莱州湾南岸平原土地利用/覆被变化及其驱动机理研究

【摘要】：土地是人类赖以生存的基础。土地利用与土地覆被变化作为全球变化的重要组分，是目前国际研究的热点问题之一。 莱州湾南岸平原是我国地下咸水入侵灾害最严重的地区之一。与其他平原地区相比，该研究区的土地利用变化与驱动机理更为复杂。因此将它作为LUCC研究的特殊案例有一定典型性和代表性。 目前，针对山东省沿海地区咸水入侵区的LUCC研究尚未开展，本项研究是一次初步尝试。本文将咸水入侵与土地利用变化结合起来，进行综合分析研究。这对促进与补充土地利用／覆被变化的研究、探索区域土地利用变化与咸水入侵灾害相互影响的机理分析、深化认识咸水入侵区产业结构调整、区域环境综合整治等方面具有重要意义。 一、广泛收集有关资料后，综合运用RS和GIS技术，经过图像判读、图形数字化、属性数据输入、数理统计分析等阶段，获得研究区在不同时段内的土地利用现状图、土地利用／覆被变化图、土地利用转移矩阵、土地利用动态度、相对变化度、综合利用程度指数、景观格局指数等分析结果，从不同侧面阐述研究区LUCC时空规律性。运用典型相关分析提取土地利用格局综合影响因素，并以系统动力学理论为指导，建立土地利用系统动力学仿真模型，阐释土地利用变化机理，模拟并预测区域土地利用结构的变化。 二、在自然和人为因素双重影响下，研究区土地利用格局发生了明显变化。 1．不同时间阶段，土地利用结构及其变化方向不同。 1988～1995年，研究区土地资源、水资源大规模开发时期，也是咸水入侵剧烈发展阶段。在此期间，土地利用结构变化最为显著，耕地、草地、水域与未利用土地面积明显减小，土地利用程度指数增加。土地利用类型间的转化主要表现为：农业用地向非农业用地的转化。其中，变化幅度最大的是未利用土地。 而在1995～2000年间，全研究区开发速度减缓，尤其是咸水区的建设规模得到控制，咸水入侵速率与规模有不同程度的下降，土地复垦力度加大。土地利用程度综合指数表现为小幅度的下降。土地利用类型变化趋于和缓，变化幅度大大减小。耕地、草地与未利用土地面积略有增加。 2．土地利用／覆被变化具有空间分异性规律。 首先是土地利用结构具有空间差异性。淡水区具有最高的耕地面积比例，过渡区次之，咸水区最小。但是咸水区的未利用土地比例却远大于其他两区，淡水区几乎没有未利用土地，土地垦殖率极高。 其次，在不同分区，土地利用表现出迥然不同的变化特征。在1988～1995年间，咸 山东师范大学硕士学位论文 莱州湾南岸乎原土地利用/覆被变化及其驱动机理研究 水区是变化‘热点地区。咸水区的变化主要是由于建设用地面积的急剧膨胀造成的。这个 时期，过渡区成为受咸水入侵危害最严重的地区，其土地利用结构发生较大变化，但此 时人类开发.力度尚小，因此其变化程度小于咸水区。 在1995一2000年间，咸水区各种开发建设活动受到制约，土地开发力度大大减弱， 土地利用变化程度明显减小。而过渡区受咸水入侵影响趋于减弱，同时，土地复垦力度 加大。因而其动态变化程度不但没有下降，反而有所上升。 此外，通过对过渡区景观格局指数的计算发现，研究区景观多样性与均匀度均较小， 斑块大多形·状规则，分布分散且大小悬殊。格局指数随时间变化具有较为一致的变化趋 势，均在1988一1995年间发生剧烈变化，而在后一阶段变化趋于和缓，与咸水入侵发展 趋势较为一致。 三、通过以上分析，发现自然因素与社会经济因素共同作用导致了研究区的LUCC 过程与特征。 自然条件中，咸水入侵是比较突出的因子，也是可以综合反映自然驱动因素的代表 性因子。通过上述研究发现，咸水入侵与土地利用结构特征及其变化方向具有相关性， 咸水入侵快速发展阶段正是土地动态变化最为激烈的时期，而且咸淡水界限往往与水浇 地的分布北界一致。 本文通过对区域土地利用结果及其驱动因子进行统计分析，将影响研究区土地利用 变化的社会经济因素归纳为:人口增长、产业结构调整、工业发展与城镇化等综合指标。 随着研究区社会经济的发展，人口数量提高，城乡居民点与交通用地面积不断增加，耕 地面积被大量占用。同时，受经济利益驱动，研究区产业结构发生调整，二三产业比重 不断提高，第一产业比重下降，在农业内部种植业比重下降。由于产业结构的这种变化 带动区域城镇化与工业化水平的不断提升，从而导致土地利用结构的变革。 在对基本驱动因子进行初步判识的基础上，本文应用系统动力学方法，构建区域土 地利用系统，阐述LUCC驱动机制，并依据控制变量的不同，设置了三个设计方案，对 土地利用进行模拟。初步判定2010年土地利用结构的发展趋势为:耕地维持动态平衡， 林木覆盖面积大大提高，土地利用率比1988年增加了1.78个百分点。