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2017 , Vol. 36 >Issue 7: 1210 - 1222

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201707002

Orginal Article

Analysis of land use/cover pattern and its changes in the agro-pastoral ecotone based on the precipitation and soil types:A case study of Horqin Left Rear Banner

  • ZHOU Jian , 1, 2 ,
  • ZHANG Fengrong 2 ,
  • XU Yan , 2 ,
  • GAO Yang 2 ,
  • ZHANG Bailin 3 ,
  • LI Chao 2
Expand
  • 1. Center for Land Resources Research in Northwest China, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, China
  • 2. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China
  • 3. School of Management, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China

Received date: 2016-11-19

  Request revised date: 2017-03-07

  Online published: 2017-07-31

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《地理研究》编辑部
Fold

Abstract

The northern agro-pastoral ecotone is a fragile region in ecology and environment in China and land sandy desertification is the prominent eco-environment problem in this region. It is significant to explore the characteristics of land use/cover pattern and soil properties of changed land use/cover for ecological restoration in the agro-pastoral ecotone of northern China. By taking Horqin Left Rear Banner located in Inner Mongolia as a case study and using remote sensing data, precipitation data and soil data, land use/cover pattern and its changes were studied with methods of remote sensing imagery interpretation, area weighted gravity center model, and landscape indexes. Results were obtained as follows: (1) Land use/cover pattern had an obvious spatial differentiation and grassland was the optimum land use/cover type in Horqin Left Rear Banner. (2) Soils with high soil fertility and rich water resources were used as cultivated land and grassland in the first place. This was in accordance with the agriculture and animal husbandry production mode in the agro-pastoral ecotone of northern China; sandy soil is low in soil fertility, poor in water retention and has no soil structure; however, 47.70% of sandy soil was used as cultivated land, indicating that land was over reclaimed into cultivated land in the banner. (3) Land use/cover change was dramatic in this region, and the transformation between cultivated land and forest land/grassland was dominant in land use/cover change. Thus, it was crucial to prevent the transformation between cultivated land and forest land/grassland for ecological restoration in the agro-pastoral ecotone of northern China. The converted cultivated land was mostly distributed on sandy soil and meadow soil. Thus, farming fields converted from forests and grasslands on sandy soil must be stopped for the sake of ecological restoration. The converted cultivated land distributed on meadow soil should be fertilized in land use. Based on the results above, the implementation of "Grain for Green" policy has an effect on planting industry and animal husbandry in the agro-pastoral ecotone of northern China. To get better ecological restoration effects, influences in two ways should be taken into consideration simultaneously in the "Grain for Green" policy implementation in the study region. This study can make references for ecological restoration in the agro-pastoral ecotone of northern China.

Key words： agro-pastoral ecotone in northern China; land use/cover; precipitation; soil types; Horqin Left Rear Banner

Cite this article

ZHOU Jian , ZHANG Fengrong , XU Yan , GAO Yang , ZHANG Bailin , LI Chao . Analysis of land use/cover pattern and its changes in the agro-pastoral ecotone based on the precipitation and soil types:A case study of Horqin Left Rear Banner[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2017 , 36(7) : 1210 -1222 . DOI: 10.11821/dlyj201707002

1 引言

农牧交错区在景观格局上呈现出耕地与草地的镶嵌,生产方式上表现为农业与牧业的共存。北方农牧交错区指降水量300~450 mm,降水变率15%~30%,干燥度1.0~2.0,走向北起大兴安岭西麓的呼伦贝尔,向南至内蒙古通辽市和赤峰市,再沿长城经河北北部、山西北部、内蒙古中南部向西南延展,直至陕西北部、甘肃东北部和宁夏南部的交接地带[1]。植被类型自东向西由森林草原向典型草原、荒漠草原过渡[2,3]。北方农牧交错区作为中国西部沙漠带与东部农业区之间的过渡地带,是中国重要的生态屏障。但是,由于脆弱的生态条件加之人类活动的干扰[4,5],土地荒漠化成为本地区最突出的生态环境问题[1],使得生态屏障区成为生态危机区[2]。
人类通过土地利用改变着地表生态系统的类型和格局[6,7],进而影响生态系统的结构、功能与服务[8-10]。由于北方农牧交错区脆弱的生态环境,其土地利用/覆被变化一直是学术界研究的热点。相关研究主要从数量变化、类型转换、空间差异等方面进行分析[11-14],也有研究从海拔高度[15]、地形位[16]等角度探讨土地利用/覆被变化的地形差异。就该区域土地利用/覆被变化的驱动因素,相关研究主要从自然条件、人类活动和政策等方面进行探讨[17,18]。对于北方农牧交错区土地利用/覆被变化的生态效应,相关研究主要从植被覆盖度[19-21]、生态系统服务与价值[22-25]等角度进行分析。虽然对北方农牧交错区的土地利用/覆被进行了很多研究,但是,鲜有研究对发生变化的土地利用/覆被类型的土壤类型信息进行分析。土壤属性对土地荒漠化具有重要影响,沙性土壤与其他土壤类型相比,发生沙化的可能性更大。因此,在中国进行生态文明建设的当下,研究北方农牧交错区土地利用/覆被及发生变化的土地利用/覆被的土壤类型信息,对该地区的土地利用布局与调整、沙化防治与生态建设等均具有重要意义。
鉴于此,本文以地处北方农牧交错区的科尔沁左翼后旗为例,基于降水量与土壤类型探讨土地利用/覆被格局及土地利用/覆被变化的土壤类型信息,为农牧交错区的土地利用和生态环境建设提供有益参考。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

科尔沁左翼后旗行政区划属于内蒙古自治区通辽市,位于吉林省、辽宁省、内蒙古自治区三省交界的区域,地处121°30′E~123°42′E、42°40′N~43°42′N,面积约1.1万km2（图1）。科尔沁左翼后旗是科尔沁沙地的主要组成部分。气候类型为温带大陆性气候,年平均气温为5.3 ℃~5.9 ℃,年均降水量400 mm左右,主要集中在6-8月,年平均风速3~4 m/s之间,大风天气主要集中在冬、春季节。海拔介于88.5~208.4 m之间,地形较为平缓,起伏不大。地貌类型包括垄状沙丘、平缓沙地、丘间洼地和带状平原。其中,固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘相结合,坨甸相间分布是其主要的地貌特点。风沙土是科尔沁左翼后旗主要的土壤类型,占土壤总面积的68.9%（图1）。由于科尔沁左翼后旗土壤调查时有小部分区域未进行调查,因此,本文中关于土地利用/覆被的土壤类型信息的分析只在有土壤数据的区域进行。科尔沁左翼后旗的自然特点为沙地的形成、发展创造了条件。
Fig. 1 Location of Horqin Left Rear Banner and its soil types

图1 科尔沁左翼后旗位置及其土壤类型

科尔沁左翼后旗属于半农半牧地区。2015年总人口40.89万人,蒙古族人口占74.74%。全旗粮食作物播种面积18.9万hm2,其中,玉米播种面积16.7万hm2,占88.36%。2015牧业年度牲畜头数287万头（只、口）,其中牛存栏70万头,羊存栏146万只。2015年地区生产总值161.87亿元,三次产业比为21 ∶ 40 ∶ 39。

2.2 数据来源

本文所用数据包括遥感数据、科尔沁左翼后旗第二次土壤普查数据、气象数据、农户调研数据。
遥感数据为科尔沁左翼后旗2001年、2008年、2013年共6幅陆地卫星遥感影像（表1）,分别为ETM+、TM5和OLI数据,影像分辨率均为30 m,拍摄时间均处于科尔沁左翼后旗的植被生长季。2001年与2008年的陆地卫星遥感影像均无云。2013年030/120幅陆地卫星遥感影像的云量为0.02%。为消除云对遥感解译的影响,2013年030/119幅采用了两个时间点的陆地卫星遥感影像进行相互补充,以保证解译的精度。
Tab. 1 Remote sensing data

表1 遥感数据

年份 行列号 数据类型 成像时间 影像云量（%） 数据来源
2001 30/119 ETM+ 8月11日 0 Gscloud
30/120 ETM+ 9月03日 0 USGS
2008 30/119 TM5 8月06日 0 USGS
30/120 TM5 8月29日 0 USGS
2013 30/119 OLI 7月03日 11.53 Gscloud
30/119 OLI 9月05日 12.91 Gscloud
30/120 OLI 9月12日 0.02 Gscloud
气象数据包括双辽、通辽、开鲁、康平、科尔沁左翼后旗、库伦、彰武7个气象站1961-2011年逐日降水数据,利用反距离加权插值法对1961-2011年多年平均降水量进行插值,获得科尔沁左翼后旗降水量分布。
2014年10月8-16日、2015年7月20-31日对科尔沁左翼后旗进行了实地调研,详细了解当地的土地利用、农业生产、牲畜养殖等方面的情况。

2.3 研究方法

2.3.1 遥感解译 由于需要两幅陆地卫星遥感影像（030/119、030/120）才能覆盖科尔沁左翼后旗,为避免色调不均匀对解译结果造成影响,对两幅陆地卫星遥感影像分别解译,并进行镶嵌处理。首先,对各陆地卫星遥感影像进行几何精校正,校正精度均在0.5个像元以内;然后,建立解译标志,利用最大似然法进行解译;最后,采用人机交互的方式对解译结果进行调整,获得科尔沁左翼后旗2001年、2008年、2013年的土地利用/覆被（表2）。利用科尔沁左翼后旗2013年2 m分辨率的陆地卫星遥感影像对2013年解译结果进行验证,共选取22291个像元,Kappa系数为0.94,表明分类精度较高,同时也说明本研究所采用的解译方法能够确保解译的精度。
Tab. 2 Land use/cover classification in Horqin Left Rear Banner

表2 科尔沁左翼后旗土地利用/覆被分类

类型 定义 类型 定义
耕地 指用于农业生产的土地,包括旱地、水田、水浇地 建设用地 建设建筑物、构筑物的区域,包括农村居民点、城镇、工矿、道路等
林地 指乔木林地 水域 指有水体存在的区域
草地 包括草地、灌丛草地 沙地 指地表没有植被覆盖的完全沙化土地
2.3.2 面积加权重心模型 在空间对象重心坐标的基础上,对重心坐标赋予不同的属性信息（面积、GDP等）即可得到加权重心[26]。加权重心能够体现对象某属性的空间差异。
利用面积加权重心模型计算各土地利用/覆被的重心,以反映各土地利用/覆被分布的空间差异。计算公式为：
X = ∑ k = 1 n ( A k × x k ) ∑ k = 1 n A k （1）
Y = ∑ k = 1 n ( A k × y k ) ∑ k = 1 n A k （2）
式中：X、Y为面积加权重心坐标;n为图斑数量;Ak为第k个图斑的面积;xk、yk为第k个图斑的重心坐标。
2.3.3 景观格局指数 景观格局指数能够高度浓缩景观格局信息,反映景观格局的时空差异[27]。利用平均斑块面积反映各土地利用/覆被类型斑块的相对大小,计算方法为式（3）,利用分离度指数反映各土地利用/覆被类型的分离状况[27],计算方式为式（4）。
MN = ∑ k = 1 n A k n （3）
式中：MN为平均斑块面积。
SPLIT = A 2 ∑ k = 1 n A k 2 （4）
式中：SPLIT为分离度指数;A为景观面积。

3 结果分析

3.1 基于降水量的土地利用/覆被格局分析

3.1.1 土地利用/覆被空间分异明显 在空间上,土地利用/覆被的面积加权重心由东向西依次为耕地面积加权重心、林地面积加权重心、草地面积加权重心（图2）。反映出在空间分布上,耕地与草地、林地相比,较多的分布在科尔沁左翼后旗的东部;草地与耕地、林地相比,较多的分布在科尔沁左翼后旗的西部;林地与耕地相比,分布偏西,与草地相比,分布偏东。科尔沁左翼后旗土地利用/覆被具有明显的空间分异特征。
Fig. 2 Land use/cover and area weighted gravity centers of Horqin Left Rear Banner in 2001, 2008 and 2013

图2 2001年、2008年、2013年科尔沁左翼后旗土地利用/覆被及其面积加权重心

自然降水量是土地利用/覆被空间分异的决定性因素。科尔沁左翼后旗处于半湿润区的边缘,由半湿润区向半干旱区过渡,降水量自东向西、自南向北逐渐减少（图3）。双辽、通辽、开鲁气象站1961-2011年的年平均降水量依次为448.1 mm、365.7 mm、323.3 mm,康平、科尔沁左翼后旗、库伦1961-2011年的年平均降水量分别为517.0 mm、423.7 mm、412.7 mm,彰武1961-2011年的年平均降水量为502.3 mm（图3）,科尔沁左翼后旗降水量由东部的500 mm左右逐渐下降到西部的360 mm左右,相差140 mm,具有明显的空间差异性。再者,耕地是人类干预程度较高的生态系统,为获得较高的粮食产量,耕地会被优先布置在水资源条件最好的地方;人类对林地、草地的干预程度相对较低,而林地对水资源的需求量较草地高。因此,在空间上,由东向西,耕地面积加权重心、林地面积加权重心、草地面积加权重心依次呈现。
Fig. 3 Precipitation in Horqin Left Rear Banner

图3 科尔沁左翼后旗降水量

3.1.2 草地是最适宜的土地利用/覆被类型 2001年、2008年、2013年草地面积占科尔沁左翼后旗土地总面积的比例分别为61.84%、57.85%和53.33%,是面积最大、最主要的土地利用/覆被类型（表3）。同时,平均斑块面积指数在2001年、2008年、2013年均表现为草地的最大,耕地的次之,林地的最小;分离度指数在2001年、2008年、2013年均表现为草地的最小,耕地的次之,林地的最大,且林地的分离度指数远大于草地的和耕地的分离度指数（表4）。林地的平均斑块面积最小,且斑块间距离最远;草地的平均斑块面积最大且分布的连续性最高;耕地的平均斑块面积和斑块间的距离均介于林地的和草地的中间。
Tab. 3 Quantity structure of land use/cover of Horqin Left Rear Banner in 2001, 2008 and 2013

表3 2001年、2008年、2013年科尔沁左翼后旗土地利用/覆被结构

土地利用/覆被 2001年 2008年 2013年
面积（hm2） 比例（%） 面积（hm2） 比例（%） 面积（hm2） 比例（%）
耕地 280115.28 24.37 270411.80 23.53 299600.60 26.07
林地 35161.20 3.06 66398.76 5.78 78600.96 6.84
草地 710668.89 61.84 664884.40 57.85 612835.70 53.33
建设用地 32927.67 2.87 40509.09 3.52 67577.40 5.88
水域 12813.03 1.11 16152.93 1.41 18442.17 1.60
沙地 77547.69 6.75 90876.87 7.91 72177.03 6.28
相关研究表明,500 mm降水量被称为“林线”,即降水量低于500 mm时,不能够形成大片的森林[28]。科尔沁左翼后旗降水量为360~500 mm。因此,科尔沁左翼后旗的林地面积较小,且分布较为分散。
科尔沁左翼后旗耕地以旱地为主,占耕地面积的77%。玉米是最主要的作物,玉米正常生长需水量在500 mm左右[29],科尔沁左翼后旗1961-2011年玉米生长季（5月5日-9月17日）的降水量占年降水量的平均值为81%,即291.6~405.0 mm。表明,科尔沁左翼后旗玉米是在水分胁迫下的不完全生长。
Tab. 4 Landscape indexes of cultivated land, forest land and grassland in Horqin Left Rear Banner in 2001, 2008 and 2013

表4 2001年、2008年、2013年科尔沁左翼后旗耕地、林地、草地景观格局指数

景观格局指数 2001年 2008年 2013年
耕地 林地 草地 耕地 林地 草地 耕地 林地 草地
平均斑块面积(hm2) 18.29 2.49 54.40 21.70 2.07 40.33 17.17 2.44 31.80
分离度指数 530.51 149003.45 8.91 672.52 64493.38 10.74 370.97 78107.10 15.71
科尔沁左翼后旗位于典型草原分布区[30],历史上本是科尔沁草原[31,32];就现在的土地利用/覆被格局而言,草地是面积最大、最主要的土地利用/覆被类型,且草地分布的连续性最高（表3、表4）。因此,科尔沁左翼后旗水资源条件支撑不了大面积的林地的分布,玉米也是在水分胁迫下的不完全生长,而草地是科尔沁左翼后旗最适宜的土地利用/覆被类型（图2）。

3.2 基于土壤的土地利用/覆被格局分析

3.2.1 相对优质的土壤被优先用于农牧业生产 根据《科尔沁左翼后旗土种志》,科尔沁左翼后旗有草甸土、沼泽土、泥炭土、风沙土、碱土5个土类,草甸土、草甸沼泽土、泥炭土、固定风沙土、半固定风沙土、流动风沙土、草甸碱土等亚类。草甸沼泽土、泥炭土、草甸土是科尔沁左翼后旗水肥条件较好的土壤类型。草甸沼泽土主要被开发利用为耕地与草地,分别占草甸沼泽土面积的42.64%、31.99%;泥炭土有79.27%被开发利用为耕地;草甸土也主要被开发利用为耕地与草地,分别为46.74%、32.04%（表5）。表明,水肥条件相对优质的土壤被优先用于农牧业生产,且以优先用于耕地的生产为主,这与科尔沁左翼后旗半农半牧的生产方式相适应。
Tab. 5 Land use/cover of soil types in Horqin Left Rear Banner in 2013 (%)

表5 2013年科尔沁左翼后旗各土壤类型的土地利用/覆被比例（%）

土壤亚类 耕地 林地 草地 沙地 水域 建设用地
草甸沼泽土 42.64 7.40 31.99 0.90 8.11 8.96
泥炭土 79.27 1.65 1.39 0.00 1.54 16.15
草甸土 46.74 8.39 32.04 1.19 1.83 9.81
草甸碱土 31.27 5.59 41.89 1.96 5.54 13.75
流动风沙土 6.74 3.18 72.20 12.90 0.67 4.31
半固定风沙土 9.62 4.91 72.37 9.89 0.28 2.93
固定风沙土 31.92 11.12 47.85 4.34 0.28 4.49
3.2.2 耕地的土壤类型以草甸土为主,但风沙土占比较大 土壤类型为草甸土的耕地占耕地总面积的41.38%（表6）,草甸土受一定地下水影响,在草甸植被作用下形成土壤有机质积累,促进了土壤中水稳性团粒结构的形成,是比较适宜利用为耕地的土壤类型。但是,土壤类型为流动风沙土、半固定风沙土、固定风沙土的耕地占耕地总面积的比例分别为2.71%、14.31%、30.68%,共计47.70%（表6）。风沙土土壤无结构、肥力低,利用为耕地后由于肥力的迅速降低而撂荒,极易发生风蚀沙化,是不适宜利用为耕地的土壤类型。因此,47.70%的耕地的土壤类型为风沙土,表明,科尔沁左翼后旗的土地已被过度开发利用为耕地。
Tab. 6 Soil types of cultivated land in 2013 in Horqin Left Rear Banner (%)

表6 2013年科尔沁左翼后旗耕地的土壤类型比例（%）

土地利用/覆被 草甸沼泽土 泥炭土 草甸土 草甸碱土 流动风沙土 半固定风沙土 固定风沙土
耕地 1.46 0.07 41.38 9.39 2.71 14.31 30.68
就不同土壤类型的耕地的空间分布而言（图4）,草甸土耕地在全旗均有分布且呈现出条带状。固定风沙土耕地主要分布在科尔沁左翼后旗的东部区域,半固定风沙土耕地主要分布在中部区域,流动风沙土耕地主要分布在西部区域。
Fig. 4 Soil types of cultivated land in 2013 in Horqin Left Rear Banner

图4 2013年科尔沁左翼后旗耕地的土壤类型

3.3 土地利用/覆被变化分析

3.3.1 土地利用/覆被变化剧烈,且以耕地、林地、草地的变化为主 2001-2008年、2008-2013年、2001-2013年,科尔沁左翼后旗土地利用/覆被发生变化的比例分别为29.93%、26.60%、43.21%（表7、表8）。表明,在5年左右时间,科尔沁左翼后旗有近三分之一的土地发生类型的变化;在10年左右的时间,有近一半的土地发生类型的变化。因此,科尔沁左翼后旗土地利用/覆被变化剧烈。
Tab. 7 Land use/cover transition matrix of Horqin Left Rear Banner from 2001 to 2008 (km2)

表7 2001-2008年科尔沁左翼后旗土地利用转移矩阵（km2）

年份 类型 2001年
耕地 林地 草地 建设用地 水域 沙地
2008年 耕地 1856.21 146.32 619.68 47.74 9.64 24.53
林地 171.52 131.68 320.15 20.85 12.46 7.34
草地 711.02 54.06 5456.17 52.28 19.99 355.33
建设用地 30.56 10.01 122.30 202.98 1.91 37.34
水域 17.78 9.19 24.40 2.04 81.62 26.50
沙地 14.06 0.37 564.00 3.39 2.52 324.43
2001-2008年、2008-2013年,耕地、林地、草地发生类型变化的面积分别占变化总面积的58.81%、58.00%（表7、表8）。表明,科尔沁左翼后旗土地利用/覆被变化以耕地、林地、草地的变化为主。
Tab. 8 Land use/cover transition matrix of Horqin Left Rear Banner from 2008 to 2013 (km2)

表8 2008-2013年科尔沁左翼后旗土地利用转移矩阵（km2）

年份 类型 2008年
耕地 林地 草地 建设用地 水域 沙地
2013年 耕地 2142.28 225.12 561.99 38.43 15.66 12.54
林地 190.13 216.94 352.81 15.25 10.03 0.85
草地 264.63 165.54 5224.40 64.07 20.34 389.37
建设用地 91.76 41.36 219.41 281.86 6.71 34.67
水域 11.22 14.89 35.23 4.71 108.27 10.10
沙地 4.11 0.14 255.01 0.76 0.52 461.24
3.3.2 林地、草地是耕地增加的主要来源,也是耕地流失的主要去向 2001-2008年,增加耕地来自于林地与草地的面积分别为146.32 km2、619.68 km2,分别占增加耕地的17.26%、73.08%,共90.34%（表7）。2008-2013年,增加耕地来自于林地与草地的面积分别为 225.12 km2、561.99 km2,分别占增加耕地的26.37%、65.83%,共92.20%（表8、图5）。因此,增加的耕地主要来自于林地与草地。同时,2001-2008年和2008-2013年,林地转变为耕地主要分布在科尔沁左翼后旗南部和偏东的区域,草地转变为耕地在全旗广泛分布（图5）。
Fig. 5 Transformation among cultivated land, forest land and grassland of Horqin Left Rear Banner from 2001 to 2008 and from 2008 to 2013

图5 2001-2008年与2008-2013年科尔沁左翼后旗耕地、林地、草地的相互转换

2001-2008年耕地转变为林地与草地的面积分别为171.52 km2、711.02 km2,分别占流失耕地的18.15%、75.24%（表7）;2008-2013年,耕地转变为林地与草地的面积分别为190.13 km2、264.63 km2,分别占流失耕地的33.84%、47.10%（表8）。因此,流失的耕地主要转变为林地与草地。而且,2001-2008年和2008-2013年,耕地转变为林地主要分布在科尔沁左翼后旗的南部和偏东的区域,耕地转变为草地在全旗均广泛分布（图5）。
科尔沁左翼后旗半农半牧的生产方式导致了耕地与林地、草地的频繁转换。根据实地调研,农户普遍认为,种植与养殖两种生产方式相结合是最为稳定的生计方式。科尔沁左翼后旗养殖一头牛每年平均需要500 kg玉米,种植玉米可以为牲畜提供饲料;同时,玉米秸秆作为牲畜过冬的饲草。有些养殖牲畜较多的农户,由于玉米秸秆数量不足以支撑牲畜过冬所需饲草而购买其他农户的玉米秸秆。再者,科尔沁左翼后旗土地广袤,人均土地面积2.81 hm2,农户有条件尽可能的增加耕地种植玉米,获得更多的产量以增加收入。因此,林地、草地被开垦利用为耕地,同时,林地、草地被开垦利用后由于土壤肥力的迅速下降随即被撂荒,而后人们开垦其他的林地与草地,造成了林地、草地与耕地的频繁转换。
然而,耕地与林地、草地之间的频繁转换对生态环境产生严重影响。在此转换过程中,会破坏地表植被覆盖,而地表植被覆盖对于生态恢复和沙漠化防治具有重要作用。科尔沁左翼后旗属于典型草原的分布区,草地是最适宜的土地利用/覆被类型,草地在该区域能够生长茂盛,如果没有耕地与林地、草地的频繁转换,该区域的植被恢复会很好。因此,阻止耕地与林地、草地之间的频繁转换对本区域的生态恢复与生态环境保护至关重要。
3.3.3 耕地变化剧烈且变化耕地的土壤类型以风沙土和草甸土为主 流失耕地指某时间段内由耕地转变为其他土地利用/覆被类型的耕地,新增耕地是指某时间段内由其他土地利用/覆被类型转为耕地的土地。2001-2008年流失耕地93867.48 hm2,占2001年耕地面积的33.51%;2001-2008年新增耕地84037.95 hm2,占2008年耕地面积的31.08%。2008-2013年流失耕地55087.11 hm2,占2008年耕地面积的20.37%;2008-2013年新增耕地84722.85 hm2,占2013年耕地面积的28.28%（表7、表8）。2001-2008年发生变化的耕地占2001年、2008年耕地面积的比例分别为63.51%、65.79%;2008-2013年发生变化的耕地占2008年、2013年耕地面积的比例分别为51.70%、46.66%。可以看出两个时间段内（5年左右时间）,分别有一半左右的耕地发生了类型的变化。
2001-2008年和2008-2013年风沙土类型的流失耕地分别占流失耕地总面积的65.93%、50.95%,2001-2008年和2008-2013年风沙土类型的新增耕地分别占新增耕地总面积的45.86%、56.01%（表9）。反映出变化耕地的土壤类型以风沙土为主。风沙土由于土壤无结构,肥力低,形成了“开垦—撂荒—再开垦—再撂荒”的反复。如此循环利用风沙土,严重破坏地表植被,对生态环境造成严重隐患。因此,对被利用为耕地的风沙土应当逐步退耕。
Tab. 9 Soil types of transition cultivated land of Horqin Left Rear Banner (%)

表9 科尔沁左翼后旗变化耕地的土壤类型比例（%）

耕地变化类型 草甸沼泽土 泥炭土 草甸土 草甸碱土 固定风沙土 半固定风沙土 流动风沙土
2001-2008年流失耕地 1.22 0.04 26.73 6.08 37.00 24.89 4.04
2001-2008年新增耕地 1.71 0.00 39.76 12.67 18.78 22.24 4.84
2008-2013年流失耕地 2.04 0.02 37.94 9.05 21.33 24.35 5.27
2008-2013年新增耕地 1.32 0.02 31.83 10.82 29.60 21.99 4.42
2001-2008年和2008-2013年草甸土类型的流失耕地分别占流失耕地总面积的26.73%、37.94%,2001-2008年和2008-2013年草甸土类型的新增耕地分别占新增耕地总面积的39.76%、31.83%。科尔沁左翼后旗土地广袤,人均耕地面积大（人均约1 hm2）,耕地利用较为粗放。根据实地调研,科尔沁左翼后旗玉米种植以施用化肥为主,但是,科尔沁左翼后旗土壤偏沙性,化肥养分易流失;对于有机肥,自家牲畜产生多少便使用多少,不能够将所有的土地都施用有机肥,而且有些农户2~3年当地力明显出现下降时才施用有机肥。因此,虽然草甸土较风沙土水肥条件好,但是,如果连续利用草甸土类型的耕地而不注重耕地地力的保持,会造成地力的下降,进而产生耕地的撂荒。同时,撂荒的草甸土耕地待草地植被恢复,耕地地力提升后,又会进行开垦耕种。因此,草甸土类型的耕地应当注意地力的保持,以实现可持续利用。

4 结论与讨论

4.1 结论

（1）科尔沁左翼后旗耕地、林地、草地分布空间分异明显,自东向西,依次为耕地面积加权重心、林地面积加权重心、草地面积加权重心;就科尔沁左翼后旗的自然条件而言,草地是最为适宜的土地利用/覆被类型。
（2）科尔沁左翼后旗相对优质的土壤被优先用于农牧业生产与当地半农半牧的生产方式相适应;但是,风沙土类型的耕地占耕地总面积的比例较大,反映出科尔沁左翼后旗的土地已被过度开发利用为耕地。
（3）科尔沁左翼后旗土地利用/覆被变化剧烈,并以耕地、林地、草地的变化为主;林地、草地既是耕地增加的主要来源,也是耕地流失的主要去向;耕地与林地、草地的频繁转换,不利于植被覆盖度的提高和生态环境的改善。因此,阻止耕地与林地、草地之间的转换是生态恢复的关键。
（4）变化耕地的土壤类型以风沙土和草甸土为主。风沙土类型的变化耕地应当逐步退耕,以恢复生态;草甸土类型的变化耕地应当注意地力的维持,以实现可持续利用。

4.2 讨论

随着中国社会经济的快速发展,非农就业机会的增加,种植业机会成本快速上涨,导致了地形崎岖、地块破碎的山区耕地出现严重的“边际化”。因此,相关学者认为“退耕还林还草”工程在山地区域失去了继续实施的依据[33,34]。科尔沁左翼后旗的人口以蒙古族为主,占总人口的74.74%,农民以讲蒙语为主,很多不会讲汉语;劳动力文化水平普遍较低,实地调研发现,74%的劳动力受教育水平在初中及以下。再者,科尔沁左翼后旗土地广袤,农民尽量多的开垦土地进行种植以获得种植业收入,同时为牧业提供饲料与过冬的饲草以获得养殖业收入。在此劳动力素质低且农户收入机会成本较低的情况下,该区域劳动力无法被大量转移出去。半农半牧的生产方式导致了该区域土地的过度开垦和耕地与林地、草地的频繁转换,对生态造成严重破坏。因此,在农牧交错区“退耕还林还草”工程不仅对种植业产生影响,对畜牧业也会产生影响,“退耕还林还草”工程在该区域的实施应当综合考虑对种植业与畜牧业产生的影响,以获得良好的退耕效果。
首先,科尔沁左翼后旗风沙土以利用为草地为主（表5）;其次,草地转变为耕地的面积是林地转变为耕地面积的数倍,草地是新增耕地的主要来源;再者,新增耕地的土壤类型以风沙土为主（表9）,反映出草地被开垦利用为耕地,尤其是风沙土上的草地易导致土地的沙化。这与大量开垦草地易导致土地沙化的共识相一致[35]。

The authors have declared that no competing interests exist.

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