黃土丘陵區(qū)土地利用變化驅(qū)動力分析

黃土丘陵區(qū)土地利用變化驅(qū)動力分析

1空間尺度對土地利用的影響近年來，土地利用及其配套效應(yīng)（luc）已成為世界土地利用變化的研究領(lǐng)域之一，區(qū)域土地利用變化的驅(qū)動機(jī)制是土地利用與土地利用的重要方面。目前土地利用與土地覆被變化的研究尺度正逐漸由全球向有針對性的區(qū)域。因為與全球變化相伴的一些效應(yīng)在區(qū)域水平上最為重要。而且,只有在一定的區(qū)域范圍內(nèi),才有可能具體的探討各種自然的與社會經(jīng)濟(jì)因素的變化及其對土地利用與土地覆被變化的影響。要了解局部的、地區(qū)性的以至全球性的土地利用/土地覆被的動態(tài),顯然需要涉及空間的和等級的(也包括時間的)尺度,改變分析問題的空間尺度可以使分析結(jié)果改變(例如Meyer等,1992)。區(qū)域的規(guī)模尺度是一個十分關(guān)鍵的問題,因為土地利用的特征和變化過程及各種影響土地利用變化的因素有及其作用方式等均與空間規(guī)模尺度緊密關(guān)聯(lián)。在不同的規(guī)模尺度上土地利用/土地覆被變化和與之相關(guān)的因子之間的相互作用關(guān)系及其變化過程就不同。例如,很多全球性的或接近全球性的大尺度分析特征,也就是所謂PAT變量(人口、富裕程度和技術(shù))與土地利用和環(huán)境變化具有非常強(qiáng)的統(tǒng)計學(xué)上的伴隨關(guān)系(BilsborrowandOgeudo1992;Rudel1989)。但區(qū)域土地利用/土地覆被變化研究表明PAT變量的重要性遠(yuǎn)比不上政策、制度以及其它社會體制變量(Arizpe,stoneandMajor1994;Kasperson等1995;ZabaandClarke1994)。但小尺度的土地利用/覆被變化研究在國內(nèi)研究還比較少,PAT及政策、制度對其的影響又如何,本文以小尺度為例著重討論P(yáng)AT中人口人因素及政策因素對土地利用/覆被變化的影響。大尺度模型往往有利于提示土地利用變化總體趨勢,但是大尺度由于存在著過多的綜合,不利于對小范圍內(nèi)土地利用的特征、影響因素及過程進(jìn)行準(zhǔn)確地描述。選擇適合的尺度,特別是對典型小尺度區(qū)域進(jìn)行研究,將有助于深入分析和研究土地利用/土地覆被變化的時空變化規(guī)律、驅(qū)動力及資源環(huán)境效應(yīng)。黃土高原成為中國土地利用/土地覆被變化劇烈的地區(qū)之一,是生態(tài)環(huán)境的脆弱區(qū)。寧南“上黃”試區(qū)是黃土高原具有代表性的小流域,通過對該地區(qū)的LUCC的驅(qū)動力機(jī)制進(jìn)行研究,將有助于揭示黃土高原脆弱區(qū)形成演變機(jī)制,有利于人們對脆弱性的認(rèn)識,以及揭示各種自然和人文因素對土地利用可持續(xù)性的影響。2研究領(lǐng)域、方法和數(shù)據(jù)來源(1)土高原西部寬谷丘陵溝材植物分布固原上黃試驗區(qū)(圖1)位于寧夏南部黃土丘陵溝壑區(qū)的河川鄉(xiāng)上黃村,地處黃土高原西部寬谷丘陵溝壑區(qū),地理位置在東經(jīng)106°26′～106°30′,北緯35°59′～36°02′,總土地面積7.61km2,屬暖溫帶半干旱區(qū)。海拔1534.3～1822m,年平均降水415.1mm。(2)土地利用圖件的編制土地利用數(shù)據(jù)信息來源,根據(jù)1982年由寧夏測繪局繪制的1∶1萬地形圖,主要是農(nóng)地規(guī)劃和農(nóng)田基本建設(shè)用圖,我們以此圖為基礎(chǔ),并通過查閱試區(qū)“六五”前期資料和農(nóng)戶調(diào)查,核對了土地利用歷史,編制了1982年土地利用圖,以此作為試區(qū)建點時和“六五”前期的工作基礎(chǔ)?！熬盼濉崩?995年彩紅處航空攝影像片為信息源,采用4D技術(shù),編制了試區(qū)彩紅處正射影像圖,進(jìn)行了土地利用圖件的編制實驗研究,提高了精度與速度。2005年在“九五”的基礎(chǔ)上,對土地利用進(jìn)行了全面的調(diào)查,掌握了土地利用動態(tài)變化情況。(3)土地、耕地、林地、交通用地及限制利用的溝通用戶類型根據(jù)有關(guān)土地利用制圖規(guī)范和上黃試區(qū)的實際情況,將土地利用類型劃分為:耕地、園地、林地、草地、居民點用地、交通用地、水域和難利用的溝谷用地共8個一級類型。一級類型的耕地又進(jìn)一步劃分為水澆地、梯田、坡耕地及川臺地;林地劃分為喬木林地、灌木林地、疏林地;草地劃分為天然草地、人工草地。3結(jié)果與分析3.1上黃試區(qū)耕地、耕地及林地變化土地利用是人類經(jīng)濟(jì)社會活動作用于資源和自然環(huán)境的綜合反映,從1982～2005年,根據(jù)土地利用變化的特征,把整個研究期間劃分為兩個不同的階段,即1982～2002年,2002～2005年。前期主要為土地利用綜合治理階段,后期主要是國家退耕還林還草階段。各主要類型土地利用在不同時期變化特點如表1:(1)耕地數(shù)量減少,質(zhì)量得到提高。1982年上黃試區(qū)耕地面積為279.7hm2,到2005年耕地面積減少到79.4hm2,整個研究期間內(nèi)共減少200.3hm2,在耕地中坡耕地變化最為明顯,在整個研究期間坡耕地共減少206.6hm2。耕地變化的方向主要是耕地向園地、林地及草地轉(zhuǎn)變。(2)園地變化。園地在試區(qū)主要是指果園,果園面積變化的特點是在整個研究期間內(nèi)表現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢。研究初期,上黃試區(qū)果園面積只有0.4hm2,2005年試區(qū)果園面積為11.1hm2,增長了26.8倍。(3)林草地變化。研究初期,上黃試區(qū)林草覆蓋度為50.45%,2005年達(dá)到75.48%,整個研究期間內(nèi)提高了25.03%。林地增加明顯,1982年上黃試區(qū)林地面積僅為9.3hm2,2005年林地面積達(dá)到229.0hm2,22年間共增加了219.7hm2,增加了23.6倍。草地面積總體變化不大,但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)性變化顯著,主要表現(xiàn)為人工草地的大量增加和天然草地的急劇減少,研究初期,上黃試區(qū)人工草地面積僅為5.0hm2,2005年增長到275.5hm2,而天然草地面積從1982年的369.6hm2減少到2005年的60.0hm2。3.2不同流域土地利用變化上黃試區(qū)土地利用變化的驅(qū)動力按研究期間可主要劃分為兩個不同的階段,第一階段是從1982～2002年,這一期間土地利用變化表現(xiàn)為科技引導(dǎo)型土地利用變化(圖2),這一期間在這一試區(qū)進(jìn)行了黃土丘陵區(qū)小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合治理;第二階段是從2002～2005年,這一期間土地利用變化主要是由于國家退耕還林還草的政策因素影響,科技因素也包含在內(nèi),所以這一時期主要表現(xiàn)為科技與政策共同作用型土地利用變化,政策因素占主導(dǎo)地位。(1)“三化二提高”治理開發(fā)模式上黃試區(qū)從“六五”開始,經(jīng)過三個“五年計劃”的科技探索,基本解決了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的溫飽及生態(tài)環(huán)境不斷惡化的問題。而貧困問題還沒有得到根本的解決,試區(qū)通過5年科技攻關(guān),創(chuàng)造了在干旱貧窮山區(qū)以水土資源保育與高效利用為理論基礎(chǔ),以發(fā)展庭園經(jīng)濟(jì)為突破口的“三化二提高”治理開發(fā)模式,即宜林荒山綠化、坡耕地梯田化、平川地高效集約化,不斷提高農(nóng)民的科學(xué)文化素質(zhì)和致富技能、不斷提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。并形成了三大技術(shù)體系(以冬麥改制為中心的旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系;以早酥梨、紅梅杏等優(yōu)良果樹為中心的庭園經(jīng)濟(jì)高效農(nóng)業(yè)技術(shù)體系;以大面積灌、草地為基礎(chǔ)的農(nóng)牧結(jié)合型的畜牧業(yè)技術(shù)體系)和“一蓄二防三改”(一蓄:通過蓄水窖、小壩庫最大限度將地表徑流蓄積起來,用于時空調(diào)節(jié)與補(bǔ)充灌水;二防:通過修梯田和地膜技術(shù),防止徑流和蒸發(fā)損失;三改:薄改肥,培肥地力,提高蓄水能力;老改新,推廣良種良法,提高土壤水分利用率;旱改水,通過雨水集蓄和微灌技術(shù),在不同作物需水關(guān)鍵期進(jìn)行節(jié)水補(bǔ)灌,提高水分生產(chǎn)效率)的雨水集流高效利用模式。這些理論和技術(shù)在這時期內(nèi),為該試區(qū)土地利用變化起指引作用。(2)政策因素引起的土地利用變化這一階段,上黃試區(qū)土地利用變化主要表現(xiàn)為政策因素與科技因素共同作用,其中政策因素占主導(dǎo)地位,主要原因是國家宏觀退耕還林(草)政策,該試區(qū)從2002年至2005年,有近140.8hm2的坡耕地轉(zhuǎn)為人工草地及林地,政策因素引起該試區(qū)土地利用變化占這一時期土地利用總變化量的91.25%。4政策因素對小尺度生態(tài)環(huán)境建設(shè)的影響上黃試區(qū)是黃土丘陵區(qū)小流域,在整個研究期間內(nèi)其土地利用/土地覆被變化的特點主要表現(xiàn)為:(1)黃土丘陵小流域的生態(tài)建設(shè)的可行性。上黃試區(qū)經(jīng)過近20年的生態(tài)建設(shè),試區(qū)林草面積大幅增長,坡耕地面積大幅下降,生態(tài)環(huán)境得到根本改善。林地及人工草地分別從研究初期的9.3hm2和5.0hm2增加到2005年的229.0hm2和200.4hm2,為發(fā)展高效農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境。(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是生態(tài)環(huán)境建設(shè)的保障。上黃試區(qū)在長期經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,當(dāng)?shù)厝藗兩钏讲粩嗵岣?1982年該試區(qū)人均純收入只有42元,2005年后達(dá)到2062元,增加了近48倍。經(jīng)濟(jì)收入的提高為該試區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。(3)政策因素對小尺度土地利用/覆