皮山縣綠洲

依里哈木·買買提

摘要：本文采用遙感（RS）分析方法和地理信息系統（GIS）技術相結合，以1991—2012年的TM/ETM+數據為基礎，對比分析皮山縣綠洲21a間的土地利用/覆被時空變化情況，并在此基礎上探索皮山縣綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素。結果表明：21a間，綠洲總面積增加了209.07km2，農用地和建設用地面積增加最明顯，增加面積分別達316.72km2和33.66km2，綠洲—荒漠過渡帶自然植被（草地）面積減少了122.55km2。其中，建設用地增加面積來自于農用地和裸地，農用地增加面積來自于綠洲—荒漠過渡帶天然植被區和裸地。自然因素中的氣溫、降水變化和人為因素的共同作用是引起草地面積變化的主要驅動因素。

關鍵詞：綠洲—荒漠過渡帶；LUCC；影響因素；遙感

20世紀70年代，隨著全球氣候變化研究的深入，人們開始認識到由人類活動所導致的土地利用/覆被變化（LUCC）是引起生態環境和氣候變化的主要因素，同時也意識到這種變化對人類社會的可持續發展產生重大的影響[1]。因此，進入90年代以來，土地利用/土地覆蓋變化成為目前全球變化研究的核心主題之一[2]。

LUCC計劃研究的基本目標是提高對全球土地利用和土地覆被變化的動態過程的認識，及對人類活動與全球變化的驅動機制研究[3]。LUCC的各種驅動力在不同時間和空間尺度上都大不一樣，生物—自然驅動力可能與人類驅動力同樣重要[4]。LUCC驅動力的研究在于揭示土地利用/土地覆蓋變化的原因，內部機制和基本過程，測其未來變化發展的趨勢與結果[5]。全球環境變化和人類對自然資源的利用，將改變地表覆蓋情況；同時，變化的地表覆蓋又將影響到全球變化和土地利用方式和格局[6]。

由于皮山縣獨特的自然地理環境，人口都集中在有限的綠洲內部，其他均為沙漠，戈壁以及山區。近年來，隨著皮山縣人口的快速增長，人們不斷在綠洲—荒漠過渡帶開墾，綠洲荒漠過渡帶自然植被去不斷變成農用地。與此同時，皮山縣沙漠化也嚴重影響著耕地和自然草地。所以如何保證該地區自然環境沒有被破壞的前提下耕地可持續利用是迫切要研究的問題。本研究基于遙感技術，利用不同時期遙感影像，定量和定性地分析皮山縣綠洲—荒漠過渡帶自然植被在近21a間的時空變化狀況，并探索其影響因素，以期為該區域土地合理，可持續利用，生態環境保護提供決策支持與科學依據。

一、研究區概況

皮山縣位于新疆維吾爾自治區南部，塔克拉瑪干大沙漠南緣，喀喇昆侖山北麓。東與和田縣和墨玉縣毗鄰，西同葉城縣相連，南與印度和巴基斯坦在克什米爾的實際控制區交界，北與麥蓋提縣、巴楚縣接壤。地處東經77°31′至79°38′，北緯35°22′至39°01′?？h境南北長423km，東西寬67.5-144.5km，總面積4.14×104km2。境內地勢西南高，東北低，南部為冰山雪嶺，中部為高山和山前河谷，北部為平原及戈壁沙漠。屬暖溫帶極干旱氣候區。年平均氣溫11.9℃，極端最高氣溫41.0℃，極端最低氣溫-22.9℃，年平均有91天日最高氣溫在30℃以上。年平均日照時數2470.4小時，無霜期218天。全縣土壤共分13個土類，優勢土類是灌淤土，是皮山縣分布最廣的農業土壤，占全縣耕地面積的70%以上。皮山縣境內有山溪性中小河流五條，均發源于喀喇昆侖山的冰川雪源，靠雪水融化補給，年均流量為7.5億立方米[7]。

二、數據來源

本文根據研究內容及數據的可獲取性，所收集的遙感數據有：美國陸地資源衛星Landsat-5 TM影像和Landsat-7 ETM+影像遙感（表1）；地理數據主要有：覆蓋研究區范圍的1：100萬行政區劃圖及其矢量化數據；研究區1：100萬地形圖及其矢量化數據；皮山縣氣象局和水務管理局提供的氣候和水文統計資料（主要是氣溫、降水和水文）；還有關于該地區人口，土壤，社會經濟資料和前人研究成就等資料。

三、研究方法

（一）遙感影像預處理

在遙感圖像處理軟件ENVI4.5的支持下，對2000年的Landsat TM影像圖做輻射糾正和幾何校正，其它Landsat TM/ETM+影像均以校正好的2000年Landsat TM影像為基準進行影像間的配準和對比校正，精度控制在0.3個像元內。最后根據主要研究內容從拼接圖中切割出研究區水資源分布比較集中的區域。由于皮山綠洲北部為廣闊的塔克拉瑪干沙漠而南部為山脈，所以根據主要研究內容，切割出了綠洲—荒漠過渡帶主要分布的區域。

（二）土地利用/土地覆蓋信息提取

在土地利用類型研究中，獲得較高的分類精度是至關重要的，文中采用分類結果精度較高的復合分類法（Combined optimum fuzzy clustering and supervised classification，COFCS）進行土地利用分類[8]。土地利用/土地覆被類型的劃分是進行LUCC過程和趨勢研究的首要步驟[9]。本研究中土地利用類型劃分依據中國土地資源分類系統，結合皮山綠洲的實際情況，把研究區的土地利用類型劃分為農用地（林地，耕地），草地（天然植被），水域（河流，水庫，坑塘），建設用地（居民點，城鎮）和裸地（沙漠，戈壁）等5個一級類型。最終分類結果如圖1所示。最后對各時期遙感影像分類結果進行精度檢驗，各時期分類結果Kappa系數和總體精度分別均高于0.92和93%以上，表明誤分類率比較低，能滿足后期綜合分析工作要求。

四、結果與分析

（一）綠洲土地利用時空變化分析

通過定量分析土地利用/覆被類型的總量變化，可以掌握土地利用變化總趨勢同時可以更好地理解結構變化特征。從表2可知，從1991年到2012年，皮山縣綠洲土地利用發生特別明顯的變化，這些變化主要體現在綠洲—荒漠過渡帶天然植被轉換成耕地和建設用地面積的急劇增加上。21a研究時段內，綠洲總面積增加了209.07km2，建設用地和農用地增加明顯，分別增加了33.66km2和316.72km2；由于草地和水域受氣候變化影響很大，面積變化呈波動式減少趨勢。

從表3可以看出土地利用類型變化的幅度和方向。21a間，增加的建設用地面積主要來源于農用地和裸地分別占新增建設用地面積的35.47%和64.62%，農用地變成裸地和農用地變成城市是農用地面積減少的主要形式。新開墾的凈增316.72km2農用地面積中，20.5%農用地面積來自于草地轉換農用地，85.57%面積來自于裸地。綠洲—荒漠過渡帶天然植被（草地）增加面積來源于裸地和水域，增加面積達29.48km2，但減少面積是增加面積的4倍以上達122.55km2。開墾造田和氣候因素是引起綠洲—荒漠過渡帶天然植被面積減少的主要原因。

（二）綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素分析

1、氣候變化的影響

整個塔里木盆地南部綠洲地區生態環境極其脆弱，對外界因素作用極其敏感[10]。皮山縣是典型的干旱地區，沙漠侵害綠洲極為嚴重。該縣是和田地區遭受沙埋最為嚴重的3個縣區之一[11]。皮山縣自然降水十分稀少，分布不均勻，年際變化大，具有季節變化明顯的特點。年平均降水量49.8mm，蒸發量達到2493.4mm。由于極端干旱的氣候，多風沙，綠洲邊緣土地的干旱缺水，源源不斷的沙物質來源，以及水資源利用不能保證對綠洲邊緣供水，能源短缺所帶來的荒漠，沙漠天然植被的持久掠奪（薪材）使過渡帶喪失，沙丘復活，沙地風蝕，流沙形成和移動等的影響，造成在皮山綠洲邊緣地帶，耕地受到沙漠侵害不僅使得數量逐漸減少，耕地質量也隨之下降。

2、水資源制約性因素

干旱區綠洲受水資源分布的嚴格制約，綠洲的大小和規模取決于水量的多少。皮山綠洲水資源的問題主要表現在水資源的空間分布不均，季節性較強，泥沙含量較大等方面。境內有5條山溪性河流，均發源于喀喇昆侖山冰川雪山，流經各綠洲農田。從現有的綠洲面積看，皮山縣水資源只能夠維持現有綠洲的需求。隨著人口的不斷增加，不斷墾荒，皮山縣有限水資源無法為綠洲-荒漠過渡帶的自然植被提供足夠的水。雖然地下水資源豐富，但利用率較低。由于水庫建設的規劃不合理，迫使周圍地域的地下水位升高，土壤鹽漬化日益嚴重，對綠洲和綠洲周圍過渡帶天然草地未來的發展有一定的制約性。

3、人為因素

人口作為社會活動的主體，對土地利用與土地覆蓋變化的影響起著重要的作用[12]。人口密度與土地利用變化速率成正相關關系，人口增長速度越快，土地利用變化也越快。

隨著社會經濟的發展，人們對環境保護生態建設和可持續發展認識的不斷提高，有關學者對皮山綠洲的荒漠化現狀給予了特別的關注，在深入實地考察的基礎上，從理論上提出了大量的合理化建議和科學的防治措施，特別是近年來皮山縣積極采取封育措施，改善生態環境，為促使區域生態環境向良性循環方向發展提供了有力的保障。

人口的增加需要更多的住房、交通用地和娛樂場所等建設用地。農村建房，修建公路等都在大量的占用耕地和草地。國家實行土地用途管制的目的和作用在于強制性地嚴格限制農用地轉為建設用地，控制建設用地總量，對耕地實行特殊保護，促進經濟增長方式和土地利用方式由粗放型向集約型轉變，保障糧食安全、保障經濟發展，保障生態安全，實現社會經濟可持續發展的目標。在我國目前人地矛盾十分緊張的情況下，實施土地用途管制制度有其現實的必然性和重要意義。隨著經濟的發展，工業化和城市化程度提高，土地的不合理利用和浪費現象十分嚴重。所以國家不斷地調整土地管理政策，制定了與現階段經濟發展相適應的土地管理政策，以實現土地合理，可持續利用。

五、結論

在遙感（RS）技術和地理信息系統（GIS）技術的支持下，以1遙感數據為基礎，對比分析研究區土地利用/覆被時空變化情況，并在此基礎上探索綠洲—荒漠過渡帶自然植被變化的影響因素是為快速查明區域土地利用結構變化的原因的最有效手段。

通過定量分析土地利用/覆被類型的總量變化可以得出：皮山縣綠洲土地利用類型中，耕地和建設用地面積呈始終增加的趨勢，增加面積主要來自于耕地、草地和裸地。天草地面積變化是有自然因素和人為因素共同作用引起的。（作者單位：新疆煤田地質局一五六煤田地質勘探隊）

參考文獻：

[1]Turner B LⅡ，Meyer W B，Skole D L.Global land use/land cover change：towards an integrated study[J].Ambio，1994，23（1）：91–95.

[2]李秀彬.全球環境變化研究的核心領域：土地利用/土地覆被變化的國際研究動向[J].地理學報，1996，51（6）：553–558.

[3]鄭直，董煒華，程秀娟.土地利用/土地覆蓋變化研究[J].長春師范學院學報（自然科學版），2009，28（3）：045–052.

[4]伍光和，蔡運龍.綜合自然地理學[M].高等教育出版社，2004，282–309.

[5]汪小欽，王欽敏，勵惠國等.黃河三角洲土地利用/覆蓋變化驅動力分析[J].資源科學，2007，29（05）：175–181.

[6]王讓會，孫洪波，趙振勇.新疆且末綠洲土地利用變化機制與驅動力分析[J].干旱區地理，2005，6（07）：849–855.

[7]艾克拜爾·買提尼牙孜，阿里木江·卡斯木，依克木·買買提.新疆皮山縣綠洲需水量變化與綠洲穩定性[J].水土保持通報，2015，35（6）：329-334.

[8]胡江玲，金海龍.新疆精河流域LUCC及其驅動因素分析[J].干旱區資源與環境，2010，24（8）：042–046.

[9]竇燕，陳曦，包安明.近40年和田河流域土地利用動態變化及其生態環境效應[J].干旱區地理，2008，3（07）：449–455.

[10]丁建麗，塔西甫拉提·特依拜.3S技術在綠洲土地覆蓋變化研究中的應用研究—以新疆于田綠洲為例[J].生態學雜志，2005，24（11）：1277–1282.

[11]阿力木江·牙生，藍利，程紅梅等.新疆皮山地區土地沙漠化動態遙感監測分析[J].水土保持通報，2010，30（4）：115–120.

[12]馬曉麗.新疆和田地區耕地變化及可持續利用評價研究[D].新疆大學，2009.