近50a京津風(fēng)沙源區(qū)土地沙漠化時(shí)空變化規(guī)律及其發(fā)展趨勢(shì)研究——以內(nèi)蒙古多倫縣為例.pdf

1、中國(guó)北方在過去的近50a里，沙漠化以其廣泛的分布和迅速發(fā)展構(gòu)成了主要的生態(tài)環(huán)境問題，已直接影響到當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及威脅著京津經(jīng)濟(jì)圈生態(tài)安全。內(nèi)蒙古多倫縣位于京津風(fēng)沙源邊緣區(qū)，面向京(北京)津(天津)，是內(nèi)蒙古到北京直線距離最近的旗縣，具有典型的生態(tài)脆弱性。近100多年來，由于人口劇增，大面積的自然草場(chǎng)被開墾為耕地；尤其是20世紀(jì)50年代以來，由于“大躍進(jìn)”和“文化大革命”時(shí)期“以糧為綱”的片面路線，多倫縣的濫墾、過牧現(xiàn)象更為嚴(yán)重，

2、可稱為受沙漠化威脅最嚴(yán)重的地區(qū)之一。盡管目前沙漠化總體比上世紀(jì)90年代有了明顯改善，但局部地區(qū)仍在擴(kuò)展，形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。實(shí)踐證明，現(xiàn)代遙感技術(shù)在土地沙漠化研究中具有許多其他技術(shù)不能取代的優(yōu)勢(shì)，如宏觀、準(zhǔn)確、概括、直觀、動(dòng)態(tài)和現(xiàn)勢(shì)性等。因此，采取快捷的遙感沙漠化監(jiān)測(cè)方法，準(zhǔn)確地掌握土地沙漠化的分布狀況和總體趨勢(shì)，對(duì)沙漠化防治戰(zhàn)略具有重要意義。論文以地球系統(tǒng)科學(xué)理論為指導(dǎo)，運(yùn)用遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)，以景觀生態(tài)學(xué)理論與原理為

3、基礎(chǔ)理論，選用了1960、1975年的航片和1987、1995、2000、2005年的TM影像數(shù)據(jù)等不同時(shí)期、不同空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以人機(jī)對(duì)話方式提取6期土地沙漠化信息。其中，最小圖斑為10×10個(gè)像元，解譯過程中圖斑輪廓線誤差不超過三個(gè)像元(實(shí)地100m×100m)。利用GIS的空間分析與替加功能，生成專題地圖，并選用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，探討了研究區(qū)近50a土地沙漠化時(shí)空變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地考察和氣象、社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，

4、借助SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)沙漠化土地景觀格局變化、生態(tài)足跡、沙漠化的驅(qū)動(dòng)因素及累加效應(yīng)、沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)CA模擬預(yù)測(cè)等宏觀層面進(jìn)行了系統(tǒng)地綜合研究。 (1) 近50a多倫縣土地沙漠化時(shí)空變化規(guī)律。結(jié)果表明，1960～1995年間沙漠化共增加了639.88km<'2>，而1995～2005年間減少了427.18km2，且主要分布于中部縣城南部和北部地區(qū)。說明自實(shí)施京津風(fēng)沙源治理、退耕還林、禁牧舍飼和生態(tài)移民四大工程以來，多倫縣

5、沙漠化逆轉(zhuǎn)的較快，流沙多被固定，出現(xiàn)沙漠化土地面積逐步縮小的局面。 (2) 采用相關(guān)景觀指數(shù)，進(jìn)行了多倫縣沙漠化土地景觀格局變化分析，并探討了不同類型沙漠化土地景觀的分維和穩(wěn)定性。從各沙漠化土地景觀面積來看，各個(gè)時(shí)期沙漠化土地景觀類型面積分布各不相同。1960年潛在沙漠化面積最大，其次為輕度沙漠化、嚴(yán)重沙漠化、重度沙漠化，中度沙漠化類型面積最小。在1975年和1987年兩期沙漠化土地中各沙漠化土地面積從大到小依次為潛在、輕度、

6、中度、嚴(yán)重、重度沙漠化土地；1995年整個(gè)沙漠化土地景觀中輕度沙漠化土地景觀面積最大，為主導(dǎo)沙漠化景觀類型。2000年中度沙漠化面積最大，其次為輕度沙漠化、潛在沙漠化、重度沙漠化、嚴(yán)重沙漠化類型面積最??；2005年整個(gè)沙漠化土地景觀中潛在沙漠化土地景觀面積最大，為主導(dǎo)沙漠景觀類型。從整個(gè)多倫縣沙漠化情況來看，6時(shí)期各沙漠化土地類型平均分維數(shù)在1.3988～1.5635之間，仍接近于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)值，故有潛在的流動(dòng)趨勢(shì)。多倫縣各類型沙漠化土地中

7、，輕度沙漠化土地圖斑鑲嵌結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間序列的增加穩(wěn)定性趨于減弱，而重度沙漠化土地圖斑鑲嵌結(jié)構(gòu)從1987年以來穩(wěn)定性逐漸變好，且穩(wěn)定性相對(duì)較高。 (3) 多倫縣沙漠化驅(qū)動(dòng)因素及累加效應(yīng)分析。選取年均氣溫、降水量、蒸發(fā)量和平均風(fēng)速等自然因素指標(biāo)和年末總?cè)丝?、?guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、牲畜頭數(shù)、耕地面積、糧食產(chǎn)量等人為因素指標(biāo)，在系統(tǒng)分析沙漠化自然和人文驅(qū)動(dòng)因素的基礎(chǔ)上，采用滑動(dòng)平均法和灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行了沙漠化驅(qū)動(dòng)因素影響的累加效應(yīng)分析。結(jié)果

8、表明，年均氣溫的累加效應(yīng)在3a尺度上最大，年均降水量的累加效應(yīng)在4a尺度上最明顯，蒸發(fā)量和平均風(fēng)速則在10a尺度上表現(xiàn)得最為明顯。人口數(shù)量在1a平均尺度上達(dá)到了最高值，耕地對(duì)沙漠化的影響在1-10a尺度上逐漸減少，糧食總量對(duì)沙漠化的影響在5a平均尺度上影響達(dá)到最大，牲畜頭數(shù)對(duì)沙漠化的影響在2a平均尺度上表現(xiàn)得最為明顯。從主成分因子的信息貢獻(xiàn)看，人為因素的貢獻(xiàn)率為57.29％，自然因素的貢獻(xiàn)率為13.16％，自然與人為因素共同作用的貢獻(xiàn)率

9、為16.76％。因此，人為因素的作用是多倫縣土地沙漠化的最根本原因。 (4) 多倫縣的生態(tài)足跡分析。根據(jù)資料的可獲取性，采用1986～2005年的連續(xù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，對(duì)多倫縣的生態(tài)足跡進(jìn)行研究計(jì)算。 1986～2005年的多倫縣人均生態(tài)足跡總體呈遞增趨勢(shì)，由1986年的0.699hm<'2>到2005年的3.505hm<'2>，凈增加2.806hm<'2>。從多倫縣人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力比較分析發(fā)現(xiàn)，1986～1

10、989年問多倫縣呈生態(tài)盈余，而1990年開始，出現(xiàn)生態(tài)赤字現(xiàn)象。說明，隨著沙漠化逆轉(zhuǎn)，沙漠化轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、草地及林地，生態(tài)足跡呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但是，沙漠化治理過程中缺乏科學(xué)指導(dǎo)，導(dǎo)致恢復(fù)與重建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)支持功能與迅速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)、工業(yè)化的跟不上，出現(xiàn)1990年來生態(tài)赤子加重。 (5) 多倫縣沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)CA模擬。結(jié)果表明，預(yù)計(jì)未來10年多倫縣沙漠化所占比重相比較2005年土地沙漠化類型所占比重有微弱增加趨勢(shì)，從2005年的4

11、09.14km<'2>增長(zhǎng)到2015年的452.71km<'2>。其中，輕度沙漠化在總面積中的比重還將持續(xù)增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)的幅度不大，2005年的輕度沙漠化共159.60km<'2>到2010年增長(zhǎng)到163.91km<'2>。中度沙漠化呈現(xiàn)微弱增長(zhǎng)的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2010年增長(zhǎng)到89.25km<'2>，到2015年有增長(zhǎng)到了90.45km<'2>。重度沙漠化和嚴(yán)重沙漠化將呈略增加趨勢(shì)，但是增加幅度很小，僅增加了24.33％，反映了治理沙漠化的