1980-2020年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-1 4 修回日期:2 0 2 2-0 9-0 4 资助项目:国家自然科学基金“黄土区地表产流机制变化对植被恢复的响应”(4 2 0 7 7 0 7 5)第一作者:刘强(1 9 8 3),男,甘肃兰州人,博士,副教授,研究方向为区域资源与环境。E-m a i l:g u a n g m i n g l i u 1 9 8 31
2、6 3.c o m 通信作者:穆兴民(1 9 6 1),男,陕西华阴人,博士,研究员,博士生导师,研究方向为生态水文。E-m a i l:x mm u m s.i s w c.a c.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 2 9.刘强,尉飞鸿,夏雪,等.1 9 8 02 0 2 0年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):3 3 5-3 4 1.L I U Q i a n g,WE IF e
3、 i h o n g,X I AX u e,e t a l.L a n d s c a p eP a t t e r nE v o l u t i o na n dD r i v i n gF o r c e so fL a n dU s e i nK u y eR i v e rB a s i nf r o m1 9 8 0t o2 0 2 0J.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):3 3 5-3 4 1.1 9 8 0-2 0 2 0年窟野河流域土地利用景观格局演变及其
4、驱动力刘 强1,2,尉飞鸿1,3,夏 雪1,张明月1,王新民1,穆兴民2,徐德华4(1.天水师范学院 资源与环境工程学院,甘肃 天水7 4 1 0 0 0;2.中国科学院 水利部 水土保持研究所,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;3.东华理工大学 地球科学学院,南昌3 3 0 0 1 3;4.太原师范学院 地理科学学院,山西 晋中0 3 0 6 1 9)摘 要:目的 探讨1 9 8 02 0 2 0年窟野河流域土地利用景观演变过程及其驱动因素,为黄河全流域生态系统的管理与高质量发展提供参考。方法 选取L a n d s a t系列遥感数据为数据源,利用景观生态学和G I S空间分析对窟野河流域
5、土地利用景观格局变化特征进行分析,并结合气候数据和社会经济数据探讨了窟野河流域土地利用景观格局演变的驱动因素。结果 窟野河流域耕地面积从1 9 8 0年的1 6 7 7.9 2k m2减少到2 0 2 0年的13 6 5.5 8k m2;草地面积从1 9 8 0年的51 4 4.3 5k m2减少到2 0 2 0年的50 3 8.9 7k m2;林地面积和建设用地面积分别增加8 6.0 7k m2,7 9 8.9 6k m2,水域面积和未利用土地面积分别减少6 0.2 5k m2,4 0 8.7 2k m2。1 9 8 02 0 2 0年窟野河流域土地利用类型转移主要有未利用土地转向耕地和草地
6、,占未利用土地面积减少量的8.6 3%和6 1.4 7%;耕地、草地和未利用土地转向建设用地,占建设用地面积增加量的2 3.0 7%,5 0.9 8%和1 0.9 5%,且2 0 0 02 0 2 0年土地利用类型转移强度高于1 9 8 02 0 0 0年。流域内景观斑块表现出斑块数量增加,相连度减小,破碎化程度增加,分割度升高,凝聚度降低和复杂度上升的特征。结论 气候变化和人类活动都是造成窟野河流域土地利用景观格局演变的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是促使景观格局发生演变的主要因素,而气候变化是次要因素。关键词:黄河中游;窟野河流域;气候变化;景观格局;驱动力中图分类号:P 9 0
7、1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 3 3 5-0 7L a n d s c a p eP a t t e r nE v o l u t i o na n dD r i v i n gF o r c e so fL a n dU s e i nK u y eR i v e rB a s i nf r o m1 9 8 0t o2 0 2 0L I U Q i a n g1,2,WE IF e i h o n g1,3,X I AX u e1,Z HANG M i n g y u e1,WANGX i n m i n1,MUX i n g m
8、 i n2,XUD e h u a4(1.C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g,T i a n s h u iN o r m a lU n i v e r s i t y,T i a n s h u i,G a n s u7 4 1 0 0 0,C h i n a;2.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fS o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n go nt h eL o
9、e s sP l a t e a u,I n s t i t u t eo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,C A S&MW R,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;3.S c h o o l o fE a r t hS c i e n c e,E a s tC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,N a n c h a n g3 3 0 0 1 3,C h i n a;4.S c h o o l o fG
10、e o g r a p h yS c i e n c e,T a i y u a nN o r m a lU n i v e r s i t y,J i n z h o n g,S h a n x i0 3 0 6 1 9,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h i ss t u d ya i m st oe x p l o r et h ee v o l u t i o np r o c e s sa n dd r i v i n gf a c t o r so f l a n du s el a n d-s c a p e i nK u
11、 y eR i v e rB a s i nf r o m1 9 8 0t o2 0 2 0,a n dt op r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h em a n a g e m e n t a n dh i g h-q u a l i t yd e v e l o p m e n to f e c o s y s t e mi nt h ew h o l eY e l l o wR i v e rB a s i n.M e t h o d sL a n d s a ts e r i e sr e m o t es e n s i n gd a t
12、aw e r es e l e c t e da s t h ed a t as o u r c e,a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f l a n du s el a n d s c a p ep a t t e r nc h a n g e i nt h eK u o y eR i v e rB a s i nw e r ea n a l y z e db yl a n d s c a p ee c o l o g ya n dG I Ss p a t i a la n a l y s i s.C o m b i n e dw i t hc
13、 l i m a t ed a t aa n ds o c i o e c o n o m i cd a t a,t h ed r i v i n gf a c t o r so fl a n du s el a n d s c a p ep a t t e r ne v o l u t i o ni nK u y eR i v e rB a s i nw e r ed i s c u s s e d.R e s u l t sT h e c u l t i v a t e d l a n da r e a i n t h eK u y eR i v e rB a s i nd e c r e
14、 a s e d f r o m16 7 7.9 2k m2i n1 9 8 0 t o13 6 5.5 8k m2i n2 0 2 0.T h eg r a s s l a n da r e ad e c r e a s e d f r o m51 4 4.3 5k m2i n1 9 8 0t o50 3 8.9 7k m2i n2 0 2 0.T h ef o r e s t l a n da r e aa n dc o n s t r u c t i o nl a n da r e ai n c r e a s e db y8 6.0 7k m2a n d7 9 8.9 6k m2,r
15、e s p e c t i v e l y,w h i l et h ew a t e ra r e aa n du n u s e d l a n da r e ad e c r e a s e db y6 0.2 5k m2a n d4 0 8.7 2k m2,r e s p e c t i v e l y.F r o m1 9 8 0t o2 0 2 0,t h e t r a n s f e ro fl a n du s et y p e sw a sm a i n l yf r o m u n u s e dl a n dt oa r a b l el a n da n dg r a
16、 s s l a n d,a c c o u n t i n gf o r8.6 3%a n d6 1.4 7%o f t h e r e d u c t i o no fu n u s e d l a n da r e a.A r a b l e l a n d,g r a s s l a n da n du n u s e d l a n dt r a n s f e r r e dt oc o n s t r u c t i o nl a n da c c o u n t e df o r2 3.0 7%,5 0.9 8%a n d1 0.9 5%o ft h ei n c r e a
17、s eo fc o n s t r u c t i o nl a n da r e a,a n dt h e i n t e n s i t yo f l a n du s et y p et r a n s f e r f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0w a sh i g h e rt h a nt h a t f r o m1 9 8 0t o2 0 0 0.T h el a n d s c a p ep a t c h e s i n t h ew a t e r s h e ds h o w e d t h e c h a r a c t e r i s t i c s
18、 o f i n c r e a s i n g t h en u m b e r o f p a t c h e s,d e c r e a s i n gt h ed e g r e eo f c o n n e c t e d n e s s,i n c r e a s i n gt h ed e g r e eo f f r a g m e n t a t i o n,i n c r e a s i n gt h ed e g r e eo f s e g m e n t a t i o n,d e c r e a s i n gt h ed e g r e eo fc o h e s
19、 i o na n di n c r e a s i n gt h ec o m p l e x i t y.C o n c l u s i o nC l i m a t ec h a n g ea n dh u m a na c t i v i t i e sa r eb o t ht h e i n f l u e n c i n gf a c t o r so f l a n d s c a p ep a t t e r ne v o l u t i o ni nK u y eR i v e rB a s i n,a m o n gw h i c ht h ei n c r e a s
20、i n gh u m a na c t i v i t i e sa r et h em a i nf a c t o rp r o m o t i n gl a n d s c a p ep a t t e r ne v o l u t i o n,w h i l ec l i m a t ec h a n g e i s t h es e c o n d a r yf a c t o r.K e y w o r d s:m i d d l e r e a c h e so f t h eY e l l o wR i v e r;K u y eR i v e rB a s i n;c l i
21、 m a t e c h a n g e;l a n d s c a p ep a t t e r n;d r i v i n gf o r c e 土地利用作为一种人类活动的干预系统,是引起地表各种过程变化的主要原因之一1。土地利用的结构、过程和格局发生显著变化2,会在一定程度上造成区域水土 流失、土地退 化等 多 种 生 态 环 境 问题3-6,所以研究土地利用变化是流域水资源管理、规划与高质量发展的核心问题7。景观格局是大小不一和性状各异的景观要素在空间上的排列,是对各种自然和人类活动要素在复杂时空尺度作用的最终结果,是土地利用最直接的表现形式8-1 1。景观格局的改变影响着流域生态系统
22、的物质循环和能量流动,决定着流域景观生态系统的循环发展1 2。目前,由于受到人类活动破坏和气候变化的影响,流域土地利用景观格局正在不断发生变化,因此,进行流域景观格局动态变化与驱动力探究,是促进人地和谐共生的重要途径之一。窟野河处于半湿润半干旱区向干旱区的过渡带,是黄河全流域最重要的生态屏障之一,也是黄河流域气候变化的敏感区和生态环境脆弱区1 3-1 6,还是黄河流域水土保持工程建设的重点区域1 7-1 9。尤其是近6 0年来,气候变化和水土保持生态建设而引起的土地利用景观格局变化已致使流域景观格局发生显著变化,因此,通过土地利用景观格局分析,找出产生和控制景观格局的影响机制,可为生态环境脆弱
23、区土地资源的可持续利用的研究提供理论基础2 0-2 3。目前相关研究大多聚焦于定性分析以及现象描述,研究时间尺度较短,但是土地利用景观格局演变是一个长期的动态变化过程,短期研究难以揭示长期演变规律。基于此,研究定位于水土流失严重的黄河中游典型流域窟野河流域,选取L a n d s a t系列遥感数据,利用景观生态学和G I S空间分析对窟野河流域土地利用景观格局变化特征进行分析,并结合气候数据和社会经济数据探讨窟野河流域土地利用景观格局演变的驱动因素,以期为优化黄河全流域水资源合理分配,践行黄河流域生态保护与高质量发展的国家战略提供理论指导和科技支撑。1 研究区概况窟野河位于黄河中游晋陕交界处
24、的黄土高原丘陵沟壑区,是黄河的一级支流,全长2 4 2k m,流域面积约87 0 6k m2,地处中纬度大陆腹地,紧邻毛乌素沙漠,位 于黄土丘陵 区与鄂尔多 斯 台 地 的 交 错 过渡区,地貌类型复杂,地势呈西北高、东南低。窟野河发源于内蒙古自治区东胜区南部,自西北向东南流入陕西省,最终在神木县沙峁头村汇入黄河主河道,地理坐标位于1 0 9 2 8 1 1 0 5 2 N,3 8 2 3 3 9 5 2 E,常年受温带大陆性季风气候影响,多年平均气温约8.9 7,多年平均降水量为4 4 1mm,降水年内变化大,最大降水量主要出现在每年的7月和8月,占全年降水量的5 5%6 5%。窟野河流域土
25、壤贫瘠,结构松散,多为疏松多孔黄土和稀疏矮灌木为主的地貌景观,土壤抗水性和抗风蚀能力差,流域内植被稀少,上游主要为干草原落叶阔叶灌丛植被和沙生植物,下游多为一年或者多年草本植物,主要以耐干旱的沙蒿、沙柳、蹋郎、沙米等植物为主。窟野河流域耕地主要分布在沿河流域和地势较低的东南部地区,西北部较少;建设用地主要分布在流域的北部和中部,整体上分布于乌兰木伦河和悖牛川河两条支流附近;未利用土地主要633 水 土 保 持 研 究 第3 0卷分布在流域中部和西北部地区,其余地区主要分布林地和草地(图1)。图1 窟野河流域地理位置及水文站点分布2 数据来源与研究方法2.1 数据来源气候数 据来自中国 气象数据
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