青海湖流域土地沙漠化敏感性評(píng)價(jià)研究

陳曉琴 張 娟 王靜慧 馮永盛 祁永發(fā)

土地沙漠化是當(dāng)今全球生態(tài)環(huán)境面臨的重大問題之一，二十世紀(jì)70年代，我國(guó)沙漠化土地面積每年以1560km2速度擴(kuò)展，90年代末我國(guó)沙漠化的土地面積的擴(kuò)展速度已高達(dá)每年3600km2，2000年我國(guó)北方沙漠化面積已達(dá)38.57×104km2。土地沙漠化已成為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(dòng)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(shí)施生態(tài)環(huán)境分區(qū)管理的一個(gè)重要基礎(chǔ)，對(duì)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(guó)第一大內(nèi)陸湖泊，也是我國(guó)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(qiáng)烈；冬寒夏涼，暖季短暫，冷季漫長(zhǎng)，春季多大風(fēng)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(dá)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(fù)雜多樣,表現(xiàn)溫性植被與高寒植被共存的分布格局。

二、評(píng)價(jià)方法

（一）數(shù)據(jù)源

本研究選取2009年Landsat TM影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)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(píng)價(jià)因子選取

影響土地沙漠化敏感性的因子較多，張國(guó)平等利用風(fēng)速、土壤干燥度、地表植被指數(shù)、土壤質(zhì)地和坡度5個(gè)因子建立土地沙漠化敏感性模型。劉康等采用濕潤(rùn)指數(shù)、土壤質(zhì)地、沙風(fēng)天數(shù)、冬春季地表植被覆蓋度4個(gè)因子對(duì)甘肅省土地沙漠化敏感性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局生態(tài)功能區(qū)劃工作方案中也采用上述4個(gè)指標(biāo)對(duì)沙漠化敏感性進(jìn)行分級(jí)。根據(jù)上述研究成果結(jié)合研究區(qū)的情況，青海湖流域土地沙漠化敏感性評(píng)價(jià)選用的因子如下表。

（三）研究方法

采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立本區(qū)濕潤(rùn)指數(shù)、坡度、大風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單因子敏感性評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)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(píng)價(jià)圖，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1、濕潤(rùn)度指數(shù)

濕潤(rùn)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(biāo)，可以反映局地氣候變化對(duì)當(dāng)?shù)刂脖簧L(zhǎng)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(rùn)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(jìn)行插值，然后依據(jù)分級(jí)指標(biāo)而得到本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——濕潤(rùn)指數(shù)評(píng)價(jià)圖。

2、坡度

坡度也是衡量土地沙漠化的指標(biāo)之一，坡度越大，風(fēng)力、水力對(duì)土壤顆粒的搬運(yùn)作用越強(qiáng)。根據(jù)本區(qū)DEM圖提取破度，從而依據(jù)分級(jí)指標(biāo)得到土地沙漠化敏感性分析——坡度圖評(píng)價(jià)圖。

3、全年大風(fēng)的天數(shù)

風(fēng)力強(qiáng)度是影響風(fēng)對(duì)土壤顆粒搬運(yùn)的重要因素，與沙漠化發(fā)展有密切關(guān)系。風(fēng)速只有在超過某一臨界值的情況下才有可能吹揚(yáng)和搬運(yùn)土壤中的顆粒物質(zhì)至空中。根據(jù)本區(qū)的特點(diǎn)選用全年風(fēng)速大于8 m/s大風(fēng)的天數(shù)這個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)土地沙漠化具有很重要的意義。圖再結(jié)合表1的標(biāo)準(zhǔn)來劃分本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——大風(fēng)影響評(píng)價(jià)圖。

4、土壤類型

土壤類型與土壤干燥度、土壤質(zhì)地有著直接關(guān)系，土壤質(zhì)地和起沙風(fēng)速有直接的關(guān)系，所以土壤類型作為一個(gè)指標(biāo)研究土地荒漠化極其重要。本區(qū)域土壤類型復(fù)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(fēng)沙土、鹽土等10多個(gè)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(jí)別（參照表1），作出本區(qū)土地沙漠化敏感性分析——土壤質(zhì)地影響評(píng)價(jià)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(gè)重要因素，在水域、冰雪和植被覆蓋度高的地區(qū)，不會(huì)發(fā)生土壤的沙漠化；相反，地表裸露，植被稀少，都會(huì)使土壤沙漠化的機(jī)會(huì)增加。尤其是冬春季節(jié)，地表的植被覆蓋相對(duì)較少，因此，植被覆蓋是評(píng)價(jià)沙漠化敏感性的又一重要指標(biāo)。NDVI又是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳指示因子，對(duì)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(fù)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(píng)價(jià)圖。

（四）沙漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)

土地沙漠化敏感性評(píng)價(jià)是受以上多個(gè)因素的綜合影響，考慮到上述因子對(duì)土地沙漠化影響均很重要，采用等權(quán)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(jì)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(jí)值。

三、土地沙漠化敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果及其空間分布

土地沙漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)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(jìn)行空間疊加，根據(jù)沙漠化敏感指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用自然分界法獲得土地沙漠化綜合敏感性評(píng)價(jià)圖。青海湖流域土地沙漠化敏感性也分為5級(jí)，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(dāng)、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?jiǎng)偂⒓蛹捌鋿|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(jié)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(duì)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(dòng)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(dòng)頻繁，再加上自然因素變化很大，沙漠化的面積逐年增長(zhǎng)。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(zhǎng)和覆蓋情況受人類活動(dòng)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(hù)和恢復(fù)這些地區(qū)的植被對(duì)于防治土地沙漠化具有重要的作用。尤其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中要特別注意對(duì)土地沙漠化敏感性較高的地區(qū)植被的保護(hù)。

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（作者簡(jiǎn)介：陳曉琴（1981.10-）女，青海師范大學(xué)生地學(xué)院地理信息系統(tǒng)09級(jí)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(xué)生地學(xué)院地理信息系統(tǒng)09級(jí)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(xué)生地學(xué)院地理信息系統(tǒng)09級(jí)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(xué)生地學(xué)院地理信息系統(tǒng)09級(jí)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。）