干旱區(qū)土地利用-土地覆被變化及土壤養(yǎng)分、鹽分時空變異性研究.pdf

1、人類活動正以空前的速度、幅度和空間規(guī)模改變著陸地環(huán)境。人類對土地的利用所引起的土地覆被變化是全球環(huán)境變化的主要原因和重要組成部分。在全球環(huán)境變化研究中，土地利用和土地覆被變化(LUCC)越來越被認為是一個關鍵而迫切的問題。 本文在遙感與GIS技術的支持下，以新疆天山北坡瑪納斯地區(qū)20世紀80年代末期LandsatTM影像和90年末期LandsatETM影像為數(shù)據(jù)源，在已完成影像輻射糾正和幾何糾正的基礎上，目視解譯獲得了研究區(qū)相應

2、的兩個時期的土地利用矢量數(shù)據(jù)。以此數(shù)據(jù)為基礎，應用土地利用動態(tài)度模型、轉移概率矩陣以及相對變化率模型等，定量分析和研究了該地區(qū)10年間土地利用/土地覆被的時空變化特征，并詳細分析了LUCC的氣候驅動因子和人文驅動因子；利用景觀生態(tài)學方法分析了瑪納斯綠洲景觀格局變化特征；同時利用地統(tǒng)計學與GIS技術，以建設兵團121團場和沙灣縣四道河子鄉(xiāng)為研究區(qū)，在1982年121團和沙灣縣四道河子鄉(xiāng)第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)的基礎上，于2004年5野外采樣

3、獲得兩個地方相應的土壤養(yǎng)分和鹽分數(shù)據(jù)，分析和探討了土壤養(yǎng)分、鹽分的時空變異性。本文的主要結論如下： 1.從80年代末到90年代末，主要土地利用類型耕地、城鄉(xiāng)居住建設用地和水域面積增加，而林地、草地、鹽堿地和沙地面積減少。各土地利用類型之間發(fā)生了頻繁的相互轉換。轉化結果表明：耕地大量流失的面積主要轉為城鄉(xiāng)居住建設用地；同時耕地增加面積主要是由草地轉化而來，有部分增加的耕地是由鹽堿地和沙地轉化而來。草地面積的減少除了被開墾為耕地以外

4、，還有一部分草地轉化為鹽堿地。整個研究區(qū)土地利用空間分布上依次以草地轉耕地，鹽堿地轉耕地，鹽堿地轉草地，草地轉鹽堿地，草地轉城鄉(xiāng)居住建設用地分布最為廣泛。土地利用變化的主要方向依次是草地轉耕地，草地轉鹽堿地，鹽堿地轉耕地，鹽堿地轉草地和耕地轉城鄉(xiāng)居住建設用地。 總體來看，耕地開墾與耕地撂荒并存。但通過人類積極地治理鹽堿地和綠洲邊緣的沙漠化土地，綠洲化的發(fā)展趨勢要大于荒漠化趨勢。相對變化率模型表明土地利用變化存在著明顯的區(qū)域差異，

5、即石河子市和石河子墾區(qū)土地利用變化要大于沙灣縣和瑪納斯縣。氣候變化和人類活動共同驅動了土地利用/土地覆被的變化。 2.20世紀80年代末至90年代末，綠洲景觀總體多樣性呈下降趨勢，景觀的異質性程度下降，優(yōu)勢景觀類型耕地對景觀的控制在不斷增強，而沙地及鹽堿地景觀類型對景觀的控制作用有所減小。整個綠洲景觀面積加權平均斑塊分維指數(shù)有所增加，表明由于人類作用的干預使得景觀斑塊形狀越來越趨向于簡單和規(guī)則。斑塊密度的增加使景觀破碎化程度增加

6、?？傮w來看，從80年代末到90年代末，人類對景觀積極地、有利的干預使荒漠綠洲化大于綠洲荒漠化。 3.121團1982年總鹽平均含量均己達到鹽化指標，土壤總鹽和電導率隨著深度增加而逐漸減小。土壤各層電導率和總鹽的變異系數(shù)均表現(xiàn)為高度變異，隨著深度的增加，它們的變化趨勢各不相同。土壤總鹽和電導率各層的塊金基臺比(Nugget/sillratios)均表現(xiàn)為中等相關性，總鹽隨著深度增加相關性增強。洲值隨深度增加而相關性減弱。表層土壤鹽

7、分各要素的塊金基臺比為31.75﹪～49.92﹪，均表現(xiàn)為中等的空間自相關性。表明土壤表層鹽分是受地形、土壤質地、土壤類型和灌溉、排水、壓鹽、洗鹽等人類活動的影響逐漸趨向于均一化。 2004年121團四個連隊有機質含量均比1982年有所下降，全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀均比1982年有所提高，表明兵團經過22年耕作、施肥已使氮肥、磷肥明顯提高。有機質的下降則表明經過幾十年的耕作，改變了土壤原有的水、肥、氣、熱條件，加快了有

8、機質的分解速度，并充分供給農作物生長發(fā)育，致使土壤有機質下降。塊金基臺比表明速效鉀、電導率和pH具有強烈的空間相關性，速效磷、堿解氮和全氮具有中等的空間相關性；而全磷和有機質的塊金基臺比1982年和2004年的差異比較大，全磷的塊金基臺比從1982年17.74﹪增加到39.11﹪，有機質的塊金基臺比從1982年的17.57﹪增加到2004年的45.51﹪；塊金基臺比的變化表明全磷和有機質都從具有強烈空間相關性而變?yōu)榫哂兄械鹊目臻g相關性。

9、說明兵團統(tǒng)一施肥、耕作、灌溉和統(tǒng)一管理等隨機因素，在22年間已經削弱了其空間相關性，而使土壤養(yǎng)分逐漸演變?yōu)橛山Y構性因素和隨機因素共同作用。 2004年沙灣縣四道河子鄉(xiāng)有機質、速效磷含量均比1982年有所下降，堿解氮和速效磷的含量均比1982年有所提高。由于該兩個研究區(qū)富含鉀肥和磷肥、氮肥貧乏，且長期的增施磷肥和氮肥已使氮肥和磷肥提高。2004年全磷和洲的變異系數(shù)為10.98﹪和3.02﹪，為小變異，電導率和速效磷均為高度變異。有

10、機質、堿解氮和速效鉀變異系數(shù)均呈下降趨勢，但有機質的變異仍屬中等變異，堿解氮由中等變異轉為小變異，速效鉀由高度變異轉為中等變異，而速效磷的變異系數(shù)在22年間有所增加。 1982年到2004年有機質和堿解氮的塊金基臺比都發(fā)生了明顯的變化，分別從1982年的0.104﹪和0.155﹪增加到2004年的26.95﹪和35.76﹪，由強度的空間相關性變?yōu)橹械鹊目臻g相關性。速效磷的塊金基臺比變化雖非常小，但是它的變程卻從998m增加到10