南水北调中线水源区土地利用/覆被变化驱动机制分析

时间：2021-11-03 10:14:58 资料我要投稿

摘要：综合运用统计资料及1990、2000和2010年3个年份卫星遥感数据研究了南水北调中线水源区土地利用/覆被变化（LUCC）过程及驱动机制。结果表明，研究区域坡度因子、高程因子对研究区LUCC有明显的驱动作用，高程因子是自然因素中主要的驱动因子，两个时段在500～1 000 m高程范围上的土地利用/覆被变化面积均较大。社会经济因素中人口因子、经济因子（GDP）主要影响耕地、林地和草地的变化，人口因子是建设用地变化的主要驱动因子，水域、未利用地转化主要由经济因子（GDP）变化引起。

关键词：土地利用/覆被变化；空间格局；驱动机制；南水北调中线工程水源区

中图分类号：F301.24 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4634-04

土地利用格局受自然环境的限制与人类活动的干预而发生变化，开展土地利用变化研究，分析其成因机制和驱动机制，是了解人类社会与自然环境相互关系的重要途径，也是大尺度区域生态环境现状评价及发展趋势分析十分有效的手段[1-6]。土地利用变化过程中自然因素是人类开发利用土地的先天条件，也是土地利用/覆被变化（LUCC）的影响因素[7]。土地利用/覆被变化对气候等自然因素则具有反馈作用，能够引起自然环境的改变。可以说，土地利用/覆被变化和自然因素的变化二者是相互影响、相互作用的[8]。自然因素在短期内发生的变化不够显著，在较长时期内才能看到其发生明显变化和影响效应，而社会经济因素则不同，在科技和生产力推动下短期内就会发生较大变化，具有活跃性，对其所引发的伴随效应进行研究是比较容易进行的`，因而成为土地利用/覆被变化驱动力研究的一个重要方面。总结众多研究会发现，社会经济因素是区域土地利用/覆被变化的主要驱动因素[9，10]。在许多相关研究中，对自然因素、社会经济因素进行驱动机制分析的过程中所选取的研究重点是高程因子、坡度因子、人口因子、降水因子、经济因子（GDP）、农林牧渔业增加值因子、土地利用政策因子[10，11]。

南水北调中线工程水源区近年来土地利用/覆被变化较大，水土流失加剧，植被涵养水源功能下降。客观地把握研究区土地利用/覆被变化的时空特征，弄清这一过程的关键驱动因素及其作用方式，进而找到通过土地利用科学规划来调整人地关系的有效途径，是进一步保护性开发利用研究区土地资源、保护和改善水源区生态环境、促进水源区社会经济可持续发展战略顺利实施的重要基础[12]。对该区域LUCC驱动机制的研究，也是保证南水北调引水水质，追求引水地与供水地的人地和谐，实现南水北调工程预期效益的现实需要。

1 研究区概况

南水北调中线工程水源区（丹江口库区及其上游）具体范围包括丹江口水库大坝以上的整个集水区即汉江中上游流域，包括汉江、丹江两大流域，流域海拔范围为13～3 566 m，研究区属于北亚热带季风气候，年平均气温16 ℃左右，年降水量800～1 000 mm，有落叶-常绿阔叶混交林、落叶阔叶林-黄棕壤等地带性景观，具有明显的亚热带与暖温带过渡性特征[12]。研究区包括陕、鄂、豫、川、渝、甘6省（市）共计48个县（市、区），2010年人口7 368万，2010年国内生产总值近17 000亿元，土地总面积达9.54×104 km2。

2 研究数据来源

研究数据包括： 30 m分辨率的数字高程模型（DEM）；1980、1995、2000年1 km网格土地利用栅格数据；1990年中国县级尺度统计数据矢量图；2003年1 km网格GDP数据和人口密度数据。现行土地利用分类系统分类庞杂，为方便数据计算分析，将土地利用二级类型合并分为耕地、林地、草地、建设用地、水域用地、未利用土地6个一级类型。

3 结果与分析

研究区土地利用/覆被类型在时空变化上以林地、耕地和草地之间的相互转变为主。耕地的变化呈现出先减少后增加的状况；林地在1990～2000年间有较大的增加，2000～2010年略有减少。建筑用地在这两个时段均有较大增加，增长幅度分别为24.5%、33.1%，以其他土地利用/覆被类型转入为主。水域面积在1990～2000年有所下降，在2000～2010年又有所回升，整体上没有太大变化。而这些发生变化的土地利用/覆被类型在空间上仍然多分布于人类活动较多的低海拔、低坡度的河谷地区。这里将从高程、坡度、人口、GDP等6个方面对研究区土地利用/覆被变化驱动机制进行讨论。

3.1 高程因子

3.2 坡度因子

3.3 降水因子

降水在宏观上影响了一个地区土地利用/覆被类型，同时对土地利用/覆被变化也有重要作用。如中国南部、东部降水多，北部、西部降水较少的降水空间分异决定了南部、东部土地利用/覆被类型主要为耕地、林地，北部、西部土地利用/覆被类型主要为牧地、戈壁荒漠的格局。研究区域降水较多（800～1 000 mm），年际降雨量差异不大，生存条件较好，农业发展条件优越，水稻种植占有一定面积。这就使得研究区河谷地带、地势较低的聚水区、一部分土质较好的低矮丘陵被开发成水田种植产量较高的水稻，这些地区土地利用/覆被变化就表现为夏季是种植水稻的水田，水稻收割以后则变成种植其他作物的旱地，这也是研究区农作物熟制的客观使然。

3.4 人口因子

人是各种社会活动的主体，人类通过各种手段改变土地利用/覆被变化来满足自身生存发展的需要，人口因子成为了影响土地利用/覆被变化中最主要的社会经济因素，成为土地利用/覆被变化最具活力的驱动力之一[11]。这里以2000～2010年的数据为例进行人口因子分析（图1）。

经济发展离不开土地资源的支撑，土地资源的承载能力也制约着经济的发展[11]。影响土地利用/覆被变化的经济因素有多种，在研究中代表性较好的数据是国内生产总值（GDP），以2000～2010年的数据为例，将研究区2000～2010年土地利用/覆被变化空间分布图与2003年1 km网格GDP数据进行叠加分析得到不同等级GDP土地利用/覆被变化空间分布图（图2）。从图2可以看出，GDP变化为0～1万元的区域LUCC是整个研究区域中最大的部分，主要分布在汉中市、安康市、十堰市和南阳市等地形平缓、海拔较低的区域。各GDP等级内变化最大的仍是耕地、林地、草地之间的转变，除此之外，各个等级对其他LUCC的驱动效应又都各有其特征。具体表现在GDP变化为0～1万元的区域中主要是水域同其他土地利用/覆被类型的转变，转变比例为水域-耕地1.75%，水域-林地0.50%；而此变化特征在GDP变化1 000万～7 000万元的区域表现更为突出，水域-耕地变化的比例达8.50%，水域-林地变化的比例达3.58%；GDP变化为110万～1 000万元的区域其他土地利用/覆被类型之间的转变也主要以此2种为主；GDP变化为15万～110万元的区域最明显的是林地-未利用地的变化，变化幅度为1.90%，其次是未利用地转变为林地，变化面积占该等级总变化面积的1.67%；建设用地变化主要分布在GDP变化为15万～110万元的区域，在该等级内其变化状况和幅度为耕地-建设用地1.78%，林地-建设用地0.50%，建设用地-耕地0.90%。　　3.6 土地利用政策因子

土地利用政策是人为因素中对LUCC影响最大的，也是促使土地利用/覆被发生变化最为直接、明显的因素，研究区人为规划兴建丹江口水库，进行南水北调，使研究区水域面积短时期内大量增加。研究区是重要的粮食生产区，在守住国家耕地红线和地方耕地红线，保护和合理利用农用地宏观政策之下，该区域尤其是山区在城市化中退耕还林、将其他土地划作建设用地也是较常见的土地利用/覆被变化。地区迅速发展的实际导致城市用地总量增加，而土地利用政策要求保证耕地、林地等其他用地的总量，因此研究区就出现了一方面占用耕地、林地、草地，而另一方面又开发新的耕地、林地、草地以实现土地利用政策规划和保护生态环境。政策是区域土地利用/覆被“既占用又开发保护”这种变化局面的主要因素。

4 结论

以遥感数据和统计数据为基础，应用RS和GIS相关技术，对南水北调中线水源区1990～2010年的土地利用/覆被时空变化特征及其驱动机制进行了分析，可以得出以下结论：

参考文献：

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