放牧方式對克氏針茅草原NDVI動態(tài)變化的影響研究

敖敦格日樂 羅培 賽西雅拉圖

摘? 要：通過對1989—2018年遙感影像進行了NDVI植被等級處理分析，并結(jié)合2018年實地植物采樣數(shù)據(jù)，研究阿拉騰陶格圖嘎查克氏針茅草原NDVI動態(tài)變化對不同放牧方式的響應(yīng)。結(jié)果表明：（1）不同的放牧制度導(dǎo)致牧戶放牧方式產(chǎn)生差異，嘎查內(nèi)經(jīng)歷了自由放牧到固定浩特放牧再到定居放牧方式的轉(zhuǎn)變;（2）不同的放牧方式會對放牧草場植物群落NDVI指數(shù)產(chǎn)生重要影響，嘎查內(nèi)放牧草場的NDVI指數(shù)總體呈下降趨勢;（3）草場植物群落的NDVI指數(shù)除了人為因素的影響外，還會受到氣候等因素的影響，在2種因素的共同驅(qū)動下，草場退化程度明顯提升。

關(guān)鍵詞：放牧方式;克氏針茅草原;NDVI動態(tài)變化

中圖分類號 S812 文獻標識碼 A ? 文章編號 1007-7731（2018）23-0098-04

Abstract：The NDVI vegetation level by remote sensing images from 1989 to 2018 and the field plant sampling data in 2018 were used to study the response of NDVI dynamic changes of Stipa krylovii steppe to different grazing patterns in Alatengtaogaotu village.Conclusions are as follows： 1） Different policies lead to differences in the way herders graze.The village has experienced a change from free grazing，fixed Haut grazing to Settled grazing; 2） Different grazing patterns will has an important impact on graze grassland plant communities NDVI index.The village's NDVI index of the grassland is generally showing a downward trend; 3） In addition to the influence of human factors，the NDVI index of grassland plant communities is also affected by factors such as climate.Driven by two factors，the degree of grassland degradation is significantly improved.

Key words：Grazing patterns;Stipa Krylovii Steppe;Dynamic Changes of NDVI index

克氏針茅草原是典型草原的基本類型之一，在內(nèi)蒙古高原大面積分布[1]。近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，錫林郭勒盟牧區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)問題日益突出，草地退化嚴重[2]。放牧作為草原最主要的利用和管理方式，對群落的物種組成及多樣性有著直接影響[3]。放牧對草原群落的影響取決于放牧制度，研究天然草地群落的穩(wěn)定性具有重要意義[4]。

錫林郭勒盟阿巴嘎旗阿拉騰陶格圖嘎查位于中蒙國境線附近，近30年來嘎查內(nèi)的放牧方式隨著政策制度的變化，多次發(fā)生改變。在不同的放牧方式下，嘎查內(nèi)草場植物群落如何演替，以及對草原生態(tài)系統(tǒng)有何影響，是值得研究的課題。本文以錫林郭勒盟阿巴嘎旗那仁寶拉格蘇木阿拉騰陶高圖嘎查為研究區(qū)，通過分析研究區(qū)內(nèi)1989—2018年NDVI動態(tài)變化，并以2018年實地植物采樣數(shù)據(jù)進行驗證，分析植被NDVI動態(tài)變化對不同放牧方式的響應(yīng)，以期為牧民合理利用草原提供理論依據(jù)，進而促進牧區(qū)人地關(guān)系的和諧發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 阿拉騰陶高圖嘎查位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟阿巴嘎旗西北部，地處東經(jīng)113°55′～114°15′，北緯44°35′～44°57′，位于蒙古高原典型草原西部。氣候為溫帶大陸性干旱半干旱氣候，年平均氣溫0.5℃，最大溫差50℃，年平均降水量220㎜，無霜期100～110d，降水集中于5—8月份。植物群落為以針茅、羊草為主冷型叢生禾草。地形以山丘崗地為主，土壤較為肥沃。阿巴嘎旗是以畜牧業(yè)為主體經(jīng)濟的純牧業(yè)旗，全旗轄有13個蘇木、1個新浩特鎮(zhèn)，71個嘎查。該旗牧用草地資源豐富，類型多樣，以地形、植被、利用方式和經(jīng)營特點可把草地資源分為干草原草地、荒漠草原草地、沙化草地、草甸草地、改良草地和打草草地資源等6大類11類型。

1.2 數(shù)據(jù)來源與方法

1.2.1 遙感數(shù)據(jù) NDVI數(shù)據(jù)來自http：//glovis.usgs.gov/網(wǎng)站下載的1989—2018年7—8月Landsat TM數(shù)據(jù)，2011年以前為Landsat TM 4-5，2011年以后采用Landsat TM 8數(shù)據(jù)。

1.2.2 植物采樣方法 2018年7月23日至8月1日，在研究區(qū)隨機選取41個1m×1m規(guī)格的植物樣方，觀察并記錄樣方內(nèi)所有植物的種類、蓋度、高度、多度、頻度、植物鮮生物量，同時記錄樣方附近可見植物，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)核對無誤后匯總到Excel中并保存。每個樣方的位置通過GPS定位并記錄。所有采樣過程均用相機全程拍照記錄并保存。

1.2.3 NDVI指數(shù)分級 本文采用的植被指數(shù)分類主要參考“國家土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程”以及“全國草場資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程”中關(guān)于區(qū)域植被指數(shù)等級的相關(guān)內(nèi)容[1]，結(jié)合實地調(diào)研數(shù)據(jù)將NDVI指數(shù)等級分為5級[4]，詳見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 NDVI指數(shù)時間變化 整個研究區(qū)NDVI植被分類等級中，1、2級表示植被覆蓋度較差，3級表示植被覆蓋度一般，4、5級表示植被覆蓋度較低高，3～5級指數(shù)的變化，尤其是3級指數(shù)會直接影響草原植物群落性質(zhì)的變化。從表2可知，植被指數(shù)主要集中于2、3和4級，占比達70%以上，其中，3級指數(shù)變化幅度最大，波動范圍為27.51%至50.32%。各年份指數(shù)具體如下：1989年1、2級指數(shù)所占面積為0.13%、3.19%，3級指數(shù)所占比例為31.44%，4、5級指數(shù)所占比例為40.13%和19.15%，相差較小;1989—1995，1級、2級指數(shù)所占面積明顯增大分別達到3.55%、21.74%，但4、5級指數(shù)所占面積減小，分別達到所占面積的25.09%、13.19%，3級指數(shù)面積沒有明顯變化;1995—2000年，1級指數(shù)所占面積從3.55%下降到0.24%，5級指數(shù)所占面積從13.19%降到4.65%，其中2、3、4級指數(shù)所占面積相對穩(wěn)定;2000—2005年，1級指數(shù)所占面積明顯增大達到18.76%，其余面積無明顯變化。2011—2018年，1、5級指數(shù)所占面積變小，2、3、4級指數(shù)所占面積增大，呈相對穩(wěn)定態(tài)勢;2018年，1、5級指數(shù)所占面積之和占總面積的7.18%，3級占39.21%，其余等級指數(shù)占32.48%。

2.2 NDVI指數(shù)空間變化 從圖1可知，1989年以前，嘎查內(nèi)NDVI指數(shù)整體相對較為均勻，草場退化程度較低。1989年以后，以2005年為節(jié)點，1989—2005年嘎查內(nèi)草場出現(xiàn)大面積退化現(xiàn)象。2005—2011年草場有一定恢復(fù)現(xiàn)象，隨后草場又開始出現(xiàn)大面積退化現(xiàn)象。從空間分布來看嘎查內(nèi)NDVI指數(shù)，整體上北部略好于南部地區(qū)，西部略好于東部地區(qū)。

2.3 植被特征 從表2可知，剔除頻度小于10%的植物種后，群落內(nèi)共有植物10科26種。其中優(yōu)勢科為藜科（Chenopodiaceae），禾本科（Gramineae）和百合科（Liliaceae），平均重要值（為樣方內(nèi)平均高度，平均密度，平均頻度，平均蓋度四者的平均值）占比分別為30.66%，25.64%和17.04%。優(yōu)勢種為豬毛菜（Salsola collina），羊草（Leymus chinensis），多根蔥（Allium polyrhizum），刺藜（Chenopodium aristatum）和克氏針茅（Stipa krylovii）為主，占比分別為11.02%，10.62%，8.22%，7.62%和7.01%。群落內(nèi)多年生，1年生和灌木半灌木占比分別為69.23%，23.08%和7.69%。研究區(qū)屬于典型草原帶的克氏針茅+羊草為主要群系的混合草場。草場中的植物原生植物克氏針茅，羊草，糙隱子草（Heteropappus altaicus var），寸苔草（Carex duriuscula）和冰草（Agropyron cristatum）等原生建群種基本得以保留，但優(yōu)勢程度明顯下降。豬毛菜等1年生藜科植物比重上升明顯，擠壓原有優(yōu)勢種群的生存空間，導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)草場植物群落物種結(jié)構(gòu)變化顯著。

3 討論

阿拉騰陶格圖嘎查放牧方式的轉(zhuǎn)變經(jīng)歷了以下階段：1982年以前為原始的生態(tài)自由游牧，限區(qū)自由游牧等形式;1983—1990年為固定嘎查限區(qū)游牧，半定居浩特游牧;1991—1995年定居浩特放牧或分散放牧;1996年以后限區(qū)定居牧戶放牧或分散定居牧戶放牧的變革。也就是說，從1949年以后，阿拉騰高圖嘎查開始逐步縮小游牧半徑而進入限區(qū)放牧，到20世紀90年代中后期完全執(zhí)行了“雙權(quán)一制”制的牧戶浩特定居放牧方式，為此牧民不得不在所分得的草場內(nèi)進行劃區(qū)輪牧;由于牧戶所分得的草場面積是固定的，再往后人口增多，草場不斷細分，人均草場面積逐步縮小，放牧壓力增大[6]。在此背景下，2個蘇木牧戶草場植物群落特征和植物群落穩(wěn)定性發(fā)生顯著變化，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

經(jīng)過2018年實地樣方調(diào)查發(fā)現(xiàn)，草場群落內(nèi)的優(yōu)勢科為藜科，禾本科和百合科，優(yōu)勢種為豬毛菜，羊草，多根蔥，刺藜和克氏針茅等，表明植被覆蓋度較高狀態(tài)下的草原群落中，1年生植物占比與多年生優(yōu)質(zhì)牧草占比相當，嘎查內(nèi)植物群落呈輕微退化趨勢，但總體而言，植物群落處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，這與2018年NDVI指數(shù)分析結(jié)果，1級、5級指數(shù)所占面積的百分比較小，主要以2、3、4級指數(shù)為主的結(jié)果相似度較高。天然草地牧草生長生產(chǎn)，從地域水平上講，主要決定于氣候、地形和土壤等環(huán)境條件。但對于同一草地而言，這些條件幾乎是恒定的，或是有規(guī)律變化的，而放牧方式，則構(gòu)成了對草地生產(chǎn)最主要的影響因子[7]。從1989—2018年的氣象數(shù)據(jù)來看，期間嘎查內(nèi)年平均降水量和每年5—7月這3個月份的平均降水量，除2005年外，各年份均差異不大。為此，本文以NDVI指數(shù)對嘎查的放牧方式與草場生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系進行分析具有一定的可行性。

1983—1991年，嘎查把牲畜分給牧戶，草場共同利用。在這個時期，嘎查內(nèi)草場的各級NDVI指數(shù)值所占比例相差較小，1、2級指數(shù)所占比例較小。可見，該時期植被覆蓋相對較好;1991—1996年，把草場分到了固定浩特，放牧方式從自由放牧轉(zhuǎn)向固定浩特放牧。此時，嘎查內(nèi)草場1、2級指數(shù)所占面積明顯增大，3級植被所占面積減少，與嘎查內(nèi)自由放牧?xí)r期相比，草場植被退化較為顯著;1996—2001年期間，嘎查施行把草場分到戶，放牧方式從浩特放牧轉(zhuǎn)為定居放牧。此時，嘎查內(nèi)草場4、5級指數(shù)面積占比有所減少，其他等級呈穩(wěn)定增加趨勢;2002—2005年，為響應(yīng)國家號召，內(nèi)蒙古自治區(qū)開始重視草原退化問題，并逐年實行“圍封草原、轉(zhuǎn)移牧民”、“禁止放牧”和“生態(tài)移民”等一系列草原生態(tài)恢復(fù)政策[8]，此時，4、5級指數(shù)增加，1、2級指數(shù)減少，草原生態(tài)環(huán)境暫時處于相對穩(wěn)定的狀態(tài);2005年，因采樣前期（5—7月）即植物生長期間平均降水顯著低于其他年份，導(dǎo)致植物覆蓋異常，NDVI等級指數(shù)整體偏差;2011年至今，為了防止超載放牧而破壞草原，引起草原退化，政府開始施行恢復(fù)草原生態(tài)的“草畜平衡”政策，2018年1級、5級指數(shù)所占面積較小，主要以2、3、4級指數(shù)為主，NDVI指數(shù)較為平穩(wěn)，至此嘎查內(nèi)草場植物群落進入相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 結(jié)論

（1）不同的政策導(dǎo)致牧戶放牧方式產(chǎn)生差異，嘎查內(nèi)經(jīng)歷了自由放牧到固定浩特放牧再到定居放牧方式的轉(zhuǎn)變。

（2）不同的放牧方式會對放牧草場植物群落NDVI指數(shù)產(chǎn)生重要影響，嘎查內(nèi)放牧草場的NDVI指數(shù)總體呈現(xiàn)出下降趨勢。

（3）草場植物群落的NDVI指數(shù)除了人為因素的影響外，還會受到氣候等因素的影響，在2種因素的共同驅(qū)動下，草場退化程度明顯提升。

參考文獻

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（責(zé)編：張宏民）