Scientia Geographica Sinica  2016 , 36 (2): 312-320 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.019

研究论文

基于参与式调查与主成分分析的金塔绿洲变化驱动力分析

谢余初, 张影, 钱大文, 巩杰, 颉耀文, 常根应

兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室,甘肃 兰州 730000

Driving Forces of Jinta Oasis Changes Based on Participatory Rural Appraisal and Principal Component Analysis

Xie Yuchu, Zhang Ying, Qian Dawen, Gong Jie, Xie Yaowen, Chang Genying

Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems, Ministry of Education, College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000,Gansu, China

中图分类号:  F301.21

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2016)02-0312-09

通讯作者:  巩杰,副教授。E-mail: jgong@lzu.edu.cn

收稿日期: 2015-01-20

修回日期:  2015-05-12

网络出版日期:  2016-02-20

版权声明:  2016 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  中央高校基本科研业务费专项资金:流域生态系统服务时空变化及景观格局优化(LZUJBKY-2014-265)和国家科技支撑计划项目:气候变化对沙漠化影响与风险评估技术(2012BAC19)资助

作者简介:

作者简介:谢余初(1983-),男,广西宾阳人,博士研究生,研究方向为环境遥感与景观生态学。E-mail: xieych09@lzu.edu.cn

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摘要

内陆河流域绿洲变化驱动机制是旱区绿洲学研究的核心内容之一。利用1963~2010年的Keyhole存档相片、KATE-200卫星航片、Landsat遥感影像等多源数据,获取了金塔绿洲空间分布及面积变化信息。在此基础上,结合参与式调查和主成分分析方法定量分析绿洲变化的驱动机制。研究表明:近47 a来金塔绿洲总体呈现增长的趋势,绿洲规模不断扩大,至2010年绿洲面积高达539.47 km2。其主要原因是气候变化、人口增加、水资源的开发利用与科技进步、社会经济发展及政策等因子的相互交织作用。气候变化是背景因子,人文因子是绿洲变化的主成分因素,且在不同历史社会背景下,其主导人文因素也不同。

关键词: 绿洲变化 ; 参与式调查访谈 ; 主成分分析 ; 驱动力 ; 金塔绿洲

Abstract

As a unique geographical landscape of arid area, oasis was the main space of human activity in arid area, and its change was the most direct reflection of environmental change. Recently, spatiotemporal change of oasis and its driving forces was one of the hot issues of oasis study. Jinta oasis, a typical artificial and agricultural oasis in the lower reaches of Beida River Basin in arid China, had experienced drastic change in the past 50 years, was selected as a case to study the spatiotemporal change and its driving forces. Based on Keyhole satellite photograph, KATE-200, Landsat MSS, TM and ETM images in 1963-2010, as well as field interviews and governmental socioeconomic statistics data, this study investigated and discussed the driving forces of Jinta oasis change during 1963-2010 by combining with participatory rural appraisal and principal component analysis. The results showed that oasis area and scale expanded gradually, and the area achieved its maximum with 539.47 km2 in 2010. Oasis changes had been resulted from the interaction of natural environmental changes and human activities. Human driving factors include population, policy, economic development, the progress of agricultural science and technology, environmental awareness, while the natural environment change was been represented by climatic factors (such as rainfall, air temperature) and runoff. In our study, the first and second main components of driving forces were population growth, water resources development and utilization, technical renovation, economic development and policy, the thirds was annual temperature, suggesting that human driving force played a dominant role. In addition, the main human driving forces behind oasis changes were varied in different historical periods. In 1963-1980, the dominant driving force was population growth and policy, whereas the dominant driving forces in 1980-1990 were the changes in agricultural production ways (such as household contract responsibility system) and population growth. In the period of 1990-2000, all sorts of driving forces interacted and associated mutually. Since 2002, economic benefit and water utilization were the dominant factors.

Keywords: oasis change ; participatory rural appraisal ; principal component analysis ; driving mechanism ; Jinta Oasis

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谢余初, 张影, 钱大文, 巩杰, 颉耀文, 常根应. 基于参与式调查与主成分分析的金塔绿洲变化驱动力分析[J]. , 2016, 36(2): 312-320 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.019

Xie Yuchu, Zhang Ying, Qian Dawen, Gong Jie, Xie Yaowen, Chang Genying. Driving Forces of Jinta Oasis Changes Based on Participatory Rural Appraisal and Principal Component Analysis[J]. Scientia Geographica Sinica, 2016, 36(2): 312-320 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.019

地表景观一直处于变化之中,这是多种景观内部与外部因素在不同时空尺度上作用的结果[1]。随着人类活动的不断增强及工业化和城市化进程的加快,地表景观变化日趋剧烈,并影响着区域的可持续发展。因此,20世纪90年代以来,地表景观变化(尤其是土地利用与土地覆被变化)及其驱动机制研究受到越来越多的关注,成为全球环境变化研究的前沿和热点[1,2]。在干旱地区,绿洲是人们赖以生存和发展的物质基础,其时空变化是旱区环境变化最直接的体现[3,4]。国内外学者主要致力于绿洲变化的研究,集中在绿洲形成与演变过程[5,6]、绿洲内部LUCC及其环境效应[3,7,8]、荒漠化与绿洲化作用机理及其驱动机制[9-11]等方面。如何量化绿洲变化对自然因素和人文因素的响应,不仅成为绿洲开发与环境调控亟待解决的问题,也是保障绿洲社会经济可持续发展的重大需求[12,13]。Li等[7]分析了石羊河中下游农业绿洲变化驱动机制,认为农业科技进步和社会经济发展是农业绿洲扩张的条件,人口增加是直接动因。张勃等[9]利用主成分和回归分析法探讨黑河中游土地利用与覆被变化驱动力,认为社会经济因素是主导驱动力,自然驱动力作用相对较小。Zhao等[11]分析塔里木河流域LUCC驱动机制时,指出人口、经济发展和政策是主要的因素,但其作用是在一定气候背景下产生的。Wang等[14]以开都-孔雀河流域为研究区,认为土地利用变化的原因是自然因子和人文因子相互交织作用,且近20 a来人文因子影响力有明显的上升趋势。总的来说,上述研究多以绿洲土地利用与覆被为研究对象,探索绿洲内部LUCC或沙漠化过程的驱动机制。然而,在干旱区大背景下,绿洲也是单一的生态单元斑块,它与河流、渠系、路网、林带和荒漠等共同构成了旱区地表斑块-廊道-基质的景观格局[15],但目前对绿洲化过程驱动力研究报道相对较少,尤其是基于农户参与式调查和主成分分析的绿洲变化驱动力定量研究更少。因此,本文拟以北大河下游尾闾三角洲——金塔绿洲为例,在不考虑绿洲内部系统变化的情况下,视绿洲为单一的地理景观,结合参与式调查和主成分分析方法定量分析绿洲变化及其驱动力,旨在深入了解干旱区内陆河流域绿洲变化与自然、人类活动之间的关系,为绿洲可持续发展提供重要的科学依据。

1 研究区概况

金塔绿洲(97°58′E~ 99°20′E,39°47′N~ 40°17′N)位于中国西北干旱区河西走廊中西部的金塔县境内,是黑河流域最大支流北大河的尾闾绿洲。绿洲南北长约46 km,东西宽约20~35 km,呈倒三角型,是干旱区典型的灌溉农业绿洲。金塔绿洲属于温带荒漠气候与暖温带荒漠气候过渡区,夏季炎热,冬季寒冷,风沙多。1月份平均最低气温是-9.3℃,7月份平均最高气温为24.1℃,年降水量约为59.5 mm,多集中在7~9月。地势平坦,土质优良,境内分布着全县84%的农田和果园,是甘肃省重要的粮棉商品生产基地[10,16]

2 研究方法与数据

2.1 数据来源与处理

数据来源主要包括卫星遥感影像、社会经济统计年鉴数据、气象数据、参与式调查资料以及1:10万地形图和其他土地利用数据等相关资料。选取了1963年和1968年KeyHole卫星存档数据(分辨率2.7 m)、1980/1981年KATE-200卫星相片(分辨率8.9 m)和Landsat卫星的MSS(1973年和1977年,分辨率79 m)、TM/ETM影像数据(1986年,1990年,1993年,1996年,1999年,2002年,2006年和2010年,分辨率30 m)[4,13,16],并依据研究区边界对影像进行裁切。根据研究需要,将耕地、草地、林地、灌丛、水体和城镇建设用地共6种地类划为绿洲;沙地、裸地、盐碱地和戈壁荒滩归为荒漠。按照上述分类系统,在ENVI 4.6软件FX模块下采用面向对象的影像特征监督分类方法对KeyHole、KATE-200卫星相片和Landsat MSS影像进行绿洲提取;Landsat TM/ETM影像数据则是采用自动阈值法(Robert Operator)对研究区绿洲进行提取。为保证绿洲的完整性,采用目视解译修改的方法,将居民地和水体等绿洲要素补充进去。同时,在影像处理过程中进行重采样及统一的比例下目视解译修正绿洲,并通过相关资料(如地形图、土地利用现状图及土地利用数据变更数据库、Google Earth提供的卫星影像等)和多次野外实地调查核查解译数据以及与当地居民访谈的记录、历史档案资料等来尽可能减小不同数据源影像不同解译方法引起的误差[4,16],研究结果满足本研究的精度要求。

2.2 绿洲变化过程分析

绿洲变化是一个累积过程,面积变化( ΔU)能直观地反映研究时段内绿洲变化程度;其净变化速度( x̅)能描述绿洲累计过程中绿洲退缩或扩张的速度[4,8],其公式如下:

ΔU= Ub-Ua(1)

x̅=(UbUaT-1)×100%(2)

式中, ΔU为研究时段内某区域绿洲面积变化量, x̅为研究时段内绿洲面积净变化速度, UaUb分别为研究初期和末期某区域绿洲的面积,T为研究时段长。

2.3 绿洲变化驱动力分析

2.3.1 参与式调查评估法

参与式调查评估(Participatory Rural Appraisal,PRA) 主要是通过半结构访谈、调查问卷、小型座谈会、知情人深入访谈与观测法等方式,与原住居民进行非正式访谈了解研究区实际变化情况[17,18]。根据绿洲变化剧烈区域或研究时段内绿洲化荒漠化过程反复发生变化的区域,确定调查访谈区域(样本村),选取40~70岁的中老年人及村干部、且对村子历史情况较了解的多个村民为采访对象,围绕绿洲变化及其驱动因素的主题开展半结构式访谈,辅以观测法、小型座谈会和知情人深入交谈等方式,内容涉及人口生计、社会经济、科技进步、政策和观念意识 [12,13],其调查提纲见表1

表1   金塔绿洲变化驱动因素调查提纲

Table 1   Investigative outline of participatory rural appraisal on driving forces mechanism of oasis change

调查内容调查提纲
人口生计20世纪50年代以来,村社户数和人口变化情况(发生变化的年份、原因及对农业的影响等);移民迁入或迁出状况(人数、年份、地点以及从事职业、对耕地面积的影响等);耕地变化状况(面积、分布、垦荒情况、发生年份、原因、弃耕现象等);家畜家禽饲养(种类、数量、饲养方式、畜牧业在家庭总收入中所占比重的变化等)。
经济发展资产投资、产业结构、产值及家庭经济收入变化情况;农产品产量与价格变化、家禽畜牧产品价格变化。
科技进步农作物类型和品种、种植结构及经营方式的变化情况;灌溉水利(灌溉用水来源、灌溉方式、次数,水利设施建设状况);农业用水政策、灌溉用水分配状况、水费价格变化等;农药、化肥、农膜、农机、农电等投入与使用情况。
政策方面三农政策(土地改革、农业学大寨、备战备荒、河西商品粮基地建设、家庭联产承包责任制、基本农田保护政策、扶贫与移民政策、免除农业税、合村并社、新农村建设、限制开荒打井等);生态环境政策(三北防护林政策、天然林保护工程、公益林保护、自然保护区、退耕还林还草政策、沙漠化治理等);分水政策(黑河分水方案、水权管理等);其他政策(如计划生育政策)。
观念意识当地居民受教育程度、就业方式;环境意识、政策认知程度等。

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2.3.2 主成分分析法

主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)研究如何通过少数几个指标来解释多个变量间的内部结构,即将原来多个相关联的变量指标缩减为几个相互独立的公共因子(即主成分),并能较好地代表原有指标的解释信息,从而更加深刻地揭示事物的内在规律[9,13,19],因此在土地利用/覆被变化驱动机制分析过程中被广泛应用。其公式为:

F=a1X1+a2X2+...+apXp(3)

式中,F为由驱动因素(变量)计算的主成分标准化当量值;a为主成分得分系数矩阵,反映着变量指标对主成分的影响。

3 结果与分析

3.1 金塔绿洲变化过程分析

图1可知,1963~2010年,金塔绿洲面积波动变化,但总体趋势呈现增长的趋势。1963~1973年,金塔绿洲面积表现出先快后慢的增长趋势,其面积变化量高达49.53 km2。绿洲处于非平衡状态,其累计动态度达15.45%。1973~1977年绿洲明显下降,绿洲动态度为-2.25 %,之后绿洲缓慢扩张。进入20世纪80年代后绿洲增长显著,并在1986年达到一个小高峰(386.43 km2)。1986~1996年金塔绿洲面积呈现退缩的状况,突出表现在1986~1990年,荒漠面积扩张了119.44 km2,其年均扩张速度高达19.12 km2/a,至1996年达到低谷。随后金塔绿洲处于极端不平衡状态,绿洲面积持续增长,尤其是在2002~2006年,绿洲年均扩张速度为26.50 km2/a,至2010年面积达到最大值(539.47 km2)。整个研究期间,金塔绿洲规模逐渐扩大,绿洲扩张速度远大于退缩速度,并呈现出波动起伏的增长态势。

图1   1963~2010年金塔绿洲面积变化量及净变化速度(注:图1b中字母 ABCDEFGHMNOP 代表不同的研究时段,即:A:1963~1968年,B:1968~1973年,C:1973~1977年,D:1977~1981年,E:1981~1986年,F:1986~1990年,G:1990~1993年,H:1993~1996年,M:1996~1999年,N:1999~2002年,O:2002~2006年,P:2006~2010年。)

Fig.1   The area and area change rate of Jinta Oasis in 1963-2010

3.2 金塔绿洲变化驱动力分析

绿洲变化驱动机制是一个复杂的、多因素相互作用的过程,包括自然因素和人文社会因素。自然因素主要有地质、地貌、土壤、气候、水文等,但短时间尺度内,地质、地貌、土壤变化微弱,气候因素中降水和气温相对表现活跃,对绿洲变化影响相对较大[12,13],因此选用年降水量和年均气温来反映气候的变动。人文因素主要从人口、水资源开发及水利建设、科学技术、社会经济发展等方面考虑。结合实地调研结果和社会经济统计数据,最终遴选16个指标来分析金塔绿洲变化驱动机制,即:总人口(人,X1)、农业人口(人,X2) 、非农人口(人,X3)、城镇化水平(%,X4) 、农业总产值(万元,X5)、人均GDP(元/人,X6)、固定资产投资总额(万元,X7)、耕地面积(万亩,X8)、农民人均收入(元/人,X9)、上游水库来水量(亿m3,X10)、电机井眼数(眼,X11)、化肥施用量(t,X12)、农业机械总动力(kW,X13) 、农村用电量(kWh,X14)、年降水量(mm,X15)、年平均气温(℃,X16)。并利用标准差标准化法对1963~2010年各指标进行标准化处理,在SPSS17.0统计软件下统计分析,然后根据特征值大于1且累积贡献率≥85%,提取出主成分,其特征值、贡献率及累积贡献率见表2

表2   主成分的特征值及贡献率

Table 2   Eigenvalues and squared loadings of the principal components

主成分特征值贡献率(%)累积贡献率(%)
111.8474.0174.01
21.9912.4886.49
31.076.7093.20

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主成分分析表明,特征值大于1的因子贡献率分别为74.01%、12.48%和6.70%,其累积贡献率达93.20%,表明前3个主成分提供了原始数据的足够信息。进而求解主成分的载荷矩阵(表3),荷载系数越大,其驱动因子对绿洲变化的影响越大。选取载荷超过0.80的指标变量,其中第一主成分中的总人口(X1)和农业人口(X2)反映了人口状况;城镇化水平(X4)反映社会发展的水平;机井数(X11)反映了可利用水资源开发程度;农机总动力(X13)和农村用电量(X14)反映科学技术状况。第二主成分的农业总产值(X5)、人均GDP(X6)、固定资产投资总额(X7)和耕地面积(X8)间接地反映了经济发展状况。第三主成分年均温(X16)反映气候变化(表3)。在此基础上,结合实地调研访谈深入分析绿洲变化的驱动机制,即从气候变化、人口因素、水资源开发利用与科学技术、社会经济发展等因素分析;此外,政策法规等因素难以量化处理,但它们对绿洲变化有间接指引性作用[4,13]

3.2.1 气候因素

图2可知,1963~2010年间金塔绿洲年均气温总体呈现持续的快速上升态势,线性增长率为0.3℃/10a;年降水量则呈现起伏波动变化的趋势,且在1983~1992年和1996~2005年间表现出快速下降的状态。这种暖干化的气候变化趋势,对灌溉农业型绿洲的发展与稳定必然产生深刻影响,尤其是潜在蒸发量高达2 000 mm、年降水总量却只有几十毫米的极端干旱环境的下游尾闾绿洲。

图2   1963~2010 年间金塔绿洲年均气温和降水变化情况

Fig.2   The mean annual temperature and precipitation in Jinta Oasis in 1963-2010

气温的升高必将导致地表水分蒸发的加剧,环境干旱度增加,从而影响植物生长。

3.2.2 人口因素

近47 a来,金塔绿洲人口呈现不断增长的趋势,其农业人口和总人口分别从1963年的7.50万人和11.93万人增至2010年的12.36万人和13.21万人,其增长率高达64.79%和64.42%(图3)。人口数量的增加必然会导致人们对土地产品需求量的增加,促使人们生活生产所需的耕地资源、居民用地、交通用地和公共娱乐场所数量等不断增加。同时,移民的迁入对绿洲变化影响很大。自甘肃省实施“两西”移民计划以来,金塔绿洲移民从1983年409人增到2008年的19 364人。在空间上,以羊井子湾移民乡最为突出,约占全县“两西”移民的45.6%,其人口从1985年的967人增至2010年的4 899人。实地调研发现,移民基本从事农业活动,人口大量的迁入必然导致耕地面积不足。为此,当地政府组织移民大量开荒种地,并给予种植技术支持和政策优惠(如移民免除农业税),在一定程度上促进了绿洲面积的增长,尤其是耕地的快速扩张。

图3   1963~2010年金塔绿洲人口变化

Fig.3   Change of population in Jinta Oasis in 1963-2010

3.2.3 水资源开发利用与科技进步

水资源匮乏是制约干旱区发展的主要因素,而该区的水资源开发利用程度与科学技术进步密切相关,两者在一定程度上直接或间接影响着绿洲变化。其中,水资源开发利用程度主要表现在水利设施的建设方面,如水库建设、灌溉渠系、电机井等。金塔绿洲又称为鸳鸯池水库灌区绿洲,一直重视水渠水利工程的建设,至2007年已建成大中小型水库15座,总库容1.877×108m3,并有西干渠、东干渠、解放渠等8条干渠、72条支渠、1 250条斗渠,上万条农渠,共计2 985.20 km,渠系水利用系数达0.574。同时,电机井数量由1986年的414眼增至2010年的1 065眼,以及节水灌溉技术(如“U”型渠道衬砌、低压管道、喷滴渗灌等)逐渐得到推广和应用。科学技术进步不仅体现在节水灌溉上,而且间接表现在农业机械化、农业用电量和农药化肥的施用量上,甚至影响着作物品种的改良。1963~2010年间,金塔绿洲农机总动力和农村用电量成倍增长,特别是在1993年以后呈直线上升趋势,分别从1993年的7.77×104kW和1. 26×107kWh增至2010年的26.54×104kW和3.96×107kWh。化肥施用量也逐年增长,年平均增长幅度高达80%(图4)。调查访谈也表明,科学技术进步不仅在一定程度上保障了作物的产量,而且提高了农业经济效益和农民劳动效率,导致农民的种地积极性提高,对耕地的需求增大,为农业绿洲面积的扩大创造了有利的前提条件。

图4   1963~2010年金塔绿洲农机总动力和化肥施用量变化情况

Fig.4   Changes of chemical fertilizer consumptions and agricultural mechanization in Jinta Oasis

3.2.4 社会经济发展

近47 a间,金塔绿洲人口城镇化水平呈现逐步提高的趋势,从1963年的13.18 %增加到2010年的24.50 %。人均GDP也不断增加,至2010年高达2.52万元。城镇化进程和人均GDP的增长间接地反映了人们生活水平的提高,人们对农业产品数量和质量需求的提高,进而影响着农业绿洲的发展。与此同时,农业总产值和社会固定资产投资总额逐年增加,分别从1963年的689万元和32万元增至2010年的179 058万元和140 261万元,农业经济的持续发展与投资不断增长必然导致农业的良好发展。

调研发现,在经济利益和市场的因素影响下,农业种植结构逐渐由单一的粮食生产转向以经济作物为主的多样化农业发展模式。1963年金塔绿洲农作物总播种面积为159.4 km2, 其中粮食作物播种面积为143.8 km2,占总播种面积的90.21%,且粮食作物类型主要为小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)和糜子(Panicum miliaceum),其种植模式主要为小麦/玉米带田。这种传统的农业耗水量大、粮食产量低、经济效益低。20世纪90年代中期,金塔绿洲逐渐推进农业种植结构调整,压缩粮食作物的带田面积,引进并推广棉花(Gossypium hirsutum)、孜然(Cuminum cyminum)、制酱西红柿(Lycopersicon esculentum)、制种玉米、制种籽瓜(Citrullus lanatus)、制种辣椒(Capsicum annuum)等经济作物。经济作物主要采用单作形式,与带田相比单作种植模式少灌水3次/a;且经济作物经济效益较好,传统粮食作物的净收益约为15 000元/hm2,而棉花的净收益约25 000元/hm2。因此在有条件种植的区域,棉花、蔬菜和制种果蔬类作物很快替代了小麦、糜子等粮食作物,至2010年棉花、蔬菜等经济作物播种面积高达71.22%。与此同时,金塔绿洲农业生产已形成公司加农户的产销一体化的经营模式,即棉纺公司或制种公司等不仅保证农产品的销量和稳定的价格,而且在种植过程中派遣专家指导农民种植。“产--销”农业产业化经营模式给当地农民带来了巨大的经济效益。在经济利益和市场的引导下,农民种地积极性高,对耕地的需求大,农地弃耕现象基本不存在。

3.2.5 政策因素

政策因素在短时间内对绿洲变化具有直接的指导作用,尤其是政策导向性下的产业结构调整和经济发展。近50 a来对金塔绿洲变化影响较大的政策有农业学大寨、商品粮基地建设、家庭联产承包责任制、免除农业税及农业补助、计划生育、“两西”移民、三北防护林建设、退耕还林还草(荒)政策、“三禁”政策等与农业、人口、土地和生态保护相关的政策(图5[4]

图5   1963~2010年间影响金塔绿洲变化的主要社会政策

Fig.5   China′s major policy forces for or against Jinta Oasis change

20世纪60年代中后期,在受自然灾害影响后,调整了生产过程的管理与劳作机制,并开展农业学大寨等运动,以及通过平整条田、修渠筑堤、推广先进农业生产技术,促使耕地面积得到了一定的增加,农业产值明显提高。至20世纪70 年代中期,随着河西走廊成为国家商品粮生产基地,金塔绿洲作为河西走廊粮棉重要产区,其耕地面积快速增长,绿洲规模逐渐扩大。1979 年国家开始实施“三北防护林政策”以及鸳鸯池水库和解放村水库等水利工程的巩固和建设,逐渐形成了“田--路-渠”相配套的农业灌溉体系和生态防护林体系,为金塔绿洲良好发展提供了有利条件。20世纪80年代先后实行的家庭联产责任制、扶贫政策和“两西”移民政策,不仅极大地调动了农民生产的积极性,而且引起了开荒热潮,如在金塔绿洲东部边缘建成了羊井子湾移民乡。期间金塔绿洲面积迅速扩张,并达到了一个小高峰。进入 20 世纪 90 年代,大规模移民迁入逐渐减缓,受计划生育政策和农村劳动力向城市转移的影响,人口数量变化趋向平稳。同时,中游嘉峪关市和酒泉市的建设需水量不断增加,致使下游来水量下降,加上当时风沙灾害严重且频发,导致下游金塔绿洲部分耕地因缺水而撂荒,绿洲呈现退缩现象。20世纪90年代后期,电机井技术的推广与利用使得农业灌溉用水不再单纯依赖于河水,且金塔绿洲农业逐渐形成规模化发展(即蔬菜瓜果制种和棉花产业的兴起),以及农业税免除、良地补贴、农机补贴等三农政策大大调动了农民的种地积极性,间接促进了绿洲面积的增长。为了保护生态环境,避免绿洲的过度开垦。2008年金塔绿洲开始实行“三禁”政策,即禁止移民、禁止打井、禁止开荒,有利于现有绿洲的维持和可持续性。

4 讨论

绿洲变化的驱动机制是一个复杂的过程。各驱动因子对绿洲变化的影响,不是简单的一对一关系,而是存在着一对多、多对一以及多对多等形式的关系,因子间相互交织、共同影响绿洲变化[1,2,20]。同时,由于绿洲变化过程的非线性、环境的异质性和驱动力因子出现的随机性,单纯的统计定量分析(如线性相关关系分析)可能会存在绿洲变化因果关系解释力不强或相关关系不等同于因果关系的现象[1,20-22]。为此,在合理的定性推理基础上,本文尝试将参与式调查与主成分分析法相结合,试图从定性和定量的角度解释绿洲变化的驱动机制。研究结果表明,各因子对绿洲变化影响的强度存在一定的差异性。部分因子的影响较大,可称之为主导因素,决定着绿洲长期的发展方向;个别因素影响相对较小,只在某些年份影响着绿洲的发展,使得绿洲表现出非规则的波动变化[4,12]。在短时间尺度内,自然因子变化幅度相对较小,其对绿洲变化的影响常表现为累积性效应[9,10,13]。如金塔绿洲气温的变动往往是通过区域水资源循环与植被生长等方式来潜移默化地影响着绿洲的发展,其影响是一个长期的累积过程。近47 a来,人文因子相对比较活跃,但在不同的历史阶段和社会经济背景下,其主导影响因子不同,且在一定的气候变化背景下起作用。根据实地调查访谈和统计分析发现,20世纪60年代左右人口增长和政策是金塔绿洲扩张的主要因素;80年代人口增长(含移民)、农业生产方式及家庭联产承包责任制等因子是绿洲变化的直接因素;90年代,各因子交织作用影响着绿洲的波动变化;2002年以后追求更高经济利益和水资源开发利用程度是绿洲变化的直接动因,同时社会经济的持续发展、科学技术进步以及政策等因子是重要的影响因素,这与常根应等[12]、田文婷等[13]的研究结果相似。同时,实地调研结果分析表明,天然绿洲面积呈现减少的趋势,其有限的水资源数量和分布状况是主导的影响因子,反衬出水资源利用对旱区景观变化影响的重要性,也间接表明参与式调查与计量统计分析相结合,能更好地解释绿洲变化背后的驱动力。如何将河流渠系廊道、绿洲和荒漠植被景观三者有机结合,深入细致地分析各驱动因素在各个不同时期对绿洲要素(或绿洲内部类型)的影响,并在此基础上探讨绿洲稳定性及其适宜规模将是未来绿洲学研究的重要内容之一。

5 结论

1963~2010年间,金塔绿洲面积波动变化,但总体呈现增长的趋势,绿洲规模不断扩大,绿洲扩张速度远大于退缩速度。影响绿洲变化的驱动力包括自然因素和人文因素。通过实地调查访谈和筛选研究区16个驱动因子并进行主成分分析得出,在短时期内自然因素相对稳定,气候变化是绿洲变化的背景因素;人文因素的作用相对明显,也是影响金塔绿洲变化的主要成分因子,包括有人口增长(含移民)、水资源开发利用程度、科学技术、社会经济及其市场因素、政策等。但在不同历史社会背景下,绿洲变化主导因素不同。在整个研究期间,水资源开发与利用是金塔绿洲变化的首要条件,人口增长和追求经济利益是直接动因,并与科技进步、经济发展以及政策相互交织影响着绿洲变化。参与式调查与计量统计分析方法相辅相成,能更清晰地解释绿洲变化的驱动机制。由于绿洲本身对各驱动因子存在一定的自适应和反馈作用以及尺度效应,因此,配合实地调查访谈并引入因果检验的计量统计方法还有待进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[1] 吴健生,王政,张理卿,.

景观格局变化驱动力研究进展

[J].地理科学进展,2012,31(12):1739-1746.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.021      URL      Magsci      [本文引用: 4]      摘要

景观格局变化驱动力研究是理解人类活动与景观格局演化关系的基础。本文概述了驱动因子的分类, 分析了主导驱动因子的时间尺度效应、空间尺度效应和主题尺度效应, 并介绍了驱动因子的相互作用、驱动机制识别、驱动系统自适应等的研究进展。驱动力识别方法正经历从简单定性分析向定量、半定量分析转变的过程, 数据获取手段也随着遥感技术等的进步得到快速发展, 多学科手段综合是景观格局驱动力研究的必然趋势。但由于驱动力研究的问题导向型特征, 目前尚缺乏对某一类景观格局变化驱动力的归纳及跨时空、多尺度对比。对景观格局变化的跨界研究, 可以加深对制度、文化等驱动力的驱动机制的理解。

[Wu Jiansheng, Wang Zheng, Zhang Liqing, et al.

Research progresses on driving forces of the changes of landscape pattern

.Progress in Geography,2012,31(12):1739-1746.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.021      URL      Magsci      [本文引用: 4]      摘要

景观格局变化驱动力研究是理解人类活动与景观格局演化关系的基础。本文概述了驱动因子的分类, 分析了主导驱动因子的时间尺度效应、空间尺度效应和主题尺度效应, 并介绍了驱动因子的相互作用、驱动机制识别、驱动系统自适应等的研究进展。驱动力识别方法正经历从简单定性分析向定量、半定量分析转变的过程, 数据获取手段也随着遥感技术等的进步得到快速发展, 多学科手段综合是景观格局驱动力研究的必然趋势。但由于驱动力研究的问题导向型特征, 目前尚缺乏对某一类景观格局变化驱动力的归纳及跨时空、多尺度对比。对景观格局变化的跨界研究, 可以加深对制度、文化等驱动力的驱动机制的理解。
[2] Lambin E F, Geist H J.

Land-use and Land Cover Change: Local processes and global impacts

[M].Berlin: Springer,2006.

[本文引用: 2]     

[3] Jia Baoquan, Zhang Zhiqiang, Ci Jongjun, et al.

Oasis land-use dynamics and its influence on the oasis environment in Xinjiang, China

[J].Journal of Arid Environments,2004,56(1):11-26.

https://doi.org/10.1016/S0140-1963(03)00002-8      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<h2 class="secHeading" id="section_abstract">Abstract</h2><p id="">Land-use/cover change of oases in the arid region of Xinjiang plays a significant role in the stability and economic development of the region. The oasis landscape change and its driving forces for a selected research area (150 Regiment in Shihezi District, Xinjiang Uygur Autonomous Region) from 1982 to 1995 were studied using landscape ecological analysis methods. Land-use maps at the scale 1:25,000 of the study area were used for landscape dynamics analysis. Eight types of land-use (patch type) were identified: cropland, vegetable land, orchard, forested land, residential land, abandoned cultivated land, wasted grassland, and sand land. The following results were obtained: (1) landscape matrix was changed from cropland (1982) to wasted grassland (1995); (2) areas of wasted grassland, forested land, and residential land had been increased while other types decreased, among which sand land, cultivated land, and abandoned cultivated land declined dramatically; (3) transition probabilities of vegetable land, abandoned cultivated land, orchard, and sand land patches were over 40%, while wasted grassland and cropland were about 20%. All of above changes are different in different sub-regions of the research area. And the changes have had positive impacts on water resource utilization, oasis microclimate, and the internal environment of the oasis because of the increase of waste grassland and decrease of sand land. The stability of the oasis environment was increased to a great extent due to these positive influences of landscape change.</p>
[4] Xie Yuchu, Gong Jie, Sun Peng, et al.

Oasis dynamics change and its influence on landscape pattern on Jinta oasis in arid China from 1963a to 2010a: Integration of multi-source satellite images

[J].International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2014, 33:181-191.

https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.05.008      URL      [本文引用: 7]      摘要

As one of the vital research highlights of global land use and cover change, oasis change and its interaction with landscape pattern have been regarded as an important content of regional environmental change research in arid areas. Jinta oasis, a typical agricultural oasis characterized by its dramatic exploitation and use of water and land resources in Hexi corridor, northwest arid region in China, was selected as a case to study the spatiotemporal oasis change and its effects on oasis landscape pattern. Based on integration of Keyhole satellite photographs, KATE-200 photographs, Landsat MSS, TM and ETM+ images, we evaluated and analyzed the status, trend and spatial pattern change of Jinta oasis and the characteristics of landscape pattern change by a set of mathematical models and combined this information with landscape metrics and community surveys. During the period of 1963a-2010a, Jinta oasis expanded gradually with an area increase of 219.15 km, and the conversion between oasis and desert was frequent with a state of 鈥渋mbalance-balance-extreme imbalance conditions鈥. Moreover, most of the changes took place in the ecotone between oasis and desert and the interior of oasis due to the reclamation of abandoned land, such as Yangjingziwan and Xiba townships. Furthermore, the area, size and spatial distribution of oasis were influenced by human activities and resulted in fundamental changes of oasis landscape pattern. The fractal characteristics, dispersion degree and fragmentation of Jinta oasis decreased and the oasis landscape tended to be simple and uniform. Oasis change trajectories and its landscape pattern were mainly influenced by water resource utilization, policies (especially land policies), demographic factors, technological advancements, as well as regional economic development. We found that time series analysis of multi-source remote sensing images and the application of an oasis change model provided a useful approach to monitor oasis change over a long-term period in arid area. It is recommended that the government and farmers should pay more attention to the fragility of the natural system and the government should enhance the leading role of environmental considerations in the development process of oasis change, particularly with respect to the utilization of the limited water and land resources in arid China.
[5] 陈隆亨.

荒漠绿洲的形成条件和过程

[J].干旱区资源与环境,1995,9(3):49-57.

URL      [本文引用: 1]      摘要

绿洲分为天然绿洲和人工绿洲两 大类型;绿洲的形成条件以水为基本、地形为制约、土壤为载体、植被为体现;天然绿洲的形成过程有沼泽化过程和草甸化过程,人工绿洲的形成过程有建立人工植 被过程,培养优质高效农业过程及发展工业和城镇建设过程;绿洲的建设措施有:(1)巩固现有绿洲,保护山区水资源,内陆河流域上、中、下游合理分配用水, 防治土壤次生盐渍化,防止土地风蚀沙化,(2)扩大和发展绿洲,根据现有水资源潜力扩大绿洲面积,外调水源发展新绿洲,加强绿洲工业和城镇建设。

[Chen Longheng.

Formation conditions and processes of desert oases

. Journal of Arid Land Resources and Environment, 1995,9(3):49-57.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

绿洲分为天然绿洲和人工绿洲两 大类型;绿洲的形成条件以水为基本、地形为制约、土壤为载体、植被为体现;天然绿洲的形成过程有沼泽化过程和草甸化过程,人工绿洲的形成过程有建立人工植 被过程,培养优质高效农业过程及发展工业和城镇建设过程;绿洲的建设措施有:(1)巩固现有绿洲,保护山区水资源,内陆河流域上、中、下游合理分配用水, 防治土壤次生盐渍化,防止土地风蚀沙化,(2)扩大和发展绿洲,根据现有水资源潜力扩大绿洲面积,外调水源发展新绿洲,加强绿洲工业和城镇建设。
[6] 樊自立,穆桂金,马英杰,.

天山北麓灌溉绿洲的形成和发展

[J].地理科学,2002,22(2):184-189.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2002.02.010      URL      [本文引用: 1]      摘要

17世纪以前,天山北麓是以牧为主地区,由"兵屯"建立的古代绿洲仅在交通要道呈星、点分布,且屡兴屡废。18~20世纪中叶,由清朝到民国,大力发展屯田,使社会发展进入半农半牧时期,这时形成的旧绿洲,呈断续岛状小片。1949年以后,由大规模农垦建立的新绿洲群,把分散小片旧绿洲联结在一起,形成与天山相平行绿洲带。本区绿洲形成特点是由屯垦和内地移民发展起来,起步虽晚,但发展很快;而且古绿洲、旧绿洲和新绿洲之间有延续性,不象塔里木盆地的很多古代绿洲已沦为沙漠、戈壁或风蚀地。

[Fan Zili, Mu Guijin, Ma Yingjie, et al.

Formation and development of the artificially irrigated oases in the northern piedmont of the Tianshan mountains

.Scientia Geographica Sinica,2002,22(2):184-189.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2002.02.010      URL      [本文引用: 1]      摘要

17世纪以前,天山北麓是以牧为主地区,由"兵屯"建立的古代绿洲仅在交通要道呈星、点分布,且屡兴屡废。18~20世纪中叶,由清朝到民国,大力发展屯田,使社会发展进入半农半牧时期,这时形成的旧绿洲,呈断续岛状小片。1949年以后,由大规模农垦建立的新绿洲群,把分散小片旧绿洲联结在一起,形成与天山相平行绿洲带。本区绿洲形成特点是由屯垦和内地移民发展起来,起步虽晚,但发展很快;而且古绿洲、旧绿洲和新绿洲之间有延续性,不象塔里木盆地的很多古代绿洲已沦为沙漠、戈壁或风蚀地。
[7] Li Xiaoyu, Xiao Duning, He Xingyuan, et al.

Factors associated with farmland area changes in arid regions: a case study of the Shiyang River basin, northwestern China

[J].Frontiers in Ecology and the Environment, 2007,5(3): 139-144.

https://doi.org/10.1890/1540-9295(2007)5[139:FAWFAC]2.0.CO;2      URL      [本文引用: 2]      摘要

Expansion of farmland is recognized as one of the most important human alterations to the environment around the globe. Using field investigations and socioeconomic data in combination with thematic mapper images taken in 1986 and 2000, we analyze farmland area changes and factors correlated with those changes in Liangzhou and Minqin oases, located near the middle and lower reaches of the Shiyang River basin in Gansu province, northwestern China. Between 1986 and 2000, farmland area increased in both oases, but the increase was greater at Minqin oasis. Population growth was positively correlated with farmland area expansion in both locations, as were improved agricultural techniques and economic development. In Liangzhou oasis, farmland expansion was closely linked to the amount of surface water present, while in Minqin oasis, farmed area growth was affected by environmental and weather conditions. These results suggest that economic development at Liangzhou oasis may be leading to environmental degradation downstream, at Minqin oasis.
[8] Luo Gegeng, Zhou Chenghu, Chen Xi, et al.

A methodology of characterizing status and trend of land changes in oases: A case study of Sangong river watershed, Xinjiang, China

[J].Journal of Environmental Management, 2008, 88(4):775-783.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.04.003      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<h2 class="secHeading" id="section_abstract">Abstract</h2><p id="">Land change is often studied with Markov models to develop a probability transition matrix. The existing methods dependent on such matrixes cannot effectively characterize some important aspects associated with land change such as status, direction, trend and regional variations. This study presents mathematical models to quantify these elements, defining unbalanced, quasi-balanced and balanced status, one- and two-way transitions and the rising or falling trends. Using these models and remote-sensing imageries, the landscape was studied for a case area, the oasis of Sangong River in Xinjiang, Northwest China where typical arid conditions prevail. Land expansion and contraction among various land types and for the entire oasis were analyzed for the periods of 1978&ndash;1987, 1978&ndash;1998 and 1987&ndash;1998. The changes were closely related to a strong economic growth after the land-reform campaign and adoption of the market economy in China in the 1980s to early 1990s, a process not strictly Markovian that requires stationarity and randomness. Information on land-change status and trend is important for a better understanding of the underlying driving processes but also for land-use planning and decision-making.</p>
[9] 张勃,毛彦成,柳景峰.

黑河中游土地利用/覆盖变化驱动力的定量分析

[J].干旱区地理,2006,29(5):726-730.

https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-6060.2006.05.018      URL      [本文引用: 4]      摘要

以1981—2005年间近25年数据为基础,定量分析了绿洲区土地利用/覆盖变化的社会经济与自然驱动力。文中对指标进行了相关分析、主成分分析和回归分析,对社会经济和自然驱动力的10个指标综合分析和对比。确定绿洲区土地利用/覆盖变化的主要驱动因子,阐明干旱区绿洲土地利用/覆盖变化的驱动机制。结果表明:黑河中游土地利用/覆盖变化驱动力的第一主成分、第二主成分和第三主成分的贡献率分别为50.501%、17.819%和17.480%,反映出绿洲土地利用馒盖变化驱动力因子的综合性与复杂性,其中,社会经济驱动力在黑河中游LUCC中起到主导作用,自然驱动力相对来说作用较小。

[Zhang Bo, Mao Yancheng, Liu Jingfeng.

Analysis driving forces of LUCC in Heihe middle reaches

.Arid Land Geography,2006,29(5):726-730.]

https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-6060.2006.05.018      URL      [本文引用: 4]      摘要

以1981—2005年间近25年数据为基础,定量分析了绿洲区土地利用/覆盖变化的社会经济与自然驱动力。文中对指标进行了相关分析、主成分分析和回归分析,对社会经济和自然驱动力的10个指标综合分析和对比。确定绿洲区土地利用/覆盖变化的主要驱动因子,阐明干旱区绿洲土地利用/覆盖变化的驱动机制。结果表明:黑河中游土地利用/覆盖变化驱动力的第一主成分、第二主成分和第三主成分的贡献率分别为50.501%、17.819%和17.480%,反映出绿洲土地利用馒盖变化驱动力因子的综合性与复杂性,其中,社会经济驱动力在黑河中游LUCC中起到主导作用,自然驱动力相对来说作用较小。
[10] 巩杰,谢余初,孙朋,.

乡镇尺度金塔绿洲时空格局变化

[J].生态学报,2013,33(11):3470-3479.

https://doi.org/10.5846/stxb201203300445      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于遥感、GIS技术和1990、1999、2006和2009年4期Landsat TM/ETM+遥感影像等,利用绿洲变化幅度、动态度模型、绿洲变化趋势指数模型及绿洲化荒漠化转移矩阵,开展乡镇尺度上金塔绿洲时空变化及分异研究。结果表明:1990-2009年间,金塔绿洲不断扩张,荒漠面积呈现减少趋势,绿洲净增长面积达199.49 km<sup>2</sup>。金塔绿洲整体处于非平衡状态,不同乡镇绿洲变化程度不同,乡镇绿洲规模变化强弱顺序为羊井子湾乡>场站机关辖区>东坝镇>三合乡>古城乡>金塔镇>中东镇>大庄子乡>西坝乡。金塔绿洲聚集度增加,景观破碎化程度减少,荒漠基质优势度降低。绿洲扩张区主要有羊井子湾乡、场站机关管辖区、东坝镇、金塔镇、古城乡和三合乡等。近20年来,金塔绿洲变化主要受人文与社会因素的影响,水资源的开发利用是绿洲扩张的前提条件,人口(含移民迁入)、经济发展、政策和科技进步是主要的驱动因素。

[Gong Jie, Xie Yuchu, Sun Peng, et al.

Spatio-temporal change on township scale of Jinta oasis in the latest 20 years

. Acta Ecologica Sinica, 2013,33(11):3470-3479.]

https://doi.org/10.5846/stxb201203300445      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于遥感、GIS技术和1990、1999、2006和2009年4期Landsat TM/ETM+遥感影像等,利用绿洲变化幅度、动态度模型、绿洲变化趋势指数模型及绿洲化荒漠化转移矩阵,开展乡镇尺度上金塔绿洲时空变化及分异研究。结果表明:1990-2009年间,金塔绿洲不断扩张,荒漠面积呈现减少趋势,绿洲净增长面积达199.49 km<sup>2</sup>。金塔绿洲整体处于非平衡状态,不同乡镇绿洲变化程度不同,乡镇绿洲规模变化强弱顺序为羊井子湾乡>场站机关辖区>东坝镇>三合乡>古城乡>金塔镇>中东镇>大庄子乡>西坝乡。金塔绿洲聚集度增加,景观破碎化程度减少,荒漠基质优势度降低。绿洲扩张区主要有羊井子湾乡、场站机关管辖区、东坝镇、金塔镇、古城乡和三合乡等。近20年来,金塔绿洲变化主要受人文与社会因素的影响,水资源的开发利用是绿洲扩张的前提条件,人口(含移民迁入)、经济发展、政策和科技进步是主要的驱动因素。
[11] Zhao Ruifeng, Chen Yaning, Shi Peiji, et al.

Land use and land cover change and driving mechanism in the arid inland river basin: a case study of Tarim River, Xinjiang, China

[J].Environmental Earth Sciences, 2013,68(2):591-604.

https://doi.org/10.1007/s12665-012-1763-3      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

Identifying the primary causes and examining the processes and trends of land use change are crucial for land use planning, utilization of regional resources and environment management. Combining the ecological quantity analysis with GIS technology, based on the land use data and remote sense images, the changes of land use and land cover and the driving force were analyzed in the mainstream of the Tarim River from 1973 to 2005. The results showed that the areas of cropland and built-up land increased obviously, grassland, forest and wetland decreased and unused land increased first and then decreased. The major patterns of land use change were from grassland (major source), woodland, unused land and wetland to cropland, from a great lot of cropland to built-up land, as well as from grassland (occupying 30 %), woodland and wetland to unused land. Land use change underwent a process of obvious change-slow change-obvious change-tremendous change in the period of 1973-2005. The influence of natural factors including elevation, slope, soil types, distance from river course and climate change on land use and land cover change was limited. Population growth, economic development and industry policy were the dominant driving force for land use and land cover change in the mainstream of the Tarim River. The sustainable use of land resources is significant to keep economic development and environmental protection in arid inland river basin.
[12] 常跟应,李国敬,颉耀文,.

近60年来民乐县农业绿洲扩张的人文驱动机制

[J].兰州大学学报:自然科学版, 2013,49(2):221-225.

URL      [本文引用: 5]      摘要

锛 Abstract: Agricultural oasis in Minle County expanded continuously in the past 60 years, but with fluctuations. Based on field interviews, statistical data, and GIS data, this paper analyzed driving human forces of agricultural oasis expansion in Minle County. It is argued that human factors including population growth, change in agricultural operation system and policies related, and economic benefits played a decisive role in oasis expansion. The dominant driving human factors varied according to socio-economic contexts. During 1949 and 1980, the dominant driving force was population growth, whereas the dominant driving forces during 1981 and 2003 were change in agricultural operation system and population growth. Since 2004, the dominant force was economic benefit.

[Chang Genying, Li Guojing, Xie Yaowen, et al.

Human driving forces behind agricultural oasis expansion in Minle County, Gansu Province in the past 60 years

. Journal of Lanzhou University (Natural Sciences), 2013, 49(2):221-225.]

URL      [本文引用: 5]      摘要

锛 Abstract: Agricultural oasis in Minle County expanded continuously in the past 60 years, but with fluctuations. Based on field interviews, statistical data, and GIS data, this paper analyzed driving human forces of agricultural oasis expansion in Minle County. It is argued that human factors including population growth, change in agricultural operation system and policies related, and economic benefits played a decisive role in oasis expansion. The dominant driving human factors varied according to socio-economic contexts. During 1949 and 1980, the dominant driving force was population growth, whereas the dominant driving forces during 1981 and 2003 were change in agricultural operation system and population growth. Since 2004, the dominant force was economic benefit.
[13] 田文婷,颉耀文,陈云海.

甘肃省高台县绿洲变化的人文驱动力

[J].兰州大学学报:自然科学版,2014,50(2): 180-185.

https://doi.org/10.3969/j.issn.0455-2059.2014.02.006      URL      [本文引用: 8]      摘要

利用1980-2009年的9 期KATE-200,Landsat-5TM影像数据,提取绿洲空间数据,分析了绿洲面积变化趋势,利用统计分析法确定绿洲变化的主要人文驱动力,结合统 计资料、实地访谈调查结果分析绿洲变化驱动力.结果表明:近30年高台县绿洲总体处于扩张趋势,其主要原因是移民导致的人口增加、科技进步以及社会经济发 展,同时政策因素也对绿洲变化有指引性作用,但是在不同时期绿洲扩张的主要驱动力不同.

[Tian Wenting, Xie Yaowen, Chen Yunhai.

Human driving forces behind oasis changes in Gaotai County, Gansu Province

. Journal of Lanzhou University (Natural Sciences), 2014,50(2): 180-185.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.0455-2059.2014.02.006      URL      [本文引用: 8]      摘要

利用1980-2009年的9 期KATE-200,Landsat-5TM影像数据,提取绿洲空间数据,分析了绿洲面积变化趋势,利用统计分析法确定绿洲变化的主要人文驱动力,结合统 计资料、实地访谈调查结果分析绿洲变化驱动力.结果表明:近30年高台县绿洲总体处于扩张趋势,其主要原因是移民导致的人口增加、科技进步以及社会经济发 展,同时政策因素也对绿洲变化有指引性作用,但是在不同时期绿洲扩张的主要驱动力不同.
[14] Wang Yang, Chen Yaning, Ding Jianli, et al.

Land-use conversion and its attribution in the Kaidu-Kongqi River Basin, China

[J]. Quaternary International,2015, 380-381: 216-223.

URL      [本文引用: 1]     

[15] 康相武,潘伯荣,周华荣.

干旱区廊道景观及其研究之管见

[J].干旱区研究,2000,17(3):64-70.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文阐述了国内外关于廊道景观的研究进展和研究方法,以及干旱区廊道景观在维持生态安全、改善区域生态环境、发展地区经济方面所具有的重要作用,提出了在利用景观生态学方法研究干旱区生态环境问题中,干旱区廊道景观的研究方向.

[Kang Xiangwu, Pan Borong, Zhou Huarong.

Some viewpoints on corridor landscape in arid zone and research on it

.Arid Zone Research,2000,17(3):64-70.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文阐述了国内外关于廊道景观的研究进展和研究方法,以及干旱区廊道景观在维持生态安全、改善区域生态环境、发展地区经济方面所具有的重要作用,提出了在利用景观生态学方法研究干旱区生态环境问题中,干旱区廊道景观的研究方向.
[16] 巩杰,谢余初,高彦净,.

1963-2009年金塔绿洲变化对绿洲景观格局的影响

[J].生态学报,2015,33(3):603-612.

https://doi.org/10.5846/stxb201304080639      URL      [本文引用: 3]      摘要

内陆河流域绿洲与荒漠景观之间的相互作用与影响机制是干旱区景观 地理学的重要内容之一.绿洲时空变化及其对区域景观格局影响的研究,对流域绿洲管理和环境保护具有重要的指导意义和科学价值.以中国西北干旱区内陆河流域 水土资源开发的典型代表区域——金塔绿洲为例,基于5期不同的卫星遥感数据,利用数理统计模型及景观指数等方法开展绿洲变化过程、趋势、空间分布格局和景 观结构特征变化研究.结果表明:(1) 1963-2009年间金塔绿洲主要以扩张为主,绿洲面积增加了167.37 km2,绿洲与荒漠间相互转化剧烈,呈现出非平衡-平衡-极端不平衡的趋势状态.绿洲变化主要体现在西坝乡、羊井子湾乡的绿洲外延扩张和在三合乡-中东- 大庄子乡、金塔镇-中东镇、古城乡等地的绿洲内部填充合并.(2)近46a来金塔绿洲景观的分形特征、离散程度和破碎化程度趋于减小,各景观斑块则趋于简 单和均匀化.(3)绿洲变化在一定程度上影响着绿洲景观格局,导致景观结构趋于均匀化和密集化,绿洲斑块镶嵌体表现出散布-扩张-破碎-融合扩展的变化过 程.

[Gong Jie, Xie Yuchu, Gao Yanjing, et al.

Spatio-temporal change and its effects on landscape pattern of Jinta Oasis in Arid China from 1963 to 2009

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015,35(3):603-612.]

https://doi.org/10.5846/stxb201304080639      URL      [本文引用: 3]      摘要

内陆河流域绿洲与荒漠景观之间的相互作用与影响机制是干旱区景观 地理学的重要内容之一.绿洲时空变化及其对区域景观格局影响的研究,对流域绿洲管理和环境保护具有重要的指导意义和科学价值.以中国西北干旱区内陆河流域 水土资源开发的典型代表区域——金塔绿洲为例,基于5期不同的卫星遥感数据,利用数理统计模型及景观指数等方法开展绿洲变化过程、趋势、空间分布格局和景 观结构特征变化研究.结果表明:(1) 1963-2009年间金塔绿洲主要以扩张为主,绿洲面积增加了167.37 km2,绿洲与荒漠间相互转化剧烈,呈现出非平衡-平衡-极端不平衡的趋势状态.绿洲变化主要体现在西坝乡、羊井子湾乡的绿洲外延扩张和在三合乡-中东- 大庄子乡、金塔镇-中东镇、古城乡等地的绿洲内部填充合并.(2)近46a来金塔绿洲景观的分形特征、离散程度和破碎化程度趋于减小,各景观斑块则趋于简 单和均匀化.(3)绿洲变化在一定程度上影响着绿洲景观格局,导致景观结构趋于均匀化和密集化,绿洲斑块镶嵌体表现出散布-扩张-破碎-融合扩展的变化过 程.
[17] 赵杰,赵士洞.

利用PRA方法研究小尺度区域土地利用变化——以科尔沁沙地尧勒甸子村为例

[J].地域研究与开发, 2004,23(1):73-76.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-2363.2004.01.018      URL      [本文引用: 1]      摘要

土地利用变化研究可涉及多个时 空尺度,目前正由全球性研究不断转向针对性的区域性研究。典型区域的小尺度研究是其研究的一个重要方面。参与性农村评估(PRA)是一种通过与研究地区居 民进行非正式访谈来对地方的实际情况有所了解的方法。文章借助PRA结合实地测量,以科尔沁沙地东南部尧勒甸子村为例对小尺度区域的土地利用变化进行初步 研究。绘制一系列尧勒甸子村建国以来各个时代的土地利用图,重建和恢复了其50年来的土地利用过程,并运用GIS对其土地利用变化进行了研究。

[Zhao Jie, Zhao Shidong.

Apply the participatory rural appraisal method to the research of land use change in local scale: A case study of village Yaoledianzi of Korqin sands

.Areal Research and Development, 2004,23(1):73-76.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-2363.2004.01.018      URL      [本文引用: 1]      摘要

土地利用变化研究可涉及多个时 空尺度,目前正由全球性研究不断转向针对性的区域性研究。典型区域的小尺度研究是其研究的一个重要方面。参与性农村评估(PRA)是一种通过与研究地区居 民进行非正式访谈来对地方的实际情况有所了解的方法。文章借助PRA结合实地测量,以科尔沁沙地东南部尧勒甸子村为例对小尺度区域的土地利用变化进行初步 研究。绘制一系列尧勒甸子村建国以来各个时代的土地利用图,重建和恢复了其50年来的土地利用过程,并运用GIS对其土地利用变化进行了研究。
[18] 朱慧,张新焕,焦广辉,.

基于PRA的新疆三工河流域农户土地利用差异研究

[J].干旱区资源与环境,2012, 26(6):90-95.

URL      [本文引用: 1]      摘要

采用参与式调查方法(PRA),对新疆三工河流域农户进行实地调查,研究三工河流域农户土地利用现状,对比分析不同条件下农户土地利用差异的形成原因。结果表明:1)低收入农户种植多样性相对较小,中等收入和高收入农户种植多样性较大。非农收入比例越小的农户多选择多元化种植,比例越大越趋向于单一化种植。2)地块规模越大越趋向于单一化种植,地块规模越小越趋向于多元化种植。土地综合质量较差时,农户多选择种植抗旱抗碱的作物;土地综合质量较好时,农户多选择高附加值的经济作物。3)土地体制不同,导致农户土地经营自主权和选择作物种类不同。4)由于种植习惯、土质以及水资源的差别,上中下游种植作物不尽相同,亩均耗水费也有差异。最后讨论了非农收入比例出现理论值之外值的情况以及兵地不同体制对农户十地利用荠异的影响,以期更进一步了解三工河流域的农户土地利用差异及其产生原因。

[Zhu Hui, Zhang Xinhuan, Jiao Guanghui, et al.

Research on farm household’s choice of land use type over the Sangong River Basin in Xinjiang based on PRA

.Journal of Arid Land Resources and Environment,2012, 26(6):90-95.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

采用参与式调查方法(PRA),对新疆三工河流域农户进行实地调查,研究三工河流域农户土地利用现状,对比分析不同条件下农户土地利用差异的形成原因。结果表明:1)低收入农户种植多样性相对较小,中等收入和高收入农户种植多样性较大。非农收入比例越小的农户多选择多元化种植,比例越大越趋向于单一化种植。2)地块规模越大越趋向于单一化种植,地块规模越小越趋向于多元化种植。土地综合质量较差时,农户多选择种植抗旱抗碱的作物;土地综合质量较好时,农户多选择高附加值的经济作物。3)土地体制不同,导致农户土地经营自主权和选择作物种类不同。4)由于种植习惯、土质以及水资源的差别,上中下游种植作物不尽相同,亩均耗水费也有差异。最后讨论了非农收入比例出现理论值之外值的情况以及兵地不同体制对农户十地利用荠异的影响,以期更进一步了解三工河流域的农户土地利用差异及其产生原因。
[19] 吴美琼,陈秀贵.

基于主成分分析法的钦州市耕地面积变化及其驱动力分析

[J].地理科学,2014,33(1): 54-59.

URL      [本文引用: 1]      摘要

以钦州市为例,采用主成分分析 方法,从经济、人口、农业和土地4个方面选取了13个因子,分析其在2001~2010年对耕地面积变化的影响,揭示耕地面积变化的作用机制,从而为制定 合理的耕地保护政策提供依据。研究结果表明:①钦州市耕地面积总体呈逐年下降趋势,年平均减少约460 hm2。②钦州市耕地面积变化的主要因子是经济社会发展、人口增加和农业生产发展,这3者构成了耕地面积变化主要驱动力。③可以从减少建设占用、加强土地 开发利用、加强农业结构调整的引导和管理等3个方面遏制钦州市耕地面积减少的势头。

[Wu Meiqiong, Chen Xiugui.

Changes in arable land area in Qinzhou city and its driving force based on the principle component analysis

.Scientia Geographica Sinica,2014,33(1):54-59.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

以钦州市为例,采用主成分分析 方法,从经济、人口、农业和土地4个方面选取了13个因子,分析其在2001~2010年对耕地面积变化的影响,揭示耕地面积变化的作用机制,从而为制定 合理的耕地保护政策提供依据。研究结果表明:①钦州市耕地面积总体呈逐年下降趋势,年平均减少约460 hm2。②钦州市耕地面积变化的主要因子是经济社会发展、人口增加和农业生产发展,这3者构成了耕地面积变化主要驱动力。③可以从减少建设占用、加强土地 开发利用、加强农业结构调整的引导和管理等3个方面遏制钦州市耕地面积减少的势头。
[20] Hersperger A M, Gennaio M, Verburg P H, et al.

Linking land change with driving forces and actors: four conceptual models

[J].Ecology and Society, 2010,15(4):1-17.

https://doi.org/10.1016/j.proche.2011.08.038      URL      [本文引用: 2]      摘要

Nuclear quantum mechanical tunnelling is important in enzyme-catalysed H-transfer reactions. This viewpoint has arisen after a number of experimental studies have described enzymatic reactions with kinetic isotope effects that are significantly larger than the semiclassical limit. Other experimental evidence for tunnelling, and the potential role of promoting vibrations that transiently compress the reaction barrier, is more indirect, being derived from the interpretation of e.g. mutational analyses of enzyme systems and temperature perturbation studies of reaction rates/kinetic isotope effects. Computational simulations have, in some cases, determined exalted kinetic isotope effects and tunnelling contributions, and identified putative promoting vibrations. In this review, we present the available evidence – both experimental and computational – for environmentally-coupled Htunnelling in several enzyme systems, namely aromatic amine dehydrogenase and members of the Old Yellow Enzyme family. We then consider the relative importance of tunnelling contributions to these reactions. We find that the tunnelling contribution to these reactions confers a rate enhancement of 651000-fold. Without tunnelling, a 1000-fold reduction in activity would seriously impair cellular metabolism. We therefore infer that tunnelling is crucial to host organism viability thereby emphasising the general importance of tunnelling in biology.
[21] Lambin E F, Turner B L, Geist H J, et al.

The causes of land-use and land- cover change: Moving beyond the myths

[J]. Global Environmental Change, 2001,11(4):261-269.

URL     

[22] Bürgi M, Hersperger A M, Schneeberger N.

Driving forces of landscape change: Current and new directions

[J].Landscape Ecology, 2004,19(8):857-868.

https://doi.org/10.1007/s10980-005-0245-3      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<a name="Abs1"></a>The concept of driving forces is gaining increasing attention in landscape-change research. We summarize the state of the art of this field and present new conceptual and methodological directions for the study of driving forces of landscape changes. These new directions address four major challenges faced by landscape-change studies, i.e., studying processes and not merely spatial patterns, extrapolating results in space and time, linking data of different qualities, and considering culture as a driver of landscape change. The proposed research directions include: studying landscape change across borders and transects, focusing on persistence as well as change, investigating rates of change, considering attractors of landscape change, targeting correlation and causality, and searching for precursors of landscape change. Based on established knowledge and the new approaches we outline a standard procedure to study driving forces of landscape change. We anticipate that our analytical and systematic approach increases the relevance of studies of landscape change for science as well as for the solution of real world problems.


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