1980-2018年祁連山南坡土地利用地形梯度變化及其地形因子地理探測

付建新,曹廣超,郭文炯

(1.太原師范學(xué)院 城鎮(zhèn)與區(qū)域發(fā)展研究所,山西 晉中 030619: 2.青藏高原地表過程與生態(tài)保育教育部重點實驗室,西寧 810008; 3.青海師范大學(xué) 青海省自然地理與環(huán)境過程重點實驗室,西寧 810008)

隨著人口增加、資源枯竭和環(huán)境污染等全球性問題日益突出，在國際地圈生物圈計劃(IGBP)和全球環(huán)境變化人文因素計劃(IHDP)的推動下，土地利用變化成為了全球變化研究的前沿和熱點領(lǐng)域[1]，尤其信息技術(shù)不斷更新，擴大了土地利用研究的深度與廣度[2]，同時也是可持續(xù)發(fā)展研究的重要內(nèi)容之一[3]。土地利用變化是特定人—地關(guān)系下多種驅(qū)動力因素共同作用的結(jié)果[4]。地形作為重要的自然因素之一，極大地影響著土地利用方向和方式的選擇[5]。

當前，學(xué)者主要以行政區(qū)[6]、地形區(qū)等[7]區(qū)域為研究區(qū)，從DEM中提取不同的地形因子，結(jié)合地形分布指數(shù)[8]、地形位指數(shù)等[9-10]方法，采用ArcGIS空間分析方法，從高程、坡度、坡向、地形起伏度等地形角度探討不同土地利用類型空間分布格局[11-14]以及單一土地利用類型和地形因子的關(guān)系[15]。早期利用DEM對土地利用的研究主要針對單一的地形因子，之后學(xué)者多以定性描述探討不同地形因子對土地利用變化的影響，就地形因子對土地利用類型的交互影響研究較少，且主要探討不同地形因子下土地利用的分布情況，對土地利用在不同地形條件下空間轉(zhuǎn)移狀況探討不多。

祁連山南坡是我國重要的水源涵養(yǎng)地和生態(tài)屏障，在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展中占有重要地位，研究區(qū)獨特。該區(qū)地形復(fù)雜多樣，垂直地帶性明顯，不同地形梯度上土地利用變化差異顯著。研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)發(fā)育年代短，穩(wěn)定性較差[16]，在寒旱生境中，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。研究區(qū)內(nèi)由于不合理開礦等工業(yè)行為，土地原有功能喪失[17-18]。受全球氣候變暖影響，冰雪及多年凍土面積消退顯著，土壤旱化、林地退化導(dǎo)致水源涵養(yǎng)力下降。草地作為該區(qū)土地利用類型的主體在高海拔地區(qū)出現(xiàn)退化現(xiàn)象[19-21]。自然和人為原因?qū)е略搮^(qū)土地利用發(fā)生顯著變化。如何實現(xiàn)不同地形條件下土地資源、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，是當下山地土地利用變化研究的重點。

基于此，選取1980—2018年5期祁連山南坡土地利用數(shù)據(jù)，利用軟件ArcGIS 10.2對不同海拔、坡度和坡向上土地利用空間分布特征進行分析，明晰不同地形條件下土地利用空間轉(zhuǎn)移的狀況，探測地形因子對土地利用的影響，以期為了解祁連山南坡土地資源狀況和規(guī)劃編修土地資源提供參考依據(jù)，對實現(xiàn)土地資源持續(xù)利用具有重要的意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

祁連山南坡(37°3′—39°5′N，98°8′—102°38′E)地處青藏高原東北部邊緣，位于黃河上游地區(qū)，是我國地形第一、二階梯的分界線，行政區(qū)劃包括門源回族自治縣、祁連縣、天峻縣東北部、剛察縣北部和海晏縣北部。海拔2 254～5 218 m，地形復(fù)雜多樣，山高、坡陡、谷深，山河相間分布，地勢西北高東南低，山脈主要包括走廊南山、托勒山、托勒南山、大通山和冷龍嶺，山脈走向大致呈西北—東南走向。河流以內(nèi)流河為主，主要包括黑河、北大河和大通河。區(qū)域內(nèi)冰川地貌廣布。受高原氣候和大陸性氣團控制，高原大陸性氣候特征明顯[22]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

遙感影像數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/DOI)，其中1980年、1990年、2000年、2010年的遙感影像數(shù)據(jù)采用的是NASA陸地衛(wèi)星Landsat-TM遙感影像數(shù)據(jù)，2018年的遙感影像數(shù)據(jù)采用的是Landsat 8遙感影像數(shù)據(jù)，成像時間集中在7—9月，空間分辨率為30 m，遙感解譯精度為95.7%。按照中國土地利用/土地覆蓋數(shù)據(jù)的三級分類系統(tǒng)，分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地6大類(附圖12)。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/sources/accessdata)，分辨率為30 m。

根據(jù)前人的研究成果，結(jié)合祁連山南坡的特點，采用ArcGIS的surface功能提取了海拔、坡度和坡向，海拔分為<2 700 m，2 700～3 200 m，3 200～3 700 m，3 700～4 200 m，4 200～4 700 m和>4 700 m。坡度分為<5°，5°～10°，10°～15°，15°～20°，20°～25°，25°～30°，30°～35°，35°～40°和>40°。坡向分為平面(-1)、北(0°～22.5°，337.5°～360°)、東北(22.5°～67.5°)、東(67.5°～112.5°)、東南(112.5°～157.5°)、南(157.5°～202.5°)、西南(202.5°～247.5°)、西(247.5°～292.5°)和西北(292.5°～337.5°)(附圖13)。

1.3 研究方法

使用ArcGIS 10.2的Spatial Analyst Tools模塊中的Extraction功能，提取不同海拔、坡度和坡向上土地利用數(shù)據(jù)，導(dǎo)出其屬性表的數(shù)據(jù)，分析土地利用的結(jié)構(gòu)變化，利用Raster Calculator進行土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣分析。使用Create Fishnet功能對研究區(qū)進行格網(wǎng)劃分，格網(wǎng)為12 km×12 km，共計224個，計算每個格網(wǎng)的土地利用程度綜合指數(shù)[23]和統(tǒng)計每個格網(wǎng)土地利用類型的面積百分比，之后采用Clip Analyst模塊進行制圖，最后統(tǒng)計因變量Y和自變量X1，X2，X3數(shù)據(jù)，使用地理探測器進行分析。

地理探測器是由王勁峰等[24]開發(fā)用以揭示事件背后驅(qū)動力的一種軟件。包括因子探測、風(fēng)險探測、交互探測和生態(tài)探測，其中因子探測和交互探測分別用來分析單一因子和雙因子對地理事物的解釋力。因子探測公式為：

交互探測用于不同影響因子之間的交互作用，即評估自變量地形因子X1和X2共同作用時是否會增加或減弱對因變量土地利用的解釋力或這些因子對土地利用的影響是相互獨立的。因子交互作用類型分為：非線性減弱、非線性增強、相互增強、相互獨立和單方減弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔、坡度和坡向土地利用空間分布

2.1.1 不同海拔土地利用空間分布 由附圖14可知，耕地主要分布在海拔<3 700 m區(qū)域，尤其集中在2 700～3 200 m區(qū)域，1980年、1990年、2000年、2010年、2018年此區(qū)域耕地面積占研究區(qū)的比例分別為2.18%，2.18%，2.16%，2.33%，2.31%，集中分布在大通河以北的門源盆地，耕地集中連片，破碎度小。3 200～3 700 m區(qū)域林地面積最大，主要分布在東南部耕地的外圍山地。3 700～4 200 m草地面積占研究區(qū)的比例最大，1980—2018年此區(qū)域草地面積占研究區(qū)的比例呈先升后降的趨勢，主要集中在西北部山地，包括央隆鄉(xiāng)、野牛溝鄉(xiāng)和木里鎮(zhèn)等。水域主要分布海拔3 200～4 200 m區(qū)域，占比由1980年的2.10%降低為2018年的1.88%，分布較為分散。55%左右的建設(shè)用地集中在2 700～3 200 m區(qū)域，占比由1980年的0.12%上升為2018年的0.14%，集中分布在門源縣城駐地浩門鎮(zhèn)北部地區(qū)，城鎮(zhèn)建設(shè)用地占主導(dǎo)地位。3 700～4 700 m區(qū)域分布有近90%的未利用土地，占比整體呈上升趨勢，主要分布在走廊南山、托勒山、托勒南山和冷龍嶺山地。

2.1.2 不同坡度土地利用空間格局 由附圖15可知，74%左右耕地分布在坡度<10°區(qū)域，其中50%集中在坡度<5°區(qū)域，集中分布在門源盆地。34%左右的林地集中分布在坡度10°～20°的區(qū)域，以坡度15°為界，<15°區(qū)域林地面積隨坡度增加而增加，>15°區(qū)域林地分布則呈相反趨勢，林地分布呈現(xiàn)整體分散，局部集中的分布格局，其中坡度10°～15°的黑河南岸的山地林地面積分布較為集中。草地面積隨坡度增加呈減少趨勢，主要集中在西北部地區(qū)，其分布與山地走向大致一致。水域呈整體分散，居中集中的格局，坡度<5°區(qū)域水域面積占全部水域面積的比重逐漸擴大。56%左右的建設(shè)用地主要集中在坡度<5°區(qū)域，研究時段內(nèi)建設(shè)用地整體呈增加趨勢，青海湖農(nóng)場、伊克烏蘭鄉(xiāng)和哈爾蓋鎮(zhèn)分布較為集中。坡度<30°區(qū)域未利用土地面積在不同坡度上的分布比例差異較小。

2.1.3 不同坡向土地利用空間格局 由附圖16可知，近40%的耕地分布在南坡和西南坡，即陽坡和半陽坡。林地主要分布在北坡、東北坡、西坡和西北坡，走向大致呈西北—東南走向，托勒山和冷龍嶺分布集中。近26%的草地分布在西坡和西南坡，其中西坡的草地整體呈增加趨勢，走廊南山和托勒山分布較為明顯，而西南坡的草地整體呈降低趨勢。水域和未利用土地在不同坡向的分布比例差異較小，分布較為分散。近35%的建設(shè)用地分布在南坡和西南坡，主要集中在浩門鎮(zhèn)和木里鎮(zhèn)，建設(shè)用地分別來自縣城建設(shè)和礦區(qū)建設(shè)。

2.2 不同海拔、坡度和坡向土地利用數(shù)量變化

2.2.1 不同海拔土地利用數(shù)量變化 由圖1可知，耕地僅分布在海拔<3 700 m的區(qū)域，其中以海拔2 700～3 200 m區(qū)域為主，2018年此區(qū)域耕地面積達55 537.83 hm2，占耕地總面積的93.29%，1980—2018年耕地面積共增加了3 690.18 hm2，其中此區(qū)域耕地面積增加最大，達3 290.31 hm2。海拔3 200～3 700 m林地面積最大，2018年達254 386.26 hm2，占林地總面積的59.47%，林地面積從3 700 m分別向高、低海拔區(qū)域逐漸減少，從變化來看，1980—2018年海拔>3 700 m區(qū)域的林地面積為增加趨勢，其中4 200～4 700 m區(qū)域林地面積增加最多，達2 154.60 hm2。草地以4 200 m為界，面積分別向高、低海拔逐漸減少，草地的變化趨勢以3 700 m為界，<3 700 m草地呈減少趨勢，>3 700 m區(qū)域為增加趨勢。水域面積隨海拔升高呈先增后減趨勢，1980—2018年，水域面積整體減少18 237.10 hm2，其中4 200～4 700 m區(qū)域水域減少面積是水域減少總面積的70.73%。除>4 700 m區(qū)域無建設(shè)用地分布，其余海拔均有分布，分布規(guī)律呈“M”型，2 700～3 200 m和3 700～4 200 m區(qū)域建設(shè)用地面積增長較快，分別增加568.71，412.56 hm2。2018年，3 700～4 700 m區(qū)域未利用土地面積達584 913.51 hm2，占未利用土地總面積的89.63%，以3 200 m為界，未利用土地在<3 200 m區(qū)域為減少趨勢，>3 200 m區(qū)域為增加趨勢，其中4 200～4 700 m區(qū)域增加最大，達11 559.87 hm2。

圖1 1980-2018年祁連山南坡不同海拔土地利用變化

2.2.2 不同坡度土地利用數(shù)量變化 由可圖2可知，耕地面積隨坡度增加呈降低趨勢，坡度<5°耕地分布面積最大，2018年達30 119.94 hm2，占耕地總面積的50.59%，1980—2018年各坡度上耕地面積均有所增加，其中坡度<5°區(qū)域增加最大，達2 063.07 hm2。林地面積由大到小分布的坡度依次為10°～15°，15°～20°，5°～10°，20°～25°，25°～30°，30°～35°，<5°，35°～40°和>40°，坡度10°～15°林地面積最大，2018年達75 013.29 hm2，1980—2018年，坡度<15°和>40°林地面積呈增加趨勢，其余坡度林地面積均為減小態(tài)勢，其中坡度5°～10°林地面積增加最大，達1 224.36 hm2。草地面積隨坡度增加呈減小趨勢，坡度<5°草地面積最大，從變化看，坡度<15°草地面積表現(xiàn)出縮減態(tài)勢，坡度<5°草地面積縮減最大，達4 644 hm2，而坡度>15°草地面積呈擴大態(tài)勢，其中坡度20°～30°草地面積擴大了3 003.39 hm2。水域面積隨坡度增加也呈減小趨勢，2018年，坡度<5°水域面積達27 738.63 hm2，坡度>40°水域面積僅為679.77 hm2，1980—2018年，除了坡度<5°的水域面積為增加趨勢，其余坡度水域面積均為減小趨勢。建設(shè)用地面積隨坡度增加呈遞減趨勢，坡度<5°建設(shè)用地面積最大，2018年為3 439.17 hm2，1980—2018年，坡度<30°建設(shè)用地面積表現(xiàn)出增加趨勢，其中坡度<5°增加面積最多，達687.06 hm2，占建設(shè)用地增加面積的71.44%。隨坡度增加未利用土地面積整體表現(xiàn)出降低趨勢，未利用土地面積在不同坡度均有所增加，其中坡度30°～35°增加最大，達2 816.55 hm2。

圖2 1980-2018年祁連山南坡不同坡度土地利用變化

2.2.3 不同坡向土地利用數(shù)量變化 由圖3可知，西南坡耕地面積分布最多，2018年達12 462.03 hm2，除了東北坡耕地面積有所減少，其余各坡向均在擴大，西南坡耕地擴大最大，達1 170.36 hm2，從北坡按順時針方向旋轉(zhuǎn)耕地面積呈先增后減態(tài)勢，西南坡增加最大，之后減小，西南坡和南坡擴大面積之和比其余坡向擴大的面積之和還多256.14 hm2，說明耕地主要集中在陽坡和半陽坡且在此坡向增加的面積最多。林地在北坡、東北坡和西北坡分布面積較大，2018年共212 230.89 hm2，占林地總面積的49.62%，東南坡和南坡林地分布較少，面積僅占林地總面積14.18%，說明林地主要集中在陰坡和半陰坡；北坡、東北坡、西坡和西北坡的林地面積為減少趨勢，東坡、東南坡、南坡和西南坡的林地面積為增加趨勢，說明林地面積在陰坡和半陰坡為減少狀態(tài)，在陽坡和半陽坡為增加狀態(tài)。草地在西南坡分布面積最大，2018年達176 854.68 hm2，和耕地、林地相比，草地在各個坡向上分布差異較?。?980—2018年草地在坡向上的變化與林地相反，北坡、東北坡、西坡和西北坡草地面積為增加趨勢，東坡、東南坡、南坡和西南坡的草地面積為減少趨勢，說明林地面積在陰坡和半陰坡處于增加狀態(tài)，在陽坡和半陽坡為減少狀態(tài)。水域在東北坡和西南坡分布面積較廣，分別達8 060.31，8 835.57 hm2，除了無坡向，其余坡向的水域面積均有所下降，其中東北坡的水域面積下降最大，為3 782.16 hm2。南坡的建設(shè)用地面積最大，2018年達1 182.15 hm2，西南坡的建設(shè)用地面積次之，為963.72 hm2，建設(shè)用地面積在每個坡向上均有所增加，其中南坡增加最大，達207.18 hm2，說明陽坡的建設(shè)用地面積最大且增加最快。東北坡和北坡較其他坡向的未利用土地面積大，二者面積之和達183 536.46 hm2，占未利用土地總面積28.12%，每個坡向上未利用土地面積均呈增加態(tài)勢，其中東北坡增加最大，達4 794.66 hm2。

圖3 1980-2018年祁連山南坡不同坡向土地利用變化

2.3 不同海拔、坡度和坡向土地利用空間變化

2.3.1 不同海拔土地利用空間變化 由圖4可知，耕地在海拔2 700～3 200 m變化最大，增加了3 290.31 hm2，增加的區(qū)域主要分布在門源種馬場的東南部和北山鄉(xiāng)的中部，門源縣縣城駐地浩門鎮(zhèn)的北部耕地面積減少較為集中。3 700～4 200 m林地面積變化最大，減少了1 625.8 hm2，默勒鄉(xiāng)和蘇吉灘鄉(xiāng)交界處減少面積較為集中；海拔2 700～3 200 m林地增加了1 285.2 hm2，新增的林地面積主要集中在門源種馬場和蘇吉灘鄉(xiāng)的交界處。草地在海拔2 700～3 200 m減少達5 244 hm2，主要集中在種馬場的東部和西南部，在海拔4 200～4 700 m增加2 154.6 hm2，增加的區(qū)域主要為默勒鄉(xiāng)和蘇吉灘鄉(xiāng)交界處。水域面積在海拔3 700～4 700 m減少了17 916.2 hm2，減少區(qū)域集中在八寶鎮(zhèn)的北部、扎麻什鄉(xiāng)的西部和北部、野牛溝鄉(xiāng)的東北部。建設(shè)用地在海拔2 700～3 200 m增加568.71 hm2，在海拔3 700～4 700 m增加412.56 hm2，新增的面積集中在浩門鎮(zhèn)北部、北山、西灘、泉口的南部和峨堡鎮(zhèn)西部，木里鎮(zhèn)和吉爾孟鄉(xiāng)的交界處建設(shè)用地減少較多。海拔3 700～4 700 m未利用土地共增加17 371.17 hm2，在八寶鎮(zhèn)的北部、扎麻什鄉(xiāng)的西部和北部、野牛溝鄉(xiāng)的東北部和野牛溝鄉(xiāng)西北部增加面積較為集中。

注：A為2 700～3 200 m;B中a為2 700～3 200 m,b為3 700～4 200 m;C中a為2 700～3 200 m,b為4 200～4 700 m;D中a為3 700～4 200 m,b為4 200～4 700 m;E中a為2 700～3 200 m,b為3 700～4 200 m;F中a為4 200～4 700 m,b為3 700～4 200 m；U為未變部分;R為減少部分;I為新增部分，下同。

2.3.2 不同坡度土地利用空間變化 坡度<5°耕地新增最多(圖5)，新增區(qū)域主要分布在門源種馬場東南部，坡度5°～10°新增的耕地面積主要分布在北山鄉(xiāng)中西部。坡度<5°和5°～10°林地面積增加了2 010.87 hm2，門源種馬場、蘇吉灘鄉(xiāng)和默勒鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界地帶的林地變化明顯。坡度5°～10°草地面積減少3 031.02 hm2，主要分布在門源種馬場東南部及其與北山鄉(xiāng)、蘇吉灘鄉(xiāng)的交界處，坡度30°～35°草地面積新增區(qū)域集中在扎麻什鄉(xiāng)的中西部。坡度25°～35°水域面積減少最集中，共減少3 342.2 hm2，集中在扎麻什鄉(xiāng)北部和中西部、野牛溝鄉(xiāng)、八寶鎮(zhèn)東北部、木里鎮(zhèn)西南部和皇城鄉(xiāng)西北部。坡度<5°建設(shè)用地面積增加最大，達687.06 hm2，主要集中在浩門鎮(zhèn)北部、木里鎮(zhèn)、吉爾孟鄉(xiāng)和峨堡鎮(zhèn)西部。坡度15°～35°未利用土地共新增10 108.08 hm2，八寶鎮(zhèn)東北部、扎麻什鄉(xiāng)北部和野牛溝鄉(xiāng)東北部變化較為集中。

2.3.3 不同坡向土地利用空間變化 由圖6可知，西南坡耕地面積新增最多，西坡和南坡增加次之，主要集中在門源種馬場東南部和北山鄉(xiāng)中西部。南坡和西南坡林地面積分別增加了3 089.88，3 030.75 hm2，北坡減少了2 692.20 hm2，門源種馬場、蘇吉灘鄉(xiāng)和默勒鎮(zhèn)附近變化較大。西南坡和南坡的草地分別減少了3 003.4，2 790.9 hm2，主要集中在北山鄉(xiāng)中西部、種馬場東南部和西南部，草地增加區(qū)域位于默勒鎮(zhèn)東部邊緣和扎麻什鄉(xiāng)中西部。東北坡和北坡水域面積分別減少3 782.2，2 671.5 hm2，其中減少的區(qū)域主要集中在八寶鎮(zhèn)的東北部、扎麻什鄉(xiāng)和皇城鄉(xiāng)，新增面積集中在種馬場、蘇吉灘鄉(xiāng)和默勒鎮(zhèn)的交處。各個坡向建設(shè)用地面積均有增加，其中南坡增加面積最大，達207.18 hm2，西南坡增加了176.49 hm2，增加較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為浩門鎮(zhèn)、北山鄉(xiāng)、西灘鄉(xiāng)、泉口鎮(zhèn)和木里鎮(zhèn)與吉爾孟鄉(xiāng)交界處。東北坡和北坡未利用土地面積增加最大，分別達4 794.65，3 682.53 hm2，新增面積主要集中在八寶鎮(zhèn)北部和扎麻什鄉(xiāng)中北部，減少面積主要集中在央隆鄉(xiāng)和野牛溝鄉(xiāng)西北部。

圖6 祁連山南坡不同坡向土地利用空間變化

2.4 不同海拔、坡度和坡向土地利用程度變化

由圖7可知，土地利用綜合指數(shù)隨海拔升高呈降低的趨勢，隨坡度增加整體呈先降后增又降的態(tài)勢，坡度35°～40°處為最大值，2018年不同海拔、坡度上土地利用綜合指數(shù)較1980年均略有下降。不同坡向上綜合指數(shù)從北坡按順時針方向旋轉(zhuǎn)整體呈先增后減趨勢，2018年不同坡向上土地利用綜合指數(shù)較1980年均有上升。

圖7 祁連山南坡不同海拔、坡度和坡向土地利用綜合指數(shù)

2.5 地形因子地理探測

因子探測分析表明(表1—2)，1980年和2018年地形因子對土地利用程度綜合指數(shù)影響程度由大到小依次為海拔、坡度和坡向，說明海拔對土地利用程度解釋力最強，而坡向則解釋不顯著。交互探測結(jié)果顯示，海拔和坡度、海拔和坡向?qū)ν恋乩贸潭扔绊懘螅露群推孪騽t影響小。從q值可得，地形因子對不同土地利用類型的影響存在差異，海拔、坡度和坡向?qū)Ω鼐杏绊懀芯繀^(qū)內(nèi)約93%和51%的耕地集中在海拔2 700～3 200 m和坡度<5°區(qū)域內(nèi)，耕地分布以陽坡和半陽坡分布為主，主要因為海拔低，水熱條件更能滿足農(nóng)作物的種植和生長；坡度>25°時，因水土流失嚴重，土壤養(yǎng)分流失，不僅不適宜發(fā)展耕地，而且加劇水土流失，造成生態(tài)環(huán)境破壞，但坡度>25°區(qū)域仍然存在約4%的耕地，故應(yīng)該退耕還林還草；陽坡和半陽坡光照能滿足農(nóng)作物的生長。交互探測結(jié)果表明，任意兩種因子交互影響均比單個因子影響大。海拔對林地的影響最大，q值分別為25.86%，22.62%，林地近60%集中在海拔3 200～3 700 m，此海拔區(qū)域既是山地迎風(fēng)坡降水多的區(qū)域，同時也是受到人類活動干擾較少的區(qū)域，故林地在此海拔區(qū)域分布較廣。交互探測對林地的影響程度由大到小依次為：海拔和坡度>海拔和坡向>坡度和坡向。由q值分析可得，坡度對草地影響最大，之后為海拔、坡向，53%的草地分布在海拔3 700～4 200 m區(qū)域，此區(qū)域相對于3 200～3 700 m區(qū)域降水減少，水分降低，植被由林地變?yōu)椴莸?，也和人為干擾少有關(guān)，坡度>10°的草地減少面積隨坡度增大呈降低趨勢，坡度越大，人為干擾因素較少。交互探測結(jié)果和林地相似。海拔和坡度對水域影響大，坡向影響小，任意兩種因子交互影響均比單個因子影響大。通過q值可知，海拔、坡度和坡向?qū)ㄔO(shè)用地均影響較大，且2018年比1980年影響程度增強，q值分別由1980年的9.57%，7.21%，6.71%增大到2018年的17.08%，12.46%，18.76%，建設(shè)用地在海拔、坡度和坡向上受到人類活動的干擾不斷增強。海拔較低、坡度較小、陽坡和半陽坡人類活動干擾程度大，建設(shè)用地面積大。任意兩種因子交互影響均比單個因子影響大。海拔對未利用土地的影響最大，近90%的未利用土地分布在海拔3 700～4 700 m的區(qū)域，研究區(qū)內(nèi)未利用土地包括沙地、裸土地、裸巖石質(zhì)地等，許多未利用土地是由草地退化或冰川消退形成，故未利用土地分布在高海拔地區(qū)，受海拔影響大。

表1 1980年和2018年土地利用類型地形影響因子q值

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

通過分析可知海拔>3 700 m區(qū)域無耕地分布，說明海拔對耕地的影響最大；隨坡度增大耕地分布逐漸收斂，說明坡度對耕地分布較為明顯，結(jié)論與臧玉珠等[11]的研究結(jié)論一致；耕地集中分布在陽坡和半陽坡，與前人研究結(jié)論基本一致[25]。綜合來看這些區(qū)域耕地分布較為集中，因為海拔較低、熱量充足，坡度小，土壤水分易被保持，土壤肥力不易流失，陽坡和半陽坡，光照充足區(qū)域，容易發(fā)展種植業(yè)，加上人類活動行為在此區(qū)域較為頻繁，土地易受到干擾，耕地和建設(shè)用地分布集中。林地和草地在海拔上的分布規(guī)律存在異同點，相同的是林草地均存在主要高海拔分布區(qū)域，不同的是林地和草地分布的最高海拔范圍不同，分別為3 200～3 700 m和3 700～4 200 m，并且分布規(guī)律分別向高海拔和低海拔遞減，說明海拔對林草地分布影響大；冀西北林地主要集中在海拔>900 m的區(qū)域[26]，與本區(qū)域的林地集中的海拔范圍3 200～3 700 m有差異，主要因為兩個研究區(qū)所處的氣候基帶和山地海拔不同。草地分布與坡度關(guān)系密切，坡度愈大草地面積愈小，這和坡度對井岡山草地的影響的結(jié)論有差異[11]，這與祁連山南坡的氣候、土壤等有關(guān)，祁連山南坡降水量不如井岡山地區(qū)多，土壤的含水量比井岡山地區(qū)少，所以祁連山南坡地區(qū)坡度愈大，土壤含水量少，植被生長條件變差，草地分布面積愈少。林草地與坡向的關(guān)系大致相反，林地面積的分布以北坡、東北坡、西坡和西北坡為主，即以陰坡和半陰坡為主，草地面積的分布以西南坡、南坡、東南坡和東坡為主，即以陽坡和半陽坡為主，此結(jié)論與前人的研究成果基本一致[23]。海拔2 700～3 200 m，3 700～4 200 m和坡度<5°區(qū)域的建設(shè)用地分布面積較多，說明建設(shè)用地受海拔和坡度影響大，2 700～3 200 m區(qū)域建設(shè)用地以城鎮(zhèn)和農(nóng)村建設(shè)為主，3 700～4 200 m區(qū)域建設(shè)用地以山區(qū)礦區(qū)建設(shè)為主，坡向?qū)ㄔO(shè)用地影響小。未利用土地受到海拔影響明顯，坡度和坡向?qū)ξ蠢猛恋赜绊戄^小。

表2 1980年和2018年土地利用類型地形影響因子交互作用q值

3.2 結(jié) 論

(1)1980—2018年，耕地、建設(shè)用地、未利用土地處于增加趨勢，其中耕地、建設(shè)用地在海拔2 700～3 200 m區(qū)域增加最多，未利用土地在海拔4 200～4 700 m區(qū)域增加最多；林地、草地、水域為減少趨勢，三者在3 700～4 200 m，2 700～3 200 m，4 200～4 700 m區(qū)域減少最多；坡度<5°的區(qū)域，耕地和建設(shè)用地增加最多，草地減少最多；30°～35°的區(qū)域，增加最多和減少最多的地類分別為未利用土地和水域；耕地、建設(shè)用地和未利用土地分別在西南坡、南坡和東北坡增加最多，林地、草地、水域分別在北坡、西南坡和東北坡減少最少。

(2)耕地和建設(shè)用地主要分布在2 700～3 200 m、坡度<5°、南坡和西南坡的門源盆地；3 200～3 700 m、坡度10°～20°和陰坡、半陰坡的區(qū)域林地分布較多，大致呈西北—東南走向，托勒山和冷龍嶺分布集中。3 700～4 200 m和西坡、西南坡區(qū)域草地面積分布較大。水域在海拔和坡向上分布差異較小，未利用土地在坡度和坡向上分布差異較小。

(3)耕地增加的區(qū)域主要分布在原來耕地分布區(qū)域的西北部，主要來源于林地；林地的變化較大的區(qū)域主要集中在門源縣和祁連縣交界處；草地變化較大的區(qū)域是門源縣和祁連縣交界處與祁連縣、天峻縣和剛察縣交界處；建設(shè)用地主要集中在門源縣城駐地和天峻縣的木里煤礦附近；研究區(qū)西北部的山地區(qū)域未利用土地變化較為明顯。

(4)地形單因子探測顯示，對土地利用影響程度由大到小依次為海拔、坡度和坡向，交互探測結(jié)果顯示，海拔和坡度、海拔和坡向?qū)ν恋乩贸潭扔绊懘蟆?/p>