(zhuǎn)化為耕地與草地、一部分退化為未利用土地;草地的減少