（自然地理学专业论文）张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究.pdf

摘要 土地是万物之本，耕地是土地利用类型之一。是农业生产基础资源。土地和耕地 的研究源远流长，且研究内容随社会进步和生产力发展也在不断的变化。2 0 世纪9 0 年代以来，全球变化研究的兴起使土地利用土地覆被变化( l u c c ) 成为国际研究热 点和前沿问题。l u c c 研究包含许多内容，土地利用变化驱动要素及其作用机制是其 中的关键。耕地是土地利用类型之一，其利用变化驱动要素及其作用机制相应成为 l u c c 重要组成部分。目前，国际上展开了多方面的耕地资源研究工作。在国内，耕 地资源的相关研究多集中于东、中部地区，广大西部地区起步较晚并且成果不多。鉴 于以上分析，选取西北内陆河流域张掖绿洲作为研究区，以其耕地资源为研究对象， 分析影响耕地时空变化驱动要素，对张掖绿洲耕地资源的合理利用提供科学依据的同 时，亦可为西北地区耕地资源的合理开发与利用给予参考。论文共分六部分。 第一部分首先阐述了选题背景，并简述了土地和耕地研究的国内外进展，在此基 础上，论述了研究区的选择、研究意义及研究内容与方法。 第二部分分析了张掖绿洲土地利用时空变化，作为后续耕地资源时空变化的研究 背景。首先从位置、面积、地形概况、气候、水资源、植被和土壤等方面叙述了张掖 绿洲自然环境。其次从人口、民族、g d p 、产业产值和农业生产条件等方面叙述了张 掖绿洲的社会经济概况。再次按照社会历史发展顺序阐述了张掖绿洲土地开发历史， 表明其土地开发利用随朝代更替和社会生产力提高而变化。最后根据资料整理出张掖 绿洲现代土地利用变化趋势与格局。 第三部分分析了张掖绿洲耕地资源的时空变化。在确定耕地资源范围的基础上， 指出了其利用现状和存在的问题。以1 9 4 9 - 2 0 0 1 年时段的统计数据作为基础，分析了 张掖绿洲整体及各区县耕地面积和人均耕地面积变化。认为张掖绿洲耕地资源的质量 一旦受损，短期内将难以恢复。通过引入耕地面积相对变化率计算分析了张掖绿洲各 区县耕地资源变化的区域差异。 第四部分研究了张掖绿洲耕地资源时空变化驱动要素。从自然和人文角度入手， 定性定量分析两者包含的多种因素对耕地资源变化的影响方式，认为张掖绿洲耕地资 源的变化主要受该地区水资源利用程度的限制。采用主成分分析法对社会经济驱动要 素进行了研究。酋先遵循一定的选取原则筛选了影响因素，其次对各区县的社会经济 要素进行具体分析。主成分分析结果表明，张掖绿洲耕地资源变化主要受社会经济因 索中的社会系统压力、经济发展动态和农业科技进步的影响。从单个因子看，g d p 、 人口数量和粮食单产是影响耕地变化的重要因子。 第五部分从发展节水农业、遏制耕地退化、控制人口增长、调整作物布局、加大 科技投入、应用网络资源和因地制宜发展等方面提出了合理有效利用张掖绿洲耕地资 源的七项措施。 最后一部分在总结论文的同时，提出了今后进一步改进和加强的研究方向。 关键词：张掖绿洲耕地资源时空变化驱动要素措旎 m a b s t r a c t t h el a n di st h er o o to f e v e r y t h i n g t h ec u l t i v a t e dl a n d ，o n et y p eo f t h el a n du s e ，i st h e b a s i cr e s o u r c eo ft h ea g r i c u l t u r e t h es t u d i e so nt h e mh a v ea l o n gh i s t o r y , a n dt h ec o n t e n t s o ft h er e s e a r c hc e a s e l e s s l yc h a n g ew i t ht h ea d v a n c e m e n to f s o c i e t ya n d t h ed e v e l o p m e n to f p r o d u c t i v i t y s i n c et h e19 9 0 s ，t h eb o o m i n go f t h eg l o b a lc h a n g er e s e a r c hm a k e sl a n du s e a n dl a n dc o v e r ( l u c c ) r u mi n t ot h eh o t s p o t so ft h ei n t e r n a t i o n a lr e s e a r c h e s l u c c c o n t a i n sl o t so fm a t t e r s ，a n dt h ek e yo n eo ft h e mi st h ed r i v i n gf a c t o r so fl a n du s ec h a n g e a n dt h e i ra c t i o nm e c h a n i s m t h ec u l t i v a t e dl a n di so n em a i nt y p eo ft h el a n d ，i t su s e c h a n g ed r i v i n g f a c t o r sa n dt h e i ra c t i o nm e c h a n i s m a c c o r d i n g l y b e c o m e i m p o r t a n t c o m p o s i n gp o r t i o n so f l u c c a tp r e s e n t ，t h em a n ys t u d i e so nt h ec u l t i v a t e dl a n dt h a t c o n t a i nag r e a td e a lo ft h ea s p e c t sr r ed e v e l o p e di n t e r n a t i o n a l l y i nc h i n a ，t h ec o r r e l a t i v e r e s e a r c h e so nt h ec u l t i v a t e dl a n da r ec o n c e n t r a t e do nt h ee a s t e r na n dt h em i d d l er e g i o n s ， w i t hal a t es t a r tt h e r ei sf e wa c h i e v e m e n t so b m i n e di nt h ev a s tw e s t a c c o r d i n gt ot h e a b o v ea n a l y s i s ，t a k i n gz h a n g y eo a s i sl o c a t e di nt h en o r t h w e s tc o n t i n e n t a lr i v e rv a l l e yo f c h i n aa sac a s es t u d y , c h o o s i n gi t sc u l t i v a t e dl a n da st h er e s e a r c ho b j e c t ，a n a l y z i n gt h e d r i v i n gf a c t o r so fi t sc u l t i v a t e dl a n dc h a n g e ，t h et h e s i sc a no f f e ras c i e n t i f i cg u i d ea n d r e f e r e n c et ot h er e a s o n a b l eu s eo ft h ec u l t i v a t e dl a n di nt h en o r t h w e s tr e g i o n s t h et h e s i s c o n s i s t ss i xp a r t s i nt h ef i r s tp a r t ，t h ea u t h o ri l l u m i n a t e st h es t u d yb a c k g r o u n d ，a n ds i m p l ye x p a t i a t e s t h er e s e a r c he v o l u t i o no ft h el a n da n dt h ec u l t i v a t e dl a n d i na d d i t i o n ，t h es i g n i f i c a n c e ， c o n t e n t sa n dm e a n so f t h e s t u d ya r ed i s s e r t a t e d i nt h es e c o n dp a r t ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h et e m p o r a la n ds p a t i a lc h a n g e so ft h el a n d u s ei n z h a n g y eo a s i s ，w h i c hi s t h er e s e a r c h b a c k g r o u n d o ft h el a t t e r s t u d yo nt h e c u l t i v a t e dl a n d f i r s t t h ea u t h o re x p o u n d st h en a t u r a le n v i r o n m e n to f z h a n g y e o a s i sf r o m s o m ea s p e c t ss u c ha st h el o c a t i o n ，t h ea c r e a g e ，t h et e r r a i n ，t h ec l i m a t e ，t h ew a t e rr e s o u r c e s ， l h ev e g e t a t i o n s ，a n dt h es o i l s s e c o n d ，t h es o c i a le n v i r o n m e n ti se x p l a i n e db ym e a n so f ：l e p i c t i n g t h e p o p u l a t i o n ，t h en a t i o n ，g d p , t h ei n d u s t r yp r o d u c t i o nv a l u e ，a n dt h e a g r i c u l t u r a l c o n d i t i o n s t h i r d ，t h e e x p l o i t a t i o nh i s t o r y o ft h el a n di s i l l u s t r a t e d ：h r o n o l o g i c a l l y , w h i c hs h o w s t h a tt h el a n d e x p l o i t a t i o na n d t h el a n du s et r a n s f o r m 、i t 王lt h e s u b r o g a t i o n o ft h e d y n a s t i e sa n dt h ep r o g r e s so ft h e s o c i a l p r o d u c t i v i t y , i n t h e e n d ， w c o r d i n gt od a t a ，t h ec h a n g i n g t r e n da n d p a t t e r n so f t h e m o d e ml a n dr i s ea r ed e s c r i b e d i nt h et h i r dp a r t ，t h et e m p o r a la n ds p a t i a lc h a n g e so ft h ec u l t i v a t e dl a n di nz h a n g y e 3 a s i sa r ea n a l y z e d t h ea u t h o rd i s c u s s e st h ec u l t i v a t e dl a n ds t a t u sq u oa n dt h ee x i s t i n g 1 v p r o b l e m so nt h eg r o u n d so ft h ev e r i f i e dr a n g eo ft h ee u l f i v a t e dl a n di nz h a n g y eo a s i s b a s e do nt h es t a t i s t i c a ld a t af r o m1 9 4 9t o2 0 0 1 ，t h ec h a n g e so f t h ec u l t i v a t e dl a n da n dt h e c u l t i v a t e dl a n dp e rc a p i t ai nz h a n g y eo a s i sa r ea n a l y z e dw h o l l ya n dp a r t i a l l y t h ea u t h o r c o n s i d e r st h a tt h eq u a l i t yo f t h ec u l t i v a t e dl a n dw i l lb ed i f f i c u l tt ob er e c o v e r e di nt h es h o r t p e r i o do n c eh a v i n gb e e nd a m a g e d b yc a l c u l a t i n gt h er e l a t i v ec h a n g e r a t i oo f t h ec u l t i v a t e d l a n d ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h ed i f f e r e n c eo ft h ec u l t i v a t e dl a n dc h a n g e si nt h ed i f f e r e n t s e c t i o n so f z h a n g y e o a s i s i nt h ef o u r t hp a r t ，t h ed r i v i n gf a c t o r so ft h ec u l t i v a t e dl a n dc h a n g ea r es t u d i e di n z h a n g y eo a s i s f r o mb o t ht h en a t u r a la n dt h eh u m a na n g l e s ，t h ee f f e c tm o d e so ft h e m a n i f o l df a c t o r so nt h ec u l t i v a t e dl a n dc h a n g ei nz h a n g y ea r ea n a l y z e dq u a l i t a t i v e l ya n d q u a n t i t a t i v e l y , a n dt h er e s u l t ss h o w t h a tt h ec u l t i v a t e dl a n dc h a n g ei sm a i n l yc o n f i n e db y t h eu s ed e g r e eo ft h ew a t e rr e s o u r c e t h ep r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ( p c a ) i su s e dt o s t u d yt h es o c i o e c o n o m i cf a c t o r s f i r s to fa l l ，t h ec o n c e r n e de f f e c tf a c t o r sa r ef i l t r a t e db y t h es p e c i a lp r i n c i p l e s s e c o n d l y , t h es p e c i f i ca n a l y s i sa b o u tt h es o c i o e c o n o m i cf a c t o r si s c a r r i e do u ti ne a c hs e c t i o no f z h a n g y eo a s i s p c ai n d i c a t e st h a tt h ep r e s s u r eo f t h es o c i e t y s y s t e m ，t h ed e v e l o p m e n to ft h ed y n a m i ce c o n o m ya n dt h ep r o g r e s so ft h es c i e n c ea n d t e c h n o l o g yo f t h ea g r i c u l t u r em a i n l ya f f e c tt h ec u l t i v a t e dl a n dc h a n g ei nz h a n g y eo a s i s g d p , t h ep o p u l a t i o na n dt h ep e ru n i ta r e ag r a i ny i e l da r et h ev i t a lf a c t o r st h a ti m p a c to nt h e c u l t i v a t e dl a n dc h a n g e r e s p e c t i v e l y i nt h ef i f t hp a r t ，s e v e nc o u n t e r m e a s u r e sa r ep u tf o r w a r dt ou s eo ft h ec u l t i v a t e dl a n d i nz h a n g y eo a s i sr e a s o n a b l ya n de f f e c t i v e l y ，t h o s em e a s u r e sa r ea sf o l l o w s ：d e v e l o p i n g t h e w a t e r - s a v i n ga g r i c u l t u r e ，p r e v e n t i n g a n d c u r i n g t h ec u l t i v a t e dl a n d d e g r a d a t i o n ， c o n t r o l l i n gt h ep o p u l a t i o n ，r e c t i f y i n gt h ec r o pa r r a n g e m e n t ，i n c r e a s i n gt h ei n v e s t m e n to f t h es c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , a p p l y i n gt h ew e br e s o u r c e sa n dd e v e l o p i n gi nt h el i g h to ft h e l o c a lc o n d i t i o n s i nt h el a s tp a r t ，t h ea u t h o rs u m m a r i z e st h et h e s i s ，a n d p u t sf o r w a r dt h ef u t u r er e s e a r c h d i r e c t i o nt h a tn e e d st oa m e l i o r a t ea n dt os t r e n g t h e n k e yw a r d s ：z h a n g y eo a s i s c u l t i v a t e dl a n d t e m p o r a l a n d s p a t i a lc h a n g e s d r i v i n g f a c t o r se o m x t e r - m e a s u r e s v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北师范大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 签名： 兰丛! 圣j 整日期：兰! ! 生簦! 旦兰! 多 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：多墼! 圣垫导师签名 日期：型。骨至r 月】；孳 辫 张红侠：张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 1 。引言 1 1 选题背景 土地是万物之本，“有土斯有粮，万物土中生”。它是包括人类在内的切生物赖 以生存繁衍的物质基础，也是人类社会赖以建立与发展的基本载体和前提条件。无论 古今中外，大凡进入文明时代的国家与社会，尤其先进的农耕民族，都对土地开发利 用与管理控制极为重视，并对其进行相应生产力水平下不同层次和范围的研究f l , 2 。 2 0 世纪以来，随着科技进步和社会生产力的提高，人类创造了前所未有的物质 财富，加速推进了文明发展的进程。与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、 生态破坏和南北差距扩大等日益突出，成为全球性的重大问题，严重地阻碍着经济的 发展和人民生活水平的提高，继而威胁着全人类未来的生存与发展。在这种严峻的形 势下，全球变化研究兴起，各国科学家越来越感到人类活动对环境变化的影响，尤其 人类生存与发展对土地的开发利用以及引起的土地覆被变化被认为是全球环境变化 中的重要组成部分和主要原因【3 4 l 。因此国际地圈生物圈计划( i g b p ) 和全球环境变 化人文因素计划( i i u ) p ) 于1 9 9 5 年联合提出了“土地利用和土地覆被变化”( i u c c ) 研究计划p 】。此后，国际上与全球变化有关的各个科学组织和各类科学计划也纷纷将 l u c c 作为研究重点：联合国粮农组织( f a o ) 、联合国环境署亚太地区环境评价计划 委员会( u n e p e a p 吐p ) 、气候变化政府问工作委员会( i p c c ) 等都确立了与l u c c 变 化的相应研究项目。一些国家和地区如美国、日本、欧洲共同体( 荷兰、奥地利等国) 等也都分别建立了不同层次的l u c c 变化研究项目，使土地利用变化研究成为当前全 球变化研究的前沿和热点课题【6 ”。l u c c 的研究包含多方面内容，土地利用变化驱动 要素及其作用机制是其中的关键，同时也是建立动态模型定量地探讨问题和进行预测 的必备基础 8 , 9 1 。目前，国际上对l u c c 及其变化的驱动要素和过程进行着多种研究工 作，在理论基础和研究方法方面取得了显著的成果【1 0 n 】。 耕地资源是土地的精华，是农业生产宝贵的、不可替代的物质资料，人类消费的 大部分热量和蛋白质的9 5 9 6 以上来自土地，其中8 0 9 6 以上的热量和7 5 9 6 以上的蛋白质 又取自耕地提供的粮食 1 。耕地资源的合理有效利用，是大到全球范围小至一个地区 的社会、经济持续发展的重大问题。我国人口数量大，人均耕地面积少，加强耕地研 究工作关系到国家粮食安全、农业持续发展、人民生活稳定等关键性问题。目前国内 外有关耕地的研究内容比较广泛，其动态变化和驱动要素研究是其中的一个方面，也 是l u c c 的重要组成部分1 1 5 1 6 1 。我国进行的耕地变化及驱动因子的研究大都集中于东、 张红侠：张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 中部农业生产条件相对较好的地区【9 ，1 7 彩】，广大西部地区对耕地资源的研究起步较晚 并且成果不多 2 6 - 2 9 ) 。在国家宏观政策倾向西部开发的大好形势下，加强西部地区耕地 资源时空变化的研究，对进一步推动区域社会经济持续发展具有理论和实践上的指导 意义。基于以上分析，选择西北内陆河流域典型绿洲张掖绿洲作为研究区，展开 脆弱区土地利用中的耕地资源变化及驱动要素研究，以期能够对该区域和类似地区土 地尤其是耕地资源的合理开发利用提出积极有效的、实际可行的措旖。 1 2 土地和耕地的国内外研究现状 有关土地的研究源远流长，且研究内容随社会进步和生产力的发展不断发生变 化。就人类历史而言，为满足社会经济发展需要，不断调配各种土地利用过程，促使 土地发生动态变化。土地的利用与变化，不仅直接影响社会经济的可持续发展，而且 还对全球环境变化产生重要的影响，故土地利用研究在国内外倍受关注，已经成为当 今地理学的一个新的研究热点。耕地是土地利用类型之一，是农业生产重要的物质资 料。本部分从土地和耕地的概念着手，就土地利用和耕地的研究现状做一概述。 1 2 1 土地和耕地的概念 土地是指地球陆地表层一定范围内的地域单元，由土壤、岩石、地貌、气候、水 文、植被等自然要素相互作用而形成，又长期受到人类活动的影响，是兼具自然特性 和社会特性的复杂综合体p “，其作为地球陆地表层的空闻对象，具有时间和空间上的 变化差异，表现为地带性和非地带性的分布规律，区位特征十分明显。 对于人类而言，土地居于很重要的地位。它一旦参与了人类生产活动就成为生产 资料，而且是人类生产和生活不可缺少的物质基础。首先，土地生长万物，特别是能 够生产人类所需要的动植物产品，是农业生产的劳动对象和不可缺少的生产资料。其 次，土地是第二、三产业的活动场所和建筑基础，没有土地，这些经济活动是不可能 展开的。第三，土地具有提供原料的功能，土地以其肥力，成为切农作物吸收营养 的主要源泉，是农作物正常生长发育所不可缺少的水分、养分、土壤空气和热量的供 应者，也是矿区、砖厂和盐田等原料产地。 由于发生原因的双重性，决定土地具有自然和社会两方面的特性。土地的自然特 性表现在：面积有限。由于受地球表面陆地部分的空间限制，土地的面积( 或者称 土地资源的数量) 是有限的。对于特定的一个区域，大至国家、小至村镇，由于行政 区划限制，其土地数量同样是有限的，这要求我们在利用开发的过程中需珍惜土地。 位置固定。分布在地球各个不同位置的土地，几乎是固定在一定的经纬度上，占有 特定的地理空间。土地的自然要素组成与组合特征具有明显的地域性，决定了土地资 2 张红挟：张掖绿洲耕地资源融空变化与驱动要素研究 源的利用与改良，要因地制宜。土地的社会属性主要表现在人类对土地的占有和使用 两方面。在不同的社会制度下，形成了不同的土地占有和使用关系，这种土地关系是 生产关系中的主要内容。人类和自然的关系实际上也是通过土地关系联系的，人类利 用土地要适应一定的社会生产方式，受制于一定社会生产方式下的生产力水平。 耕地是在人类开发利用土地的过程中，形成的一种有特殊经济价值的土地类型， 一般用来常年耕耘和种植农作物。耕地离开人类的耕作活动不能独立存在，不能独立 完成整个生产与再生产过程【“l 。耕地是土地的一种利用类型，决定其般特征与土地 的特性相同。耕地又是用来种植农作物的土地，特定的利用方式决定自身具有一些特 殊性。分述如下： ( 1 ) 影响耕地的诸多因素区域差异大 农业生产利用光、热、水、土等自然资源，运用一定的技术手段来栽培植物和饲 养牲畜。经济再生产与自然再生产过程互相交织，活动场所主要是耕地以及周围的环 境。自然地理环境的地域差异和社会经济条件的不同发展水平，是构成影响耕地尤其 是其质量差异的基本原因。不同区域植被土壤条件及利用方式的不同，以及各区域间 经济发展速度和发展水平的不同，使耕地质量呈现明显的差异。 ( 2 ) 耕地变化同时受自然因素和人为因素的影响 耕地变化表现在数量和质量两方面。数量方面，由于不同地区的自然条件不同， 影响着人为作用对耕地利用规模大小的选择。质量方面，主要是指土壤肥力水平，它 影响作物的生命活动，决定作物的产量和品质，形成耕地质量的差异。其中，自然条 件决定的气候肥力与土壤肥力是整个耕地肥力的基础，直接影响区域耕作制度和作物 的气候产量。同时，随着人类社会的发展，人们在土壤自然肥力的基础上进一步将其 培肥和改良，使耕地产出远远高于自身自然产出能力，即产生了耕地经济肥力。因此， 耕地变化同时受到自然和社会因素的双重影响。 ( 3 ) 耕地具有多种适宜性 农作物种类的多样性和土地条件的综合性，使耕地为农作物的生长提供了多种可 能性。同时，由于人们对农作物的需求变化具有周期性和突变性，使耕地的利用形式 也表现出多样性。从而出现同时期，既适宜做粮食作物用地、也适宜做经济作物用 地、还适宜做林、果、牧用地等现象。在温度条件允许的范围内，种植小麦的耕地也 适宜种植棉花、玉米、豆类、花生等，都表现出耕地的多种适宜性。 ( 4 ) 影响因素的稳定性与易变性，反映耕地变化研究的不同层次 耕地时空变化是多因素综合作用的结果。在诸多因素中，按其变化难易程度可分 张红侠：张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 为两大类：一类是在短期内不易改变的因素，如光、热、水、地形以及土壤的稳定属 性等。类是短期内易变因素，如人口增长、经济发展和农业生产技术进步等。不同 层次的耕地变化研究要考虑不同因素的特点。一般地，稳定因素可作为耕地区域差异 的宏观影响因素，易变因素可作为耕地时空变化的局部影响要素。 1 2 2 土地和耕地的国际研究现状 国外系统性的土地利用调查以英国最早【3 0 j 。英国于1 9 3 0 年成立了不列颠土地利 用调查所( l a n du t i l i z a t i o ns u r v e y ) ，1 9 3 l 1 9 3 9 年开展了全国土地调查，并编制 完成了l ：6 2 5 0 0 0 的全国土地利用图两幅。1 9 6 0 年英国进行了第二次全国土地利用 调查，完成了英格兰和威尔士部分1 1 4 幅图件。近年来英国又开展了地区性和城市土 地利用调查，并以产值为主要指标，对各类土地利用进行评价。 在英国土地利用调查成功的基础上，国际地理联合会( i g u ) 设立世界土地利用 调查专业委员会，推进全球1 ：1 0 0 万土地利用图的编制，欧洲各国先后进行各自国 家的土地利用调查。如意大利编印了全国l ：2 0 万土地利用图2 6 幅，内容分2 1 类。 原苏联自2 0 世纪5 0 年代后结合综合地区开发，进行土地资源调查，把土地利用分为 五大类。2 0 世纪6 0 年代末，二十多个欧洲国家合作编制了1 ：2 5 0 万全欧土地利用 图，共分1 2 幅，内容有6 大类2 2 小类，由匈牙利编辑完成出版。 美国自1 8 5 0 年开始，建立了全国农业普查制度，1 9 2 0 年前每十年更新资料一次， 1 9 2 0 年以后每五年更新一次。内容包括十四个方面，按期填报，进行统计。1 9 3 3 年 开始两河流域整体规划( t v a ) ，开创了小区域土地利用综合考察的先例。2 0 世纪6 0 年代后，美国土地利用情况发生多功能方面变化，同时遥感和制图自动化等新技术逐 渐应用于土地研究工作中。 各国土地利用调查工作最终都服务于土地利用的动态研究【1 2 j 。2 0 世纪4 0 、5 0 年代后，各国土地利用的研究重点都逐渐从土地利用普查转向土地利用的动态变化监 测方面，并且随着全球变化研究的兴起，基于全球和区域尺度的土地利用土地覆被 ( l u c c ) 的动态研究也逐渐开展起来。 加拿大从2 0 世纪6 0 年代开始建立土地利用监测体系，1 9 7 8 年联邦环境部土地 管理局颁布了“土地利用动态监测纲要”，根据土地利用价值，把全国土地分为城市 及其边缘区、重要资源区、一般农牧区和荒地区四种类型区。不同区域的监测方法和 精度均不相同。以前两种类型区作为重点，监测的目的主要是控制优质耕地的减少。 法国的土地利用监测采用分级管理，其方法是采用以地理分层为基础的二阶抽样 调查，监测的土地类型达百多种，反映了土地的开发和利用特性，也反映了土地的 4 张红侠；张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 功能特性。 一些面积小而经济发达的国家，起初以建立的地籍档案提取土地利用资料，后来 为及时掌握土地利用变化情况，采用了专门的土地利用监测方法，如瑞士1 9 1 2 年就 建立了地籍档案，从1 9 6 0 年开始，则通过定期测制梯度监测土地利用变化。2 0 世纪 7 0 年代又建立了以航空像片对监测区抽样调查为基础的土地利用监测体系。荷兰从 2 0 世纪7 0 年代中期开始建立了全国性的土地利用监测体系，将全国土地分为十六万 个小方块，定期逐个进行全国调查。 2 0 世纪9 0 年代以来，全球变化研究兴起使l u c c 成为国际研究热点，围绕l u c c 进行了大量的研究，其重要内容之一是土地利用变化及其驱动因子作用机制。为此， 各国科学家纷纷展开全球尺度或地区性的土地利用变化及其驱动因子的研究。前者强 调土地利用变化对全球环境变化的影响 3 - 5 , 1 0 - 1 3 l ，后者则注重土地利用变化对区域社会 经济可持续发展的作用1 3 1 , 3 2 1 。这些工作极大的促进了土地利用变化及驱动力研究，为 全球l u c c 研究积累了丰富的理论、方法和案例借鉴。随着研究内容和程度的深入， 各国科学家从不同角度展开了有关耕地资源的研究，主要集中于以下几个方面： ( 【) 耕地变化的特点、原因以及构建影响因素模型的研究。这种研究主要是在 探讨土地利用变化的特点、原因和影响因素的模型构建时，将耕地作为土地主要类型 之一加以讨论，内容上致力于土地和耕地的时空变化和现状格局以及未来的发展趋势 等方面。如j a c q u e s ( 1 9 9 9 ) 利用1 9 5 8 年、1 9 8 5 年和1 9 9 5 年三期航空相片和遥感影 像图对肯尼亚高原土地利用变化进行了研究，认为人口因素在所有影响耕地变化的因 素中最活跃、作用最明显。hh e n g s d i j k 等( 1 9 9 9 ) 遵循投入产出理论选取因子， 应用相关的模型量化出北大西洋地区土地利用变化趋势和程度 3 4 1 。e r i cfl a m b i n a ( 2 0 0 1 ) 讨论了除一般的影响土地利用变化的因素外，经济全球化是不可忽视的宏 观影响要素，由此得出从全球角度看待耕地利用的结论1 3 5 1 。v e l d k a m p 和l a m b i n a ( 2 0 0 1 ) 研究了影响土地利用变化的模型构建要求、特点以及所起的作用，认为通过 模型分析，可使影响土地利用变化的驱动因子定量化并预测未来的土地利用趋势，使 耕地利用处于一定的规划中【3 6 】。 ( 2 ) 耕地退化的表现形式和原因分析的研究。此类研究将耕地退化的表现形式 和原因探讨作为重点，致力于耕地养育力和生产潜力方面。研究结果认为耕地退化主 要表现在水土流失、盐碱化和沙化以及污染等方面，引起耕地退化的原因有自然因素 的限制，也有人为因素的影响，而且人为因素越来越成为导致耕地退化的主导因素。 如s c h w e i g e r t 等( 2 0 0 1 ) 分析了前东德易北河地区农业土地利用方式的转变对河流流 张红侠：张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 量的影响，认为农业用地方式的转化促使河流流量产生异常变化，洪水年河流流量的 增加破坏了流域上游耕作土壤表层，导致土壤中的营养物质随水流失，是耕地退化的 原因之一p 7 1 。a g b e n i n ( 2 0 0 2 ) 研究了尼日利亚半干旱地区土壤中铬和镍的聚集和转 化，认为长期单一的农作物种植和使用无机肥料，使耕地土壤中部分化学元素处于不 足或缺失状态，耕作土壤中有毒重金属聚集，引起耕地重金属污染现象，导致耕地养 育力下降i j “。 ( 3 ) 耕作方式对耕地土壤产生的影响研究。此类研究致力于人为耕作活动中， 土壤的物理性质、化学性质和土壤养分循环的变化讨论，可以归属于土壤地理学研究 领域。研究认为不同的耕作方式通过改变土壤中的水分、温度、空气等物理环境和氮、 磷、钾以及其他化学养分的存在形式和转化途径，改变土壤中微生物群落、土壤动物 数量和生化酶活性等，引起农作物生长发育的物质基础发生变化，影响农作物产出和 品质，因而提出了少耕、免耕和保护性耕作等促使土壤保持良好生产力、不断提供人 类生存和发展需要的产品的措旌。j a m e s ( 2 0 0 2 ) 采用了比较试验的方法，研究了法 国里昂地区耕作土壤中的蚯蚓数量经过三年集约种植小麦和马铃薯后大幅下降的现 象，认为在翻垄、深耕、施肥和机械化收割过程中均可引起蚯蚂t 死亡，导致其数量减 少，影响了蚯蚓对土壤的疏松作用p ”。h e m a n z 等( 2 0 0 2 ) 研究了西班牙中部半干旱 区1 9 8 3 1 9 9 6 年三种不同的耕作方式传统耕作、少耕和免耕法，种植冬小麦和 豌豆后，对土壤有机碳的影响。研究结果表明，在作物生长过程中，越少进行人为耕 作，土壤有机碳越倾向于土体表层聚集，提高了与其他物质之间的循环转化速率，从 而认为免耕法可以作为保持土壤养分积累的耕作措施之一【4 。 1 2 3 土地和耕地的国内研究现状 我国土地开发利用历史悠久。早在六七千年前，我国原始农业刚刚出现时，以扩 大农用地为目的的土地开发利用活动就在黄河与长江中下游兴起 “。自私有制出现以 来，人们对赖以生存和发展的土地资源给予了特别关注。进入夏商时期，我国文献中 关于土地利用的记录逐步详细起来。据帝王世纪记载，“是以九州之地，定 垦者九百二十万八千二十四顷，不垦者千五百万二干顷。”反映了在夏商时期，耕地 作为主要自然资源，已经开始支撑整个人类社会的生存和发展。到春秋战国时代，统 治阶级己认识到土地利用和人口数量之间的重要性。从西周开始，我国建立了完整的 土地利用调查和人口调查制度，到西汉的汉书地理志，完整地记录了我国土地 利用及人口的基本情况。西汉中期，在农业生产中提高单位面积产量开始受到重视， 于是土地资源调查、土地评价等工作因势而生。在禹贡、管子等书中，对土壤 张红侠：张掖绿洲耕地资源时空变化与驱动要素研究 进行分类和分等定级，并指出各类土壤的质量、生产能力和所适宜的作物和牧草。周 礼中还有掌管地政、指导农业生产和分配土地的官员设置。据隋唐时代统计，全国 耕地面积约在8 0 0 8 5 0 万h m 2 之间【2 】。明洪武二十年( 1 3 8 7 年) 统治者通过查田亩 定租税，制定了鱼鳞图册，这是迄今为止我国古代最完备的耕地调查和耕地登记。明 洪武二十六年( 1 3 9 3 年) ，进行了我国历史上第一次全国耕地总调查，查出全国耕地 总面积约为4 6 6 6 6 6 7 万h m 2 ，比元末时增加4 倍有余【1 4 】。清朝对全国人口、耕地数 量有详细的统计。嘉庆十七年( 1 8 1 2 年) ，我国耕地面积有5 2 8 0 1 6 3 万h m 2 ，人均耕 地面积为0 1 4 6 h m 2 ”。我国古代通过完善各级政权，对土地利用主要是耕地的数量进 行了详细地调查统计，形成了比较完整的土地利用调查统计的方法和制度。 2 0 世纪3 0 年代，我国已出现利用近代科学技术的理论和方法进行土地利用问题 的研究。如地理学家胡焕庸和张心一等对中国土地利用状况进行了较系统的调查研 究。金陵大学农学院的美籍教授j l b u c k 主持了对中国东部农业地区土地利用的调 查研究，并于9 3 7 年出版了中国土地利用一书，系统论述了旧中国土地利用的 实况和问题。抗日战争时期，前中央大学( 重庆) 、西南联合大学( 昆明) 和浙江大 学( 遵义) 等校，在四川、云南和贵州等地开展了小区域土地利用调查，所发表的调 查报告和论文，是该时期中国地理研究最重要的成果之- - i “1 。新中国成立后，我国进 行了大量的区域性土地利用调查研究工作，如解放初期的南京市农村经济的摸底调 查，东部农业发达地区的生产类型调查，以及青海、甘肃、四川西部和内蒙古西部农 牧交错地带的土地利用研究。结合中国科学院组织的历次大地区综合考察进行的宏观 土地利用调查，从2 0 世纪5 0 年代持续到7 0 年代，土地利用研究的主要内容是在查 清利用实况的基础上指出利用不当的问题，并提出合理利用的建议0 , 2 1 。2 0 世纪7 0 年代期间，以土地类型为基础进行土地资源评价和以土地类型质量对比关系进行农业 区划方面有了较快的发展，与此相联系的不同比例尺土地类型系列制图亦同时进行。 2 0 世纪8 0 年代以来，中国完成了全国l ：1 0 0 0 0 0 0 土地类型、土地资源和土地利用 系列图集的编制工作，基本上建立起了土地资源和土地利用的分类体系。2 0 世纪8 0 年代中期到9 0 年代初，开展了大规模的全国土壤普查和土地利用现状调查( 详查) ， 不但查清了全国各地区的土地利用现状，也统一了中国土地利用现状分类，开发了一 整套土地调查技术，这些调查技术对土地利用和土地管理工作具有重要的实践意义。 众多学者在土地利用调查研究的工作中，基本摸清了我国耕地资源的家底，该时 期研究重点是耕地资源及其利用现状