土地利用是人與自然交叉最為緊密的環(huán)節(jié)，土地利用及其變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)區(qū)域氣候、土壤、水文、生物多樣性等產(chǎn)生重大影響[1]，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響。當(dāng)前人類正以前所未有的速度、幅度、程度改變著土地利用和土地覆蓋，土地利用/覆蓋變化（LUCC）幾乎影響了從基因到全球的所有組織水平[2]。1995年國(guó)際地圈和生物圈計(jì)劃（IGBP）和全球變化人文項(xiàng)目計(jì)劃（IHDP）聯(lián)合提出“土地利用/覆蓋變化科學(xué)研究計(jì)劃”，促進(jìn)土地利用/覆蓋變化研究，認(rèn)識(shí)到土地利用/覆蓋變化是生態(tài)環(huán)境變化的重要起因，并將其列為全球變化4個(gè)主要問(wèn)題之一[3，4]。

研究區(qū)域土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境、維持生態(tài)平衡、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[5，6]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)土地利用變化及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行大量探索，主要分為三類，一是LUCC對(duì)水、土、氣、生等單要素的影響效應(yīng)，二是LUCC對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響效應(yīng)，三是LUCC對(duì)景觀格局的影響效應(yīng)[7，8]。目前已從對(duì)氣候、水文、土壤以及生物等單一要素的研究發(fā)展到區(qū)域生態(tài)環(huán)境的綜合研究[9-12]，但是由于土地利用變化與生態(tài)環(huán)境間相互作用機(jī)制的復(fù)雜性，研究多從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的角度進(jìn)行[13，14]，由于未對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行區(qū)域修正，從而使得研究結(jié)果存在偏差，并且可比性較差。鑒于此，本研究在對(duì)相對(duì)生態(tài)價(jià)值進(jìn)行區(qū)域修正的基礎(chǔ)上開展深入研究。大慶是中國(guó)石油之都，石油資源開發(fā)占用大量?jī)?yōu)質(zhì)草原、耕地等，導(dǎo)致土地利用發(fā)生劇烈變化，加之重開發(fā)輕管護(hù)，其地表植被破壞和生態(tài)環(huán)境惡化的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般城市。

特別是近20年大慶市經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，土地利用變化空前，直接影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境以及國(guó)家能源安全。同時(shí)，大慶位于我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶，具有良好的氣候、土壤、植被等環(huán)境因素以及土地利用的過(guò)渡特征，對(duì)全球變化的響應(yīng)和人類活動(dòng)作用極為敏感，處于IGBP和IHDP確定的陸地帶———中國(guó)東北樣帶（NECT）內(nèi)。因此，以大慶市作為研究區(qū)，采用GIS與RS相結(jié)合技術(shù)，揭示其土地利用變化及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，從而深化資源型城市人地關(guān)系認(rèn)識(shí)，為大慶市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)健康發(fā)展提供借鑒。同時(shí)，對(duì)于保障區(qū)域生態(tài)安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建良好的土地利用生態(tài)安全格局，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和典型的科學(xué)意義。

1研究區(qū)概況

大慶地處松嫩平原中部，屬松花江流域，介于北緯45°46′-46°55′，東經(jīng)124°19′-125°12′之間，是哈大齊軸線的中心，土地總面積為510700hm2。境內(nèi)無(wú)山嶺，地勢(shì)平坦，地形發(fā)育主要受水力、風(fēng)力作用，地貌表現(xiàn)為波狀起伏的低平原，稍高處多為平緩的漫崗，其上植被發(fā)育較差；平地多為耕地、草原，同時(shí)分布著許多面積不等的鹽堿小丘；低處多為排水不暢的季節(jié)性積水洼地和低位沼澤和堿水泡子。受季風(fēng)影響，春秋氣溫變化急劇，多風(fēng)沙。石油開采極大的改變了大慶市的土地利用/覆蓋，驅(qū)使土地利用呈多元化發(fā)展趨勢(shì)，形成油田、城市、耕地、草地等用地類型相互交錯(cuò)的復(fù)合土地利用模式、石油開采導(dǎo)致地下水大量上升，造成土壤鹽漬化、沙化、土壤及水體污染、濕地萎縮等，土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)顯著。

2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

文中研究數(shù)據(jù)來(lái)源于大慶市1987和2005年SPOT影像，以經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)的大慶市1∶10萬(wàn)地形圖為參照，在ERDAS8.6平臺(tái)上進(jìn)行影像校正，獲取兩期不同時(shí)相標(biāo)準(zhǔn)影像。運(yùn)用遙感信息與地學(xué)信息相結(jié)合，室內(nèi)判讀與專家經(jīng)驗(yàn)、野外調(diào)查相結(jié)合方法，通過(guò)人機(jī)交互判讀得到圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。同時(shí)，采用MAPGIS6.7軟件進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀信息的提取和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。根據(jù)研究區(qū)土地利用方式、覆蓋特征等特點(diǎn)，同時(shí)參考中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)中1∶10萬(wàn)土地利用分類系統(tǒng)，將研究區(qū)分為6大類，即耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地（圖1和圖2）。

3大慶市土地利用變化分析

3.1土地利用數(shù)量轉(zhuǎn)變

土地利用變化首先表現(xiàn)為不同土地利用類型面積變化，土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是研究土地利用變化的重要內(nèi)容。通過(guò)對(duì)不同土地利用類型的轉(zhuǎn)化研究，從而把握區(qū)域土地利用變化的趨勢(shì)和結(jié)構(gòu)特征。從表1可知，1987-2005年大慶市土地利用變化幅度：草地＞未利用地＞建設(shè)用地＞水域＞耕地＞林地，其中未利用地、建設(shè)用地、耕地和林地呈增加趨勢(shì)，草地和水域呈減少態(tài)勢(shì)。草地由45.41％下降到18.41％，減少137922.21hm2；未利用地從0.98％激增到21.83％，18年間變化率高達(dá)2134.65％。源于大慶經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，建設(shè)用地增幅較大，并且油田開發(fā)建設(shè)占用大量草地、水域等，從而導(dǎo)致草地、水域大幅減少。同時(shí)，說(shuō)明在石油開采過(guò)程中忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，導(dǎo)致部分土地退化、鹽堿化，致使未利用地大面積增加。為實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量動(dòng)態(tài)平衡，通過(guò)開墾草地、未利用地等補(bǔ)充耕地。1987-2005年研究區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)變頻繁，共有200617.11hm2土地發(fā)生地類轉(zhuǎn)變。其中，草地凈減少137922.21hm2，水域凈減少17699.54hm2，未利用地凈增加106490.84hm2，建設(shè)用地凈增加32964.27hm2，耕地凈增加10563.24hm2，林地凈增加5603.41hm2。轉(zhuǎn)移量占主導(dǎo)的是草地退化為未利用地，達(dá)89252.99hm2，占總轉(zhuǎn)移量的44.49%；其次是草地開墾為耕地，達(dá)21365.34hm2；再次為油田開發(fā)及城市建設(shè)占用草地，為20718.13hm2；第四位是水域退化為未利用地，為17121.9hm2；其他主要轉(zhuǎn)移類型依次是草地轉(zhuǎn)為林地，耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，林地轉(zhuǎn)為耕地。

3.2土地利用組合類型

通過(guò)上述分析可知大慶市土地利用變化劇烈，為分析其土地利用組合類型變化，采用Weaver-Tomas組合系數(shù)法研究其土地利用主要類型變化。Weaver-Tomas組合系數(shù)法是將土地的實(shí)際分布與假設(shè)分布相比較，從而逐步逼近實(shí)際分布，得到最接近實(shí)際分布的近似分布，該分布組合即為所求組合類型[15]。由表2可知，1987年大慶市的土地利用組合類型數(shù)為2，組合類型為水域-耕地型；所轄五區(qū)的土地利用組合類型為草地-耕地-水域、草地-耕地、水域-草地、耕地-建設(shè)用地-水域四種類型。其中，耕地、水域在大慶市土地利用中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，五個(gè)區(qū)均存在該土地利用組合類型。說(shuō)明1987年研究區(qū)在土地利用上以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，農(nóng)牧業(yè)占重要地位。隨著大慶市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特別是石油工業(yè)、城市建設(shè)加速，2005年研究區(qū)土地利用組合類型數(shù)為4，組合類型為草地-水域-建設(shè)用地-未利用地型，所轄五區(qū)的土地利用組合類型數(shù)明顯增加，組合類型數(shù)為4或5，土地利用結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，但是建設(shè)用地、未利用地面積在土地利用結(jié)構(gòu)中占有重要地位，表明其土地利用類型已由農(nóng)業(yè)主導(dǎo)轉(zhuǎn)為工業(yè)主導(dǎo)。主要是城市建設(shè)、原油開采及其附屬設(shè)施建設(shè)，城市建設(shè)用地激增，加之研究區(qū)屬于閉流區(qū)域，排水不暢及原油不合理開采使得草地、耕地等不斷退化，導(dǎo)致鹽堿地劇增。