第２３卷第１期 ２０１１年２月 云南地理环境研究 ＹＵＮＮＡＮ ＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＲＥＳＥＡＲＣＨ Ｖｏ／．２３，Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．，２０１１ 科尔沁沙地土地利用变化研究 李博英 ，张华 ２ （１．辽宁师范大学自然地理与空间信息科学辽宁省重点实验室，辽宁大连１１６０２９； ２．辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁大连１１６０２９） 摘要：基于研究区２０００、２００５年的土地利用矢量数据，从土地利用数量、土地利用结构以及土地利用程度３方 面分析了科尔沁沙地２０００～２００５年的土地利用变化特征，结果表明：（１）科尔沁沙地土地利用总体变化速度较 慢，综合土地利用动态度仅为０．４４％；科尔沁沙地土地利用变化的主要趋势是未利用地明显减少、建设用地与 林地迅速增加。（２）研究区各旗县的各种土地利用类型的变化都和整个科尔沁沙地的变化相当，差异不大，土 地利用结构信息熵总体呈下降态势。（３）土地利用变化程度两个模型的研究表明，科尔沁沙地土地利用程度不 断增强，用地效率明显提高，土地利用正处于发展期，综合水平较高。 关键词：土地利用数量；土地利用结构；土地利用程度；科尔沁沙地 中图分类号：乃Ｏ１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７８５２（２０１１）０ｌ—ｏ０２８—０６ 区域土地利用变化已经成为全球变化研究的热 点之一…，这主要是由于土地利用和全球环境变化 旗县两个尺度上，选用土地利用研究中能较明确反 映土地利用变化的指数，定量描述、分析研究区土 地利用数量、结构以及程度的变化特征，基于此提 出科尔沁沙地土地空间结构优化的思路，从而为土 地资源的有效管理和持续利用提供决策支持。 的关系密切，土地利用是全球环境变化的重要方 面。土地利用研究既是全球环境变化研究的组成部 分，又是深入开展全球环境变化研究的重要基础， 它积累性的变化对全球环境变化的影响极为深刻。 同时，全球环境变化对土地利用也有深刻影响，主 １研究区概况 科尔沁沙地地处中国东北地区西部，位于大兴 安岭和冀北山地之间的三角地带，西辽河水系贯穿 要包括气候变化和区域性环境变化对土地利用的影 响【２．３ Ｊ。目前国内外虽然已经进行了大量的土地利 用变化方面的研究，但多侧重于经济高速发展驱动 下城市和经济带的扩展 Ｊ，而对经济发展水平相 对较低的农牧交错区的土地利用变化研究较少－７．８ Ｊ。 事实上，近年来中国北方的农牧交错区，由于人口 其中，地理位置介于１１６。４９ ～１２３。３０ Ｅ，４２。２１ ～４５。２１ Ｎ，是全国面积最大、人口密度最高以及 交通枢纽最集中的沙地。主要分布在西辽河中、下 游主干及支流的冲积平原上。行政区域主要为阿鲁 科尔沁旗、巴林左旗、巴林右旗、翁牛特旗、敖汉 剧增，滥垦、滥牧等不合理的土地利用方式与其特 殊的气候特征（主要指春季干旱少雨多大风）相耦 合，造成该地区沙质荒漠化大面积扩展，对当地及 周边生存环境演变和可持续发展产生了严重的负面 影响¨ 。本文选取中国四大沙地之首的科尔沁沙 地作为研究区，从整个科尔沁沙地及其境内分布的 旗、通辽市（科尔沁区）、科尔沁左翼中旗、科尔 沁左翼后旗、开鲁县、库伦旗、奈曼旗、扎鲁特旗 （含霍林郭勒市）以及科尔沁右翼中旗等ｌ３个旗 县。研究区在气候类型上属于半湿润气候和半干旱 收稿日期：２０１０ ｌ１—２３；修订１３期：２０１１—０１—２１． 基金项目：教育部人文社会科学研究规划基金项目（０７ＪＡ７９００４３）． 作者简介：李博英（１９８６一），女，河北省秦皇岛山海关人，硕士研究生，研究方向为区域资源环境研究 第２３卷 李博英等：科尔沁沙地土地利用变化研究 ２９ 气候波动型，冬春干旱多风，夏秋降雨集中。降水 量自沙地的西南部向中部减少，冬春季以西北风和 偏北风为主，夏季以东南风为主；区内主要土壤类 型有栗钙土、黑垆土、沙土、草甸土和盐碱土等； ２．３土地利用结构变化指数计算 土地利用结构变化可反映出土地使用变化趋 势。为考察科尔沁沙地２０００～２００５年土地利用结 构变化，这里引入土地利用类型结构变动速度及有 主要植被为半旱生的灌木、半灌木草原 加 。 ２研究方法 ２．１土地利用类型分类 土地利用数据来源于中国科学院资源环境数据 库中的全国１：１０万土地利用数据库。该数据为土 地资源的二级分类，应用时将二级分类归并为耕 地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地（以下 简称建设用地）、未利用地６种土地利用类型，经 过图形叠加运算和统计分析，得到２０００年和２００５ 年两期的土地利用数据及其类型转移数据。 ２．２土地利用数量变化指数计算 土地利用数量变化用土地利用变化幅度和反映 土地利用速度变化土地利用动态度¨ 定量描述。 ２．２．１ 单一土地利用动态度（Ｋ） 反映研究区某一时间范围内某种土地利用类 型的数量变化情况，当时间设定为年时，Ｋ值实际 就为该区域内某一种土地利用的年变化率，其表达 式为： Ｋ＝（＼ Ｕ ，） ×一１Ｔ×１ｏ０％ 式中： 为研究时段内某一土地利用类型动态度； 、 分别为研究期初、期末某一土地利用类型 的数量， 为研究时段长。 ２．２．２综合土地利用动态度（ＬＣ） ＬＣ反映研究区域内所有类型土地在研究期问 的总体变化情况，当时间设定为年时，ＬＣ的值为 该研究区土地利用年变化率，其表达式为： ＬＣ：＝ —一×２∑ＬＵ ×专 ×１×１ ００％ 式中：ＬＣ为研究区综合土地利用动态度；ＬＵｉ为监 测起始时间第ｉ类土地利用类型面积；ＡＬＵ 为监 测时段内第 类土地利用类型转为非ｉ类土地利用 类型面积的绝对值； 为监测时段长度。 序度等指标… 。＇Ｈ］。 ２．３．１ 土地利用类型相对变化率（Ｒ） 是用来对于各个区域的土地利用类型变化差 异进行定量研究的一个常用指数。如果某一区域中 某种土地利用类型的相对变化率月小于１，就表示 该区域这种土地利用类型的变化较全区小，反之则 比全区大。其计算公式为： Ｒ＝（ＫＪＫｏ）／（Ｃ６／Ｃ ） 式中： 、 为某区域某一土地利用类型研究期初 与研究期末的面积；Ｃ Ｃ 为整个研究区域内某～ 土地利用类型研究期初与研究期末的面积。 ２．３．２ Ｓｈａｎｎｏｎ信息熵（日） Ｈ为对自然和人类活动的响应，可用Ｓｈａｎｎｏｎ 信息熵（Ｈ）来描述和刻画。Ⅳ大小反映区域土地 利用类型的多少和各类型面积分布的均匀程度，熵 值越大，表明研究区土地利用类型数越多，各土地 利用类型的面积相差越小，土地利用越均衡。当区 域内各用地类型的面积相等时，熵值达到最大，则 表明区域土地利用达到了均衡状态，其函数表达 式为： Ⅳ Ｈ＝一∑Ｐ ｉ＝１ ｌｏｇＰ 式中：Ｐ 为研究区各类土地面积占该区域土地总面 积的百分比；Ｎ为区域土地利用类型数量。 ２．４土地利用变化程度模型 引用崔峰等人 依据专家征询和文献阅读而 得出的土地利用程度分级指数表（表１），以及在 此基础上提出的土地利用程度的综合指数及土地利 用程度变化模型两个模型探讨土地利用的程度 变化。 表１ 土地利用程度分级指数 Ｔａｂ．１ Ｇｒａｄｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｒｉｓｅ ｄｅｇｒｅｅ ３Ｏ 云南地理环境研究 第２３卷 ２．４．１ 土地利用程度综合指数模型 土地利用程度综合指数ｔ的大小反映土地利用 ３ 结果与分析 程度的高低，其数学表达式为： ３．１ 土地利用数量变化分析 Ｌｉ＝１００×∑Ａｆ×Ｃ￡ ｉ＝１ 表２数据反映了２０００～２００５年科尔沁沙地土 地利用类型面积变化和土地利用动态度，结果表 明：科尔沁沙地土地利用总体变化速度较慢，２０００ ～式中：Ｌｉ为某研究区域土地利用程度综合指数；Ａ 为研究区域第ｉ级土地利用程度分级指数；Ｃ 为研 一２００５年其综合土地利用动态度为０．４４％；就单 究区域第ｉ级土地利用程度分级面积百分比；／１，为 土地利用程度分级数。 ２．４．２土地利用程度变化模型 一土地利用动态度而言，未利用地变化速度最大， 面积由２０００年的１５ ７０５．０３ ｋｍ 下降到２００５年的 １２ ７６８．５７ ｋｍ ，其年变化率为３．１２％，这种减少主 要是由于近年来对生态环境的治理，尤其是沙化和 土地盐碱化的治理有关，使得部分未利用地转化为 草地、林地等；水域的年变化率为１．５９％，水域面 积的下降不仅与研究区的生态环境恶化密切相关， 也有研究区干旱少雨以及对地下水的不合理开采等 诸多因素的影响；林地、建设用地呈大幅度的增长 趋势。林地面积由２０００年的１１ ９９４．２３ ｋｍ 增长到 ２００５年的１２ ５８２．０５ ｋｍ ，增加了５８７．８３ ｋｍ ，年 个特定范围内土地利用程度变化是多种土地 利用类型变化的结果，土地利用程度变化量和变化 率可定量地揭示该范围土地利用综合水平和变化趋 势。当变化量ＡＬ 一 ＞０或变化率Ｒ＞０时，表明该 地区土地利用处于发展期，否则处于调整期或衰退 期，其数学表达式分别为： ＡＬ６一。＝Ｌ６一 。 ＝１００×ｌ∑（Ｌ ｉＡ ｘ ）一∑（ × ）Ｉ ＝１ ｉ＝１ Ｊ 增长率为０．８２％。这是由于该区处于“三北防护 林”的重点建设地带之一，近年来国家和地方政府 投入大量资金于“三北防护林”的建设，加上国家 ∑（ ×ｃ硒）一∑（Ａ ×ｃ ） Ｒ＝上Ｌ—— —— Ｌ——一 退耕还林还草政策的实施，造成该地区林地面积有 大幅度的增长。２０００—２００５年，建设用地面积由于 经济的发展，城市化建设步伐的加快也有所增长， ２０００—２００５年共增长了１３３．７４ ，年变化率为 ∑（Ａ × ） ｉ＝１ 式中：ＡＬ 一 Ｒ分别为某区域土地利用程度变化 量和土地利用程度变化率；Ｌ Ｌ。分别为ｂ时间和 时间区域土地利用程度综合指数；Ａ 为第ｉ级土 地利用程度分级指数；Ｃ Ｃ 分别为某区域６时间 和口时间第ｉ级土地利用程度面积百分比。 ０．８５％；草地、耕地的土地利用变化速度较小，其 年变率分别为０．５０％和０．４０％。上述结果表明， 未利用地明显减少、建设用地与林地迅速增加是科 尔沁沙地２０００～２００５年来土地利用变化的主要 趋势。 表２ ２０００—２００５年科尔沁沙地土地利用类型面积变化和土地利用动态度 Ｔ ２ Ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｃｈａｎｇｅｓ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆｌａｎｄ ＵＳｅ ｔｙｐｅｓ ｉｎ Ｈｏｒｑｉｎ ｓａｎｄｙ ｌａｎｄ ｆｒｏｍ ２０００ ｔｏ ２００５
