石羊河流域下游民勤縣沙化土地時空動態分析

高斌斌，陳翔舜，王小軍，尚立照，張燦輝，丁乾平

(1.甘肅省生態環境監測監督管理局，甘肅 蘭州 730020； 2.甘肅省林業調查規劃院，甘肅 蘭州 730020)

土地沙化是指各種氣候區在生態環境脆弱性的基礎上，在多風和疏松沙質地表條件下，疊加不合理的人類活動，破壞了原有的生態平衡，使原非沙漠的地區出現了以風沙活動為主要標志的土地退化過程[1]。沙化監測是我國定期掌握沙化現狀和動態，為防沙治沙決策提供依據，為國民經濟和社會發展服務的一項基礎性工作。從1994年首次開展沙化監測開始，每5年一個監測期和研究期，至今已開展了4次。石羊河作為絲綢之路上重要的內陸河，千年流淌，養育著流域內萬千子民，滋潤出了民勤綠洲，隔開了巴丹吉林和騰格里兩大沙漠。然而，隨著民勤縣經濟社會的發展，對資源的過度開發利用導致民勤縣生態日益惡化，土地沙化非常嚴重，沙化土地面積大、程度重、難于治理，成為全國四大沙塵暴發源地之一，嚴重危及西北乃至華北地區的生態安全。因此，石羊河流域下游民勤縣是甘肅省乃至全國沙化監測的重點區域，對其進行持續的沙化監測和研究分析，對于保護民勤生態環境，防治土地沙化，治理沙化危害，保障整個石羊河流域和西北生態安全具有十分重要的意義。

1 研究內容與方法

1.1 信息源選擇

本研究選用2004年和2009年的民勤縣TM和ETM多光譜遙感數據作為基礎數據源(地面分辨率均為30 m，成像時間為6～9月，云量小于5%)[2]。同時選用了覆蓋全縣的1 ∶5萬的最新地形圖和提供輔助信息的土地利用詳查圖、森林分布圖、土壤分布圖、野外景觀照片、實地調查資料，以及甘肅省2004—2009年的水文、氣象及社會經濟統計資料。

1.2 評價標準

1.2.1 沙化類型劃分

本研究根據《甘肅省第四次沙化與沙化監測技術規程》的分類標準，將民勤縣沙化土地劃分為9個類型，具體見表1。

表1 沙化土地類型劃分及特征

1.2.2 沙化程度劃分

根據研究方式(遙感與地面調查)和沙化類型，采用不同的沙化程度評價指標和方法：①多因子數量化評價方法。選取植被總蓋度、土壤質地、覆沙厚度、地表形態、作物長勢、作物產量下降率等6項因子做詳細的調查，確定各指標的定量值或定性值，據此給各指標進行評分；用各指標的評分值之和確定沙化程度和非沙化土地。②用定性與定量相結合的評價方法確定沙化程度。沙化程度分為輕度沙化、中度沙化、重度沙化和極重度沙化4級，具體劃分見表2。

表2 沙化土地程度評價指標

1.3 研究與計算方法

1.3.1 研究方法

民勤縣沙化土地監測調查主要采用遙感影像判讀與地面調查核實相結合的方法。應用經過幾何精校正和增強處理后的衛星遙感數據，在建立解譯標志的基礎上，以計算機為平臺，利用ArcView軟件對沙化類型和程度進行目視判讀、劃分圖斑并對調查因子進行初步解譯，然后對區劃的圖斑進行抽樣，現地核實圖斑界線，調查、核實各項解譯因子，并依據現地調查核實情況對解譯的所有圖斑屬性進行修正，經統計匯總獲取沙化土地的面積、程度及其變化等方面的信息[3]。沙化土地的動態變化情況根據本次調查數據和第三期調查監測結果對比獲得。由于兩次監測所采用的監測方法、監測手段和技術路線都相同[4]，同時因本次動態分析是在剔除了調查因素、技術標準變化和撤鄉并鎮所產生的不可比因素后進行的，所以進行兩次動態比較能更清楚地認識沙化動態變化情況。

1.3.2 年變化率計算

年變化率反映了研究期內沙漠化土地的變化情況。朱震達[5]等通過計算沙化土地的年增長率來劃分沙漠化的發展狀況，計算公式為

式中：R是沙化土地年變化率；n為測算相隔年限；D為沙化土地現狀面積；A為n年前沙化土地面積。

2 研究結果

2.1 沙化現狀

民勤縣屬于完全沙化縣，沙化總監測面積1 601 681.8 hm2，其中沙化土地總面積為1 220 451.5 hm2，占總監測面積的76.2%，非沙化土地總面積為381 230.3 hm2，占總監測面積的23.8%(見表3)。

表3 民勤縣2009年度沙化土地面積統計 hm2

2.2 沙化土地分布特點

民勤縣沙化土地類型主要以流動沙地、半固定沙地、固定沙地和戈壁為主，其總面積占到總監測面積的73.47%。其中：流動沙地主要位于南部騰格里沙漠東沙窩、西沙窩和雅布賴風沙口，集中連片，以裸沙地為主；半固定沙地、固定沙地主要位于雅布賴風沙口東西兩側、西沙窩、東沙窩和綠洲內部沙區，介于綠洲外圍與流動沙丘、戈壁之間，分布較整齊，以林地和草地為主；戈壁主要位于花兒園鄉和東湖鎮北部，集中連片，主要以戈壁和林地為主；露沙地、沙化耕地和風蝕劣地在全縣零星分布，以耕地、草地和未利用地為主。各沙化程度中，輕度以固定沙地(丘)、露沙地和沙化耕地為主，中度以固定沙地(丘)、半固定沙地(丘)、露沙地和戈壁為主，重度以半固定沙地(丘)、戈壁為主，極重度以戈壁、流動沙地(丘)和露沙地為主。

2.3 沙化動態變化分析

2.3.1 沙化土地類型動態變化情況

通過與第三期數據對比，民勤縣沙化土地總面積減少4 293.5 hm2，其中：流動沙地減少43 149.8 hm2，半固定沙地增加36 188.5 hm2，固定沙地增加3 898.3 hm2，露沙地減少1 514.3 hm2，沙化耕地增加407.3 hm2，風蝕劣地減少69.9 hm2，戈壁減少53.6 hm2。沙化類型的動態變化和轉移情況詳見表4。

表4 民勤縣沙化土地類型動態變化情況

與上期相比沙化土地類型動態轉移情況為：流動沙地(丘)變化為半固定沙地(丘)41 394.8 hm2、固定沙地(丘)1 638.8 hm2、沙化耕地74.9 hm2、非沙化土地41.3 hm2，半固定沙地(丘)變化為固定沙地(丘)7 199.3 hm2、露沙地27.2 hm2、沙化耕地181.6 hm2、非沙化土地598.8 hm2，固定沙地變化為半固定沙地(丘)2 800.6 hm2、沙化耕地1 018.5 hm2、有明顯沙化趨勢土地400.5 hm2、非沙化土地1 545.1 hm2，露沙地變化為固定沙地(丘)32 hm2、沙化耕地347.1 hm2、有明顯沙化趨勢土地17.4 hm2、非沙化土地1 253.7 hm2，沙化耕地變化為固定沙地(丘)787 hm2、露沙地89.8 hm2、非沙化土地341.7 hm2，風蝕劣地變化為露沙地18.9 hm2、沙化耕地3.6 hm2、非沙化土地47.4 hm2，戈壁變化為非沙化土地53.6 hm2。

沙化類型發生變化的主要區域在雅布賴風沙口兩側、北部灘、南湖鄉、東湖鎮、東沙窩和西沙窩。其中：流動沙地發生變化的區域主要在雅布賴風沙口和南湖鄉綠洲與騰格里沙漠接壤處；半固定沙地發生變化的區域主要在民勤綠洲邊緣和內部沙區、西沙窩；固定沙地發生變化的區域主要在雅布賴風沙口兩側、北部灘、東沙窩和綠洲邊緣；其他類型發生變化面積小，區域性不強。

2.3.2 沙化土地程度動態變化情況

沙化程度：輕度減少565.3 hm2，中度增加11 827.7 hm2，重度增加55 679.4 hm2，極重度減少71 235.3 hm2(見表5)。

沙化程度轉移：極重度變化為重度65 929.8 hm2，變化為中度4 478.3 hm2，變化為輕度650.1 hm2；重度變化為中度10 231.4 hm2，變化為輕度291.8 hm2；中度變化為重度863.9 hm2，變化為輕度1 653.0 hm2；輕度變化為重度60.6 hm2，變化為中度995.9 hm2。

沙化程度發生變化具有較強的區域性，其中極重度發生變化的區域主要在雅布賴風沙口、東湖鎮北部和南湖鄉，重度發生變化的區域主要在北部灘和西沙窩，中度和輕度由于發生變化面積小因而區域性不強。

表5 民勤縣沙化土地程度動態變化情況

2.3.3 沙化土地年變化率

經過計算，民勤縣第三期至第四期沙化土地年變化率R為-0.065%。年變化率R趨于0值，說明民勤縣第三期至第四期之間沙化土地雖略微減少，但整體變化很小，兩期沙化土地面積基本持平，民勤縣土地沙化趨勢得到了初步遏制，防沙治沙工作進入到了治理與破壞相持的關鍵階段。

3 變化成因分析

(1)生態建設是民勤縣沙化土地整體好轉和程度減輕的主要原因。截至目前，民勤縣人工造林達到11萬hm2，封禁保護和封育天然沙生植被16萬hm2，在408 km的風沙線上建成了長達300多km的防護林帶[6]，生態工程建設推動了民勤縣林業建設的大發展，相應地增加了林地和草地的面積，提高了沙生植被的覆蓋度[7]，使沙化土地面積減少，程度減輕。

(2)經濟社會快速發展和頻繁的人為活動是導致土地沙化趨重的主要原因。隨著社會經濟的快速發展，社會對各種資源的大量占有和使用對生態環境造成極大的壓力，這是民勤縣土地沙化趨勢惡化的主因[8]。而頻繁的人為活動，如亂采濫挖、打井開荒、肆意破壞戈壁沙漠等，也對生態環境造成了很大的破壞，是土地沙化的重要驅動因素。

(3)人口壓力相對減輕是生態環境好轉的重要原因[9]。近年來，民勤縣外出務工人員大量增加，常住人口減少，減輕了資源環境的壓力，促進了生態環境的好轉。

(4)資源管理的強化減輕了對生態環境的破壞。石羊河流域實施水資源管理[10]和國家加強對礦產等自然資源管理措施的落實，有效控制了資源浪費和亂采濫挖等破壞生態環境的行為，從而保護了生態環境。

(5)氣候變化也是近年來沙化發展趨勢逆轉的重要因素。由于近年來民勤地區氣溫有所上升[11]，降雨量增加，因而民勤沙地植被生長季節延長，植物生長加速，植被覆蓋度增加，沙化程度趨于減輕，沙化發展趨勢得到遏制。

綜上所述，由于生態建設、人口壓力相對減輕、資源的有效管理、氣候變化等對生態環境和防沙治沙事業有益的正方向因素增加，經濟社會快速發展占用的資源和頻繁的人為活動等負方向因素減少，使民勤縣土地沙化危害趨勢得到了有效遏制，但同時也顯現出目前正方向因素和負方向因素基本相當，處于一個極不穩定的時期和關鍵階段，因此必須加強生態建設和資源管理，轉變經濟發展結構，提高資源的利用率。

4 結 語

2009年民勤縣沙化土地總面積為1 220 451.5 hm2，剔除不可比因素，與第三期監測數據比較，沙化土地的總面積減少了4 293.5 hm2，年變化率R為-0.065%。沙化土地動態變化總體呈遞減趨勢，沙化土地有所逆轉，沙化程度整體減輕，面積減少，其中：輕度減少，中度和重度呈較快增長，極重度大幅減少；流動沙地出現較大面積減少，露沙地、風蝕劣地、戈壁略微減少，半固定沙地較大面積增加，固定沙地、沙化耕地略微增加。民勤縣沙化土地處于一種極不穩定的時期，生態建設正處在治理與破壞相持的關鍵階段。

[參考文獻]

[1] 王小軍,陳翔舜,魏金平.甘肅省2004—2009年土地沙漠化時空變化分析[J].中國沙漠,2013,33(1):33-37.

[2] 甘肅省林業廳.甘肅省荒漠化與沙化監測技術實施細則[Z].2009.

[3] 丁乾平,王小軍,尚立照.甘肅省水蝕荒漠化土地動態變化及防治對策[J].中國水土保持,2013(8):29-31.

[4] 趙洪民,張龍生,魏金平.甘肅省土地荒漠化監測結果及動態變化分析[J].中國水土保持,2012(6):51-53.

[5] 朱震達,陳廣庭.中國土地沙質荒漠化[M].北京:科學出版社,1994:37-38.

[6] 孫濤,王繼和,劉虎俊,等.民勤綠洲生態環境現狀及恢復對策[J].中國農學通報,2010,26(7):245-251.

[7] 許文海.民勤盆地生態環境保護與治理對策研究[J].甘肅水利水電技術,2002(12):243-244.

[8] 王啟武,尹桂榮.民勤縣生態危機分析及其對策[J].甘肅教育學院學報,2000,18(4):1-5.

[9] 王建宏,張龍生,尚立照.甘肅省沙漠化監測結果[J].中國沙漠,2005,25(5):775-779.

[10] 沈天成.民勤荒漠地區水資源與水環境動態變化[J].甘肅科技,2009,25(21):40-42,162.

[11] 常兆豐,邱國玉,趙明.民勤荒漠區植物物候對氣候變暖的響應[J].生態學報,2009,29(10):5195-5206.