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

1、人類活動(dòng)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(duì)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(lái)越被認(rèn)為是一個(gè)關(guān)鍵而迫切的問題。 本文在遙感與GIS技術(shù)的支持下，以新疆天山北坡瑪納斯地區(qū)20世紀(jì)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(chǔ)上，目視解譯獲得了研究區(qū)相應(yīng)

2、的兩個(gè)時(shí)期的土地利用矢量數(shù)據(jù)。以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用土地利用動(dòng)態(tài)度模型、轉(zhuǎn)移概率矩陣以及相對(duì)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(shí)空變化特征，并詳細(xì)分析了LUCC的氣候驅(qū)動(dòng)因子和人文驅(qū)動(dòng)因子；利用景觀生態(tài)學(xué)方法分析了瑪納斯綠洲景觀格局變化特征；同時(shí)利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS技術(shù)，以建設(shè)兵團(tuán)121團(tuán)場(chǎng)和沙灣縣四道河子鄉(xiāng)為研究區(qū)，在1982年121團(tuán)和沙灣縣四道河子鄉(xiāng)第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，于2004年5野外采樣

3、獲得兩個(gè)地方相應(yīng)的土壤養(yǎng)分和鹽分?jǐn)?shù)據(jù)，分析和探討了土壤養(yǎng)分、鹽分的時(shí)空變異性。本文的主要結(jié)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(shè)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(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)化結(jié)果表明：耕地大量流失的面積主要轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)居住建設(shè)用地；同時(shí)耕地增加面積主要是由草地轉(zhuǎn)化而來(lái)，有部分增加的耕地是由鹽堿地和沙地轉(zhuǎn)化而來(lái)。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(zhuǎn)化為鹽堿地。整個(gè)研究區(qū)土地利用空間分布上依次以草地轉(zhuǎn)耕地，鹽堿地轉(zhuǎn)耕地，鹽堿地轉(zhuǎn)草地，草地轉(zhuǎn)鹽堿地，草地轉(zhuǎn)城鄉(xiāng)居住建設(shè)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(zhuǎn)耕地，草地轉(zhuǎn)鹽堿地，鹽堿地轉(zhuǎn)耕地，鹽堿地轉(zhuǎn)草地和耕地轉(zhuǎn)城鄉(xiāng)居住建設(shè)用地。 總體來(lái)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(shì)要大于荒漠化趨勢(shì)。相對(duì)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(dòng)共同驅(qū)動(dòng)了土地利用/土地覆被的變化。 2.20世紀(jì)80年代末至90年代末，綠洲景觀總體多樣性呈下降趨勢(shì)，景觀的異質(zhì)性程度下降，優(yōu)勢(shì)景觀類型耕地對(duì)景觀的控制在不斷增強(qiáng)，而沙地及鹽堿地景觀類型對(duì)景觀的控制作用有所減小。整個(gè)綠洲景觀面積加權(quán)平均斑塊分維指數(shù)有所增加，表明由于人類作用的干預(yù)使得景觀斑塊形狀越來(lái)越趨向于簡(jiǎn)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(lái)看，從80年代末到90年代末，人類對(duì)景觀積極地、有利的干預(yù)使荒漠綠洲化大于綠洲荒漠化。 3.121團(tuán)1982年總鹽平均含量均己達(dá)到鹽化指標(biāo)，土壤總鹽和電導(dǎo)率隨著深度增加而逐漸減小。土壤各層電導(dǎo)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(shì)各不相同。土壤總鹽和電導(dǎo)率各層的塊金基臺(tái)比(Nugget/sillratios)均表現(xiàn)為中等相關(guān)性，總鹽隨著深度增加相關(guān)性增強(qiáng)。洲值隨深度增加而相關(guān)性減弱。表層土壤鹽

7、分各要素的塊金基臺(tái)比為31.75﹪～49.92﹪，均表現(xiàn)為中等的空間自相關(guān)性。表明土壤表層鹽分是受地形、土壤質(zhì)地、土壤類型和灌溉、排水、壓鹽、洗鹽等人類活動(dòng)的影響逐漸趨向于均一化。 2004年121團(tuán)四個(gè)連隊(duì)有機(jī)質(zhì)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(tuán)經(jīng)過22年耕作、施肥已使氮肥、磷肥明顯提高。有機(jī)質(zhì)的下降則表明經(jīng)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(jī)質(zhì)的分解速度，并充分供給農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，致使土壤有機(jī)質(zhì)下降。塊金基臺(tái)比表明速效鉀、電導(dǎo)率和pH具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，速效磷、堿解氮和全氮具有中等的空間相關(guān)性；而全磷和有機(jī)質(zhì)的塊金基臺(tái)比1982年和2004年的差異比較大，全磷的塊金基臺(tái)比從1982年17.74﹪增加到39.11﹪，有機(jī)質(zhì)的塊金基臺(tái)比從1982年的17.57﹪增加到2004年的45.51﹪；塊金基臺(tái)比的變化表明全磷和有機(jī)質(zhì)都從具有強(qiáng)烈空間相關(guān)性而變?yōu)榫哂兄械鹊目臻g相關(guān)性。

9、說明兵團(tuán)統(tǒng)一施肥、耕作、灌溉和統(tǒng)一管理等隨機(jī)因素，在22年間已經(jīng)削弱了其空間相關(guān)性，而使土壤養(yǎng)分逐漸演變?yōu)橛山Y(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)因素共同作用。 2004年沙灣縣四道河子鄉(xiāng)有機(jī)質(zhì)、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(gè)研究區(qū)富含鉀肥和磷肥、氮肥貧乏，且長(zhǎng)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(dǎo)率和速效磷均為高度變異。有

10、機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀變異系數(shù)均呈下降趨勢(shì)，但有機(jī)質(zhì)的變異仍屬中等變異，堿解氮由中等變異轉(zhuǎn)為小變異，速效鉀由高度變異轉(zhuǎn)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(jī)質(zhì)和堿解氮的塊金基臺(tái)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(qiáng)度的空間相關(guān)性變?yōu)橹械鹊目臻g相關(guān)性。速效磷的塊金基臺(tái)比變化雖非常小，但是它的變程卻從998m增加到10