土地利用变化是一段时间内人类活动以及自然因素变化的直观反映^[1~3]，对区域水文和生物地球化学循环、生物多样性等方面都具有重要的影响，进而直接或者间接地影响着陆地生态系统的健康与稳定^[4~8]，已成为全球环境变化和地球关键带(Earth's Critical Zone)研究的核心内容之一^{[9, 10]}。

渭河是黄河最大的支流，主要流经生态脆弱的黄土高原地区，渭河流域环境变化过程的研究不仅关系到该区域的生态环境建设和区域发展，还对黄土高原和黄河的综合治理产生重要影响^[11]。近年来，在人类活动和全球环境变化的共同作用下，该区域土地利用特征发生了明显的变化。黎云云等^[12]发现，渭河流域主要的土地利用类型(耕地、林地和草地)1985~2005年期间在空间位置上发生了较大转移；程磊等^[13]也发现渭河流域在1980~2000年期间土地利用发生了较大改变，尤以草地、耕地和林地最为明显；吴琳娜等^[14]在北洛河流域的研究则表明，北洛河流域土地利用变化主要表现为耕地向林地和建设用地的转化；张希彪^[15]研究结果表明，与土地利用直接相关的政策因子、农业结构的调整以及建设用地的扩张是泾河流域中上游土地利用变化的主导因子；宋维念等^[16]研究了渭河关中地区的土地利用变化情况，结果表明在1980~2000年期间土地利用的转移方向主要为草地、林地、水域和建设用地向耕地的转化，建设用地面积持续增大且增速越来越快。然而，以上这些研究主要集中于渭河流域或某一子流域的土地利用变化特征的研究，基于地形分区和河流汇演关系来分析流域土地利用变化时空异质性的研究则较为少见。

因此，本文选取渭河1980年、1995年和2010年3期土地利用数据，结合渭河流域地形分区特征和河流汇演关系，将其划分为渭河上游段、泾河段、北洛河段和渭河中下游段4个空间区域以及山地、丘陵和平原3个地形区域，定量分析了该流域不同空间区域和地形区域30年来的土地利用变化时空异质特征，初步探讨了不同空间和地形分区下流域内土地利用变化的主要驱动因素，以期为地球关键带研究及该流域土地资源的合理配置提供参考。

渭河流域位于黄土高原的东南部，总面积为13.48×10⁴km²。河流源头位于甘肃省渭源县鸟鼠山，自西向东流经甘肃省、宁夏回族自治区和陕西省三省(区)，于陕西潼关县注入黄河，全长818km，呈羽扇形分布(图 1a)。泾河和北洛河是渭河最大的两条支流，其中泾河面积为4.54×10⁴km²，北洛河面积为2.69×10⁴km²，分别占渭河流域总面积的约34 %和20 %。流域内地形地貌复杂，主要地形为丘陵沟壑、河谷平原及土石山地等。土地利用类型以耕地、草地和林地为主，这3种面积之和占流域总面积96 %以上。渭河全流域多年平均降水量为559mm，降水分布不均匀，呈由南到北递减和东多西少的规律，全区年平均气温约为8~14℃，其中极端日气温最高42.8℃，最低-28.1℃^{[17, 18]}。

图 1(Fig. 1)

图 1 渭河流域(a)和基于地形的渭河流域空间区域划分及等降水线分布(b) Fig. 1 Location of the Wei River basin (a), precipitation isolines, four regions, and different terrains (b)

综合考虑到不同时期主导人类活动因素的差异，本文选取了渭河流域1980年、1995年和2010年共3期土地利用数据进行研究，其中，1980年代表人类活动相对较弱的本底阶段，1995年代表在家庭联产承包责任制和生产力发展共同作用的农村经济发展阶段，2010年则主要代表城镇经济发展和生态重建共同作用阶段。该数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)，基于覆盖全国5年间隔的1:100000比例尺土地利用现状遥感监测数据，通过矢量数据栅格化生成1km的土地利用数据，精度达到90 %以上^[19~21]。本文根据该土地利用数据原分类体系结合渭河流域实际情况，将流域内土地利用类型重分类为6种，分别为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地。地形数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所，根据中国科学院地理科学与资源研究所绘制编订的《中国1:1000000地貌图制图规范(试行)》^[22]分为山地、丘陵和平原3种地形。根据渭河流域不同区域地形的差异(见表 1)和河流汇演关系，将渭河流域划分为渭河上游段、泾河段、北洛河段和渭河中下游段4个空间区域，其划分结果如图 1b所示。

表 1(Table 1)

表 1 渭河流域4个空间区域不同地形面积分布情况 Table 1 Distribution of different terrains in the four regions of the Wei River basin 区域 山地/% 丘陵/% 平原/% 渭河上游段 26.73 52.32 20.95 泾河段 17.54 32.46 50.00 北洛河段 24.15 39.92 35.93 渭河中下游段 47.83 0.01 52.16

表 1 渭河流域4个空间区域不同地形面积分布情况 Table 1 Distribution of different terrains in the four regions of the Wei River basin

土地利用动态度是土地利用动态变化幅度的简称，用以计算一定时间范围内不同土地利用类型的时段变化率，可以用来反映区域研究时段内不同土地利用类型总的态势及其结构的变化^[23]。计算公式为：

其中，LC表示i类土地利用类型从t₁到t₂阶段土地利用动态度，L(i，t₁)和L(i，t₂)分别表示t₁阶段和t₂阶段i类土地利用类型所占面积。

土地利用类型动态趋势以转出率和转入率的形式来表现，转出率反映在一定时间内该土地利用类型转化为其他土地利用类型的比例，转入率则反映在一定时期内其他土地利用类型转化为该土地利用类型的比例^[24]。计算公式分别为：

其中，n表示研究区内土地利用类型的种类数量，L_outi表示从t₁到t₂阶段土地利用类型i的转出率，L_ini表示从t₁到t₂阶段土地利用类型i的转入率；O_ij表示从t₁到t₂阶段土地利用类型i转化为土地利用类型j的面积，I_ij表示从t₁到t₂阶段土地利用类型j转化为土地利用类型i的面积；L_it1表示在t₁时间段时土地利用类型i的面积，L_it2表示在t₂时间段时土地利用类型i的面积。

土地利用转移矩阵是一种用来定量描述土地利用不同类型之间相互转化关系的方法，结果通常以表格的形式给出，具有明确的行列统计关系。其中不仅包括一定时期内土地利用类型的静态信息，还包括各种土地利用类型在时期初和时期末的动态转换信息，能够更好地显示土地利用类型的转移情况^[25]。转移矩阵的数学表达式如下所示：

其中，S指的是某土地利用类型的面积或百分比，S_ii指的是时间段内该土地利用类型保持不变的面积或百分比，S_ij指的是时间段内由i种土地利用类型转化为j种土地利用类型的面积或百分比，n为土地利用类型的种类。

1980年、1995年和2010年3期土地利用面积构成如表 2和图 2a所示。可以看出在研究期内，渭河流域土地利用类型以耕地、林地和草地为主，3个时期三者面积之和占流域总面积比分别为96.85 %、96.71 %和96.34 %，水域、建设用地和未利用土地面积之和占流域总面积比均为3 %左右。

表 2(Table 2)

表 2 1980~2010年渭河流域的土地利用面积构成和动态度特征 Table 2 Area and percentage of land use types and dynamic degree in the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010 土地利用类型 面积/km2 面积百分比/% 动态度/% 1980年 1995年 2010年 1980年 1995年 2010年 1980~1995年 1995~2010年 1980~2010年 耕地 58776 58656 57519 43.61 43.53 42.68 -0.20 -1.94 -2.14 林地 21838 21416 22390 16.20 15.89 16.61 -1.93 4.55 2.53 草地 49917 50248 49933 37.04 37.29 37.05 0.66 -0.63 0.03 水域 927 917 926 0.69 0.68 0.69 -1.08 0.98 -0.11 建设用地 3080 3272 3827 2.29 2.43 2.84 6.23 16.96 24.25 未利用土地 226 248 169 0.17 0.18 0.13 9.74 -31.86 -25.22

表 2 1980~2010年渭河流域的土地利用面积构成和动态度特征 Table 2 Area and percentage of land use types and dynamic degree in the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010

图 2(Fig. 2)

图 2 1980~2010年渭河流域及其4个空间区域土地利用类型面积百分比 Fig. 2 Percentage of land use types in the Wei River basin from 1980 to 2010

表 3反映了渭河流域不同土地利用类型的动态变化情况。从表 2和表 3可以看出，在1980~2010年期间，耕地的转出率一直大于转入率，其面积呈现出持续减少的趋势，减少1257km²，尤以1995~2010年间变化比较明显；林地在1980~1995年间的转出面积大于转入面积，而在1995~2010年间则相反，30年间总体增长了552km²；草地面积与林地面积变化相似，在1985~2010年间呈现出微弱的增长趋势，增长了16km²；建设用地面积在研究期内呈现出持续增长的趋势。从其变化动态度来看，1995~2010年期间的变化程度平均高于1980~1995年期间的变化程度。

表 3(Table 3)

表 3 渭河流域不同土地利用类型的动态趋势 Table 3 The change index of different land use types in the Wei River basin 时期/年 类型 转出 面积 /km2 转入 面积 /km2 转化 面积*/km2 转出率 /% 转入率 /% 1980~ 1995 耕地 21261 21140 -121 0.362 0.360 林地 7745 7324 -421 0.355 0.342 草地 21414 21751 337 0.429 0.433 水域 689 680 -9 0.743 0.742 建设用地 2414 2606 192 0.784 0.796 未利用土地 146 168 22 0.646 0.677 1995~ 2010 耕地 21893 20757 -1136 0.373 0.361 林地 7325 8298 973 0.342 0.371 草地 21803 21482 -321 0.434 0.430 水域 668 676 8 0.728 0.730 建设用地 2424 2979 555 0.741 0.778 未利用土地 179 100 -79 0.722 0.592 1980~ 2010 耕地 1936 679 -1257 0.033 0.012 林地 446 998 552 0.020 0.045 草地 1097 1113 16 0.022 0.022 水域 134 133 -1 0.145 0.144 建设用地 2 749 747 0.001 0.196 未利用土地 81 24 -57 0.358 0.142 *转化面积正负分别代表某一土地利用类型面积的增加和减少

表 3 渭河流域不同土地利用类型的动态趋势 Table 3 The change index of different land use types in the Wei River basin

表 4所示的是1980~2010年土地利用转移矩阵，可以看出：1980~1995年期间，耕地主要转化为草地，转化面积为16278km²，林地和建设用地次之；林地主要转化为草地和耕地，转化面积分别为4874km²和2706km²；草地主要转化为耕地和林地，转化面积分别为16057km²和4795km²。1995~2010年不同土地利用类型间的主要转移方向与1980~1995年间相同。总体来说，在1980~1995年和1995~2010年这两个阶段，土地利用转移方向主要为耕地、林地和草地这3种土地利用类型的相互转化，建设用地主要来源于耕地，未利用土地和水域主要转化为耕地和草地。

表 4(Table 4)

表 4 1980~2010年渭河流域土地利用类型转移矩阵(单位：km2) Table 4 Transition matrix of land use types in the Wei River basin from 1980 to 2010(unit: km2) 时期/年 类型 耕地 林地 草地 水域 建设 用地 未利 用地 1980~ 1995 耕地 37506 2342 16278 437 2149 55 林地 2706 14089 4874 48 105 12 草地 16057 4795 28493 160 310 92 水域 389 59 197 237 36 8 建设用地 1932 88 365 28 666 1 未利用土地 56 40 37 7 6 80 1995~ 2010 耕地 36753 2992 16024 401 2422 54 林地 2256 14088 4899 50 111 9 草地 16041 5135 28441 184 411 32 水域 426 49 157 249 34 2 建设用地 1974 106 308 33 848 3 未利用土地 60 16 94 8 1 69

表 4 1980~2010年渭河流域土地利用类型转移矩阵(单位：km2) Table 4 Transition matrix of land use types in the Wei River basin from 1980 to 2010(unit: km2)

研究在不同地形下的土地利用时空变化对了解流域土地利用特征的变化有至关重要的作用^[26]。表 5所示的是渭河流域在1980~2010年期间不同地形分区的土地利用面积构成，可以看出：山地区土地利用类型以林地和草地为主，两者面积之和达到70 %以上，丘陵区与平原区均以耕地和草地为主，平原区耕地面积可达50 %以上。研究期内，3种地形区的林地和建设用地面积均呈增长趋势；耕地面积均减小，其中平原区耕地面积减小最为明显，从1980年的31207km²减小到2010年的30196km²，主要转化为林地、草地和建设用地，其中建设用地为主要转入类型；就草地面积来说，山地区和平原区因为耕地面积的转化，其草地面积均呈现出增长的趋势，而丘陵区由于草地面积转化为林地面积而呈现出草地面积减少的趋势。

表 5(Table 5)

表 5 1980~2010年期间渭河流域不同地形区的土地利用面积构成 Table 5 Area and percentage of land use types under different terrains in the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010 地貌类型 土地利用 类型 1980年 1995年 2010年 面积 /km2 比例 /% 面积 /km2 比例 /% 面积 /km2 比例 /% 山 地 耕地 9436 24.92 9548 25.22 9281 24.51 林地 13569 35.84 13549 35.79 13617 35.96 草地 14417 38.07 14336 37.86 14469 38.21 水域 133 0.35 125 0.32 140 0.37 建设用地 291 0.77 267 0.71 339 0.90 未利用土地 19 0.05 37 0.10 19 0.05 丘 陵 耕地 18107 43.65 18384 44.34 18011 43.42 林地 3182 7.67 3012 7.26 3495 8.43 草地 19613 47.29 19417 46.82 19363 46.68 水域 139 0.34 150 0.36 135 0.33 建设用地 375 0.90 382 0.92 400 0.96 未利用土地 62 0.15 126 0.30 74 0.18 平 原 耕地 31207 56.45 30687 55.51 30196 54.63 林地 5051 9.14 4838 8.75 5240 9.48 草地 15791 28.57 16401 29.67 16010 28.96 水域 657 1.19 642 1.16 653 1.18 建设用地 2430 4.40 2630 4.76 3103 5.61 未利用土地 142 0.25 83 0.15 76 0.14

表 5 1980~2010年期间渭河流域不同地形区的土地利用面积构成 Table 5 Area and percentage of land use types under different terrains in the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010

表 6和图 3中所示分别是在1980~2010年期间渭河流域4个区域的土地利用面积构成和土地利用空间格局分布情况。结合表 6、图 2和图 3可以看出，研究期内，渭河上游段、泾河段、北洛河段及渭河中下游段土地利用类型均以耕地、草地和林地为主，从土地利用类型分布来看，4个区域的林地和草地主要分布在各区域的边缘地区，居民建设用地主要集中在河道附近。渭河上游段耕地面积高于草地和林地面积；泾河段耕地面积和草地面积基本持平，明显高于林地面积，耕地主要分布在建设用地周边以及泾河与渭河交界河岸的位置；北洛河段草地面积明显高于耕地和林地面积，耕地主要分布在建设用地周边以及北洛河和渭河交界地段；渭河中下游段耕地面积明显高于草地和林地面积，草地和林地面积基本持平，耕地呈包围建设用地沿河网分布的态势。

表 6(Table 6)

表 6 1980~2010年渭河流域4个区域的土地利用面积构成 Table 6 Area and percentage of land use types in the four regions of the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010 区域 土地利用 类型 1980年 1995年 2010年 面积 /km2 比例 /% 面积 /km2 比例 /% 面积 /km2 比例 /% 渭河上游段 耕地 13866 45.45 14130 46.32 13778 45.17 林地 3426 11.23 3513 11.52 3455 11.33 草地 12384 40.60 12067 39.56 12374 40.56 水域 184 0.60 166 0.54 177 0.58 建设用地 559 1.83 534 1.76 620 2.03 未利用土地 87 0.29 92 0.30 102 0.33 泾河段 耕地 20201 44.52 20495 45.17 19717 43.46 林地 4357 9.60 4177 9.21 4646 10.24 草地 19896 43.85 19696 43.41 19919 43.90 水域 215 0.47 195 0.43 209 0.46 建设用地 703 1.56 750 1.65 879 1.93 未利用土地 1 0.00 59 0.13 3 0.01 北洛河段 耕地 8962 33.29 9051 33.63 8780 32.62 林地 6990 25.97 6563 24.38 7152 26.57 草地 10565 39.25 10807 40.15 10540 39.15 水域 121 0.45 155 0.58 123 0.46 建设用地 256 0.95 324 1.20 319 1.18 未利用土地 25 0.09 17 0.06 5 0.02 渭河中下游段 耕地 15605 49.59 14843 47.17 15107 48.01 林地 6940 22.06 7035 22.36 7006 22.27 草地 6844 21.75 7451 23.68 6875 21.85 水域 403 1.28 398 1.26 413 1.31 建设用地 1561 4.96 1664 5.29 2005 6.37 未利用土地 112 0.36 75 0.24 59 0.19

表 6 1980~2010年渭河流域4个区域的土地利用面积构成 Table 6 Area and percentage of land use types in the four regions of the Wei River basin in 1980, 1995, and 2010

图 3(Fig. 3)

图 3 1980年、1995年和2010年渭河流域土地利用空间格局分布 Fig. 3 Landuses in the Wei River basin in 1980, 1995 and 2010

图 4中表示的是渭河流域4个区域的土地利用相对变化量，结合表 6可以看出，1980~2010年期间，4个区域的耕地面积均呈现出减少的趋势，其中渭河中下游减少最为明显，减少498km²；渭河上游段和中下游段林地面积变化均为先增长后减少，泾河段和北洛河段则表现出先减少后增长的趋势。就草地面积变化而言，渭河中下游段变化的最为明显，呈先增长后减少趋势。在这4个区域中，未利用土地因其面积基数较小所以相对变化更为明显。

图 4(Fig. 4)

图 4 渭河流域4个区域土地利用相对变化量 (a)渭河上游段(the upper reaches of the Wei River)；(b)泾河段(the Jing River subbasin)；(c)北洛河段(the North Luo River subbasin)；(d)渭河中下游段(the middle and lower reaches of the Wei River) Fig. 4 Landuse changes in the four regions of the Wei River basin

图 5是渭河流域4个区域不同地形分布的土地利用类型面积统计结果。由表 1和图 5可以看出：渭河上游段地形地貌以丘陵为主，渭河中下游段以山地和平原为主，泾河段和北洛河段均以丘陵和平原为主。渭河上游段丘陵区耕地面积可达50 %以上，其面积在1980~2010年期间呈现出先增长后减少的趋势；泾河段丘陵区和平原区耕地和草地面积所占比重较大，两者之和均在80 %以上，但二者变化趋势略有不同，在研究期内，耕地面积持续减少，而草地面积先减少后增长；北洛河段山地区、丘陵区以及平原区耕地面积均呈现出减少的趋势，林地面积先减少后增长，且增长幅度远远大于减少幅度；渭河中下游段平原区耕地面积可达70 %左右，研究期内建设用地面积持续增长，且其增长的速度加快。

图 5(Fig. 5)

图 5 渭河流域4个区域不同地形下的土地利用面积百分比构成 (a)渭河上游段(the upper reaches of the Wei River)；(b)泾河段(the Jing River subbasin)；(c)北洛河段(the North Luo River subbasin)；(d)渭河中下游段(the middle and lower reaches of the Wei River) Fig. 5 Thearea percentage of different land use types in different terrains in the four regions of the Wei River basin

由表 7可以看出，渭河流域4个区域在1980~1995年和1995~2010年两个时期内的土地利用具有相似的转化趋势，转化幅度略有不同，且均为耕地、林地和草地3种类型之间的转化，主要表现为耕地转化为草地，林地转化为草地和耕地，草地转化为耕地和林地。此外，建设用地主要来源于耕地，其中尤以渭河中下游的建设用地面积增长最为明显，在1980~1995年和1995~2010年耕地转化为建设用地的面积分别为1114km²和1299km²。从转化程度上来看，1995~2010年期间的转化程度平均高于1980~1995年期间的转化程度。

表 7(Table 7)

表 7 1980~2010年渭河流域不同区域土地利用类型转移矩阵(单位：km2) Table 7 Transition matrix of land use types in the four regions from 1980 to 2010 of the Wei River basin(unit: km2) 区 域 时期 /年 类型 耕地 林地 草地 水域 建设 用地 未利 用土地 渭河上游段 1980~ 1995 耕地 8762 384 4286 79 313 37 林地 443 2155 808 6 14 0 草地 4456 947 6784 45 126 22 水域 93 5 43 31 8 4 建设用地 335 19 129 3 73 0 未利用土地 38 1 17 2 0 29 1995~ 2010 耕地 8733 464 4417 92 374 47 林地 347 2145 993 5 20 1 草地 4275 825 6769 43 134 21 水域 81 6 44 28 5 2 建设用地 299 15 125 6 87 2 未利用土地 38 0 22 3 0 29 泾河段 1980~ 1995 耕地 12021 676 6900 92 500 8 林地 845 2233 1252 5 20 1 草地 7100 1234 11374 48 86 49 水域 98 14 54 40 8 0 建设用地 425 19 113 10 136 0 未利用土地 0 0 0 0 0 1 1995~ 2010 耕地 11764 982 7105 96 540 2 林地 648 2238 1252 12 26 0 草地 6743 1392 11373 49 135 1 水域 87 5 47 44 12 0 建设用地 462 27 88 7 166 0 未利用土地 9 1 49 0 0 0 北洛河段 1980~ 1995 耕地 5160 591 2908 76 222 5 林地 774 4512 1660 17 24 1 草地 2906 1418 6175 30 32 3 水域 43 15 36 25 2 0 建设用地 162 20 26 4 44 0 未利用土地 5 7 2 3 0 8 1995~ 2010 耕地 5021 883 2897 44 205 0 林地 598 4489 1436 16 24 0 草地 2881 1731 6134 31 29 1 水域 72 19 31 29 4 0 建设用地 203 27 35 2 57 0 未利用土地 5 1 6 1 0 4 渭河中下游段 1980~ 1995 耕地 11474 683 2139 190 1114 5 林地 635 5103 1125 20 47 10 草地 1557 1164 4008 36 66 13 水域 155 23 64 139 18 4 建设用地 1009 30 97 11 413 1 未利用土地 13 32 17 2 6 42 1995~ 2010 耕地 11150 653 1567 169 1299 5 林地 655 5130 1186 15 41 8 草地 2098 1153 4016 61 113 9 水域 186 19 34 146 13 0 建设用地 1010 37 60 18 538 1 未利用土地 8 14 12 4 1 36

表 7 1980~2010年渭河流域不同区域土地利用类型转移矩阵(单位：km2) Table 7 Transition matrix of land use types in the four regions from 1980 to 2010 of the Wei River basin(unit: km2)

土地利用变化是自然、社会和生态系统的复合作用在地球关键带的直接表现，可以反映出一段时间内人类活动以及自然因素变化的强度^[27]。影响土地利用变化的主要因素包括自然驱动力和人为驱动力。相对来说，其中，自然驱动力较为稳定，具有累积效应，而人为驱动力则比较活跃，对土地利用变化会产生直接的影响^[28]。渭河流域属于大陆性气候，年降水量小于800mm，为干旱半干旱区，且降水分布极不均匀，由图 1b中其降水等值线的分布可以看出流域内降水呈现出由南到北递减和东多西少的规律，研究表明植被覆盖度与降水呈正相关^[29]。在研究过程中我们发现，从土地利用分布上看，本区域内降水相对丰富的渭河中下游段具有更多的耕地分布，位于流域东部地区的北洛河段林草面积之和在1980~2010年期间均大于渭河上游段林草面积之和，流域内植被覆盖升高区也主要位于渭河中下游和北洛河段区域。一些极端气象现象也会引发土地利用的变化，渭河上游段在这一时期内出现的几次大的干旱使得山地区一些林木枯死^[18]，一定范围的林地主要转化为草地，从而使得草地面积增长而林地面积减少。

此外，人为驱动力在研究土地利用变化的时空异质性过程中也起到了非常重要的作用。

渭河上游段和泾河段主要位于甘肃省境内，北洛河段和渭河下游段主要位于陕西境内。1980~1995年期间，国家在农村推行生产承包责任制^{[13, 30]}，大部分草地和自然林地被开垦成农田，渭河上游段、泾河段以及北洛河段耕地面积均呈现出增长的趋势，而渭河中下游段主要位于陕西关中一带，其作为陕西经济的核心区，在这一时段内政府鼓励城市发展使得城市建设以及城市规模有了很大的进展，耕地大规模地转化为建设用地，建设用地面积不断地增长^{[31, 32]}，尤其以平原区变化明显；1995~2010年期间，随着农村经济体制改革，农产品市场需求趋于多元化，农民的生产生活由原来比较单一的耕地粮食生产开始向农、林、牧多元化转变^[13]，人口增长、城市化进程的不断加快以及1998年之后国家退耕还林还草政策的实施，均使得流域内耕地面积迅速减少，建设用地面积迅速增长，而林地和草地的变化趋势却有所不同。渭河中下游段由于经济发展和城市化进程的持续加快，建设用地面积持续增长^[32]，林地和草地面积减少，绝大部分转化为了耕地；退耕还林政策在北洛河的大力推进^[14]，使得北洛河段山地区、丘陵区以及平原区的林地面积在该阶段均得到了快速的增长，而林地面积的快速增长和20世纪90年代后期大量淤地坝的修建^[33]都使得该区域草地面积大大降低，该区域和渭河中下游段草地面积的减少也直接导致了整个渭河流域草地面积的减少。总体来说，在1980~2010年期间，渭河流域土地利用特征总体呈现建设用地增长，耕地大面积转化为林地和草地的趋势。

土地利用具有自然和社会两重属性，其利用方式的改变对自然生态环境和人类活动也会产生一定的影响^[34]。整体来看，渭河流域耕地面积减少而林草面积增长，对于不同地形分区而言，在1980~2010年期间，耕地逐渐实现了退耕，并且主要分布在平原区；生态环境更加脆弱的山地区和丘陵区林草面积呈上升趋势，植被覆盖度明显增长，有利于防止脆弱地区的水土流失加剧。由此可见，这30年来渭河流域土地利用格局日趋优化^[26]，有利于人地关系的和谐发展。

利用渭河流域1980年、1995年和2010年土地利用数据结合地形数据对渭河流域土地利用变化的时空异质特征进行了分析，主要取得出以下结论：

(1) 渭河流域及4个区域土地利用类型均以耕地、林地和草地为主，其土地利用转移也主要发生于这3种类型之间。整体来说，在研究期内，渭河流域的耕地面积呈减少趋势，草地和林地面积呈增长趋势，建设用地面积持续增长。其中，耕地面积的减少以渭河中下游段最为明显，减少498km²；草地面积在渭河上游段与北洛河段减少，而在中下游段和泾河段有所增长；林地面积在4个区域中均呈增长趋势。

(2) 不同地形分区影响着土地利用分布和转化特征。在研究期内，山地区土地利用类型以林地和草地为主，两者面积之和达到70 %以上，丘陵区和平原区则主要以耕地和草地为主，其中平原区耕地面积可达50 %以上。就转化特征而言，山地区以耕地向林地和草地的转化为主；丘陵区以草地和耕地向林地的转化为主；平原区则主要以耕地向林地、草地和建设用地三者的转化为主，其中建设用地为主要转入类型。

(3) 基于渭河流域1980年、1995年和2010年3期土地利用数据，分别探讨了1980~1995年和1995~2010年两个时期土地利用的时空动态变化特征及其驱动因素。这两个阶段因为驱动力因素的不同其土地利用变化呈现出不同的特征。1980~1995年期间，由于家庭联产承包责任制和生产力发展的共同作用，流域内大部分区域草地和自然林地被开垦成农田，耕地面积呈现出增长的趋势，林草面积有所降低；1995~2010年期间，随着人口增长、城市化进程的不断加快以及1998年之后国家退耕还林还草政策的实施，流域内耕地面积迅速减少，林草面积增加。从其变化动态度来看，1995~2010年期间的变化程度平均高于1980~1995年期间的变化程度。

以本文研究结果为基础，未来的研究拟进一步揭示土地利用时空变化的生态水文响应，以期为流域土地利用的调整和规划以及生态环境可持续发展提供科学指导和理论基础。

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