2000—2020年西藏土地利用變化分析
2025-04-07 00:00:00古晉鍇李晴婉李慶琳向生建李婉池王順斌唐國勇
草地學報 2025年3期
摘要：西藏是我國重要的生態安全屏障，研究西藏土地利用變化是確保西藏發揮生態安全屏障的重要基礎，對實現可持續發展有重要意義。本研究以武漢大學2000—2020年5期土地利用數據為基礎，結合土地利用轉移矩陣、土地利用動態度以及土地利用程度綜合指數對西藏土地利用狀況進行分析。結果表明：西藏主要用地類型為草地，且草地是其他土地利用類型的主要轉入型，占全區總面積的73%左右，其次為未利用地，建設用地所占比重最小，但變化波動最大；除未利用地以外，耕地、林地、草地、水域以及建設用地面積總體增加；2000—2005年西藏土地變化最為劇烈，其中草地和未利用地變化最為顯著，2015—2020年西藏土地變化最穩定；西藏土地利用變化程度總體趨于平緩，但仍然朝著城市化方向發展。研究表明，作為主要土地利用類型的草地仍是未來保護的重點；人口增加和城市化的發展有可能產生新的生態問題，在未來發展中要根據土地利用變化情況制定相應的發展與保護政策。
關鍵詞：西藏土地利用；草地；土地利用動態度；土地利用綜合程度指數
中圖分類號：X321 """""""文獻標識碼：A """""""文章編號：1007-0435（2025）03-0871-08
Analysis of Land Use Change in Xizang from 2000 to 2020
GU Jin-kai1，2，4，"LI Qing-wan1，4，"LI Qing-lin3，"XIANG Sheng-jian1，2，4，"LI Wan-chi1，2，4，"WANG Shun-bin1，"TANG Guo-yong1，4*
（1.Institute of Highland Forest Science，State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources，"Chinese Academy of Forestry，"Kunming，"Yunnan Province 650233，China；"2.School of Landscape Architecture，"Nanjing Forestry University，"Nanjing，"Jiangsu Province 210037，"China；"3.International Rivers and Ecological Security Research Institute of Yunnan University，"Kunming，"Yunnan Province 650504，"China；4.Yuanmou Desert Ecosystem Research Station，National Long-Term Scientific Research Base of comprehensive control，"Chuxiong，"Yunnan Province 675000，"China）
Abstract：Xizang is a crucial ecological security barrier for China. Monitoring and researching land use changes in Xizang is fundamental to ensure its role as an ecological security barrier and is of great significance for achieving sustainable development. Based on five phases of land use data from Wuhan University spanning from 2000 to 2020，"this study analyzes the land use changes in Xizang. The results showed："（1）"grasslands are the primary land use type in Xizang and the main source of land conversion to other types，"accounting for approximately 73% of the total area of the region. This is followed by unutilized land. Construction land accounts for the smallest proportion but exhibits the biggest fluctuations. Except for unutilized land ，"the areas of cultivated land，"forest land，"grassland，"water bodies，"and construction land generally increased. （2）"The period from 2000 to 2005 experienced the most dramatic land use changes in Xizang，"with the most marked changes observed in grassland and unutilized land. The period from 2015 to 2020 showed the most stable changes，"showing an overall trend towards urbanization in Xizang. （3）"Although the overall degree of land use change in Xizang tends to be moderate，"it is still moving towards urbanization. The increasing population and urbanization may lead to new conflicts. In future development，"it is essential to formulate appropriate utilization and protection policies based on land use change trends.
Key words：Land use in Xizang；Grassland；Land use dynamics；Land use comprehensive degree index
土地為人類的生產生活提供了最基本的物質基礎，土地利用方式的變化是對人類改造自然行為最直觀的表現［1］，土地利用具有明顯的時空特征。隨著城市化進程的加快，由于人類經濟活動的需求，土地利用格局不斷發生著變化，對區域生態環境造成了一系列的影響［2］。傳統的土地利用研究以調查為主［3］，隨著遙感技術的發展，動態監測以及定量分析土地利用變化成為主要趨勢［4］。近年來國內外學者對土地利用的研究主要集中在以下幾個方面：利用遙感和地理信息系統進行動態監測，通過觀察土地利用的變化分析其變化規律以及影響因素，并用數學方法建立模型揭示其對生態環境的影響［5-7］；分析土地利用變化的原因探究土地利用變化的作用機理［8-10］；通過計算土地利用動態度、土地利用轉移矩陣以及土地利用綜合程度指數從時間和空間的尺度進行分析土地利用變化程度［1，11］。土地利用變化是多種因素綜合作用的結果，影響著區域生態系統的結構和功能［12］，研究土地利用的變化能在一定程度上反映人與自然之間的相互作用對生境質量產生的影響［13］。
西藏是我國重要的生態安全屏障，2000年以來，西藏經濟快速發展，帶來了人口的集中以及工業化和城鎮化的推進，對土地的需求不斷增加［14］，而特殊的自然地理環境的制約導致了生態空間被擠占，土地資源供需矛盾越發嚴重［15］。隨著經濟社會的不斷發展，生態環境受到了不同程度的破壞，生態保護與經濟發展之間的矛盾突出［16］。西藏處于高原生態系統之中，其所處自然條件決定了在受到外界干擾時的響應極其敏感［16］，一旦破壞就難以恢復；加之人口流動、交通發展、全球氣候變化等因素的影響進一步增加了生態系統的壓力［17］。經濟的發展必然會帶來開發技術的提升和開發力度的加大，加大對土地資源的利用強度以及改變對土地資源的利用方式，從而影響區域生態系統健康。
研究土地利用變化的時空特征，能在區域生態環境受到影響的情況下把握西藏生態現狀，為可持續發展提供支撐。本文以西藏自治區為研究對象，利用2000—2020年間5期土地利用數據，結合土地利用轉移矩陣、土地利用動態度以及土地利用程度綜合指數對西藏土地利用狀況進行分析，以期準確把握研究期內土地利用變化特征，了解西藏生態現狀，為西藏可持續發展以及未來發展規劃提供參考。
1 材料與方法
1.1 研究區概況
西藏位于青藏高原西南部（26.83° N～36.88° N，78.41° E～99.10° E），占中國陸地總面積的1/8；南北最寬超過900 km，東西最長達2000 km，平均海拔在4000 m以上，有“世界屋脊”之稱；受地形地貌以及西南季風的影響，形成了西北嚴寒干燥、東南溫暖濕潤的氣候特點，年均溫和年降水量由東南向西北遞減。西藏下轄拉薩市、昌都市、山南市、日喀則市、那曲市、阿里地區和林芝市。全區土地資源豐富，草地是西藏分布最廣的地類，居全國首位。
1.2 數據來源及處理
本文使用的西藏自治區2000、2005、2010、2015、2020年土地利用數據來源于武漢大學CLCD數據集（http：//doi.org/10.5281/zenodo.4417809），分辨率為30 m×30 m，參考全國土地利用分類體系，在ArcGIS 10.8軟件中將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地6個一級類型。
1.3 研究方法
1.3.1 土地利用轉移矩陣分析 土地利用轉移矩陣可表示研究期內不同土地利用類型的相互轉移方向和轉移量，通過矩陣關系反映一定時間和空間內各土地利用變化類型的數量特征以及土地利用類型的流向［11］。本研究利用ArcGIS 10.8軟件中的柵格計算器將研究初期（t1時期）和研究末期（t2時期）的土地利用柵格數據圖層進行疊加計算，得到研究區內不同土地利用類型之間的相互轉移面積。其數學公式為：
（1）
式中：為研究區某一時間段內，第類土地利用（研究初期）向第類土地利用（研究末期）的轉移量，為土地利用類型數量。
1.3.2 土地利用動態變化 本研究將西藏5個時期的土地利用類型柵格數據導入ArcGIS 10.8軟件中，通過各土地利用類型的像元數量并結合Excel 2021軟件計算不同地類的面積和占比。土地動態度可定量描述土地類型的變化速率，通過比較土地利用變化的差異來預測未來土地利用的變化趨勢。單一土地利用動態度描述的是一定時間內土地利用類型數量變化特征，其表達式為［11］：
（2）
式中：為土地利用動態度；分別為初期和末期某種土地利用類型的數量；為研究時間。
綜合土地利用動態度則是反映一段時間內所有土地利用類型之間的轉移變化，表現土地利用的劇烈程度，其表達式為［18］：
（3）
式中：為在時段內綜合土地利用動態度；為時段內第類土地轉化為類土地的面積總和；為研究初期第類土地利用類型的面積。值越大，則研究區該時段內的土地利用類型變化越強烈。
1.3.3 土地利用程度綜合指數 土地利用程度綜合指數可反映一段時間人類對土地利用的深度和廣度，按照土地類型的不同利用方式將土地劃分4個等級［19］進行賦值：未利用地賦值為1，林地、草地、水域賦值為2，耕地賦值為3，建設用地賦值為4。土地利用程度綜合指數公式為：
（4）
式中：為土地利用程度綜合指數；為第類土地利用類型的分級程度指數；為第類土地利用類型的面積占比。值越大表示研究區越趨向于城鎮聚落發展。
2 結果與分析
2.1 西藏土地利用總體分析
對西藏自治區5個時期6種土地利用類型數據進行統計分析（表1），6類土地占比大小依次為草地、未利用地、林地、水域、耕地、建設用地；草地是西藏的主要土地利用類型，在研究期內面積占西藏總面積的73%左右；其次為未利用地，但隨著時間推移面積有所減少。水域面積在研究期間總體變化穩定，林地面積緩慢增長。西藏耕地面積僅多于建設用地，建設用地的面積所占比重最小，面積占比不足0.02%，但變化波動最大，20年間增長超過1倍，說明人類活動在不斷增強。
從西藏2000—2020年土地利用空間分布方面看（圖1），西藏自治區耕地零星分布在東南部區域；受地形和氣候的影響林地為東南部最主要的土地利用類型，草地廣泛覆蓋在西藏全域，是最大的土地利用類型。水域主要分布在中部以及南部和西北部零星區域。建設用地主要分布在中南部、東南部地區，分布較為分散。未利用土地主要在西北部集中分布，并在南部和東部地區零散分布。
2.2 西藏土地利用動態分析
2000年西藏自治區草地面積占全區總面積的73.31%，未利用土地占全區總面積的12.59%；而到2020年，西藏主要土地利用類型仍為草地，其次為未利用地，二者分別占全區總面積的73.39%和11.91%，草地變化趨勢與未利用地呈相反趨勢，草地面積在2000—2015年有所減少，2015—2020年呈增加的趨勢，20年總變化率為0.1%（表2）；未利用地面積在2000—2015年呈增加的趨勢，2015—2020年呈減少狀態，減少8189.846 km2，總變化率為-5.4%。在其他用地類型中，耕地和林地在研究期間內面積有增有減，建設用地面積持續增加。耕地面積在2000—2005年減少了13.8%，之后一直處于增加狀態，從2000年到2020年總體增加量為301.13 km2，變化率為0.31%；林地用地的面積在2015—2020年減少了110 017.977 km2，林地面積在20年間增加了3184.09 km2，變化率為3.0%；建設用地的面積增幅最大，達到75.60%，增加量為58.65 km2；水域用地總體呈先增加后減少的狀態，2000—2010年呈現增加，在之后的10年呈現減少，增加量大于減少量，總體呈增加的狀態，2000—2020年面積增加量為3745.71 km2，變化率為6.0%。
由結合土地利用類型的變化率以及綜合土地利用動態度分析（表2），草地在各個時期的變化幅度最小，其次為未利用地，建設用地在各個時期的變化幅度最大，從2000年開始，建設用地的面積一直呈增加狀態。2000—2020年整體分析表明，除未利用地外，其他5種用地類型面積增加。綜合土地利用動態度最大的時段是2000—2005年，為2.92，表明西藏在2000—2005年土地利用變化最為劇烈；最低的時間段為2005—2010年，表明這段時間土地利用變化較為穩定。從整體來看，西藏綜合土地利用動態度呈降低趨勢，表明在研究期內西藏土地利用變化整體平穩發展。
根據土地利用轉移可視化弦圖（圖2）和轉移矩陣（表3），耕地的增加主要來自林地和草地的轉移，在2010—2015年間轉移最多，轉移面積分別為214.03 km2、87.46 km2。草地面積的變大，主要是水域以及未利用地的轉移導致，2015—2020轉移最多，分別為637.04 km2和26"986.61 km2，各時期草地轉為未利用地的面積最多。林地的增加主要來自耕地和草地的轉移，同樣在2010—2015年轉移最多，分別為106.89 km2和1262.91 km2。建設用地主要由耕地、林地和草地轉化而來，在2005—2010年轉移最多，轉移面積分別為7.16 km2、3.44 km2和6.88 km2。面積增加最多的為水域，主要是由草地和未利用地的轉移而來，在2000—2005年轉移最多，轉移面積分別為2160.41 km2和5471.54 km2。未利用地的減少主要是向草地和水域轉變，轉移面積為33576.84 km2和9120.63 km2。
西藏自治區2000—2020年土地利用程度綜合指數顯示，各時期土地利用程度綜合指數位于187～189之間，整體處于較低水平（圖3）。2000—2015年綜合指數呈現下降趨勢，2000—2005年下降趨勢最快，2005—2010年下降趨勢最慢；在2015年之后開始迅速上升，并在2020年達到峰值。這表明2015后西藏在快速朝著城市化方向發展。
3 討論
西藏位于我國西南高海拔生態特殊區域，實現經濟發展與生態保護之間的平衡是實現西藏可持續發展的關鍵。本研究表明，2000—2020年草地一直是西藏主要用地類型，占西藏總面積的72.5%以上，草地作為西藏境內面積最大的土地利用類型，不僅是西藏生態安全穩定的基礎［20］，同時在促進西藏牧業經濟發展、維系西藏人文社會發展方面發揮著重要作用［21］。有研究指出，自上世紀90年代以來，西藏草地處于加速退化狀態，惡劣的自然環境是退化的外力條件，人為因素加劇了退化速度［17，22］，從而引發一系列生態問題，造成草地面積的轉移。2000年國家實施西部大開發以來重視西藏草業發展，實施了一系列保護西藏草地生態的措施，使脆弱的生態系統得到了改善，2000—2015年西藏草地面積減少速率下降并在2015年之后開始增加。在研究期內，草地和未利用地之間的相互轉移明顯且劇烈，草地退化情況依然存在，而相應的草地保護措施與政策對草地退化起到了一定的作用［23-25］，但惡劣的自然環境以及放牧、開采、基礎設施建設等經濟活動依然推動了草地向未利用地的轉移。西藏草地保護政策和措施取得了進展，牧民對草地的保護意識大大增強，放牧、濫采等活動受到限制，傳統人為干擾變弱。因此有學者認為人為因素對草地的影響程度已經低于氣候因素對草地的影響［26］，但人口增加以及城市化建設所引發的新的人地矛盾會對草地產生影響，有可能產生新的生態問題［17］。因此諸如氣候惡劣、土壤貧瘠、鼠蟲害以及不合理的人為活動等影響草地生態的不安全因素［27-28］仍然存在，草地的生態承載力處于下降狀態［29］，未來仍需加強對草地的保護。
建設用地是西藏土地利用變化率最大的土地利用類型。社會經濟發展是推動城市建設用地的擴張的主要動力［30］，近年來西藏經濟快速發展，伴隨經濟發展帶來的人口增加以及產業發展帶動了現代化的建設，使建設用地的面積不斷增加，土地利用程度綜合指數也顯示西藏土地利用朝著城市化方向發展。人口的集中與經濟的進一步發展會推動建設用地的擴張，而建設用地的擴張需要其他土地利用類型的轉入。在研究期內，耕地、草地轉為建設用地的面積大于轉入面積，有學者對黃河流域以及青海的土地利用研究表明，建設用地的擴張是以犧牲耕地和草地為代價［30-31］，這與本研究結果相一致。除此以外，伴隨經濟發展，人口增加對未利用地需求的增加會導致開發力度加大，雖然會提高區域的生態承載力［32］，但西藏本身的自然環境決定了西藏的生態敏感性處于較高水平，如果大面積轉換未利用地為其他用途有可能會加劇生態脆弱性。2000—2020年西藏綜合土地利用動態度整體呈下降趨勢，土地利用程度總體趨于穩定；2000—2020年土地利用綜合程度指數呈上升趨勢，處于187.39～188.21之間，整體低于全國水平。西藏位于我國西南邊疆高海拔地區，雖然地域廣大，但自然環境惡劣，除拉薩、日喀則部分地區外人口稀疏，經濟發展與全國發展水平之間差異明顯，自然條件的制約決定了其土地資源不能過度開發。
社會經濟因素是林地和耕地面積變化的因素之一［22］，本研究中林地和耕地面積總體處于增加狀態，與經濟發展呈正相關關系，說明經濟發展的同時也帶動了林業與農業的發展。隨著全球氣候的變化，溫度上升造成冰雪融水的增加，湖泊等水域補給增加，同時蒸發量的增加造成湖泊面積的退縮［33］，因此水域的面積總體不變。本文基于土地利用數據對西藏土地利用變化進行了分析，但土地利用變化分析只單獨考慮了變化量，對驅動因子并沒有進行深入考慮。對于后續的研究將深入分析土地利用變化的驅動因子，同時還可以考慮對區域生態承載力進行研究，為西藏生態現狀的把握、可持續發展以及未來發展規劃提供更科學的指導。
4 結論
本研究利用西藏自治區2000—2020年5期土地利用數據，結合土地利用轉移矩陣、土地利用動態度以及土地利用程度綜合指數分析了土地利用的變化特征，主要結論如下：
草地是西藏最主要的土地利用類型，其次為未利用地。草地是其他土地利用類型的主要轉入型且轉為未利用地的面積最大，影響草地生態的不安全因素仍然存在，未來仍需加強對草地的保護。研究期內，除未利用地以外的其他土地利用類型的面積總體增加，建設用地增幅最大。人口的集中與經濟的發展在推動西藏城市化發展的同時有可能產生新的生態問題。2000—2005年西藏土地變化最為劇烈，之后趨于穩定，自然條件的制約決定了土地資源不能過度開發。
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（責任編輯""閔芝智）
引用格式：古晉鍇， 李晴婉， 李慶琳，"等.2000—2020年西藏土地利用變化分析[J].草地學報，2025，33（3）：871-878
Citation：GU Jin-kai， LI Qing-wan， LI Qing-lin， et al.Analysis of Land Use Change in Xizang from 2000 to 2020[J].Acta Agrestia Sinica，2025，33（3）：871-878
基金項目：國家自然科學基金項目（32471714）資助
作者簡介：古晉鍇（1997-），男，漢族，山西晉中人，碩士研究生，主要從事西藏草原土壤與環境生態研究，E-mail：gujinkai2022@163.com；"*通信作者Author for correspondence，E-mail：tangguoyong1980@caf.ac.cn
