基于GIS的干旱半干旱地區(qū)未利用地空間變化的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度

王曉瑩,劉新平

基于GIS的干旱半干旱地區(qū)未利用地空間變化的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度

王曉瑩,劉新平*

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué), 新疆 烏魯木齊 830052

為了探尋干旱半干旱地區(qū)未利用地時(shí)空變化對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，利用和田地區(qū)1990年、2000年、2010年、2020年4期柵格數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS技術(shù)，通過(guò)計(jì)算和田地區(qū)4個(gè)研究時(shí)段未利用地的變化率、變化率指數(shù)、景觀格局指數(shù)來(lái)測(cè)度未利用地變化對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：（1）荒草地、沙地與戈壁兩種地類的轉(zhuǎn)化，是和田地區(qū)土地生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因之一；（2）和田地區(qū)的土地生態(tài)安全狀況不容樂(lè)觀，農(nóng)牧業(yè)快速發(fā)展、生態(tài)用地過(guò)度轉(zhuǎn)型為耕地和牧草地使和田地區(qū)的土地生態(tài)環(huán)境不斷惡化；（3）近30年間，和田地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度不斷上升，土地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力減弱，和田地區(qū)生態(tài)狀況仍有惡化的趨勢(shì)。

土地利用; 空間變化; 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是指由于自然災(zāi)害、人為活動(dòng)共同作用導(dǎo)致的結(jié)果疊加而對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成干擾，從而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)功能被削弱[1]。新疆地域遼闊，未利用地資源豐富，和田地區(qū)的未利用地占據(jù)了區(qū)域土地總面積的70%，對(duì)和田地區(qū)未利用地分布的時(shí)空變化進(jìn)行研究，有助于更準(zhǔn)確的界定人為活動(dòng)如對(duì)土地生態(tài)環(huán)境的影響程度，而未利用地的變化則反映出了當(dāng)?shù)赝恋刭Y源利用的格局和變化，直接影響了區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的安全狀況，因此，尋找未利用地的時(shí)空變化規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)研究區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，可以為土地資源的合理利用提供理論參考，同時(shí)對(duì)維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全具有現(xiàn)實(shí)意義。未利用地的時(shí)空變化過(guò)程極其復(fù)雜，具有地域性。同時(shí)受多種因素的影響，自然條件、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等都是其變化的重要驅(qū)動(dòng)力，又具有綜合性。隨著人為活動(dòng)給土地資源造成的壓力不斷增大，土地生態(tài)環(huán)境面臨的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加，如何科學(xué)的對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)度、預(yù)防、化解成為了目前土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的重點(diǎn)。Laura.E.Jackson認(rèn)為土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的主要任務(wù)是給造成風(fēng)險(xiǎn)的原因進(jìn)行排序，篩選出其中最主要的風(fēng)險(xiǎn)因素并對(duì)其進(jìn)行遏制，緩解區(qū)域內(nèi)的生態(tài)退化；Zhangchangqing側(cè)重于對(duì)評(píng)價(jià)模型的研究，他對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了創(chuàng)新，并以此對(duì)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。劉引鴿在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步創(chuàng)新，采用多種評(píng)價(jià)方法，將所有可能影響到土地生態(tài)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分類，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，估算土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；徐蘭等結(jié)合了景觀生態(tài)學(xué)，利用景觀格局指數(shù)建立評(píng)價(jià)模型，研究了土地時(shí)空分布變化如何對(duì)農(nóng)牧交錯(cuò)帶典型流域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響[2]。

在研究尺度方面，目前已有的研究涵蓋了省、市、縣，研究區(qū)域涉及了流域、綠洲、平原、高原等[3]。但是針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的未利用地變化研究卻極少，并且在未利用地變化過(guò)程的分析中，忽略了將時(shí)間和空間的結(jié)合。因此，本文以新疆維吾爾自治區(qū)典型干旱地區(qū)和田地區(qū)為例，重點(diǎn)研究該區(qū)域1990-2020年未利用地的變化，以及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，以期為干旱半干旱地區(qū)土地資源的合理利用及區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

和田地區(qū)地處新疆維吾爾自治區(qū)南隅，位于東經(jīng)79.92°，北緯37.12°，占地2 492.7萬(wàn)hm2，現(xiàn)轄1個(gè)市、7個(gè)縣。境內(nèi)地形起伏大，最高點(diǎn)海拔5 500 m，最低點(diǎn)海拔1 250 m，屬干旱半干旱地區(qū)，具有氣候干旱、土地沙化嚴(yán)重等特征，屬暖溫帶極端干旱的荒漠氣候，風(fēng)沙天多，日照強(qiáng)，南部山區(qū)年均降水量127.5～201.2 mm，綠洲平原區(qū)年均降水量28.9～47.1 mm。屬于新疆降水量最少的區(qū)域之一。土地保土、保肥、保水能力極差，自然災(zāi)害頻繁。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究當(dāng)中采用了1990年、2000年、2010、2020年四期柵格數(shù)據(jù)，分辨率均為1 000 m。在獲得柵格數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在ArcGIS中對(duì)圖像進(jìn)行裁剪，得到的1990年、2000年、2010年、2020年的土地利用數(shù)據(jù)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)《基于生態(tài)安全的未利用地轉(zhuǎn)型研究》，本文研究的未利用地類型主要是5類，分別為荒草地、水域、沙地與戈壁、鹽沼地、裸土裸巖[4]。根據(jù)中科院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心提供的土地利用數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)土地利用類型包括6個(gè)一級(jí)類型：耕地（1）、林地（2）、草地（3）、水域（4）、建設(shè)用地（5）和未利用地（6）；以及25個(gè)二級(jí)類型）選取草地（3）中的低覆蓋度草地（33）作為荒草地類。選取整個(gè)水域（4）作為一個(gè)未利用地類。合并未利用地（6）中的沙地（61）戈壁（62）作為沙地與戈壁地類。合并未利用地（6）中的鹽堿地（63）沼澤地（4）作為鹽沼地地類。合并未利用地（6）中的裸土地（65）裸巖石質(zhì)地（66）其它未利用土地（67）作為裸土裸巖地類。

2.2 研究方法

2.2.1 未利用地動(dòng)態(tài)變化空間分析模型本文引用未利用地動(dòng)態(tài)變化空間分析模型，對(duì)和田地區(qū)未利用地變化在研究期間的活躍和強(qiáng)烈程度進(jìn)行測(cè)度，其計(jì)算公式為：

式中：第種未利用地類型的轉(zhuǎn)出速率為TRL；第種未利用地類型的轉(zhuǎn)入速率為TRL；第種未利用地類型的空間變化速率為CCL；研究初期第種未利用地類型的面積為LA(i,t1)；研究期間第種未利用地類型未變化部分的為ULA；研究期間第種未利用地類型轉(zhuǎn)移部分的面積為LA(i,t1)-ULA；研究期間新增部分面積為LA(i,t2)-ULA；研究期初、期末的時(shí)間分別為1,2。

式中：第種未利用地類型的空間變化率指數(shù)為F，研究期間該類型未利用地變化為?V；研究區(qū)面積為；研究期初、期末的時(shí)間為1,2。

2.2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)根據(jù)和田地區(qū)各個(gè)土地利用類型的面積，對(duì)土地利用類型和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性進(jìn)行分析，構(gòu)建各土地要素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)。其表達(dá)公式為：

式中，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為，土地要素總數(shù)量為，土地總面積為，A代表第類土地要素的面積，生態(tài)損失的差異為R。

2.2.4 未利用地轉(zhuǎn)型綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)度的指標(biāo)選取現(xiàn)有研究往往從景觀的抗干擾能力和脆弱程度來(lái)衡量景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，衡量景觀抵御外力侵?jǐn)_的能力通常選取景觀破碎度指數(shù)、分離度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，定量分析各類型景觀在外力干擾中受到的損失通常選取景觀干擾度指數(shù)、脆弱度指數(shù)、生態(tài)損失差異[6]。本研究借鑒已有研究成果，選取6個(gè)景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo)建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表 1 景觀指標(biāo)

3 結(jié)果與分析

3.1 未利用地轉(zhuǎn)型的空間類型

使用ArcGis10.2中ArcToolbox（SpatialAnalystReclassify，RasterCalulator）對(duì)四期柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到和田地區(qū)1990-2000年、2000-2010年、2010-2020年未利用地空間變化，可以地看出和田地區(qū)近30年來(lái)各縣市未利用地類型的變化情況。

表 2 和田地區(qū)1990至2000年未利用地轉(zhuǎn)移矩陣/hm2

數(shù)據(jù)來(lái)源：《和田地區(qū)土地利用統(tǒng)計(jì)表》。下同。 Data from the statistic table of lands in Hetian District. The same as follows.

表 3 和田地區(qū)2000-2010年未利用地轉(zhuǎn)移矩陣表/hm2

1990-2000年間，和田縣、墨玉縣、皮山縣的未利用地大多轉(zhuǎn)為耕地，策勒縣、洛浦縣的未利用地大多轉(zhuǎn)為草地；2000-2010年間，皮山縣、洛浦縣的未利用地大多轉(zhuǎn)為草地，和田縣、墨玉縣的未利用地大多轉(zhuǎn)為耕地；2010-2020年間，和田市、和田縣、墨玉縣、皮山縣的未利用地大多轉(zhuǎn)為耕地，各縣轉(zhuǎn)為農(nóng)村居民點(diǎn)的未利用地均有增加。

根據(jù)不同未利用地類型轉(zhuǎn)出及轉(zhuǎn)入（圖1），可知：1990-2000年期間，荒草地變化較為強(qiáng)烈，轉(zhuǎn)出占比為（45.48％），鹽沼地轉(zhuǎn)入占比最?。?.69％），荒草地主要轉(zhuǎn)為耕地、草地，可見(jiàn)區(qū)域荒草地的被不斷擴(kuò)張的耕地和草地侵占，農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致荒草地面積銳減；沙地與戈壁的轉(zhuǎn)入占比最大（42.83％），主要由荒草地和鹽沼地轉(zhuǎn)化而來(lái)；鹽沼地的轉(zhuǎn)出占比最?。?.90％）。2000-2010年期間（圖2），沙地與戈壁的轉(zhuǎn)出占比最大（67.52％），主要去向?yàn)楦睾筒莸?，鹽沼地的轉(zhuǎn)入占比最大（53.51％），主要由草地和耕地轉(zhuǎn)化而來(lái)[7]。裸土裸巖轉(zhuǎn)出占比最?。?.05％），水域的轉(zhuǎn)入占比最?。?.64％）。2010-2020年期間（圖3），荒草地的轉(zhuǎn)出占比最大（40.95％），主要轉(zhuǎn)為了沙地、耕地和草地，其轉(zhuǎn)入占比也最大（42.38％），主要由裸土裸巖轉(zhuǎn)化而來(lái)。鹽沼地轉(zhuǎn)出占比最小（2.02％），水域轉(zhuǎn)入占比最?。?.27％）。

總體來(lái)看，荒草地和鹽沼地大多轉(zhuǎn)為耕地和草地，沙地與戈壁大幅增加，水域大幅縮減。分時(shí)段看，1990-2000年，未利用地主要在耕地、草地、荒草地沙地與戈壁、裸土裸巖間轉(zhuǎn)化；2000-2010年，未利用地主要在荒草地、耕地間轉(zhuǎn)化；2010-2020年間，未利用地在各個(gè)地類間均有明顯轉(zhuǎn)換。

圖 1 1990-2000年間和田地區(qū)未利用地轉(zhuǎn)移去向

圖 2 2000-2010年間和田地區(qū)未利用地轉(zhuǎn)移去向

圖 3 2010-2020年間和田地區(qū)未利用地轉(zhuǎn)移去向

3.2 未利用地轉(zhuǎn)型的空間特征

從表5看出，1990-2000年研究區(qū)域沙地與戈壁的空間變化最為活躍，荒草地次之，其中，荒草地的變化速率從19.33％上升到30.52％，又下降到18.54%；沙地與戈壁從20.20％上升到26.10％，又下降到21.01%；裸土裸巖的變化速率最小，從10.08％上升到了20％，又下降到17.46%。1990-2000年間，荒草地、沙地與戈壁的減少速率最快（10％），裸土裸巖的減少速率最慢（0.10％）；沙地與戈壁的增加速率最快（10.20％），鹽沼地的增加速率最慢（6.85％）。2000-2010年，鹽沼地減少速率最快（23.87％），裸土裸巖減少速率最慢（10％）；而裸土裸巖增加速率最快（10％），沙地與戈壁增加速率最慢（8.16％）。2010-2020年，鹽沼地和水域減少速率最快（9.99％），荒草地減少速率最慢（9.75％）；而沙地與戈壁增加速率最快（11.03％），鹽沼地增加速率最慢（1.60％）[8]?？梢?jiàn)，2010-2020年間，生態(tài)用地減少速率最快，非生態(tài)用地增加速率最快，說(shuō)明在此期間和田地區(qū)的生態(tài)環(huán)境不容樂(lè)觀。

從表6看出，1990-2000年沙地與戈壁的空間變化率指數(shù)達(dá)到9.27％，說(shuō)明沙地與戈壁的變化最為劇烈；荒草地和裸土裸巖變化的幅度也較為明顯，分別為3.23％和2.47％。2000-2010年沙地與戈壁變化幅度最大，達(dá)12.26％，裸土裸巖次之，為4.91％。2010-2020年沙地與戈壁變化幅度最大，為9.86％，其次是裸土裸巖和荒草地，分別為4.29％和2.93%。對(duì)比三個(gè)時(shí)段的未利用地變化情況，和田地區(qū)未利用地的空間變化率呈“慢—快—慢”的趨勢(shì)，說(shuō)明和田地區(qū)的土地空間動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)度隨著未利用地轉(zhuǎn)型頻繁程度的增加而增加。

表 5 和田地區(qū)未利用地空間變化速率/%

表 6 和田地區(qū)未利用地空間變化率指數(shù)/%

3.3 土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分析

根據(jù)公式（5）計(jì)算出和田地區(qū)1990年、2000年、2010年、2020年的未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分別為0.0133，0.0135，0.0136，0.0143。可見(jiàn)和田地區(qū)近30年的未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算可得各縣市的未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（表7）：近30年來(lái)，在和田地區(qū)的8個(gè)縣市中，有4個(gè)縣區(qū)的未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是持續(xù)減小的，另4個(gè)縣市的未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均上升，且上升幅度大于下降幅度，說(shuō)明和田地區(qū)整體上的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈上升趨勢(shì)。

表 7 1990-2020年和田地區(qū)各縣市土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

本文依據(jù)以往學(xué)者的研究結(jié)果，將和田地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別等距劃分為5個(gè)等級(jí)：≤0.015(低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))、0.0150＜≤0.0200(較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))、0.0200＜≤0.0205(中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))、0.0205＜≤0.0210(較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))、≥0.0210(高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))。通過(guò)ArcGis10.2平臺(tái)得到1990年、2000年、2010年、2020年各縣市未利用地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分級(jí)圖（圖4）?？梢钥闯?，1990年、2000年和2010年，全地區(qū)只有墨玉縣、洛浦縣達(dá)到了較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；2020年，民豐縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值迅速增長(zhǎng)，達(dá)到了高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)。其中洛浦縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值有略微下降，但仍屬于較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。到2020年時(shí)，全地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，和田地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況仍不容忽視[9]。

圖 4 未利用地變化生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間等級(jí)

通過(guò)對(duì)未利用地動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律和特征的分析，可以發(fā)現(xiàn)荒草地、沙地與戈壁是和田地區(qū)變化最為明顯的兩種地類。特別是墨玉縣、洛浦縣、民豐縣和于田縣的北部，沙地與戈壁數(shù)量大，耕地和草地不斷侵蝕荒草地和水域，使和田地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)不斷提高。

3.4 未利用地轉(zhuǎn)型的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)度分析

綜合以上分析，將優(yōu)勢(shì)度、破碎度、分離度、干擾度、脆弱度、生態(tài)損失差異歸一化后，加和得到1990年、2000年、2010年、2020年的和田地區(qū)未利用地轉(zhuǎn)型綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)度（表8）。

表 8 1990年、2000年、2010年、2020年和田地區(qū)未利用地轉(zhuǎn)型綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)度

由表8可知，和田地區(qū)的未利用地轉(zhuǎn)型綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)度呈先減少后增大趨勢(shì)。即從1990年的0.0133上升到2000年的0.0135，又上升到2010年的0.0136，最后上升到2020年的0.0143。具體來(lái)看，破碎度、優(yōu)勢(shì)度、生態(tài)損失差異指數(shù)一直減小，分離度、脆弱度指數(shù)一直增大，干擾度指數(shù)先減小后增大又減小。分析如下:

分離度指數(shù)一直增大，景觀分離度指數(shù)反映了同一景觀中同種斑塊的分布集聚程度，由于未利用地轉(zhuǎn)型導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致景觀中斑塊的分布由聚集趨向分散，分離度指數(shù)的增大[10]。景觀分離度的增加表示景觀抗干擾能力的降低，景觀更容易被外力侵襲，致使這一時(shí)期土地生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)加劇。

脆弱度指數(shù)呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，由于和田地區(qū)氣候干燥，蒸發(fā)量大，風(fēng)沙日數(shù)多，為土地沙化、水土流失提供了必要的自然條件，導(dǎo)致沙地與戈壁面積的不斷擴(kuò)大，加上不科學(xué)的開(kāi)墾、不合理的未利用地轉(zhuǎn)型等使和田地區(qū)土地沙化、土壤退化的程度不斷加深，其直接表現(xiàn)在景觀脆弱度指數(shù)增加，嚴(yán)重影響了該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的安全。

生態(tài)損失差異指數(shù)呈減少趨勢(shì)，生態(tài)損失差異指數(shù)取決于干擾度和脆弱度，生態(tài)損失差異指數(shù)的減小說(shuō)明該景觀的干擾度指數(shù)和脆弱度指數(shù)之間的差異逐漸減少。說(shuō)明景觀抗干擾能力弱，生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定性，生物多樣性也因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定而減少，最終造成了生態(tài)環(huán)境的惡化。

干擾度指數(shù)先減小后增大又減小的趨勢(shì)，1990-2000年間，由于研究區(qū)的自然資源尚未被開(kāi)發(fā)，人為活動(dòng)給土地造成的壓力較??；2000-2010年間，由于這一時(shí)期交通更加便捷，更有利于對(duì)土地資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因此這一時(shí)期和田地區(qū)景觀干擾度指數(shù)呈增大趨勢(shì)。2010-2020年間，隨著人們保護(hù)生態(tài)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，開(kāi)始有意識(shí)地減少對(duì)土地的干擾，因此這一時(shí)期和田地區(qū)景觀干擾度指數(shù)減小。

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈減小趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)減小表示在研究區(qū)內(nèi)占比較多的景觀類型的面積有所縮減。和田地區(qū)占主導(dǎo)地位的景觀為沙地與戈壁和裸土裸巖，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的下降源于2020年和田地區(qū)的防沙治沙工程取得了較好的成果，致使裸土裸巖的面積大幅度減少，和田地區(qū)各景觀的占比差異有減小趨勢(shì)[11]。

破碎度指數(shù)同樣呈減小趨勢(shì)，破碎度指數(shù)表示景觀在研究區(qū)內(nèi)的分布狀態(tài)，破碎度指數(shù)增大說(shuō)明景觀分布較為分散，破碎度指數(shù)減小說(shuō)明景觀分布較為集中。景觀的分布會(huì)影響到區(qū)域內(nèi)的生物多樣性，景觀的破碎化程度越高，越不利于生物的繁衍生息，生物種群滅絕的速率越快，從而導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加。

4 結(jié)論

本文基于遙感解譯數(shù)據(jù)，以未利用地轉(zhuǎn)移矩陣的方式對(duì)1990-2020年未利用地在時(shí)間尺度和空間尺度上的變化規(guī)律，根據(jù)規(guī)律找出未利用地轉(zhuǎn)型與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)未利用地景觀格局指數(shù)構(gòu)建未利用地轉(zhuǎn)型生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以期為西北干旱區(qū)未利用地資源的合理轉(zhuǎn)型、促進(jìn)和田地區(qū)走社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展之路奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。結(jié)論如下：

（1）運(yùn)用GIS空間分析工具，分析未利用地間面積相互轉(zhuǎn)化的情況。研究發(fā)現(xiàn)，和田地區(qū)近30年間，荒草地、水域不斷減少，沙地與戈壁不斷增加，轉(zhuǎn)型最明顯的是荒草地和水域轉(zhuǎn)變?yōu)樯车嘏c戈壁、裸土裸巖、耕地、草地。造成這一結(jié)果的原因是農(nóng)牧業(yè)快速發(fā)展以及耕地、牧草地的極速擴(kuò)張；1990-2020年，沙地與戈壁轉(zhuǎn)出482 173.74 hm2，轉(zhuǎn)入2 057 512.31 hm2?；牟莸匾还厕D(zhuǎn)出了2 730 734.39 hm2，轉(zhuǎn)入2 356 308.60 hm2。水域轉(zhuǎn)出546 301.48 hm2，轉(zhuǎn)入206 328.04 hm2。鹽沼地轉(zhuǎn)出190 331.28 hm2，轉(zhuǎn)入87 627.02 hm2；裸土裸巖轉(zhuǎn)出2 480 979.83 hm2，轉(zhuǎn)入1 035 881.96 hm2。由此，可知，這30年間和田地區(qū)未利用地變化較顯著?；牟莸剞D(zhuǎn)出量最大，轉(zhuǎn)入量最小，受人為活動(dòng)的干擾最強(qiáng)；其次是水域，減少量也很大。沙地與戈壁的轉(zhuǎn)出量最小，轉(zhuǎn)入量最大。沙地與戈壁、裸土裸巖處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位，占研究區(qū)土地面積的80%，因其基數(shù)大，轉(zhuǎn)型難度高，易侵蝕其它地類。鹽沼地總面積占比較少，在這三十年中也在不斷減少，截止2020年減少了44 556.85 hm2。

（2）從景觀格局指數(shù)看，和田地區(qū)北部的墨玉縣、洛浦縣的荒草地、水域等生態(tài)用地破碎程度較高，內(nèi)部斑塊更為復(fù)雜，受人類活動(dòng)的干擾最強(qiáng)。和田地區(qū)東部的民豐縣、于田縣內(nèi)的裸土裸巖、沙地與戈壁等非生態(tài)用地基數(shù)最大，優(yōu)勢(shì)度最高，受人類活動(dòng)的干擾最[12]。和田市、和田縣、皮山縣因?yàn)槲蠢玫剞D(zhuǎn)型幅度小、受人類活動(dòng)的影響較小、水源相對(duì)充足。近30年和田地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從低到高轉(zhuǎn)移規(guī)?？偣矠? 560 668.4 hm2，在全部轉(zhuǎn)移量中的占比為55.28%，相應(yīng)的從高到低等級(jí)轉(zhuǎn)移面積是2 880 080.72 hm2，在全部轉(zhuǎn)移量中的占比為44.72%，表明和田地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。對(duì)此，有兩種途徑可以規(guī)避生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。一是盡量避開(kāi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高的地區(qū)，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)脆弱性強(qiáng)，抗干擾能力弱、自然條件特殊或有稀有動(dòng)植物地區(qū)的未利用地不予以開(kāi)發(fā)。二是采取一些技術(shù)手段，對(duì)未利用地轉(zhuǎn)型過(guò)程中產(chǎn)生的損害和干擾，進(jìn)行一定程度上的修復(fù)和保護(hù)。這種途徑需要在未利用地轉(zhuǎn)型之前做好生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，將防范風(fēng)險(xiǎn)置于未利用地轉(zhuǎn)型中的首要位置。

[1] 吳楠,張永福,李瑞.基于景觀指數(shù)的干旱區(qū)河谷縣域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)測(cè)[J].水土保持研究,2018,25(2):207-212

[2] Zhang CQ, Dong B, Liu L,. Study on ecological risk assessment for land-use of wetland based on different scale [J]. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 2016,44(5):1-8

[3] 徐蘭,羅維,周寶同.基于土地利用變化的農(nóng)牧交錯(cuò)帶典型流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià):以洋河為例[J].自然資源學(xué)報(bào),2015,30(4):580-590

[4] 潘竟虎,劉曉.疏勒河流域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與生態(tài)安全格局優(yōu)化構(gòu)建[J].生態(tài)學(xué)雜志,2018,35(3):791-799

[5] 喬蕻強(qiáng).石羊河流域景觀格局變化及生態(tài)安全構(gòu)建研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2019

[6] 金釗,王云強(qiáng),高光耀,等.地球關(guān)鍵帶與地表通量綜合觀測(cè)研究為黃土高原生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供有力的科 技支撐[J].中國(guó)科學(xué)院院刊,2020,35(3):378-387

[7] 白玉斌.生態(tài)保護(hù)理念下農(nóng)村土地綜合整治研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2021,41(15):129-132

[8] 楊帆,李祝,羅文麗.河網(wǎng)型城市土地利用對(duì)水安全的影響及其優(yōu)化管控——以岳陽(yáng)市為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2021,41(8):177-186

[9] 龔顯龍.基于生態(tài)視角的巖溶區(qū)城市化進(jìn)程中土地利用轉(zhuǎn)型研究—以貴陽(yáng)市花溪區(qū)為例[D].貴州:貴州師范大學(xué),2017

[10] 殷浩文,劉敏,王綠平,等.安乃近代謝產(chǎn)物4-乙酰氨基安替比林的水生急性毒性研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2020,15(3):108-115

[11] 彭羽,尚佳欣,張揚(yáng).基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的城市空間布局研究—以雄安地區(qū)為例[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(bào),2021,30(3):19-24,80

[12] 許妍,陳佳楓,徐磊,.白洋淀表層沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥和全多氯聯(lián)苯的分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].湖泊科 學(xué),2020,32(3):654-664

The Ecological Risk Measurement of Unused Lands in Arid and Semi-arid Regions on GIS

WANG Xiao-ying, LIU Xin-ping*

College of Management/Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China

In order to explore the impact of spatio-temporal change of unused land on regional ecological environment in arid and semi-arid areas, using grid data of Hotan Area in 1990, 2000, 2010 and 2020 and GIS technology, the risk of unused land change on ecological environment is measured by calculating the change rate, change rate index and landscape pattern index of unused land in Hotan Area in four research periods. The results show that: (1) the transformation of wasteland, sandy land and Gobi is one of the main reasons for the deterioration of land ecological environment in Hotan area; (2) the situation of land ecological security in Hotan area is not optimistic. Thefast improvement of agriculture and animal husbandry and the excessive transformation of ecological land into cultivated land and pasture make the land ecological environment in Hotan area deteriorate continuously; (3) In recent 30 years, the degree of ecological risk in Hotan area has been rising, the stability and anti-interference ability of land ecosystem have been weakened, and the ecological situation in Hotan area still has a trend of deterioration.

Land utilization; spatial change; ecological risk

F301.24

A

1000-2324(2022)02-0294-08

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.02.017

2021-04-02

2021-05-12

王曉瑩(1994-),女,碩士研究生在讀,研究方向:土地利用與土地生態(tài). E-mail:wxy1631020@163.com

Author for correspondence. E-mail:lxping16@163.com