长江上游不同地形条件下的土地利用/覆盖变化

摘 要: 基于1B10 万的1980、2 000 和2005 年的土地利用/ 覆盖数据和90 m 分辨率的DEM 数据, 采用转移概率矩阵和地形- 面积频度方法, 分析了1980~ 2005 年长江上游地区不同地形因子条件下的土地利用/ 覆盖变化。结果表明: 1) 1980~ 2000 年, 草地、林地和农业用地面积变化趋势与2000~ 2005 年相反。后5 a, 可能由于退耕的土地出现反弹现象增多, 草地和林地面积出现缩减而农业用地面积增加。两个分析时段主要的土地利用/ 覆盖类型变化趋势类似, 包括农业用地向林地和草地的转化, 林地向农业用地的转化以及草地向裸地的转化。2) 农业用地和城镇用地主要分布于低海拔区而林地、草地则主要分布于高海拔区。低海拔区主要是退耕还林和城市化过程。高海拔区主要是林地的退化消失和草地退化沙化过程。3) 农业用地在坡度段10~ 25b所占面积比例最大。林地用地面积比例随坡度变陡呈现规则递增, 城镇用地分布趋势与之相反。近年裸地趋向分布于缓坡区。坡度0~ 5b的区域主要是草地退化沙化过程; 5~ 10b坡度段主要是退耕还林过程; 大于10b的区域造林工程与森林退化并存。4) 各种土地利用/ 覆盖类型对不同坡向的适宜性相差不大。各种坡向上土地利用/ 覆盖类型变化类似。

    国际地圈生物圈计划( Inter nat ional Geosphere-Bio sphere Prog ramme, IGBP) 和人与环境计划( Internat ional Human Dimensio ns Prog ramme,IHDP) 于1995 年制定并开始执行的/ 土地利用/ 土地覆盖变化科学研究计划0已经成为当前全球变化研究领域的核心问题之一[ 1~ 3 ] 。土地利用/ 土地覆被变化( LU CC) 作为全球环境变化和陆地生态系统对全球气候变化和人类活动最重要的响应之一, 影响着能量交换、水分循环、土壤侵蚀和堆积、生物地球化学循环和作物生产等陆地主要生态过程的结构和功能。人们对于土地利用/ 土地覆被变化( LUCC) 的研究重点在于土地覆盖变化的时空格局与导致这种变化驱动力之间的因果反馈关系[ 4] 。高程、坡度和坡向是土地资源的3 个重要环境因子, 对土地利用方式和土地承载力有直接作用。特别是在多山区域, 高程、坡度和坡向3 种地形因子在很大程度上决定着温度、光照、水分和土壤的时空分配, 从而进一步决定着土地利用的方向和方式以及变化趋势。
    目前国内对于自然地理因素中的地形因子与土地利用/ 覆盖变化的研究多集中在小区域( 市县级)和小流域尺度[ 5~ 8] , 且分析涉及的地形因子也不全面。刘瑞明等[ 9] 虽然在DEM 的基础上, 分析了整个长江上游地区高程、坡度和坡向与土地利用的关系, 但仅仅是针对2000 年单年份长江上游土地利用现状与地形因子关系的研究, 因此很难对于土地利用/ 覆盖变化以及某种变化类型对地形因子的响应进行深入研究, 分析结果的实用性和对管理部门的决策支持性也大打折扣。
    长江上游地区地处我国一级阶梯向二级阶梯的过渡地带, 居高临下, 地貌类型极其丰富, 是我国广大长江中下游地区和东南亚国家生态环境安全和区域可持续发展的生态屏障, 是重要的水源涵养、水土保持和生物多样性保护区。由于长江上游自然生态系统的脆弱性和长期不合理开发等人为因素的影响, 土地利用方式和格局发生了较大变化, 许多地区的生态退化和环境恶化现象较为普遍[ 10] 。
    为此, 本研究在地理信息系统软件A rcGIS91 2的支持下, 对数字高程模型( DEM) 进行高程、坡度和坡向3 种地形因子的派生和分级, 与1980、2000和2005 年3 个时段的长江上游地区土地利用/ 覆盖数据结合, 分析研究该区1980~ 2005 年土地利用/覆盖分布和动态变化对于高程、坡度和坡向的响应,以及引起土地利用/ 覆盖分布及动态变化的驱动因素, 研究结果对于长江上游的土地利用规划、农业结构调整和生态环境建设具有重要意义。