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干湿交错区和农牧交错带是我国很重要的两个生态脆弱带,对气候变化和人类活动加剧的反应最为敏感。目前在干湿交错区的范围界定以及与农牧交错带的空间关系方面研究少见。论文以气象数据、地形数据、MODIS数据和土地利用数据为基础,利用阈值确定方法界定中国干湿交错区,并利用空间自相关分析和空间聚类分析界定2010年农牧交错带,分析两个交错区时空动态变化,并研究两个交错区的空间关系以及其原因。论文主要成果和创新点包括:
(1)研究过去60年全国干湿动态变化。论文基于1951-2010年干燥度指数,将全国划分为7类干湿分区,全国趋向于干旱,东北地区趋向于干旱,北疆地区趋向于湿润,不同年代呈现干湿波动性规律,80年代为湿润时期,90年代为极端干旱时期,半干旱区范围明显增加并往东南移动。
(2)基于气象指标划分干湿交错区,并首次探讨了基于遥感指标划分干湿交错区的可行性。论文根据气象指标(年平均降水量(300-450mm)、干燥度指数(0.2-0.5)和降水效率指数(8-23))划分干湿交错区,20世纪80年代末到2010年干湿交错区从西北向东南移动,东北地区移动距离大,干旱化严重;基于MODIS反演干旱监测指数和土壤潜在蒸散发量数据,利用阈值确定方法,划分2010年干湿交错区,与气象指标划分的干湿交错区对比验证,在空间趋势具有较好的一致性,错算面积较大,需要进一步研究以增加准确性。
(3)首次界定2010年全国农牧交错带,并研究该区20世纪80年代术以来的动态变化。论文基于2010年土地利用类型-耕地和草地,在多重分型理论基础上,计算10km耕地和草地百分比栅格数据,基于空间自相关和空间聚类分析方法,划分2010年10km农牧交错带栅格数据。20世纪80年代末、2000年、2010年10km农牧交错带栅格数据的面积减小,由东往西移动,东北地区变化最为剧烈,近10年移动变化剧烈。农牧交错带与其他土地利用类型区域之间的转化关系,转化集中区域有南移的趋势,在近10年变化最大,华北地区农业区转化为农牧交错区的区域减少,东北地区农业区侵占农牧交错带的区域严重,西北地区实行了退耕还草政策,青海省东部到甘肃省中部农业区转化为农牧交错带的区域增加。
(4)首次研究干湿交错区与农牧交错带在空间上的关系,并探讨其原因。论文叠加分析干湿交错区与农牧交错带,在空间生成三类区域,具有重合区域和区别区域;重合区域主要分布在沿着内蒙古自治区与东北三省、河北省、山西省、陕西省交界处,延伸到宁夏回族自治区与青海省;从青海省往西藏自治区延伸的区域为干湿交错区非农牧交错带的区域;农牧交错带非干湿交错区分布在从青海省延伸到四川省、贵州省、云南省。三类区域禅意产生的基本原因有自然因素和人类活动因素两个方面,其中大于等于10℃的积温、DEM、人口密度、人口数量、GDP等对区别区域的影响最大。干湿交错区非农牧交错带内自然条件不适宜耕地的分布,适宜草地的生长;人口少,经济发展缓慢造成对粮食需求低,造成该地区耕地分布少,草地分布较多。农牧交错带非干湿交错区内自然条件适宜耕地分布和草地的生长;人口多,经济发展快,造成对粮食需求高,是该地区耕地和草地分布都较多的原因。
(5)北方干湿交错区比北方农牧交错带动态变化大;北方干湿交错区往东北方向移动,北方农牧交错带往西南方向移动,移动反向相反;干湿对农牧交错带动态变化影响较小,耕地和草地对农牧交错带动态变化的影响更大,人类活动的作用已经大于气候干湿对农牧交错带的影响。北方干湿交错区和北方农牧交错带在三期重心的动态变化不同,移动方向相反,北方干湿交错区重心的移动距离比北方农牧交错区重心的移动距离大,北方干湿交错区变化较大;北方农牧交错带重心转移方向和距离与耕地转移相符,气候因素对北方农牧交错带动态变化影响较小,土地利用影响较大;东北地区干湿交错区与农牧交错带移动方向相反,东北地区干湿交错区变化较大,东北地区农牧交错带动态变化与气候变化相关性较小,与草地的移动方向和距离相符,耕地变化更大。