基于遙感技術(shù)的中國(guó)北方沙質(zhì)荒漠化防治建議

王翀

摘 要：隨著全球人口數(shù)量的不斷增加和人類對(duì)物質(zhì)生活質(zhì)量追求的不斷提高，無(wú)止境的對(duì)自然資源掠奪性的開(kāi)發(fā)和破壞，導(dǎo)致了全球生態(tài)環(huán)境的日益惡化，威脅著人類自身的生存和發(fā)展。全球環(huán)境惡化中，有兩個(gè)問(wèn)題影響最大，一個(gè)是氣候變暖引起的海平面上升，另一個(gè)是自然植被的破壞及其帶來(lái)的土地加速退化，主要是指荒漠化?；哪涣袨楫?dāng)今世界十大環(huán)境問(wèn)題中僅次于大氣污染、溫室效應(yīng)，臭氧層破壞之后的第四大問(wèn)題。我國(guó)是遭受荒漠化危害較嚴(yán)重的國(guó)家之一，不僅荒漠化類型多，而且分布面積廣，全國(guó)沙漠、戈壁和沙漠化土地約168.9萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的17.6%。我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)是我國(guó)沙質(zhì)荒漠化分布面積最大的地區(qū)，沙漠和沙漠化土地主要分布在新疆、甘肅、青海、西藏、寧夏、陜西、內(nèi)蒙、山西、河北、遼寧、吉林、黑龍江等12個(gè)省區(qū)，212個(gè)旗縣?；哪殉蔀槲覈?guó)重要的環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重制約著我國(guó)北方大部分地區(qū)的農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)，威脅著城鄉(xiāng)人民生活。特別是最近幾十年來(lái)，人類活動(dòng)的加劇，荒漠化土地面積迅速擴(kuò)大，程度越來(lái)越強(qiáng)，危害也越來(lái)越大。近年來(lái)沙塵暴天氣出現(xiàn)頻率之高、范圍之廣、強(qiáng)度之大前所未有，引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注和中央領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)切和重視。中央到地方各部門(mén)已投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行了沙漠化調(diào)查、研究、治理。但沙漠化土地面積總體仍在擴(kuò)大，點(diǎn)上治理、面上破壞的現(xiàn)象較為突出。問(wèn)題的關(guān)鍵是在不同地質(zhì)條件下的沙漠化成因還沒(méi)真正搞清，從此也影響了針對(duì)性的治理方法的實(shí)效性。

關(guān)鍵詞：基于遙感技術(shù);中國(guó)北方;沙質(zhì)荒漠化;防治建議

前言：中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)是我國(guó)沙質(zhì)荒漠化發(fā)展最迅速地區(qū)，隨著人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)一步加劇，沙質(zhì)荒漠化有愈演愈烈的趨勢(shì)。為了搞清沙質(zhì)荒漠化的地質(zhì)成因，在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局資助下，以遙感為主要技術(shù)手段，結(jié)合地面調(diào)查，就中國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)沙質(zhì)荒漠化現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，并利用不同時(shí)期遙感數(shù)據(jù)對(duì)比，研究變化發(fā)展趨勢(shì)。

1? 研究區(qū)概況

研究區(qū)西起甘肅與新疆的交界、東至東北平原的西部， 北起國(guó)界、南至北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的南界， 面積1227 523.39 km2 ， 是我國(guó)沙質(zhì)荒漠化土地分布面積和強(qiáng)度最大的地區(qū)， 不但分布有巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫(kù)布齊沙漠， 而且沙質(zhì)荒漠化土地分布最為集中的毛烏素沙地、渾善達(dá)克沙地、科爾沁沙地也分布于區(qū)內(nèi)。一方面以干旱和半干旱氣候?yàn)橹鳎?在冬、春季容易出現(xiàn)“旱風(fēng)同季”現(xiàn)象， 分布于沖積平原、沖湖積平原、沙丘覆蓋的平原的松散沙質(zhì)堆積物為現(xiàn)代沙質(zhì)荒漠化過(guò)程提供了豐富的沙源物質(zhì);另一方面， 由于位于生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)， 隨著人口數(shù)量的增加， 落后的生產(chǎn)和生活方式對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響愈來(lái)愈大， 貧困化問(wèn)題嚴(yán)重， 濫墾、濫牧等對(duì)自然資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用加速了沙質(zhì)荒漠化的發(fā)生和發(fā)展。

2? 研究方法

2.1區(qū)劃的原則。由于沙質(zhì)荒漠化是地質(zhì)、地貌、氣候、水資源、植被等自然要素和人類利用土地資源、水資源、礦產(chǎn)資源等人為要素所形成的綜合過(guò)程， 因此沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地區(qū)劃應(yīng)遵循以下原則。1.1 地域分異原則。在一定區(qū)域內(nèi)， 沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地的景觀有著明顯的差異性， 如河西走廊農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和內(nèi)蒙古高原草原生態(tài)系統(tǒng)的沙質(zhì)荒漠化土地的景觀有著很大不同。1.2發(fā)生學(xué)原則。指某一地區(qū)沙質(zhì)荒漠化發(fā)生具有一致性， 包括發(fā)生條件、發(fā)生過(guò)程的一致性。例如河西走廊之疏勒河、黑河、石羊河等流域的沖積平原沙質(zhì)荒漠化， 都是在干旱氣候條件下因過(guò)度墾荒及不合理的水資源利用形成的。1.3 多級(jí)序列原則。沙質(zhì)荒漠化是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程， 其總體特征存在著由大同到小異， 由普遍到特殊的客觀規(guī)律。

2.2區(qū)劃指標(biāo)與遙感解譯。一是區(qū)劃指標(biāo)。根據(jù)確定的沙漠、沙質(zhì)荒漠化區(qū)劃原則， 為了科學(xué)反映沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地的自然條件和人類活動(dòng)及沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地景觀的區(qū)域差異性， 區(qū)劃等級(jí)劃分為2 級(jí)。沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地區(qū)（Ⅰ級(jí)區(qū)）的區(qū)劃指標(biāo)為地貌類型組合和氣候， 主要反映影響沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地發(fā)生和發(fā)展的沙源物質(zhì)、氣候等主要自然條件的區(qū)域差異性;沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地亞區(qū)（Ⅱ級(jí)區(qū)）的劃分指標(biāo)為沙質(zhì)荒漠化土地的空間分布特征， 主要反映影響沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地的地質(zhì)地貌、人類活動(dòng)方式、植被等要素的一致性。

二是遙感解譯。選取ETM 衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)為信息源， 由于該季節(jié)的植被生長(zhǎng)茂盛， 葉面積指數(shù)和單位面積的葉綠素含量最大。因此， 該圖1像數(shù)據(jù)能夠充分反映植被覆蓋度和類型等沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地類型信息，考慮到解譯的宏觀性、可對(duì)比性、解譯尺度可把握性，主要采用目視人機(jī)交互解譯方法。鑲嵌成的全區(qū)遙感影像圖，經(jīng)過(guò)適當(dāng)拉伸、色彩校正、增強(qiáng)后，轉(zhuǎn)換為GEoTIF格式，再轉(zhuǎn)換為MapGIS的MSI文件，在MapGIS圖形編輯系統(tǒng)中進(jìn)行人機(jī)交互解譯。全區(qū)遙感圖像解譯時(shí)，為了把握大范圍解譯尺度的一致性、宏觀性和可對(duì)比性，還打印出全區(qū)1：50萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)影像圖作為參考。目視人機(jī)交互解譯時(shí)，對(duì)比打印的圖像，放大或縮小解譯目標(biāo)，力求準(zhǔn)確、可靠地勾繪不同類型地物或目標(biāo)，解譯根據(jù)不同地物的解譯標(biāo)志，圈定不同地物的邊界，然后再清繪成圖。在沙質(zhì)荒漠化信息提取時(shí)，首先依據(jù)遙感影像特征建立的解譯標(biāo)志進(jìn)行沙漠化及有關(guān)地物類型的解譯和判別，同時(shí)參考前人有關(guān)沙漠化的成果圖件、1：25萬(wàn)和1：10萬(wàn)地形圖和區(qū)內(nèi)前人有關(guān)沙漠化類型分布和程度的文字描述等，必要時(shí)局部地區(qū)進(jìn)行遙感圖像計(jì)算機(jī)增強(qiáng)處理、不同波段的合成對(duì)比試驗(yàn)等，力求地物類型之間邊界可靠、類型和程度準(zhǔn)確，力求沙漠化信息提取符合實(shí)際。在野外調(diào)查驗(yàn)證之后，及時(shí)調(diào)整和改解譯標(biāo)志，反復(fù)修改解譯圖件?？紤]到成圖比例尺為1：100萬(wàn)，則在遙感影像上圖斑面積大于2m2的目標(biāo)物均予以單獨(dú)圈定表示，而小于2m2的則合并歸類圈定其包絡(luò)線。在遙感影像圖上沙質(zhì)荒漠化解譯完成后，作成MapGIS的線文件，經(jīng)拓?fù)錂z查無(wú)誤后，轉(zhuǎn)換成面文件，根據(jù)不同的地物類型，即沙地、戈壁、水等，按既定的色標(biāo)，賦予不同的顏色和代碼以示區(qū)別，完成遙感沙漠化解譯圖。

2.3根據(jù)單位面積內(nèi)風(fēng)蝕地或流沙面積所占百分比、地表植被覆蓋度， 將沙質(zhì)荒漠化土地劃分為極重度、重度、中度、輕度和潛在沙質(zhì)荒漠化土地五種類型， 建立主要地貌類型和不同沙質(zhì)荒漠化土地類型的遙感影像特征（表1 ）;在MAPGIS 軟件支持下， 采用人機(jī)交互的方法對(duì)沙漠和沙質(zhì)荒漠化土地類型進(jìn)行信息提取， 并通過(guò)野外驗(yàn)證對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行修正， 編制研究區(qū)150 萬(wàn)地貌類型和沙質(zhì)荒漠化土地類型分布圖。

3? 遙感技術(shù)的中國(guó)北方沙質(zhì)荒漠化防治建議

3.1綠洲周緣農(nóng)業(yè)型沙質(zhì)荒漠化地區(qū)防治建議。綠洲是荒漠化生態(tài)系統(tǒng)中靠外來(lái)徑流維持生態(tài)功能而形成的特殊“高級(jí)生態(tài)系統(tǒng)”。該區(qū)包括河西走廊、寧夏河套平原及內(nèi)蒙古河套平原，是研究區(qū)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，同時(shí)也是人類活動(dòng)最劇烈的地區(qū)之一，以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。1）合理利用水資源從目前該區(qū)的荒漠化過(guò)程來(lái)看，由于水資源的不合理利用引起的沙質(zhì)荒漠化土地和次生鹽漬化土地分布較為廣泛，因此要建立合理的水資源配制體系，提高水資源的利用效率。一要改變因大漫灌引起的次生鹽漬化土地;二要改變長(zhǎng)期存在的上游大量用水、下游缺水的局面，特別是在河西走廊地區(qū)的黑河流域、石羊河流域下游的額濟(jì)納旗綠洲、民勤綠洲和嘎順諾爾、索果諾爾等已明顯缺水;三要控制部分綠洲地下水的開(kāi)采量，防止下游地區(qū)地下水位的下降，如在金塔縣鴛鴦池灌區(qū)，植物群落失去水分而退化，民勤綠洲潛水位埋深已降至9 m左右，有大片沙棗樹(shù)枯死，棄耕地大面積的變成了沙質(zhì)荒漠化土地;四要在水資源充足的地區(qū)，加強(qiáng)沙質(zhì)荒漠化土地的改造，銀川平原及內(nèi)蒙古河套平原綠洲，可引用水資源較為充足，研究結(jié)果表明，綠洲面積得到了明顯的擴(kuò)大，沙質(zhì)荒漠化土地面積有明顯的減少，發(fā)展區(qū)的面積比逆轉(zhuǎn)區(qū)小14.33 km2，一是在綠洲內(nèi)部沙質(zhì)荒漠化土地面積有明顯的減少，特別是在銀川平原的中部永寧縣境內(nèi)最為明顯，二是在綠洲邊緣地帶部分沙地已改造為綠洲，如在銀川平原的東南部，取得了明顯的生態(tài)效益和社會(huì)效益。2）建立合理的防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護(hù)林體系。不但要防止綠洲內(nèi)部沙地的活化及綠洲邊緣沙質(zhì)荒漠化過(guò)程對(duì)綠洲的危害，而且要防止外圍沙漠沙丘前移對(duì)綠洲的影響。河西走廊西靠庫(kù)姆塔格沙漠、北為巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠，河套平原周圍有庫(kù)布齊沙漠、毛烏素沙地和烏蘭布和沙漠，如河西走廊腹地與綠洲交錯(cuò)分布的6670 km2沙漠和沙質(zhì)荒漠化土地直接危害著農(nóng)田、牧場(chǎng)、水利和交通設(shè)施的安全和人民生活，敦煌綠洲、安西綠洲、玉門(mén)綠洲、金塔綠洲及臨河、高臺(tái)綠洲周緣都有相當(dāng)面積的沙質(zhì)荒漠化土地，因此，建立綠洲的防風(fēng)固沙林和農(nóng)田防護(hù)林有著重要意義。3）加強(qiáng)金塔綠洲、民勤綠洲及額濟(jì)納旗綠洲東部的沙質(zhì)荒漠化防治。沙質(zhì)荒漠化動(dòng)態(tài)分析結(jié)果表明，河西走廊地區(qū)的沙質(zhì)荒漠化呈發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而銀川平原及內(nèi)蒙古河套平原的沙質(zhì)荒漠化有所逆轉(zhuǎn)，發(fā)展區(qū)面積較大、發(fā)展速度較快的地區(qū)主要分布于金塔綠洲的東部、民勤綠洲和額濟(jì)納旗綠洲的東部一帶，其由于地下水位下降引起自然植被枯死現(xiàn)象嚴(yán)重，沙丘出現(xiàn)明顯活化。

3.2草原牧業(yè)型沙質(zhì)荒漠化防治建議。草原是沙質(zhì)荒漠化土地發(fā)展速度最快的地區(qū)，發(fā)展區(qū)的面積比逆轉(zhuǎn)區(qū)的面積大65.22%，由于過(guò)度放牧，沙質(zhì)荒漠化非常嚴(yán)重，并有大面積的戈壁分布，砂質(zhì)草原已逐漸演化為砂礫質(zhì)或礫質(zhì)草原，由于該區(qū)處于我國(guó)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的京津等地區(qū)的上風(fēng)方向，因此草原退化不僅直接影響著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，而且制約著外圍經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的社會(huì)發(fā)展，如世紀(jì)之交我國(guó)“三北”地區(qū)出現(xiàn)的大面積沙塵天氣與北部草原牧區(qū)的環(huán)境惡化有著重要關(guān)系。1）調(diào)整畜牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。近30年來(lái)的草原畜牧業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的草原利用方式和畜牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)很不適應(yīng)畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，造成資源和生產(chǎn)發(fā)展的矛盾日漸突出，因此必須通過(guò)改良畜種結(jié)構(gòu)和降低家畜頭數(shù)，提高畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，改變長(zhǎng)期存在的因牲畜頭數(shù)過(guò)多引起的對(duì)草場(chǎng)造成的壓力，以達(dá)到科學(xué)控制草原載畜量，防止草場(chǎng)退化和沙質(zhì)荒漠化。2）加強(qiáng)草場(chǎng)的改良。目前北部牧區(qū)都不同程度地出現(xiàn)了草原退化，植物種類減少、稀疏低矮，特別是可食性草類明顯減少，由于該地區(qū)大多為干旱和半干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境的自然恢復(fù)能力較差，特別是在西部干旱區(qū)以礫質(zhì)或砂礫質(zhì)為下墊面的荒漠草原區(qū)自然恢復(fù)能力更差，并且以天然草場(chǎng)為主，人工草場(chǎng)面積很小，因此要通過(guò)草庫(kù)倉(cāng)建設(shè)、封禁等措施加強(qiáng)草地的自然恢復(fù)外，同時(shí)還要加強(qiáng)人工草場(chǎng)的面積，最大程度地提高草場(chǎng)質(zhì)量。3）重點(diǎn)治理沙漠周緣及渾善達(dá)克沙地、烏珠穆沁沙地等快速發(fā)展的荒漠化地區(qū)北部牧區(qū)的沙質(zhì)荒漠化總體處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，其中巴丹吉林沙漠周緣、騰格里沙漠周緣、烏蘭布和沙漠及烏珠穆沁沙地、渾善達(dá)克沙地、查干諾爾一帶沙質(zhì)荒漠化發(fā)展速度最快。

3.3農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)牧型沙質(zhì)荒漠化防治建議。北部農(nóng)牧交錯(cuò)帶位于北部草原牧業(yè)和東南部農(nóng)業(yè)區(qū)的過(guò)渡地帶，以半干旱氣候?yàn)橹?，年降水變率一般?5%。50%之間，形成水分條件的不穩(wěn)定性，地面組成物質(zhì)以松散沙質(zhì)沉積物為主，極容易形成沙源物質(zhì)，春季具有干旱少雨和多大風(fēng)的特點(diǎn)，自然生態(tài)環(huán)境非常脆弱。隨著人口的增加，該地區(qū)的過(guò)度農(nóng)墾、放牧等現(xiàn)象非常嚴(yán)重，特別是過(guò)度墾荒對(duì)環(huán)境壓力進(jìn)一步加大。松嫩沙地、毛烏素沙地、科爾沁沙地位于該區(qū)，具有沙質(zhì)荒漠化面積大、沙質(zhì)荒漠化程度高的特點(diǎn)，是我國(guó)沙質(zhì)荒漠化防治的主要地區(qū)，因此，該區(qū)的沙質(zhì)荒漠化防治具有復(fù)雜性和長(zhǎng)期性。1）加強(qiáng)退耕還林，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的自然恢復(fù)。由于該區(qū)總體位于半干旱地帶，降水量較為充足，生態(tài)環(huán)境的自然恢復(fù)能力較強(qiáng)，因此通過(guò)退耕還林是有效實(shí)現(xiàn)該地區(qū)沙質(zhì)荒漠化逆轉(zhuǎn)的主要途徑之一。長(zhǎng)期以來(lái)該地區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)極不合理，耕地所占比例過(guò)大，林地和草地所占比例過(guò)小，存在廣種薄收、過(guò)度樵采等現(xiàn)象，如在松嫩沙地和科爾沁沙地的東南部沙質(zhì)崗地的墾荒是造成沙質(zhì)荒漠化發(fā)展的主要原因，寧夏境內(nèi)鹽池縣甘草的濫挖對(duì)沙質(zhì)荒漠化發(fā)展起到了重要的作用。2）重點(diǎn)加強(qiáng)鄂爾多斯內(nèi)流區(qū)、科爾沁沙地周緣等快速發(fā)展地區(qū)的治理北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)沙質(zhì)荒漠化的發(fā)展速度相對(duì)較慢，發(fā)展區(qū)比逆轉(zhuǎn)區(qū)的面積大18.64%，但在鄂爾多斯內(nèi)流區(qū)及科爾沁沙地周緣發(fā)展速度較快。

結(jié)束語(yǔ)：采用遙感技術(shù)不但對(duì)影響沙漠、沙質(zhì)荒漠化特征的地質(zhì)地貌、人類活動(dòng)方式等因素進(jìn)行準(zhǔn)確判別， 而且可以準(zhǔn)確獲取沙丘形態(tài)、沙丘移動(dòng)方向和沙質(zhì)荒漠化土地類型等信息， 是進(jìn)行沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地分區(qū)的行之有效方法。由于自然背景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景的差異， 沙漠、沙質(zhì)荒漠化土地特征有明顯的空間分異性。

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