吉林省西部耕地类型动态变化研究

于国强　孙宏　刘思彤

摘要：为评估吉林省西部近期耕地类型年代际变化趋势，本文以吉林省松原市和白城市为研究区，利用2000年、2010年遥感影像，解译分析该区土地利用类型变化特征，并基于CA-Markov模型对其未来演变进行情景模拟。结果发现，2000年～2010年吉林西部耕地面积呈增加趋势，且水田面积增加速率大于旱田；2010年～2020年吉林西部耕地面积仍呈增加趋势，但增幅较2000年～2010年有所减缓。本研究为该区土地资源可持续管理提供科学依据。

关键词：耕地类型；GIS；情景预测；吉林省西部

基金项目：国家自然科学基金（41401002）；吉林省社会科学基金项目（2014B127）；吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（2011173）；四平市科技发展计划项目（2014057）。

中图分类号： P942，S155 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.06.024

耕地类型的改变，将对区域碳氮循环及储量、生态功能及效用都产生重要影响。耕地类型中的水田，兼具湿地的部分生态功能，其面积的增减，在区域生态过程中的作用不容忽视。而耕地类型的情景模拟和预测，可为区域可持续发展和合理规划提供科学依据。吉林省西部是NECT（Northeast China Transect，中国东北样带）的重要组成部分，是全球在中纬度半干旱区开展科研的理想场所。因此，本研究基于3S技术，分析吉林省西部耕地类型的时空变化特征，并对未来发展变化进行情景预测，研究将为区域生态环境保护与重建、区域可持续发展提供科学依据。

1 研究方法

1.1 研究区概况

吉林省西部地理地区位于东经123°08′～134°22′，北纬44°57′～45°46′之间，行政区划上隶属松原市和白城市，面积4.67万平方公里，总人口约480万；属温带半湿润、半干旱大陆性季风气候，地势西北高，中间低，东南略低。年均气温4.5℃，年降水量为400～600毫米，干燥度在1～1.25之间，是我国重要的粮食生产和畜牧养殖基地。

1.2 数据源及预处理

研究所用的数据为2000年、2010年TM/ETM+晴空30米影像。遥感数据预处理包括：TM432标准假彩色合成，用1∶10万地形图对影像进行几何精校正，按吉林省西部行政区划进行研究区范围的裁剪。根据研究区立地条件，本文提取研究区范围内的旱田和水田信息，对部分尚不能确定类别的区域，进行实地GPS野外验证。采用ArcGIS10.2进行遥感影像目视解译。

2 吉林省西部

2.1 吉林省西部耕地类型变化

由两期解译数据得出在2000年～2010年间，吉林西部耕地面积呈现增加趋势，水田面积增幅（1.9%）大于旱田（1%），但旱田面积基数较大。此外，旱田因在松嫩沙地开荒种植，故其耕种区域的分布呈现一定的变动性。而水田分布区域多在原有耕地分布区基础上向外扩展。

2.2 耕地景观格局特征

吉林西部耕地景观格局指数变化如下（表1），各类型耕地的景观分离度都呈增加趋势，旱田景观分离度增幅较大，由2000年的1.1084增加到2010年的1.2163，表明旱田斑块在空间上连续性降低。而水田的景观破碎度增加较快，主要是该区在湿地农田化过程中，小斑块水田的开垦，致使其面积增加所致。

2.3 吉林省西部耕地情景预测

利用CA-Markov模型，预测2020年吉林西部耕地面积为29438.46平方公里。其中，旱田面积23 598.69平方公里；水田面积5839.77平方公里。根据预测，2010年～2020年间，吉林西部耕地总面积增幅为1.83%，较2000年～2010年期间耕地面积增幅有所减缓（见图1）。

3 主要结论

本文基于3S技术，利用2000年～2010年Landsat影像资料，获取吉林省西部耕地类型变化信息，并对未来发展趋势进行情景模拟，所得结论如下：

2000年～2010年，吉林省西部耕地（旱田和水田）面积呈增加趋势，且以水田面积增幅较大，主要是该区湿地开垦成水田所致。

吉林西部耕地景观分离度指数和景观破碎度指数都呈增加态势。研究区小范围的开荒，致使各耕地类型景观整体的连通性降低、斑块破碎程度增加。

根据预测，吉林省西部2010年～2020年仍呈现耕地增加的发展趋势，但是发展速度有所减缓。因此，在该区应加强土地资源的监管和规划，保证该区资源环境可持续发展。

参考文献

[1] Wang Cao，Wang Xiaobo， Liu Dongwei，et al.Aridity threshold in controlling ecosystem nitrogen cycling in arid and semi-arid grasslands[J].Nature Communications，2014，DOI：10.1038/ncomms

5799.

[2] Costanza R， d' Arge R， de Groot R， et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital [J]. Nature， 1997，387：253-260.

[3] 杜会石，滕泽宇，王华，等.吉林白城市生态系统服务价值预测研究[J].浙江农业学报，2014，26（6）：1583-1589.

[4] 杜会石，南颖，朱卫红.图们江流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响[J].吉林大学学报（地球科学版），2010，

40（3）：671-677.

[5] 杜会石，哈斯，杨一，等.呼伦贝尔草地风蚀坑分布区土地覆被景观变化[J].干旱区资源与环境，2013，27（4）：129-134.

[6] 杨越，杜会石，哈斯，等.马尔柯夫模型在预测吉林省西部土地盐碱化发展趋势中的应用[J].湖南农业科学，2012，（9）：60-64.

[7] 陈爱玲，都金康.基于CA-Markov模型的秦淮河流域土地覆盖格局模拟预测[J].国土资源遥感，2014，26（2）：184-189.

[8] 杜会石，滕泽宇，陈智文，等.白城市盐碱地景观格局及其情景演化预测[J].湖南农业科学，2014，（21）：59-61，65.

[9] 杜会石，滕泽宇，王华，等.吉林省白城市生态系统服务价值预测研究[J].浙江农业学报，2014，26（6）：1583-1589.

[10] 杨国清，刘耀林，吴志峰.基于CA-Markov模型的土地利用格局变化研究[J].武汉大学学报（信息科学版），2007，32（5）：414-418.

[11] 杨国清，吴志峰，祝国瑞.广州地区土地利用景观格局变化研究[J].农业工程学报，2006，22（5）：218-221.

[12] 王友生，余新晓，贺康宁，等.基于CA-Markov模型的藉河流域土地利用变化动态模拟[J].农业工程学报，2011，27（12）：330-

336.

[13] 朱海涌，李新琪，仲嘉亮.基于CA-Markov模型的艾比湖流域平原区景观格局动态模拟预测[J].干旱环境监测，2008，

22（3）：134-139.

作者简介：于国强，硕士，吉林师范大学旅游与地理科学学院，讲师，研究方向：GIS应用。endprint