近50a来科尔沁地区沙漠化土地的动态监测结果与分析

在明确了沙漠化土地的程度分级及其指标、监测方法的基础上,对科尔沁地区近50 a来的沙漠化土地进行了遥感动态监测和分析。结果表明:科尔沁地区20世纪50年代未至70年代中期,是沙漠化土地扩展速度最快的一个时期,总面积增加了9 084 km²。从70年代中期到80年代后期,沙漠化土地继续呈快速增长之势,增加了9 624 km²;进入90年代,沙漠化过程呈现出逆转的趋势,沙漠化土地总面积由1987年的61 008 km²,减少到2000年的50 142 km²,减少了10 866 km²。就近50 a来沙漠化土地变化的整体而言,经历了发展-再发展-逆转的过程。到2000年,科尔沁地区的沙漠化态势依然是严峻的。但从整个发展过程来看,沙漠化已呈现逆转的趋势。整个区域的生态环境在改善,环境容量在提高,继续发展下去,有望进入良性循环以保障生态环境与社会经济的可持续发展。     

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。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

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。     

21世纪初科尔沁沙地沙漠化土地变化趋势

以2000年和2005年TM影像为信息源,在建立目视解译标志的基础上,利用GIS的图像、数据处理功能,对科尔沁沙地近5年来土地沙漠化动态变化进行监测。结果表明,科尔沁沙地沙漠化面积由2000年的22423.1 km² 变为2005年的22422.4 km²,仅以0.14 km²·a^-1的速度减少,表明该区沙漠化面积不断加剧的态势得以控制并趋于相对稳定状态;不同类型土地的沙漠化动态变化程度不一,原沙漠化土地沙漠化程度明显减轻,沙漠化逆转与恶化面积的差值为958.9 km²,但监测期间有113.3 km²非沙漠化土地沙漠化,发展速度为22.7 km²·a^-1,这一态势值得引起足够重视。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

中国北方草原沙漠化发展过程及其成因分析——以内蒙古苏尼特左旗为例

利用遥感监测和实地调查研究相结合的办法,研究分析了中国北方草原沙漠化动态变化趋势和发展原因。结果表明:苏尼特左旗沙漠化形势非常严峻,包括北部广阔草原地区的沙漠化和南部沙丘活化两大类型。苏尼特左旗在过去30余年里,沙漠化土地总面积在增加,而沙漠化指数（ADI）在2000—2005年间略有减小,反映出2000—2005年间研究区沙漠化程度略有恢复。研究区两大类沙漠化土地发展变化趋势并不相同,草原沙漠化在过去30余年里一直在发展,由斑块状向片状发展;而沙丘活化则在1973—1987年间强烈发展,在1987年以后则呈现出恢复逆转的态势,沙丘活化对气候变化表现出较高的响应,揭示出苏尼特左旗南部沙漠化的发展受人类活动影响较小,主要与气候变化有关。北部大面积的草原沙漠化与气候变化趋势不完全一致,主要随着人类过渡放牧活动或者大规模保护恢复活动,而发生沙漠化严重程度的加剧或减缓。苏尼特左旗的沙漠化发展状况表明,中国北方草原沙漠化发展以人类活动占主导地位,且以斑块状向连片发展为主要形式,其中围绕居民点和水源的沙漠化发展最为突出。实践表明,科学管理人类活动完全可以减缓甚至恢复中国北方草原区的沙漠化土地。     

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。     

科尔沁沙地不同尺度上沙丘景观格局动态变化分析

研究了科尔沁沙地过去30 a不同尺度上沙丘景观格局及其动态变化。结果表明,大尺度研究区（892.74 km2）从1975—1995年流动沙丘面积、斑块数、景观面积百分比和最大斑块指数逐渐增加;1995—2005年流动和半流动沙丘面积减小,半固定沙丘和固定沙丘面积增加。中尺度（110.42 km2）和小尺度（14.14 km2和14.10 km2）研究区从1975—1985年流动沙丘面积、斑块数增加,1985年后流沙面积减小。通过沙漠化过程指数计算表明,大尺度上沙漠化经历了发展（1975—1995年）—逆转（1995—2005年）的过程,中尺度和小尺度上,沙漠化经历了发展（1975—1985年）—逆转（1985—2005年）的过程。科尔沁沙地不同尺度上景观结构变化具有差异性,显示出景观空间格局变化存在尺度效应;景观格局变化主要受流动沙丘斑块变化的影响,而这一变化的主要原因是人类生产活动引起的。     

Mapping the dynamic degree of aeolian desertification in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010

The Shiyang River Basin is an area of China that is severly affected by aeolian desertification. Thus, we established an aeolian desertified land classification system for visual interpretation, which classified the Aeolian Desertified Land(ADL)into Slight(SL), Moderate(M), Severe(S) and Extremely Severe(ES) according to the severity. Imagery of Landsat series(acquired in 1975, 1990, 2000 and 2010) were employed to monitor the status, trend and spatial pattern of aeolian desertification, especially to map the overall spatial pattern of ADL dynamics by proposing a new Dynamic Index(DI) in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010. The results show a generally decreasing trend from 1975 to 2010. However, the ES ADL kept increasing throughout the whole study period. Moreover, the area of ADLs with different severity increased with increasing severity, this S and ES ADLs dominated characteristics of aeolian desertification was contrary to those sandy lands in eastern China where was dominated by SL and M ADLs. Among the three sub-periods of 1975-1990, 1990-2000 and 2000-2010, the first two were the restoration stage, while the last one was the expansion stage of aeolian desertification. Moreover, all these new ADLs occurred in Minqin County during 2000-2010, indicating a detrimental increase of aeolian desertification in Minqin, and the concentration of ADLs toward the lower reaches of the Shiyang River Basin.The DI works well to identify areas with desertification changes no matter the sub-periods. Moreover, DI results disclosed a stable status of aeolian desertification, and the DI decreased with increasing ADL severity. These results indicate that it will be difficult to control the expansion of aeolian desertification in Minqin County over an extended period of time.Thus, we suggest effective and long-lasting aeolian desertification control programs in the Shiyang River Basin, especially in Minqin, and SL and M ADLs should have priority in facilitating a quick reversal of aeolian desertification.     

呼伦贝尔草原沙漠化土地动态变化过程研究

对呼伦贝尔草原4个时期的遥感监测表明：呼伦贝尔草原经历了“发展—加速发展—逆转”的沙漠化过程;1984—2000年也是研究区沙漠化发展最为迅速的时期,沙漠化土地增加率为72.1 km²·a^-1;2000年以后,沙漠化土地进入逆转时期,且沙漠化土地以32.4 km²·a^-1的速度减少;沙漠化的发生、发展主要是由于冻土退化及温度升高导致的地表干旱和不合理的人为活动共同作用的结果。而2000年以后沙漠化的逆转,则是一系列有效的沙漠化治理措施的结果。但是研究区人口和牲畜持续增加使土地的压力增加,这造成研究区北部的草地发生了沙漠化,同时,严重沙漠化土地持续增加。减轻土地压力才是沙漠化治理的根本途径。