近10年來(lái)翁牛特旗土地沙漠化動(dòng)態(tài)特征及其成因分析

朱孟娜,韓 廣,郭宇航

(1.湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，中國(guó) 長(zhǎng)沙 410081；2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，中國(guó) 呼和浩特 010022)

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近10年來(lái)翁牛特旗土地沙漠化動(dòng)態(tài)特征及其成因分析

朱孟娜1,韓 廣1*,郭宇航2

(1.湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，中國(guó) 長(zhǎng)沙 410081；2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，中國(guó) 呼和浩特 010022)

采取野外調(diào)查和TM衛(wèi)片解譯判讀相結(jié)合的方法，并結(jié)合相關(guān)地學(xué)知識(shí),以2004年和2014年沙漠化土地普查資料做本底,對(duì)翁牛特旗土地沙漠化動(dòng)態(tài)及成因進(jìn)行分析研究.結(jié)果表明：近10年來(lái)，翁牛特旗沙漠化面積減少了23.22 萬(wàn)hm2，2004年的沙漠化面積是2014年的1.5倍.流動(dòng)和半固定沙漠化土地面積均呈現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)趨勢(shì)，固定沙漠化土地面積在擴(kuò)大，且沙漠化土地類型結(jié)構(gòu)由以流動(dòng)沙地為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨潭ㄉ车貫橹鳎辉撈焐衬恋卦诳臻g上的變化以三大典型沙化區(qū)為主，其他沙漠化土地也均向良性發(fā)展；2004年該旗的沙漠化程度指數(shù)為0.429,到2014年時(shí)下降到0.256,變化速率為-1.73%.流動(dòng)、半固定及固定沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度分別為-0.69%，-0.49%及0.37%，沙漠化表現(xiàn)為整體逆轉(zhuǎn),局部發(fā)展的態(tài)勢(shì)；通過(guò)大力實(shí)施“以路治沙”戰(zhàn)略，啟動(dòng)與實(shí)施了一系列國(guó)家治沙工程項(xiàng)目與旗內(nèi)治沙工程，該旗沙漠化土地治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)取得顯著成效，這也是十年來(lái)沙漠化明顯逆轉(zhuǎn)的原因所在.

翁牛特旗；土地沙漠化；發(fā)展動(dòng)態(tài)

沙漠化是干旱、半干旱及部分半濕潤(rùn)地區(qū)由于人地關(guān)系不協(xié)調(diào)所造成的以風(fēng)沙活動(dòng)為主要標(biāo)志的土地退化，是荒漠化的主要類型之一，在全球干旱和半干旱區(qū)造成土地資源喪失和生存環(huán)境惡化，引發(fā)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和一些國(guó)家的社會(huì)動(dòng)蕩與政局不穩(wěn)[1].土地沙漠化已經(jīng)嚴(yán)重影響了區(qū)域的生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全球最嚴(yán)重的環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之一，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注.我國(guó)是世界上沙漠化危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一， “三北”地區(qū)沙漠化的迅速發(fā)展已成為一個(gè)重要的生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題[2-5].論文以內(nèi)蒙古翁牛特旗為研究對(duì)象，以2004年和2014年沙漠化土地普查資料做本底,采取野外調(diào)查和TM衛(wèi)星圖片解譯判讀相結(jié)合的方法，并結(jié)合相關(guān)地學(xué)知識(shí),對(duì)翁牛特旗土地沙漠化動(dòng)態(tài)及成因進(jìn)行分析.該研究為科學(xué)認(rèn)識(shí)該地區(qū)沙漠化發(fā)展過(guò)程、演化規(guī)律，及該地區(qū)沙漠化防護(hù)與治理提供理論依據(jù).

1 研究區(qū)概況

翁牛特旗位于赤峰市中部，科爾沁沙地西緣,介于西拉木倫河和老哈河之間，地理坐標(biāo)為42°26′～43°25′N，117°49′～120°43′E.西部是山巒連綿的七老圖山山脈與大興安嶺支脈匯接處形成的高寒臺(tái)地，中部是起伏平緩、山川交錯(cuò)的丘陵區(qū)，東部和北部處于科爾沁沙地西緣，沙地以坨甸相間交錯(cuò)分布為其主要景觀特征(圖1).

圖1 翁牛特旗位置圖Fig.1 The location of Wengniut Banner

本區(qū)氣候?qū)僦芯暥葴貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫在 6.2 ℃左右，年平均降雨量為 300～450 mm[6].主要植被為山地森林、溫帶草原以及旱生和沙生植被.地帶型土壤是棕壤、黑鈣土和栗鈣土，風(fēng)沙土分布廣泛.全旗有少郎河、葦塘河、五分地河、四道杖房河和羊腸子河等大小河流12條，分屬西拉木倫河和老哈河兩大水系[7].

2 材料與方法

2.1 資料來(lái)源

調(diào)查以2004年和2014年度沙漠化土地普查資料做本底，利用近似同期的最新TM影像結(jié)合地學(xué)知識(shí)和野外調(diào)查，提供沙漠化土地面積現(xiàn)狀及其動(dòng)態(tài)，以翁牛特旗的相關(guān)實(shí)地調(diào)查與統(tǒng)計(jì)資料加以修正.

同時(shí)，本次監(jiān)測(cè)采取了國(guó)家最新配發(fā)的1∶10萬(wàn)TM衛(wèi)星影像和GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，結(jié)合地面實(shí)測(cè)，誤差小于20 m.在分析過(guò)程中,又利用2013年高分辨率Google earth衛(wèi)星影像對(duì)典型地段進(jìn)行了類型和范圍的修正.

2.2 分析方法

為了更好地分析研究整個(gè)區(qū)域的沙漠化狀況及動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，在參考以往沙漠化研究成果及考察資料的分析基礎(chǔ)上[8-14]，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，采用沙漠化程度指數(shù)、沙漠化動(dòng)態(tài)度及沙漠化過(guò)程指數(shù)來(lái)對(duì)沙漠化進(jìn)行分別描述.

沙漠化程度指數(shù)是區(qū)域內(nèi)不同沙丘類型的加權(quán)作用的總和[13]，即采用以下公式計(jì)算：

式中,DGi為研究區(qū)沙漠化程度指數(shù)；Mi為研究區(qū)內(nèi)流動(dòng)沙丘面積；SMi為半固定沙丘面積；Fi為固定沙丘面積；Ai為研究區(qū)總面積；i為某一時(shí)期，K1，K2和K3為待定權(quán)重因子.根據(jù)圖像解譯和專家咨詢,各因子系數(shù)的確定為：流動(dòng)沙丘地K1=1，半固定沙丘地K2=0.6，固定沙丘地K3=0.3，DGi值的變化范圍為0～1.

沙漠化過(guò)程是描述沙漠化程度變化速率的指標(biāo)[14]，采用以下公式表示：

式中，DP為沙漠化過(guò)程指數(shù)，n為間隔年限，DP值的變化范圍為-1～1，即當(dāng)DP為正值時(shí)，即為沙漠化過(guò)程；當(dāng)DP為負(fù)值時(shí)，即為沙漠化逆轉(zhuǎn)過(guò)程.

沙漠化動(dòng)態(tài)度是指單位時(shí)間內(nèi)沙漠化土地變化程度的指標(biāo)[9]，采用以下公式表示:

式中，SD為沙漠化土地的動(dòng)態(tài)變化程度；Ai為起始年沙漠化土地面積；Aj為終結(jié)年沙漠化土地面積;t為間隔年限.當(dāng)SD的數(shù)值為正時(shí)，即表示沙漠化土地面積在增加；當(dāng)SD的數(shù)值為負(fù)時(shí)，即表示沙漠化土地面積在減少.

3 結(jié)果與分析

3.1 土地沙漠化現(xiàn)狀

翁牛特旗總土地面積為119.02 萬(wàn)hm2，2014年全旗沙漠化土地總面積為48.48 萬(wàn)hm2，占全旗總土地面積的40.73%.其中，流動(dòng)沙漠化土地面積為10.17 萬(wàn)hm2,占沙漠化土地總面積的20.98%;半固定沙漠化土地面積為8.83 萬(wàn)hm2,占沙漠化土地總面積的18.21%，其中，人工半固定沙漠化土地面積為3.31 萬(wàn)hm2，天然半固定沙漠化土地面積為5.52 萬(wàn)hm2;固定沙漠化土地面積為29.48 萬(wàn)hm2,占沙漠化土地總面積的60.81%，其中，人工固定沙漠化土地面積為9.14 萬(wàn)hm2，天然固定沙漠化土地面積為20.34 萬(wàn)hm2.

3.2 沙漠化發(fā)展態(tài)勢(shì)研究

3.2.1 沙漠化土地面積變化 2004—2014年間,翁牛特旗的沙漠化發(fā)生了較大的變化，沙漠化土地面積由2004年的71.70 萬(wàn)hm2變?yōu)?014年的48.48 萬(wàn)hm2(表1)，10年間沙漠化土地總面積以2.3 萬(wàn)hm2·y-1的速度減少了23.22 萬(wàn)hm2，2004年的沙漠化土地面積是 2014年的 1.5 倍.顯然,2004年翁牛特旗土地沙漠化問(wèn)題較2014年嚴(yán)重.因此，從整體來(lái)看，翁牛特旗在監(jiān)測(cè)期間沙漠化土地總面積大幅度的減少，土地沙漠化發(fā)展得到了遏制，沙漠化呈現(xiàn)出明顯的逆轉(zhuǎn)趨勢(shì)，且逆轉(zhuǎn)速度較快.

表1 2004年和2014年各類沙漠化面積及其變化 單位：萬(wàn)hm2

3.2.2 不同類型沙漠化土地變化 2004年翁牛特旗的固定沙地面積為21.51 萬(wàn)hm2，半固定沙地面積為17.21 萬(wàn)hm2，流動(dòng)沙地面積為32.98 萬(wàn)hm2，分別占沙漠化總面積的30%，24%與46%，沙漠化土地以流動(dòng)沙地為主，固定沙地次之，半固定沙地最少.2014年該旗固定沙地面積為29.48 萬(wàn)hm2，半固定沙地面積為8.83 萬(wàn)hm2，流動(dòng)沙地面積為10.17 萬(wàn)hm2，分別占沙漠化總面積的60.81%，18.21%與20.98%，沙漠化土地以固定沙地為主，流動(dòng)沙地次之，半固定沙地最少.

2014年與2004年相比(圖2)，不同類型的沙漠化土地動(dòng)態(tài)變化程度不一，流動(dòng)沙漠化土地和半固定沙漠化土地均呈現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，固定沙漠化土地面積在擴(kuò)大.其中，流動(dòng)沙漠化土地減少了22.81 萬(wàn)hm2，半固定沙漠化土地減少了8.38 萬(wàn)hm2，固定沙地面積增加了7.97 萬(wàn)hm2.說(shuō)明了該期間翁牛特旗的沙漠化土地類型結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化，流動(dòng)和半固定沙漠化土地面積大幅度地減少，由以流動(dòng)沙地為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨潭ㄉ车貫橹鞯慕Y(jié)構(gòu)，沙漠化程度明顯減輕.

3.2.3 沙漠化土地空間變化 翁牛特旗沙漠化土地以西拉木倫河南岸沙化區(qū)、老哈河北岸沙化區(qū)、松樹山周邊沙化區(qū)三大典型沙化區(qū)為代表，在2004—2014年間(圖3)，全旗的沙漠化土地面積均表現(xiàn)為下降態(tài)勢(shì)，普遍呈現(xiàn)出良好的逆轉(zhuǎn)趨勢(shì).由于各沙化區(qū)之間治理速度存在著不平衡，沙化土地的治理成效存在差異.沙漠化面積明顯減少的土地主要是集中在位于老哈河北岸沙化區(qū)的格日僧蘇木、新蘇莫蘇木，位于松樹山周邊沙化區(qū)的海拉蘇鎮(zhèn)、阿什罕蘇木，以及位于西拉木倫河南岸的布力彥蘇木、頭分地鎮(zhèn).其中，格日僧蘇木沙化土地面積減少3.05 萬(wàn)hm2，海拉蘇鎮(zhèn)沙化土地面積減少2.55 萬(wàn)hm2，新蘇莫蘇木沙化土地面積減少2.41 萬(wàn)hm2，布力彥蘇木沙化土地面積減少2.05 萬(wàn)hm2，阿什罕蘇木沙化土地面積減少1.99 萬(wàn)hm2，其他蘇木沙漠化土地也均向良性發(fā)展.

圖2 翁牛特旗沙漠化土地動(dòng)態(tài)變化圖Fig.2 Dynamic change of different desertification lands area in Wengniut Banner

圖3 翁牛特旗2004年和2014年沙化土地分布Fig.3 The distribution of desertification lands in Wengniut Banner in 2004 and 2014

為進(jìn)一步反映10年來(lái)沙漠化土地變化的空間差異，對(duì)全旗沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度進(jìn)行比較，其中，格日僧蘇木沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度最大，為-0.34，表明了其沙漠化土地變化最為明顯；其次為新蘇莫蘇木和阿什罕蘇木，其動(dòng)態(tài)度分別為-0.30和-0.29，沙漠化土地變化較為明顯；海拉蘇鎮(zhèn)沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度為-0.2，其沙漠化土地變化次之.除此之外，其他沙漠化土地也在不同程度上發(fā)生變化，呈現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)趨勢(shì).綜合以上分析可以看出，翁牛特旗沙漠化土地在空間上的變化以三塊典型沙化區(qū)為主，其中又以格日僧蘇木、新蘇莫蘇木、海拉蘇鎮(zhèn)、阿什罕蘇木的沙漠化土地變化最快，其他蘇木沙漠化土地也均向良性發(fā)展.

3.2.4 沙漠化土地動(dòng)態(tài)變化綜合評(píng)價(jià) 為了綜合表述翁牛特旗的土地沙漠化變化情況，采用沙漠化程度指數(shù)、沙漠化過(guò)程及動(dòng)態(tài)度來(lái)進(jìn)行表示.計(jì)算結(jié)果顯示,翁牛特旗2004年的沙漠化程度指數(shù)為0.418；到2014年時(shí)下降為0.204.表明了10年間翁牛特旗的沙漠化程度降低，并以-1.73%的變化速率發(fā)生著明顯的沙漠化逆轉(zhuǎn).同時(shí)，根據(jù)沙漠化動(dòng)態(tài)度的計(jì)算可知，2004—2014年間，流動(dòng)沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度為-0.69%；半固定沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度為-0.49%；固定沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度為0.37%.其中，流動(dòng)沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度最大,半固定沙漠化土地動(dòng)態(tài)度次之,固定沙漠化土地的動(dòng)態(tài)度最小.由此可知，流動(dòng)沙漠化土地及半固定沙漠化土地面積在減少，流動(dòng)沙漠化土地的變化程度最大，治理成效最為顯著.這一期間的沙漠化土地出現(xiàn)“整體逆轉(zhuǎn),局部發(fā)展”的變化特征.以上分析可以看出，在2004—2014年這10年間，翁牛特旗的沙漠化土地面積大幅度的減少，大部分沙化程度較高的土地向沙化程度較低的類型轉(zhuǎn)化,沙漠化程度整體出現(xiàn)減弱趨勢(shì)，全旗沙漠化土地得到明顯的改善.

4 成因分析

4.1 國(guó)家治沙工程項(xiàng)目的啟動(dòng)與實(shí)施

由于北方地區(qū)沙漠化的迅速發(fā)展已對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境以及當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钤斐珊艽笥绊?，?guó)家為改善和優(yōu)化沙漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況，減輕風(fēng)沙危害，緊急啟動(dòng)實(shí)施了一系列具有重大戰(zhàn)略意義的防沙治沙工程.1978年，三北防護(hù)林體系建設(shè)工程啟動(dòng)，翁牛特旗先后被列為“三北”防護(hù)林二、三期工程建設(shè)重點(diǎn)旗；1991年，全國(guó)防沙治沙會(huì)議召開，翁牛特旗被列入科爾沁沙地綜合治理開發(fā)試驗(yàn)示范區(qū)；2000年京津風(fēng)沙源治理工程啟動(dòng)，翁牛特旗又一次掀起大規(guī)模治沙的熱潮[15].在一系列防沙治沙項(xiàng)目的推進(jìn)下，全旗共完成沙地綜合治理348.3萬(wàn)畝，占沙化土地總面積的47.9%，流動(dòng)沙地、半固定沙地面積逐年減少，在沙化土地中的比重由70.0%下降到39.2%，工程區(qū)林草植被由原來(lái)的10%提高到40%以上，增加了30個(gè)百分點(diǎn).土地沙漠化治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)取得顯著成效，沙漠化呈現(xiàn)出明顯的逆轉(zhuǎn)趨勢(shì).

4.2 旗內(nèi)治沙工程的實(shí)施

在國(guó)家治沙工程項(xiàng)目的啟動(dòng)與實(shí)施之外，翁牛特旗旗內(nèi)也采取了一系列行之有效的防沙治沙措施.該旗實(shí)施開渠引西拉沐淪河水入老哈河澆灌沙地，建設(shè)新蘇莫草原水庫(kù)、示范牧場(chǎng)墩基、恩格爾等引水入沙工程，累計(jì)修建引水入沙灌渠8萬(wàn)延長(zhǎng)米，助力林草植被快速恢復(fù)[16-17].同時(shí)，全旗大力開展沙地林果基地建設(shè)，截至2012年，全旗共完成林果基地建設(shè)10.42萬(wàn)畝，2013年，在加強(qiáng)原有林果基地的基礎(chǔ)上，采取“林、果、水、田、路”配套，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)林果基地3.3萬(wàn)畝[18].

為遏制沙漠化擴(kuò)展，實(shí)施“南阻北拉”防沙治沙戰(zhàn)略，加強(qiáng)西拉木倫河南岸與老哈河北岸的區(qū)域性沙地綜合治理，在沙漠化源頭營(yíng)造防護(hù)和用材兼用型固沙林帶，形成綠色阻拉屏障，同時(shí)，該旗積極完成國(guó)家重點(diǎn)公益林補(bǔ)植、改造任務(wù).埋設(shè)固沙稻草網(wǎng)格14.4萬(wàn)畝，封山育林178.36萬(wàn)畝，飛播造林74.7萬(wàn)畝，人工造林231.89萬(wàn)畝，有林面積達(dá)到522.3萬(wàn)畝，森林覆蓋率達(dá)到29.31%[19]，構(gòu)建了全旗綠色生態(tài)屏障.

通過(guò)這些工程的實(shí)施，對(duì)加快翁牛特旗防沙治沙步伐起到了極大的推動(dòng)作用，使得該旗大面積的沙漠化土地得到有效的治理，實(shí)現(xiàn)了從“沙進(jìn)人退”到“沙退人進(jìn)”的轉(zhuǎn)變.

4.3 大力實(shí)施“以路治沙”戰(zhàn)略

翁牛特旗大力實(shí)施“以路治沙”戰(zhàn)略，自2009年以來(lái)，已先后開通了響道線、圖哈線、都冷線、都拉線、蘇都線和罕都線等數(shù)10條穿沙公路[17]，它們與西拉沐淪河、巴新鐵路“聯(lián)手”把境內(nèi)的沙地分割成十幾個(gè)片區(qū).采用“阻護(hù)結(jié)合”配置方式，與線路平行或者近似平行設(shè)置寬度不一、條數(shù)不等的林帶，構(gòu)筑帶狀綠色屏障，形成了以固為主、固阻結(jié)合、兼有疏導(dǎo)作用的植物措施及工程措施相結(jié)合的綜合防沙體系[20]，使得全旗生態(tài)環(huán)境得到明顯改善.

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(編輯 HWJ)

Analysis on Dynamic Characteristics and Reasons of Land Desertification in Wengniut Banner in Recent 10 Years

ZHUMeng-na1,HANGuang1*,GUOYu-hang2

(1.College of Resources and Environmental Sciences,Hunan Normal University,Changsha 410081,China; 2.College of Life Science and Technology,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,China)

By adopting the methods of field survey,interpreting the Land-sat TM images as well as relevant geography knowledge,we study the dynamic characteristics and reasons of land desertification in Wengniut Banner comprehensively,based on the general survey of desertification land from 2004 to 2014.The results show that the total area of desertification land decreased by 0.232 2 million hm2in recent 10 years and the area of desertification land in 2004 was 1.5 times larger than that of 2014.The mobile desertification land and semi-fixed desertification land are reversing,and the mobile desertification land was transformed into semi-fixed desertification land.The spatial changes of desertification lands in Wengniut Banner are mainly the three sandy dune regions,and other desertification lands are also becoming better.The index of desertification degree in Wengniut Banner in 2004 was 0.429 and it went down to 0.256 in 2014,with the change ratio of -1.73 percent.The dynamic degree of mobile desertification land,semi-fixed and fixed desertification land were -0.69 percent,-0.49 percent,and 0.37 percent respectively.The desertification land showed the trend of reversed overall and developed in some parts.By implementing “through repair road to combating desertification” strategy vigorously and the overall initiate and implement of a series of national and local sand-control engineering,desertification land control and ecological environment construction got prominent effect,which is the main reason that the process of desertification has been in the obvious reversion situation in recent 10 years.

Wengniut Banner; land desertification; development dynamic; reasons

10.7612/j.issn.1000-2537.2016.05.003

2015-12-29

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41271025)；湖南省重點(diǎn)學(xué)科(地理學(xué))建設(shè)資助項(xiàng)目(2012001)

*通訊作者,E-mail：hanguang@hunnu.edu.cn

X171

A

1000-2537(2016)05-0016-06