基于SD-CA-Markov的晉北沙化區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化與情景模擬.pdf

1、晉北沙化區(qū)位于我國(guó)山西省北部，地處黃土高原農(nóng)牧交錯(cuò)帶，土地沙化嚴(yán)重，進(jìn)而制約了該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，在人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)快速增長(zhǎng)的背景下，該區(qū)出現(xiàn)了土地利用變化劇烈、土地利用結(jié)構(gòu)不合理等諸多問(wèn)題。因此，本研究以晉北沙化區(qū)為例，首先對(duì)該區(qū)1986年、1994年、1999年、2009年、2014年的土地利用/覆被格局進(jìn)行了分析;然后運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本原理構(gòu)建了晉北沙化區(qū)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，預(yù)測(cè)了在不同情景下的土地利用結(jié)構(gòu);針對(duì)晉北沙

2、化區(qū)的生態(tài)安全問(wèn)題，采用世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)提出的DPSIR模型構(gòu)建了該區(qū)域的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而通過(guò)主成分分析法完成了生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià);最后對(duì)晉北沙化區(qū)的土地利用空間格局通過(guò)結(jié)合Logistic-CA-Markov模型進(jìn)行了情景模擬。研究結(jié)果表明:
　　(1)從土地利用/覆被的空間分布角度而言，近30年來(lái)，研究區(qū)的耕地分布最廣泛，并呈現(xiàn)東北—西南帶狀分布。林地成片分布在研究區(qū)的東南部，西部整體較少。草地在整個(gè)

3、研究區(qū)與林地、耕地夾雜分布，分布較為分散。居民交通用地集中分布在大同和朔州市區(qū)，零散分布在各縣的城、鎮(zhèn)區(qū)。工礦用地集中分布在大同市南郊區(qū)西側(cè)和朔州市平魯區(qū)南側(cè)。水域主要分布在大同市南郊區(qū)東側(cè)。鹽堿地和裸地分布較少，且比較分散。
　　(2)從不同土地利用/覆被類(lèi)型的面積角度而言，耕地、林地和草地是研究區(qū)在幾個(gè)年份中最主要的土地利用類(lèi)型，以幾個(gè)年份的平均值而言，耕地約占總面積的43％，林地約占21％，草地約占32％，而其他5種土地利用

4、類(lèi)型共約占4％。1986～2014，耕地面積早期穩(wěn)定后期減少，林地面積先減少后增加，草地面積則先增加后減少，居民交通用地、工礦用地和裸地面積持續(xù)增加，水域面積則持續(xù)減少，鹽堿地面積波動(dòng)增加。
　　(3)從不同時(shí)期的土地利用轉(zhuǎn)移狀況而言，耕地、林地和草地之間的相互轉(zhuǎn)化是研究區(qū)的主要轉(zhuǎn)移類(lèi)型。以5個(gè)轉(zhuǎn)移矩陣的平均值而言，耕地、林地和草地之間的相互轉(zhuǎn)化面積占總轉(zhuǎn)移面積的90.82％。
　　(4)晉北沙化區(qū)生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果表明

5、:1986～2014年間，晉北沙化區(qū)的生態(tài)安全狀態(tài)整體水平不高，且呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，研究區(qū)在1986年和1994年時(shí)生態(tài)安全屬于第Ⅲ等級(jí)，即臨界安全狀態(tài);1999年下降到第Ⅱ等級(jí)，處于較不安全狀態(tài)，雖然1999～2014年均屬于第Ⅱ等級(jí)，但分值一直在減小，表明晉北沙化區(qū)的生態(tài)安全狀況持續(xù)惡化。然后經(jīng)計(jì)算得出:2020年情景1的生態(tài)安全綜合得分為0.45，情景2為0.53，情景3為0.33。通過(guò)分析研究區(qū)在3種不同情景下2020年的生態(tài)安

6、全狀況，以期為有關(guān)部門(mén)制定保障區(qū)域生態(tài)安全的政策提供科學(xué)依據(jù)。
　　(5)對(duì)2020年的土地利用變化在不同情景下的模擬結(jié)果表明:情景1反映了土地利用變化自然發(fā)展的情形，在沒(méi)有外部強(qiáng)制力的約束下，面積變化符合研究區(qū)目前土地利用發(fā)展的趨勢(shì);情景2反映了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的情形，代表以上各方面協(xié)調(diào)發(fā)展的情景，面積變化符合區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo);情景3反映了研究區(qū)側(cè)重經(jīng)濟(jì)發(fā)展情形下的土地利用變化，在重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力下，不合理的土地利