青海湖流域土地沙漠化敏感性評價研究

陳曉琴 張 娟 王靜慧 馮永盛 祁永發(fā)

土地沙漠化是當今全球生態(tài)環(huán)境面臨的重大問題之一，二十世紀70年代，我國沙漠化土地面積每年以1560km2速度擴展，90年代末我國沙漠化的土地面積的擴展速度已高達每年3600km2，2000年我國北方沙漠化面積已達38.57×104km2。土地沙漠化已成為區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的主要制約因素之一。因此，開展區(qū)域土地沙漠化敏感性研究，了解其空間分布格局，對于開展區(qū)域生態(tài)環(huán)境分區(qū)管理，控制沙漠化的發(fā)生、發(fā)展以及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。沙漠化敏感性即指由于人類活動引起土地沙漠化的可能性大小，研究其敏感程度和空間分布，是實施生態(tài)環(huán)境分區(qū)管理的一個重要基礎，對有效防止該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化和資源開發(fā)均有重要的意義。

一、研究區(qū)概況

青海湖流域地處青藏高原的東北部，界于東經(jīng)99°36—101°16′,北緯36°32′—37°15之間，土地總面積29661平方公里。青海湖是我國第一大內(nèi)陸湖泊，也是我國最大的咸水湖。且湖面的海拔約為3260米，是世界上海拔最高的湖泊之一。研究區(qū)內(nèi)氣候是高原大陸性氣候，光照充足，日照強烈；冬寒夏涼，暖季短暫，冷季漫長，春季多大風和沙暴；雨量偏少，雨熱同期，干濕季分明。年平均降水量為270—400mm；全年蒸發(fā)量可達1422—2066mm。植被類型以溫性草原、荒漠小半灌木、高寒灌叢、高寒草甸為主，植被復雜多樣,表現(xiàn)溫性植被與高寒植被共存的分布格局。

二、評價方法

（一）數(shù)據(jù)源

本研究選取2009年Landsat TM影像為基礎數(shù)據(jù)。同時以青海湖流域的植被圖、土地利用圖、1：50000的地形圖、DEM數(shù)據(jù)作為輔助資料。

（二）評價因子選取

影響土地沙漠化敏感性的因子較多，張國平等利用風速、土壤干燥度、地表植被指數(shù)、土壤質地和坡度5個因子建立土地沙漠化敏感性模型。劉康等采用濕潤指數(shù)、土壤質地、沙風天數(shù)、冬春季地表植被覆蓋度4個因子對甘肅省土地沙漠化敏感性進行了評價。在國家環(huán)境保護總局生態(tài)功能區(qū)劃工作方案中也采用上述4個指標對沙漠化敏感性進行分級。根據(jù)上述研究成果結合研究區(qū)的情況，青海湖流域土地沙漠化敏感性評價選用的因子如下表。

（三）研究方法

采用地理信息系統(tǒng)技術建立本區(qū)濕潤指數(shù)、坡度、大風天數(shù)、土壤類型、植被覆蓋度等因子的圖形庫和屬性庫，并依據(jù)表1的標準進行單因子敏感性評價。在此基礎上,通過空間疊加分析獲得本區(qū)土地沙漠化敏感性綜合評價圖，以此為基礎進行分析評價。

1、濕潤度指數(shù)

濕潤度指數(shù)能客觀地反映某一地區(qū)的水熱平衡狀況，是判斷某一地區(qū)干旱與否的良好指標，可以反映局地氣候變化對當?shù)刂脖簧L及生態(tài)環(huán)境變化的影響，也能反映各區(qū)域在水熱條件組合下可能發(fā)生沙漠化的敏感程度。本文濕潤度指數(shù)采用多年平均降水量和蒸發(fā)量的比值，利用ARC/INFO地理信息系統(tǒng)軟件進行插值，然后依據(jù)分級指標而得到本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——濕潤指數(shù)評價圖。

2、坡度

坡度也是衡量土地沙漠化的指標之一，坡度越大，風力、水力對土壤顆粒的搬運作用越強。根據(jù)本區(qū)DEM圖提取破度，從而依據(jù)分級指標得到土地沙漠化敏感性分析——坡度圖評價圖。

3、全年大風的天數(shù)

風力強度是影響風對土壤顆粒搬運的重要因素，與沙漠化發(fā)展有密切關系。風速只有在超過某一臨界值的情況下才有可能吹揚和搬運土壤中的顆粒物質至空中。根據(jù)本區(qū)的特點選用全年風速大于8 m/s大風的天數(shù)這個指標來評價土地沙漠化具有很重要的意義。圖再結合表1的標準來劃分本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——大風影響評價圖。

4、土壤類型

土壤類型與土壤干燥度、土壤質地有著直接關系，土壤質地和起沙風速有直接的關系，所以土壤類型作為一個指標研究土地荒漠化極其重要。本區(qū)域土壤類型復雜多樣，主要有高山寒漠土、高山草甸土、高山草原土、山地草甸土、山地灌叢草甸土、黑鈣土、栗鈣土、沼澤土、風沙土、鹽土等10多個類型（草甸土和鹽土分布面積不大，呈零星分布狀態(tài)）。根據(jù)本地區(qū)土壤類型特征確定沙漠化敏感性級別（參照表1），作出本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——土壤質地影響評價圖。

5、植被覆蓋度

地表植被覆蓋是影響沙漠化敏感性的一個重要因素，在水域、冰雪和植被覆蓋度高的地區(qū)，不會發(fā)生土壤的沙漠化；相反，地表裸露，植被稀少，都會使土壤沙漠化的機會增加。尤其是冬春季節(jié)，地表的植被覆蓋相對較少，因此，植被覆蓋是評價沙漠化敏感性的又一重要指標。NDVI又是植被生長狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳指示因子，對于陸地表明主要覆蓋而言，云、水、雪在可見光波段比近紅外波段有較高的反射作用，因而其NDVI值為負值（<0）；巖石、裸土在兩波段有相似的反射作用，因而其NDVI值近于0；而在有植被覆蓋的情況下，NDVI為正值（>0），且隨植被覆蓋度的增大而增大。根據(jù)本區(qū)NDVI值可以作出本區(qū)土地荒漠化敏感性分析——植被覆蓋影響評價圖。

（四）沙漠化敏感性綜合評價

土地沙漠化敏感性評價是受以上多個因素的綜合影響，考慮到上述因子對土地沙漠化影響均很重要，采用等權的方法，按下面的公式算出沙漠化敏感性綜合指數(shù)，利用ARC/VIEW地理信息系統(tǒng)軟件作出青海湖流域土地沙漠化敏感性分布圖。沙漠化敏感性指數(shù)計算方法:

式中:Di——i空間單元沙漠化敏感性指數(shù);Ii,Wi,Ki,Ci——i空間單元各因素的敏感性等級值。

三、土地沙漠化敏感性評價結果及其空間分布

土地沙漠化敏感性綜合評價及其空間格局在ARC/VIEW地理信息系統(tǒng)軟件下將上述各單因子進行空間疊加，根據(jù)沙漠化敏感指數(shù)的計算結果，應用自然分界法獲得土地沙漠化綜合敏感性評價圖。青海湖流域土地沙漠化敏感性也分為5級，即極敏感、高度敏感、中度敏感區(qū)、輕度敏感和不敏感。青海湖流域土地沙漠化極敏感區(qū)主要分布在湖濱灘地和湖東地區(qū)包括尕海、沙島灣、海晏彎、耳海一帶，共和縣東部小北湖以北地區(qū)，及布哈河口鳥島一帶；高度敏感區(qū)主要集中在天峻縣其西北陽康曲于希爾區(qū)一帶的高山頂部，西部的艾日蓋曲與哈吉爾曲的上游兩岸高山區(qū)及生格鄉(xiāng)東部的艾爾扎山區(qū)，剛察縣的東北部的大通山山脊一帶，布哈河中下游的山前沖積階地、湖濱平原及丘陵前沿地帶如青海湖四周山麓以下的灘地，倒淌河以北的灘地等；中度敏感區(qū)分布比較廣泛，主要分布在低山丘陵的中、上部和低山山體的頂部，河谷兩岸的階地等包括天峻縣陽康鄉(xiāng)果當、塞爾娘、曲隴，快爾馬鄉(xiāng)的塞爾曲、恰通、德隴，組和馬鄉(xiāng)的吉剛、加吉及其東部，共和縣日月山脊以西山地中上部和青海湖以西，天峻縣以南的橡皮山北部山地一帶;輕度敏感區(qū)為青海湖周圍的河濱低地，主要包括石乃亥鄉(xiāng)東南的大小泉灣，河馬河至江西溝、倒淌河湖邊濕地以及河流的源頭等，海晏縣北部山區(qū)共和縣日月山中上部山區(qū)一帶;不敏感區(qū)主要包括水體。

四、結論

青海湖流域的大部分為中度敏感和輕度敏感區(qū)，極敏感和高度敏感區(qū)相對較少，主要分布高海拔的山體上部與分水嶺處，但這一部分大部分以基巖為主，人類活動比較少所以變化比較微弱。另一部分主要在湖濱灘地和湖東地區(qū)包括尕海、沙島灣、海晏彎耳海一帶，共和縣東部小北湖以北地區(qū)；及布哈河口鳥島一帶和布哈河中下游的山前沖積階地、湖濱平原及丘陵前沿地帶，這些地區(qū)人類活動頻繁，再加上自然因素變化很大，沙漠化的面積逐年增長。所以依據(jù)不同敏感區(qū)的劃分，我們采取因地制宜的整治措施。從宏觀上看，土地沙漠化受自然因素影響較大，但植被生長和覆蓋情況受人類活動的影響很大，局部地區(qū)的植被破壞必將誘發(fā)和引起沙漠化程度的加重，因此， 因地制宜地保護和恢復這些地區(qū)的植被對于防治土地沙漠化具有重要的作用。尤其在社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設中要特別注意對土地沙漠化敏感性較高的地區(qū)植被的保護。

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（作者簡介：陳曉琴（1981.10-）女，青海師范大學生地學院地理信息系統(tǒng)09級碩士研究生，研究方向：環(huán)境遙感與地理信息系統(tǒng)。張娟（1988.3-）女，青海師范大學生地學院地理信息系統(tǒng)09級碩士研究生，研究方向：環(huán)境遙感與地理信息系統(tǒng)。王靜慧（1984.3-）青海師范大學生地學院地理信息系統(tǒng)09級碩士研究生，研究方向：環(huán)境遙感與地理信息系統(tǒng)。祁永發(fā)（1981.12-）男，青海師范大學生地學院地理信息系統(tǒng)09級碩士研究生，研究方向：環(huán)境遙感與地理信息系統(tǒng)。馮永盛（1981.1-）男，青海省海北州海晏縣林業(yè)環(huán)保局。）