江西农业学报2012,24(8):116~120 Acta Agricuhurae Jiangxi 内蒙古自治区沙质荒漠化研究 崔璨 ,姜琦刚 ,陈泓吉 (1.吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春130026;2.中国人民解放军65015部队,辽宁大连116023) 摘要:内蒙古自治区已是全国沙质荒漠化最严重、面积最大的省区之一。笔者结合1975、2000、2007年3期遥感影像对 内蒙古自治区沙质荒漠化进行遥感信息提取,进而分析近30年来横向空间上、纵向时间上沙质荒漠化从面积变化、空间位置 变化、转移方向变化、重心变化出发的变化规律。研究结果表明,内蒙古自治区1975~2000年沙质荒漠化面积变化不大,但整 体呈发展趋势,且速率极慢;而2O00~2007年沙质荒漠化面积显著地减少,各级沙质荒漠化土地都有不同程度的逆转趋势,逆 转速率是极其可观的。 关键词:内蒙古;沙质荒漠化状况;动态变化 中图分类号:X171.1文献标识码:A文章编号:1001—8581(2012)08—0116—05 Study on Sandiness Desertiifcation of Inner Mongolia CUI Can ,JIANG Qi—gang ,CHEN Hong—j1 (1.College of Geo—exploration Science and Technology,Jilin University,Changchun 130026,China; t 2.Unit 65015 of Peoples Liberation Army,Dalian 1 16023,China) Abstract:Inner Mongolia has become one of the most¥eFious and the largest area sandiness desertiifcation provinces(prefec— tures)in China.According to the remote sensing image data in 1975。2000 and 2007,the author extracted the information of sandiness desertification of Inner Mongolia from the remote sensing image data,and deeply analyzed the dynamic change rules of raea,spatial lo— cation.transfer direction and center of gravity of sandiness desertification in both time dimension and space dimension in recent 30 years. The results showed that:during 1975~2000,the desertification area seldom changed,but generally presented a developing trend with an extremely low speed.However,during 2000—2oo7,there was a signiifcant reduction in sandiness desertification area。 nad all levels of desertiifcation had diferent degrees of reversal trend with a considerable rate. Key words:Inner Mongolia;Sandiness desertiifeation status;Dynamic change 0引言 到内蒙古自治区沙质荒漠化的面积及分布,再对3期数 沙质荒漠化是指干早、半干旱及部分半湿润地区由 据进行对比分析,得到内蒙古自治区沙质荒漠化在时间 于人类不合理经济活动和脆弱环境相互作用而造成土地 尺度上30年来随时间的变化和在空间尺度上随地域的 生产力下降,土地资源丧失,地表呈现类似荒漠景观的土 变化。 地退化,是荒漠化的一种最重要的类型…。 1研究方法 内蒙古自治区幅员辽阔,总面积达118.3万km ,是 本文通过对遥感图像进行预处理,为人机交互解译 全国面积第三大省区。随着人们在物质生活方面需求的 沙质荒漠化状况作了良好的准备,再循序渐进进行地理 不断增加,内蒙古自治区由于畜牧业、人口数量的无节制 信息空间分析,并计算出相关土地沙质荒漠化土地转移 增加以及本身的自然条件影响,导致当地沙质荒漠化情 矩阵及动态度,得到以内蒙古自治区四大沙地为典型代 况日益严重。内蒙古自治区风积物构成了现代沙质荒漠 表区域的时空分布及发展特征,为了能更好地分析沙质 化过程的主要沙源物质,毛乌素、科尔沁、浑善克达、库布 荒漠化的变化及人类活动对内蒙古自治区内各大沙地的 齐沙带等沙地都是风沙活动的产物。本文所研究的沙质 影响,又进行了沙质荒漠化重心迁移分析,最后对这些变 荒漠化主要区域也以这四个沙地为中心所展开。 化结合人类治理活动进行了全方位分析,便于后人挖掘 前人主要对内蒙古内局部地区进行了遥感研究分 治理方法。 析,研究应用的方法主要为提取植被覆盖度、土壤亮度 1.1数据源及数据处理本文分别采用1975年MSS遥 或通过遥感信息决策树等方法 提取土地沙质荒漠化。 感影像图,2000年ETM遥感影像图,2007年CBERS遥 笔者为研究内蒙古自治区整体近三十年沙质荒漠化变化 感影像图,采用人机交互解译的方法对土地沙质荒漠化 的趋势及规律,利用1975年MSS影像、2000年ETM影 信息进行提取,由于春季和秋末地面植被覆盖较少,所以 像及2007年CBERS影像,采用人机交互解译的方法得 是上述遥感影像图的最佳时相。并根据所要提取的沙质 收稿日期:2012—05—23 作者简介:崔璨(1988一),女,吉林长春人,硕士研究生,研究方向:遥感与地理信J息系统。 8期 崔璨等:内蒙古自治区沙质荒漠化研究 117 荒漠化信息将MSS数据的7、5、4波段、ETM数据的7、4、 1.2沙质荒漠化级别划分本文将内蒙古自治区沙质 1波段和CBERS数据的3、4、1波段进行波段合成,对影 荒漠化分为轻度沙质荒漠化,中度沙质荒漠化,重度沙质 像图进行几何校正、图像增强等处理。 荒漠化。解译标准如表1所示。 表1沙质荒漠化分级标准 沙质荒漠化级别 形态特征[ ] 轻度沙质荒漠化 地表以裸地为主,具有白色斑点。地表形态呈大片状或条带状,其间镶嵌有零星的灰绿色植被或灰白色沙堆,往往成片 分布。 中度沙质荒漠化 有星星点点的云朵状与重度沙漠化土地相间而成,立体感不强,与重度沙质荒漠化土地边界较清晰。 重度沙质荒漠化 重度沙质荒漠化地表形态不规则,呈孤岛状、斑块状。与其它类型沙质荒漠化土地有较清晰的边界,较平整,周围常有轻度 或中度沙质荒漠化围绕。 1.3动态变化表示通过对1975年、2000年、2007年 分区标准如表2所示。利用空间分析,做出土地沙质荒 图像解译的内蒙古土地沙质荒漠化状况图,将1975— 漠化级别转移矩阵,计算出各级别沙质荒漠化向其它级 2000年、2000~2007年,以及1975~2007年土地沙质荒 别沙质荒漠化变化情况,以及自治区土地沙质荒漠化重 漠化变化数据统计成库,将变化区分为稳定区、一般逆转 心迁移模型,总结动态变化规律。 区、一般发展区、明显逆转区、明显发展区,成图可视化。 表2沙质荒漠化动态变化类型划分 动态变化类型 包括的土地类型转化种类 明显发展区 非沙质荒漠化土地变为沙质荒漠化土地;轻度沙质荒漠化土地变为重度沙质荒漠化土地。 一般发展区 轻度沙质荒漠化土地变为中度沙质荒漠化土地;中度沙质荒漠化土地变为重度沙质荒漠化土地。 稳定区 沙质荒漠化土地类型未发生变化。 一般逆转区 重度沙质荒漠化土地变为中度沙质荒漠化土地;中度沙质荒漠化土地变为轻度沙质荒漠化土地。 明显逆转区 重度沙质荒漠化土地变为轻度沙质荒漠化土地;沙质荒漠化土地变为非沙质荒漠化土地。 2 内蒙古自治区2007年土地沙质荒漠化现状及 沙质荒漠化土地主要发生在毛乌素沙地和浑善达克沙 空间特征 地,科尔沁沙地则以轻度土地沙质荒漠化为主。 2007年,内蒙古自治区沙质荒漠化土地面积 165356.8 k ,占全区土地总面积的14.0%,其中,轻度 沙质荒漠化土地面积为61988.7 km2,占沙质荒漠化土地 面积的37.5%;中度沙质荒漠化土地面积为34034.9 km ,占沙质荒漠化土地面积的20.6%;重度沙质荒漠化 土地面积为69333.2 km ,占沙质荒漠化土地面积的 41.9%。 在空间分布上(如图1所示),结合内蒙古自治区行 政区划底图可知,内蒙古自治区沙质荒漠化主要分为四 个大范围的沙质荒漠化土地。第一片沙质荒漠化是毛乌 素沙地风沙堆积而成,分布较为广泛,毛乌素沙地分布于 鄂尔多斯市内诸旗间,它们分别是鄂托克前旗、乌审旗以 及伊金霍洛旗南部;第二片沙质荒漠化是库布齐沙漠流 3 内蒙古自治区沙质荒漠化动态变化研究 动沙丘堆积物,它横贯杭锦旗、达拉特旗、准格尔旗、呼和 3.1面积变化 自1975年到2000年沙质荒漠化土地 浩特市、土默特左旗、土默特右旗的部分地区共18个县; 总面积小幅度的增加,沙质荒漠化程度有所加强,该区沙 第三片区域集中于内蒙古中部锡林郭勒盟的正镶白旗正 质荒漠化呈明显发展趋势。沙质荒漠化土地面积增加了 蓝旗与苏尼特右旗、苏尼特左旗、阿巴嘎旗、锡林浩特市、 10971 km2,年均增加438.84 km 。自2000年到2007年 多伦县,及赤峰市克什克腾旗等区域,此区域可看作浑善 沙质荒漠化土地总面积有了大幅度地减少,轻度和中度 达克沙地风沙堆积;第四大片区域则广泛分布于内蒙古 土地都有很大程度的减少,然而重度沙质荒漠化土地还 的东北部地区,横跨赤峰市和通辽市,为科尔沁沙地的风 有零星增加,沙质荒漠化土地面积减少了24012 km ,年 沙堆积,南边的一片具体分布于赤峰市的翁牛特旗、敖汉 均减少3430.3 k玎12,逆转速度极快。纵观1975—2007年 旗,以及通辽市的奈曼旗、库伦旗、科尔沁左翼右旗,除此 沙质荒漠化土地面积总的来说相差不多,轻度土地沙质 之外,科尔沁沙地还包括阿鲁科尔沁旗、开鲁县及科尔沁 荒漠化和中度土地沙质荒漠化面积大幅度减少,但重度 中旗。科尔沁南边明显比北边沙化严重。其中重度土地 土地沙质荒漠化面积是逐年增加的。三期面积变化情况 118 江西农业学报 24卷 它的年增长率还是十分缓慢的。而2000—2007年间,沙 耀 叨I\ 旧 质荒漠化面积在迅速减小。得出结论,内蒙古自治区沙 质荒漠化在1975-2007年间,是以缓慢发展一快速逆 转的规律进行的。 表4内蒙古自治区间土地沙质荒漠化动态变化km2 舢蝴舢舢舢舢 。 。 轻度沙漠化 中度沙漠化 重度沙漠化 图2 1975、2O∞、2O0『7年内囊E古土地沙质荒漠化面积对比 通过各期数据的沙质荒漠化土地转移矩阵(如表3) 以及动态变化区域面积(如表4)的研究发现,1975— 2000年问,非沙质荒漠化土地发展为沙质荒漠化土地占 2000年土地沙质荒漠化总面积的32%。轻度及中度沙 质荒漠化土地也不同程度地发展成为重度沙质荒漠化土 地,以至沙质荒漠化形势呈发展态势。2000~20O7年间, 轻度沙质荒漠化的土地以逆转成非沙质荒漠化为主,还 有一部分发展成了重度沙质荒漠化,发展面积为11135 km ,中度沙质荒漠化土地有一部分发展为重度沙质荒 漠化的土地面积达14861 kn12,有一部分转化成非沙质荒 漠化土地,重度沙质荒漠化土地则以稳定为主。从转移 矩阵可发现,200o-2007年间,沙质荒漠化土地除了重度 3.2空间分布变化内蒙古自治区中以上述4块典型 地区为代表,在1975年到2000年这25年中(如图3所 示),明显发展的土地主要是集中在浑善达克沙地、科尔 沁沙地外围。在鄂尔多斯高原西部和科尔沁沙地的南 部,各有一小面积区域明显逆转。而2000年到2(107年 间,明显发展区域和一般发展区域已经越发减少,几乎零 散地分落在毛乌素沙地、浑善达克沙地中,但科尔沁沙地 的明显发展的区域占地面积也十分明显。毛乌素沙地、 浑善达克沙地和科尔沁沙地外围普遍围绕着明显逆转的 区域。但以重度沙质荒漠化为主的稳定区也明显增多。 库布齐沙带仍以稳定发展为主。总体看来,在1975年到 2007年,毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地的土 沙质荒漠化保持稳定态势以外,其它都还是以逆转为主 的。可见土地沙质荒漠化得到了一定程度的控制。纵观 1975-2007年,土地轻度沙质荒漠化主要呈明显逆转趋 势,它转化成非沙质荒漠化土地面积达34304.4 km2,占 地沙质荒漠化形势都各自有一部分的发展,也有一部分 的土地明显逆转。毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁 沙地中保持稳定的土地面积也不占少数,除毛乌素沙地 南部有大面积明显发展土地外,浑善达克沙地和科尔沁 沙地中只零星分布着一般发展沙质荒漠化土地。 1975年总土地轻度沙质荒漠化面积的46.7%。中度沙 质荒漠化土地主要是逆转成非沙化土地和发展成重度沙 质荒漠化,其面积都为18000 krn2以上。而重度沙质荒 漠化土地趋势还是没有减缓,保持稳定的面积高达 23726.2 km ,占1975年重度沙质荒漠化土地的34.2%。 综上可见,沙质荒漠化形势可归结为在1975~2000年 间,呈稳定发展趋势,而2000—2007年间,几乎呈现良好 的逆转趋势。 表3 1975、20o0年土地沙质荒漠化类型转换矩阵krn 由上文,笔者探讨出1975—2007年间,内蒙古自治 图3内蒙古自治区沙质荒漠化动态变化 区沙质荒漠化的大体发展方向,而能反映出沙质荒漠化 发展态势的,不仅仅是面积的变化,还有沙质荒漠化发展 速率即沙质荒漠化变化的动态度等等。综合这些要素才 能全面客观地总结自治区内沙质荒漠化发展规律。由表 5可得,175-2O00年尽管沙质荒漠化面积在扩大,9但是 3.3重心迁移模型笔者采用重心迁移 模型计算不 同沙质荒漠化类型土地的重心,以求通过其重心迁移变 化情况与实际条件做出比较分析。如图4、表6所示。 8期 崔璨等:内蒙古自治区沙质荒漠化研究 l19 又严重发展。所以1975~2000年沙质荒漠化面积有微 量减小(尤其是乌审旗面积减小很大,这都得益于国家 和地方政府大规模的投入及三北防护林工程、京津风沙 源治理工程等一系列防沙治沙工程措施的实施 )。但 其它地区由于植被覆盖度的显著减少仍有大面积非沙质 图4内蒙古沙质荒漠化重心迁移图 表6 1975—2OO7年各类沙质荒漠化土地 重心坐标及偏移距离 年份 嘉 经 蓁 裟质 案 裟质 蓁 茬质 备注 1975年经度 113.265。 111.347。 110.021。 距2007年 纬度 42.037。41.542。41.O29。 偏移距离 79.858 km 98.O21 km 24.131 km 2000年经度 114.109。 112.400。 109.887。 距1975年 纬度 42.224。41.733。41.036。 偏移距离 72.849km 90.359km 11.316km 2007年经度 114.415。 112.299。 109.748。 距2000年 纬度 42.243。 42.062。41.095。 偏移距离 25.368 km 37.490 km 13.407 km 从表6可知,1975年至2007年这3O年间重度沙质 荒漠化土地按面积权重看出总体变化位置不大,而轻度 和中度沙质荒漠化土地算得的土地重心坐标偏 ̄j;97.858 km及98.021 km,且向东北方向移动,根据重心迁移模型 说明毛乌素沙地和库布齐沙漠的沙质荒漠化状况整体大 面积的轻度和中度沙质荒漠化土地减少很多,使得计算 出的重心离这两块沙带距离更远了。 3.4时空特征变化分析一以典型四大沙地为例 3.4.1毛鸟素沙地1795~2000年间,在70年代后期, 毛乌素沙地受改革开放政策影响,实施家庭联产承包制, 不仅牲畜量有所降低,放牧及樵采现象更有所缓解,而在 1798年三北防护林工程启动后,毛乌素沙地沙质荒漠化 状况更是积极减缓。可是,90年代以来,对沙地资源的 开发和利用,导致人口迅猛发展,牲畜数和耕地面积也就 伴随着显著增长,这便使毛乌素沙地植被覆盖度下降明 显‘。 ,导致流动风沙无法固定,一些轻度沙质荒漠化情况 荒漠化土地或轻度沙质荒漠化土地发展成为中度或重度 沙质荒漠化土地。沙地沙质荒漠化形势仍不容乐观。 2000-2007年间,随着退耕还林还草、封山禁牧以 及休牧政策等有效的实施开展,毛乌素沙地的耕地面积 和牲畜数量显著下降,毛乌素沙地总体植被开始恢复,沙 质荒漠化态势有明显好转,沙质荒漠化范围减小了,还有 很多中度或重度沙质荒漠化土地逆转成了轻度或非沙质 荒漠化土地。 3.4.2库布齐沙地1975-2000年间,库布齐沙带面积 变化基本不大,沙质荒漠化程度缓慢地发展着,这是这期 间放任沙质荒漠化自由发展,未采取任何措施的结果。 而在20世纪90年代末,由于国家发展战略的转移 及“西部大开发”战略,库布齐部分地区营造起了带网片 相结合的绿色防风固沙林体系,并在鄂尔多斯市建造造 林总场 ,这使得防风固沙运用到了生产实践中,取得了 很大的成果。这也使得2000~2007年间鄂尔多斯市及 其周边边缘的沙质荒漠化土地明显逆转为非沙化土地, 尽管库布齐沙质荒漠化土地的总面积仅有微量减少,但 程度却有所减轻。 3.4.3浑善达克沙地可以说政府对浑善达克沙地的 治理是比较晚的,且浑善达克地区几乎经历了几次大开 垦。到了1993年,耕地面积激增,草原开垦使大面积的 草原景观破碎,从而向荒漠化景观方向发展 ,形成现如 今的浑善达克沙地。尽管在20世纪90年代末以来启动 了一系列生态保护与建设工程,人工草地和围封草地面 积明显增加,并采取了春季禁牧等强有力的措施 ,使 浑善达克沙地土地沙质荒漠化受到了一定程度的限制, 边缘的一些区域出现了明显的恢复现象,但沙地腹地的 沙质荒漠化程度仍然在明显发展加重,沙质荒漠化形势 不容乐观。仅局部呈逆转趋势,而整体仍呈恶化趋势。 3.4.4科尔沁沙地 自1985年中国科学院在奈曼和乌 兰敖建立起定位整治以后,倚赖于“四位一体”、“三圈一 带” 等发展经济模式举措,使得科尔沁沙地这部分试 验区域沙质荒漠化程度明显逆转。 4结论 (1)内蒙古自治区沙质荒漠化土地2007年现状为 沙质荒漠化土地面积165356.8 km ,其中,轻度沙质荒漠 化土地面积为61988.7 kmz,中度沙质荒漠化土地面积为 l20 江西农业学报 24卷 34034.9 km ,重度沙质荒漠化土地面积为69333.2 km 。 [3]王建,董光荣.利用遥感信息决策树方法分层提取荒漠化土地 (2)结合2007年沙质荒漠化数据,研究表明,内蒙 类型的研究探讨[J].中国沙漠,2000,20(3):243—247. 古自治区土地沙质荒漠化程度最严重的区域为毛乌素沙 [4]姜琦刚,高会军.中国北方沙质荒漠化遥感调查与研究[M]. 地和浑善达克沙地。 北京:地质出版社,2006. (3)2000年较1975年土地沙质荒漠化面积增大,而 [5]袁林.基于“3s”技术的塔里木河下游中段土地沙漠化监测研 2007年较1975年、2000年土地沙质荒漠化面积减小很 究[D].乌鲁木齐:新疆大学,2010. [6]刘静.毛乌素沙地植被覆盖动态变化的遥感监测[D].呼和浩 多,沙质荒漠化情况有所好转。可见人类活动的合理化 特:内蒙古农业大学,2009. 及保护意识的增强 1 。 [7]王仁德,吴晓旭.毛乌素沙地治理的新模式[J].水土保持研 (4)内蒙古自治区1975—2007年间,土地沙质荒漠 究,2009,16(5):176—180. 化呈缓慢发展——快速逆转的发展规律,且轻度、中度 [8]白永祥,孙贵荣.库布齐沙漠风沙危害及其治理技术[J].内蒙 沙质荒漠化重心皆向东北方向迁移,毛乌素沙地和库布 古林业科技,2004(3):32—34. 齐沙漠逆转程度较明显,其它两处沙地逆转发展平分 [9]王牧兰,包玉海,银山.浑善达克沙地动态变化影响因素分析 秋色。 [J].干旱区资源与环境,2O04,18(9):44—47. (5)在90年代中后期,由于政府自治区的禁止开荒 [10]敖艳红,裴浩,王永利,等.浑善达克沙地遥感监测研究[J]. 中国沙漠,2010,30(1):33—39. 政策更加具体、有力,致使沙质荒漠化土地状况明显 [11]戴晟懋,贾晓霞.加速沙漠化治理促进沙区经济发展[J].防 好转。 护林科技,1997(2):42—46. [12]徐驰,姜琦刚,李远华,等.呼伦贝尔地区土地荒漠化动态变 参考文献: 化[J].世界地质,2010,29(1):160—167. [1]徐礼强.近3O年来科尔沁地区沙漠化时空变化规律研究 [D].山东:山东师范大学,2003. (责任编辑:周军) [2]王琳,刘文灿.内蒙古中部地区土地荒漠化遥感调查及环境质 量评价[J].现代地质,2006,20(3):505-512. (上接第115页) 态农业学报,2007,3(2):151—154. 参考文献: [11]Yongping Wei,Brian Davidson,Deli Chen,et a1.Balancing the [1]王成璋,张效莉,何伦志.人I:1、经济发展与生态环境协调性测 economic,social and environmentla dimensions of agro—ecosys— 度研究综述[J].生产力研究,2007(6):140—150. terns:An integrated modeling approach[J].Agriculture,Ecosys— [2]杨世琦,高旺盛.农业生态系统协调度测度理论与实证研究 tems and Environment,2009,131:263—273. [J].中国农业大学报,2006,11(2):7—12. [12]Chriswph Bohringer,Patirck E.P.Jochem.Measuring the im- [3]杨世琦,杨正礼,高旺盛.不同尺度下区域农业系统协调度的 measurable—A survey of sustainability indices[J].Ecologicla 评价[J].西北农林科技大学学报,2008,36(5):64-72. Economoics,2007,63:1—8. [4]陕西省统计局.陕西统计年鉴[M].北京:中国统计出版社, [13]张效莉,王成璋,王野.人口、经济发展与生态环境系统协调 2001—2O09. 性测度研究:以新疆为例[J].生态经济,2OO6(11):123— [5]甘肃年鉴编委会.甘肃年鉴[M].北京:中国统计出版社,2OOl 126,132. 一2008. [14]廖志杰,刘岳.中国区域可持续发展水平及其空间分布特征 [6]甘肃农村年鉴编委会.甘肃农村年鉴[M].北京:中国统计出 [J].地理学报,21X10,3(2):139—150. 版社,2001—2OO6. [15]吴跃明,郎东锋,张子琦,等.环境一经济系统协调度模型及 [7]天水市统计局.天水经济年鉴[z].2008. 其指标体系[J].中国人口・资源与环境,1996,6(2):47 [8]国家统计局国民经济综合统计司.中国区域经济统计年鉴 —50. [M].北京:中国统计出版社,2001—2OO6. [16]朱万斌,邱化蛟,常欣,等.农业生态系统生产力的概念及其 [9]杨世琦,王国升,高旺盛,等.区域生态经济系统协调度评价研 度量方法[J].中国农业科学,2005,38(5):983—989. 究:以湖南省益阳市资阳区为例[J].农业现代化研究,2005,7 [17]杨士弘.广州城市环境与经济协调发展预测及调控研究[J]. (4):298—301. 地理科学,1994,14(2):136—143. [10]杨正礼,高旺盛.不同协调函数对生态・经济・社会复合系 统协调度影响分析:以湖南省益阳市资阳区为例[J].中国生 (责任编辑:周军)