赤水河流域不同岩性下土地利用变化分析

王娇娇 罗娅 薛习习 娄晶智

(贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州 贵阳 555000)

引言

土地资源是人类赖以生存的资源，人类的一切活动都离不开土地资源，随着经济社会的不断发展，土地资源的利用方式变得多样化，而土地资源是有限的。因此，了解土地资源的变化情况，对于合理利用土地资源具有重要的指导意义。

目前，对于土地利用变化的研究主要集中在某一特定区域在多年间的土地利用变化，如Liu等[1]研究了全国土地利用变化情况，结果表明，全国的土地利用变化存在着区域差异。李威等[2]通过研究长江流域1980—2015年的土地利用变化情况，得出长江流域的农业用地在不断减少。伍星等[3，4]对长江流域上游的土地利用进行了研究，结果表明，2000年以后，长江流域的建设用地逐渐增加。马欢等[6]研究了赤水河流域1900—2018年的土地利用变化，结果表明，各类用地在不同阶段的变化情况不同，林地和建设用地在2015—2018年变化最为明显，林地与旱地间的转化在2006—2015年高于1990—2000年。

总而言之，在长时间序列中，各个区域的土地利用程度或方式都会呈现不同程度的变化，从旱地转化为林地，或者建设用地。但是对于用于复杂地貌的赤水河流域而言，在长时间序列中的土地利用变化规律可能有所不同。原因在于赤水河流域既具有喀斯特地貌，也有非喀斯特地貌，所以研究赤水河流域的土地利用变化，对于合理利用喀斯特与非喀斯特地区的土地资源具有十分重要的研究意义。

本文旨在通过分析赤水河流域不同岩性下的土地利用变化情况，对于合理利用喀斯特和非喀斯特的土地资源具有一定的指导意义，也为相关部门的国土规划提供一定的理论参考。本文主要运用对比分析法和GIS空间分析法。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区概况

赤水河流域位于四川、云南、贵州3省交界处，如图1所示，赤水河流域包含了4个市和16个县级(市、区)行政单位，属长江流域的支流之一，总长度为436.5km，流域总面积为2.04万km2[5]。

图1 赤水河流域行政区划[6]

贵州省段的赤水河流域坐落于贵州省北部，面积为11392km2，途经毕节的七星关区、大方县、金沙县和遵义的播州区、汇川区、习水县、赤水市、仁怀市[7]。如图2所示，贵州段的赤水河流域呈现出西南高西北低、中部地势稍平稳的地势地貌分布格局。

图2 赤水河流域贵州段区位图

如图3所示，赤水河流域贵州段的岩性主要分为3大类，喀斯特、亚喀斯特和非喀斯特，非喀斯特主要分布在西北部的赤水市，在仁怀市和桐梓县等零星分布，喀斯特地区主要分在七星关区、大方县、金沙县等，亚喀斯特地区主要分布在习水县、桐梓县等。

图3 赤水河流域的岩性分布

1.2 研究方法

本文主要采用对比法对比分析赤水河流域贵州段在2000—2005年、2005—2010年的土地利用变化的规律；空间分析法，GIS作为空间作为分析工具，对土地利用数据进行掩膜提取分析、土地利用转移矩阵分析等，分析了2000—2005年、2005—2010年赤水河流域(贵州段)土地利用变化的情况。

2 结果分析

2.1 土地利用空间分布

用Argis 10.7参照土地利用分类标准对赤水河流域贵州段的土地利用进行重分类，将赤水河的土地利用类型分为6类，包含耕地、林地、草地、水域、建设用地和其他用地。如图4所示，赤水河流域贵州段的林地主要分布在西北部和西南部，中部和南部有零星分布。湖泊、流域的分布情况基本呈现出沿着赤水河流域的分布格局，但是整体占的面积不大。建设用地主要分布在赤水河流域的中部和南部，占了很少的比例。其他用地，如旱地和裸地主要分布在中部，且占了很大的面积。总体而言，赤水河流域贵州段的土地利用主要以林地为主，其次为其他用地，湖泊流域第3，建设用地最少。

图4 赤水河流域土地利用类型分布

2.2 2000—2010年土地利用面积变化

如表1所示，赤水河流域自2000—2010年，耕地和林地变化的幅度最大，分别变化了489.65km2和392.96km2，即在10年间赤水河流域贵州段耕地面积减少了489.65km2，而林地增加了392.96km2，其中草地和其他用地分别增加了88.83km2和0.17km2，水域较2010年减少了0.02km2，建设用地的变化幅度不大，仅增加了0.17km2。总体来说，赤水河流域在这10年土地利用变化的幅度相对较小，都是在草地、耕地、林地、水域、建设用地和其他用地这6种用地间相互转换，并没有新增加其他的土地利用类型。2000—2010年林地面积呈现减少的趋势，但是整体来看，赤水市和习水县林地所占的面积是最多的。建设用地主要沿赤水河流域分布，面积上并没有很大的变化。2000—2010年未利用地的面积在减少。

表1 2000年和2010年赤水河流域土地利用结构

2.3 不同岩性上的土地利用分布

对赤水河流域的岩性进行重分类，将亚喀斯特地区纳入喀斯特地区范围类，即将贵州段的赤水河流域分为喀斯特和非喀斯特2种岩性。如图5所示，赤水河流域的喀斯特岩性上主要分布有耕地、林地和草地3类，而建设用地和水域分布较少。非喀斯特岩性主要分布在贵州西北部，其建设用地、林地和草地大面积分布，但是在中部，耕地、草地和林地等都是零星分布。2000年喀斯特岩性地区的林地和草地较非喀斯特岩性地区而言都是独立分布，并没有成片分布，如图5a。喀斯特岩性地区耕地所占的面积虽多，但是也都是呈分散分布，很难形成规模，建设用地主要分布在耕地较多的区域。如图5b所示，非喀斯特地区的土地利用类型在西北部呈现面状分布，在中部和西南部呈现出线状分布，在这些地区的耕地、林地和草地也是零星分布。

图5 2000年赤水河流域不同岩性土地利用分布

2010年喀斯特岩性地区的林地和草地明显增多，耕地面积有所减少，但变化不明显，水域面积减少了0.02km2，林地面积主要在北部和西南部增加，草地面积主要在中部增加了很多，建设用地面积保持不变，如图6a所示。在非喀斯特岩性地区，西北部和中部的耕地大面积减少，林地和草地面积增加，建设用地面积也有微小的变化。因此，从2000—2010年这10年不同岩性上的土地利用特征来看，喀斯特岩性地区的耕地较非喀斯特地区面积较大，虽然其林地和草地的面积比非喀斯特岩性地区多，但是基本上呈现出零星分布。对于非喀斯特岩性的地区而言，西北部的林地、草地和耕地紧密分布，建设用地也主要分布在西北部，在非喀斯特岩性地区的耕地和林地因被喀斯特岩性地区切割，而呈现出零星分布，如图6b。

图6 2010年赤水河流域不同岩性土地利用分布

2.4 土地利用转移分析

在Arcgs 10.7中通过重分类、栅格转面、融合、相交、导出转移矩阵，最后得出2000—2010年赤水河流域土地利用变化规律。由表2可知，草地的面积增加了88km2，主要由耕地和水域等转化而来。耕地面积变化幅度较大，从3203.85km2减少到2174.42km2，减少了489km2，主要转变成了林地、草地和建设用地。建设用地的面积微增，仅增加了7.91km2，由林地和水域转化而成。林地增加了392km2，从2000年的6515.95km2增加到2010年的6908.88km2，耕地很大程度上都转化成了林地，还有59.73km2的草地也转化成了林地。在其他用地当中，由于草地和耕地很少一部分面积的转化，使得其他用地的面积有所增加，10年间增加了0.17km2。水域的面积在2000—2010年减少了0.02km2。

表2 2000年和2010年赤水河流域土地利用转移矩阵

3 讨论

3.1 不同岩性土地利用差异分析

由图3可知，赤水河流域贵州段的岩性主要分为3类，典型喀斯特、亚喀斯特和非喀斯特，在Arcgis10.7中运用重分类，将赤水河流域贵州段分为喀斯特和非喀斯特2种类型。用提取和掩模处理，将喀斯特岩性地区和非喀斯特地区分开，分别与2000年和2010年的土地利用类型做掩模处理，得到图5和图6。如图5a、图5b所示，喀斯特地区主要分布林地和草地以及建设用地，由于喀斯特岩性地区存在独特的岩溶干旱和地下地表二元结构[8]，地表破碎，都呈现破碎状分布。非喀斯特地区由于受到破碎的喀斯特地区的影响，其中部呈现破碎状分布。在未受到喀斯特地区影响的西北部，林地、草地和建设用地均呈现出连续分布的格局，且占的面积较大。

3.2 赤水河流域土地利用转化分析

2000—2010年，赤水河流域贵州段的土地利用并没有很大的变化，均为耕地转林地，耕地转草地。建设用地和水域这种需要完全改变地貌格局的土地类型的面积没有十分明显的增加。如表1所示，在10年间，土地利用类型变化最大的是耕地，其次是林地，草地次之。如表2所示，在耕地减少的489.65km2中，绝大部分都转化成了林地，其次为草地。林地增加的392.92km2中，很大部分来自耕地，少部分来自水域。在这10年间林地面积得以不断扩大，耕地面积不断减少原因是国家出台的退耕还林政策，加之喀斯特地区的土地分散，耕地很难形成形规模，单靠种植粮食很难维持当地人的基本生计，因此，年轻人选择外出务工，而留在家里的老年人劳动力有限，使得大面积的耕地无人种植，经过长时间的丢荒，土地逐渐由耕地演化为草地或者林地。

3.3 不确定性

本文基于2000—2010年赤水河流域贵州段的土地利用数据和岩性数据，对研究区喀斯特与非喀斯特地区2000—2010年的土地利用变化情况进行分析，但是研究只考虑了赤水河流域贵州段的土地利用变化情况，所得结论仅能代表贵州段赤水河流域的情况，并不能代表整个赤水河流域的土地利用情况，因此未来可能将从整个流域尺度来考虑。

3.4 运用价值

本研究分析了赤水河流域(贵州段)2000—2010年的土地利用情况，在此基础上又将赤水河流域分为喀斯特岩性地区和非喀斯特岩性地区，这样能了解到岩性是否会影响土地利用方式，结果是显而易见的，这对于国土部门因地制宜地利用土地资源具有很强的理论指导意义。

4 结论

本文借助Arcgis 10.7工具，对赤水河流域贵州段2000—2020年的土地利用进行了分析，得到以下结论。

2000—2010年赤水河流域贵州段的土地利用面积变化最大是耕地和林地，其中耕地减少了489.65km2，林地增加了392.96km2；喀斯特岩性地区的耕地面积较非喀斯特面积较大，但是呈现零星分布，很难形成规模，主要分布在赤水河流域贵州段的西北部；草地和林地在非喀斯特地区的西北部连片分布，但是在中部，由于受喀斯特地区的阻隔，也呈现出零星分布的格局；水域、草地和其他用地没有明显的变化，其中建设用地在喀斯特和非喀斯特均有分布，但是都没有成片的分布，都是零星分布于整个赤水河流域。