1 绪论
1.1 研究区 LUCC 研究综述
1.1.1 土地利用/覆被发展综述
土地利用通过土地覆盖的变化影响全球和区域环境，于 1995 年联合国提出了土地利用/覆盖变化(Land cover land change)研究计划,使LUCC 研究成为全球变化研究的前沿和热点课题。1990 年以来,土地利用/覆被变化问题引起国际组织和世界各国的极其关注并已成为研究全球变化的重要内容之一.土地利用/覆被变化(LUCC)明显的体现和反映了人为因素的影响程度及其对水循环过程中所产生的影响，其直接导致水资源供需关系发生变化,因此对流域的生态景观、环境、社会经济可持续发展等方面产生极大影响。土地利用变化模型（LUCC model）一般以回答以下问题为主要目的：影响土地利用变化的环境与社会经济因子、土地利用变化的具体地点、土地利用变化的速率等。国际地圈-生物圈计划(简称 IGBP)和全球环境变化人类因素计划(简称 HDP)将土地覆盖定义为地球陆地表层和近地面层的自然状态，除此之外自然过程和人类活动共同作用的结果。美国全国环境变化委员会将其定义为覆盖地球表面的植被及其特质，另一些学者认为土地覆盖是具有一定地形起伏的覆盖着植被、雪、冰川或水体,其包括土壤层在内的陆地表层。而土地利用是指人类对土地自然属性的利用方式和利用状况,其包含着人类利用土地的目的和意图,是一种人类活动。土地利用变化驱动力是指导致土地利用方式和目的发生变化的因素。狭义的驱动力研究一般只是对其主导驱动因子的辨别，而广义的驱动力研究不仅包括对土地利用变化驱动因子的辨别，其还包括对驱动机制的分析和驱动过程的模拟，以最终实现对土地利用状况的调控及预测[10]。通过监测可以及时、准确地了解土地利用变化情况,监测土地利用变化趋势，布局其规模及掌握建设用地和耕地的使用情况,从而为城市建设提供现实的基础资料为土地执法检查和国土资源调查、规划、管理、保护与合理利用服务,为国民经济建设和社会发展提供有效的土地资源保障。可知LUCC 主要研究不同土地利用/覆盖变化下的气候、环境变化的水文情况，探究流域不同下垫面和气候变化对水文过程的响应关系，从而寻求不同气候条件下流域最佳土地利用/土地覆被情景，最终为区域生态恢复提供参考。
1.1.2 国内外研究现状
近年来，在流域或区域尺度上探讨土地利用/气候变化对径流水文的贡献和关系的研究越来越多。目前气候变化、土地利用/覆被变化、人为活动是导致湿地水资源缺乏的主要原因，人类对土地资源的利用仍然以巨大的生物多样性损失为代价。丘君等研究了土地利用活动对区域生物多样性的影响。庞靖鹏等SWAT 模型中对密云水库流域土地利用变化对密云水库径流和产沙的影响进行定量的分析。欧维新等从土地利用/覆被变化对温室气体释放、入海物质通量、生物多样性影响以及海岸特有自然覆被的生态环境效应角度评述了土地利用/覆被变化对海岸环境演变的影响。陈四清等应用Landsat TM and ETM 影像分析了内蒙古锡林河流域 1987～2000 年之间的各土地类型的数量变化和空间变化特征。杨风亭等综述了红壤丘陵区土地利用生态环境效应研究的成果和发展,并指出研究中存在的不足和今后的研究方向。近年来,用模型方法来解释的研究越来越多,在土地规划及土地可持续发展过程中预测 LUCC 趋势至关重要并且具有指导意义，冯夏清、张圣威等采用SWAT模型研究气候变化、LUCC等对水资源的影响并通过模型方法模拟预测了未来几十年内的变化趋势。
1.2 景观发展综述
景观（landscape）最早见于希伯来语"圣经"旧约全书，愿意表示自然风光、地面形态和风景画面。19世纪初期，德国著名地理学家洪堡（A.V.humboldt）最早提出景观作为地理学中的核心问题，探讨由原始自然景观变成人类文化景观的过程。20世纪30年代德国著名植物学家C.Trol 将景观的概念引入生态学，其后，景观对于生态研究领域的作用被越来越多的研究者认可并强调。关于景观生态学的定义都与景观的结构、功能和变化有关，其所指景观斑块之间的空间关系，空间要素之间的相互作用，结构和功能随时间而改变。20世纪90年代国际上有以下景观生态学的定义：F.B.Golley指出，景观生态学发展了两种核心问题，其链接自然地理和生物地球化学，描述和解释尺度为单位的陆地表面格局，另外其链接生物生态学，探讨环境与生物间的相互作用。J.Wiens 认为景观生态学是景观格局及其随时间的变化与景观功能和过程有关，并研究这种关系在生态和环境系统的功能、何种方式受人类活动的影响。S.T.A.pickett 认为，景观生态学是研究空间格局对生态过程的影响，其将空间异质性作为生态系统中的重要因素，并监督空间动态与研究系统时间变化的生态学同等重要。1998 年的国际景观生态学会指出，景观生态学研究不同尺度上的景观空间变化，其包括景观异质性，地理、生物及社会原因的分析。可知景观格局是景观异质性在空间上的表现形式,是人为因素和生态环境干扰促动下的结果,同时景观格局反映一定社会形态下的人类活动和经济发展的状况。
1.2.1 湿地景观
湿地“wetland”是联系到多种学科的一个动态客体。不同学科领域可以有不同的湿地定仪，美国鱼类和野生动物保护协会 1956 年提出湿地的定义，指被浅水和有时为暂时性或间歇性积水所覆盖的低地。加拿大对湿地的定义：湿地系指长期存在潮湿的土壤，在化冻季节水淹或地下水位接近矿质土壤，生长水生植被的地方。中国对湿地的定义：1987 年《中国自然保护纲要》中俆琪认为凡是受地表水与地下水影响的土地并进一步强调凡受地表水周期或地下水湿润或季节性淹没的土地均可称为湿地。国际上《湿地公约》条款指出：湿地系指不管其人工、天然、暂时、长期性的沼泽地、水域地带、泥炭地、湿原、静止、流动无论是淡水还是半咸水，包括低潮时不超过6m的水域。
2 研究区概况
2.1 艾比湖湿地概况
艾比湖是 7 条河流的尾闾（博尔塔拉河、精河、四棵树河、奎屯河、阿恰勒河、古尔图河、大河沿子河等），其新疆面积最大的咸水湖也是新疆第二大湖泊， 其位置介于43°38′-45°52N和79°53′-85°02′E之间，整个流域总面积50621km2左右，其中山地规模为24317km2,平原区规模为 25762km2,湖泊总面积 542km2,是一个典型的具备干旱区荒漠—绿洲—山地生态环境特点的流域,艾比湖流域行政上包括博尔塔拉蒙古自治州、乌苏市、奎屯市、托里县[56]。艾比湖湿地位于我国四大沙尘暴发源地之一准噶尔盆地，西南部阿拉山口大风通道下。因长期的干旱环境，补给水量的短缺导致该湖泊的极度萎缩。艾比湖湿地保护区的特殊位置导致荒漠生态系统的不稳定性并二次性导致生态环境的高度敏感性和脆弱性。艾比湖湿地自然保护区成立于 2000年，自治区级重点保护特殊区，位于新疆维吾尔自治区境内准噶尔盆地西部最低洼地，其水盐的汇集中心。艾比湖湿地处于亚欧大陆腹地,湿地西、南、北三面环与山地,其中部为谷地平原,艾比湖流域的东部汇水区中心与准格尔盆地相连。因远离海洋气流而气候极其干燥,属于典型的亚欧大陆性干旱气候类型。光热充足,干旱少雨,多年平均气温6-8℃ ,月均最低气温零下17℃一下 ,月最高均温达28℃ ,年平均积温为3000～3500℃左右 ,无霜期为 160 天。
2.1.1植被
湿地植被是湿地生态系统的重要组成成分,在维持生态系统结构和功能方面起到十分重要的作用,我国湿地植被具有种类多 、 生物多样性丰富等特点 。 据本次调查统计 , 我国湿地高等植物约有 225 科 815 属 2 276 种。艾比湖流域为典型的湿地生态环境,生物多样性资源丰富,是数百种动、植物生息繁衍的场所。艾比湖湿地种子植物有 53 科 191 属 385 种,天然植被类型：主要植物有小乔木胡杨(Pupulus euphiratica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、灌木盐豆木 (Halimonorron holodendron)、盐穗木(Halostachys belangeriana)、白刺 (Nitraria schoberi)、盐节木(Halocnemum strobilaceum)、琵琶柴(Reaumuria songarica)、白麻(Poacynum pictum)、罗布麻(Apocynum venetum)、骆驼刺 (Alhagi pseudalhagi)、盐爪爪(Kalidium foliatum) 、草本花花柴(Karelinia caspica)、碱蓬(Suaeda glauca)、芦苇(Phragmites australis)、小獐茅(Aeluropus littoralis)、滨藜(Atriplex patens)、赖草(Leymus secalinus) 等。
2.2 选题区概况
博，精河流域位于新疆天山北麓准噶尔盆地西南缘，西、北、南三面环山，向东呈喇叭口状敞开，介于东经 80°53′～85°02′，北纬 43°38′～45°52′ 之间，流域总面积6337km2，年均气温6～8℃，年均降水量小蒸发量高，属典型的大陆性干旱气候(图2-5)。博、精河流域为典型的湿地生态环境,生物多样性资源丰富,是数百种动、植物生息繁衍的场所。天然植被类型：芦苇(phragmites)、碱蓬(Suaeda glauca)和盐节木(Halocnemum Bieb)、黑果枸杞灌丛(Lycium Ruthenicum Murr)、芦苇(phragmites)、芨芨草(Achnatherum splendens)（Haloxylon)红柳(Cacumen Tamaricis)和梭梭。土壤类型：灰棕漠土、灰漠土、灌耕土、潮土、草甸土、沼泽土、风沙土、盐土。
3 数据来源与处理方法 ..................... 17
3.1数据来源................. 17
3.2遥感影像的处理...................... 18
3.3景观格局指标的选取...................... 21
4 博尔塔拉-精河流域LUCC 与景观空间格局变化分析 .................... 24
4.1土地利用/土地覆盖面积变化分析............................... 24
4.2土地利用/土地覆盖类型之间的相关性分析....................... 27
4.3土地利用类型速度变化............... 28
5 博尔塔拉-精河流域土地利用/覆盖变化的景观格局 .................... 36
5.1研究区LUCC景观格局分析................... 36
5.2斑块类型的景观格局变化分析............ 37
5 博尔塔拉-精河流域土地利用/覆盖变化的景观格局
景观生态学是以景观为研究对象的一门新兴的交叉学科，是研究景观功能、结构和变化以及景观的科学规划和有效管理的一门新兴学科。景观生态学理论核心研究集中在空间异质性及生态整体性双方面，其研究目的和内容包括为三个方面：景观结构、景观功能和景观动态。土地利用/土地覆盖具有显著的空间异质性，其生态整体性正是实现土地持续开发利用的有效途径之一。本文在土地利用／覆被变化时空数据库基础上，通过景观生态学理论与方法对博尔塔拉-精河流域绿洲22年的土地利用、土地覆盖变化进行分析，以及分析其景观上变化规律。
5.1 研究区LUCC 景观格局分析
由博尔塔拉-精河流域景观类型统计可以看出（表 5-1），研究区总面积为0.6×106 hm2，1990～2007 年的景观类型面积大小为：未利用地>耕地>盐碱地>水域>草林地>城乡用地，2007～2011年的景观类型面积大小为：耕地>未利用地>盐碱地>水域>草林地>城乡用地，面积变化最大的未利用地和耕地占总面积的比例1990年的74.29%上升到2011年的79.33%。1990～2011年期间未利用地斑块个数从261个降到149个，斑块密度从0.040降到0.023，最大斑块指数从50.572降到19.909，景观形状指数从22.813降到18.502；耕地在 1990～2011年期间的斑块数从 223降到74；斑块密度在 1990-2007 年期间保持增长趋势，从0.034上升到0.052可在2011年大幅度降到0.011；最大斑块指数从8.005上升到43.512，景观形状指数从 19.455 降到 11.956，可知，该地区土地利用变化、转化过程中始终是在未利用地和耕地为基础而发生。
6 结论
本文采用GIS技术和遥感手段，以研究区1990年、1999年、2007年、2011年的遥感影像为基础，将实际操作跟野外调查和参考资料结合，提出适合博尔塔拉-精河流域实际情况的分类系统并得到 4 个时期的土地利用覆被图、通过时空分析得到3个时段的土地利用转移矩阵数据，在此基础上对研究区土地利用图进行景观格局分析并得到研究区景观生态数据，主要结论如下：
（1）1990～2011 年的总体变化趋势：22 年期间研究区城乡用地和耕地面积一直增长，尤其是耕地面积增长幅度大，水域和未利用地面积始终呈减少趋势，草林地和盐碱地面积呈增长趋势。表明大范围开垦荒漠，人口增长，城市面积的扩大造成未利用地和草林地的退化。
（2）研究区城乡用地与耕地呈强正相关性，与水域、未利用地、草林地呈强负相关性；水域与未利用地呈强正相关性，其与耕地、盐碱地呈显著地负相关性；未利用地与耕地呈极显著负相关，其与草林地呈强正相关关系；耕地与草林地呈强负相关性；草林地与盐碱地呈极弱正相关性。
（3）1990~1999年之间城乡用地和耕地面积的变化快速增加，尤其是城乡用地的动态速度增加，在这期间草林地与未利用地分别以6.11%和1.72%的速度减少，水域和盐碱地呈以低速度减少趋势；1999~2007 年之间城乡用地和耕地一直呈增加趋势，水域和盐碱地的减少速度显著增加；2007~2011年城乡用地的增加速度降到2.46%，耕地面积变化率开始上升，水域的减少速度呈大幅度减少趋势，未利用地减少速度最为突出，1990～2011年3个时段内的综合动态度呈先下降后上升趋势。
（4）1990 年的土地利用类型转化 1999 年的土地利用类型当中城乡用地转出其它类型的面积极少；水域的主要转出方向为耕地；耕地的主要转出方向为未利用地；草林地的主要转出方向为耕地和未利用地；盐碱地的主要转出方向为未利用地和水域。1999年的土地利用类型转化2007年的土地利用类型当中城乡用地的总转化面积为占总转化面积的0.09%；水域的转出盐碱地的面积最大；未利用地的主要转出方向为耕地；耕地的主要转出方向依然是未利用地；草林地的主要转出方向为未利用地和耕地；盐碱地的主要转出方向为未利用地和水域。2007年的土地利用类型转化 2011 年的土地利用类型当中城乡用地主要转出耕地；水域转出盐碱地的面积最大；未利用地的主要转出方向为耕地；耕地的主要转出方向为未利用地；草林地的主要转出方向为未利用地和耕地；盐碱地的主要转出方向为未利用地。
参考文献（略）