甘肃省荒漠化宏观监测研究

"甘肃省荒漠化宏观监测研究"是全国荒漠化监测的组成部分。文章依据联合国《荒漠化防治公约》中有关规定,结合《全国荒漠化监测技术方案》,首次划定了荒漠化气候类型区,确定了甘肃省荒漠化潜在发生范围;应用先进的"3S"技术与抽样理论相结合的调查方法,对荒漠化本底现状与演变动态进行了全面评价;首次查清了全省荒漠化(风蚀、水蚀、盐渍化)的有关翔实数据并进行了程度分级。结果表明:①甘肃省荒漠化潜在发生范围为2300万hm²,占省实际管辖面积的50.57%,荒漠化土地面积17784918.25 hm²,占荒漠化潜在发生范围的77.33%,占甘肃省实际管辖面积的43.73%。@荒漠化土地按程度划分:轻度荒漠化面积1777482.86 hm²;中度荒漠化面积5464505.98 hm²;重度荒漠化面积5862203.28 hm²;极重度荒漠化土地面积4680726.13 hm²。③荒漠化土地面积按气候区分:干旱区9919533.90 hm²;半干旱区6320399.25 hm²;亚湿润干旱区1544985. 10hm²。④荒漠化土地按类型划分:风蚀荒漠化14290986.25 hm²;水蚀荒漠化2806446.45 hm²;盐渍荒漠化687485.15 hm²。⑤甘肃省沙化土地总体呈蔓延趋势。本监测期沙化上地总面积为1113.4万hm²,占监测总面积200554.0 km²的 55.52%,较1994年增加了18491.32hm²,每年增加37898.26hm²,年递增率为0.34%。     

2004－2014年河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值估算

草地是干旱、半干旱区面积占优势的生态系统,在时间尺度上对其进行生态系统服务价值评估是判断区域生态系统处于改善或退化的主要途径。基于野外调查和遥感分类解译划分的河西走廊荒漠化草地基础数据,首次建立了河西走廊不同类型、不同程度荒漠化草地生态系统服务价值计算和修正方案,评估了第三次（2004年）、第四次（2009年）和第五次（2014年）荒漠化监测期河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值动态变化及服务价值结构。结果表明：（1）2004—2014年间河西走廊草地荒漠化呈现轻微逆转趋势,荒漠化草地面积由519.7万 hm²减少至357.7万 hm²;（2）10年间河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值以损失为主,损失量达209亿元;（3）河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值在时空分布、荒漠化类型和程度方面存在显著差异;（4）河西走廊荒漠化草地生态系统服务倾向于气候调节、净化环境和水文调节功能。     

河西走廊草地荒漠化动态及驱动因素

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化,是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础,结合同时期的气象和年鉴数据,利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法,分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律,在此基础上,量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明：（1）河西走廊草地荒漠化威胁持续存在,2019年,荒漠化草地面积为371.93万hm²,占河西走廊草地总面积的43.7%,荒漠化程度以中度为主,占比为65.58%。（2）2009—2019年,荒漠化草地面积减少134.68万hm²,草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数,除金昌市外,酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。（3）驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中,年降水量增加有助于荒漠化逆转,年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关,其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。     

青海省龙羊峡库区沙漠化遥感监测

利用1987年和2000年美国陆地卫星TM数据资料,对青海省龙羊峡库区13 a来土地沙漠化面积、分布、发展等动态进行了监测,发现龙羊峡库区沙漠化总面积的净扩大量并不很大,只有15 220.6 hm²,沙漠化面积以平均每年1 170.8 hm²的速度递增,年递增率为0.55%,但沙漠化程度加大、等级增高的趋势明显。     

内蒙古河套灌区作物种植结构变化及其驱动因素

农业种植结构是区域农业生产的重要部分,是决定区域水、土资源分配的核心。以2000—2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础,结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定,构建了基于阈值分割的作物识别方法,分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素。结果表明：玉米等4类作物种植面积变化趋势存在差异,其中玉米种植面积71.1×10³—199.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;小麦49.3×10³—249.2×10³ hm²,呈波动下降趋势（P<0.001）;向日葵140.2×10³—337.4×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;番瓜6.4×10³—68.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）。研究时段内向日葵发生转换的面积最大,向日葵种植用地向玉米、小麦和番瓜转移面积为107.9×10³ hm²。作物种植面积变化驱动因素是引黄水量、地下水埋深、气温、人口活动、社会经济发展（GDP）和城市建设因素共同作用的结果。     

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。     

甘肃省沙漠化监测结果

甘肃省于1994年进行了首次沙漠化土地普查,1999年进行了第二次荒漠化(沙漠化)土地监测。根据普查和监测结果,全省沙漠化土地(包括沙漠、戈壁)总面积约14万hm²,占全省总面积的31.1%,分布在全省7个市(州)的23个县(市、区),绝大部分分布在河西5市(占98.2%)。沙漠化土地平均年递增率0.38%。     

甘肃省张掖市土地荒漠化发展动态及成因探析

张掖市土地荒漠化的面积由新中国成立初到1993年增加了一倍,1999年比1993年增加59265hm²;土地荒漠化的发生与发展是自然和人为因素综合作用的结果,自然因素是土地荒漠化发生与发展的客观原因,但在具体的时间和空间范围内,人为因素是导致土地荒漠化发生、发展和加剧的最直接、最主要因素。对于客观原因形成土地荒漠化的作用,人类在有限的发展过程中很难改变,人类能做的仅仅是在认识土地荒漠化形成的人为原因的基础上,通过改变自身的行为来抑制土地荒漠化进程,恢复退化的自然植被。人为因素的作用体现在人口激增、不合理的生产活动和政府决策失误三个方面,不合理的生产活动表现为超载过牧、过度垦荒、过度樵采、水资源利用不当等方面。     

内陆河流域治理政策的生态环境效果评价——以民勤绿洲为例

西北内陆河流域治理政策作为国家重要生态环境治理政策受到广泛关注。以石羊河流域生态环境退化最为严重的民勤绿洲为研究区,结合历史文献数据、问卷调查数据、遥感影像数据,运用描述性统计分析和土地荒漠化遥感监测,对比分析石羊河流域治理政策实施初期和实施7 a后农户开荒、用水、种植行为的变化以及生态环境对农户行为变化的响应。结果表明：（1）政策实施7 a上游来水量累积增加了4.44亿m³;农户停止了开荒行为,人均耕地由≥ 0.33 hm²减少到 ≤0.17 hm²,农户用井水灌溉的比例减少17.9%,灌溉方式向更节水的沟灌、膜上灌、喷灌发展;农户减少耗水作物小麦与籽瓜的选择频数和种植面积;生态移民迁出1.05万人,平均每年输转农村剩余劳动力5.61万人。（2）近60%的农户认为该区整体生态环境变好,且荒漠化遥感监测显示2013年该区重度、中度和轻度荒漠化面积分别减少0.24%、5.35%、3.5%。近90%的农户认为环境的改善与流域治理有关。     

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。     

Desertification evolution prediction for lake area of Minqin oasis based on integration of GIS and cellular automata

The Minqin oasis is surrounded on three sides by the Tengger Desert and the Badanjilin Desert, and it prevents these two deserts from converging. However, in recent years it has become the worst ecological environment in the Lake area due to deficient water resources, continual declines in the groundwater level and quality (increasing mineralization and salination), which are causing increasing desertification. In this study, Landsat Thematic Mapper (TM) remote images from 1992, 1998, 2002, and 2006 of the Lake area of the Minqin oasis are interpreted to analyze the desertification evolution. A combination of an ArcObjects module and a cellular automata model is used to build a model simulating the desertification dynamics; the forecasting accuracy of this model is shown to reach up to 90%. The desertification situation in 2012 is forecasted by this model, and the results showed that, from 2006 to 2012, the green land area will be reduced by 999.92 hm² (1.59 percent of the total oasis area), the desertification land area will be reduced by 3,000.68 hm² (4.78 percent of the total oasis area), and sand land area will increase by 4,000.6 hm² (6.37 percent of the total oasis area). The sand land is predicted to become more widespread, and more than 18% sand land will be distributed in the center of green land in the Lake area. In other words, more and more abandoned green land (ruined farm land) will be transformed into sand land, and this will intensify the desertification.     

基于元胞自动机民勤绿洲湖区荒漠化演化预测

民勤湖区是民勤绿洲中生态环境最为恶劣的地区,土地荒漠化问题十分突出。以民勤绿洲湖区为例,解译1992年、1998年、2002年和2006年TM卫星影像,分析其荒漠化动态变化情况,利用ArcObjects模块结合地理元胞自动机理论构造荒漠化动态模拟模型,通过对比2006年的预测数据与实际数据,对模型进行参数调整和预测检验。预测结果表明,模型预测的准确性达到90%。最后对2012年该区土地利用状况做出预测,进而对荒漠化的发展趋势进行预测分析。     

甘肃治沙研究工作的主要进展

甘肃省是中国沙漠分布面积较大且荒漠化危害严重的省份之一。全省有沙漠、戈壁和荒漠化土地1428.9万hm²,占全省土地总面积的31.81%,风沙线长达1600km,并仍以543hm²·a^-1的速度扩展。荒漠化的发生和发展给荒漠化地区的生态环境、自然资源、社会经济发展和人民生活水平带来严重的破坏或威胁。40多年来,经几代人的长期不懈努力,甘肃的防沙治沙取得了辉煌的成就,并于1991年被我国政府授予"全国治沙先进省"称号。从资源环境考察、治沙技术措施研究、应用基础研究、治沙技术推广、对外技术交流与合作等五个方面对甘肃的防沙治沙研究工作进行了总结。通过总结与思考,提出了甘肃今后防沙治沙的总体思路与对策。     

基于线性光谱混合模型(LSMM)的民勤绿洲荒漠化治理效果评价

民勤绿洲是干旱荒漠化的典型区域，生态系统脆弱，对该区域的荒漠化治理效果进行评价可以为其生态修复政策的制定和管理提供参考。采用线性光谱混合模型（LSMM），将Landsat影像中的土地覆盖信息进行有效分解，通过分解后光谱在直方图上的特征值，确定合适的阈值，对荒漠化土地进行分类，分析荒漠化土地类型的时空变化特征，对民勤绿洲1992—2017年荒漠化治理效果进行评价。结果表明：（1）1992—2005年民勤绿洲荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差175.47 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。（2）2005—2017年荒漠化改善面积大于加剧面积，两者相差174.18 km²，荒漠化改善，治理效果显著。（3）1992—2017年民勤绿洲荒漠化总体趋于改善，局部地区加剧。其中，坝区和泉山区的荒漠化改善面积大于加剧面积，两者分别相差47.63 km²和52.79 km²，荒漠化改善，治理效果显著；而湖区荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差36.83 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。     

黑河中游张掖地区沙漠化土地动态变化

在我国的西北干旱区,由于所处的自然地理位置生态环境脆弱,加之人类不合理的经济活动,使得该区土地沙漠化现象严重,生态环境恶化。位于黑河流域中游的张掖地区,是我国西北地区重要的商品粮生产基地。由于近年来人口、经济快速增长的压力和人类对土地资源不合理的开发利用,产生了土地沙漠化等一系列环境问题,而且土地沙漠化总体呈上升扩展的趋势,严重地阻碍了绿洲经济和社会的持续、稳定发展。以1994年和2000年具有相同时相(秋季)的Landsat TM4、3、2波段(分别赋予红、绿、蓝三种颜色)、分辨率为30m的标准假彩色合成卫星影像的两期TM影像为信息源,利用Erdas8．4遥感图象处理软件、Arcinfo8．1和Arcview3．2等GIS软件,对黑河流域中游张掖地区的沙漠化土地进行了动态监测研究和分析。结果表明：研究区的沙漠化土地类型共有8类,分别为流动沙地(丘)、半固定沙地(丘)、固定沙地(丘)、风蚀残丘、戈壁、闯田、潜在沙漠化土地和非生物治沙工程地;张掖地区各类沙漠化土地发展和逆转同时存在,1994-2000年沙漠化土地面积增加了642．17km^2。其中,临泽、山丹、民乐和肃南4县的沙漠化土地面积增加了714．85km^2,而张掖市和高台县沙漠化土地面积减少了72．68km^2。从总体上来看,全区的各类沙漠化土地变化仍呈上升扩展的趋势。     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。     

Spatio-temporal analysis of land-use conversion in the eastern coastal China during 1996–2005

Based on the acquaintance of the regional background of urban-rural transformational development and investigations on the spot,this paper discusses the holistic situation, dominant factors and mechanism of arable land loss and land for construction occupation in the coastal area of China over the last decade,with the aid of GIS technology.Conclusions of the research are summarized as follows：（1）the arable land had been continuously decreasing from 1996 to 2005,with a loss of 1,708,700 hm^2 and an average decrement of 170,900 hm^2 per year;（2）land for construction increased 1,373,700 hm^2 ,with an average increment of 153,200 hm^2 per year;（3）total area of encroachment on arable land for construction between 1996 and 2005 was 1,053,100 hm^2 ,accounting for 34.03%of the arable land loss in the same period,the percentages of which used for industrial land（INL）,transportation land（TRL）,rural construction land（RUL）and town construction land（TOL）are 45.03%,15.8%,15.47%and 11.5%,respectively;and（4）the fluctuation of the increase of construction land and encroachment on arable land in the area were deeply influenced by the nation＇s macroscopic land-use policies and development level of regional economy.The growth of population and advancement of technology promoted the rapid industrialization, construction of transportation infrastructures,rural urbanization and expansion of rural settlements in the eastern coastal area,and therefore were the primary driving forces of land-use conversion.     

基于遥感的民勤绿洲植被覆盖变化定量监测

基于混合像元条件下的TM影像植被覆盖度遥感反演,定量研究了甘肃省民勤绿洲1987年至2001年植被覆盖时空变化的规律与特点。结果表明,15年中,民勤绿洲的植被覆盖发生了很大的变化,农田植被(耕地)面积增加了53.11%,而中、高盖度植被的面积却减少了25.21%,这对民勤绿洲的长久生态安全构成了严重的威胁。民勤绿洲植被覆盖变化的空间转化过程复杂,但总体属于开垦—植被退化型。15年中因开垦和植被退化而损失的中、高盖度植被达42204.81hm2,占原面积的81.73%,而且损失的主要是绿洲边缘的防风固沙植被,其中因开垦损失的面积为18776.08hm2,占损失面积的44.5%。超采地下水引起的地下水位快速下降是导致绿洲边缘天然和人工灌丛植被退化的主要原因。控制开垦并培育相对稳定的灌丛型植被,应该是研究区生态环境建设的重点。     

干旱区耕地质量等级评价及土壤养分与盐渍化的分析研究 ——以民勤绿洲为例

为整体掌握民勤绿洲耕地质量、土壤养分以及盐渍化状况等,充分利用县域耕地资源,分析研究民勤绿洲耕地质量等级划分及其耕地土壤养分和盐渍化现状,为及时准确掌握绿洲耕地地力状况提供科学依据,同时为绿洲耕地土壤养分、盐渍化障碍提供改良措施。基于农业农村部《耕地质量调查监测与评价办法》(农业部2016年第2号)和《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)的相关要求,构建民勤绿洲县域评价体系,通过综合运用空间分析、模糊数学、层次分析和综合指数等方法,对民勤绿洲耕地质量等级进行综合评价。结果表明:(1)民勤绿洲耕地质量平均等级为3.26等;分布有一至七等级地,八、九、十等级地没有分布;以三、四等级地为民勤绿洲耕地的主要等级分布,面积占比分别为31.63%、28.27%。泉山区中部和坝区灌溉农业区多分布一、二等级地。湖区灌溉区多分布三、四等地。在绿洲边缘带较多分布五、六、七等地。(2)民勤绿洲耕地土壤有机质平均含量在10.00~15.00 g·kg^-1之间,全氮平均含量在0.50~1.00 g·kg^-1之间,总体处于较低水平。有效磷和速效钾总体处于中等水平。昌宁区、泉山区与坝区交界东北部以及湖区镇(昌宁镇、东湖镇、南湖镇、泉山镇、西渠镇)耕地土壤养分平均含量较均低。(3)民勤绿洲盐渍化耕地的面积为32240.36 hm²,占民勤绿洲耕地总面积的30.09%;主要以轻度盐渍化为主。轻度盐渍化多分布在湖区红沙岗镇、红沙梁镇、西渠镇等镇;中度盐渍化分布在昌宁镇以及环河区沿风沙线一带。其评价结果对民勤绿洲耕地资源的科学管理和可持续利用以及绿洲农业的发展具有重要意义。