2000～2020年貴州省六枝特區石漠化狀況及動態演變特征

歐俊　唐天君

［關鍵詞］遙感；石漠化；動態演變；預測模型

石漠化[1]是指由于自然災害以及人類的非理性的社會經濟行為，使得喀斯特的脆弱生態環境遭受破壞，從而引起了地面土壤的流失、基底的暴露、土地的農業使用價值降低以及生態環境的惡化。貴州省的巖溶地形特別豐富，是全國石漠化土地面積最大的省份。研究區位于貴州省西部，是全省石漠化程度最為嚴重的地區，該區域石漠化一直是學者研究的熱點和生態環境治理的重點。

貴州省林業部門共開展三次石漠化調查，利用地理勘察與遙感技術的融合，根據數據顯示，2005～2016年石漠化比例從18.83%下降至14.03%。表明我省石漠化總面積在逐漸變小，石漠化的情況正在逐步改善，這表明我省對于石漠化的監測和治理已經取得了顯著的成效。

本文選取貴州省六枝特區2000～2020年內三個時期的遙感數據為研究對象，對石漠化展開時空動態演變分析，揭示近20年以來，我省在“五位一體”總體布局下，石漠化的進展情況和地理分布格局。此外，還模擬了六枝特區未來10年內的石漠化發展情況，以便為石漠化的治理和生態建設提供有效的指導。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

六枝特區是貴州省的一個重要區域。地貌類型屬于西南喀斯特高原山地，地勢從西北逐漸升高，東南逐漸降低，河谷深切，地表破碎，地形變化大。海拔609.5～2126.9 m，地貌復雜多樣，其中以巖溶侵蝕高原為主，森林覆蓋率為51.05%。

1.2 數據來源

本篇論文所采集的三個階段的遙感影像以及DEM的數值海拔信息都是從地理空間數據云平臺獲取的，2000年和2010年的遙感影像是Landsat TM 數據，2020年的遙感影像則是Landsat8 OLI_TIRS數據。

2 研究方法

2.1 遙感數據預處理

遙感影像數據預處理運用ENVI軟件，為了從初始遙感影像中提取出有用且準確的石漠化數據，我們必須對原始影像進行圖像預處理，這主要涉及圖像的輻射標記、大氣校準、正射校準、圖像的鑲嵌和剪裁等步驟。通過ArcGIS平臺，DEM的數字高程信息被用來計算Slope的坡度。

2.2 石漠化程度等級劃分

2.2.1評價因子選取

依據國家水利行業規范以及喀斯特石漠化程度的分級準則，本研究針對研究區的實際狀況，選擇了植被覆蓋率、巖石裸露率和坡度等因素進行評估。植被覆蓋度低、大面積巖石裸露是石漠化最直接的景觀標志，國內眾多學者和石漠化公報等都將這兩個因子評為石漠化的研究指標體系。同時也是林業部門三次石漠化調查、第三次全國國土調查中石漠化專項、評估和等級劃分是極其關鍵的參考標準。此外，坡度也是影響石漠化變化的自然條件之一，當坡度增大時，地表結構變得不穩定，從而容易發生水土流失，引起石漠化。因此，學者們通常將坡度作為評價石漠化的一個重要評價因子。

2.2.2石漠化的等級劃分

根據《貴州省巖溶地區第三次石漠化監測》的科學方法以及先前的研究成果，制定了石漠化的等級和分類標準[2]，在考慮到數據的獲取方式和研究目標后，本文把石漠化的程度區分為六個等級：無石漠化、潛在石漠化、輕度石漠化等（表1）。

2.3 評價因子的提取

2.3.1植被覆蓋度提取

目前計算遙感測算植被覆蓋度的方法已較為成熟，本文是根據李苗苗等人所提出的像元二分模型[3]，采用歸一化植被指數（NDVI）來計算植被覆蓋率（VFC）。

3 結果與分析

3.1 植被覆蓋度時空變化特征

在2000年至2020年的時間段內，六枝特區的植被覆蓋率整體上有所提升，由61.97%提升至89.93%；尤其是在2000年至2010年這段時間里，六枝特區出現顯著增高趨勢，增加23.74個百分點。2010～2020年期間，六枝特區植被覆蓋度呈增長較為緩慢，增加3.22個百分點（圖1～圖3）。

3.2 巖石裸露率時空變化特征

2000～2020年，六枝特區巖石裸露率總體呈遞減趨勢，巖石裸露率從39.31% 下降到18.30%；尤其2000～2010年，六枝特區巖石裸露率下降較顯著，下降18.9個百分點；而2010～2020年，六枝特區巖石裸露率下降呈緩慢趨勢，下降了2.12 百分點（圖4～圖6）。

3.3 石漠化時空變化特征

2000～2020年，六枝特區的石漠化在時空分布上表現出了一種下降的趨勢（圖7～圖9），石漠化區域的總面積由122850.18 hm²減少至69368.12 hm²，而其總體的凈面積則是53482.06 hm²。其中從中、重、極重石漠化面積從92945.36 hm²下降到33303.35 hm²。從表2來看，20年來，六枝特區無石漠化和潛在石漠化面積從57100.12 hm²增加至110582.18 hm²，石漠化土地總面積在大幅減少，總體呈逆轉的趨勢。

3.4 石漠化轉移過程分析

利用2000、2010和2020三年石漠化等級進行疊加運算，分析六枝特區20 年來石漠化的轉移過程。根據表3得知，2000～2010年，輕、中度石漠化面積增加較大，分別來源于中度、重度石漠化的轉移；無石漠化區域面積增加次之，主要貢獻是極重度石漠化；極重度石漠化區域面積增加最小，石漠化治理得到良好改善。

2010～2020年（表4），無石漠化和潛在石漠化面積增加最為顯著，主要來源于輕度和中度石漠化的轉移；輕度石漠化區域面積增加次之，主要來源于中度石漠化的轉移；重、極重度石漠化區域面積增加最小，隨著生態環境的修復，石漠化面積也隨之減小。

總體而言，2000～2020年，石漠化的區域正在持續縮小，未被石漠化的區域潛在石漠化的區域，其總體覆蓋范圍已經擴大至58137.99 hm2。同時，石漠化區域的比例也由68.27%降低到38.55%，表明生態環境正在穩定的恢復。

3.5 石漠化狀況預測

利用馬爾科夫預測模型對六枝特區未來10年石漠化進行預測（表5），預計2030年，在沒有外界特殊因素的影響下，六枝特區的無石漠化和潛在石漠化區域面積將從2020 年的110582.18 hm²擴大至121278.59 hm²，而受影響的區域將減少10696.41 hm²，降幅為5.9%，其中，重度石漠化區域的縮小幅度最大為2.5%。

4 結論

（1）從石漠化空間格局分布情況來看，喀斯特地貌突出和人類社會活動強烈的區域，石漠化程度較高。

（2）截至2020 年，六枝特區植被覆蓋度持續增加，石漠化面積呈減少趨勢，石漠化狀況得到遏制，石漠化工程取得顯著成效。

（3）從預測結果來看，按照目前六枝特區石漠化演變趨勢，在沒有外界特殊因素的影響下，預計到2030年，中度、重度、極重的石漠化區域會逐漸縮小，而無石漠化、潛在以及輕度石漠化區域則會擴大。石漠化土地的恢復是一項復雜且艱巨的任務，它要求我們的政府、科研機構和社會各界攜手合作，齊心協力，共同為推進可持續發展戰略做出積極貢獻。