基于3S技術的塔里木河中游荒漠化驅動力分析

丁守杰 柴政 崔彥軍

（兵團林業(yè)工作管理總站新疆烏魯木齊830013）

據(jù)權威資料顯示，目前全球沙化土壤正以每年50000—70000km2的速度擴展，有10億以上的人口、40%以上的陸地表面受到荒漠化的影響，荒漠化主要集中在干旱、半干旱地區(qū)。但是人類活動，如對大自然的過度開發(fā)、破壞森林植被等，也是不可忽視的重要原因[1]。以往的研究表明[2-5]，土地荒漠化主要有5種基本表現(xiàn)類型即土地沙質荒漠化、土地鹽堿化、植被退化、湖泊萎縮濕地減少和耕地肥力下降。

本文根據(jù)通過對 1973、1992、2000 的 MSS，TM，ETM遙感影像的處理，分析土地覆被類型在時間和空間尺度上的變化規(guī)律，以期找出自然保護區(qū)各類型變化的驅動因子，以此進行生態(tài)環(huán)境變化的評價，探尋科學合理的保護方法。

1 研究區(qū)概況

新疆塔里木胡楊自然保護區(qū)地處世界第二大沙漠——塔克拉瑪干大沙漠北緣，總面積為39.54萬hm2。在世界生物地理區(qū)劃上，保護區(qū)屬塔克拉瑪干戈壁荒漠，大陸性荒漠、半荒漠生物群落的類型。塔里木河彎曲擺動形成的河漫灘、階地、洼地、沙丘地等多個地貌單元為胡楊林及檉柳等灌叢的生育及群落的演替提供了非常適合的生境。

2 研究方法

本文根據(jù)對 1973、1992、2000 的 MSS，TM，ETM遙感影像的處理，通過對3期遙感影像幾何矯正、分類處理得到27年間土地覆被變化的面積和面積轉移矩陣，在此數(shù)據(jù)的基礎上求算出動態(tài)度，進而分析出各土地覆被類型變化速度和變化程度，結合當?shù)氐臍夂颉⑺?、社會?jīng)濟資料，分析自然保護區(qū)各類型變化的驅動因子，通過數(shù)據(jù)反映保護區(qū)生態(tài)脆弱性程度，以此進行生態(tài)環(huán)境變化的評價。對三期遙感影像的處理結果如下：

表1 .各類面積的統(tǒng)計表如下

3 土地荒漠化的驅動力分析

3.1 耕地變化驅動力分析

除了地區(qū)災害、環(huán)境變遷等自然因素對耕地數(shù)量化的影響外，耕地數(shù)量的變化則主要受人類干擾的強烈影響。不論是建設用地占地，農(nóng)業(yè)結構調整，還是有關耕地政策的出臺，都是與區(qū)域經(jīng)濟的變化以及農(nóng)民的比較利益息息相關的30年中，保護區(qū)耕地面積的減少主要是農(nóng)業(yè)結構調整以及國家有關保護耕地政策實施的結果。

耕地面積在1973年到1992年變化不大，到2000年由原來的318.483公頃擴大到1501.94hm2，隨著周邊城市的新建和發(fā)展，周邊地區(qū)人口的增加，畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)相應發(fā)展，而且是以開發(fā)林地為代價。河道更改，耕地收益相對低下，驅動著耕地向廢棄荒地轉移。

3.2 林地變化的驅動因子

從1981年到2001年的氣象資料上可以看出，降雨量在接近1992年之前的幾年中比較充裕，在1992年之后直到2001年間僅1996年出現(xiàn)一次較高，整體降雨量呈整體滑坡趨勢。植被變化方面：在1973年到1992年高蓋度植被面積有所降低，在1992年到2000年間高、低覆蓋度的植被面積呈下降趨勢，可見，降水減少是保護區(qū)植被退化的重要原因之一，加上保護區(qū)徑流量的逐漸減少，水資源顯得日益短缺，植被退化呈明顯趨勢。還有相當一部分林地經(jīng)砍伐成為耕地，在1992年到2000年耕地大幅度增加都是以毀林為代價的，人為原因是保護區(qū)內(nèi)植被退化重要原因之一。

圖1 1973-2000年水體面積和高蓋度植被變化關系表

高蓋度植被與保護區(qū)地表水體面積變化保持一致，這是因為在水分充足的地帶，植物生長旺盛，隨著水體面積減少，離水體較遠的高蓋度植被得不到充足的水分供應，引起植被退化。

圖2 1981-2005年降水量和低蓋度植被變化關系表

從上圖可以看出，1973-2000年間低蓋度植被與保護區(qū)降水量的變化非常吻合，這是因為低蓋度植被多由鹽節(jié)木、鹽穗木、駱駝刺等多年生草本植物和衰敗的胡楊、檉柳組成，降水是這些植物的主要水分來源，隨著降雨量的變化低蓋度植被也相應發(fā)生改變，當降雨量不足時，極易退化，引起土地荒漠化。

3.3 草地變化的驅動因子分析

本文中的草地有兩種情況，一種是指開闊地上的成片單一草地，另一種是生長在喬灌木林中的草本植物，這一部分分類時無法單獨提出，文中提到的草地主要是前者。

（1）從數(shù)據(jù)中可以看出，草地面積從1973年至1992年變化不大，但從1992年1119.28公頃下降到2000年338.503公頃。草地的急劇退化從一個側面反映出土地的退化趨勢。

圖3 2003年-2004年保護區(qū)居民牲畜存欄分析表

（2）上圖顯示了牲畜數(shù)量的時間變化，保護區(qū)居民以畜牧業(yè)和種植業(yè)為生，隨著牲畜的數(shù)量的增加，保護區(qū)內(nèi)人口和周邊人口相應增加，放牧的面積和放牧的時間隨之增加，而且大多數(shù)養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖的是山羊，山羊采食行為對草場的破壞很大，造成草地嚴重退化，同時，塔里木兔是屬于保護動物，但最近幾年內(nèi)大量繁殖，因冬季食物缺乏，啃食大量幼年胡楊的根、樹皮，影響了來年胡楊的萌發(fā)。

由以上分析可以總結出，無論是自然原因如降雨量不足、徑流量減少，還是人為原因如耕地增加、草場退化等，最終結果都是破壞了地表覆蓋，使土地向荒漠化發(fā)展。

近年來塔河上游因農(nóng)業(yè)開發(fā)引用了大量的塔河干流水，雖然國家為恢復下游植被進行多次緊急輸水，但是限制中游用水，因而保護區(qū)每年洪水期時間短，徑流量占全年的80%，枯水期時間長，徑流量僅占全年的20%[6]。植被得不到均衡而充足的水分補充，這也是保護區(qū)植被退化的重要原因。

[1]董光榮等.鄂爾多斯高原第四紀古風成沙的發(fā)現(xiàn)及其意義.科學通報，1983.

[2]黃兆華等.內(nèi)蒙伊盟地區(qū)土地荒漠化問題考察階段性報告，鄂爾多斯地區(qū)沙漠化及其控制問題.伊盟沙漠研究所編印，1983.

[3]葛綏成.中國北部的氣候變化與沙漠擴大的研究.蒙古.1942，9(3).

[4]景愛.中國北方沙漠化的原因與對策.山東科技出版社，1996.

[5]方修琦.陜北鄂爾多斯地區(qū)降水變化與沙漠化.北京師范大學學報(自然科學版)，1987，(I):90-94.

[6]國家林業(yè)局調查規(guī)劃設計院,新疆塔里木胡楊保護區(qū)管理局.新疆塔里木胡楊保護區(qū)科學考察報告.2001.12.