喀斯特地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化研究

陳洪升 許玉鳳

[摘要]以遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于反演、模型分析等方法，利用GIS技術(shù)定量分析了羅甸縣近35年來林地和草地生態(tài)系統(tǒng)的面積變化。研究結(jié)果表明，森林生態(tài)系統(tǒng)面積比例呈現(xiàn)微弱的上升趨勢，且階段變化顯著;草地生態(tài)系統(tǒng)面積比例呈現(xiàn)下降趨勢，波動變化顯著。林草生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化主要在森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)等生態(tài)用地之間轉(zhuǎn)化，還有部分退化為石漠化狀態(tài)。通過林草生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化及轉(zhuǎn)化研究，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)提供科學(xué)參考。

[關(guān)鍵詞]生態(tài)系統(tǒng);喀斯特地區(qū);羅甸縣

[中圖分類號]Q149[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

陸地生態(tài)系統(tǒng)是聯(lián)結(jié)植被、土壤與水體的樞紐，具有增加可利用水資源、減少土壤侵蝕、調(diào)節(jié)徑流和凈化水質(zhì)等重要功能。貴州省南部喀斯特地區(qū)是珠江流域的上游地區(qū)，是重要的水源地生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，也是石漠化比較嚴(yán)重的區(qū)域。由于地形地貌復(fù)雜，生物多樣性豐富，生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，是西南地區(qū)乃至全國重要的生態(tài)屏障區(qū)。區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化可以通過生態(tài)系統(tǒng)的變化來呈現(xiàn)，因此，生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化有重要的指示作用。開展貴州南部生態(tài)系統(tǒng)的變化研究，有助于促進(jìn)該區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

1 ? ?研究區(qū)概況

平塘縣隸屬貴州省黔南布依族苗族自治州，位于貴州省南緣中部，南與廣西壯族自治區(qū)南丹縣接壤。東鄰獨(dú)山縣，西與惠水縣、羅甸縣相連，北與貴定縣、都勻市接壤。地理范圍在東經(jīng)106°40′29″～107°26′19″、北緯25°29′55″～26°06′4l″之間。

平塘縣地處中亞熱帶巖溶喀斯特地區(qū)、云貴高原東南坡向廣西丘陵的過渡地帶上。境內(nèi)山巒疊嶂、河谷深切，峰林谷地、坡立谷、間歇泉、落水洞、地下河、漏斗井泉、溶洞、陰潭等應(yīng)有盡有。境內(nèi)植被保護(hù)較好，森林覆蓋率達(dá)63.4%，自然山水風(fēng)光優(yōu)美怡人，風(fēng)物景觀以山、水、林、泉、洞、湖、瀑、竹海、河灘和峽谷為主。全縣以山地為主，境內(nèi)地勢西北高東南低，最高點(diǎn)是大塘鎮(zhèn)艮上坡，海拔1487.7m，最低點(diǎn)是甲茶鎮(zhèn)甲茶村六硐河出口處，海拔402m。山地、丘陵、盆（壩）地分別占86%、11.9%和1.8%。

河流屬珠江流域紅水河水系，主要河流有平舟河、曹渡河、霸王河及其支流32條。礦藏有煤、鐵、大理石、花石、高嶺土等。灌木覆蓋率15.17%;林木綠化率為53.50%。312省道公路穿境而過。平塘縣旅游資源豐富，有平舟河谷風(fēng)景區(qū)、甲茶風(fēng)景區(qū)、龍?zhí)溜L(fēng)景區(qū)、克度溶洞群、天眼景區(qū)等景點(diǎn)。

屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，熱量豐富，雨量充沛，無霜期312天，年平均氣溫17℃，年均降雨量1259 mm。氣候條件有利于各種植物的生長，為發(fā)展生態(tài)旅游和生態(tài)農(nóng)業(yè)締造了得天獨(dú)厚的條件。

2 ? ?數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 ? ?數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心 （http：//www.resdc.cn）。中國陸地生態(tài)系統(tǒng)宏觀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在遙感解譯獲取的1：10萬比例尺土地利用/土地覆蓋數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過對各生態(tài)系統(tǒng)類型進(jìn)行辨識和研究，經(jīng)過分類處理形成多期中國陸地生態(tài)系統(tǒng)類型空間分布數(shù)據(jù)集。其中森林生態(tài)系統(tǒng)主要包括土地利用/土地覆蓋遙感分類系統(tǒng)中的密林地（有林地）、灌叢、疏林地、其它林地;草地生態(tài)系統(tǒng)主要包括土地利用/土地覆蓋遙感分類系統(tǒng)中的高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、 低覆蓋度草地。

2.2 ? ?生態(tài)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移矩陣及其轉(zhuǎn)移分析

各類生態(tài)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移面積可以用轉(zhuǎn)移矩陣來具體分析，可以直觀反映不同時(shí)期內(nèi)不同生態(tài)系統(tǒng)間的變化結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)移方向。轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)構(gòu)如下：

（1）

式中，S代表面積，n代表生態(tài)系統(tǒng)的類型，i，j分別代表研究期初和研究期末的生態(tài)系統(tǒng)類型。

3 ? ?結(jié)果分析

3.1 ? ?林地和草地生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間變化

森林生態(tài)系統(tǒng)在平塘縣所有生態(tài)系統(tǒng)中所占面積最大，1980年占其總面積的57.5%。研究期間，森林生態(tài)系統(tǒng)占研究區(qū)面積比例呈現(xiàn)微弱的上升趨勢，年增加率為0.0114/a;具有波動變化的特點(diǎn)，1980～1995年為顯著上升階段;1995～2000年間下降趨勢較大;2000～2005年間呈顯著增加趨勢;2005年之后有所下降（見圖1）。

草地生態(tài)系統(tǒng)在平塘縣所有生態(tài)系統(tǒng)中僅次于森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。研究期間，草地生態(tài)系統(tǒng)占研究區(qū)面積比例呈現(xiàn)下降趨勢，年下降率為0.1943/a;具有階段性變化特點(diǎn)（見圖1）。其中，1980～1990年間呈上升趨勢，然后從1990～2005年間呈現(xiàn)下降趨勢，2005～2015年間呈現(xiàn)上升趨勢。

3.2 ? ?林草生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化

為了深入了解森林和草地生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間變化和動態(tài)變化，對各階段各生態(tài)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化進(jìn)行了研究。不同生態(tài)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化是人類活動作用于自然資源和環(huán)境的最顯著的表現(xiàn)形式。為了對每一個階段生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化狀況進(jìn)行了解，分階段對其轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究。

1980～1995年間，森林生態(tài)系統(tǒng)面積增加，主要由農(nóng)田、草地和濕地等生態(tài)系統(tǒng)用地轉(zhuǎn)化，其中17.28%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，7.57%是由草地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，還有0.06%是由濕地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來;草地生態(tài)系統(tǒng)面積增加，主要由農(nóng)田和林地轉(zhuǎn)化而來，其中19.61%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，24.96%是由林地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來。

1995～2005年間，期間1995～2000年間，森林生態(tài)系統(tǒng)面積減少較多，主要轉(zhuǎn)化為耕地和草地;2000～2005年間，森林生態(tài)系統(tǒng)面積迅速增加，超過了前一階段，主要是由于退耕還林政策的實(shí)施起到了重要作用。森林生態(tài)系統(tǒng)面積增加，主要由農(nóng)田、草地和濕地等生態(tài)系統(tǒng)用地轉(zhuǎn)化，其中15.25%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，9.36%是由草地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，還有0.06%是由濕地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來。草地生態(tài)系統(tǒng)面積在減少，主要是由23.00%的草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，還有部分轉(zhuǎn)化為森林生態(tài)系統(tǒng)，且轉(zhuǎn)化為農(nóng)田和林地的面積大于農(nóng)田和林地轉(zhuǎn)化為草地的面積。

2005～2015年間，這一段時(shí)間生態(tài)系統(tǒng)類型之間的轉(zhuǎn)化較少。森林生態(tài)系統(tǒng)面積在減少，其中有轉(zhuǎn)化為農(nóng)田和完全退化成石漠化的部分地區(qū)，同時(shí)僅有0.12%的農(nóng)田轉(zhuǎn)化為森林生態(tài)系統(tǒng);草地生態(tài)系統(tǒng)面積增加，主要由農(nóng)田和林地轉(zhuǎn)化而來，其中1.12%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，5.04%是由林地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，但是也有部分區(qū)域退化為石漠化狀態(tài)。

4 ? ?結(jié)論和討論

本文利用GIS技術(shù)將1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年七期生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過空間分析處理獲得近35年來平塘縣森林和草地生態(tài)系統(tǒng)變化的數(shù)據(jù)，利用單一動態(tài)度和轉(zhuǎn)移矩陣來直觀反映。研究發(fā)現(xiàn)，研究期間平塘縣的林草生態(tài)系統(tǒng)變化表現(xiàn)為：

（1）從時(shí)間變化來看，研究期間森林生態(tài)系統(tǒng)面積有微弱上升趨勢，草地生態(tài)系統(tǒng)呈下降趨勢，并有明顯的階段變化。

（2）從動態(tài)變化來看，研究期間森林生態(tài)系統(tǒng)面積階段變化波動較大，草地生態(tài)系統(tǒng)階段變化也比較明顯，變化幅度較大。

（3）從不同生態(tài)系統(tǒng)類型之間的轉(zhuǎn)化來看，林草生態(tài)系統(tǒng)與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)化較多。

近幾十年來，由于人口增加等原因，毀林毀草開荒、伐薪燒柴使脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，森林覆蓋率降低，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化較大。為了保護(hù)環(huán)境，改善惡劣的環(huán)境條件，加大了生態(tài)保護(hù)力度，加上退耕還林、封山育林等政策的實(shí)施，森林覆蓋率逐漸增加。由此可見，導(dǎo)致各類生態(tài)系統(tǒng)變化的主要因素應(yīng)該與人口增加、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和宏觀政策的影響有關(guān)，只有守住生態(tài)和發(fā)展兩條底線，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下進(jìn)行開發(fā)，才能促進(jìn)人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

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