1964-2014年瑪曲高原土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力定量分析

胡夢(mèng)珺, 潘寧惠, 李向鋒, 左海玲

(西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070)

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1964-2014年瑪曲高原土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力定量分析

胡夢(mèng)珺, 潘寧惠, 李向鋒, 左海玲

(西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070)

[目的] 對(duì)瑪曲高原土地沙漠化的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行定量分析，為黃河上游地區(qū)沙化草地恢復(fù)及生態(tài)環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。 [方法] 以多期瑪曲高原遙感數(shù)據(jù)和近50 a氣象及社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料為數(shù)據(jù)源，采用主成分分析等方法開(kāi)展研究。 [結(jié)果] 1964—2014年，瑪曲高原沙漠化土地的擴(kuò)張是綜合貢獻(xiàn)率高達(dá)57.18%的自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果。在不同時(shí)段，瑪曲高原沙漠化土地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素不同；1964—1980年，沙漠化土地的擴(kuò)張以自然因素為基礎(chǔ)，人為因素為主導(dǎo)，它們的貢獻(xiàn)率分別為33.95%和47.66%；1981—1997年，瑪曲高原沙漠化程度的加劇是受自然因素和人為因素共同作用，綜合貢獻(xiàn)率為42.75%；1998—2014年，瑪曲高原沙漠化土地的逆轉(zhuǎn)以人為因素為主導(dǎo)，其貢獻(xiàn)率為44.97%。 [結(jié)論] 瑪曲高原沙漠化土地的演化是在高寒脆弱不穩(wěn)定的大自然背景下，人為因素尤其是人口數(shù)量和牲畜數(shù)量輾轉(zhuǎn)變化的產(chǎn)物。人為因素在短期內(nèi)對(duì)區(qū)域沙漠化的影響更為顯著，甚至決定著沙漠化的演變方向。

土地沙漠化; 氣候變化; 人類活動(dòng); 定量分析; 驅(qū)動(dòng)力; 瑪曲高原

文獻(xiàn)參數(shù)： 胡夢(mèng)珺, 潘寧惠, 李向鋒, 等.1964—2014年瑪曲高原土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力定量分析[J].水土保持通報(bào)，2016,36(4)：250-256.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.044

瑪曲高原位于青藏高原的東北部邊緣，是黃河源頭重要的水源涵養(yǎng)地[1]。瑪曲草地作為青藏高原高寒草地的重要組成部分，孕育著異常豐富的生物資源和物種資源，素有“亞洲第一牧場(chǎng)”和“高原水塔”之美稱[2-3]。隨著氣候變化和人類活動(dòng)的不斷加劇，瑪曲高原生態(tài)環(huán)境明顯惡化[4-10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瑪曲高原沙漠化土地在20世紀(jì)60年代僅有零星分布，之后其沙漠化土地不斷擴(kuò)張并逐漸發(fā)展成為青藏高原沙漠化發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域[11]。土地沙漠化已不僅是單純的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人民生產(chǎn)生活也造成了嚴(yán)重威脅，進(jìn)而導(dǎo)致人類社會(huì)發(fā)展的不穩(wěn)定性[12-13]。前人就瑪曲高原土地沙漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制等方面已做了大量研究[14-16]，結(jié)果表明瑪曲高原土地沙漠化的發(fā)展是受自然因素和人為因素的共同影響，其中人為因素占主導(dǎo)地位。雖然對(duì)瑪曲高原的土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力已有一定的探討，但在實(shí)際研究中缺少時(shí)間跨度較大的年份序列數(shù)據(jù)。另外，考慮到沙漠化發(fā)展的正逆過(guò)程在時(shí)間上是交替出現(xiàn)的，已有研究對(duì)研究區(qū)沙化驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析時(shí)，均以整個(gè)所研究時(shí)間年限來(lái)綜述影響因子，而對(duì)階段性的沙漠化土地演化過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)因子缺少詳盡的論述，尤其對(duì)自然因素和人為因素在瑪曲高原土地沙漠化演化中的作用缺少定量性分析。鑒于此，本文在對(duì)瑪曲高原7期遙感影像進(jìn)行解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)近50 a的氣象數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，采用主成分分析方法對(duì)其土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了定量研究，從而明確自然因素和人為因素變化對(duì)區(qū)域草地沙漠化發(fā)展的影響，以期把握黃河上游乃至整個(gè)黃河流域沙漠化土地的發(fā)展態(tài)勢(shì)，進(jìn)而為黃河上游地區(qū)沙化草地恢復(fù)及生態(tài)環(huán)境治理提供相關(guān)的科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1　研究區(qū)概況

瑪曲高原地理坐標(biāo)為33°06′30″—34°30′15″N，100°45′45″—102°29′00″E，位于甘肅省甘南藏族自治州西南部，地處青藏高原東端甘、青、川3省交界處的黃河第一彎曲部，故稱黃河首曲。瑪曲高原深受夏季風(fēng)尾閭的影響，組成中國(guó)的一級(jí)環(huán)境敏感帶，屬青藏高原大陸性季風(fēng)氣候。全區(qū)年平均降水量為564 mm，主要集中在5—9月。年平均蒸發(fā)量為1 347.3 mm，相對(duì)濕度62%?，斍咴昶骄鶜鉁?.2 ℃，最冷月(1月)平均溫度-8.7 ℃，最熱月(7月)平均溫度11.3 ℃，活動(dòng)積溫253.6 ℃，無(wú)霜期僅20 d左右。全年日照時(shí)數(shù)2 613.9 h，平均風(fēng)速2.5 m/s，最大風(fēng)速36 m/s，全年大風(fēng)日數(shù)77.1 d(8級(jí)以上)?，斍咴寥李愋洼^多，以亞高山草甸土分布面積最廣。植被以高寒草甸為主，具體包括高寒常綠革葉灌叢、典型草甸、高寒草甸、沼澤化草甸和鹽生草甸等，其中天然草地9 106 km2，占全區(qū)總面積的90.01%。

瑪曲縣共轄8個(gè)鄉(xiāng)，總?cè)丝?.48萬(wàn)人，其中藏族人口占88%?，斍咴郴莸刂饕植荚跉W拉鄉(xiāng)、尼瑪鄉(xiāng)、河曲馬場(chǎng)和曼日瑪鄉(xiāng)。截止2013年年底，全縣各類牲畜96.04萬(wàn)頭(只、匹)，牧草產(chǎn)量從1981年的5 860 kg/hm2下降至2004年的4 000 kg/hm2，降幅達(dá)1/4；草層高度由1990年的35 cm下降至現(xiàn)在的10 cm；植被覆蓋度下降到目前的70%左右[6]。

2　數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

選取的遙感影像數(shù)據(jù)分別為1977年的MSS數(shù)據(jù)(分辨率為80 m)；1989，1995，2006年的TM數(shù)據(jù)(分辨率為30 m)；2001，2010年的ETM數(shù)據(jù)(分辨率為15 m)。考慮到7—9月是瑪曲高原植被覆蓋度最好的季節(jié)，沙漠化土地在影像上也比較容易區(qū)分，因此，為方便目視解譯，選取的影像大多數(shù)(1989年無(wú)夏季數(shù)據(jù)，2014年夏季影像云量過(guò)大影響數(shù)據(jù)可靠性)為7—9月。氣象數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料分別從中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(www.cma.gov.cn)和瑪曲統(tǒng)計(jì)年鑒中收集。根據(jù)研究目的，從影響土地沙漠化的眾多因子中篩選出了年平均溫度、年降水量、年平均風(fēng)速、年最高溫度和年最低溫度5個(gè)氣象指標(biāo)，人口數(shù)量、大牲畜數(shù)量和年產(chǎn)草總量3個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為分析的變量，用于主成分分析。

2.2研究方法

2.2.1遙感圖像預(yù)處理為監(jiān)測(cè)瑪曲高原沙漠化土地面積變化，選取軌道號(hào)為131/36～37，132/36～37的瑪曲高原7期陸地衛(wèi)星影像各兩景，利用ERDAS經(jīng)過(guò)“多波段數(shù)據(jù)組合”和“圖像拼接”技術(shù)得到瑪曲高原的遙感影像。從地形圖上選取控制點(diǎn)，采用二次多項(xiàng)式重采樣方法對(duì)其進(jìn)行校正，校正精度控制在0.5個(gè)像元內(nèi)，用三次卷積法重采樣糾正全圖，建立統(tǒng)一的Albers坐標(biāo)投影系統(tǒng)。由于本研究中遙感影像分辨率不同，為保證數(shù)據(jù)的可比性，需將15 m分辨率的ETM影像重采樣為30 m分辨率的影像；MSS影像的處理是將1977年航片調(diào)繪的地形圖轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的Albers雙標(biāo)準(zhǔn)緯線多圓錐投影，并與遙感影像疊加類比分析來(lái)提取沙漠化土地信息。

2.2.2遙感解譯方法在ERDAS和ArcGIS軟件的支持下，結(jié)合光譜直接分類法和實(shí)地調(diào)查，通過(guò)目視解譯對(duì)7期遙感影像參照表1中的解譯標(biāo)志提取沙漠化土地信息(1989，2014年沙漠化土地信息根據(jù)其他年份解譯信息對(duì)照類比提取)，建立沙漠化土地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

表1　瑪曲高原4，3，2波段RGB合成TM影像沙漠化土地解譯標(biāo)志

2.2.3主成分分析方法基于SPSS 19.0軟件，采用主成分分析法量化瑪曲高原土地沙漠化過(guò)程中自然因素、人為因素以及自然和人為綜合因素的貢獻(xiàn)率。主成分分析研究如何通過(guò)少數(shù)幾個(gè)分量來(lái)解釋多個(gè)變量間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它常被用來(lái)尋找判斷某種事物或現(xiàn)象的綜合指標(biāo)，并且給綜合指標(biāo)包含的信息以恰當(dāng)?shù)慕忉?，從而更加深刻地揭示事物的?nèi)在規(guī)律[17]。它可以在關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的變量中找出影響變量的共同因素和特殊因素，從而用若干獨(dú)立的、數(shù)目較少的新變量來(lái)表達(dá)原始數(shù)據(jù)，并取得較好的降維效果，可以用較少的變量指標(biāo)分析結(jié)果，簡(jiǎn)化分析因素但又能反映盡量多的信息[18]。

3　結(jié)果與分析

3.1土地沙漠化現(xiàn)狀及分布

對(duì)所獲取的7期遙感影像進(jìn)行解譯整理后建立了瑪曲高原沙漠化土地動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)庫(kù)(表2)。自20世紀(jì)60年代瑪曲高原出現(xiàn)零星沙漠化土地和小沙丘[8]。從表2可看出，此后20 a間，隨著草地的退化，沙漠化土地面積逐漸擴(kuò)大，且發(fā)展速度越來(lái)越快。1977—1995年瑪曲高原沙漠化土地發(fā)展迅速。1977年沙漠化土地面積為4.51×104hm2，占瑪曲高原土地總面積的4.46%。1995年沙漠化土地總面積比1977年增加了2.44×104hm2，年均擴(kuò)展速率為3.01%。1995年之后，土地沙漠化擴(kuò)張趨勢(shì)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。1995—2014年，沙漠化土地總面積比1995年減少了5.46×104hm2，年均縮減速率為4.14%。1977—1995年瑪曲高原沙漠化土地在空間上幾乎沒(méi)有變化，主要分布在東北部歐拉秀瑪鄉(xiāng)和尼瑪鄉(xiāng)黃河沿岸、東南部采日瑪鄉(xiāng)和曼日瑪鄉(xiāng)沼澤區(qū)、西南部齊哈瑪鄉(xiāng)和阿萬(wàn)倉(cāng)鄉(xiāng)黃河支流兩岸。1995—2014年其沙漠化土地主要分布于東南部采日瑪鄉(xiāng)和曼日瑪鄉(xiāng)沼澤區(qū)且沙化面積減小明顯，其他區(qū)域沙化土地得到有效恢復(fù)。

表2　瑪曲高原1977-2014年沙漠化土地面積動(dòng)態(tài)變化

3.2瑪曲高原土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力分析

3.2.1近50 a土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力分析(1) 主成分分析結(jié)果。設(shè)定年平均氣溫為變量X1，年降水量為X2，年平均風(fēng)速為X3，年最高溫度為X4，年最低溫度為X5，人口數(shù)量為X6，大牲畜數(shù)量為X7，年產(chǎn)草總量為X8。在SPSS 19.0軟件中對(duì)所選取變量進(jìn)行主成分分析，確定這些因素與瑪曲高原土地沙漠化之間的關(guān)系，構(gòu)造因子變量，得到1964—2014年各主成分的貢獻(xiàn)率及特征向量(表3)，對(duì)研究區(qū)土地沙漠化的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行定量分析。經(jīng)過(guò)Bartlett球體檢驗(yàn)，顯著性概率為0.000，檢驗(yàn)樣本KMO系數(shù)達(dá)到0.769，效果較好。由表3可知，第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)的特征根大于1，說(shuō)明這2個(gè)主成分足以解釋沙漠化土地的變化[1,18]。結(jié)合本文的研究目的，在此提取前2個(gè)主成分并列出1964—2014年的沙漠化變量主成分方程：

(1)

(2)

(2) 分析與討論。分析方程(1)—(2)可知，1964—2014年瑪曲高原沙漠化土地面積的變化是由自然因素和人為因素的綜合作用所引起的。在作為最主要綜合指標(biāo)的第1主成分中，變量的貢獻(xiàn)率為57.18%，人口數(shù)量(X6)、大牲畜數(shù)量(X7)、年產(chǎn)草總量(X8)、年平均氣溫(X1)、年最高氣溫(X4)和年平均風(fēng)速(X3)的特征向量絕對(duì)值較高，表明各變量雖在作用方向上不同，但對(duì)沙漠化的發(fā)展具有同等效力和作用。尤其是人口數(shù)量(X6)的特征向量最高，為0.97。表明人口數(shù)量的激增導(dǎo)致對(duì)環(huán)境系統(tǒng)壓力的不斷加大和人類不合理利用草地資源造成的生態(tài)失衡，是瑪曲高原草地退化過(guò)程中最活躍的因素。綜合考慮這兩個(gè)主成分方程，第一主成分反映了自然因素和人為因素對(duì)瑪曲高原土地沙漠化的綜合作用，其中，人為因素的貢獻(xiàn)率大于自然因素，累計(jì)貢獻(xiàn)率高達(dá)57.18%。第2主成分集中反映了年最低氣溫(X5)的信息，為自然因素方程，貢獻(xiàn)率為13.25%。分析圖1可知，1964—1969年瑪曲高原年平均氣溫為0.91 ℃，20世紀(jì)70年代為1.1 ℃，80年代為1.33 ℃，90年代為1.6 ℃，2000—2014年為2.54 ℃，可見(jiàn)近50 a間瑪曲高原的平均氣溫顯著上升，升高幅度可達(dá)1.63 ℃。降水量變化較為復(fù)雜，70年代至90年代總體呈下降趨勢(shì)，2000年后降水緩慢增加，最低降水量為1969年的379.6 mm，最高為1981年的809.7 mm，10 a間降水量振幅高達(dá)430.1 mm。就研究區(qū)氣溫和降水的總體變化來(lái)看，年平均氣溫、年最高和最低氣溫的不斷升高導(dǎo)致土壤表層水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，而年降水量雖呈上升趨勢(shì)，但增幅遠(yuǎn)小于氣溫的升高幅度，加之年際降水量在時(shí)間分布上表現(xiàn)出的多年干旱及連續(xù)幾年的干濕交替，使得瑪曲高原氣候暖干化趨勢(shì)明顯?，斍咴瓰榍嗖馗咴箨懶约撅L(fēng)氣候，冬春季風(fēng)速較大，植被覆蓋度低，地表裸露有利于土壤風(fēng)蝕，從而加速沙漠化的發(fā)展。由圖1可知，1971年來(lái)瑪曲高原年平均風(fēng)速減弱趨勢(shì)明顯，從90年代開(kāi)始，每年平均風(fēng)速均低于其50 a風(fēng)速平均值。因此，1995年后瑪曲高原土地沙漠化擴(kuò)張態(tài)勢(shì)的逆轉(zhuǎn)在很大程度上得益于年平均風(fēng)速的減緩。近50 a來(lái)瑪曲高原人口數(shù)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，人口的增加加大了對(duì)環(huán)境的壓力，不合理的人類活動(dòng)持續(xù)擾亂生態(tài)平衡，加之在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，大牲畜數(shù)量呈直線式增長(zhǎng)，對(duì)草地的破壞和啃食強(qiáng)度加大，超載放牧導(dǎo)致草地的恢復(fù)功能下降，加之在氣候暖干化的自然背景下，年產(chǎn)草總量急劇下降，草地退化進(jìn)程加快。董光榮等[19]的研究表明，數(shù)年和數(shù)十年的氣候干濕變化仍然是控制中國(guó)半干旱和半濕潤(rùn)地區(qū)現(xiàn)代沙漠化正逆過(guò)程的首要因素，以上分析也印證了氣候的干濕交替變化對(duì)瑪曲高原土地沙漠化發(fā)展勢(shì)態(tài)的影響?，斍咴瓪夂蜈呌谂苫?，加之又是生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，對(duì)氣候的異常擾動(dòng)非常敏感，從而誘發(fā)并催化了土地沙漠化的擴(kuò)張。

3.2.2不同時(shí)段土地沙漠化驅(qū)動(dòng)力分析

(1) 主成分分析結(jié)果。通過(guò)主成分分析法得到不同時(shí)段各主成分的貢獻(xiàn)率及特征向量(表4)。

根據(jù)表4可以列出1964—1980年的沙漠化變量主成分方程：

(3)

(4)

(5)

根據(jù)表4可以列出1981—1997年的沙漠化變量主成分方程：

(6)

(7)

(8)

圖1　瑪曲高原1964-2014年土地沙漠化驅(qū)動(dòng)因子

根據(jù)表4可以列出1997—2014年的沙漠化變量主成分方程：

(9)

(10)

(11)

(2) 分析與討論。分析表4和公式(3)—(11)可知，1964—1980年，第1主成分的貢獻(xiàn)率是47.66%，主要綜合了人口數(shù)量(X6)、大牲畜數(shù)量(X7)、年產(chǎn)草總量(X8)和年平均風(fēng)速(X3)的信息，它們的系數(shù)分別為0.99，0.98，-0.96和-0.79，尤其是人口數(shù)量(X6)、大牲畜數(shù)量(X7)和年產(chǎn)草總量(X8)的特征向量均在0.95以上，人為因素占主導(dǎo)地位；第2主成分和第3主成分的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，分別為20.27%和13.68%，這說(shuō)明自然因素對(duì)該時(shí)間段內(nèi)土地沙漠化的發(fā)展有一定的影響，但其貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)小于第1主成分中人為因素的貢獻(xiàn)率。由此可知，人為因素是該時(shí)段瑪曲高原沙漠化土地?cái)U(kuò)張的主要因素，它對(duì)沙漠化發(fā)展的貢獻(xiàn)率為47.66%。進(jìn)一步分析圖1可知，在該階段，研究區(qū)氣溫明顯上升、年降水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，氣溫的顯著升高和降水量的波動(dòng)變化，導(dǎo)致瑪曲高原氣候呈現(xiàn)暖干化特征，加之人口數(shù)量和牲畜數(shù)量的持續(xù)增加，促進(jìn)了地表植被的破壞，從而加劇了瑪曲高原沙地、草地生態(tài)系統(tǒng)的退化；與沙漠化擴(kuò)張成負(fù)相關(guān)的年產(chǎn)草總量也呈下降趨勢(shì)。綜合分析可知，該時(shí)段沙漠化土地的擴(kuò)張主要是氣溫回升，降水量減少的過(guò)程中人為因素占主導(dǎo)的結(jié)果。1981—1997年，第1主成分的貢獻(xiàn)率是42.75%，主要綜合了年產(chǎn)草總量(X8)、人口數(shù)量(X6)、大牲畜數(shù)量(X7)、年平均風(fēng)速(X3)和年降水量(X2)的信息，它們的系數(shù)分別為-0.87，0.84，0.72，-0.72與和-0.63，幾個(gè)變量系數(shù)的絕對(duì)值相差不大，表明這幾個(gè)變量所起的作用相差不大。第2主成分反映了年最高氣溫(X4)和年平均氣溫(X1)的信息。第3主成分綜合了年最低氣溫(X5)和年降水量(X2)的信息。第2，3主成分明顯是自然因素的貢獻(xiàn)，總貢獻(xiàn)率為31.58%。由此可知，1981—1997年瑪曲高原沙漠化土地的擴(kuò)張是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，其貢獻(xiàn)率為42.75%。從圖1可知，在該階段，年平均氣溫持續(xù)上升，降水量波動(dòng)變化較大，在1981年達(dá)到近50 a來(lái)的最大值，為809.7 mm，而在同時(shí)段的1990年又降至最小值，為462.80 mm。氣候的干旱化和年際間如此大的降水變化對(duì)植物的生長(zhǎng)極為不利；人口數(shù)量和牲畜數(shù)量仍持續(xù)上升，年產(chǎn)草總量繼續(xù)下降。綜合分析可知，該時(shí)段沙漠化土地?cái)U(kuò)張程度的加劇是氣溫驟增、年際降水變率大的自然因素和人為因素疊加的結(jié)果。

表4　1964-2014年3個(gè)時(shí)段各主成分的特征值及貢獻(xiàn)率

1998—2014年，第1主成分的貢獻(xiàn)率為44.97%，是年產(chǎn)草總量(X8)、人口數(shù)量(X6)、大牲畜數(shù)量(X7)和年最高氣溫(X4)信息的綜合，它們的系數(shù)分別為-0.96，0.94，0.85與0.72，主要是人為因素的作用。第2主成分的貢獻(xiàn)率為18.82%，主要反映了年降水量(X2)、年平均風(fēng)速(X3)和年平均氣溫(X1)的信息。第3主成分的貢獻(xiàn)率為14.88%，是年最低氣溫(X5)和年平均風(fēng)速(X3)的綜合。由此可知，在該時(shí)段，沙漠化發(fā)展過(guò)程中人為因素的貢獻(xiàn)大于自然因素，其貢獻(xiàn)率達(dá)44.97%。分析圖1可知，在該時(shí)段，年平均氣溫和年降水量均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，人口數(shù)量和牲畜數(shù)量雖呈上升趨勢(shì)，但年際變率較大，整體逐漸趨于穩(wěn)定?，斍咴瓪夂颦h(huán)境逐漸向暖濕化方向發(fā)展，加之在2001年國(guó)家將瑪曲確定為首批國(guó)家級(jí)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)后，當(dāng)?shù)卣e極部署實(shí)施“生態(tài)立縣”戰(zhàn)略，沙漠化土地的擴(kuò)張進(jìn)程明顯減緩，2000—2014年，瑪曲高原沙漠化土地面積減少2.68×104hm2。因此，該時(shí)段沙漠化土地的逆轉(zhuǎn)是自然因素為基礎(chǔ)，人為因素起主導(dǎo)作用的結(jié)果。

4　討論與結(jié)論

1964—2014年，瑪曲高原沙漠化土地的演化是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，但在沙漠化土地演化的不同時(shí)段驅(qū)動(dòng)因子的表現(xiàn)及比重明顯不同。其中，1964—1980年沙漠化土地的擴(kuò)張是氣候趨于暖干狀態(tài)下人為因素起主導(dǎo)作用的結(jié)果；1981—1997年自然因素和人為因素疊加促使沙漠化土地?cái)U(kuò)張；而1998—2014年的沙漠化土地逆轉(zhuǎn)則得益于氣候環(huán)境趨于暖濕化的基礎(chǔ)上人為因素主導(dǎo)的結(jié)果。由此可見(jiàn)，沙漠化土地的演化是在氣候干濕交替擾動(dòng)的自然背景下，人類活動(dòng)強(qiáng)度在敏感脆弱的高寒生態(tài)系統(tǒng)中輾轉(zhuǎn)變化的產(chǎn)物。

氣候的暖干化是瑪曲高原土地沙漠化擴(kuò)張的前提和基礎(chǔ)，持續(xù)且不合理的人類活動(dòng)會(huì)擾亂生態(tài)平衡，使得土地沙漠化擴(kuò)展速率加快；反之，當(dāng)氣溫和降水趨于穩(wěn)定、風(fēng)速減緩的自然條件下，土地沙漠化則出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)趨勢(shì)，在環(huán)境承載能力內(nèi)的合理人口數(shù)量和牲畜數(shù)量以及政府政策的扶持使土地沙漠化發(fā)生逆轉(zhuǎn)成為可能?，斍咴恋厣衬臄U(kuò)張和逆轉(zhuǎn)過(guò)程存在明顯的跳躍式轉(zhuǎn)變，表明該區(qū)土地沙漠化的防治在政府政策支持、措施合理的條件下恢復(fù)的潛力較大，因此要采取多種合理措施進(jìn)一步加大對(duì)天然草場(chǎng)的保護(hù)，加快沙漠化土地逆轉(zhuǎn)速率，防止沙漠化土地再次擴(kuò)張，以期維持瑪曲高原生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

基于RS和GIS技術(shù)對(duì)瑪曲高原沙漠化土地所進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，在目視解譯過(guò)程中存在一定誤差，但不足以對(duì)本文所探討的沙漠化土地演變趨勢(shì)造成過(guò)大影響。因考慮到通過(guò)建立瑪曲高原土地沙漠化時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，可以為當(dāng)?shù)厣衬恋氐姆乐翁峁┛煽康目茖W(xué)依據(jù)和決策支持，因此在今后研究中需要做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化分析。

致謝：感謝蘭州大學(xué)田麗慧博士后在影像解譯期間的耐心指導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所逯軍峰研究員在提供1977年遙感影像上的支持以及高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)甘肅數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心馬超工程師在影像處理上給予的幫助。

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Quantitative Analysis of Driving Forces to Land Desertification in Maqu Plateau During 1964-2014

HU Mengjun, PAN Ninghui, LI Xiangfeng, ZUO Hailing

(CollegeofGeographyandEnvironmentScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

[Objective] The objective of this study was to analyze the driving forces of land desertification in Maqu plateau in order to provide basis and reference for ecological restoration of land degradation in the upper reaches of the Yellow River. [Methods] Land desertification information was elicited from multi-phase remote sensing data, and the driving forces data were collected from Maqu meteorological stations during 1964—2014 and social-economic statistical yearbook of Maqu County Gansu Province. Principal component analysis(PCA) was used. [Results] During 1964—2014, both natural and human factors contributed to the variation of land desertification area, their joint contribution was 57.18%. Driving factors of land desertification in Maqu Plateau varied in different stage during 1964—2014. The expansion of desertification land area in 1964—1980 was induced both by human and natural factors, but human factors played a dominant role with a contribution rate of 47.66%. The expansion of land desertification area in 1981—1997 was caused by the interaction of natural and human factors. The contribution rate of human factor and natural factor was 42.75%. During 1998—2014, the area of desertification land decreased by human factors. The contribution rate was 44.97%. [Conclusion] The development of land desertification in Maqu plateau was the result of mutual interaction between fragile alpine ecosystem and the intervention of human activities. For human activities, population and livestock are important driving factors. And eventually, human factors are more important and might determine whether progress or retrogress evolution will happen in a short term.

land desertification; climate change; human activities; quantitative analysis; driving forces; Maqu plateau

2015-09-21

2015-10-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黃河瑪曲高原古沙丘形成演化及活化過(guò)程研究”(41161036)； “晚更新世以來(lái)共和古湖解體與風(fēng)沙地貌發(fā)育過(guò)程研究”(41171018); 甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1010RJZA016); 西北師范大學(xué)青年教師科研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目(NWNU-LKON-10-34)

胡夢(mèng)珺(1974—),女(漢族),甘肅省慶陽(yáng)市人,博士,副教授,主要從事沙區(qū)環(huán)境演變與流域水文生態(tài)方面的研究工作。E-mail:lele200466@163.com。

A

1000-288X(2016)04-0250-07

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