基于遙感的內蒙古地區太仆寺旗土地荒漠化變化趨勢研究

刁海亭 冷國蕾

(山東農業大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271018)

引言

土地荒漠化是當今全球各個國家面臨的最為嚴重的社會、經濟和生態環境問題。我國是世界上沙漠面積較大、分布較廣、荒漠化危害嚴重的國家之一，我國荒漠化土地面積已達153.3萬km2，占國土總面積的15.9%。內蒙古自治區位于我國北部，全區大部分地區處于干旱、半干旱和亞熱帶干旱氣候區。內蒙古自治區西部靠近新疆維吾爾族自治區，受當地氣候影響，這部分地區基本為沙漠。內蒙古自治區中部為錫林郭勒草原，太仆寺旗就在其中。太仆寺旗地區作為我國重要的生態資源基地，幅員遼闊，土壤種類較多，平原、農田、森林、礦產等資源極為豐富，蘊含著極其龐大的生產潛力。太仆寺旗地區的大部分植被是草叢，草原眾多，因此當地的畜牧業也很發達。但隨著工業、畜牧業及其他人類活動的不斷發展和延伸，土地荒漠化的加重已成為太仆寺旗地區一個重大的經濟和社會問題。隨著人類生存范圍的擴大和生產強度的增加，太仆寺旗農牧區的邊界線逐漸向北邊移動，土地使用種類的改變和植被覆蓋率的下降導致了土地荒漠化快速發展。土地荒漠化治理已刻不容緩[1]。

1 研究區介紹及數據源

太仆寺旗是內蒙古自治區錫林郭勒盟南邊的一個小城市，海拔平均高度為1400m，位于中溫帶亞干旱大陸性氣候區。全年平均氣溫約1.4℃，全年降水量350mm，地勢忽高忽低，形成丘陵、草原、山地等多種地貌特征。

為保證數據的準確性，防止云量和季節差異對實驗結果的影響，選取太仆寺旗地區云量最少且同一季節的遙感影像進行處理。遙感圖像采用2011年的Landsat 5 TM影像、2015年的Landsat 8 OLI影像和2019年的Landsat 8 OLI影像。

2 數據處理

將在地理空間數據云下載的遙感影像導入到ENVI中，進行輻射定標、大氣校正，然后裁剪出太仆寺旗地區，并進行分類。

本文將太仆寺旗地區的土地等級分為4類：植被(植被茂密)，輕度荒漠化(植被比較茂密)，中度荒漠化(植被比較稀疏)，重度荒漠化(基本沒有植被或為裸巖)。

由表1可知，2011年，太仆寺旗植被面積占土地總面積的46.44%，輕度沙化土地占27.93%，中度沙化土地占22.48%，重度沙化土地占3.15%；2015年，太仆寺旗的植被面積增加到59.99%，輕度沙化土地面積減少到11.34%，中度沙化土地面積擴大到26.41%，重度沙化土地面積也略有減少，占2.26%；2019年，該區植被面積大幅減少至41.25%，輕度沙化土地面積略有減少，占土地總面積的37.32%，中度沙化土地面積占土地總面積的18.31%，重度沙化土地面積占3.12%。經過分析可知，太仆寺旗在這9a中，植被面積大幅度減少，輕度荒漠化土地和中度荒漠化土地的面積有明顯增加，但中度荒漠化土地在2019年又減少許多，而重度荒漠化土地的面積雖然在2015年有過小幅度減少，但在2019年又增加到與原來差不多的面積。由此可以推測出,太仆寺旗地區的植被面積尤其是草原的面積在近幾年大量減少，植被變得稀疏，荒漠化土地的面積雖然有明顯增加，但大部分增加的是輕度和中度荒漠化土地的面積，荒漠和裸巖的面積基本沒有變化。這2種等級的荒漠化土地面積相較重度荒漠化土地而言更容易被修復，只要人類不再加速土地惡化，大自然完全可以憑借自己的修復力來恢復[2-8]。

圖1 太仆寺旗2011年、2015年、2019年荒漠化等級分布圖

表1 太仆寺旗荒漠化土地等級劃分及占比

3 土地荒漠化因素分析

土地荒漠化的形成大部分都是人類生產活動的結果，如重工業生產、人口數量、畜牧業等；此外還有許多的自然因素，如降雨量、氣溫、植被等。這些因素不但會影響荒漠化土地的面積和范圍，而且也會受到荒漠化土地的影響，從側面反映土地荒漠化的趨勢。

3.1 氣溫

太仆寺旗地區屬于典型的中度季風半濕潤干燥氣候，具有降雨量少、各地區雨量不均勻、不同季節氣溫變化大的特點，這一地區白天的年平均氣溫為9℃，夜晚的年平均氣溫為-9℃。太仆寺旗地區的冬天集中在11月—第2年2月，歷史最低溫低于-30℃。太仆寺旗地區的夏天集中在6—8月，7月溫度是最高的，月平均氣溫16～27℃，最高氣溫可達30℃以上。由于氣溫突變、溫差變化太大，對于太仆寺旗地區的植被類型、生長有著很大的影響。如圖2所示，太仆寺旗地區的全年月平均氣溫相比歷史最高氣溫基本有所升高，在不斷逼近歷史最高氣溫，尤其是12月的月氣溫高于12月歷史最高氣溫。圖3表明太仆寺旗地區1—12月日均最低平均氣溫在每個月都高于當月歷史最低氣溫，且全年最低溫度均未低于-22℃。這表明太仆寺旗地區的環境也在不斷遭受全球溫室化的影響，這將有利于土地荒漠化在太仆寺旗地區的延展[9,10]。

圖2 太仆寺旗1—12月日均最高氣溫

圖3 太仆寺旗1—12月日均最高氣溫

3.2 降雨

太仆寺旗地區的每年平均降水量大約為400mL，最高值為430mL,最低值為260mL，全年降水量基本集中在夏季，約為230～290mL。從2000年開始，太仆寺旗地區降水量逐漸減少，其后呈現出熱干趨勢，溫度的升高致使當地熱量增加，水源蒸發量也在不斷增加。溫度的升高導致冬天的凍土地受到影響，凍土融化致使土壤中的水分大量流失，造成農作物減產、植被長勢不佳[11]。從圖4可知，錫林郭勒盟2011—2014年的降水量在不斷增加且達到最大值，而后的降水量相較之前卻有所下降，一直在300mL左右徘徊，沒超過400mL。而太仆寺旗作為錫林郭勒盟的一個城市，降水量也會受到總體降水量的影響，降水量偏少導致太仆寺旗地區的植被不斷遭到破壞，土壤的蓄水能力有所降低，增加內蒙古地區土地荒漠化的擴張。

圖4 錫林郭勒盟年平均降水量

3.3 畜牧業草場

內蒙古自治區不僅含有豐富的礦產資源，同時其草原還是我國最大的牧場，而錫林郭勒盟草原是內蒙古草原中最大的草原。草地資源在畜牧產業的生產要素中位居第1，是不可缺少的，草原上任何一個微小的變化都可能會造成畜牧產業的巨大損失。在畜牧業生產中，生態失衡或草場退化問題是最嚴重的，會給草原畜牧業發展造成嚴重的不良后果。近幾年錫林郭勒草原存在嚴重生態失衡和草場退化問題。新中國成立之初，內蒙古自治區的草原總面積大約8666.67萬hm2；到了1960年，草原面積已經減少到8500萬hm2；之后的40a內蒙古草原以更加迅猛的速度退化；截至2000年，草原面積已減少到7500萬hm2。相當于1950—2000年50a間，內蒙古自治區一共有1200萬hm2草原消失。同時據相關部門統計，截至2010年底，內蒙古自治區的草原輕度退化面積占整體30.73%，草原中度退化面積占23.47%，草原重度退化面積占6.77%，由此可見草原退化問題之嚴重性[12,13]。作為錫林郭勒草原的一部分，太仆寺旗也擁有著大量的草原資源，但隨著牧民的過度放牧，草場資源受到破壞，這一地區的草原也在不斷向著荒漠退化。

3.4 地形地貌與植被分布

太仆寺旗地區地處高原地帶，全區平均海拔在1km左右。海拔高度較高導致內蒙古地區紫外線增強、溫度全年較低，土壤中的有機質分解緩慢、呈現酸性，植被生長期短暫、落葉期提前，致使太仆寺旗地區植被高度逐漸變矮，枝葉變小且分布稀疏。內蒙古自治區植被覆蓋度分布與此地區的植被生態類型分布大致相同，呈現出一個東高西低的分布狀態并具有較強大的經度地帶性特點。內蒙古自治區的植被主要以草原為主；內蒙古中部和東部地區的草原尤為密集，但由于草原放牧量增加，部分草原因此退化為荒地，甚至是沙漠；內蒙古西部則是以荒漠地區的植被為主。土地利用類型的不同對于植被的生長有著不同的影響，林地的平均植被覆蓋度是最高的，其次是耕地，然后是水域和草地，未利用的土地大部分是沙漠等地區，其植被覆蓋度也是最低的。內蒙古自治區生態類型從西到東依次為荒漠生態區、草原生態區和荒漠生態區，其中草原生態區的分布范圍最廣、面積最大[14,15]。但由于畜牧業不斷擴大，羊、牛、馬等動物會啃食草根，導致草場面積不斷縮水。

3.5 重工業

建國后，我國為促進內蒙古自治區的經濟發展、改善人民的生活水平，實施西部大開發戰略，內蒙古的產業經濟尤其是重工業進入了快速發展期，尤其是原油、原煤、鋼等產業。至此，內蒙古自治區成為國家重要的重工業基地。

內蒙古自治區重工業發展分為3階段。第一階段(1953—1965年)，內蒙古地區重工業產業發展迅速，已占到整個產業投入的1/5，在此期間，內蒙古地區重工業所占比例增加到1/2，已然超過輕工業，且產業總值也增加約11倍；第二階段(1966—1978年)，由于國內和國外經濟形勢的轉變，內蒙古地區的工業生產雖然依舊以重工業為主，但中小型工業在政策的支持下迅猛發展，截至此階段末期，重工業的產值大約占到整個產業中的3/5，輕工業占比有所上升，但重工業依舊占據工業生產的大半；第三階段(1979年至今)，內蒙古自治區傳統產業優勢結構的調整和新興產業優化所帶來的經濟效益，已成為傳統工業轉變為新興工業的強大動力。盡管內蒙古地區重工業占工業總體的比重在不斷上升，但重工業的生產方法、產品質量和生產效率等都有較大改善。

隨著內蒙古地區工業產業的發展，太仆寺旗的工業生產也在不斷發展，但由于此地區的工業發展正處在初級階段，且由于本地礦產資源種類較少，所以工業發展受到制約，產業結構變得不合理，導致太仆寺旗地區的生態環境變得脆弱，重工業的污染在不斷壓迫當地的環境承載力，導致太仆寺旗地區的環境在不斷惡化，荒漠化土地的趨勢不斷加快[16,17]。

4 總結

本文結合太仆寺旗地區的氣溫、降雨、畜牧業、地形、重工業生產等因素，分析人類活動對土地荒漠化的影響。針對太仆寺旗地區2011—2019年的氣溫和降水量進行對比發現，氣溫總體在逐漸上升，而降水量卻有所下降；此外，重工業生產量也在不斷增加，破壞著太仆寺旗的環境。近些年由于太仆寺旗地區人類活動的不斷加劇延伸，重工業工廠的增加，流動人口的增多，不斷伐木造田、填河造田，草原放牧量的增加，環境污染、破壞的加劇，都在不斷逼近內蒙古自治區的K值(最大環境承載容量)，加劇了土地荒漠化速度，當地的荒漠化、沙化土地不斷擴大。與之對應，土地荒漠化趨勢的增加致使植被不斷減少，又影響了太仆寺旗地區畜牧、農業等經濟生產，影響農牧民的經濟及生活。

為了減弱這種趨勢，減小土地荒漠化的面積,需要做到在農牧交錯帶，實行部分土地退耕還林、退牧還草、合理畜牧，積極實行節水灌溉農業，在生態環境穩步建設的基礎上，發展蓄水功能強、經濟利益高、對環境傷害小的經濟林、果樹、花卉、藥用植物等種植，適度開發生態農、牧業旅游，提高當地人民的經濟收入；大力發展內蒙古地區的旅游業，堅持生態效益與經濟效益并重，在提高經濟效益的同時不忘改善生態環境；在荒漠地帶，以防風固沙、植樹造林、涵養水源、改善氣候為主要目的，科學統籌規劃荒漠地帶水資源的利用和開發，引進并推廣適合當地的特色經濟作物，發展品性優良植物的種植與加工，研發并選育牧場飼料的優良品種，適度合理的發展生態畜牧業；在綠洲的邊緣，因地制宜，積極促進能源林、灌木產業的發展，以自然恢復為主，人工干預為輔，不斷改善植被面積與范圍[18,19]。