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《内蒙古大学》 2007年
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近50a京津风沙源区土地沙漠化时空变化规律及其发展趋势研究

阿如旱  
【摘要】: 中国北方在过去的近50a里,沙漠化以其广泛的分布和迅速发展构成了主要的生态环境问题,已直接影响到当地社会经济可持续发展及威胁着京津经济圈生态安全。内蒙占多伦县位于京津风沙源边缘区,面向京(北京)津(天津),是内蒙古到北京直线距离最近的旗县,具有典型的生态脆弱性。近100多年来,由于人口剧增,大面积的自然草场被开垦为耕地:尤其是20世纪50年代以来,由于“大跃进”和“文化大革命”时期“以粮为纲”的片面路线,多伦县的滥垦、过牧现象更为严重,可称为受沙漠化威胁最严重的地区之一。尽管目前沙漠化总体比上世纪90年代有了明显改善,但局部地区仍在扩展,形势仍然严峻。实践证明,现代遥感技术在土地沙漠化研究中具有许多其他技术不能取代的优势,如宏观、准确、概括、直观、动态和现势性等。因此,采取快捷的遥感沙漠化监测方法,准确地掌握土地沙漠化的分布状况和总体趋势,对沙漠化防治战略具有重要意义。论文以地球系统科学理论为指导,运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,以景观生态学理论与原理为基础理论,选用了1960、1975年的航片和1987、1995、2000、2005年的TM影像数据等不同时期、不同空间分辨率的遥感数据进行处理,以人机对话方式提取6期土地沙漠化信息。其中,最小图斑为10×10个像元,解译过程中图斑轮廓线误差不超过三个像元(实地100m×100m)。利用GIS的空间分析与叠加功能,生成专题地图,并选用适当的数学模型,探讨了研究区近50a土地沙漠化时空变化规律。在此基础上,结合实地考察和气象、社会统计数据,借助SPSS统计分析软件,对沙漠化土地景观格局变化、生态足迹、沙漠化的驱动因素及累加效应、沙漠化发展态势CA模拟预测等宏观层面进行了系统地综合研究。 (1)近50a多伦县土地沙漠化时空变化规律。结果表明,1960~1995年间沙漠化共增加了639.88km~2,而1995~2005年间减少了427.18km2,且主要分布于中部县城南部和北部地区。说明自实施京津风沙源治理、退耕还林、禁牧舍饲和生态移民四大工程以来,多伦县沙漠化逆转的较快,流沙多被固定,出现沙漠化土地面积逐步缩小的局面。 (2)采用相关景观指数,进行了多伦县沙漠化土地景观格局变化分析,并探讨了不同类型沙漠化土地景观的分维和稳定性。从各沙漠化土地景观面积来看,各个时期沙漠化土地景观类型面积分布各不相同。1960年潜在沙漠化面积最大,其次为轻度沙漠化、严重沙漠化、重度沙漠化,中度沙漠化类型面积最小。在1975年和1987年两期沙漠化土地中各沙漠化土地面积从大到小依次为潜在、轻度、中度、严重、重度沙漠化土地;1995年整个沙漠化土地景观中轻度沙漠化土地景观面积最大,为主导沙漠化景观类型。2000年中度沙漠化面积最大,其次为轻度沙漠化、潜在沙漠化、重度沙漠化、严重沙漠化类型面积最小;2005年整个沙漠化土地景观中潜在沙漠化土地景观面积最大,为主导沙漠景观类型。从整个多伦县沙漠化情况来看,6时期各沙漠化土地类型平均分维数在1.3988~1.5635之间,仍接近于随机运动值,故有潜在的流动趋势。多伦县各类型沙漠化土地中,轻度沙漠化土地图斑镶嵌结构随着时间序列的增加稳定性趋于减弱,而重度沙漠化土地图斑镶嵌结构从1987年以来稳定性逐渐变好,且稳定性相对较高。 (3)多伦县沙漠化驱动因素及累加效应分析。选取年均气温、降水量、蒸发量和平均风速等自然因素指标和年末总人口、国内生产总值、牲畜头数、耕地面积、粮食产量等人为因素指标,在系统分析沙漠化自然和人文驱动因素的基础上,采用滑动平均法和灰色关联分析法进行了沙漠化驱动因素影响的累加效应分析。结果表明,年均气温的累加效应在3a尺度上最大,年均降水量的累加效应在4a尺度上最明显,蒸发量和平均风速则在10a尺度上表现得最为明显。人口数量在1a平均尺度上达到了最高值,耕地对沙漠化的影响在1-10a尺度上逐渐减少,粮食总量对沙漠化的影响在5a平均尺度上影响达到最大,牲畜头数对沙漠化的影响在2a平均尺度上表现得最为明显。从主成分因子的信息贡献看,人为因素的贡献率为57.29%,自然因素的贡献率为13.16%,自然与人为因素共同作用的贡献率为16.76%。因此,人为因素的作用是多伦县土地沙漠化的最根本原因。 (4)多伦县的生态足迹分析。根据资料的可获取性,采用1986~2005年的连续时间序列数据,对多伦县的生态足迹进行研究计算。1986~2005年的多伦县人均生态足迹总体呈递增趋势,由1986年的0.699hm~2到2005年的3.505hm~2,净增加2.806hm~2。从多伦县人均生态足迹与人均生态承载力比较分析发现,1986~1989年间多伦县呈生态盈余,而1990年开始,出现生态赤字现象。说明,随着沙漠化逆转,沙漠化转变为耕地、草地及林地,生态足迹呈逐年增长态势。但是,沙漠化治理过程中缺乏科学指导,导致恢复与重建生态系统服务支持功能与迅速增长的经济、工业化的跟不上,出现1990年来生态赤子加重。 (5)多伦县沙漠化发展态势CA模拟。结果表明,预计未来10年多伦县沙漠化所占比重相比较2005年土地沙漠化类型所占比重有微弱增加趋势,从2005年的409.14km~2增长到2015年的452.71km~2。其中,轻度沙漠化在总面积中的比重还将持续增长,但增长的幅度不人,2005年的轻度沙漠化共159.60km~2到2010年增长到163.91km~2。中度沙漠化呈现微弱增长的趋势,预计到2010年增长到89.25km~2,到2015年有增长到了90.45km~2。重度沙漠化和严重沙漠化将呈略增加趋势,但是增加幅度很小,仅增加了24.33%,反映了治理沙漠化的难度越来越大。可以说,在治理沙漠化政策基本稳定的情况下,上述特征基本反映了多伦县未来10年土地沙漠化类型的变化特征。
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