中亚塔里木河流域未来发展情景下的土地利用结构演变与生态效应研究

为解决干旱区人地矛盾与生态安全问题，研究人员采用PLUS模型模拟塔里木河流域(TRB)四种发展情景(自然发展、耕地保护、生态保护、城市扩张)下的土地利用变化(LUCC)，揭示了1992-2020年耕地扩张56.13%与草地增长对生态改善的贡献率达61.88%-70.18%，为区域可持续发展提供科学依据。

　　

在全球气候变化与人类活动加剧的背景下，干旱区内陆河流域的生态安全面临严峻挑战。塔里木盆地作为中国最大的内陆河流域，其绿洲农业经济与脆弱的生态环境形成鲜明对比。过去几十年间，过度垦殖导致水资源短缺、土地荒漠化等问题日益突出，如何平衡经济发展与生态保护成为区域可持续发展的核心命题。

针对这一科学问题，中国科学院新疆生态与地理研究所的研究团队在《Geography and Sustainability》发表了一项创新性研究。该工作通过整合多源遥感数据与系统动力学模型，首次运用Patch-generating Land-Use Simulation (PLUS)模型对塔里木河流域(TRB)1992-2050年的土地利用变化(LUCC)进行多情景模拟，并创新性地引入相对生态价值系数定量评估生态效应。

研究团队采用三大关键技术方法：1)基于Vensim软件构建土地需求系统动力学(SD)模型，结合SSP126/245/585气候情景预测2050年土地利用格局；2)运用PLUS模型的空间模拟能力，设置自然发展、耕地保护、生态保护和城市扩张四种政策情景；3)建立包含16项驱动因子(社会经济、气候、环境)的评估体系，通过生态系统服务价值(ESV)和碳循环分析揭示生态影响机制。数据来源于欧空局(ESA)1992-2020年土地利用数据集及中国气象科学数据共享网。

【当前LUCC与生态变化】
分析1992-2020年数据发现，流域新增耕地18,850.51 km²(增长率56.13%)，主要分布在渭干河-库车河下游区域；草地面积增加10,235.29 km²，荒漠地减少20,597.29 km²。生态质量指数显示，中游地区通过荒漠转草地实现生态改善，整体生态价值提升显著。

【未来情景模拟】
2050年预测表明：自然发展情景(Ⅰ)下草地面积增幅最大(18,855.81 km²)；耕地保护情景(Ⅱ)使耕地增长12.69%，但导致生态贡献率降至61.88%；生态保护情景(Ⅲ)下草地面积增加20,374.82 km²，贡献率达70.18%；城市扩张情景(Ⅳ)则使建设用地增加1,105.57 km²。

【生态效应】
关键发现是荒漠地向草地的转化对生态改善贡献最大(67.62%-70.18%)，而草地转耕地是生态恶化的主因(贡献率29%-48.2%)。碳循环分析显示，生态保护情景(Ⅲ)碳吸收最强，耕地保护情景(Ⅱ)碳排放最高。

讨论部分指出，PLUS模型验证总体精度达92%(Kappa系数0.85)，但耕地模拟存在0.45%误差。研究创新性地揭示政策调控对干旱区生态恢复的关键作用——通过限制耕地无序扩张、促进荒漠生态修复，可实现碳汇增加与水资源保护的协同效益。该成果为"丝绸之路经济带"核心区的国土空间规划提供了定量决策工具，其方法论对全球干旱区内陆河流域管理具有示范意义。

结论强调，塔里木河流域未来应优先采用生态保护发展模式，在保障粮食安全的同时，重点实施荒漠-草地转化工程。研究建立的"驱动因子-土地利用-生态响应"评估框架，为应对气候变化下的区域可持续发展提供了新范式。