基于遥感技术的中国北方沙质荒漠化防治建议

根据中国北方地区人类活动对地表组成物质的扰动特征,将中国北方沙质荒漠化土地治理区划分为绿洲周缘农业型沙质荒漠化、农牧交错带农牧型沙质荒漠化、草原牧业型沙质荒漠化三种类型;利用1975年M SS卫星图像数据和2000年ETM卫星图像数据为信息源,在M APG IS软件支持下,采用人机交互方法对沙质荒漠化土地类型进行信息提取,编制研究区1975年和2000年沙质荒漠化土地类型分布图,在根据沙质荒漠化土地类型的变化幅度确定沙质荒漠化土地变化类型的基础上,通过1975年和2000年沙质荒漠化土地类型分布图的叠加分析,查明了中国北方近25年来沙质荒漠化土地的时空演化规律,结合中国北方不同沙质荒漠化土地治理区的自然条件和人类活动特征,提出了中国北方沙质荒漠化土地治理建议。     

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

"3S"技术在沙质荒漠化土地动态监测中的应用

通过建立以单位面积内风蚀地或流沙面积所占百分比、地表植被覆盖度和地表景观为指标的沙质荒漠化土地类型和以沙质荒漠化土地变化幅度为指标的沙质荒漠化土地变化类型分类系统，采用1975年MSS卫星图像数据和1987年、2000年TM卫星图像数据为遥感信息源和野外验证相结合提取沙质荒漠化土地类型的方法，在MAPGIS系统支持下，对位于鄂尔多斯高原和黄土高原接壤地带的1：25万《东胜市》、《榆林县》幅沙质荒漠化土地进行了1975年、1987年和2000年的动态变化分析，得出了1975年至1987年沙质荒漠化土地呈发展状态、1987年至2000年和1975年至2000年呈逆转状态的结果。     

32 a来气候扰动下中国沙质荒漠化动态变化

借助遥感、GIS技术,利用1975年MSS、2000年ETM和2007年CBERS数据、气温和降水数据,采用基于像元的灰色关联度方法,研究1975-2007年气候因素扰动下中国沙质荒漠化时空变化规律。研究结果表明,中国沙质荒漠化虽然在2000-2007年面积减少、程度减轻,但在1975-2007年面积依然呈小幅增加趋势（增加面积为6 179.8 km²,其中重度沙质荒漠化增加面积最大）,程度加重。通过对内蒙古、新疆2个典型区的灰色关联度分析,进而研究全国范围可知,气温对沙质荒漠化变化的作用（沙质荒漠化减轻/加重与气温的相关系数分别为0.973,0.976）大于降水（沙质荒漠化减轻/加重与降水的相关系数分别为0.884,0.882）。气候因素扰动下,沙质荒漠化变化的总体趋势为,沙质荒漠化与气温变化呈正比,与降水呈反比。该趋势以甘肃、陕西为界,界线以西较为明显,而最显著区集中在新疆北部、东部,西藏北部。     

近30年来黄河上游荒漠化时空演变及成因研究

黄河上游地区是中国土地荒漠化的重灾区之一,是中国荒漠化监测和治理工作的重点区域。本文采用MSS、TM、ETM、CBERS四期数据,基于RS和GIS技术,主要采用人工目视解译方法,辅助野外调查验证,得到四期解译数据。对三个阶段的数据进行空间分析,研究1975年到2007年黄河上游荒漠化的时空分布特征,探索演变成因,并结合该区域气温和降水数据,着重分析了其与荒漠化演变进程的关系。结果表明:1975—2007年,从整体变化趋势看,黄河上游地区土地荒漠化面积共增加了3 499.76 km2,其中沙质荒漠化面积增加3 407.62 km2,盐碱质荒漠化面积增加了92.14 km2。从三个阶段的变化趋势看,呈现先增加后减少的发展趋势,2000年之前是荒漠化的增加时期,2000年之后是荒漠化的减少时期。结合气温和降水量数据叠加分析得出,气候变化是黄河上游荒漠化发展的重要原因;地质背景是内因,人类活动起催化作用。     

煤矿区生态自然修复及其人工促进模式探讨

生态自然修复为国家生态修复政策的重要方向;采取有限人工措施实现煤矿区生态的自然恢复促进,符合“双碳”目标背景下的工程实际需求也更具市场应用前景。针对煤矿区3种主要受损土地类型,系统梳理生态自然修复方向的研究成果,研究分析人工促进自然修复的理念内涵,并结合煤矿区受损生态生境特征,探讨煤矿区人工促进生态自然修复的分区分类治理模式及主要技术方向。研究表明,分区分类实施人工促进措施是低扰动、高效率实现煤矿区生态自然恢复的主要策略;具体实施中可在煤矿区生态自然修复潜力评估基础上,构建基于大部免于干扰、关键局部处理原则的人工促进生态自然修复3类区域治理体系,综合选用原有植被保护与促进更新、易扩繁乡土植被建植、微区域土壤重构改良、微地形地貌塑造等技术方法,来充分挖掘煤矿区的生态自然修复潜力,并应在矿区微地形与植被恢复关系、人工促进措施实施区域选择等方面加强研究,以进一步有效提升生态治理效率、降低工程成本。本研究可为经济、高效和稳定地实现煤矿区生态治理目标提供基础理论及技术策略支撑。     

草原农垦区土地沙质荒漠化过程的生物学机制

以沙质荒漠化正处在发展过程的河北坝上地区和沙质荒漠化严重的科尔沁沙地流沙治理区为例,结合国内外已有的研究成果,探讨草原沙质荒漠化的主要生物学机制。指出在草原农垦区开垦和过度放牧引起的土壤细颗粒物质、养分损失,促进了灌木侵入。灌木侵入又加剧了土壤养分、水分空间格局的改变,在灌丛周围形成一个包括微生物在内的土壤肥力富集区,即灌丛"土壤肥岛",而在丛间发生土壤风蚀和水蚀,导致斑块状流沙甚至大面积流沙的出现。诱发荒漠化的不合理耕作、灌溉、盐渍化、过度放牧等过程同样影响菌根菌的密度和接种成功率,从而降低草地生产力。在草原地区的流沙上建立各种固沙植被不仅使流沙地土壤养分、水分异质性加强,而且使沙地景观异质性增加。还提出用土壤颗粒分形维数来表征土地沙质荒漠化的程度,以空间上不同样点土壤属性变异系数（方差与平均值之比）作为沙质荒漠化土壤属性异质性的测度。     

中国三北地区荒漠化区域分类与发展趋势综合研究

中国北方土地荒漠化主要受青藏高原隆升以来形成的构造－沉积特征、水文地质条件、全球气候变化、尤其是亚洲季风等地质背景控制。本文仅对北方沙质荒漠化、水蚀荒漠化两种主要的荒漠化类型的区域地质分布、成因及其发展趋势进行探讨。三北地区沙质荒漠化依成因可分为：就地起沙型、风沙侵入型和土地粗粒化型等。就地起沙型沙质荒漠化主要分布在西部内陆盆地周缘冲洪积扇上，中东部高原、冲积平原上的沙漠边缘地带、沙地内部和流经这些沙漠和沙地的古河道，以及河湖相砂质沉积物和以砂质沉积物为母质的土壤分布区；风沙侵入型沙质荒漠化主要分布在上述沙漠、沙地边缘的下风地带，如巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的东南缘、毛乌素沙地以南的覆沙黄土区、科尔沁沙地以东的辽河平原等；土地粗化主要分布在西部盆地沙漠与戈壁的过渡地带、中东部高原砾质沙草原。沙质荒漠化在毛乌素、科尔沁和浑善达克等沙地、河西走廊的局部地区有所逆转，但三北地区总体上仍呈恶化趋势，尤其是以地表土壤粗化为主的沙质荒漠化的发展更应引起人们的关注。水蚀荒漠化依地质背景之不同可分为土漠化和岩漠化两类，前者主要分布在北方中部黄土高原地区、内蒙古科尔沁沙地南侧的黄土分布区等；后者主要分布于太行山北部、辽宁西北部的基岩山区。晋陕蒙交界地带、甘肃平凉北部、定西地区和科尔沁沙地东南的蒙辽交界处等地水蚀荒漠化形势严峻；以小流域水土流失为主的治理工程使陕西的吴旗、延安、洛川等地和朝阳河中上游地区水蚀荒漠化有所好转。总之，第四纪以来的构造－沉积特征控制着不同类型荒漠化的区域分布，气候变化和水文地质条件控制着漠化的进程，人类不合理的经济活动则更是荒漠化过程的催化剂，尽管在局部、在一定的时间段内可使这一过程得以缓解甚至逆转。     

基于遥感技术的中国北方沙漠及沙质荒漠化土地区划研究

根据影响沙漠、沙质荒漠化土地的地质地貌、植被、气候和人类活动等特征,通过确定地域分异、发生学、多级序列等区划原则,建立了以地质地貌类型组合、气候为沙漠、沙质荒漠化土地区(Ⅰ级区)划分和以沙质荒漠化土地类型空间分布特征为沙漠、沙质荒漠化土地亚区(Ⅱ级区)划分的指标体系。采用遥感方法,将中国北方沙漠、沙质荒漠化土地划分为贺兰山以西干旱沙漠、沙质荒漠化区;贺兰山-大兴安岭干旱、半干旱沙漠、沙质荒漠化区和大兴安岭以东半干旱、半湿润沙质荒漠化区等3个区和17个亚区。并对沙漠、沙质荒漠化土地区进行了现状分析。     

重度石漠化区不同土地利用方式下土壤养分特征

本文以云南省蒙自市西北勒乡碧色寨村石漠化土地为研究对象,基于主成分分析法（PCA）研究岩溶石漠化区不同土地利用方式下的土壤养分特征。结果表明:（1）研究区土壤各养分指标变异系数介于0.14~1.76,不同土地利用方式下,土壤养分状况有较大差异;（2）研究区土壤12项养分指标可归结为3个主成分,所提供的信息占全部信息的90.69%,其中PC1主要包含了全磷、有效磷、速效钾和有效锰,PC2主要综合了有机碳、全氮、全钙和有效锌,有效铁对PC3具有较大的贡献。（3）对不同用地类型土壤养分的主成分得分进行排序,由大到小依次为火龙果地>林地>封育草地>玉米地,表明植树造林及火龙果种植等方式能有效改善石漠化区的土壤养分状况。建议对样区的石漠化治理应以封山育土为前提,以生态恢复为目的,通过种植火龙果与修复林地改善样区土壤状况,逐步形成生态环境与社会经济协调发展的石漠化综合治理体系。      

贵州贞丰—关岭花江喀斯特石漠化地区土壤厚度的空间分布特征

土壤厚度与石漠化发展程度有着密切的关系,土壤也是石漠化地区生态恢复以及农业生产的基础。为了研究典型高原峡谷中-强度石漠化地区的土壤厚度空间分布规律,在土壤厚度野外调查的基础上,利用地统计学方法分析了贵州典型石漠化地区——贞丰—关岭花江小流域土壤厚度空间分布特征及主要影响因素。结果表明:（1）研究区土壤平均厚度仅为26 cm,土壤平均厚度表现为坡耕地>荒地>林地;（2）土壤厚度空间变异性以强度为主,荒地的土壤厚度空间分布连续程度优于林地和坡耕地,林地的土壤厚度空间分布有明显突变性,坡耕地的土壤厚度具有点状分布特征,有耕作物附近土壤厚度较大;（3）土壤厚度与海拔、基岩裸露率、坡度之间均有明显负相关关系;（4）自然和人为因素综合影响下的土壤强侵蚀是研究区土壤厚度分布极为不均的主要原因,对该区域石漠化的治理可以采用工程措施与生物措施相结合的方法。研究结果对研究区石漠化因地制宜地防治及其他地区水土流失防治、生态恢复、农业合理生产具有一定的参考价值。     

Effects of vegetation restoration on soil physical properties of abandoned farmland on the Loess Plateau,China

To improve the ecological environment in China, the Chinese government implemented a country-wide ecological protection and reforestation project (namely the “Grain for Green Project”) in 1999 to return cultivated land with slopes of 25° or more to perennial vegetation. Vegetation restoration reduces soil erosion mainly by changing the soil physical properties. Different vegetation restoration methods might produce different impacts on soil physical properties. In this study, two vegetation restoration methods (i.e., natural restoration and artificial restoration) were compared on abandoned farmland in the typically hilly and gullied areas of the Loess Plateau of Northwest China. In the natural restoration method, the farmland was abandoned to natural vegetation succession without irrigation, fertilization or other artificial disturbances. In the artificial restoration method, the farmland was planted with black locust (Robinia pseudoacacia L.) and watered and cultivated for the first two years. Three soil physical properties (i.e., soil moisture, bulk density and aggregation) were investigated under the two vegetation restoration methods. The results showed that the soil moisture and soil bulk density were higher under artificial restoration than under natural restoration within the first three years of vegetation restoration. By the fourth year, the soil moisture and soil bulk density were higher under natural restoration than under artificial restoration. For the stability of soil aggregates?>?0.25 mm, the soil aggregates in the 0-20 cm soil layer were more stable under artificial restoration than under natural restoration, while the results were the opposite for the 40-60 cm soil layer. Overall, the soil physical properties were continuously improved during the restoration of vegetation on abandoned farmland. In choosing between vegetation restoration methods, natural restoration is preferable to artificial restoration, but artificial intervention is needed during the first three years.     

沙质荒漠化的遥感监测与评估──以中国北方沙质荒漠化区内的实践为例

土地荒漠化已成为受其影响地区经济发展和环境保护的一个重要障碍,及时了解其过程、现状和发展趋势,对确定荒漠化防治的战略和措施均有重要意义。本文以我国北方沙质荒漠化为研究对象,对其开展了遥感监测和评估及其方法论的研究。结果表明,在沙质荒漠化土地程度分级和遥感监测判别指标体系确立后,采用合适的方法可以在短时间内完成大范围的动态监测,使对土地沙质荒漠化的定量评价成为可能。     

青海湖地区生态环境动态变化遥感监测

由于青海湖地区的生态环境较为脆弱，且人类活动进一步加剧，人口、资源与环境的矛盾日渐突出，因此，近年来．青海湖及其周边地区的生态环境出现了明显变化，主要表现在水位下降及水域面积减小、草原退化、沙质荒漠化土地面积扩大等。文章采用1975年MSS卫星图像及1987、2000年TM卫星图像作为遥感信息源，并结合地理信息系统方法，旨在查明青海满地区耕地、沙质荒漠化土地和水域等生态环境要素的时空演化规律，为青海湖地区实现资源开发与环境协调发展提供科学依据。监测结果表明，25a来，青海湖地区的耕地及沙质荒漠化土地面积出现明显的扩大，而水域面积出现明显缩小，同时由于湖周各河流土壤侵蚀的加剧，在部分河流入湖处泥沙淤积较为严重，生态环境出现明显恶化。     

典型喀斯特石漠化地区植被动态监测与土地利用变化的影响分析

基于2001至2014年MOD13Q1数据集、数字地面高程数据以及中梁山地区多期土地覆盖数据,进行植被覆盖度（FVC）估算及其变化趋势模拟、多期土地利用转移矩阵分析,探讨中梁山地区植被覆盖度动态变化特征、土地利用的时空变化特征以及土地利用和地形同植被覆盖度间的响应机制。研究结果表明:中梁山76.69%的区域为植被改善区,退化区面积占总面积的10.12%,存在明显的改善趋势,生态情况得到良好恢复;人类活动对中梁山区域影响方式主要表现为耕地向林地和建设用地转化的特点;植被生长趋势的空间异质性与坡度有关,坡陡区植被改善面积约为退化面积的14倍,缓坡区仅为7倍;植被退化现象受人览活动的影响较大,而人类晃动对植被改善影响较小,植被改善主要与植物的自然生长演替有关。      

中国沙漠化研究的理论与实践

中国的沙漠化研究的理论与实践在过去的十多年里取得了一些成果。据此,本文对沙漠化的概念、成因、过程、指征、后果、发展趋势及其治理等方面进行扼要的介绍。研究表明,沙漠化是一种人为活动与自然资源、环境不相协调所产生的以风沙活动为主要标志的土地退化过程。我国北方沙漠化土地的蔓延速率从50年代末期至70年代中期的年均1560km²发展到近十多年来的年均2100km²;实践证明,沙漠化土地作为一种土地资源可以通过合理的整治过程而恢复其原有的生产潜力。     

基于植物多样性恢复和保护的石漠化土地整理模式——以贵州撒拉溪和花江示范区为例

本文选取贵州毕节撒拉溪与关岭-贞丰花江示范区为研究对象,通过植物多样性和土地利用调查,掌握示范区植物种类、分布状况和生长特性,土地利用状况以及土地整理程度,选育植物先锋物种,结合模式构建的理论依据和边界条件,根据石漠化土地整理工程分区治理方法,在生态型土地整理技术体系的指导下,针对两个示范区具体情况分别提出温凉喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化土地整理与混农林业复合经营模式和干热喀斯特高原峡谷中-强度石漠化土地整理与特色经果林集约经营模式。结果表明:(1)植物多样性本底调查是基于植物多样性恢复与保护的石漠化土地整理的基础,项目实施后还应对植物多样性进行动态监测。(2)土地整理规划设计应融入生态理念,构建基于植物多样性恢复和保护的石漠化土地整理模式,有助于生态修复和重建脆弱生态环境:2011-2014年期间,毕节撒拉溪示范区植被覆盖率上升8.51%,无石漠化面积扩大22.53 hm2;关岭-贞丰花江示范区植被覆盖率上升4.47%,无石漠化面积扩大13.2 hm2。(3)模式的构建依托于技术体系,毕节撒拉溪示范区主要采用潜在-轻度石漠化人工种草与草地生态改良丰产栽培技术、以金银花(Lonicera japonica)为主的坡地植物篱保水固土技术等进行模式构建;花江示范区选取以花椒-玉米为主的林粮空间优化配置技术、以皇竹草-苜蓿草为主的草地营养优化配置技术等构建经营模式。