赫章縣草地退化與草地石漠化空間耦合分析

秦微 蘭安軍 李蕓

摘要? ? 為了研究喀斯特地區(qū)草地退化和草地石漠化的空間耦合關(guān)系，以赫章縣草地為例，運(yùn)用“3S”技術(shù)，獲取不同坡度等級下的草地退化與草地石漠化空間分布特征。結(jié)果表明，草地主要分布在赫章縣南部，草地分布平均坡度在15°～25°之間的占70.11%，是草地退化與草地石漠化多發(fā)區(qū)。各坡度等級下的草地面積占比、草地退化占比和草地石漠化占比分布走向一致。隨著坡度的上升，不同石漠化等級的草地退化發(fā)生率和不同退化等級的草地石漠化發(fā)生率逐漸增加，坡度是影響草地退化和草地石漠化的一個(gè)重要因子。

關(guān)鍵詞? ? 草地退化;草地石漠化;坡度;空間耦合;貴州赫章

中圖分類號? ? S283? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）06-0144-03

Abstract? ? In order to study the spatial coupling relationship between grassland degradation and grassland rocky desertification in karst area，the grassland degradation and grassland rocky desertification spatial distribution characteristics under different slope grades of grassland in Hezhang County were obtained by using the "3S" technique.The results showed that the grassland mainly distributed in the southern part of Hezhang County，and the average slope of grassland distribution was between 15°-25°，accounting for 70.11%.It is an area where grassland degradation and grassland rocky desertification occur frequently.The proportion of grassland area，grassland degradation and the grassland rocky desertification in all slope grades were consistent.With the increase of slope，the incidence of grassland degradation and grassland degradation in different grassland rocky desertification grades increased gradually.Slope is an important factor affecting grassland degradation and grassland rocky desertification.

Key words? ? grassland degradation;grassland rocky desertification;slope;spatial coupling;Hezhang Guizhou

南方草地資源長期以來沒有得到高效利用，特別是在貴州喀斯特山區(qū)，導(dǎo)致草地出現(xiàn)了不同程度的石漠化。貴州省最大的草原阿西里西分布在赫章縣南部，草地資源豐富。

赫章縣位于貴州省西北部滇東高原向黔中山地丘陵過渡的烏蒙山區(qū)傾斜地帶，地處東經(jīng)104°10′28″～105°01′23″，北緯26°46′12″～27°28′18″。赫章縣境被舍虎梁子、結(jié)構(gòu)梁子、三望坪、韭菜坪等大山分割，地勢西北、西南和南部較高，東北部偏低。境內(nèi)山高坡陡，峰巒重疊，溝壑縱橫，河流深切。

赫章縣屬于喀斯特地區(qū)，受自然環(huán)境和人為活動(dòng)因素影響，出現(xiàn)不同程度等級的石漠化強(qiáng)度。較少的研究者以巖溶地區(qū)石漠化草地的空間分布[1]、草地土壤細(xì)菌遺傳多樣性[2]和草地高效生產(chǎn)及畜牧業(yè)[3]開展了相關(guān)研究。草地退化方式多種多樣，不少學(xué)者在雜草入侵[4-5]、土壤養(yǎng)分[6-7]、群落結(jié)構(gòu)[5，8]和退化動(dòng)態(tài)監(jiān)測[9-11]等方面取得了可觀的研究成果。然而，在草地發(fā)生退化與石漠化二者結(jié)合分析的研究尚未見報(bào)道。因此，本文利用赫章山高坡陡的特點(diǎn)，結(jié)合不同坡度等級因子對草地退化與草地石漠化的耦合關(guān)系進(jìn)行了研究。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 數(shù)據(jù)來源

赫章縣草地?cái)?shù)據(jù)為2018年貴州省草地資源清查最新成果，該數(shù)據(jù)主要采用上一期草地資源清查成果與國土提供土地利用二調(diào)數(shù)據(jù)庫草地圖斑、地理國情草地圖斑空間疊加形成的新一期草地清查數(shù)據(jù)。草地清查圖斑數(shù)據(jù)主要利用采購于2017年的Pleiades衛(wèi)星進(jìn)行人工目視判讀，遙感目視判別能確定是否屬于草地，將不屬于草地的予以剔除，結(jié)合野外現(xiàn)場復(fù)核、樣方點(diǎn)布設(shè)等方式判定草地邊界、草地類型、草地等級和草原綜合覆蓋，結(jié)合外業(yè)工作再對草地圖斑進(jìn)行修改，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。

草地退化依據(jù)《天然草地退化、沙化、鹽澤化的分級指標(biāo)》制定草地退化遙感分類系統(tǒng)和分級標(biāo)準(zhǔn)，利用2009年的TM5遙感影像和2018年夏季同月份的Landset8遙感影像（http：//www.gscloud.cn/）計(jì)算植被覆蓋的減少率。主要退化因素分為4個(gè)等級：<10%（無明顯退化）、10%～20%（輕度退化）、20%～30%（中度退化）和>30%（重度退化）。草地石漠化通過石漠化數(shù)據(jù)進(jìn)行面積加權(quán)空間疊加形成新的草地石漠化圖，坡阿度數(shù)據(jù)獲取以BIGMap地圖下載器獲取14級DEM生成。

1.2? ? 數(shù)據(jù)處理方法

1.2.1? ? 草地退化。草地退化主要利用歸一化植被指數(shù)（Nor-malized Difference Vegetation Index，NDVI）結(jié)合像元二分模型[12]計(jì)算植被覆蓋情況，通過近10年草原綜合植被覆蓋減少率作為退化的主導(dǎo)因素。由于傳感器最終測得的地面目標(biāo)總輻射亮度并非地表真實(shí)反射率的反映，其中包含了由大氣吸收，尤其是散射作用造成的輻射量誤差，所以需要利用ENVI對TM和Landset8遙感影像輻射定標(biāo)和大氣校正，反演地物真實(shí)的表面反射率。公式如下：

1.2.2? ? 草地石漠化。草地石漠化主要利用石漠化數(shù)據(jù)與草地圖斑空間疊加，疊加過程中出現(xiàn)同一個(gè)草地圖斑分成了不同石漠化程度，為保證草地圖斑的整體性，對同一草地圖斑不同程度石漠化類型面積加權(quán)平均計(jì)算，得到最終的草地石漠化屬性。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 空間分布

根據(jù)公式計(jì)算得到赫章縣草地退化、草地石漠化和草地平均坡度空間分布圖（圖1），以及草地退化與草地石漠化面積。赫章縣國土面積共3 242.74 km2，草地資源占整個(gè)縣國土面積的10.56%，主要集中在南部撒拉溪區(qū)域。

2.1.1? ? 草地退化與草地石漠化分布特點(diǎn)。從表1可以看出，赫章縣草地退化面積為30.36 km2，占赫章總草地面積的8.87%，全縣面積的0.94%，草地退化程度相對較低。從圖1（a）與表1可以看出，草地退化主要以面積較小的草地和輕度退化為主，分布在赫章縣城中部區(qū)域，草地退化面積排序?yàn)檩p度退化>中度退化>重度退化。

從表2和圖1（b）可以看出，赫章縣草地石漠化主要分布在中部與南邊接壤區(qū)域，草地石漠化面積為78.43 km2，占赫章縣草地面積的22.91%，全縣面積的2.42%，草地石漠化程度相對草地退化較為嚴(yán)重。赫章縣草地石漠化以中南部的輕度石漠化為主，面積為72.44 km2，占整個(gè)草地石漠化的92.36%。不同程度草地石漠化面積排序?yàn)檩p度石漠化>強(qiáng)度石漠化>極強(qiáng)度石漠化。

2.1.2? ? 草地退化與草地石漠化坡度分布。赫章縣地勢險(xiǎn)要，坡度分布較陡，草地平均坡度分布在15°～25°最多，占草地面積的70.11%，草地退化區(qū)域有50.33%分布在此范圍，而草地石漠化區(qū)域有81.49%集中分布在該范圍（表3、圖2）。

由圖3、4可知，草地退化和石漠化主要發(fā)生在15°以上的草地中，草地退化以輕度退化為主;15°～25°草地的輕度退化發(fā)生率為38.93%，輕度石漠化發(fā)生率為76.62%，輕度石漠化發(fā)生率約為輕度退化發(fā)生率的2倍。隨著草地退化和草地石漠化的風(fēng)險(xiǎn)程度上升，各坡度等級風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率降低。

2.2? ? 空間耦合

2.2.1? ? 不同坡度石漠化草地的退化發(fā)生率。從圖5可以看出，赫章縣各坡度等級下草地石漠化主要以潛在石漠化為主，不同坡度、不同石漠化等級的草地退化發(fā)生率呈現(xiàn)出隨著草地石漠化等級強(qiáng)度增大而減小的趨勢。坡度<25°、不同石漠化等級的草地，其退化發(fā)生率基本相似，草地輕度退化發(fā)生率較高;坡度25°以上無石漠化規(guī)律與整體分布不同，強(qiáng)度石漠化區(qū)域無草地退化;隨著坡度的增加，草地中度退化和草地重度退化在無石漠化和潛在石漠化區(qū)發(fā)生率逐漸上升，當(dāng)坡度>35°草地重度退化發(fā)生率僅次于草地輕度退化，草地重度退化區(qū)域無石漠化發(fā)生，草地輕度退化發(fā)生率根據(jù)坡度的增加從57.7%降低到39.6%。

2.2.2? ? 不同坡度退化草地的石漠化發(fā)生率。從圖6可以看出，赫章縣各坡度等級下草地石漠化不明顯，不同退化等級的草地石漠化發(fā)生率隨著退化等級強(qiáng)度增大呈現(xiàn)減小的趨勢。草地發(fā)生石漠化時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)很明顯的草地退化，主要在坡度<15°時(shí)，出現(xiàn)15%的輕度退化發(fā)生率;當(dāng)坡度>25°時(shí)，各等級草地石漠化發(fā)生率在1%左右;當(dāng)坡度>35°時(shí)，重度退化區(qū)沒有草地石漠化發(fā)生。

3? ? 結(jié)論與討論

從赫章縣草地空間分布特征來看，草地主要在赫章縣南部阿西里西大草原地區(qū)密集分布，約占整個(gè)草地面積的60%，草地退化不明顯，占草地面積的8.87%;草地石漠化風(fēng)險(xiǎn)性高，占草地面積的22.91%，潛在石漠化占草地面積的46.53%。草地主要分布平均坡度在15°～25°間，占草地總面積的70.11%，占草地退化面積的50.33%，占草地石漠化面積的81.49%。

草地退化與草地石漠化耦合度較低，兩者間關(guān)系復(fù)雜，草地退化或者草地石漠化并不以坡度呈現(xiàn)相應(yīng)等級的退化和相應(yīng)等級的石漠化。

不同草地石漠化等級區(qū)，草地退化發(fā)生率主要在潛在石漠化區(qū)域，隨著坡度的增加，草地退化等級發(fā)生率也逐漸增強(qiáng)，分布規(guī)律也出現(xiàn)差異。不同草地退化等級區(qū)，草地石漠化發(fā)生率主要以輕度石漠化為主，所有坡度下的草地退化等級區(qū)，輕度石漠化發(fā)生率占草地石漠化的70%以上。隨著坡度的升高，草地中度石漠化及以上等級發(fā)生率有增加趨勢。

赫章縣草地退化與草地石漠化相關(guān)關(guān)系不明顯，存在著特殊的聯(lián)系。從各坡度等級下的草地面積占比、草地退化占比和草地石漠化占比分布來看，上升下降趨勢完全統(tǒng)一，草地退化和石漠化主要發(fā)生在坡度25°以下的草地，其原因可能出現(xiàn)人為過度放牧和打草，導(dǎo)致草地出現(xiàn)不同程度的退化和石漠化狀況。由此可見，坡度只是草地退化和草地石漠化的影響因素之一，人口密度所產(chǎn)生的人為活動(dòng)是影響草地質(zhì)量的另一個(gè)重要因子。

本文以坡度因子作為草地退化和草地石漠化耦合分析的關(guān)鍵，并未引入草原類型、草原等級、草原存欄量、地形地貌以及氣象要素等因子分析，在今后的研究中，可選擇更大、更廣的尺度來探索草地退化與草地石漠化之間的聯(lián)系。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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