石河子大学大学生研究训练计划项目申请书项目名称玛河流域耕地景观动态变化及其驱动机制的多元分析申请人李赛博所在院系理学院地理系专业班级13级土地资源管理(1)班申请人电话18299081711申请人E-mail742187365@qq.com指导教师徐丽萍导师所在单位石河子大学理学院填表日期2014年10月石河子大学教务处二○一三年十月制编号:一、申请人简况申请人姓名李赛博性别男民族汉出生日期1994.05.12所在院系理学院地理系专业、年级2013级土地资源管理(1)班学号2013518088E-mail742187365@qq.com电话18299081711申请学分2项目名称玛河流域耕地景观动态变化及其驱动机制的多元分析1.申请人参加科研工作简历自何年月至何年月项目名称担任的工作2014年5月2015年3-4月新疆城市空间形态与影响因素分析图像采集、处理2.申请人入校以来的主要专业必修课成绩课程名称类别学分成绩自然地理学专业教育课程/必须课3.598地图与制图学专业教育课程/必须课3.094测量学基础专业教育课程/必须课3.094测量学实习技能训练2.090土地资源管理专业概论专业教育课程/必须课1.0903.申请人入校以来获奖情况获奖名称获奖等级获奖时间授奖单位国家奖学金国家2014-2015石河子大学三好学生校级2014-2015石河子大学优秀奖学金三等奖2013-2014石河子大学优秀通讯员院级2013-2014理学院4.项目组其他成员(不包括导师)姓名学号专业、年级所在学院分工签名方曼曼2013518107土地资源管理2013级理学院数据整理、筛选王睿2013518100土地资源管理2013级理学院数据处理注:此表用A3纸打印一式三份,批准后由教务处、学院及申请人各保存一份。项目编号由教务处统一编号。(一)立论依据(项目的研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值)1.项目的研究意义及科学价值土地是人类赖以生存和发展的重要资源基础,土地的利用与变化不仅直接影响社会经济的可持续发展,而且间接影响到全球环境变化[1-2]。而耕地作为土地利用中的一种重要类型,是人类生存和发展的重要物质基础,它对农业和国民经济的可持续发展起着基础性作用。中国作为一个典型的农业大国、人口大国。在国际粮食市场上占有非常重要的地位。因此,保持一定数量和质量的耕地资源直接关系到经济发展、社会稳定和国家安全[3-6]。玛纳斯河流域是北疆的重要农业发展区。解放以来,玛河流域已开垦40多万公顷耕地,成为新疆最大绿洲农耕区和全国第四大灌溉农业区,为新疆经济发展做出了很大贡献[7-10]。随着经济的快速发展、人口的增加、流域土地资源的大规模开发而引起的盐渍化、沙化、农田污染使可以利用的耕地面积逐渐减少。流域的生态环境问题也因土地资源的不合理开发利用而日益凸显,成为流域社会经济协调发展和居民生产生活水平提高的严重制约因素,直接威胁到了当地的人类的生存和发展。所以对玛纳斯河流域耕地资源进行研究意义重大[11-16]。该研究拟运用遥感和GIS技术,从景观生态学的角度去分析耕地宏观动态变化过程,并探讨耕地景观的动态变化与景观格局的关系,为玛河流域耕地资源可持续利用及生态环境保护提供决策支持和科学依据,同时确定、分析控制耕地景观的主要驱动因子和驱动机制,以期为合理利用耕地资源、保障玛河流域粮食安全、促进玛河流域和谐社会的发展提供理论支撑。参考文献[1]刘世斌.流域土地利用功能分区体系研究[D].武汉:中国地质大学.2013:7-15.[2]易玲,张增祥,汪潇,等.近30年中国主要耕地后备资源的时空变化[J].农业工程学报.2013(6).[3]张利国,陈苏.基于耕地利用效用的粮食生产时空变化分析[J].江西财经大学学报,2014(1):10-17.[4]张青青,徐海量,等.北疆玛纳斯河流域人工绿洲演变过程及其特点[J].冰川冻土,2012(1):72-81.[5]苏世亮.流域生态系统对城市化的时空响应[D].浙江大学,2013:2-4.[6]阿依古丽·买买提.玛纳斯河流域灌区土壤盐化空间格局及其影响因素研究[D].新疆大学,2013:3-4.[7]张国坤,卢京花,宋开山.吉林省镇赉县近10年景观格局变化[J].生态学报,2012,32(12):3958-3956.[8]王永军,李团胜,刘康,等.榆林地区景观格局分析及其破碎化评价[J].资源科学,2005,27(2):161-165.[9]贾琦,运迎春,黄焕春.快速城市化背景下天津市城市景观格局时空动态分析[J].干旱区资源与环境,2012,26(12):14-21.[10]李雪梅,邓小文.基于景观指数的滨海新区景观格局变化分析[J].环境保护与循环经济,2011,31(7):38-40.[11]冯峰,马蓓蓓,杨燕丽,等.基于遥感影像的大郑东新区景观格局现状分析[J].测绘与空间地理信息,2011,34(1):162-165.[12]梁右嘉,钟方雷,徐忠民.基于RS和GIS的张掖市土地利用景观格局变化及驱动力[J].兰州大学学报,2010,46(5):25-30.[13]ThumerMG,Spatialandtemporalanalysisoflandscapepatterns[J],LandscapeEcology,1990,4(1):21-30.[14]AndrenH,Effectsofhabitatfragmentationonbirdsandmammalsinlandscapeswithdifferentproportionsofsuitablehabitat:areview[J].Oakes,1994,71:355-366.[15]孙艳玲,郭鹏.基于GIS和RS的天津市城市景观演变分析[J].安徽农业科学,2011,39(13):7949-7951.[16]王秀兰,包玉海.土地利用动态变化研究方法探讨[J].地理科学进展,1999(01):3—4.2.国内外研究现状从二十世纪九十年代开始,许多专家和学者就开始对耕地数量变化进行了相关研究和探讨[1]。Jacques利用1958年、1985年和1995年三期航空相片和遥感影像图对肯尼亚高原耕地变化进行了研究,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。H.Hengsdijk等(1999)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耕地变化趋势和程度。EricF.Lambina(2001)讨论了除一般的影响耕地变化的因素外,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。Veldkamp和Lambina(2001)研究了影响耕地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,可使影响耕地变化的驱动因子定量化并预测未来的耕地变化的趋势,使耕地利用处于一定的规划中[2-5]。在国内,耕地动态变化分析方面主要从两个方面来研究。首先,从时间维度来看,采用长时间序列的统计数据进行研究比较多[6],如杨桂山(2001)利用长序列统计资料阐述了长江三角洲地区50年来的耕地数量的波动趋势;葛全胜等(2003)通过对清代文献资料进行耕地资源分析,并在此基础上,研究了我国18个省份300余年的耕地资源变化特点;李晓燕等(2012)通过HYDE数据集中的耕地格点数据,分析了300年来黄土高原的耕地利用情况。时间跨度较小的有邓帆等(2010)利用遥感数据,对2002-2007年湖北省的耕地动态变化进行了制图分析。其次,从研究区域的尺度来看,省、市、县的研究都较多。省级尺度上,甘肃省、湖北省、湖南省、安徽省、广东省等省份的耕地利用变化都有过相关研究,市和县级别的研究也有一些,如宋鄂平等(2006)分析了武汉市耕地利用变化机制,黎蔚弦(2012)对潜江市的耕地利用状况进行了详细的描述,梁海鸥(2012)运用多种方法对巴彦县耕地资源利用变化进行综合分析,王鑫(2012)基于重心模型,综合分析了湖北省的县域耕地资源变化[7-14]。我国学者在耕地利用的驱动力研究方面,做了大量的研究。驱动力主要从自然因素和社会经济因素两方面来考虑,尤其是社会经济的影响为主[12]。如詹长根等(2003)、汪朝辉等(2004)、胡贤辉和杨刚桥(2005)应用主成分分析法,总结出影响耕地变化的主要因素有经济发展、人口增长和产业结构调整等方面[13]。耕地预测方面,随着技术的发展,预测模型多样化的同时也更精准。如员学峰等(2005)建立BP神经网络模型,预测耕地面积减少的时间序列。赵海英和张明旭等(2007)通过灰色数列模型方法预测未来耕地总量的变化趋势;乔瑞波等(2009)根据相关统计数据,运用逻辑斯蒂方程预测未来耕地面积变化情况;蔡奎生(2011)提出基于支持向量机的预测模型具有较高预测精度,更适用于耕地面积的预测[15-18]。纵观当前耕地景观动态变化及其驱动机制的研究,专家和学者们从不同的角度出发,研究不同尺度、不同区域下耕地变化的内在和外在的驱动因子,采取时间序列法、统计分析法、3S技术,对耕地景观变化的主导因子进行了研究,形成了较为完善的评价分析体系,但是在耕地景观动态变化及其驱动机制的多元分析研究方面目前仍存在不足,即对耕地动态变化的研究多以单一统计或者模型研究为主,多元研究较少,在分析驱动因子之间及其驱动因子和耕地景观之间的关系不够深入,仅仅局限于某类较为简单的数学模型和统计分析方法,研究的手段、精度都有待改善,并且在流域研究尺度上,特别是干旱区流域耕地景观的研究较少。针对以上情况,我认为开展玛河流域耕地景观动态变化及其驱动机制的多元分析是有必要的。参考文献[1]茆三芹.基于GWR模型的耕地利用时空演变及驱动因素研究[D].武汉:华中农业大学.2013:3-7.[2]VerburgPH,SteegJVD,VeldkampAetal.Fromlandcoverchangetolandfunctiondynamics:Amajorchallengetoimprovelandcharacterization[J].JournalofEnvironmentalManagement,2009,90(3):1327–1335.[3]田森.城乡结合部耕地变化及驱动力研究[D].河南:河南农业大学.2013:5-9.[4]史赵霞.区域拼地动态变化及驱动力研究[D].云南:昆明理工大学.2010:4-7.[5]池陈帆.福建省耕地面积变化及其驱动因子研究[D].福建:福建农林大学.2011:4-6.[6]谭雪兰,段建南,朱红梅,等.长沙市耕地变化的时空特征及其驱动力分析[J].中国农学通报.2012(2):13-18.[7]杨桂山.长江三角洲近50年耕地数量变化的过程与驱动机制研究[J].自然资源学报,2001,02:121-127.[8]何凡能,田砚宇,葛全胜.清代关中地区土地垦殖时空特征分析[J].地理研究,2003,06:687-697.[9]李晓燕,王青.加快宁夏特色优势产业发展推动农业产业化进程[J].宁夏农林科技,2012,08:76-78.[10]邓帆,李仁东,王海芳.2000~2007年湖北省耕地变化的遥感调查与分析[J].长江流域资源与环境,2010,10:1171-1176.[11]黎蔚弦.潜江市耕地利用时空变化及其驱动力研究[D].华中师范大学,2012.[12]宋鄂平,荆青青,宋岚,曾克峰.武汉市耕地利用变化、驱动力分析及预测[A]..湖北省地理学会2006优秀学术论文集(地理科学类)[C].2006:4.[13]梁海鸥,宋戈,薛睿,张慧.松嫩高平原黑土区耕地动态变化特征分析——以黑龙江省巴彦县为例[J].水土保持通报,2012,03:277-284+301.[14]王鑫.基于GIS湖北省县域耕地资源的时空变化研究[D].华中师范大学,2012.[15]汪朝辉,王克林,熊艳,许联芳.湖南省耕地动态变化及驱动力研究[J].长江流域资源与环境,2004,01:53-59.[16]乔瑞波,李玉平,蔡运