山東省草地資源空間分布特征研究

中圖分類號：S812 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2025）09-3034-10

Study on Spatial Distribution Characteristics of Grassland Resources inShandongProvince

QIN Nai-hua1，ZHANG Jin-zhil，ZHANGYuan- li² ，WANG Xian-zhi1， ZHAO Ying-zi1，LUO Jun-wei1， LYU Chang-xiao1，GAO Xing-yun1，LUPing1，WANG Jing¹ ，ANGuo-qiang1，WEI Ying3，ZHAO Qing-jie4 （1.ShandongPovicialstutanddSatialng，andgProvie5O4hina;2JiaQuasnGsiCo LTD，Ji'nan，handongProvince250ol，Chna;3ShandongYuanyiTechologyDevelopmentCo.，D，Jian，handongProince ，Cha;4Clgofdapiectureandrtsrthetamp;FUesitygig，aiPrice）

Abstract：To comprehend the spatial distribution characteristics of grassland resources and their dynamic changes in Shandong Province，this study full relied on the results of he the second national land survey，the third national land survey，the forest and grassland ecological integrated monitoring and evaluation data，remote sensingimages and economic factors，which have been combined with the dynamic degree of change，the geoinformation atlas and the correlation analysis，and the use of ArcGIS 1O.8 to assess the gradient distribution of the grassland area，the composition of the type and the transformation law.The results showed that：grassland in Shandong Province covers an area of 2.35×10⁵hm² ，dominated by lowland meadow and warm grassland types，and concentrated in the Yellow River delta and the hilly areas.The grassand of Shandong Province decreased in general from 2OO9 to 2Ol9，and only the Yelow River delta area in northern Shandong Province increased due to saline and alkaline land management.The inflow of grassland mainly originated from other lands and construction land，and theoutflow was mostlyconverted to forest land and cultivated land.Correlation analysis showed that the area of grassland was significantly negatively correlated with the primary and tertiary industries，per capita GDP and forestry output value （ ?Plt;0.05） ，and the study showed that economic develop ment led to a decrease in grassland area.During the past1O years，theYellow Riverdelta area in northern Shandong Province has had the largest percentage of otherlands into grassand area，and we predict that its grassland area willincrease with the treatment of saline land..This study provided management decision supportfor grassland resources protection and utilization and ecological civilization construction in Shandong Province.

Key words： Shandong Province; Grassand resources; Grassland distribution; Dynamic variation degree; Geoinformation atlas

草地作為最大的陸地生態系統之一，在涵養水源、維持生物多樣性及碳匯功能等方面具有不可替代的生態價值[1-3]。我國草地約占國土面積的 41% 然而超半數草地因氣候變化和人類活動干擾呈退化趨勢4，亟待開展科學保護與可持續利用研究。近年來，已有國內外一些學者圍繞草地分布、變化特征及影響因素等開展廣泛研究，Walter等[5-6]針對微生物對草地資源數量、質量的影響進行研究；Russell等探討了放牧管理策略對草地土壤健康狀況的調控作用；童李霞等[8-9對青海的草地空間分布及變化特征進行分析，孫曉莉等[10-1]基于地學信息圖譜與空間自相關模型，系統解析了山地草地資源的空間異質性及其動態演變特征。閆俊杰等12分析了近15年新疆伊犁河谷草地退化的時空演變規律及其驅動機制。雖然省進行了2021年草原基況監測、林草生態綜合監測工作，但不可否認的是，對草地的系統研究較少，省的草地生態環境保護與建設工作依然處于初級階段。多年來，草地作為一個相對獨立的生態系統，存在不同程度的研究盲區，草地保護利用仍然沒有引起足夠關注，對草地的精準保護利用與科學規范化管理也存在眾多不足之處。

鑒于此，本研究基于省2009一2019年土地利用數據及經濟因子，采用動態變化度、地學信息圖譜理論、相關性分析，在ArcGIS軟件的支撐下，分析其草地資源的分布特征、動態變化并預測未來變化趨勢，以期為省相關政策的制定和草地資源的可持續利用提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 研究區概況

省位于中國東部沿海、黃河下游，基本地貌類型為平原、山地丘陵等，平原占 65.56% ，丘陵占 15.39% ，山地占 14.59% ，其他占 4.46% 。氣候類型屬暖溫帶半濕潤季風氣候，年平均氣溫 11^°C～ 14^°C ，多年平均降水量 680mm ，多年平均水資源總量308.1億 m³ ，屬于人均水資源占有量低于 500m³ 的嚴重缺水地區。

1. 2 數據來源

數據來源于第二次全國土地調查成果（簡稱“二調\"）、第三次全國國土調查成果（簡稱“三調\"）、省2021年林草生態綜合監測評價數據、2009年和2019年兩期遙感影像數據，空間分辨率為 0.5m 。

1.3 調查方法

結合數據來源，以外業工作底圖為基礎布設樣地與樣方，參照草地資源調查技術規程13設定樣地。一般草灌樣地樣方設為 1m×1m ；高大草灌樣地樣方大小一般設為 10m×10m 。樣地內通常只設置一個樣方。全省共布設調查樣地502個。

1.4研究指標及測算方法

1.4.1草地資源面積根據\"三調\"成果、草地資源調查技術規程[13]，結合中高分辨率遙感影像，利用ArcGIS10.8軟件分析模塊對草地資源面積進行了統計分析。同時，采用內、外業相結合的方法，依據2021年林草生態綜合監測成果，利用ArcGIS技術，綜合圖斑影像特征的相似性，按照統一的技術標準，預判草地類，對部分典型圖斑進行實地調查，確定草地類[14]。

1.4.2草地資源動態變化度動態變化度（K）可以用來定量描述草地面積的變化和在一定監測時段內變化的劇烈程度[15]，計算公式如下：

公式：K為草地資源類型單一動態變化度； s_a 和S_b 分別為某區域監測開始和結束時的草地面積；T為監測時間段，以年為單位。

1.4.3地學信息圖譜地學信息圖譜是一種借助圖形化語言，實現時間與空間維度深度融合與解析的方法論[10.16]。已有研究表明，土地利用變化圖譜中的新生成圖譜編碼，是借助地圖代數疊加運算，針對兩個相鄰時期的土地利用類型編碼予以處理后所得[17-18]。具體做法為借助ArcGIS1O.8的疊加分析模塊，讓兩期土地利用數據進行相交操作，獲取重疊區域信息。之后，利用該軟件的柵格計算器，對前后兩期土地利用類型編碼值開展代數運算，以此剖析土地利用變化情況。具體合成操作為：

省標準地圖

省地圖

政區版

圖1省草地樣地分布圖

Fig.1Distributionmap of grassland sample land in ShandongProvince

C=10A+B

公式：C為土地利用的合成單元；A為2009年的土地利用類型編碼；B為2019年的土地利用類型編碼。1.4.4相關性分析選取研究時間段內可能影響省草地變化的第一產業、第二產業、第三產業、人均GDP、農業產值、林業產值、建筑業總產值7個經濟因子，運用相關性分析，分析影響省草地變化的原因。

1.5 數據分析

運用Excel201O進行數據整理統計，Origin2018繪制變化度圖；分布圖繪制、數據分析及面積統計用ArcGIS1O.8軟件。

2 結果與分析

2.1 草地資源面積

根據“三調”成果顯示，省草地地類均為其 他草地，共23.52萬 hm² ，占全省土地總面積的 1. 48% 。全省草地圖斑面積小于等于 1hm² 的有 233256個，共約 59497.18hm²;1～3.75hm² 之間的 有29591個，共約 54315.55hm²;3.75～5hm² 之間 的有2801個，共約 12312.68hm²;5～10hm² 之間 的有4218個，共約 29 330.41hm²;10～20hm² 之間 的有1958個，共約 27 116.23hm²;20～33.33hm² 之 間的有700個，共約 17 722.52hm² ；大于 有550個，共約 34926.28hm² 。詳見表1。

表1省不同面積草地圖斑數量統計

Table1 Statistics on the number of grassland polygons in different areasof Shandong Province

2.2草地資源面積梯度分布

為了解全省草地資源分布現狀，依據第三次全國國土調查數據，把草地資源按面積分為三個梯度[13]，第一梯度面積大于 1.33×10⁴hm² ，包括市、淄博市、東營市、煙臺市、濰坊市、臨沂市、濱州市7個市，約 1.79×10⁵hm² ，占草地資源總面積的76.08% ；第二梯度面積為 3.33×10³～1.33× 10⁴hm² ，包括青島市、棗莊市、濟寧市、泰安市、威海市、日照市、德州市7個市，約 0.52×10⁵hm² ，占草地資源總面積的 22.03% ；第三梯度面積小于 3.33× 10³hm² ，包括聊城市、菏澤市，約 0.04×10⁵hm² ，占草地資源總面積的 1.89% 。詳見表2。

表2省各梯度草地資源面積及占比

Table 2The area and proportion of gradient grassland resources in Shandong Province

2.3 草地資源類型

按照《全國林草生態綜合監測技術規程》，省草地類主要以低地草甸類、暖性草叢類、暖性灌草叢類3大類為主。根據省2021年林草生態綜合監測評價數據，其中低地草甸類10.16萬 hm² ，占比 42.56% ；暖性草叢類6.82萬 hm² ，占比28.58% ；暖性灌草叢類5.91萬 hm² ，占比 24.74% 其他草地資源類0.98萬 hm² ，占比 4.12% 。低地草甸類和暖性草叢類在全省16個地市均有分布。其中，低地草甸類主要分布在東營市和濱州市，暖性草叢類主要分布在市、煙臺市、濰坊市和臨沂市。暖性灌草叢類分布東營市除外的15個地市內，主要分布在市、淄博市和濰坊市。詳見表3，圖2。

2.4草地資源動態變化

2.4.1草地資源動態變化度以地理分區為研究尺度，省草地資源2009-2019年整體呈現下降趨勢（圖3）。魯東丘陵區、魯中山地區、山前環狀平原區和魯西、北平原區的草地面積的動態變化度相差不大，分別為 -4.86%，-6.51%，-5.52% 和-4.57% ；魯北濱海黃河三角洲草地面積的動態變化度最大，為 9.47% 。

2.4.2草地資源地學信息圖譜分析利用地學信息圖譜分析草地資源的動態變化，其包括增勢圖譜和減勢圖譜[16.19-20]。增勢圖譜是指耕地、林地、園地等非草地資源土地利用類型轉化為草地資源，即流入草地；減勢圖譜為草地資源轉為耕地、林地、園地等非草地資源土地利用類型，即流出草地。本研究對2009—2019年省5個地理分區的草地資源演化圖譜（增勢圖譜和減勢圖譜）進行分析21]，詳見表 4～5 和圖4。

表3省主要草地類分布地市一覽表

Table3 List of main grassland species distribution in Shandong Province

政區版

省地圖

圖2省主要草地類分布圖

Fig.2 Distribution map of main grassland species in Shandong Province

表4顯示，在省的地理分區中，魯東丘陵區流入草地資源主要地類為建設用地、林地和園地，占流入總量的比例分別為 24.66%，20.78% 和 20.00% ：魯中山地區、山前環狀平原區和魯北濱海黃河三角洲流入草地資源主要地類為其他土地，占比分別為36.00%，38.43% 和61. 44% ；魯西、北平原區流入草地資源主要地類為其他土地、建設用地和林地，占比分別為 25.19%，24.72% 和 20.98% 。從表5可以看出，在的地理分區中，魯東丘陵區、魯中山地區、山前環狀平原區流出草地資源主要轉化為林地，占比分別為 57.23%，55.52% 和 63.82% ；魯西、北平原區及魯北濱海黃河三角洲流出草地資源主要轉化為耕地，占比分別為 36.79% 和 63.82% O

圖3省地理分區的草地動態變化度

Fig.3Dynamic variation of grassland in geographical regions of Shandong Province

表42009-2019年流入草地資源不同地類演化圖譜

表52009-2019年草地資源各類型流向不同地類演化圖譜

2.5 草地相關性分析

表6顯示，草地面積與第一產業、第三產業、人均GDP、建筑業總產值的相關系數為負值且 Plt;0.05 說明草地面積與上述4項存在顯著負相關關系；草地與林業產值的相關系數為負值且 Plt;0.01 ，說明草地面積與林業產值存在極顯著負相關關系；草地面積與第二產業、農業產值的相關系數為負值但 Pgt;0.05 說明草地面積與上述2項存在負相關關系，但不顯著。

表6草地相關性分析

Table 6Correlation analysis of grassland

2.6草地資源變化趨勢預測

根據近年來各項基礎數據及變化，結合上述分析預測：位于魯西、北平原區草地資源總體變化量相對較少，部分地區會隨著耕地保護政策的實施占用部分草地，耕地和草地都有較高的綠色植被，固碳能力都較強22；魯北濱海黃河三角洲地區草地面積可能會隨著鹽堿地的治理有所增加，尤其是未利用地轉為草地時，使草地初級生產力增加，固碳能力增加；魯中山地區、山前環狀平原區和魯東丘陵區草地面積可能隨著林地保護相關政策的實施而變化，當草地被轉化為水域或建設用地時，大量植被遭到破壞，從而使得土壤中的碳儲量下降，并且草地的凈初級生產力也會相應減少。若草地被轉化為耕地或林地后，該地區仍然保留有植被覆蓋，但不同類型的植被在生產力上存在差異，同時它們對生態系統結構和功能的影響也各不相同[23]。

3討論

作為農業大省，耕地面積占比大[24]，草地資源總量少，除分布在自然保護地的草地外，全省其他草地多呈塊狀、條帶狀或環狀，面積小且分布零星散亂、無規律，草地植被生長季節性特征非常明顯。目前，境內較大面積的草地多成片分布在黃河三角洲地區、魯中南山地丘陵地區以及魯東低山丘陵地區。

從省地理分區草地資源動態變化度來看，魯北濱海黃河三角洲草地面積呈現增加趨勢，主要原因一是“二調\"3.11萬 hm² 鹽堿地在“三調\"中調查為其他草地；二是由于退耕還濕、退養還濕等濕地保護和生態修復工程的開展[25]，草地面積增加。魯東丘陵區、魯中山地區、山前環狀平原區和魯西、北平原區的草地面積呈下降趨勢，其主要原因為省草地除分布在鹽堿地上外，以臨時性、季節性野生雜草為主，容易受到草地退化、耕地開墾、建設占用等影響，不宜長期保留，同時城市綠地內的人工草坪，因管護成本高，正逐漸下降。

從省草地資源的增勢圖譜來看，總體來說建設用地、林地、園地、陸地水域和其他土地等土地利用類型轉化為草地資源面積較大，占草地資源流入總量的 93.41% ，其中其他土地（鹽堿地為主）轉化為草地資源面積最大，主要原因一是“二調\"部分鹽堿地在“三調”中被調查為其他草地；二是部分“二調\"調查為濕地的資源在“三調\"中調查為其他草地。李瑩等26對烏魯木齊市草地面積時空變化特征研究顯示，因為“西部大開發政策”，烏魯木齊市草地主要轉化為建設用地和未利用地，這與省的草地主要轉化地類有差異，從省草地資源的減勢圖譜來看，五個地理分區草地轉化為林地和耕地的比重均最大，主要原因一是在國家遏制“非農化”“非糧化”制定耕地保護目標的大背景下，耕地保護任務缺口大[27]，草地是主要的耕地后備資源，同時草地作為補充林地資源，隨著草地補充為耕地或林地而隨之減少，這與張譜等[28]研究的我國土地利用的總體變化特征相似。二是現狀中有不少生長有灌草叢、其他灌木林的草地實際為項自造林地，由于立地條件差，栽植苗木規格小，郁閉度低于0.2，被調查成草地地類。隨著時間推移，苗木生長到郁閉度大于0.2時，草地自然演變為林地[29]。

從土地利用類型變化看，草地資源的流出總量要大于流入總量，凈流出草地資源面積238977.61hm² ，根據對草地面積與7類經濟數據的相關性分析，省草地面積下降主要受到經濟社會發展、城市擴張、人類活動等影響。結合省的政策和實際情況，對草地的影響主要表現在兩個方面：一是受到建設用地擴張的影響，部分草地盡管被調查為其他草地地類，實際是已經辦理合法批地、供地手續的建設用地，一旦建設項目動工，草地消失變為建設用地[30-31]；二是草地具有農用地和未利用地雙重屬性，可根據需要轉變地類，國家政策調整、草地土地功能改變、草地征占用、人類活動等都會影響草地面積[32-33]

4結論

本研究揭示了省草地資源的空間分布規律及動態變化機制。2009一2019年全省草地面積總體減少，僅魯北濱海黃河三角洲因鹽堿地治理增加 9.47% 。草地以低地草甸類 （42.56%） 和暖性草叢類 （28.58%） 為主，多成片分布在黃河三角洲地區、魯中南山地丘陵地區以及魯東低山丘陵地區。地學信息圖譜分析表明，草地流入主要源于其他土地（41. 88% ）和建設用地（ 18.24%） ，流出多轉為耕地 （15.34%） 和林地 （53.77%） 。相關性分析顯示，草地面積與第一、第三產業、人均GDP及林業產值顯著負相關 （Plt;0.05） ，證實經濟發展是草地縮減的原因之一。預測魯北濱海黃河三角洲地區草地面積會隨著鹽堿地的治理有所增加。本研究僅用“二調\"\"三調”成果研究省草地資源空間分布特征，今后將選連續多年國土變更調查數據，結合轉移概率模型[34]，進一步探究動態變化內因并推測趨勢，為生態文明建設及草地資源決策提供數據支撐。

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（責任編輯彭露茜）