华北、黄土高原农牧交错带土地利用变化驱动机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 邓祥征 |
| 答辩日期 | 2003-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘纪远 ; 庄大方 |
| 关键词 | 土地利用变化 驱动机制 系统动力学 CLUE-S 模型 农牧交错带 太仆寺旗 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 人类为了自身的生存和发展对土地的开发利用引起的土地覆被变化已经成 为全球环境变化的重要组成部分。只有在充分了解和掌握土地利用变化的时空格局与动态过程及其驱动机制的前提下才能解决人地之间日益突出的矛盾，最终实现区域的可持续发展。本文以区域土地利用变化的驱动机制为研究主线，以GIS空间分析技术、计量经济学与统计学理论与方法为核心支撑，以系统论、协同论为理论基础，以系统动力学模型与CLUE-S 模型为模型框架，通过对区域土地利用系统、区域土地利用变化驱动系统的逻辑框架与总体特征的辨识，实现了对区域土地利用变化驱动机制的深度发掘，构建了土地利用变化栅格系列尺度模型、土地利用变化系统动力学模型与土地利用变化时空模式的动态模拟模型，实现了区域土地利用变化规律的揭示、典型特征的概括、驱动机制的归纳、变化情景的分析及时空模式的动态模拟。 （1）土地利用变化驱动力系统是一个由自然因素和社会因素组成的复合系统。土地利用变化驱动力系统的整体性、层次性、动态性等系统性特征揭示了从系统论的观点出发分析区域土地利用变化的驱动机制及其构建系统动力学模型发掘诸影响因子的作用关系与作用强度的必要性与可能性。驱动力系统的尺度相关性特征对区域土地利用变化驱动机制的研究提出了多尺度分析的要求。土地利用变化驱动力系统的层次结构及其一般特征构成了区域土地利用变化驱动机制的逻辑框架，指导了在区域尺度上土地利用变化的规律揭示与建模分析。 （2）农牧交错带是全球环境变化中的敏感地区。尽管不同专业背景、不同领域的专家与学者对中国北方农牧交错带的概念、范围及其界定指标的认识有一定的差异，但其对交错带的核心区域及其基本特征的界定有较高的一致性。基于土地利用变化动态度模型与全国土地利用动态区划界定的华北、黄土高原农牧交错带，在突破了行政辖区界限的同时，实现了土地利用变化主体方向的一致性和区划单元空间位置的连续性的统一，加强了土地利用变化研究的时空针对性，便利于对土地利用变化时空格局的描述与揭示，从而有利于对其土地利用变化驱动机制的发掘与提炼。 （3）研究表明，华北、黄土高原农牧交错带20 世纪80 年代至90 年代末期土地利用变化的总体趋势为耕地持续增加，相应地草地面积呈现出逐渐减少的趋势，城乡工矿用地虽持续增加，但总体上增加幅度不大，林地、未利用土地面积变化呈现出明显的阶段性特征，林地的变化趋势是先上升后下降，未利用土地变化趋势是先下降、后上升的趋势，水域面积的变化呈现出持续收缩的态势。 （4）研究发现，20 世纪80 年代中期至90 年代末期农牧交错带耕地增加的面积主要来自于草地、林地和未利用土地的转移，同样，耕地减少的面积也主要转变成为草地和林地，但减少的幅度小于其增加的幅度。林地与其它土地利用类型间的转换过程主要发生在林地与耕地和草地之间，林地减少的面积大部分转变为耕地，其次转变为草地。林地增加的面积也主要来自于草地和耕地的转换。草地与其它土地利用类型的相互转换主要发生在林地和耕地、林地以及未利用土地之间。草地减少的面积大部分转变为耕地，还有较大面积的草地转变为林地和未利用土地，而草地增加的面积主要来自于耕地、林地以及未利用土地的转移，但从净变化量上来看，主要是草地被开垦为耕地，林地退化为草地，未利用土地被开垦为草地。水域与其它土地利用类型的相互转换主要发生在和耕地，草地及未利用土地之间。城乡、工矿、居住用地呈现持续增加的趋势，但幅度有限，其相互转换主要发生在与耕地与草地之间。未利用土地的转移大部分转变为草地、耕地和未利用地，同时，草地、水域与耕地转移为未利用地的幅度也很大。 （5）为加强对土地利用变化研究的时空针对性，本文以研究区土地利用变化的主导类型为主要依据，综合考虑了其生态环境、生态系统特征以及水土资源条件的差异，进行了土地利用变化的二级区划，将农牧交错带划分为11 个亚区。研究发现各个亚区上土地利用变化的程度各异、方向也有所不同，但大部分亚区耕地面积大幅增加与草地面积的相应收缩基本上反映了农牧交错带土地利用变化的典型特征。 （6）影响土地利用变化的因子可以分为自然控制因子和社会经济驱动因子，自然控制因子从其自身特性上又分为稳定少动因子和年际变动因子。稳定少动因子的自然因子在一定程度上控制了农牧交错带土地利用变化的方向与程度。将农牧交错带的20 世纪80 年代中期至90 年代末期各种土地利用类型的变化与典型的土地利用转移类型（耕地-草地、草地-耕地、林地-草地、草地-林地和草地-未利用地）叠加到各种控制因子的不同水平或分级上，各种自然控制因子对各种土地利用变化（含净变化与转移）的控制与影响作用得到了较为全面的揭示。此外，土地利用变化量（含转移量）与实现了空间插值与分级的气象因子（气温、积温、降水、湿润指数与日照百分率）的叠置分析，揭示了在各种年际变动因子的不同水平上的土地利用变化特征，各种土地利用变化类型及其数量在同一因子不同水平上的分布规律也间接地反映出该因子适宜（或不适宜）某一土地利用类型变化或转移的统计规律。年均气温与年均降水量的等值线的推移规律（10 年均值）也揭示了农牧交错带自20 世纪60 年代至90 年代末期后呈整体上变暖、趋干的态势，气温与降水的年际变化对交错带土地利用变化产生了重要的影响。 （7）本文在适当的假设条件下，利用逻辑斯蒂回归模型框架，采用最大似然估计法，构建了不同栅格尺度上农牧交错带耕地扩张与草地收缩及其驱动因子的关系模型。模型的运行结果显示，反映驱动因子与土地利用变化（耕地扩张与草地收缩）作用关系的BETA 系数随研究尺度的变化而发生显著地变化，这反映出在构建模型研究区域土地利用变化时多尺度分析的必要性。对比在各个栅格尺度上耕地扩张与草地收缩的回归方程，可以看出，各驱动因子对农牧交错带耕地扩张与草地收缩的作用有一定程度的趋同性，这也从一个侧面反映出在农牧交错带耕地扩张与草地收缩的一致性，印证了农牧交错带耕地扩张从总体上看是以对草地的侵占为代价的推论。 （8）土地利用变化驱动力系统的系统性、层次性、动态性、非线性等一系列特征确保了利用系统动力学方法来研究区域尺度土地利用变化驱动机制的可行性。本文设计的包括220 多个变量与400 多个方程的太仆寺旗土地利用变化系统动力学模型，加深了在县域水平上对土地利用变化驱动力系统的基本问题和土地利用变化驱动力系统的主要特征的认识，基本上弄清了包括人口子模块、经济子模块、种植业子模块与畜牧业子模块的社会经济因子是如何变化和相互作用，从而共同驱动太仆寺旗土地利用发生变化的过程。为了更准确性地预测土地利用变化的长期趋势，最大限度地发挥模型的功能，本文根据模型中有实际意义的弹性参数的值域设置了土地利用变化的三种模式（参考模式、生态模式与经济模式），不仅提高模型预测精度，而且获取了不同模式下的不同情境，对指导当地的生产有积极的借鉴意义。 （9）CLUE-S 模型框架提供了土地利用变化时空模拟的有效方法。在较高空间分辨率数据的支持下，本文借鉴CLUE-S 模型框架，通过发掘土地利用类型及其驱动因子的统计关系，结合太仆寺旗土地利用变化系统动力学预测出的2000-2020 年三个模式下各种土地利用类型的年度数据，设计并实践了太仆寺旗土地利用变化时空模式方案，实现了太仆寺旗土地利用变化的动态分配与情景分析。生态、经济与参考模式下太仆寺旗土地利用变化的时空分布模式的模拟结果为其制定土地利用规划乃至可持续发展战略提供了有价值的决策依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 210 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/1020]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓祥征. 华北、黄土高原农牧交错带土地利用变化驱动机制研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2003. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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