近30年松嫩沙地土地利用时空动态

    宋春威

    

    

    

    摘要：以松嫩沙地1990年、2000年、2010年、2020年4期土地利用数据为基础，分析该区 1990 — 2020年期间土地利用变化特征。结果表明，空间格局上，耕地面积最多，2020年耕地总面积达162 309.32 km2，占研究区总面积的46.04%;其次为林地，2020年林地总面积 ? ?96 431.76 km2，占研究区总面积的27.35%。从土地利用变化角度看，建设用地面积逐渐增加，共增加了2 337.43 km2，且建设用地的增加大都是由耕地转化而来。

    关键词：土地利用变化;遥感;松嫩沙地

    中图分类号：F301.2 ? ? 文献标志码：A ? ? ?文章编号：1001-1463（2021）07-0045-05

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.07.009

    Abstract：Based on the land use data of 1990， 2000， 2010 and 2020 in Songnen sandy land， this paper analyzes the characteristics of land use change from 1990 to 2020. The results showed that in terms of spatial pattern， the cultivated land area is the largest， with a total area of 162 309.32 km2 in 2020， accounting for 46.04% of the total area of the study area， followed by forest land， with a total area of 96 431.76 km2 in 2020， accounting for 27.35% of the total area of the study area. From the perspective of land use change， the area of construction land increased gradually， with a total increase of 2 337.43 km2， and most of the increase of construction land came from the conversion of cultivated land. The research results can provide a scientific basis for the sustainable development of land use in this area.

    Key words：Land use change;Remote sensing;Songnen sandy land

    土地利用变化受自然和人文因素的影响，自然因素在一定程度上对土地利用变化起作用，如气温、降水、光照和风速等;而各种人文因素也对土地利用变化有一定影响，如社会、文化、技术、经济、和政策 等[1 ]。土地利用变化是研究全球变化的热点问题之一，研究土地利用变化的内部驱动力和外部驱动力是核心问题[2 ]。土地利用变化不仅可以为资源环境保护和可持续发展提供决策基础，还能够为区域经济协调发展提供理论依据。杨佳佳等[3 ]基于1985年、2000年和2017年3期土地利用遥感监测数据，利用土地利用转移矩阵、重心模型和生态环境质量指数等方法，对松嫩平原东部30年间土地利用转型时空变化特征及生态环境效应进行分析。Arefin等[4 ]以1955 — 2016年间孟加拉国帕德玛河的河流变迁作为研究对象，利用地理信息系统和遥感技术对土地利用的相关影响进行评估。童威等[5 ]为探究武汉市土地利用时空变化特征，基于Landsat遥感影像数据，从土地利用动态度和土地利用状态指数两个方面分析了武汉市2000 — 2019年的土地利用时空变化格局。笔者以松嫩沙地为研究区，在土地利用数据的基础上研究松嫩沙地土地利用变化情况，以期为合理规划流域空间布局提供科学支持。

    1 ? 材料与方法

    1.1 ? 研究区概况

    松嫩沙地位于松嫩平原中西部，面积约为35.26万km2[6 ]，主要分布在嫩江和第二松花江下游，东辽河中游以北，吉林白城地区的东部以及科尔沁沙地东南部[7 ]。松嫩沙地地貌主要由阶地平原、泛滥平原和冲积扇平原组成，主要发育区为其阶地平原。土壤类型主要有各种盐碱土、风沙土和黑钙土。植被的主要植物区系包括华北植物区系、长白山植物区系、蒙古植物区系和兴安植物区系。年降水量360～480 mm，年蒸发量是年降水量的2～3倍。

    1.2 ? 数据来源

    基于1990年、2000年、2010年和2020年4个基年的Landsat TM、OLI多光譜影像（空间分辨率为30 m）解译获得各期矢量数据，影像拍摄时间为6 — 9月份，云量均小于5%。数据来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/）和美国地质调查局（USGS）（http：//glovis.usgs.gov/），将研究区土地利用划分为7个大类：林地、草地、沙地、耕地、水域、建设用地和未利用地等。

    1.3 ? 研究方法

    1.3.1 ? 单一土地利用动态度 ? 单一土地利用动态度可以表示一定时间范围内各类土地利用类型（耕地、林地、草地、水域等）的数量变化状况 [8 ]。其公式为：

    式中，Ua、Ub分别为研究时间开始、研究时间结束某一土地利用类型的面积，为研究的时间段。

    1.3.2 ? 土地利用转移矩阵 ? ?土地利用转移矩阵不仅可以刻画区域土地利用变化的结构特征，而且也能表示各土地利用类型转移的情况[9 ]。其公式为：

    Sij=S11 ? ?K ? S1nM ? ? O ? MSn1 ? ? L ? Snn（2）

    式中，Sij为研究期内第i类向第j类转化的总面积;n为土地利用类型总数;i、j分别为研究时间开始、研究时间结束的土地利用类型。

    2 ? 结果与分析

    2.1 ? 土地利用变化特征

    在研究时段内，各类用地都发生了不同程度的改变（表1）。其中耕地面积处于增加的趋势，增幅最大，共增加了21 817.73 km2，1990 — 2000年间增长最快，共增加了13 025.97 km2。林地面积出现先下降再增长又下降的动态变化，共减少了4 323.10 km2。草地面积处于逐年减少的趋势，在2000 — 2010年期间下降最快，共减少了 7 993.62 km2。水域面积也在不断减少，共减少了4 573.55 km2。建设用地呈现稳定的增长趋势，共增加了2 337.43 km2。沙地面积呈现减少趋势，共减少了422.30 km2。其他未利用土地呈先减少后增加趋势，共计增加4 155.97 km2。

    2.2 ? 单一土地利用动态变化度

    松嫩沙地1990 ?— ?2020年土地利用动态变化大小顺序是沙地、水域、草地、建设用地、耕地、其他未利用土地、林地（表2）。沙地主要变化时段为1990 — 2000年，动态变化度为-4.56%。水域变化幅度高峰在2010 — 2020年，动态变化度为-1.64%。草地变化幅度高峰在2000 — 2010年，动态变化度为-1.63%。建设用地呈现逐渐增加的趋势，变化幅度高峰在2010 — 2020年，动态变化度为1.28%。耕地在1990 — 2000年内增加幅度最大，动态变化度为0.93%。其他未利用土地变化幅度最大在2000 — 2010年，动态变化度为1.47%。林地在1990 — 2000年间减少幅度最大，动态变化度为-0.49%。

    2.3 ? 土地利用转移矩阵分析

    30 a土地利用转变的总面积为87 108.27 km2（表3），其中耕地、建设用地和其他未利用地的面积处于增加的局面，分别增加21 817.72 km2、2 337.43 km2和4 155.97 km2。林地、草地、水域和沙地面积均有所减少，分别减少4 323.40 km2、18 997.24 km2、4 573.55 km2和422.31 km2。

    从转出方面看，草地转出面积最大，为31 519.60 km2，转出为耕地、其他未利用土地、林地、建设用地、水域和沙地的面积为13 710.41 km2、8 662.87 km2、8 032.46 km2、581.77 km2、363.48 km2和169.21 km2，分别占草地转出面积的43.50%、27.48%、25.48%、1.85%、1.15%和0.54%。其次是林地，转出面积为18 061.22 km2，转出为耕地、草地、其他未利用土地、水域、建设用地和沙地的面积为8 931.12 km2、5 301.12 km2、3 253.95 km2、366.51 km2、187.58 km2和4.86 km2，分别占林地转出面积的49.55%、29.35%、18.02%、2.03%、1.04%和0.003%。耕地转出面积为13 597.16 km2，转出为建设用地、林地、草地、其他未利用土地、水域和沙地的面积为4 124.99 km2、3 841.62 km2、3 232.20 km2、1 742.54 km2、679.05 km2和23.71 km2，分别占耕地转出面积的30.34%、28.25%、23.77%、12.82%、4.99%和0.17%。其他未利用土地的转出面积为13 154.34 km2，转出为耕地、草地、林地、水域、建设用地和沙地的面积为7 342.93 km2、2 981.42 km2、1 420.59 km2、1 015.72 km2、356.69 km2和40.87 km2，分別占其他未利用土地转出的55.82%、22.66%、10.80%、7.72%、2.71%和0.31%。水域转出面积为7 051.79 km2，转出为其他未利用土地、耕地、草地、林地、建设用地和沙地的面积为3 517.65 km2、2 645.13 km2、569.88 km2、213.71 km2、96.61 km2和5.91 km2，分别占水域转出面积的49.88%、37.51%、8.08%、3.03%、1.37%和0.08%。建设用地的转出面积为3 053.79 km2，转出为耕地、草地、林地、其他未利用土地、水域和沙地的面积为2 520.84 km2、241.75 km2、110.52 km2、100.69 km2、36.27 km2和3.55 km2，分别占建设用地转出的82.55%、7.92%、3.62%、3.30%、1.19%和0.12%。沙地的转出面积为670.37 km2，转出为耕地、草地、林地、其他未利用土地、水域和建设用地的面积分别为309.37 km2、193.95 km2、103.85 km2、39.75 km2、16.05 km2和7.38 km2，分别占沙地转出面积的46.15%、28.93%、15.49%、5.93%、2.39%和1.10%。

    从转入方面看，耕地转入面积最大，为35 414.89 km2，由草地、林地、其他未利用土地、水域、建设用地和沙地转入，转入面积为13 710.41 km2、8 931.12 km2、7 342.93 km2、2 645.13 km2、2 520.84 km2和309.37 km2，分别占耕地转入面积的38.71%、25.22%、20.73%、7.47%、7.12%和0.87%。其他未利用土地的转入面积排在第二，为17 310.31 km2，由草地、水域、林地、耕地、建设用地和沙地转入，转入面积为8 662.87 km2、3 517.65 km2、3 253.95 km2、1 742.54 km2、100.69 km2和39.75 km2，分别占其他未利用土地转入面积的50.04%、20.32%、18.80%、10.07%、0.58%和0.23%。林地的转入面积为13 738.12 km2，排在第三，由草地、耕地、其他未利用土地、水域、建设用地和沙地转入，转入面积为8 032.46 km2、 3 841.62 km2、1 420.59 km2、213.71 km2、110.52 km2和103.85 km2，分别占林地转入面积的58.47%、27.96%、10.34%、1.56%、0.80%和0.76%。草地的转入面积为12 522.36 km2，由林地、耕地、其他未利用土地、水域、建设用地和沙地转入，转入面积为 ? ? 5 301.12 km2、3 232.20 km2、2 981.42 km2、569.88 km2、241.75 km2和193.95 km2，分别占草地转入面积的42.33%、25.81%、23.81%、4.55%、1.93%和1.55%。建设用地转入面积达5 391.22 km2，由耕地、草地、其他未利用土地、林地、水域和沙地转入，转入面积为4 124.99 km2、581.77 km2、356.69 km2、187.58 km2、96.61 km2和7.38 km2，分别占建设用地转入面积的76.51%、10.79%、6.62%、3.48%、1.79%和0.14%。水域的转入面积为2 478.24 km2，由其他未利用土地、耕地、林地、草地、建设用地和沙地转入，转入面积为1 015.72 km2、679.05 km2、366.51 km2、363.48 km2、36.27 km2和16.05 km2，分别占水域转入面积的40.99%、27.40%、14.79%、14.67%、1.46%和0.65%。沙地转入面积最小，为248.07 km2，由草地、其他未利用土地、耕地、水域、林地和建设用地转入，转入面积为169.21 km2、40.87 km2、23.71 km2、5.91 km2、4.86 km2和3.55 km2，分别占沙地转入面积的68.21%、16.48%、9.56%、2.38%、1.96%和1.43%。

    4 ? 小结

    松嫩沙地的主要土地利用类型为耕地、林地和草地。在研究期内，耕地、建设用地及其他未利用土地的面积均处于不断增加的趋势，分别增加21 817.72 km2、2 337.43 km2和4 155.97 km2。林地、草地、水域和沙地面积处于不断减少的趋势，分别减少18 997.24 km2、4 323.10 km2、4 573.55 km2和422.31 km2。

    松嫩沙地土地利用在空间上表现为耕地面积最多，其次为林地。建筑用地的面积逐渐增加，呈现出不断向外扩张的趋势，且建筑用地的增加大都是由耕地转化而来。草地的面积不断减少，呈现出逐渐收缩的趋势，且草地的减少主要是转化为耕地和其他未利用土地。水域面积在不断收缩，耕地逐年吞并湿地。

    参考文献：

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    （本文责编：陈 ? ?珩）