近35a西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势

耕地变化速度即耕地动态度，是某时间段内耕地变化的剧烈程度，而单一土地利用
类型动态度表达的是某一研究区域一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，因
此，对研究区耕地利用变化速度分析可以利用该模型 （以县为研究单元）。公式表达[15]为：
K
=
Ub - Ua Ua
×
1 T
×
100%
（1）
式中：Ua、Ub分别为研究单元内研究期初以及期末耕地资源的数量, T 为研究时段长, K
耕地资源分布状况用耕地资源的区位指数来表示。耕地资源区位指数是指某一研究
单元的耕地资源相对于整个研究区域耕地资源的聚集程度[18]，文中以县为研究单元。公
式表达为：
Qi =
n
Di Si
n
∑ ∑ Di
Si
i=1
i=1
（2）
式中：Qi为第 i 个子区域耕地资源的区位指数，Di为第 i 个子区域的耕地面积，n 为子区域
gscloud.cn）。
2.2 研究方法
拉萨河流域耕地数量变化分析采用变化动态度模型；耕地区域变化分析采用区位指
数和区域差异度两个模型。此外，利用 ArcGIS 9.3 的空间变化分析模块，提取区域耕地
数据，结合区域高程及坡度数据，通过图层叠加，生成动态变化图，以县为单位进行统
计分析[14]。
（1） 耕地数量变化模型
为 T 时段内耕地的动态度即耕地变化率。K>0, 说明区域耕地正向变化, 总体增加；K<0，
说明区域耕地负向变化，总体减少，它的绝对值越大反映耕地变化速度越快。利用动态
度模型分析耕地的时空变化，可以真实地反映区域耕地变化的剧烈程度[16-17]，并且说明耕
地在研究期间呈现的增减趋势。
（2） 耕地资源地域分布模型
合，并以 2006 年的遥感影像为基准进行几何校正，在 ArcGIS 9.3 软件平台的基础上，参
பைடு நூலகம்
考中国科学院资源环境科学数据中心的土地利用分类，在 GoogleEarth 影像辅助下进行目
视解译并数字化，判读相关土地利用类型，并建立拓扑关系，最终获取土地利用分类数
据。30 m 分辨率 DEM 数据来源于地理空间数据云 （Geospatial Data Cloud）（http://www.
数，Si为第 i 个子区域的土地总面积。若 Q>1，表示该子区域耕地的区位指数高于整个流
域平均值；若 Q<1，表示该子区域耕地的区位指数低于整个流域平均值。
（3） 耕地区域差异模型
区域社会经济和自然条件不同，耕地变化具有一定的差异性。土地利用的区域差异
度表示某一单元的某一土地利用类型的单一土地利用动态度与整个区域的某一土地利用
448.01 4.68
4 885.65 197.63
5 598.01 2 447.59
3.1.2 耕地变化过程与动态度 1976—2011 年拉萨河流域耕地变化总体呈现加速增长趋势，面积从 5.63×104 hm2增
加到 6.56×104 hm2，占流域总面积的比例从 1.71%上升到 2.00%。变化过程可分为三个阶 段：第一阶段 （1976—1988 年） 是缓慢增长期，耕地的年变化量和年变化率相对较小， 分别为 50.66 hm2和 0.09%；第二阶段 （1988—2006 年） 是快速增长期，耕地的年变化量 和年变化率分别为 335.08 hm2和 0.59%；第三阶段 （2006—2011 年） 是急速增长期，耕地 年变化量和年变化率达到 543.73 hm2和 0.86% （表 2）。
1 研究区概况
拉萨河是雅鲁藏布江的主要支流之一，流域范围 90°05′~93°20′E，29°20′~31°15′N， 面积 3.29×104 km2，约占雅鲁藏布江流域面积的 13.5%。年平均气温-1.5~7.8 ℃，年降水
收稿日期：2013-02-07；修订日期：2013-05-25。 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(2010CB951704)；国家科技支撑计划项目 （2013BAC04B01）。 第一作者简介：摆万奇 （1963- ），男，河南南阳人，博士，副研究员，主要从事土地利用/土地覆被变化研 究。E-mail: baiwq@igsnrr.ac.cn
为快速增长期，年增长率为 0.59%，2006—2011 年为急速增长期，年增长率达 0.86%。耕地
增加主要来自草地，耕地减少则主要源于建设用地扩张。②耕地聚集度从下游到上游不断减
少，其中拉萨市耕地聚集度最高但下降最快。耕地空间变化表现为中游以耕地增加为主，下
游以耕地减少为主。中游的墨竹工卡县具有最高的耕地相对变化率，因而区域差异度最大。
及 2006 年 CBERS 影像） 获取耕地面积等数据指标。其中，1976、1988 和 2006 年数据是
本研究小组已有解译成果。2011 年的遥感影像来源于美国地质调查局 （USGS） 网站
（http://glovis.usgs.gov/），采用 5、4、3 波段假彩色合成，利用 ENVI 4.8 对影像进行融
第 29 卷 第 4 期 2014 年 4 月
自然资源学报
JOURNAL OF NATURAL RESOURCES
Vol.29 No.4 Apr., 2014
近 35 a 西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势
摆万奇 1，姚丽娜 1,2，张镱锂 1，王春连 3
（1. 中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 北京大学 建筑与景观设计学院，北京 100871）
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自然资源学报
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量 340~700 mm，属于高原温带半干旱气候。农区以半干旱、半湿润为主，干湿季明显， 降水多集中在夏季且夜雨率高。流域地貌由高山深谷相间组合，地势自北向东南倾斜。 根 据 流 域 地 貌 形 态 和 组 合 特 点 ， 结 合 30 m 分 辨 率 的 高 精 度 数 字 高 程 模 型 （Digital Elevation Model，DEM） 和行政区划界线，可将拉萨河流域分为 3 个类型区：嘉黎河源 区 （简称河源区）、西北部羊八井—当雄盆地地貌区 （简称当雄盆地区）、拉萨河谷区 （简 称河谷区）。河源区和当雄盆地区属于牧区，而拉萨河谷区属于半农半牧区，其范围包括 拉萨河下游的拉萨城关区、堆龙德庆县、达孜县、曲水县、墨竹工卡县和林周县[12] （图1）。
所占比重/% 1.71 1.73 1.91 2.00
摘要：利用 4 期卫星遥感资料，分析了 1976—2011 年西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势。结
果表明：①近 35 a 拉萨河流域耕地从 5.63×104 hm2增加到 6.56×104 hm2，占流域总面积比例从
1.71%上升到 2.00%。其中，1976—1988 年为缓慢增长期，年增长率为 0.09%，1988—2006 年
拉萨河流域有宜农土地约 6.5×104 hm2，占全流域土地面积的 2.00%，均分布于河谷地 区，主要集中在拉萨河下游宽谷区。这部分土地地势较为平坦，地块连片，便于耕作和 灌溉。根据宜农土地所处地域的自然条件可以分为两部分：① 海拔 3 600~3 900 m 之 间，包括曲水、城关、堆龙德庆、达孜、墨竹工卡的宽阔谷地，农作物主要有青稞、小 麦 （冬小麦）、土豆、油菜、豌豆、蚕豆等，以中晚熟品种为宜；② 海拔 4 000~4 300 m 之间 （局部达到 4 500 m），包括林周北部、墨竹工卡东北部、以及各县支谷海拔较高的 地段，农作物主要有青稞、春麦、油菜、豌豆、土豆等，以中早熟品种为宜。区域农作 物种植混作以青稞与豌豆混播为最多，青稞与油菜、豌豆三种作物混播也很常见。无论 休闲轮作还是作物轮作，均有豆科作物或豆类饲料作物以及半养地作物油菜轮换[13]。
表 1 拉萨河流域耕地转移情况
Table 1 Conversions of cultivated land in the Lhasa River Basin from 1976 to 2011
（hm2）
主要地类转换
1976—1988 年
1988—2006 年
2006—2011 年
草地→耕地 耕地→建设用地
③耕地扩张不断向更高海拔和更大坡度的范围推进，其中 4 000~4 200 m 海拔高度和 5°~10°
坡度范围的耕地净增加量最多。
关 键 词：耕地；地形因子；拉萨河流域
中图分类号：F301.2 文献标志码：A
文章编号：1000-3037(2014)04-0623-10
DOI：10.11849/zrzyxb.2014.04.007
土地利用与全球环境变化和可持续发展密切相关[1-2]。耕地是土地利用的主要形式， 是保障粮食安全、生态安全以及区域发展的关键[3-6]。青藏高原受高寒和复杂地理环境的 限制，耕地资源相对稀少[7]，仅占整个高原土地总面积的 0.4%左右[8]，但其对社会经济的 发展却具有举足轻重的作用。随着高原经济发展和人口增加，建设用地不断扩张，人均 耕地资源不断减少，如何合理有效地利用有限的耕地资源成为人们关注的重点。但目前 有关青藏高原耕地资源变化的研究仍是一个相对薄弱的领域，仅有少数的关于耕地的分 析[9-10]。有研究结果表明，不同的地形因子如高程、坡度、坡向等对土地利用的空间格局 分布具有不同的影响[11]，结合地形因子的分析对深入研究耕地时空变化有重要作用。本 文以西藏核心农业区的拉萨河流域为对象，通过对近 35 a 来耕地资源的数量、空间分布 及其随地形因子的变化分析，揭示其时空变化规律，从而为区域耕地保护和农业发展提 供科学依据和数据基础。
耕地区域差异度是说明研究区内子区域的耕地相对于整个研究区内的耕地的变化程 度，是一个相对的数值，是在耕地变化动态度的基础上进一步分析。
3 结果与分析
3.1 耕地数量变化 3.1.1 耕地转移
根据 2011 年遥感影像解译结果，拉萨河流域土地利用现状以草地为主，占总面积的 66.44%；其次是未利用地，占总面积的 24.16%；耕地面积相对较少，仅占土地总面积的 2.00%。对 4 期遥感影像数据进行地类转移矩阵分析[21]，结果表明，耕地增加主要来源于 草地，而耕地减少则主要是由于建设用地扩张。其中，1976—1988 年耕地变化相对较 少，草地转换为耕地的面积为 448.01 hm2，而用于建设用地的耕地面积为 4.68 hm2； 1988—2006 年 耕 地 转 移 变 化 较 为 迅 速 ， 有 4 885.65 hm2 的 草 地 转 化 为 耕 地 ， 同 时 有 197.63 hm2 的耕地用作建设用地；到 2006—2011 年期间，耕地转换进一步加剧，有 5 598.01 hm2的草地变为耕地，而 2 447.59 hm2的耕地则转为建设用地 （表 1）。
表 2 1976—2011 年拉萨河流域耕地变化情况
Table 2 Change in cultivated land in the Lhasa River Basin from 1976 to 2011
年份 1976 1988 2006 2011
耕地面积/hm2 56 285.64 56 893.59 62 925.03 65 643.66
类型土地利用动态度相比的程度[19]。公式表达为：
R=
R局 R全
=
||||
(Ub -
Ua ×
Ua) × Ca (Cb - Ca)
||||
（3）
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式中：Ua、Ub 含义同上，Ca、Cb 分别为整个研究区某一时段期初和期末的耕地面积。对 结果求绝对值，摒除耕地增减变化方向带来的影响，只考虑变化率的大小。假设研究区 域在研究时段内耕地面积发生变化，即 Cb 不等于 Ca，有研究表明这一假设是成立的 。 [20] 如果某一区域内耕地相对变化率 R>1，则表示该区域耕地变化幅度比整个研究区域大， 若 R<1，则表示该区域耕地变化幅度比整个研究区域小。耕地相对变化率能够较好地反 映耕地面积变化区域差异[15]。
2 研究方法
2.1 数据来源 本文采用 4 期卫星遥感影像 （1976 年 MSS 影像、1988 和 2011 年 Landsat TM 影像以
图 1 研究区示意图
Fig. 1 Location of the study area
4期
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