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人类活动正以空前的速度、幅度和空间规模改变着陆地环境。人类对土地的利用所引起的土地覆被变化是全球环境变化的主要原因和重要组成部分。在全球环境变化研究中，土地利用和土地覆被变化(LUCC)越来越被认为是一个关键而迫切的问题。
本文在遥感与GIS技术的支持下，以新疆天山北坡玛纳斯地区20世纪80年代末期LandsatTM影像和90年末期LandsatETM影像为数据源，在已完成影像辐射纠正和几何纠正的基础上，目视解译获得了研究区相应的两个时期的土地利用矢量数据。以此数据为基础，应用土地利用动态度模型、转移概率矩阵以及相对变化率模型等，定量分析和研究了该地区10年间土地利用/土地覆被的时空变化特征，并详细分析了LUCC的气候驱动因子和人文驱动因子；利用景观生态学方法分析了玛纳斯绿洲景观格局变化特征；同时利用地统计学与GIS技术，以建设兵团121团场和沙湾县四道河子乡为研究区，在1982年121团和沙湾县四道河子乡第二次全国土壤普查数据的基础上，于2004年5野外采样获得两个地方相应的土壤养分和盐分数据，分析和探讨了土壤养分、盐分的时空变异性。本文的主要结论如下：
1.从80年代末到90年代末，主要土地利用类型耕地、城乡居住建设用地和水域面积增加，而林地、草地、盐碱地和沙地面积减少。各土地利用类型之间发生了频繁的相互转换。转化结果表明：耕地大量流失的面积主要转为城乡居住建设用地；同时耕地增加面积主要是由草地转化而来，有部分增加的耕地是由盐碱地和沙地转化而来。草地面积的减少除了被开垦为耕地以外，还有一部分草地转化为盐碱地。整个研究区土地利用空间分布上依次以草地转耕地，盐碱地转耕地，盐碱地转草地，草地转盐碱地，草地转城乡居住建设用地分布最为广泛。土地利用变化的主要方向依次是草地转耕地，草地转盐碱地，盐碱地转耕地，盐碱地转草地和耕地转城乡居住建设用地。
总体来看，耕地开垦与耕地撂荒并存。但通过人类积极地治理盐碱地和绿洲边缘的沙漠化土地，绿洲化的发展趋势要大于荒漠化趋势。相对变化率模型表明土地利用变化存在着明显的区域差异，即石河子市和石河子垦区土地利用变化要大于沙湾县和玛纳斯县。气候变化和人类活动共同驱动了土地利用/土地覆被的变化。
2.20世纪80年代末至90年代末，绿洲景观总体多样性呈下降趋势，景观的异质性程度下降，优势景观类型耕地对景观的控制在不断增强，而沙地及盐碱地景观类型对景观的控制作用有所减小。整个绿洲景观面积加权平均斑块分维指数有所增加，表明由于人类作用的干预使得景观斑块形状越来越趋向于简单和规则。斑块密度的增加使景观破碎化程度增加。总体来看，从80年代末到90年代末，人类对景观积极地、有利的干预使荒漠绿洲化大于绿洲荒漠化。
3.121团1982年总盐平均含量均己达到盐化指标，土壤总盐和电导率随着深度增加而逐渐减小。土壤各层电导率和总盐的变异系数均表现为高度变异，随着深度的增加，它们的变化趋势各不相同。土壤总盐和电导率各层的块金基台比(Nugget/sillratios)均表现为中等相关性，总盐随着深度增加相关性增强。洲值随深度增加而相关性减弱。表层土壤盐分各要素的块金基台比为31.75﹪～49.92﹪，均表现为中等的空间自相关性。表明土壤表层盐分是受地形、土壤质地、土壤类型和灌溉、排水、压盐、洗盐等人类活动的影响逐渐趋向于均一化。
2004年121团四个连队有机质含量均比1982年有所下降，全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾均比1982年有所提高，表明兵团经过22年耕作、施肥已使氮肥、磷肥明显提高。有机质的下降则表明经过几十年的耕作，改变了土壤原有的水、肥、气、热条件，加快了有机质的分解速度，并充分供给农作物生长发育，致使土壤有机质下降。块金基台比表明速效钾、电导率和pH具有强烈的空间相关性，速效磷、碱解氮和全氮具有中等的空间相关性；而全磷和有机质的块金基台比1982年和2004年的差异比较大，全磷的块金基台比从1982年17.74﹪增加到39.11﹪，有机质的块金基台比从1982年的17.57﹪增加到2004年的45.51﹪；块金基台比的变化表明全磷和有机质都从具有强烈空间相关性而变为具有中等的空间相关性。说明兵团统一施肥、耕作、灌溉和统一管理等随机因素，在22年间已经削弱了其空间相关性，而使土壤养分逐渐演变为由结构性因素和随机因素共同作用。
2004年沙湾县四道河子乡有机质、速效磷含量均比1982年有所下降，碱解氮和速效磷的含量均比1982年有所提高。由于该两个研究区富含钾肥和磷肥、氮肥贫乏，且长期的增施磷肥和氮肥已使氮肥和磷肥提高。2004年全磷和洲的变异系数为10.98﹪和3.02﹪，为小变异，电导率和速效磷均为高度变异。有机质、碱解氮和速效钾变异系数均呈下降趋势，但有机质的变异仍属中等变异，碱解氮由中等变异转为小变异，速效钾由高度变异转为中等变异，而速效磷的变异系数在22年间有所增加。
1982年到2004年有机质和碱解氮的块金基台比都发生了明显的变化，分别从1982年的0.104﹪和0.155﹪增加到2004年的26.95﹪和35.76﹪，由强度的空间相关性变为中等的空间相关性。速效磷的块金基台比变化虽非常小，但是它的变程却从998m增加到1059m，表明在更大尺度的空间上也是相关的。