庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析——以展旦召蘇木為例

1、庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析以展旦召蘇木為例第25卷第4期2007年7月干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究IturalResearchintheAridAreas庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析以展旦召蘇木為例陳雅琳,常學禮,崔步禮(魯東大學地理與資源管理學院,山東煙臺264025)摘要:以達拉特旗中部的展旦召蘇木為研究區(qū)域,以達拉特旗1987,1995,2000和2003年四期遙感影像為信息源,在3S技術支持下,對遙感影像進行解譯,獲得19872003年來沙漠化動態(tài)變化數(shù)據(jù),分析了展旦召地區(qū)20世紀80年代中期到21世紀初的沙漠化變化情況.結果表明:該地區(qū)近20a來,沙漠化土地處于逆轉一發(fā)展一逆轉的過程中

2、;半固定沙丘面積變幅最大,而流動沙丘面積變幅最小;就斑塊數(shù)量而言,近20a來,沙漠化土地斑塊數(shù)量大體呈現(xiàn)增長的趨勢,其中,流動沙丘的斑塊數(shù)量呈現(xiàn)減少一增加一減少的變化趨勢,而其余類型的沙漠化土地斑塊數(shù)量均有不同程度的增加.在沙漠化發(fā)展變化的原因分析中,定量描述了年平均氣溫,年平均風速,年平均降水量,人口,牲畜數(shù)量等因子對沙漠化的影響,在各種影響因子中,人口,牲畜量和年均風速對沙漠化的影響最為顯著.關鍵詞:沙漠化土地;動態(tài)變化;3S技術;庫布齊沙漠中圖分類號:X171文獻標識碼:A文章編號:1000.7601(2007)04-0036-06土地沙漠化(沙質荒漠化)一直是倍受關注的全球性重大資源與

3、環(huán)境問題之一.沙漠化過程是我國北方地區(qū)主要的環(huán)境退化問題之一,它導致區(qū)域的植被,土壤,氣候和水分條件發(fā)生了極大的變化2-4J.我國是沙漠化最嚴重的國家之一,位于鄂爾多斯高原北部的庫布齊沙漠,受氣候變異和人為因素的影響,區(qū)內(nèi)沙漠化問題表現(xiàn)得非常突出,長期以來,沙漠化一直是導致鄂爾多斯高原生態(tài)環(huán)境惡時期的土地沙漠化是一種自然社會現(xiàn)象,是人類活動作用于自然的結果,是一種自然一人為過程【5-7.不同的學者運用GIS或RS技術對科爾沁沙地,毛烏素沙地,渾善達克沙漠等不同地區(qū)的沙漠化過程,景觀結構,沙漠化成因等方面進行了研究【81.庫布齊沙漠是中國的第七大沙漠,但目前對庫布齊沙漠土地沙漠化的研究尚未見報道

4、,只有少數(shù)學者對造林,種草等沙漠化治理方面進行了一定的探討和研究uI1.本文基于3S技術,對庫布齊沙漠典型地區(qū)19872003年間的沙漠化過程做動態(tài)監(jiān)測,分析影響沙漠化發(fā)展變化的自然及人為因素,建立有關沙漠化數(shù)據(jù)庫,為今后沙漠化的監(jiān)測,治理工作奠定基礎,為沙漠化的防治提供理論支撐和現(xiàn)實指導.1研究區(qū)概況展旦召蘇木位于北緯40.1440.24,東經(jīng)109.29109.59處,該區(qū)屬典型溫帶大陸性干旱季,年降水量150-400mm,年蒸發(fā)量2100-2700mm,干燥度1.54,年平均風速34m/s,大風日數(shù)2535d,無霜期122160d,年日照時數(shù)為30003200h,10有效葉錦雞兒(Cxz

5、ragananicrophgllalam),油蒿(Artemlsiaordosica),檸條(Caraganakorshinskii),沙米(AgrioppyllumsquaTTOSUrn),蒙古蟲實(Corispermummongolicum),豬毛菜(SalsolacalliTlapal1),沙柳(Salixmongolicals),檉柳(Tamarixramosissima)等灌木,草本和木本植物.本蘇木南部是沙漠,北部以干旱荒漠草原為主,其次是鹽生草甸,主要沙丘類型是新月形沙丘鏈,丘間低地潛水位12m,非地帶性土壤多為淺色草甸土.全蘇木轄柴磴,巴音,門肯,展旦召,沙灣子5個嘎查,33個

6、合作社.2研究方法沙漠化是一種人為與自然因素共同作用下所產(chǎn)收稿日期:2006基金項目:國家"十五"攻關項目(2002BA517A一0905);魯東大學?；?YD05008);魯東大學研究生創(chuàng)新基金(ycx0607)作者簡介:陳雅琳(1981一),女,山東萊陽人,碩士研究生,主要研究方向為景觀生態(tài)學.E-mail:cyllyp一0806163 .通訊作者:常學禮,xlchangeyou.tom.第4期陳雅琳等:庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析37漠化的監(jiān)測過程中,一個重要的問題是使各種程度化判別指標就是一個與沙漠化過程的環(huán)境條件緊密聯(lián)系的現(xiàn)象或統(tǒng)計量,它們的出現(xiàn)表示環(huán)境條件

7、的存在13,1引.本項研究選用我國地面站Landsat陸地衛(wèi)星1987,1995,2000和2003年接收的4,3,2波段合成的假彩色影像為信息源,在地面GPS點實地調查的基礎上,建立沙漠化土地類型和程度的指標體系15】(表1),并以地面實地調查為屬性引導對不同時期8.6完成,目視解譯在Arcview3.3中完成,然后在AreInfo7.1環(huán)境下將解譯圖進行拓撲,并根據(jù)行政區(qū)劃圖(圖1)按鄉(xiāng)界切割出研究區(qū),獲得研究區(qū)各圖2所示.在圖像解譯中,將整個研究區(qū)的土地利用類型分為裸地,流動沙丘,半流動沙丘,半固定沙丘,固定沙丘,農(nóng)田,農(nóng)田防護林,林地,草甸,水域,草原,濕地等12類(圖3).本文的沙漠

8、化動態(tài)分析選擇流動沙丘,半流動沙丘,半固定沙丘和固定沙丘4種類型.圈1研究區(qū)域位置表1沙漠化土地分級指標Table1Thegradingindicofdesertificationlands完成遙感影像的校正Remote-sensedpicturesare對研究區(qū)解譯圖的截取Sectionofinterpretedpictures完成影像解譯Remote-sensedpicturesareinterpretedin中完成研究區(qū)邊界的截取Borderofstudiedareais解譯圖的拓撲Topologyofstudyborderandinterpreted圖2數(shù)據(jù)獲取流程沙漠化程度指數(shù)(DG

9、)是衡量某一區(qū)域沙漠化總體狀況的一個數(shù)量表征,其計算公式為】:DG=(+1×SMi+矗2×Ff)/Af(1)式中,DGf為研究區(qū)沙漠化程度;M為研究區(qū)內(nèi)流動沙丘的面積;SMi為半固定沙丘的面積;為固定沙丘的面積;Af為研究區(qū)總面積;i為某一時期;矗1和五2為待定權重因子(在本文中矗1:0.6,矗2=干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究第25卷分析時,自然因素選用達拉特旗的年均氣候資料,牲差值法計算出這兩年的牲畜數(shù)量.畜數(shù)量缺少2000和2002年的資料,本文采用一次N罔.裸地WoodlandBareland奎s.言流動:沙丘WetlanM.dMkGrassymarshlandSemifix曲e

10、dndland+rroteeUontorest3結果與分析圖3不同時期沙漠化土地分布3119871995年間沙漠化土地出現(xiàn)面積減少,斑塊數(shù)量增加的趨勢由表2可以看出,1987年研究區(qū)范圍內(nèi)的沙漠hm2,1995年比1987年減少了15.46%.其中固定沙丘面積增加了38.54%;半固定沙丘,半流動沙丘和流動沙丘的面積分別減少了56.07%,28.90%和8.68%.從斑塊水平來看(表3),1987年研究區(qū)內(nèi)的沙漠化土地斑塊數(shù)為100,而1995年增至123,沙減少外,其余沙漠化土地類型的斑塊數(shù)量均出現(xiàn)增到90年代中期的近10年問,沙漠化土地出現(xiàn)固定沙丘面積大幅增加而半固定沙丘面積大幅減少的趨勢

11、,同時,固定,半固定和半流動沙丘的斑塊數(shù)量均出現(xiàn)增加的趨勢,增幅分別為46.15%,7.69%和40%;而流動沙丘的斑塊數(shù)減少了28.57%.表2展旦召地區(qū)19872003年沙漠化土地動態(tài)變化Table2DynamicchangeofdifferentdesertifiedlandsareainZhandanzhaofrom1987to2003第4期陳雅琳等:庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析39均出現(xiàn)不同程度的增加hr122,2000年增為41146.29hm2,5年來,沙漠化土地面積增加了5827.7hm2,且各種類型的沙漠化土地面積均有所增加.半固定沙丘的增幅最大,達到102.17%;固定

12、沙丘和半流動沙丘次之;流動沙丘的增幅最小,僅為0.92%.從斑塊水平來看,19952000年間,研究區(qū)內(nèi)的沙漠化土地斑塊數(shù)量增加了39個.固定沙丘,半固定沙丘,半流動沙丘斑塊數(shù)看出研究區(qū)1995年到2000年的5年間,各種類型的沙漠化土地的面積和斑塊數(shù)量均出現(xiàn)增加趨勢.均出現(xiàn)減少趨勢hra2,2003年比2000年減少了15.2%.其中,固定沙丘的面積增加了12.53%,而其余類型的沙漠化土地面積均出現(xiàn)減少趨勢,其中半固定沙丘的面積減幅最大.從斑塊數(shù)量來看,2000年研究區(qū)內(nèi)的沙固定沙丘斑塊數(shù)量未變,而其余類型的斑塊數(shù)量均出現(xiàn)減少趨勢,其中流動沙丘減幅最大,達36%.目前只有研究區(qū)的四期沙漠化

13、動態(tài)變化數(shù)據(jù),本文采用線性回歸分析方法得到研究區(qū)若干相應年份的沙漠化數(shù)據(jù),圖4為沙漠化程度在時間尺度上lRl<1時,表明預測變量與相關變量有較高程度的相關,一測【1.因此,本文采用線性回歸方法內(nèi)插后得到較為完整的沙漠化程度數(shù)據(jù)序列.影響土地沙漠化的三大主要自然因素中,氣候是最活躍,最積極,最直接的因素is,而在影響沙漠化過程的氣候條件中,年平均氣溫,年降水量和風力狀況與沙漠化的關系最為密切(1921】.人口,土地承載力與沙漠化的關系研究是沙漠化發(fā)生,發(fā)展研究的一個主要內(nèi)容'引,其中人口增長過快,過度放牧,過度樵采等活動是導致沙漠化加速發(fā)展的主要促進因素.本文選取年均氣溫,

14、年均風速,年均降雨量,日照時數(shù),人口數(shù)量和牲畜量(折合為羊單位)來分析自然和人為因素對沙漠化的影響.bo羹j霸;占-暑Q年份Year圖4庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化變化regioninKubuqiDesert將19871995年的自然和人為因素與沙漠化程度做關聯(lián)分析可以看出(表4):沙漠化程度與牲畜量關聯(lián)系數(shù)為0.908,在0.01水平上達到極顯著.顯著水平;而其余影響因素與沙漠化的關聯(lián)程度不顯著.由此可以看出,19871995年期間,人為因素對沙漠化過程的影響較大,自然因素中年均風速與沙漠化程度呈負相關,牲畜量與沙漠化程度呈正相關,可見,在庫布齊地區(qū)人口的增長利大于弊,隨著人口的增長,對沙漠化治

15、理的力度加大,反而有利于沙漠化的逆轉,但牲畜量的增加卻加劇沙漠化進程,由此可以看出,這一期間,過度放牧是導致研究區(qū)沙漠化的主要原因.將19952000年的自然和人為因素與沙漠化程度做關聯(lián)分析可以看出(表5):沙漠化程度與年均風速關聯(lián)度在0.01水平上達到極顯著,而與人口87654321OOOOOOOOO干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究第25卷數(shù)量在0.05水平上達到顯著水平,其余影響因素與沙漠化的關聯(lián)程度不顯著.由此可以看出,19952000年期間,自然因素和人為因素對沙漠化過程的影響均較大,但自然因素對沙漠化程度的影響要大于人為因素的影響,因此,這一時期的沙漠化處于嚴重發(fā)展階段.人口數(shù)量與沙漠化程度仍呈負相

16、關,年均風速與沙漠化程度呈正相關,在大的風力作用下,地表的沙質狀況很難繼續(xù)維持,使沙漠化程度加劇.表41987-1995年沙漠化程度與沙漠化影響因素的關聯(lián)系數(shù)Table4Correlativecoefficientbetweendesertificationanddifferentaffectivefactorsfrom1987tO1995注:*雙尾檢查關聯(lián)程度極顯著(在0.01水平上);*雙尾檢查關聯(lián)程度顯著(在0.05水平上).下同.Note:*Twomilcheekissignificentat0.01;*Twotailcheckissignificentat0.05.The8alnea

17、sbelow.表51995-2000年沙漠化程度與沙漠化影響因素的關聯(lián)系數(shù)Table5CorrelativecoefficientbetweendesertificationanddifferentaffeetivefactOrsfrom1995tO200020002003年間,沙漠化程度與各影響因素的關聯(lián)程度均不顯著,可見,這一時期的沙漠化過程比究區(qū)19872003年間較長序列的沙漠化程度與各影響因素作關聯(lián)分析(表6)顯示:沙漠化程度與年均風速在0.01水平上達到極顯著,與年均氣溫在0.05水平上達到顯著水平,其余影響因素與沙漠化的關聯(lián)程度不顯著.綜合以上分析可以看出,在較短的時間尺度上,人

18、為因子與沙漠化的關聯(lián)程度較高;而在較長的時間尺度上,自然因子與沙漠化的關聯(lián)程度要遠高于人為因子,其中人口數(shù)量對沙漠化的影響最弱,而年均風速是長期以來影響研究區(qū)沙漠化狀況的最重要的因子.表619872003年沙漠化程度與沙漠化影響因素的關聯(lián)系數(shù)Table6CorrelativecoefficientbetweendesertificationanddifferentaffectivefactOrsfrom1987tO20034結論1987年以來,展旦召地區(qū)的沙漠化土地面積出現(xiàn)減少一增加一減少的現(xiàn)象,流動沙丘也出現(xiàn)同樣的變化(表2),而流動沙丘的性質是決定沙漠化程度的最主要的因子【25,26,因此

19、,近20a來,展旦召地區(qū)的沙漠化出現(xiàn)逆轉一發(fā)展一再逆轉的發(fā)展進程.19872000年期間,流動沙丘的面積變幅最小,2000-2003年間,半流動沙丘的面積變幅最小,為10.72%,自20世紀80年代中期到21世紀初期,半固定沙丘的面積變化幅度一直處于最大狀態(tài).就斑塊數(shù)量而言(圖3),1987-2000年期間,沙漠化土地的斑塊數(shù)量呈增加趨勢,由100增加到162個,但2000年以后,沙漠化土地的斑塊數(shù)量又趨于減少,斑塊數(shù)量為154;從各種類型的沙漠化土地來看,在三個不同的時期,流動沙丘斑塊數(shù)量出現(xiàn)減少一增加一再減少的波動變化趨勢,而其余類型的沙漠化土地斑塊數(shù)量均呈現(xiàn)增加趨勢.通過對影響沙漠化演變

20、的各種自然和人為因子的分析可以看出,19871995年期間,人為因素對沙漠化過程的影響要遠遠大于自然因素對沙漠化過程的影響,但人為因素中,牲畜量增加對沙漠化的影響要大于人口對其的影響;而19952000年間,自然因子和人為因子對沙漠化的影響都很大,沙漠化第4期陳雅琳等:庫布齊沙漠典型地區(qū)沙漠化動態(tài)分析41向著自然沙漠化+人為沙漠化的過程發(fā)展,但自然因子對沙漠化的影響要大于認為因子對其的影響,所以沙漠化處于嚴重發(fā)展時期.20002003年期間,沙漠化發(fā)展演變的因素分析中,各因素與沙漠化的程度均不顯著,可見此時期影響沙漠化過程的原因比較復雜.從19872003年的長時間序列來看,I然因子對沙漠化的

21、影響要遠大于人為因子的影響,可見,庫布齊沙漠的演變是自然界長期作用的結果,人為因子在短時間內(nèi)對沙漠化的作用強度要遠大于長時間對其的作用強度.參考文獻:1朱震達,劉恕.中國北方沙漠化過程與分區(qū)治理M.北京:中國林業(yè)出版社.1981.3O一46.空格局及其機制研究J.中國沙漠,2004,24(6):729733.及水文環(huán)境變化特征J.干旱區(qū)資源與環(huán)境,2006,20(2):118123.4楊新民.黃土高原灌木林地水分環(huán)境特性研究J.干旱區(qū)研究,2001,18(1):813.變及對沙丘形狀的影響J.中國沙漠,1995,15(4):4O9413.J.中國沙漠,1993,1:2331.J】.干旱區(qū)資源與

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23、區(qū)的實踐為例J.第四紀研究,1998,(2):1O8一l18.高小紅,王一謀,王建華,等.陜北長城沿線地區(qū)19862000年沙漠化動態(tài)變化分析J.中國沙漠,2005,25(1):6367.沙漠化影響的累加效應分析【J.中國沙漠,2005,25(4):466471.景濱杰.試論回歸分析預測法在經(jīng)濟預測中的應用J.生產(chǎn)力研究,2006,(3):1718.與驅動因素分析J.中國沙漠,2005,25(6):838-844.J.第四紀研究,1990,(1):9198.系多元回歸分析J.干旱區(qū)研究,2003,20(1):3943.崔旺誠.塔里木河下游沙漠化對綠洲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響J.干旱區(qū)研究,2003,20

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