易 揚(yáng)，信忠保，覃云斌，肖玉玲

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京 100083)

黃土高原地形破碎、土壤疏松、植被稀疏，是我國(guó)乃至世界著名的水土流失區(qū)。我國(guó)在黃土高原長(zhǎng)期開(kāi)展了生態(tài)恢復(fù)工作，但由于其特殊地理環(huán)境特征，生態(tài)恢復(fù)效果一直不甚理想。自1999年，我國(guó)大規(guī)模地實(shí)施了退耕還林工程，有史以來(lái)規(guī)模最大，投資最多，在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注［1-3］。黃土高原是退耕還林工程的重點(diǎn)實(shí)施區(qū)，采用自然恢復(fù)為主，人工恢復(fù)為輔的方式，經(jīng)近10年治理，黃土高原生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。隨著退耕還林工程的實(shí)施，黃土高原土地利用/景觀格局勢(shì)必隨之發(fā)生相應(yīng)變化。目前，黃土高原土地利用/景觀格局時(shí)空變化、驅(qū)動(dòng)力分析、環(huán)境影響等方面都取得了諸多進(jìn)展［4-10］。劉秀麗等計(jì)算和分析近十年寧武縣土地利用變化過(guò)程，得出黃土高原土地利用程度與供給服務(wù)和文化服務(wù)的相關(guān)性較強(qiáng)，而與調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的相關(guān)性較差［11］。朱戰(zhàn)強(qiáng)等分析了寧南黃土丘陵區(qū)的景觀格局變化，認(rèn)為退耕還林工程是當(dāng)?shù)鼐坝^格局良性演化的主要驅(qū)動(dòng)力，退耕還林后，大量耕地轉(zhuǎn)化為林地，景觀格局演化劇烈［8］。這些研究多采用Landsat TM遙感數(shù)據(jù)對(duì)大中尺度流域開(kāi)展土地利用/景觀格局研究，缺乏基于高分辨率影像對(duì)中小流域土地利用/景觀格局的定量研究，特別缺乏針對(duì)退耕還林等生態(tài)工程驅(qū)動(dòng)下的流域土地利用/景觀格局動(dòng)態(tài)的專門研究。截止目前，退耕還林工程實(shí)施已有10余年，項(xiàng)目已進(jìn)入后期鞏固階段。當(dāng)前迫切需要利用遙感/GIS手段，開(kāi)展退耕還林工程的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，客觀定量地評(píng)估它對(duì)土地利用/景觀格局的影響，為生態(tài)建設(shè)政策制定、管理和決策提供科學(xué)依據(jù)。本研究以甘肅省天水市羅玉溝流域?yàn)檠芯繀^(qū)，基于SPOT5遙感影像與GIS空間分析功能，定量評(píng)估退耕還林前后流域土地利用/生態(tài)景觀的變化強(qiáng)度與空間格局，分析土地利用/生態(tài)景觀時(shí)空變化與地形因子的相互關(guān)系，以期為黃土高原生態(tài)植被建設(shè)規(guī)劃、政策、決策等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

羅玉溝流域位于甘肅省天水市北郊，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，是黃河主要支流渭河的二級(jí)支流［12］。流域面積72.79 km2，呈狹長(zhǎng)形，羽狀溝系，平均寬度3.37 km，主溝長(zhǎng)21.63 km，海拔1165—1895 m。羅玉溝地貌屬于黃土梁狀地貌，溝深坡陡，平均坡度為19°［13］。流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均降水量為531.1 mm，年平均氣溫為10.7℃，流域91.7%的土壤為山地灰褐土。流域內(nèi)果園栽植樹(shù)種主要包括蘋果、櫻桃、桃、梨、杏，其中櫻桃和蘋果具有主導(dǎo)性;林地喬木均為人工栽植物種，主要為刺槐(Robinia pseudoacacia)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)、旱柳(Salix matsudana Roidz)和白榆(Uemus Pumila)等;灌木分布較為破碎，主要包括狼牙刺(Sophora viciifolia Honce)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn)和花椒(Zanthoxyhum bungeanum Maxim)等［14］。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)處理

本研究遙感影像為2002-08-25和2008-05-05兩期SPOT5影像，包括4個(gè)通道10 m分辨率的多光譜數(shù)據(jù)和2.5 m分辨率的全色波段數(shù)據(jù)。為提高遙感影像解譯的精度，在綜合考慮遙感影像數(shù)據(jù)光譜信息、紋理特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)所獲取的統(tǒng)計(jì)資料、地形圖及各種專題圖件，于2012年7月利用GPS完成對(duì)羅玉溝流域17個(gè)幾何校正配準(zhǔn)點(diǎn)空間定位采集工作。按照幼林地、林地、耕地、果園、裸地、草地、建設(shè)用地、居民點(diǎn)、河流、公路等10種土地利用類型，記錄118個(gè)典型土地利用樣地經(jīng)緯度，用于圖像解譯精度驗(yàn)證。利用野外采集的17個(gè)配準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)2008年全色影像進(jìn)行二次多項(xiàng)式幾何精確校正，誤差控制在0.5個(gè)象元內(nèi)，以精確校正的2008年全色影像為參考，對(duì)其余影像進(jìn)行精確校正。在ArcGIS和Erdas軟件支持下，采用監(jiān)督分類的方法進(jìn)行遙感影像計(jì)算及輔助解譯，獲得2002年和2008年2期土地利用數(shù)據(jù)，分類的總精度分別為87.50%和90.10%，Kappa系數(shù)分別是0.85和0.87。利用118個(gè)野外驗(yàn)證點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)2008年解譯影像進(jìn)行驗(yàn)證，精度為95.74%，完全滿足流域土地利用與景觀格局分析的要求。

2.2 土地利用/覆被變化研究方法

單一土地利用/覆被變化類型的面積凈變化(Nc)為土地類型一定時(shí)期內(nèi)轉(zhuǎn)入面積與轉(zhuǎn)出面積之差，總變化(Tc)指轉(zhuǎn)入面積與轉(zhuǎn)出面積之和，趨勢(shì)與狀態(tài)指數(shù)(Ps)反映了土地變化的動(dòng)態(tài)，凈變化速度(Rs)表征了土地類型面積隨時(shí)間變化的快慢?？傮w土地利用/覆被變化的面積凈變化(Sa)、總變化(Ss)、趨勢(shì)與狀態(tài)指數(shù)(Pt)和凈變化速度(Ri)反映了流域總體變化。

式中，Ua、Ub分別為研究初期和研究末期LUCC類型A的面積/hm2;ΔUout為A轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌拿娣e之和/hm2;ΔUin為其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)锳的面積之和/hm2，Uai、Ubi分別為研究初期和研究末期第i種土地類型的面積/hm2;ΔUout-i為研究時(shí)段內(nèi)第i種LUCC類型轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷拿娣e之和/hm2;ΔUin-i為其它類型轉(zhuǎn)變?yōu)榈趇種類型的面積之和/hm2;n為L(zhǎng)UCC的類型數(shù)，T為研究時(shí)段;Nc、Tc、Rs、Sa、Ss、Ri均用百分比量化/%，Ps和 Pt介于－1 與 1 之間，表征土地變化的動(dòng)態(tài)和方向［15］。

2.3 土地景觀格局變化表征模型

景觀格局既是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，又是各種生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果［16］。在景觀類型水平上分析景觀指標(biāo)時(shí)，選取退耕還林評(píng)估時(shí)常用景觀指數(shù)斑塊數(shù)、斑塊密度、平均斑塊面積、平均形狀指數(shù)、散布與并列指數(shù)、蔓延度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度共8個(gè)指標(biāo)［17，8，18］。其中，斑塊數(shù)可以決定景觀各種物種及其次生種的空間分布特征，改變物種間相互作用和協(xié)同共生的穩(wěn)定性。斑塊密度表示景觀中單位面積斑塊數(shù)量。平均斑塊面積可以表征景觀類型的破碎度。平均形狀指數(shù)可以直接表征斑塊的復(fù)雜程度。香農(nóng)多樣性指數(shù)反應(yīng)了生態(tài)學(xué)種的多樣性與物種多樣性。香農(nóng)均勻度表征了景觀中斑塊分布是否受某一優(yōu)勢(shì)類型支配或分布均勻。散布與并列指數(shù)對(duì)受到某種自然條件嚴(yán)重制約的生態(tài)系統(tǒng)特征反映顯著。蔓延度指數(shù)描述了景觀里不同拼塊的團(tuán)聚程度和延展趨勢(shì)。

2.4 地形面積分布

地形是導(dǎo)致景觀格局差異的重要原因，在人類活動(dòng)影響較大地區(qū)，地形特征通常成為控制土地利用空間分布的決定要素。為綜合反映土地利用類型的出現(xiàn)頻率，表達(dá)不同地形因子梯度(高程、坡度、坡向)上的土地覆蓋類型分布特征，利用ArcGIS空間疊加分析的方法，計(jì)算了不同地形因子下主要土地覆蓋類型的面積變化:

1)坡度面積分布 采用柵格像元統(tǒng)計(jì)的方式將研究區(qū)不同坡度分為20個(gè)坡度級(jí)，每個(gè)坡度級(jí)的面積占總流域面積的5%。

2)高程面積分布 采用柵格像元統(tǒng)計(jì)的方式將研究區(qū)不同高程分為20個(gè)高程帶，每個(gè)高程帶的面積占總流域面積的5%。

3)坡向面積分布 以正北方為0°，按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)來(lái)劃分坡向，0—45°和315°—360°為北坡;45°—90°和90°—135°為東坡;135°—180°和 180°—225°為南坡;225°—270°和 270°—315°為西坡。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用結(jié)構(gòu)及其變化

通過(guò)定量化的要素或值分析兩個(gè)時(shí)期的LUCC分類面積以及其面積變化百分比(表1)。對(duì)退耕還林前后兩期土地利用圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明:果園、幼林地、林地和耕地是羅玉溝流域主導(dǎo)性的土地利用類型，占流域總面積90%以上(圖1)。研究區(qū)自1999年退耕還林以來(lái)，耕地面積由原來(lái)5217.90 hm2下降為3707.08 hm2，下降了28.95%，而幼林地與果園面積分別由2002年的 816.02 hm2和 410.54 hm2，增加到 2008 年的 1547.52 hm2和 1061.91 hm2，分別增加了 731.50 hm2(89.64%)和 651.37 hm2(158.66%)。丘陵區(qū)主要為耕地轉(zhuǎn)變?yōu)橛琢值氐兀鴾羡謪^(qū)，特別是流域中下游人口密集地區(qū)耕地以轉(zhuǎn)變?yōu)楣麍@為主。研究時(shí)段內(nèi)草地面積有所增加，由71.02 hm2增加到131.09 hm2，凈增面積為60.07 hm2，裸地面積減少了20.39%。而居民點(diǎn)和建設(shè)用地，不同時(shí)段面積總和分別為4.98 hm2和5.86 hm2，變化不大。

圖1 退耕前后羅玉溝流域土地利用格局分布Fig.1 Distribution of land use of Luoyugou after Grain for Green

就流域總體土地利用面積變化而言，在2002至2008年間，土地利用面積總變化Ss和凈變化Sa分別為36.77%和20.68%，變化較大(表1)。導(dǎo)致這種變化的原因主要發(fā)生在研究區(qū)耕地、生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)林中。就單一土地利用變化而言，河流和耕地的狀態(tài)趨勢(shì)指數(shù)Ps分別為－1.00和－0.88，說(shuō)明這兩種土地利用類型主要轉(zhuǎn)換為其它土地利用類型，呈現(xiàn)不平衡狀態(tài)，致使河流萎縮，耕地減少。而居民點(diǎn)、幼林地、果園的趨勢(shì)與狀態(tài)指數(shù)分別為0.73、0.75和0.82，同樣處于不平衡狀態(tài)，它們面積持續(xù)擴(kuò)張。草原、裸地、林地和建設(shè)用地呈現(xiàn)較為平衡的狀態(tài)，面積變化不大。就整個(gè)研究時(shí)段而言，流域趨勢(shì)與狀態(tài)指數(shù)Pt為0.58，說(shuō)明流域內(nèi)土地利用/覆被變化處于不平衡狀態(tài)，以單向轉(zhuǎn)換為主。土地利用/覆被變化綜合凈變化速度Ri為3.21%，與其它流域相比變化速度較高，說(shuō)明研究時(shí)段內(nèi)研究區(qū)土地利用類型發(fā)生了劇烈的轉(zhuǎn)變［19］。這種趨勢(shì)主要是耕地面積的轉(zhuǎn)變?cè)斐傻?，這種變化總體可能有利于流域的生態(tài)恢復(fù)。

表1 羅玉溝流域土地類型的面積、狀態(tài)及趨勢(shì)Table 1 Area，status and trends of different land use in Luoyugou

3.2 空間格局變化

退耕還林工程實(shí)施前后，天水羅玉溝流域土地利用發(fā)生了顯著變化(表2)。耕地轉(zhuǎn)出面積總和為1575.68 hm2，其中，轉(zhuǎn)為幼林地和果園的面積分別為769.41 hm2和704.10 hm2，占總轉(zhuǎn)出面積的48.83%和44.69%(圖2)。退耕前后幼林地轉(zhuǎn)入部分面積為821.51 hm2，原有面積為816.02 hm2，轉(zhuǎn)入部分面積占原有面積的100.67%。表明研究期間耕地轉(zhuǎn)為幼林地是流域最主要的植被變化過(guò)程，植被建設(shè)效果顯著(圖2)。流域內(nèi)果園基本分布在東南方地勢(shì)較為平緩的地帶，其面積在原有基礎(chǔ)上處于擴(kuò)展趨勢(shì)，由原來(lái)的410.54 hm2增加到1061.91 hm2，面積增加了158.66%。退耕還林工程驅(qū)動(dòng)下，耕地大規(guī)模地轉(zhuǎn)為生態(tài)幼林地和果園經(jīng)濟(jì)林，這種劇烈的土地利用變化，一方面源于退耕還林工程項(xiàng)目實(shí)施，致使大量坡耕地轉(zhuǎn)為幼林地，減緩水土流失，改善生態(tài)環(huán)境;一方面由于果園經(jīng)濟(jì)效益明顯好于農(nóng)業(yè)耕種，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益驅(qū)動(dòng)下，耕地大規(guī)模地轉(zhuǎn)為更容易提高自身經(jīng)濟(jì)效益的果園，當(dāng)前多種植蘋果、櫻桃、梨。流域內(nèi)天水花牛蘋果、萬(wàn)畝櫻桃園在甘肅乃至全國(guó)都有一定的影響，近年來(lái)成為當(dāng)?shù)厝嗣裰匾慕?jīng)濟(jì)收入來(lái)源。

圖2 2002—2008年土地利用空間轉(zhuǎn)移圖Fig.2 Spatial transition diagram of land use in Luoyugou during 2002 and 2008

表2 羅玉溝流域土地類型的面積轉(zhuǎn)移矩陣/hm2Table 2 Transition matrix type of different land use in Luoyugou

3.3 景觀水平上的景觀格局分析

退耕還林后流域斑塊數(shù)增加，景觀多樣性提高，破碎度大，密度增大，斑塊平均面積逐漸減小(表3)。這種變化對(duì)許多生態(tài)過(guò)程都有影響，決定了景觀中各種物種及其次生種的空間分布特征。說(shuō)明退耕還林后，物種間相互作用和協(xié)同共生的穩(wěn)定性得到了提高，這對(duì)某些干擾的蔓延(蟲災(zāi)、火災(zāi)等)有抑制作用。

羅玉溝流域退耕還林前后的香農(nóng)多樣性指數(shù)分別為1.07和1.42，且2008年流域香農(nóng)多樣性指數(shù)與其它流域相比較高［20］，表明退耕還林后，研究區(qū)景觀多樣性提高，不定性信息含量增加，而景觀多樣性與物種多樣性的關(guān)系成正態(tài)分布，說(shuō)明退耕還林對(duì)當(dāng)?shù)匚锓N多樣性恢復(fù)起到促進(jìn)作用。香濃均勻度較小時(shí)優(yōu)勢(shì)度一般較高，可以反映出景觀受到一種或少數(shù)幾種優(yōu)勢(shì)拼塊類型所支配，2002年和2008年香濃均勻度分別為0.46和0.62，表明流域內(nèi)受到主要斑塊的支配，即耕地斑塊，但退耕還林后，林地和果園斑塊逐漸增多，香濃均勻度逐漸增大，各斑塊景觀分布逐漸向均勻方向發(fā)展。

退耕還林前后羅玉溝流域的散布與并列指數(shù)分別為56.88%和61.32%，隨時(shí)間變化呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，表明研究區(qū)不同景觀類型斑塊之間的相鄰分布整體上呈現(xiàn)均勻化的趨勢(shì)。兩個(gè)時(shí)期蔓延度指數(shù)分別為72.63%和64.03%，表明退耕后景觀形成具有多種要素的密集格局，景觀的破碎化程度較高。

綜合各個(gè)景觀格局指數(shù)，總體反應(yīng)流域退耕還林后，景觀格局更為豐富，斑塊破碎，格局密集，空間異質(zhì)性提高，這對(duì)流域內(nèi)生物多樣性恢復(fù)和植被的建設(shè)有良好促進(jìn)作用。

表3 羅玉溝流域景觀水平上的景觀格局指數(shù)Table 3 Landscape pattern index in Luoyugou on landscape level

4 討論

4.1 地形對(duì)土地利用變化的影響

在山區(qū)，地形控制了太陽(yáng)輻射和降水的空間再分配，因此能較好地指示局部的小氣候條件。地形特征包括坡向、海拔、坡度等。對(duì)研究區(qū)不同地形因子下土地利用類型進(jìn)行分析，從坡度分級(jí)(圖3)來(lái)看，退耕還林后，25°以下耕地大面積向幼林地和果園轉(zhuǎn)化，由 4445.98 hm2減少到 3368.17 hm2，果園面積由 381.59 hm2增加到 984.84 hm2，增加面積占原面積的 158.09%，耕地大面積轉(zhuǎn)化為果園。25°以上耕地面積由原來(lái)的 771.98 hm2減少到 339.21 hm2，減少了 432.77 hm2(56.06%)，而幼林地面積由原來(lái)的487.03 hm2增加到 727.09 hm2，增加了 240.06 hm2(49.29%)。25°以下耕地面積占 4種主要土地利用總面積百分比從84.83%下降到64.00%，25°以上幼林地面積百分比由36.42%上升到54.76%。這說(shuō)明研究時(shí)段內(nèi)，流域土地利用發(fā)生了劇烈變化，主要表現(xiàn)為耕地向幼林地和果園的轉(zhuǎn)變。從坡向分級(jí)(圖3)可看出退耕還林后東南西北四個(gè)坡向，果園和幼林地都大面積增加，果園面積在東坡較其它坡向有大幅度提升，占總面積百分比從原來(lái)的6.98%變?yōu)?0.00%，這可能是由于人為自主選擇造成的，農(nóng)戶選擇向陽(yáng)面的東坡發(fā)展果園可提高果樹(shù)的光照時(shí)間，增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水果。而東邊、南邊、西邊和北邊，幼林地面積占四種主要土地利用類型百分比由原來(lái)的 12.58%、12.60%、17.04%和 11.07%提升到17.64%、32.13%、29.50%和 12.67%。從高程成分級(jí)(圖3)來(lái)看，退耕還林后，耕地類型在1500 m以下由2352.52 hm2減少到1646.04 hm2，集中轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)林(果園)，1500 m以上由2865.38 hm2減少到2061.34 hm2，集中轉(zhuǎn)化為生態(tài)林(幼林地和林地)，1800 m以上幼林地和林地總面積由原來(lái)的88.65%轉(zhuǎn)變?yōu)?9.54%。退耕還林后，高海拔地區(qū)耕地幾乎全為林地，而低海拔地區(qū)植被建設(shè)也頗有成效，這能夠有效的改善研究區(qū)環(huán)境，利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)恢復(fù)。綜上，退耕還林后，流域幼林地和果園面積迅速增加，耕地面積大幅下降，低海拔緩坡區(qū)域主要向果園轉(zhuǎn)化，高海拔區(qū)域主要轉(zhuǎn)化為生態(tài)林。

4.2 降水對(duì)土地利用變化的影響

甘肅羅玉溝流域地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，具有典型的大陸季風(fēng)性氣候。流域內(nèi)降水在一定程度上會(huì)改變區(qū)域水系統(tǒng)和水環(huán)境，最終影響區(qū)域景觀的空間分布格局［21］。1986—1999年羅玉溝平均降水量為453.77 mm，2000年至2004年平均降雨量為584.92 mm，為退耕還林工程實(shí)施提供了良好的水文條件。當(dāng)然，隨著退耕還林的實(shí)施，生態(tài)植被顯著恢復(fù)也勢(shì)必影響到流域水文過(guò)程。植被及地面上枯枝落葉攔蓄降水，增加地表入滲量，減少地表徑流。根據(jù)流域水量平衡，在降水量大致相同的條件下，蒸發(fā)量增加，徑流量也會(huì)相應(yīng)減少。研究區(qū)平均徑流量為0.96 m3/s，近年來(lái)呈下降趨勢(shì)，20世紀(jì)后，平均徑流量為0.88 m3/s［22-23］。這與當(dāng)?shù)赝烁€林工程實(shí)施后，林地面積增加密切相關(guān)。

4.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)土地利用變化的影響

圖3 不同地形因子下主要地類總面積的百分比Fig.3 Percentage of primarily land use under different topographic factors

圖4 近20年羅玉溝流域降水徑流變化Fig.4 The curves of mean average precipitation and runoff trends about near 20 years in Luoy ugou

21世紀(jì)以前大部分農(nóng)戶主要以耕種作為主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源方式，退耕還林后，不少農(nóng)戶選擇種植果樹(shù)或外出務(wù)工，2004年以來(lái)，羅玉溝內(nèi)8個(gè)村種植了830 hm2歐美大櫻桃，自2008年進(jìn)入盛果時(shí)期后，每年櫻桃收入可達(dá)8000多萬(wàn)元。驅(qū)使更多農(nóng)戶選擇發(fā)展果樹(shù)種植行業(yè)。根據(jù)調(diào)查，2007年當(dāng)?shù)貎H靠農(nóng)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)收入的人口僅占23.4%，22.8%的人口選擇了同時(shí)發(fā)展第一和第二產(chǎn)業(yè)，大部分農(nóng)戶選擇外出務(wù)工，常住人口降低。2000—2005年間，研究區(qū)農(nóng)民的年凈收入從831元增加到1205元，其中退耕還林的財(cái)政補(bǔ)助對(duì)農(nóng)民凈收入起到支撐作用，且比例隨著農(nóng)民貧困程度的增加而增大［24］。研究表明隨著退耕還林工程的實(shí)施，耕地向林地轉(zhuǎn)變過(guò)程中，可降低土壤侵蝕及產(chǎn)流量、增加土壤碳儲(chǔ)量、改良土壤結(jié)構(gòu)及質(zhì)量并使土壤營(yíng)養(yǎng)元素趨于穩(wěn)定，這些都成為影響農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益的良性因子。此外，由于人口與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)用地的需求和對(duì)非農(nóng)業(yè)用地的利用隨之迅速發(fā)展，這也是引起土地利用發(fā)生改變的重要因素。土地利用變化的各項(xiàng)動(dòng)力源之間的作用并非獨(dú)立的，它們具有層次性，貢獻(xiàn)率也各不相同，但人口、經(jīng)濟(jì)狀況始終是土地利用變化的關(guān)鍵［25-26］。

4.4 政策因素對(duì)土地利用變化的影響

羅玉溝由于水土流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在政府未采取大規(guī)模生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策以前，該區(qū)一直以“低投入—低產(chǎn)—開(kāi)墾荒地—水土流失—旱災(zāi)加劇—低產(chǎn)”的方式運(yùn)營(yíng)，形成惡性循環(huán)。1986年以前，坡耕地面積占總流域的59.67%［9］。雖然流域1956年制定農(nóng)林牧生產(chǎn)及水土保持三年規(guī)定，1963年建立了劉家河、南家灣、徐家山、鹽池等大面積樣板田，但效果不甚理想。直至70年代大規(guī)模開(kāi)展農(nóng)田建設(shè)，才出現(xiàn)大面積水平梯田。該區(qū)1983年被列為試點(diǎn)小流域，1982年水平梯田面積為11700 hm2，1989年底累計(jì)達(dá)15800 hm2［27］。在20世紀(jì)80年代末期，開(kāi)展了以梯田建設(shè)為突破口的山、水、林、路綜合治理示范工程，對(duì)土地進(jìn)行了“坡耕地梯田化、宜林耕地綠化”的“兩化”行動(dòng)，至此，流域內(nèi)改變了以往的掠奪經(jīng)營(yíng)方式。

1999年以來(lái)，當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)政府號(hào)召，初步開(kāi)展了退耕還林工作，2002年流域內(nèi)全面啟動(dòng)退耕還林工程。2007年對(duì)當(dāng)?shù)?11戶人家進(jìn)行調(diào)查其中70%的農(nóng)戶參加了退耕還林，涉及土地面積巨大。退耕還林工程的實(shí)施和當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的響應(yīng)都使得當(dāng)?shù)氐耐恋乩妙愋秃蜕鷳B(tài)景觀發(fā)展了巨大的轉(zhuǎn)變［28］。至今，羅玉溝內(nèi)植被恢復(fù)已見(jiàn)成效，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整明顯加快，廣大群眾環(huán)保意識(shí)明顯增強(qiáng)，農(nóng)民收入不斷提高。但經(jīng)調(diào)查，也有農(nóng)戶表示在2018年工程補(bǔ)助停止發(fā)放時(shí)將重新開(kāi)墾退耕的土地，這將對(duì)流域內(nèi)植被恢復(fù)造成威脅，建議政府針對(duì)西北地區(qū)貧困戶，深入進(jìn)行專題調(diào)研，科學(xué)界定補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)，確保退耕還林經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償政策的合理性。

5 結(jié)論

本文在遙感影像解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合各驅(qū)動(dòng)因子，分析了退耕還林前后羅玉溝的土地利用/覆蓋動(dòng)態(tài)變化，主要結(jié)論如下:

(1)研究區(qū)耕地面積大幅度下降，28.95%的耕地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型，主要是幼林地和果園。幼林地增長(zhǎng)率為89.64%，果園增長(zhǎng)率為185.66%。整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)，土地利用變化劇烈，流域內(nèi)土地利用/覆被變化處于不平衡狀態(tài)，主要表現(xiàn)為單向轉(zhuǎn)化。

(2)各個(gè)景觀指數(shù)表明，該區(qū)最為活躍的土地利用類型(耕地)逐漸破碎化，退耕還林后，景觀格局更為豐富，空間異質(zhì)性提高，各斑塊景觀分布逐漸向均勻化方向發(fā)展，這將有利于流域內(nèi)植被建設(shè)、生物多樣性和景觀生態(tài)恢復(fù)。

(3)受地形因子的影響，退耕還林后，低海拔緩坡地段主要以耕地向果園的轉(zhuǎn)化為主，中高海拔坡度較陡的地段主要以耕地向幼林地轉(zhuǎn)化。1800 m以上高海拔地區(qū)林地面積總和占該海拔面積百分比由88.65%提升至99.54%。綜合而言，東南西北4個(gè)坡向上耕地面積下降，幼林地、果園和林地面積都有所上升。

(4)流域土地利用變化受自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多重要素綜合影響。但退耕還林生態(tài)工程實(shí)施與經(jīng)濟(jì)效益的影響處于主導(dǎo)地位。自該工程實(shí)施以來(lái)，當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)、生產(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向都發(fā)生了變化，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)了土地利用與生態(tài)景觀格局的變化。

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