湖北省土地利用-覆被變化及其對(duì)自然環(huán)境要素的影響.pdf

1、土地利用/覆被變化是人類(lèi)活動(dòng)作用于自然環(huán)境的具體表現(xiàn)形式，是全球環(huán)境變化的重要組成部分和主要原因，是自然環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)因素之一。人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)土地利用/覆被變化改變自然環(huán)境的空間格局和過(guò)程，影響了自然環(huán)境形成與變化的復(fù)雜性。湖北武漢歷來(lái)有“九省通衢”之稱(chēng)，隨著國(guó)家“中部崛起”戰(zhàn)略的逐漸推進(jìn)，武漢城市圈“兩型”社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)總體方案獲國(guó)家批準(zhǔn)并實(shí)施，區(qū)域內(nèi)土地覆被格局將發(fā)生顯著的變化，對(duì)該區(qū)域的土壤環(huán)境、水環(huán)境和氣候環(huán)境等自然

2、環(huán)境要素也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，開(kāi)展土地利用/覆被變化及其對(duì)自然環(huán)境要素影響的研究對(duì)本區(qū)水土資源優(yōu)化配置、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及自然生態(tài)環(huán)境改善都有著十分重要的意義。
　　 本研究以80年代中期、90年代中期和21世紀(jì)初期的TM衛(wèi)星影像資料和相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料等為數(shù)據(jù)源，結(jié)合野外調(diào)查，運(yùn)用3S集成技術(shù)，對(duì)各種數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行科學(xué)的校正和處理。通過(guò)室內(nèi)分析、模式識(shí)別、模型模擬、空間演算等多種手段，分析了湖北省過(guò)去二十年間土地利用

3、/覆被變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程、驅(qū)動(dòng)因子，提出了典型性分區(qū)模式，針對(duì)11個(gè)典型縣市的土地利用覆被變化進(jìn)行聚類(lèi)分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)湖北省土地利用變化最活躍的耕地、林地和建設(shè)用地進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。本研究結(jié)合湖北省土壤侵蝕遙感資料和土壤養(yǎng)分資料，探討了土地利用/覆被變化對(duì)土壤侵蝕和土壤質(zhì)量的影響；結(jié)合水文水質(zhì)資料，探討了土地利用/覆被變化對(duì)水文環(huán)境的影響；結(jié)合多年氣象氣候資料，探討了土地利用/覆被變化所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下：
　　 （

4、1）在過(guò)去二十年間，湖北省土地利用/覆被發(fā)生了顯著的變化。從數(shù)量上來(lái)看，1985-1995年間變化幅度從大到小依次是：耕地、林地、水域、居民建設(shè)用地、未利用土地、草地；1996-2005年則為未利用地、水域、耕地、林地、交通設(shè)施及建設(shè)用地、園地、草地。二十年間土地利用/覆被變化的主要趨勢(shì)表現(xiàn)為耕地面積不斷減少，林地面積總體呈增加趨勢(shì)，建設(shè)用地呈逐年增加趨勢(shì)。
　　 （2）湖北省土地利用/覆被變化是多種因素交織在一起共同作用造成的

5、。人口增加、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、耕地效益比較低下及洪澇災(zāi)害是耕地減少、以魚(yú)塘增加為主要特征的水域增加及建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要原因。
　　 （3）根據(jù)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)現(xiàn)狀將湖北省劃分為四個(gè)一級(jí)區(qū)劃，14個(gè)二級(jí)區(qū)劃。通過(guò)對(duì)丹江口等11個(gè)典型縣市近五年的土地利用變化聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)以大冶為首的六個(gè)市（縣），建設(shè)用地增長(zhǎng)顯著；洪湖市充分發(fā)揮其湖泊資源優(yōu)勢(shì)，水域面積增加較大：秭歸縣受大型水利工程影響，水域面積也大幅增加：丹江口等三個(gè)市（縣）耕地猛減，

6、林地劇增，兩者成此消彼長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)遙感解譯和統(tǒng)計(jì)資料顯示，湖北省土地利用變化最活躍的是耕、林、建三類(lèi)用地。選用灰色預(yù)測(cè)GM（1，1）模型，預(yù)測(cè)湖北省至2010年的情況呈現(xiàn)：耕地下降曲線(xiàn)應(yīng)該更為平穩(wěn)，林地面積將穩(wěn)步上升，建設(shè)用地也將不斷在增加。
　　 （4）湖北省土壤侵蝕總體呈下降趨勢(shì)，中度侵蝕和強(qiáng)度侵蝕面積下降變幅較大。土地利用類(lèi)型改變，一定程度上影響了土壤侵蝕速度和侵蝕強(qiáng)度。從地類(lèi)上看，耕地、林地的土壤侵蝕面積最大，占流域侵

7、蝕總面積的95.9％；從地域分布上看西部山區(qū)最為嚴(yán)重，中南部次之。土壤侵蝕主要分布在15°以上的陡坡地。
　　 （5）土地利用類(lèi)型的改變嚴(yán)重影響了土壤質(zhì)量要素的空間異質(zhì)性。不同土壤質(zhì)量要素在不同深度的差異較大，0-20 cm的高低順序依次為：有效磷、速效鉀、TP、水解性氮、TN、有機(jī)質(zhì)、TK、pH值：20-100 cm的高低順序是：有效磷、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、TP、水解性氮、TN、TK、pH值；表層土壤pH均值為6.23，深層土壤均

8、值為6.83，全區(qū)域呈弱酸性；全省有機(jī)質(zhì)平均含量較高，表層達(dá)1.926％。說(shuō)明湖北農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件較好，種植業(yè)比較發(fā)達(dá)。從塊金值與基臺(tái)值之比來(lái)看，表層土壤的pH值最小，為19.8％，其他的土壤要素都沒(méi)有大于50％，說(shuō)明影響pH值分布的結(jié)構(gòu)性因素控制導(dǎo)致樣點(diǎn)之間的空間自相關(guān)作用強(qiáng)，而其他各土壤要素為中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)。
　　 （6）湖北水資源相當(dāng)豐富，但城市化使湖泊河塘面積劇減，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)，水資源利用形勢(shì)嚴(yán)峻。通過(guò)計(jì)算，

9、21世紀(jì)初湖北省以武漢市為首的鄂東一帶和以襄樊為首的鄂北地區(qū)存在較為嚴(yán)重的水量緊張狀態(tài)和安全問(wèn)題；21世紀(jì)前50年生產(chǎn)生活用水增加101.6億m3，增長(zhǎng)幅度非常明顯，而后50年僅增長(zhǎng)10.4億m3，且增長(zhǎng)趨勢(shì)漸緩。土地利用/覆被的變化是湖北水災(zāi)的主要誘因之一，城市化使地表徑流系數(shù)增大，使洪水的洪峰變窄，峰線(xiàn)提前；城市現(xiàn)有排水方式造成雨水資源的浪費(fèi)和污染等；城市化使江河近岸、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化污染嚴(yán)重；農(nóng)業(yè)土地利用對(duì)水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在化肥、農(nóng)

10、藥污染，畜禽養(yǎng)殖、居民生活垃圾污染等多方面。
　　 （7）湖北省近45年年平均氣溫為15.9℃，上升了0.54℃，上升速率為0.12℃/10a。上世紀(jì)80年代以來(lái)極端最高氣溫呈現(xiàn)較明顯的上升趨勢(shì)。武漢市最近23年城市熱島增溫強(qiáng)度在不同季節(jié)均有所增加；近45年平均降水量為1145.8mm，年降雨量增加速率為6.9mm/10a，呈現(xiàn)出明顯的年際和年代際變化；年平均日照時(shí)數(shù)為1749.9h，呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，其下降速率為-68.6h

11、/10a；近年來(lái)的強(qiáng)降水的增加直接導(dǎo)致了洪澇災(zāi)害的增加。
　　 （8）江漢平原濕地的退化與恢復(fù)導(dǎo)致局地氣候變化。江漢平原自1958年后年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，氣溫增加為0.246℃/10a，但1998年之后氣溫出現(xiàn)了明顯下降趨勢(shì)，年平均氣溫從1998年的17.92℃下降到現(xiàn)在的16.96℃，平均為0.4℃/a：在降水量的變化方面，20世紀(jì)90年代以來(lái)年降水量以平均4.9mm/a的速率增加，并以夏、冬季降水增加為主。
　　

12、（9）城市化所帶來(lái)的土地利用變化對(duì)城市氣候產(chǎn)生了較大影響，城市環(huán)境溫度與下墊面溫度、下墊面結(jié)構(gòu)、水體、植被等因素密切相關(guān)。隨著城市化進(jìn)程加快，武漢市城市熱島效應(yīng)愈強(qiáng)。1961-2000年的平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫增溫速率的季節(jié)差異明顯，冬季增溫速率非常顯著；對(duì)同一季節(jié)，最低氣溫的增溫速率最大，最高氣溫的增溫速率最小，平均氣溫居中，非對(duì)稱(chēng)性明顯；近20年無(wú)論是城區(qū)還是郊區(qū)，3項(xiàng)氣溫的增溫速率在不同的季節(jié)都得以加強(qiáng)；近20年熱島增溫速率