半干旱沙区具有发生荒漠化的自然条件,同时不合理的土地利用会加剧荒漠化。本文以位于半干旱沙区的内蒙古科左后旗为例,在分析了半干旱沙区土地资源特点的基础上,利用遥感技术,揭示了半干旱沙区的土地利用/覆被格局及其变化,并阐述了土地利用/覆被变化的驱动机制;研究了种植业的稳定性及其荒漠化风险;研究了不同地形部位的植被生长状况及其土壤水分的差异。在以上研究的基础上,提出了科左后旗宏观与微观的土地保护性开发利用布局。主要的研究结论是:(1)半干旱沙区为大陆性季风气候,依靠自然降水,在丰水年、偏丰水年、平水年,农作物生长能够获得一定的粮食产量,这是农牧交错区形成的水资源基础,也是该地区"广种薄收"土地利用方式的基础。但是,在偏欠水年、欠水年,作物生长受到水分胁迫严重,无结构抗蚀性差的沙性土壤和冬春的大风天气使得该地区土地,特别是植被覆盖度低和裸露的土地易风蚀沙化。(2)遥感影像解译获得的土地利用/覆被数据表明,自然降水量的空间变化和人类对土地的利用共同决定了科左后旗基本稳定的、空间分异明显的土地利用/覆被格局,即自东向西,依次出现耕地面积加权重心、林地面积加权重心、草地面积加权重心;草地是研究区主导的土地利用/覆被类型;水分条件好的土壤被优先用于农牧业,与科左后旗的气候、地形、农牧业经济相适应;但风沙土上的耕地所占比例大说明科左后旗土地利用并不合理,荒漠化风险大;科左后旗土地利用/覆被变化剧烈,且变化耕地主要发生在风沙土和草甸土上,发生在风沙土上的变化耕地荒漠化风险很大。(3)半干旱沙区在自然降水量较多或者正常的年份使得旱作农业有一定的粮食产量,在此情况下,人地关系的变化和政策使得科左后旗在新中国成立前 已经成为农牧交错区,解放后到上世纪七十年代,工业化进程缓慢和"以粮为纲"的政策,使得科左后旗的土地被大面积并垦,同时荒漠化严重。进入工业化城市化阶段,社会经济得到快速发展,为生态恢复工程的实施奠定了基础。但是,相对丰富的土地资源、农业生产技术的进步、农牧业经济以及政府"耕地占补平衡"政策,使得农民尽可能地扩大耕地面积,政府也有组织的补充耕地。导致耕地面积在变化中呈增加的趋势。(4)利用MODIS_NDVI数据研究玉米生长期不同降水情况下玉米的生长状况,表明,玉米生长期降水的变异性大,且不同降水情况下玉米生长状况存在很大的差别,反映出半干旱沙区种植业的不稳定性,进一步证明了当地"广种薄收"的土地利用方式,但存在荒漠化的风险。(5)利用遥感影像反演地表温度以反映植被生长状况及其土壤水分的差异,研究结果表明,半干旱沙区坨甸相间的微地形导致水分再分布,即随着相对地势的升高,土壤水分条件在逐渐变差。随着相对地势的升高,耕地作物生长状况逐渐变差,而草地呈现先变差后变好的趋势。因此,半干旱沙区土地利用类型应依据水分的微地形分异进行合理布置。(6)在以上研究的基础上,基于科左后旗水资源特点、土地利用/覆被格局、玉米生长状况的空间差异,提出了土地利用的宏观布局,即科左后旗东部地区保持以农为主的土地利用格局,西部地区保持以草地为主的土地利用格局;依据半干旱沙区水分地形分异,提出了土地利用的微观布局,即在地形最高处应当保育耐旱灌草,以发挥防风固沙的生态功能;在地形低且有沥涝风险的区域,可以种植耐涝的水稻,如种植玉米,应适当修建排水设施;在地形位于中间的区域,应通过土地保护性开发利用,加强灌溉、防护林等耕地基础设施的建设,保障该地形部位耕地的可持续利用,以避免该地形部位土地利用/覆被的频繁转换,实现该地形部位稳定的粮食生产和荒漠化的防治。最后,对基于土地保护性开发利用理念的土地利用结构调整方案进行了探讨。即在土地利用现状的基础上,与土壤数据、NDVI代表的不同降水年份的玉米生长状况、遥感影像反演的地表温度反映的植被生长状况等进行叠加分析,获得基于土地保护性开发利用理念的土地利用结构调整方案。