黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

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。     

21世纪初科尔沁沙地沙漠化程度变化动态监测

基于RS与GIS技术,以2000年TM影像和2005年ETM影像为信息源,划分土地利用类型并建立目视解译标志,利用ERDAS的图像和数据处理功能,对科尔沁沙地2000年以来沙漠化程度的动态变化进行了监测。结果表明,监测期内轻度沙漠化土地面积增加635.8 km²,具有明显增加的趋势。中度、重度和严重沙漠化土地面积均减少,减少面积分别为195.0 km²、313.8 km²和145.6 km²。对于各类沙漠化土地而言,轻度沙漠化土地面积均增加,严重和重度沙漠化土地面积均减少,中度沙漠化土地在沙丘活化或流沙入侵沙漠化土地中增加,其他两类中均减少。沙漠化土地逆转过程中,轻度和重度沙漠化土地逆转较为明显;新增沙漠化土地中,中度和重度沙漠化土地所占比例较大。     

近30 a龙羊峡水库周边地区沙漠化遥感监测

 在RS和GIS支持下,选取4期遥感数据,采用室内解译和野外检验修正的方法,获得龙羊峡水库周边地区不同时期土地沙漠化数据库。结果显示,在过去30 a中,龙羊峡水库周边地区土地的沙漠化在时间上经历了一般发展到正在逆转两个阶段; 2000年以后,极重度沙漠化土地和重度沙漠化土地变化最为明显,均呈现逆转趋势,其中极重度沙漠化逆转为其他类型的总面积为145.90 km2,重度沙漠化土地逆转为中度沙漠化面积为146.44 km2; 在沙漠化土地的空间分布上,过去30 a里,沙漠化土地主要集中分布在龙羊峡两岸的塔拉滩和木格滩地区; 研究区内沙漠化的逆转主要是由重度和极重度沙漠化土地转变为中度和轻度沙漠化土地。1975—1989年,研究区的降水呈增加趋势,但是由于这一时期人为因素的影响,沙漠化呈不断加剧的态势; 1989—2000年,研究区的气候趋向于暖干化,加上过度放牧等人为因素,重度和极重度沙漠化土地持续发展; 2000年以后,研究区的气候趋向于暖湿化,政府实施了一系列生态环境保护、恢复计划,沙化土地呈现逆转的态势。     

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。     

黄河源区1975—2005年沙漠化时空演变及其成因分析

结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,对黄河源区1975年和2005年沙漠化状况进行了监测。研究发现,黄河源区有大面积的沙漠化土地分布,且比较集中,主要集中在源区西部、北部和东部。30 a间,沙漠化土地面积明显增加,沙漠化土地面积从1975年的19 297.34 km2增加到2005年的22 042.32 km2,增加了2 744.97 km2,即从占整个源区面积的14.68％增加到16.77％。各类沙漠化土地面积均呈增加趋势,极重度、重度、中度、轻度和潜在沙漠化土地面积分别增加了233.27 km2、987.93 km2、336.28 km2、544.8 km2和642.7 km2。在2005年,黄河源区有3 075.57 km2的沙漠化土地是由1975年的非沙漠化土地转化而来的,占沙漠化发展面积的57.28％,另外42.72％的沙漠化发展土地是由1975年较低沙漠化程度向较高程度发展所致。气候变化和不合理的人类活动共同作用导致了黄河源区沙漠化的快速发展,其中,气温升高是自然因素中的主要因素,过度放牧是人为因素中的主要因素。     

长江源区沙漠化土地遥感调查及分析

利用2000年的ETM+影像,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下,对长江源区的沙漠化现状进行了调查。调查结果显示,长江源区沙漠化土地面积为28 982 km2,占整个源区面积的20.43％,其中,极重度沙漠化土地面积为4 241.12 km2,重度沙漠化土地面积为3 996.75 km2,中度沙漠化土地面积为12 716.66 km2,轻度沙漠化土地面积为8 027.16 km2,潜在沙漠化土地面积为92.46 km2。通过坡度分析发现,0°～2°的平地是长江源区的主要坡度类型,也是沙漠化土地主要的分布区域。     

1975—2018年民勤绿洲沙漠化过程及其驱动机制

根据1975—2018年民勤绿洲土地沙漠化分类体系及遥感影像数据,探究了民勤绿洲沙漠化时空变化过程;选取影响绿洲沙漠化的自然与人为驱动因子,运用主成分分析方法定量评价了民勤绿洲沙漠化过程的主要驱动力。结果表明：1975—2018年沙漠化程度以重度沙漠化为主,轻度、中度、重度和严重沙漠化面积均呈减少趋势,以2000年为界表现为先发展后逆转趋势;1975—2000年,轻度、中度、重度沙漠化重心总体向东北方向迁移,严重沙漠化的重心向西迁移,沙漠化有向绿洲东北部和巴丹吉林沙漠发展的趋势;2000—2018年轻度沙漠化的重心向西北方向迁移,中度、重度和严重沙漠化重心相对稳定,绿洲沙漠化发展得到明显控制。在绿洲沙漠化过程中,人为因素贡献率为39.53%,自然与人为综合贡献率为26.58%,自然因素贡献率为10.77%,人为因素是民勤绿洲沙漠化的主要驱动力。水资源极度匮乏是绿洲沙漠化的决定因素,在以后的防沙治沙工作中,合理调控人类的生产经营活动,优化干旱区水资源配置,可从源头上治理民勤绿洲的沙漠化。     

高寒草地沙漠化土地固碳潜力分析——以黄河源区为例

沙漠化过程导致草地生态系统的退化和土壤有机碳的流失,增加了陆地生态系统向大气CO_2的排放,使退化土地就成为陆地重要的碳源之一.然而,通过有效的沙漠化防治,沙漠化过程能够得到一定程度的控制,退化土地也会得到恢复.沙漠化土地的恢复将是增加陆地碳汇,减少大气CO_2的有效途径之一.黄河源区沙漠化土地处于正在发展和强烈发展阶段,沙漠化形势严峻.目前沙漠化土地面积达3 519.97 km~2,其中轻度沙漠化土地面积占45.82%、中度沙漠化占26.20%、重度沙漠化土地与极重度沙漠化土地面积分别占13.80%和14.18%.我们设想通过沙漠化治理.使极重度、重度、中度沙漠化得到恢复并转变为轻度沙漠化土地,这将使1907.27 km~2的沙漠化土地得到恢复.根据目前沙漠化土地土壤有机碳密度,我们初步估计将会有10.25×10~6 t的土壤有机碳能够得到固定.在固定的土壤碳中,极重度沙漠化土地、重度沙漠化土地和中度沙漠化土地贡献分别为4%,30%,36%.因此,目前黄河源区沙漠化土地具有较高的固碳潜力,通过沙漠化的有效治理,不仅能够改善区域生态环境,促进区域社会经济的可持续发展,而且将使黄河源区成为陆地碳汇的重要区域.     

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。     

青藏高原沙漠化土地空间分布及区划

利用野外调查数据、遥感影像和已有研究成果,构建了一套适用于青藏高原沙漠化土地的分类分级指标体系及遥感解译标志。以此为基础,选取目视解译法监测青藏高原沙漠化土地的空间分布特征。结果表明：2015年青藏高原沙漠化土地面积392 913km²,占高原土地总面积的15.1%,主要包括沙质沙漠化土地、砾质沙漠化土地和风蚀残丘3种类型。沙漠化土地以中度和轻度沙漠化土地为主,重度和极重度沙漠化土地面积仅占沙漠化土地总面积的12.2%。空间上,沙漠化土地集中分布在高原的北部和西部地区,其他地区零散分布。自东南向西北,沙漠化土地面积逐渐增大,沙漠化程度不断加重。以沙漠化土地空间分布数据（面积、类型、程度、空间特征和驱动因素）为基础,结合气候、地貌、第四纪沉积物和人类活动等数据,将青藏高原沙漠化区划分为雅鲁藏布江半干旱高山宽谷沙漠化区、藏北青南高寒高原面沙漠化区、柴达木干旱盆地沙漠化区、黄河上游半干旱河流盆地沙漠化区和“三江”流域湿润半湿润高山沙漠化区。     

中亚地区土地沙漠化遥感监测——以土库曼斯坦为例

以土库曼斯坦国为例,以MODIS遥感影像为数据源,通过地表反照率和植被指数建立Albedo-NDVI特征空间,并对Albedo-NDVI特征空间含义进行扩展,建立沙漠化分级指数模型,提取2000-2012年间土地沙漠化动态信息,在此基础上研究沙漠化土地时空变化特征。研究表明：（1）13 a来,土库曼斯坦地区土地沙漠化面积总体呈减少趋势,沙漠化总面积减少了9 332.61 km²,但沙漠化程度加深,极重度沙漠化和重度沙漠化面积分别增加了2 173.27 km²和43 428.47 km²;（2）极重度沙漠化和重度沙漠化面积的增加主要由轻度沙漠化转化而来,非沙漠化土地在13 a间增加了9 332.61 km²,占非沙漠化土地的12.4%;（3）2000-2012年,13 a间各沙漠化土地类型的重心呈现由西北向东南迁移,再向北迁移的过程,平均向北迁移了89.55 km,其中轻度沙漠化重心迁移最为明显,为148.41 km。     

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。     

甘肃河西地区沙漠化遥感监测评估

 河西走廊位于我国西北干旱半干旱区,由于自然环境的变化和人为因素的影响,生态环境脆弱,沙漠化严重。随着遥感和GIS的发展,为沙漠化研究提供了有效的途径。利用2002和2008年6～8月的MODIS数据（空间分辨率为1 km）,采用改进型土壤调节植被指数（MSAVI）、地表反照率（ALBEDO）、陆地表面温度（LST）、植被覆盖度（FAVI）和温度植被旱情指数（TVDI）作为沙漠化程度的指标,对河西地区沙漠化特征进行了研究。结果表明：河西地区荒漠化土地面积较大,占总面积的50%以上。2008年的荒漠化土地面积比2002年减少了6 431.64 km²,非荒漠化土地和轻度荒漠化土地面积增加,分别增加了2.55%和0.26%;中度、重度和极重度荒漠化土地减小,分别减小了1.40%、1.09%和0.31%。荒漠化的逆转速度大于发展速度,呈现整体逆转,局部发展的趋势。研究区荒漠化土地以轻度荒漠化为主,2002年和2008年分别占23.64%和23.90%;其次为中度,分别为18.47%和17.07%;重度所占比例分别为12.71%和11.62%;极重度所占比例很小,不到1%。降雨和风速对沙漠化的逆转起主要作用,2008年的降水比2002年多,风速小。     

松嫩平原西部沙漠化空间格局及其变化的图形信息特征分析

基于RS和GIS技术,利用1986年、1990年和2003年松嫩平原Landsat TM遥感影像,对遥感数据进行人机交互式解译,研究土地沙漠化现状与动态变化,借助于地学信息图谱理论、空间分析和转移矩阵方法分析土地沙漠化的演变过程和时空特征。结果表明:1986-2003年松嫩平原沙漠化土地以潜在及非沙漠化、中度和轻度沙漠化土地为主,1986年、1990年和2003年分别占土地总面积的88.13%、90.06%和85.63%;1986-1990年土地沙漠化发展速度为1 810.69 km2/a,逆转速度为1 857.45 km2/a,沙漠化扩展速率降低,沙漠化程度减缓,1990-2003年沙漠化土地发展速度为688.37 km2/a,逆转速度为539.57 km2/a,沙漠化土地快速蔓延,沙漠化程度加重;1986-2003年土地沙漠化过程中存在渐变与跃变两种方式,因此要遵循土地适宜性原则,慎重开发和利用区域土地资源。     

甘肃省2004-2009年土地沙漠化时空变化分析

基于遥感和GIS技术,选取2004年和2009年的TM和ETM遥感数据,并辅以甘肃省地形图及其他资料,通过野外调查和人机交互解译,采用转移矩阵分析研究甘肃省沙漠化土地面积、程度、类型变化及区域分异,并对其变化因素进行了分析.结果表明,总体上甘肃省沙漠化土地面积在减少,沙漠化程度在减轻,土地沙漠化呈现逆转的态势,但玛曲县沙漠化土地面积有所增加.一方面是由于气候变化和降水减少,导致黄河河道来水量减少,河道滩地裸露,原来的水域变化为固定沙地;另一方面是由于过度放牧,使大面积的非沙漠化土地变为流动、固定、半固定沙地,导致沙漠化进一步加剧.     

近10年来黑河流域生态环境变化特征分析

对比分析黑河流域13万km^2范围内2000年遥感影像数据资料及1987年流域遥感影像资料，结果表明：近10年来黑河流域生态环境总体上仍然向恶化方面发展，流域内天然森林分布面积减少6.35%，中游取代下游成为流域沙漠化发展的主导区域，上游区土沙漠化发展最为迅速；下游草地生态退化十分强烈，草地面积减少达2095.39km^2。但局部或生态环境的某些方面出现明显逆转。     

近30 a来毛乌素沙地及其周边地区沙漠化动态变化过程研究

 使用1977年和1986年的沙漠化数据以及2000年和2005年的遥感影像来分析毛乌素沙地及其周边地区在不同时期的沙漠化土地空间分布以及动态变化过程。为了使各个时期的数据具有可比性,采用了与1977年和1986年相同的沙漠化程度分类方法,建立遥感判读标志,采用目视解译的方法得到了2000年和2005年的沙漠化数据。结果显示,自1977年以来毛乌素沙地及周边地区3种程度的沙漠化土地面积都呈持续下降趋势,且轻度沙漠化土地面积减少最快;总沙漠化土地面积在1986—2000年减少的最快;就沙漠化土地的空间分布而言,各个时期都主要集中分布在自然条件较差的鄂托克旗、鄂托克前旗和乌审旗;在1977—2005的近30 a间,各个旗、县的沙漠化土地面积也都持续减少,无论时间上还是空间上,研究区的沙漠化土地都处于全面逆转阶段。     

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。     

陕北长城沿线地区1986-2000年沙漠化动态变化分析

 以毛乌素沙地的东南缘部分——陕北长城沿线地区为研究区,以1986—2000年沙漠化动态数据为依据,分析了陕北长城沿线20世纪80年代中期到2000年沙地变化情况。结果表明:该地区14 a来沙漠化土地减少735.1 km2,局部处于稳定的逆转过程,沙地逆转以半固定沙地和半流动沙地为主。但耕地、草地和林地沙漠化仍非常严重,而且新增沙漠化土地中极重度沙漠化土地所占比例较大。近14 a来,沙漠化逆转的原因主要是人类采取了一系列积极的治理沙地措施和国家政策导向。但是由于人口的增加,滥垦、滥牧和滥樵的继续存在,及大规模煤矿资源开发和治理保护的不相协调,致使土地仍在发生沙漠化。