科尔沁沙地近水区域土地利用及沙漠化时空过程研究——以奈曼旗为例

以奈曼旗的西湖和舍力虎水库周边10 km范围区域为研究地,以1987年至2007年期间5个年份的Landsat TM影像为基本数据源,按与水体的空间距离,对近水区域各类土地利用面积百分比进行分地带统计。该过程通过ArcGIS平台下的缓冲区分析完成。结果表明,近水区域的土地利用活动和沙地分布的空间差异性十分显著。结果显示:①近水区域土地利用空间分布受地表水资源分布影响显著,在1~6 km范围以内,耕地面积百分比与到水体的距离呈正相关,草地、沙地面积百分比与到水体的距离呈负相关;②各类土地利用类型面积年际变化明显,草地面积百分比呈波动性降低,耕地面积百分比逐年上升,林地面积百分比在1999年后明显比1999年以前有所增加,沙地面积百分比在1999年以前呈现逐年升高的趋势,在1999年以后迅速降低;③土地利用活动的变异程度对近水区域沙地空间分布具有重要影响,二者具有明显的线性相关性。越靠近水体,土地利用活动的年际变化越频繁,导致过垦、过牧的可能性越高,沙地面积百分比越高。     

科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局——以内蒙古自治区奈曼旗为例

利用1975 年MSS影像, 1992 年、2006 年、2010 年TM影像和1999 年ETM +影像等5 个时期遥感影像为数据源, 提取奈曼旗35 年来沙漠化土地动态变化信息, 并在此基础上, 探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征, 旨在为科尔沁地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明:(1) 35 年来, 奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势, 沙漠化总面积减少了123.43 km², 沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程;(2) 景观格局呈波动性变化, 1999 年以前, 景观形状指数和多样性指数增加, 蔓延度和聚集度减小, 破碎化程度加强, 沙漠化程度上升, 沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化, 1999 年以后破碎化程度变弱, 沙漠化程度明显下降, 沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化;(3) 1975-2010 年间轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显, 轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6.35 km, 中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7.24 km。     

共和盆地龙羊峡库区1987-1999年间土地覆被变化过程

 利用多时相多光谱遥感数据,针对研究区环境特点及已有研究程度,综合最大似然法监督分类、基于地理知识的多尺度空间分层聚类的部分监督分类方法和主成分方法,分析了位于黄河上游的龙羊峡水库库区1987—1999年间土地利用和覆盖变化过程。结果表明:①库区土地利用与土地覆盖总趋势是土地退化、覆盖度降低,此期间各盖度草场面积共减少500.82 km2,年均减少41.73 km2,其中高盖度草场退化最为严重,13 a间来面积减少361.25 km2,年均减少30.10 km2;土地沙漠化发展速度很快,13 a间沙地面积增加了219.81 km2,年均增加18.32 km2。②库区草场退化,土地沙漠化日趋严重,高盖度草场退化为中盖度草场的面积为70.29 km2,沙漠化面积为60.96 km2;中盖度草场退化为低盖度草场的面积为34.31 km2,沙漠化面积为80.75 km2;低盖度草场退化为沙地的面积为76.50 km2。③库区土地利用、土地覆盖变化在地域空间上具有较大差异性,土地利用、土地覆盖变化最为显著、强烈的区域为黄河西岸的塔拉滩,草场总面积减少215.43 km2,占全区草场退化量的43%;水浇地面积增加32.50 km2,是全区内水浇地面积增幅最大的区域,占全区水浇地增加量的51%;沙地面积扩大158.41 km2,年均增长率为13.2%。河卡滩土地利用类型变化幅度是全区最小的,有些类型基本没有发生变化。分析库区土地利用、土地覆盖变化的主要因素在于自然因素,但从局部区域来看,人为因素在环境变化中起着主导性作用。     

基于RS与GIS的科尔沁沙地沙漠化时空演变

以2000年ETM+影像、2005年和2010年TM影像为数据源,在遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术的支持下,通过人机交互解译,对科尔沁沙地的沙漠化土地分布状况及其动态变化进行了分析研究。结果表明：①2000-2010年研究区沙漠化土地总体呈逆转的趋势,且从严重沙漠化土地向轻度沙漠化土地逐级逆转,沙漠化土地总面积从2000年的31 762.11 km2减少到2010年的30 198.87 km2,净减少量1 563.24 km2,减少速率为156.32 km2·a-1。从沙漠化类型来看,除轻度沙漠化土地增加外,其他类型沙漠化土地面积均明显下降;②2000-2010年沙漠化土地持续逆转区域主要集中分布在治理强度较大的奈曼旗、库伦旗和扎鲁特旗;③严重沙漠化土地比较稳定,中度和轻度沙漠化土地重心空间迁移比较明显,2000-2010年中度沙漠化土地重心向西北方向移动23.65 km,轻度沙漠化土地重心向南移动19.31 km。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳含量变化特征及影响因素北大核心CSCD

科尔沁沙地是中国半干旱地区沙漠化发展的典型地区和沙漠化防治的重点区域。本研究以科尔沁沙地为研究区域,以沙漠化逆转不同阶段的沙地为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用空间代替时间的方法,在区域尺度上探讨了土壤有机碳对沙漠化过程的响应规律,并结合气候、植被和地形因子阐释了该区域土壤有机碳空间变异的主导因素。结果表明:(1)土壤有机碳含量随沙漠化程度的加剧表现出疏林草地(未沙漠化)>固定沙地(轻度沙漠化)>半固定沙地(中度沙漠化)>半流动沙地(重度沙漠化)>流动沙地(极重度沙漠化)。(2)固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地土壤有机碳密度分别比疏林草地降低了29.1%、49.3%、62.9%和84.1%。(3)随着沙漠化的发展,土壤质地发生粗化现象,即中、细砂粒含量明显增加,而土壤细颗粒(极细砂和黏粉粒)含量明显下降。(4)科尔沁沙地沙漠化过程中,土壤黏粉粒的损失是土壤粗化、有机碳含量下降的主要原因,而pH的变化受沙漠化影响较小。(5)气候因子是导致SOC含量受经纬度影响的主要因素,而地形因子的影响次之。     

科尔沁沙地典型地区人工造林对沙漠化过程的影响

在3S技术的支持下,以奈曼旗1975年、1985年、1995年和2005年的遥感影像为信息源,分析了研究区近30 a人工造林对沙漠化过程的影响。结果表明,在持续的人工造林过程影响下,沙地面积呈现出持续减少的趋势,其中固定沙丘面积减少幅度尤为显著,面积净减量为39 545.77 hm2;沙漠化程度指数呈现出线性减少的变化趋势,自1985年以来,减少幅度尤为明显,由1985年的0.21下降到2005年的0.03;土地沙漠化正、逆过程同时存在,但逆转趋势远大于发展趋势,土地沙漠化过程总体上正处于全面逆转期;斑块数和景观形状指数均呈现出先增后减的变化趋势,斑块形状经历简单—复杂—简单的变化过程。     

甘肃省玛曲县土地沙漠化发展及其成因分析

利用遥感和GIS空间分析技术,以多期遥感数据为主要信息源,对甘肃省玛曲县土地沙漠化进行监测,在此基础上进行沙漠化成因分析。研究结果表明,1975-1990年研究区沙漠化处于强烈发展阶段,沙漠化土地面积增加了44 093.8 hm²,其中流动沙地、半固定沙地、固定沙地面积分别增加了39.9 hm²、27 702.7 hm²、16 351.2 hm²。1990-2000年沙漠化程度加剧,沙漠化总面积增加了142.4 hm²,其中流动沙地和半固定沙地分别增加了200.1 hm2、326.6 hm2,而固定沙地面积减少了384.3 hm²。2000-2005年玛曲县沙漠化发生逆转,沙漠化土地面积减少了3 226.2 hm²。分析表明,长期过度放牧,气温显著升高,人类不合理的活动和鼠虫害的泛滥是造成玛曲县土地沙漠化的主要原因。     

近50a来河北昌黎黄金海岸沙地变化

河北昌黎黄金海岸沙地是我国最为典型的海岸沙地,利用1956年、1965年与1980年的1:50000地形图以及2000年的ETM影像数据,在RS和GIS技术的支持下,对该海岸沙地1956—2000年间的面积及地类变化进行了分析。结果表明,近50a来该海岸沙地空间范围经历了由初期的扩展到后期的缩减等变化,且不同地类间也发生了较大程度的转换。海岸沙地面积在1956—1965年间迅速扩张,1965—1980年间缓慢增加,1980—2000年间有所减小。区内有林沙地面积扩大迅速,从1956年的1.23km2扩展到2000年的58.44km2,裸露沙地面积则随之不断减小。近50a来,昌黎黄金海岸沙地的变化主要与20世纪50年代后政策驱动下的植树造林活动密切相关,期间人类对该海岸带的改造改变了其自然景观。     

青藏铁路错那湖段沙漠化土地变化及成因分析

青藏铁路格拉段铁路建设对沿线沙漠化土地变化的影响，是大家关注的焦点之一。通过利用地理信息系统和遥感监测技术，根据错那湖段Landsat影像、Google Earth影像和气象资料等数据，结合野外实地考察建立解译标志，采用人机交互的目视解译方法，提取青藏铁路错那湖段2001年、2008年和2015年沙漠化土地信息，并对沙漠化土地变化成因进行分析。同时对铁路沿线沙漠化土地的变化进行缓冲区分析。结果表明：（1） 2001—2008年沙漠化土地面积增加2.21 km²，土地沙漠化程度呈减轻趋势；2008—2015年沙漠化土地面积减少8.9 km²，土地沙漠化程度持续减轻。（2） 2001—2008年，沙漠化土地面积的增加主要与人为因素有关，土地沙漠化程度减轻主要与自然因素有关。2008—2015年，沙漠化土地面积的减少以及土地沙漠化程度的减轻主要与人为因素有关。（3） 青藏铁路错那湖段2 km范围内土地沙漠化程度变化最为明显，以沙漠化程度减轻为主要特征，青藏铁路对周边环境的影响范围为2 km。     

近35 a来中国北方土地沙漠化趋势的遥感分析

 以近35 a来中国北方的5期 Landsat MSS、TM/ETM遥感数据为主要信息源,通过目视解译方法提取不同时期沙漠化土地现状数据,并进行了沙漠化发展趋势的分析。 2010年中国北方沙漠化土地达 37.59万km2,其中轻度沙漠化土地占33.80%,中度沙漠化土地占22.84%,重度沙漠化土地占22.16%,严重沙漠化土地面积占21.21%。 1975—1990年期间,沙漠化土地净增面积33 838.32 km2,增加速率为2 255.89 km2·a-1; 沙漠化程度加重面积41 662.48 km2,减轻8 383.20 km2,净加重面积33 279.28 km2。综合两者变化,沙漠化净发展速率为4 474.51 km2·a-1。1990—2000年,沙漠化土地面积净增速率为3 441.49 km2·a-1,净发展速率为5 370.06 km2·a-1。2000—2005年,沙漠化土地面积净减少速率为1 635.28 km2·a-1,净逆转速率为1 0071.02 km2·a-1。2005—2010年,净减少1 114.35 km2·a-1,净逆转7 552.21 km2·a-1。空间上沙漠化发展和逆转发生的区域主要在半干旱地区的农牧交错带。     

基于栅格尺度的沙漠化预警模型研究——以塔里木河下游中段区域为例

以塔里木河下游为研究区,基于沙漠化在气候、地表和人文3方面的成因构建沙漠化预警指标体系,并建立预警模型;基于研究区1990年、2000年和2006年的遥感、气候、地表和人文数据,利用ArcGIS对各因子数据进行量化和栅格化处理,通过预警模型实现了研究区3个时期在栅格尺度上（30 m×30 m）的沙漠化程度分布,分别利用前两期和第3期的结果进行参数修正和验证;在此基础上预测研究区“间歇输水”和“无输水”情况下2015年的沙漠化发展趋势。通过参数修正、预警模型对研究区沙漠化程度分布模拟正确率达90%以上,预警模型适用性较好。间歇输水对塔里木河下游沙漠化逆转起到一定的作用,是防止其完全沙漠化的必要措施,但此逆转作用基本上只局限于沿河道有限范围内,无法彻底改变研究区的沙漠化现状。     

浑善达克沙地的土地沙漠化过程研究

借助TM/ETM＋影像和GIS平台,采用实地考察与野外实验和室内分析整理相结合的办法,对浑善达克沙地土地沙漠化过程进行了初步研究。结果表明,过去50 a来,浑善达克沙地经历了强烈的沙漠化发展。位于沙地中部正蓝旗的沙漠化土地从1987年的5 593.8 km²发展到2000年的6 015.3 km²,发展速率为32.4 km²·a^-1。2000年紧急启动的风沙源治理工程,一定程度改善了当地沙漠化发展态势,2005年正蓝旗共有沙漠化土地5 950.4 km²,有约330.7 km²的严重沙漠化土地得到了控制和逆转。其他大部分沙漠化土地虽有不同程度改善,但5 a的时间里尚未发生质的变化。沙漠化过程是原生植被逐步被沙生植被和沙生先锋植被取代的过程;同时也是土壤粗化、贫瘠化和空间重新分布过程。随着土地沙漠化程度的加剧,起沙风速降低,输沙强度增大,沙地近地表表现出相对高风能环境。沙漠化过程以固定沙丘活化为主,主要有发育“马蹄形”风蚀洼地、“鱼钩”型沙丘和“串珠状”风蚀槽三种沙丘活化形式,最终导致景观支离破碎、不少地区出现了流沙连片的现象。同时,农田开垦引起土壤风蚀的危险,也不容忽视。     

近50年来中国北方沙漠化土地的时空变化

中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题。遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到 38.57×104 km₂,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104 km₂,中度沙漠化土地9.977×104 km₂,重度沙漠化土地7.909×104km₂,严重沙漠化土地面积 6.756×104 km₂,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带。对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km₂,1976年到1988年提高到2 100 km₂,1988年到2000年之间达到3 600 km₂。“整体恶化,局部治理”是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势。沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高。     

宁夏沙地遥感宏观动态研究

以宁夏1996年和2000年的TM影像为信息源,在全数字方式下运用遥感技术与地理信息系统技术结合建立了两期宁夏沙地数据库。通过分析得出:2000年宁夏有沙地面积313 498 hm²,与1996年相比新增加4 894 hm²、减少2 9705 hm²、净减少2 4811 hm²,净减少了7.333%。沙地占全区总土地面积的比例由1996年的6.533%减少到2000年的6.054%,平均每年净减少0.120%。同时,分析了全区沙地变化的驱动因子。沙地增加的主要因素是草地沙漠化和耕地沙化,两者分别占沙地总增加量的78.463%和13.302%;沙地减少的相互主要因素是沙地开垦为耕地和沙地恢复草被变为草地,两者分别占沙地总减少量的50.025%和46.666%。     

基于北京1号小卫星的全国沙漠与沙漠化土地监测研究

利用2006和2007年北京1号小卫星多光谱数据,对中国四大沙地和八大沙漠地区沙漠和沙漠化土地分布状况及其动态变化进行研究。结果表明:2007年研究区内沙漠和沙漠化土地总面积为69.18×10⁴km²,占研究区总面积的25.03%,其中重度区面积占14.88%,中度区占5.10%,轻度区占5.05%。2006~2007年研究区内共有440块图斑发生变化,总变化面积为876.41km²,沙漠化土地增加面积47.57km²,减少面积为373.39km²。沙漠化土地类型间的转换面积为455.45km²,主要以轻度和中度沙漠化土地之间相互转化最为明显。     

我国沙漠化研究的若干问题--1.沙漠化的概念及其内涵

荒漠化就是土地退化,主要由沙漠化、水土流失和盐渍化3个部分组成,其中沙漠化是中国北方广大地区主要的土地退化形式。在简要回顾了国际国内对沙漠化概念研究和认识的基础上,根据20多年来在中国北方土地退化区域的研究与实践,作者认为：沙漠化是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。并在时间、空间、成因、景观、发展趋势和造成的结果等内涵方面给予了概括性的描述;同时,从形成演变的时空差别、成因、过程和防治利用的不同等方面将原生沙漠、戈壁与沙漠化土地区分开来,认为沙漠的形成演变主要受控于气候变化,而人类既是沙漠化的导致者,也是沙漠化的受害者,更是沙漠化的防治者。所以,沙漠化的研究应主要侧重在人地关系及其相互作用等方面。     

1989-2014年共和盆地贵南县土地沙漠化动态

以6个时期的TM影像为数据源,监测分析了1989-2014年贵南县土地沙漠化时空演变。结果表明：25 a来贵南县土地沙漠化呈现整体逆转、局部发展的态势。就整体而言,1989-2014年沙漠化土地减少了32.0 km²,年均减少率0.91%;就不同类型沙漠化土地来说,极重度沙漠化土地增加28.2 km²,重度、中度、轻度、潜在沙漠化土地均减少,分别减少7.9、17.7、13.8、20.8 km²。贵南县土地沙漠化演化经历了1989-1999年缓慢逆转、1999-2004年快速逆转、2004-2014年缓慢发展3个阶段;虽然沙漠化整体呈现逆转,但极重度沙漠化土地一直增加,且最近10 a贵南县沙漠化土地增加、沙漠化发展增强,沙漠化治理形势依然严峻。     

从石羊河流域沙漠化土地分布看区域协调发展

石羊河流域沙漠化状况的遥感监测和野外调查表明:(1)2000年石羊河流域中、下游沙漠化土地总面积7711.91km²,沙漠化类型主要表现为耕地沙漠化、草地沙漠化和沙丘活化、流沙入侵,其中下游以沙丘活化和流沙入侵为主,中游以耕地沙漠化为主;(2)下游民勤地区已经发展到了沙漠化过程中的顶级状态,中游地区沙漠化土地则多处于正在发展的过程中。通过对研究区沙漠化土地分布状况的分析,初步得出结论:由区域经济发展不平衡而导致的区域间不合理的资源分配是下游地区沙漠化的根本原因,而中游地区的环境退化又是下游地区沙漠化的必然结果。     

科尔沁沙地的土地利用与沙漠化

根据1985年和2000年的土地利用数据和从相同时期的TM影象上提取的土地沙漠化数据, 运用ARC/INFO软件和Access统计软件, 分析科尔沁沙地近20a来土地利用和沙漠化土地的构成及变化特点、土地利用与土地沙漠化之间的关系得出: 草地和耕地是土地利用的主要类型, 未利用地面积较大, 其他利用类型面积较小; 15a来, 耕地和林地增加幅度最大, 草地减少幅度最大, 土地利用转移的主要方向是草地变为耕地和林地。科尔沁沙地沙漠化土地比例大, 占一半左右, 以中度类型为主; 变化趋势是沙漠化面积增加, 程度减轻。在持续强度利用条件下, 面积广大的草地和耕地发生退化, 由潜在沙漠化土地发展为轻度和中度为主的沙漠化土地; 而土地利用方式变化所形成的沙漠化土地面积较小, 在新增沙漠化土地中的比例亦很小。所以, 草地、耕地等土地利用强度的增大是沙漠化土地面积扩大的最主要原因, 而土地利用方式的改变则能加快土地沙漠化的进程。