黄淮海平原季节性风沙化土地典型区LUCC研究——以内黄县、滑县和延津县为例

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黄淮海平原是我国重要的工农业生产基地,具有较大利用潜力,是我国宝贵的后备七地资源。但该区风沙化土地较多,而且在城市化进程中,耕地、林地等被建设用地、工商业用地和居住用地所占用。区域土地利用变化会对区域的生态环境及可持续发展产生较大影响。因此,对区域土地利用/覆被变化规律的研究,可为合理利用土地、优化土地利用结构提供重要的参考。   本文选取黄淮海平原的内黄县、滑县和延津县为研究区,对研究区1979年、1995年和2009年春季和夏季的陆地卫星遥感影像进行解译和分析处理。通过对研究区的土地利用时空变化数据和不同土地利用类型土壤理化指标的分析,得到了土地利用变化情况。并针对研究区特点,进一步分析了土地利用/覆被变化驱动力和植被覆被变化及生态服务价值。本文还通过问卷调查和访谈的形式,对研究区的生态环境安全感知进行了研究,进而验证土地利用结果。本研究得出的主要结论如下:   一、土地利用的时空变化。研究区从1979到2009的近30年中,耕地、未利用地和水域面积持续减少,林地和建设用地持续增加。年内春夏相比,1979年耕地、林地和水域年内变化率分别为13.5%、3.1%和77.8%。建设用地和未利用地的年内变化率分别为-18.7%和-39.2%。1995年耕地、林地和水域年内变化率分别为11.6%、29.8%和97.9%;建设用地和未利用地年内变化率分别为-18.71%和-39.15%。2009年耕地、林地和水域年内变化率分别为5.31%、13.85%和153.90%;建设用地和未利用地年内变化率分别为-23.14%和-37.39%。研究区土地利用类型主要以耕地居多,耕地在总土地面积中所占比例急剧下降,由1979年春季的56%下降到2009年的47%,对应夏季的由64%下降到49%。研究区林地和建设用地增加迅速,而未利用地面积急剧减少,水域面积不断萎缩。未利用地在总土地面积中所占比例由1979年春季的27.5%下降到2009年的5.3%,对应夏季的由16.8%下降到3.3%。研究区在1979年春季到2009年春季的这30年中,耕地、林地、水域、建设用地和未利用地的56.53%、46.17%、23.92%、68.96%和15.85%未发生转移。   二、土地利用的质量变化。与耕地相比,林地土壤的质量下降更多。物理指标中,在相同季节,林地的土壤容重大于耕地,反映出林地土壤呈现更加紧实的趋势。耕地的平均含水量在春季和夏季均高于林地。和以往学者研究数据比对显示,耕地土壤机械组成大于0.063mm的土壤颗粒百分含量降低,小于0.063mm的土壤颗粒百分含量升高。这说明持续的农业耕作使得土壤质地呈现砂质土类向壤质土类转化趋势。几种土地利用方式下,土壤的有机质、碱解氮和速效钾含量差异显著,季节差异不显著。林地土壤的有机质和碱解氮含量明显低于耕地。   三、土地利用变化的驱动力。自然因素变化、人口变化、政策因素、区域经济发展和科技进步共同组成了以耕地为主要表征的土地数量变化的驱动力系统。这些因素之间的相互作用共同驱动着耕地数量的变化,其中,既有增加耕地数量的正效应,也有减少耕地数量的负效应。在大环境背景上,自然条件控制着土地利用变化的趋势与过程。黄河的决口对季节性风沙化土地所在区土地利用方式起到了先决作用。而人口因素、政策因素和市场经济因素是近期土地利用方式发生变化的最主要驱动力。在相同年份,土地利用类型变化的最可能原因是季节变化造成的植被覆被变化反映在遥感影像上的差别。特别是区内的季节性风沙化土地在冬春季节植被稀疏,而在夏秋季节则植被很快恢复,同时春季未利用地中的撂荒地夏秋一般也不再撂荒。耕地转换成林地后一般不再进行浇水施肥和耕作等后期管理,是林地土壤质量下降的重要原因。   四、植被覆被变化及生态系统服务价值测评。土地利用面积的变化直接影响着植被覆被变化,进而影响到土地利用类型对生态服务价值的贡献程度。研究区的生态环境质量在夏季明显呈现良性发展态势,且环境质量好转的幅度较大。结果还显示,冬春季节的植被覆被变化和生态服务价值变化不明显。   五、生态安全感知研究。通过对研究区生态安全感知研究发现,当地民众认同区内耕地减少,林地和建设用地增加等研究结果。生态环境问题除空气污染外,最突出的仍然是风沙问题。研究区林地增加未能解决研究区春季风沙问题,而由此而产生的粮食安全问题,应该和生态问题一样引起足够的警惕。   本文拟在以下几个方面有所创新:   一、对春季LUCC的研究。LUCC研究更多关注的时间段是植被生长较好的夏秋季节。本研究考虑到研究区风沙化土地的季节性特点,对研究区春季LUCC予以较多关注,以求有新的发现。   二、对研究区的土地利用变化进行了较为完整的研究。本文采用遥感解译和土壤采样分析相结合的技术,对研究区的土地利用时间变化、空间变化和质量变化进行了详细分析。该研究结果为进一步优化研究区土地利用结构提供了科学、合理的依据。   三、通过问卷调查和访谈的形式对生态安全感知进行了研究,甄别了遥感解译结果和统计数据,不失为验证LUCC结果一种方法。
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