Reconstruction of cropland spatial patterns of the Manas River Basin of Xinjiang in the late Qing and Republican period
ZHANG Li,, LIU JianjieNorthwest Institute of Historical Environment and Social-Economic Development, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China收稿日期:2019-08-23修回日期:2019-12-6网络出版日期:2020-07-25
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Received:2019-08-23Revised:2019-12-6Online:2020-07-25
作者简介 About authors
张莉,女,新疆吐鲁番人,副研究员,博士,主要研究方向为历史环境变迁。E-mail:
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Abstract
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张莉, 刘建杰. 清末民国时期新疆玛纳斯河流域耕地格局重建. 资源科学[J], 2020, 42(7): 1428-1437 doi:10.18402/resci.2020.07.18
ZHANG Li, LIU Jianjie.
1 引言
土地利用与土地覆被变化对区域乃至全球气候变化有重要影响,是全球变化研究的重要领域之一。国际地圈生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP)与全球环境变化人文计划(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP)于1995年共同提出开展“土地利用与土地覆被变化”(Land Use and Cover Change, LUCC)研究计划,该计划指出,历史时期土地利用与土地覆被变化对全球变化研究有着重要意义,土地利用变化数据集也是定量模拟全球气候变化重要参量[1,2]。在多项国际重大科学研究计划的推动下,国内外****在历史时期的土地利用变化重建方面开展了大量的研究,推动了全球土地利用变化数据集的建设。其中,具有代表性的是“全球历史环境数据集(History Database of the Global Environment, HYDE)”[3,4,5,6]、“全球土地利用数据集(Sustainability and the Global Environment, SAGE)”[7]、“全球农牧空间数据集(PJ Database)”[8]以及“全球土地利用数据集(KK10)”[9]。这些数据集在一定程度上揭示了全球或区域土地利用与土地覆被变化的趋势。然而,全球性数据集在用于区域尺度研究中依然存在一定的局限性和矛盾性[4]。因此,重建区域尺度的土地利用与土地覆被变化过程,不仅有助于区域环境变化研究,还对全球数据集建设提供区域经验,从而进一步完善、充实全球数据集。
耕地是人类垦殖活动改变土地覆被的最重要的体现,是土地资源利用中最为活跃的方式之一,成为研究历史时期土地资源利用和环境变迁的重要参量。中国农业开发历史悠久,在区域历史时期土地利用与土地覆被变化研究中具有一定的代表性。近年来,国内****针对中国区域,开展了大量面向全球变化的历史时期土地利用变化数据集建设研究。通过总结已有的研究成果,发现国内研究主要集中在传统农耕区和东北地区[10,11,12,13]。葛全胜等[14]、何凡能等[15,16,17]、李美娇等[18,19]、杨绪红等[20]对宋、元、明、清时期传统农耕区耕地面积和耕地网格化数据进行了重建;叶瑜等[21]、李士成等[22]对东北地区的耕地面积和森林网格化数据进行了重建;金晓斌团队[23,24,25]利用CA(元胞自动机)重建了苏皖地区的耕地网格化数据集;Wei等[26]、Ye等[27]、Ye等[28]重建了华北地区的耕地面积和分布,建立了区域网格化数据集。在非传统农耕区,研究者还关注了青藏高原地区[29,30,31,32]、黑河流域[33,34]等区域的历史耕地变化,而新疆地区的研究非常缺少。
中国干旱区面积辽阔,集中分布于西北地区,干旱区干旱缺水,气候的敏感性和人类活动的干扰,使得原本具有脆弱性和易变性特点的干旱区对人类活动更加敏感。绿洲是荒漠背景下以天然径流为依托的,具有较高第一性生产力的中、小尺度非地带性景观,是干旱区人类主要聚居区,其环境变化直接关系到绿洲社会经济的稳定和可持续发展[35]。绿洲区土地覆被抗干扰性低,区域生态脆弱,受气候波动、河流变迁、人为垦殖等的影响明显[36],也对干旱区生态环境产生了影响。可以说,绿洲土地利用与土地覆被变化是绿洲环境变化的核心。对于新疆绿洲土地利用的研究,目前主要集中在1949年以后,与历史时期土地利用变化相关的研究,现仅有张莉[37]重建了清代以来天山北麓县级耕地面积和垦殖率,杨越[38]重建了清代以来奇台—吉木萨尔地区的县级耕地面积。但二者的研究仅限于对耕地面积的重建,未涉及到耕地的空间重建和网格化土地利用数据集的建设。
玛纳斯河流域是中国干旱区绿洲农业开发具有代表性的区域。清代以前,流域内以游牧为主,直到乾隆年间,才逐渐开始大规模的农业开发。清末民国时期,玛纳斯河流域逐渐成为农业开发重点区域,开发程度逐渐扩大。因此,本文选取具有代表性的玛纳斯河流域作为研究区域,受文献资料限制,考虑流域农业开发历史进程,选取能够代表清末新疆建省以来农业恢复发展成果的1909年(宣统元年)与代表“三区革命”前民国新疆农业发展成就的1944年(民国三十三年)为时间断面,利用已有研究成果,改进网格化模型,建立玛纳斯河流域耕地网格化数据集,重建该时期玛纳斯河流域耕地空间分布格局,通过与全球数据HYDE的对比,尝试对全球数据集的区域精度进行修正。以期进一步分析人类土地开发活动对绿洲环境的影响,并对绿洲耕地资源开发提供一定的历史数据支撑。
2 研究区域概况
2.1 地理概况
玛纳斯河流域位于新疆天山北麓、准噶尔盆地南缘,流域总面积2.43×104 km2,是北疆最大的流域(图1)。玛纳斯河流域地势南高北低,分为:①南部山区,其中海拔3600 m以上为终年积雪带,海拔1000~3600 m为低山丘陵地带;②中部平原区,海拔在300~500 m之间;③北部沙漠区,海拔在500 m以下。流域内水资源丰富,有6条内陆河流,自东向西分别为塔西河、玛纳斯河、宁家河、金沟河、大南沟河、巴音沟河,均发源于天山北麓依连哈比尔尕山脉,自南向北流入准噶尔盆地,在河流中下游地区形成了五大块冲积洪积扇区,构成山前河流冲积洪积平原区,区域内灌溉用水丰富、土壤肥沃、地形平坦,是流域内耕地的主要分布区。南部山区受海拔、坡度、土壤等限制,水热条件、土壤条件不适合农业的发展,但海拔在500~700 m的山间谷地,水热条件相对较好,适合农作物生长。北部沙漠区虽然地势平坦、热量充足,但土壤条件、水资源条件限制了该区域农业的发展。图1
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图1研究区位置图
Figure 1Location of the study area
2.2 农业发展概况
玛纳斯河流域大规模农业开发是在清朝统一新疆之后,在此之前,此地主要为游牧区,农业开发较少。1759年(乾隆二十四年)清朝统一新疆之后,明确了“屯垦开发,以边养边”的基本方针,因驻防和统治的需要,选择以兵屯的形式在北疆推进农业开发。北疆兵屯最早在巴里坤、乌鲁木齐、伊犁等地兴起,1761年(乾隆二十六年)增设乌鲁木齐和伊犁两地之间的玛纳斯作为重要的屯田地点,到1772年(乾隆三十七年),北疆兵屯完成了整体的布局。与此同时,清政府不断组织内地移民前来进行农业开垦,户屯逐渐兴起。1778年(乾隆四十三年),由于玛纳斯河流域户屯大量增加,普通民户越来越多,此地正式设县,名为绥来县。绥来县的县域范围与玛纳斯河流域基本重合,是新疆为数不多的以整个流域为划分界线的行政区域(图2)。1884年(光绪十年),清政府核准设新疆省之后,绥来县农业人口不断聚集,大规模兴修水利,使得土地开垦面积迅速扩大,逐渐成为当时新疆重要的八县之一,有“金绥来”之称。清末至民国时期是玛纳斯河流域土地开发的黄金时期。建国后,解放军农垦兵团在玛纳斯河流域开展大规模的水土资源开发,成为新时期全疆农垦的典范。因此可以说,清末民国时期玛纳斯河流域的农业开发,是建国后该区域农垦发展的基础,代表了干旱区传统时代的土地资源开发模式。图2
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图2流域界线与清代县界、现代行政区划
Figure 2Boundary of the basin and the counties, 1911 and 2010
3 数据来源与订正
3.1 数据来源
本文所引用的数据包括册载田亩数据和户口数据两个方面。地域范围为清代的绥来县,与今玛纳斯河流域范围大致相同,即今沙湾县、石河子市、玛纳斯县。清朝末年,新疆流传下来的历史文献比较少,只有成书于1911年(宣统三年)的《新疆图志》[39]较为详尽地记录了当时的田亩数字。因此,清末数据以《新疆图志》为主要参考。1944年数字来自于1947(民国三十六年)《天山月刊》[40]刊载的1944年各县耕地面积数。(1)田亩数据。1909年耕地数据引自《新疆图志·土壤一》和《新疆图志·沟渠二》。《新疆图志·土壤一》中记载了1905年(光绪三十一年)的册载田亩数,以及光绪三十一年之后开垦的亩数,基本代表了清末册载田亩数的基本水平,同时利用《新疆图志·沟渠二》中的灌溉亩数,与册载田亩数进行印证,得出1909年耕地数据。1944年耕地数据引自《天山月刊》刊载的耕地面积统计数据,同时考虑折亩等因素,对耕地数字进行订正。
(2)其他数据。耕地分布影响因子中的海拔数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(www.resdc.cn)的1 km分辨率DEM数据,坡度数据由DEM数据提取;1 km分辨率土壤类型、1 km分辨率≥10℃积温数据均来自于中国科学院资源环境科学数据中心(www.resdc.cn);河流渠道数据来源于出版于1909年(宣统元年)的《新疆全省舆地图》与绘制于1935年(民国二十四年)的1:30万地形图;清代行政界线数据来源于CHGIS Version 5 Dataverse(dataverse.harvard.edu/dataverse/chgis),现代行政界线来源于中国科学院资源环境科学数据中心(www.resdc.cn);2010年耕地数据来源于30 m分辨率全球地表覆盖信息服务平台(www.globeland30.com)。
3.2 数据订正
清代统一新疆后,在天山北麓逐步推行与内地相同的土地制度和纳税制度,从而保存了“户口”和“田亩”资料,为新疆历史时期土地利用与土地覆被变化研究提供了便利。与内地土地登记制度相同,这些“册载亩数”实际上是一种纳税单位,而不是实际的耕地面积,因此需要一定的订正。虽然册载数据存在一定问题,但基本能够反映耕地面积变化趋势和区域差别,张莉[37]曾对天山北麓的耕地面积进行了重建。其重建的方法是:首先,根据清代档案和方志记载,建立了清至民国时期多个时间断面上天山北麓6个区域的册载亩数;然后,根据当时各地有关土地隐亩、折亩、休耕等具体情况,计算和确定各个时期的耕地面积指数和最大耕地面积,重建了清至民国时期8个时间断面上天山北麓的总耕地面积;最后,按6个区域册载亩数与区域总册载亩数的比例,重建了天山北麓6个区域8个时间断面上的耕地面积。这一重建方法基本可以说是目前为止天山北麓最细致而合理的研究。张莉[37]重建的“玛纳斯区”即为本文的玛纳斯河流域。因此本文直接引用其复原玛纳斯河流域的耕地面积。清代亩制与现代耕地面积计量单位存在一定的差异,需要将“清亩”转化为现代耕地面积。清代亩制与今天略有差异,1清亩大约为0.92现代亩[29]。
绥来县自1778年(乾隆四十三年)建县,县界与流域界相对一致(图2),这一行政建制一直持续到民国初期。1915年(民国四年),从绥来县析出设立沙湾县,县治小拐(今克拉玛依市境内小拐镇)。除乌兰乌苏以南、宁家河以东仍属绥来县管辖境以外,玛纳斯河西岸的广大地区划属沙湾县。1929年(民国十八年),沙湾县治迁至沙湾庄(今老沙湾镇),1956年迁至三道河子镇。在古今行政界线上,玛纳斯河流域内行政界线较为稳定,政区调整不影响流域内耕地情况的展现,因此,对行政界线不作修正。
河流渠道是影响玛纳斯河流域耕地分布的重要因素,是重建耕地空间分布的重要依据。本文根据出版于1909年(宣统元年)的《新疆全省舆地图》和绘制于1935年(民国二十四年)的1:30万地形图进行复原。受地图信息详略的影响,无法复原出所有渠道,因此,结合DEM数据和遥感卫星影像,参考地名的相对位置,重建出了玛纳斯河流域1909年与1944年的河流和主干渠道,这两个时期玛纳斯河流域内主要干渠基本一致。
4 网格化重建方法
4.1 因子选取
影响耕地分布的因子包括限制性因子和非限制性因子两类[29]。限制因子对耕地的分布起限制作用,当其达到一定的阈值时,土地将无法耕作,包括海拔、坡度、土壤等;非限制因子影响耕地分布的概率,对耕地分布影响程度较低,包括气候生产潜力、人文因素等。因此,本文选取海拔、坡度、土壤类型、气候生产潜力、人文因素等为影响耕地分布的主要因子。
4.2 因子标准化
4.2.1 限制性因子利用1 km分辨率的DEM数据计算出海拔和坡度。玛纳斯河流域南高北低,耕地集中分布在山前冲积、洪积扇,以及冲积平原地带。现代耕地分布除博罗通古、东湾等地海拔较高外,多集中在海拔700 m以下。当地面坡度达到25°时,水土流失加剧,影响土地垦殖,所以耕地多分布在坡度25°以下。因此,确定海拔700 m,坡度25°作为耕地分布的上限。对限制性因子进行标准化处理,方式[29,30,31]如下:
式中:i为网格编号;
土壤包括土壤类型、土壤有机质含量等,玛纳斯河流域耕地多分布在灌淤土、潮土、灰漠土、栗钙土、棕钙土等类型上,对土壤类型作二值化处理,将以上土类设置为1,其余土类设置为0。流域内土壤类型决定了土壤有机质含量、土壤质地等土壤特征,因此,本文在影响因子选取上不考虑土壤的其他特征。
4.2.2 非限制性因子
绿洲农业发展的关键就是水资源的利用,根据玛纳斯河流域的自然条件分析,山地降水和冰雪融水是河流渠道的主要补给,平原区耕地灌溉水源主要来自于河流、灌渠,受平原区降水量影响较小,因此,本文忽略降水对耕地分布的影响,而加入距河流、渠道、聚落的距离等影响因子。渠道是该区域土地开垦的重要前提,本文重建了1911年的干渠分布、支渠分布及其长度,利用ArcGIS软件中的缓冲区工具,以河流渠道为中心,分别创建1 km、3 km、 5 km的缓冲区,按照距河流渠道越近耕地分布概率越大的原则,将其分别赋值为3、2、1;为聚落分别创建0.5 km、1 km的缓冲区以及1 km以外的区域,分别赋值为3、2、1。
同时,以≥10℃积温表示气候生产潜力,并对其进行标准化,标准化方式[29,30,31]如下:
式中:
4.3 网格化模型
首先,根据标准化的影响因子,建立土地宜垦性模型。本文采用几何平均模型来计算土地宜垦性程度,计算公式[29,30,31]为:式中:
通过上述土地宜垦性模型,得出网格范围内土地宜垦程度,即耕地分布概率,是建立耕地分配模型的基础。模型如下:
式中:
5 结果与分析
按照上述重建方法,重建了1909年与1944年玛纳斯河流域的耕地面积,并将其分配到网格单元中,得到两个时间断面玛纳斯河流域1 km×1 km分辨率的耕地网格化空间分布格局(图3)。图3
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图31909与1944年玛纳斯河流域耕地垦殖率
Figure 3Cropland fraction of the Manas River Basin, 1909 and 1944
耕地面积方面。本文采用张莉[37]校正后的1909年绥来县耕地面积与1944年绥来县、沙湾县耕地面积,作为玛纳斯河流域耕地面积,并转化为现代耕地面积,得到1909年玛纳斯河流域耕地面积约为140.5 km2,1944年耕地面积约为241.7 km2。
空间分布方面。耕地主要分布在中下游平原的河渠两岸(图4)。玛纳斯河中游由于地势平坦、渠道众多,耕地分布比较集中。区域内有耕地分布的面积占研究区总面积的19.9%。
图4
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图41909年与2010年玛纳斯河流域耕地分布
Figure 4Cropland distribution of the Manas River Basin, 1909 and 2010
垦殖强度方面。区域内垦殖强度南北差异明显,北部沙漠区和南部山区均受到自然条件的限制,无法开垦。1909年玛纳斯河流域区域内平均垦殖率仅为0.2%,最高垦殖率为6.4%,集中分布在山前冲积平原边缘地带,该区域开发历史悠久,聚落人口相对集中,因此垦殖强度相对较大。1944年耕地垦殖率图显示,1944年玛纳斯河流域平均垦殖率为0.4%,最高垦殖率为11.0%,1.3%的耕地网格垦殖率在5.0%以上,达到10%的耕地网格仅占0.2%。
HYDE数据集是由以Goldewijk为代表的一批****重建的全球历史环境数据集,其中耕地数据是其重要的组成部分之一,如今HYDE数据已经逐步更新到3.2版本。已有研究表明,HYDE数据的区域精度存在一定问题,国内****针对HYDE数据集的比较研究已经有大量成果[21,22,41,42]。由于HYDE耕地数据以10年为一个周期,因此,本文选取HYDE3.2数据中1910年和1940年耕地数据与重建的1909年和1944年耕地数据进行对比,来评价其在玛纳斯河流域的精度。通过提取HYDE数据,得到1910年玛纳斯河流域耕地面积为453.7 km2,1940年为2264.3 km2,远远超过本文重建结果中的耕地面积。
从空间上对比,HYDE3.2中1910年与1940年有耕地分布的网格分别占区域的46.3%和41.4%,重建结果中,耕地分布网格占区域的24.3%。通过比较重建结果与HYDE之间的绝对差异(图5)发现,1910年两者差异比较小,以负差异居多;1940年差异明显,仍以负差异较多。这说明,HYDE3.2中玛纳斯河流域1910年与1940年的耕地数据偏大,不符合实际情况。
图5
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图5模型重建结果与HYDE3.2数据对比
Figure 5Comparison of model reconstruction results and HYDE3.2
6 结论
通过提取、校正《新疆图志》中1909年耕地人口数据与《天山月刊》刊载的新疆各县耕地面积,得出现代意义上的耕地面积,在修正已有模型的基础上,建立适合玛纳斯河流域的网格化分配模型,将耕地分配到空间中,得出玛纳斯河流域1909年与1944年的耕地空间分布格局,并得出以下结论:(1)从耕地面积的重建结果来看,玛纳斯河流域1909年耕地面积约为140.5 km2,1944年为241.7 km2,35年间耕地年均增长2.9 km2。
(2)从耕地空间分布格局来看,受地形、地貌、土壤和水资源等因素的限制,1909年与1944年玛纳斯河流域耕地主要分布在河流中下游平原的河渠两岸,流域内只有19.9%的区域有耕地分布。
(3)从垦殖强度来看,玛纳斯河流域1909年垦殖强度较低,平均垦殖率仅有0.2%,最高垦殖率为6.4%,且集中在开发历史悠久的山前冲积平原的边缘地带。1944年玛纳斯河流域平均垦殖率为0.4%,最高垦殖率为11.0%,垦殖率在5.0%以上的耕地网格占1.3%,垦殖率达到10.0%的耕地网格仅占0.2%。
(4)通过在总数上对比HYDE3.2耕地数据,发现HYDE数据中玛纳斯河流域的耕地总面积远远超过本文重建的结果;在空间上,HYDE3.2数据显示的耕地分布也与本文重建的耕地网格化分布格局有很大的差异。因此HYDE数据在玛纳斯河流域的精度还需要进一步修正。
参考文献 原文顺序
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文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
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Terminating the tip of an atomic force microscope with a CO molecule allows data to be acquired with a well-known and inert apex. Previous studies have shown conflicting results regarding the electrostatic interaction, indicating in some cases that the negative charge at the apex of the CO dominates, whereas in other cases the positive charge at the end of the metal tip dominates. To clarify this, we investigated [Formula: see text](111). [Formula: see text] is an ionic crystal and the (111) surface does not possess charge inversion symmetry. Far from the surface, the interaction is dominated by electrostatics via the negative charge at the apex. Closer to the surface, Pauli repulsion and CO bending dominate, which leads to an unexpected appearance of the complex 3-atom unit cell. We compare simulated data in which the electrostatics are modeled by point particles versus a charge density calculated by DFT. We also compare modeling Pauli repulsion via individual Lennard-Jones potentials versus a total charge density overlap. In doing so, we determine forcefield parameters useful for future investigations of biochemical processes.
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DOI:10.11821/dlyj201407009URL [本文引用: 6]
3 km2,其中番地占64.7%,屯科秋站垦地占35.3%。河湟谷地虽然面积较大,但受自然环境条件的限制,可耕之地较少,该区仅有47%的网格具有耕地分布,耕地集中分布在湟水河干流区及大通河中游地区和龙羊峡以下的黄河谷地。从耕地垦殖强度分析,受自然环境条件和政治格局的双重影响,1726 年该区整体垦殖率较低,全区仅有1.4%的耕地网格垦殖率在40%以上,而68.3%的耕地网格垦殖率在10%以下,正处在广泛的开荒垦殖阶段。垦殖强度在空间分布上也存在明显差异,其中西宁县整体垦殖率水平最高,其耕地网格平均垦殖率达到了13.5%。]]>
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DOI:10.11820/dlkxjz.2015.02.008URL [本文引用: 4]
网格化的历史土地利用/覆被数据集,可为历史气候变化和碳循环研究提供基础数据。本文估算了1910年,并订正了1950-2000年青海和西藏的省域耕地面积数据;基于现代耕地空间格局,量化了海拔高程和地面坡度与耕地空间分布之间的关系,构建了历史耕地网格化重建模型。将1910、1960、1980和2000年的省域耕地面积数据带入网格化重建模型,得到了4个时间断面的耕地空间格局。结果表明:青藏两省耕地面积1910-1950年稳定,1950-1980年快速增加,1980-2000年基本稳定,略有降低。就空间格局而言,1960-1980年,河湟谷地和“一江两河”地区土地开垦范围的扩张和垦殖强度的增长在过去百年最为明显。模型检验表明,模型重建的2000年耕地空间格局与2000年遥感数据相关系数达0.92。
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2;②耕地空间分布主要以聚落为中心,以河流为中心线向外扩散,集中分布在湟水干流区域以及黄河河谷区域中的串珠状盆地内,受海拔高度和山地地形因素的限制,加之当时人口较少,耕地面积有限,全区仅有11.7%的网格有耕地分布;③垦殖强度受到自然条件和生产力水平的双重影响,垦殖率整体偏低,处于农业发展的成长期;全区耕地网格平均垦殖率为9.2%,最高垦殖率仅为18.9%,其中有31.4%的耕地网格垦殖率在9.0%以下,67.6%的耕地网格垦殖率在9.0%~15.0%之间,1.0%的耕地网格垦殖率达到15.0%~20.0%之间;④垦殖强度在行政单元之间具有明显的差异性,鄯州垦殖率较高,平均垦殖率接近13%;廓州垦殖率较低,南部西使地区垦殖率最低。]]>
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以1963-2012年的14期多源遥感影像为数据源,提取了黑河下游额济纳地区典型样本年的绿洲空间分布情况,并将其分解为“增”和“减”两种过程分别进行了分析;利用格网化手段和GIS叠置分析功能,基于绝对累积变化率、相对累积变化率和绝对相对累积变化率的联合使用,对绿洲的时空变化类型进行了划分;利用绝对累积变化率分析了绿洲变化的剧烈程度。研究表明:50 a间除少数几个时期外,额济纳绿洲总体呈扩张趋势,2012年相对于1963年增加了87.05%;额济纳旗绿洲的时空变化可以划分为“增加”、“减少”、“波动”和“稳定”四种类型,其中“波动”变化区占87.2%,是主导性变化类型;绿洲变化剧烈程度的空间差异很大,总体而言,三角洲核心区域的剧烈程度最低,三角洲边缘地区剧烈程度较高,其中尤以东部边缘的农垦区最为明显;额济纳旗绿洲50 a间的变化明显地表现出下游型绿洲深受上中游来水量影响而不稳定的特点。
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DOI:10.1007/s10113-012-0390-6URL [本文引用: 1]
Reconstructions of historical cropland area and spatial distribution are necessary for studying human effects on the environment due to agricultural development. To understand the current status of reconstructions of cropland area and its spatial distribution in the mid-eleventh century in the traditional agricultural area of China, we compared three available datasets: the historic cropland inventories-based HE dataset, the population-based History Database of the Global Environment (HYDE) dataset, and the PJ dataset. The results indicate that the HYDE and PJ datasets estimated the regional mean cropland area fraction (a ratio of cropland area to total land area, hereafter, CAF) for the study area to be 0.12 and 0.09, respectively, both of which were lower than the HE estimation of 0.18. Moreover, both the HYDE and PJ datasets have a poor ability to capture the spatial distribution of the historical CAF. The HYDE dataset overestimated the cropland area in North China and underestimated the cropland area in the Yangtze River reach. The HYDE dataset also overestimated the cropland area along the great rivers in North China. The PJ dataset underestimated the cropland area in the old agricultural area and overestimated the cropland area in the relatively new agricultural area. These incorrect spatial distributions from the HYDE and PJ datasets mainly resulted from the underestimation of the historical population and an incorrect approach for the spatial allocation of cropland within China. The incorrect approach was mainly derived from a poor understanding of the historic spatial distribution of cropland. Using the expert knowledge of local historians may be an effective method to reduce the uncertainties in the global historic cropland reconstruction.]]>
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DOI:10.1007/s10113-019-01575-8URL [本文引用: 1]