2000—2019年昌吉州植被覆蓋度變化及土地荒漠化分析

摘 要 新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州位于中國西部邊陲，植被覆蓋度面積相對較低，是荒漠化危害較為嚴重的地區之一。基于RS（Remote Sensing）和GIS（Geographic Information System）技術，對昌吉回族自治州植被覆蓋度時空演變過程進行研究。結果表明：1）在2000—2019年，昌吉回族自治州土地荒漠化趨勢較為嚴峻，19年間植被覆蓋度面積波動減少、植被覆蓋度下降，土地荒漠化面積加大、土地荒漠化加劇。2）不科學、不合理的人類社會經濟活動對昌吉回族自治州植被覆蓋變化的影響較大，迫切需要采用更為科學、合理的防治手段來減少人類社會經濟活動對土地荒漠化的負面影響。

關鍵詞 植被覆蓋；時空變化；荒漠化；新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州

中圖分類號：Q948；X171 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.016

昌吉回族自治州（以及簡稱昌吉州）位于天山北麓、準噶爾盆地古爾班通古特沙漠南緣，干旱區域土地資源銳減、人口承載力低下、沙塵暴等自然災害頻發，嚴重影響人類的生存空間[1]。植被覆蓋度可反映區域地表植被生長狀況，其變化對區域生態環境狀況具有重要指示意義[2-3]。通過探究昌吉州2000—2019年間植被覆蓋度時空演變及其特征，以期能夠對研究區生態系統保護與恢復、改善地區生態系統質量及提升生態建設提供參考[4-6]。

1 "材料與方法

1.1 "研究區概況

昌吉州隸屬于新疆維吾爾自治區，地勢南高北低，由東南向西北傾斜，此區域為橫亙南部的天山的北坡，習慣稱之為“天山北坡”。昌吉州地處干旱區，降雨量稀少，植被覆蓋率低，土壤肥力差；屬于中溫帶區，為典型的大陸性干旱氣候，具有冬季寒冷、夏季炎熱、晝夜溫差大的特點。根據第七次人口普查數據，截至2020年11月1日零時，昌吉州常住人口為1 613 585人[7]。2020年昌吉州生產總值（GDP）1 387.25億元，按可比價格計算，同比增長5.3%，增速位居新疆第四位，經濟實現平穩增長。三次產業結構的比例為40.6∶41.9∶17.5。

1.2 "數據來源及研究方法

目前，MODIS數據產品已在植被覆蓋化研究中得到廣泛應用。本文數據為美國航空航天局（NASA）發布的2000—2019年MOD13Q1級產品中16 d最大值合成NDVI（6—10月）數據集，空間分辨率為250 m。利用MODIS Reprojection Tools軟件對2000—2019年MOD13Q1-NDVI數據進行投影轉換和格式轉換等處理[8]，并利用最大值合成法提取昌吉州近20年的NDVI數據集。2000—2019年間牲畜年出欄數、農作物年播種面積、牧業總產值、農牧民人均可支配收入及農林牧漁業總產值五大人類社會經濟數據均來自2000—2020年昌吉州官網年報。

1）歸一化差異植被指數（NDVI）的計算公式為：

[NDVI=NIR-REDNIR+RED] （1）

式（1）中，NIR代表近紅外波段反射率，RED代表紅光波段反射率。

2）GIS空間分析法

運用ArcGIS地理信息系統的空間數據處理、空間分析等功能對研究中涉及到的土地利用數據、DEM數據、NDVI數據等進行分析處理。

2 "結果與分析

2.1 "昌吉州植被覆蓋度時間變化分析

從表1可知，1）從數值上來看，2000—2019年昌吉州各等級植被覆蓋度[9-10]水平整體上有進有退，其中極高覆蓋值增加1 188.19 km2，高覆蓋值減少575.13 km2，中覆蓋值減少1 899.44 km2，低覆蓋值減少3 944.94 km2，而極低覆蓋值在19年間共增加5 231.31 km2。2）從變化幅度來看，雖然極高等級植被覆蓋面積增加態勢相較于其他等級略有增加，但極低覆蓋度面積的增長卻更加明顯，變化幅度更大。昌吉州2000—2019年植被覆蓋度在數量變化上有以下特點。

1）極低覆蓋面積總體呈現曲折上升態勢且變化最大，整體上面積由2000年的22 765.94 km2擴散到2019年的27 997.25 km2，總體增長5 231.31 km2。2012年為最高點，達到29 536.06 km2；極低覆蓋面積最低值出現在2016年，為18 095.13 km2。

2）低覆蓋度面積變化情況總體呈現下降趨勢，面積變化幅度較大，由2000年的22 454.94 km2下降到2019年的18 510.00 km2，期間屬2002年最高，面積達到24 448.69 km2；低覆蓋度面積最低值出現在2015年，為16 714.38 km2。

3）中覆蓋度面積變化雖非十分顯著，但也有明顯的下降，總體面積由2000年的6 763.69 km2下降到2019年的4 864.25 km2，其中有兩年的數值極為突出，分別是2007年面積由前一年的5 640.94 km2迅速上升到8 885.69 km2，以及2016年面積由前一年的5 595.44 km2上升到9 821.38 km2，分別上升3 244.75 km2、4 225.94 km2，上升幅度較大。

4）高覆蓋度面積由2000年的4 746.94 km2下降到2019年的4 171.81 km2，整體變化幅度較小，2014年面積最小，為4 120.13 km2；2016年面積最大，為5 990.69 km2。

5）極高植被覆蓋度面積的變化情況整體上幅度較小。極高植被覆蓋度面積由2000年的16 758.81 km2上升到2019年的17 947 km2，總體呈現穩步上升的態勢，但上升幅度沒有極低、低、中、高覆蓋度面積大。

2.2 "昌吉州荒漠化影響因素分析

土壤生產力下降會影響植被正常生長，植被狀況能直接反映荒漠化本質。本文以植被覆蓋度[2]為荒漠化評價指標，參考聯合國環境規劃署（UNEP）、聯合國糧農組織（FAO）和相關文獻[11-13]的荒漠化分級標準，根據昌吉州地表實際狀況，劃分為重度荒漠化、中度荒漠化、輕度荒漠化、荒漠化和水體5個等級，并分別賦值1～5（見表2）。

植被覆蓋度的變化會加劇區域荒漠化發展。在前文分析的基礎上，進一步分析2000—2019年昌吉州不同等級荒漠化面積變化情況。由表3可知，2000—2019年昌吉州全域土地荒漠化情況比較嚴峻，雖然在2009—2012年間土地荒漠化情況有所好轉，但在2009年之前與2012年后荒漠化程度浮動較大，荒漠化程度總體呈現加重態勢。

昌吉州土地荒漠化不同程度、不同等級上總體呈現出以下特點。

1）重度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現逐漸擴大的態勢，期間重度荒漠化面積最小值出現在2007年，為7 002.50 km2；最大值則出現在研究期末2019年，重度荒漠化面積為12 642.19 km2，第二峰值則出現在2009年，重度荒漠化面積達到了11 840.75 km2。

2）中度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現曲折擴大態勢，期間中度荒漠化面積最小值出現在2016年，6 897.88 km2；最大值則出現在2012年，為17 255.19 km2；其中在2012—2019年間昌吉州中度荒漠化程度面積變化幅度較大，波動明顯。

3）輕度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現逐漸縮小態勢，期間輕度荒漠化面積最小值出現在2015年，為19 847.94 km2；最大值則出現在2002年，28 279.50 km2。

4）非荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現較為曲折、逐漸縮小態勢，期間非荒漠化面積最小值出現在2014年，為14 744.81 km2。

自然因素、人類的社會經濟活動因素是區域性變化的主要影響因素。根據以往學者的科研經驗及結果，主要從人類的社會經濟活動因素入手，收集了昌吉州自2000—2019年牲畜年出欄數、農作物年播種面積、牧業總產值、農牧民人均可支配收入、農林牧漁業總產值等數據（見表4）。

從表4可知，在2000—2019年，昌吉州農作物年播種面積整體上呈現出波動增長的狀態，說明該時間段種植面積不斷擴大，這也間接加劇了昌吉州土地荒漠化。而過度開墾這一現象在昌吉州乃至更多的地方仍時有發生，因此對于過度開墾、過度播種等現象需要進行有效的預防和治理。昌吉州農牧民人均可支配收入由2 745元增長到19 215元，增長整整6倍，而昌吉州重度荒漠化面積也由2000年的9 550.75 km2增長到2019年的12 642.19 km2。這說明在農牧民人均可支配收入逐年增長的情況下，昌吉州的重度荒漠化區域面積也在不斷擴大。根據昌吉州現實情況來看，農林牧漁業中的農業、牧業、林業為主要支撐產業。為了做好土地荒漠化防治工作，就應從以上產業入手，探究新的土地荒漠化防治工作思路及路線。牧業始終是昌吉州第一產業的重要組成部分，牲畜年出欄數的變化體現了畜牧業在該時間段的變化。對于畜牧業進行科學化、合理化控制，有助于昌吉州土地荒漠化防治工作的順利進行，對于昌吉州土地荒漠化現象也能有一定的正向影響。

3 "小結與討論

通過上文對昌吉州植被覆蓋特征等的分析，昌吉州2000—2019年植被覆蓋度面積波動減少、植被覆蓋度下降；土地荒漠化面積加大，土地荒漠化加劇；不科學、不合理的人類社會經濟活動對昌吉州植被覆蓋變化的影響較大。昌吉州位于古爾班通古特沙漠南部及天山山脈北麓，地形復雜，城市分布較為疏散，在經濟發展相對落后的情況下，不乏為財傷地的情況。

因地制宜選取適合各縣市實際情況的荒漠化防治監管方法。在第一產業以畜牧業為主的縣市，加強對農牧民的宣傳教育、對畜牧業的監管；在第一產業以種植業為主的縣市，加強對耕地、水資源合理利用的監管。同時，推動沙產業的發展。在經濟條件有限的情況下，以沙治沙是一種很好的手段。以沙治沙、以沙養沙不僅可以大大減少政府部門的財政支出，而且可以為昌吉州政府財政開辟更多的來源渠道。

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（責任編輯：敬廷桃）