石羊河流域下游民勤县沙化土地时空动态分析

高斌斌，陈翔舜，王小军，尚立照，张灿辉，丁乾平

(1.甘肃省生态环境监测监督管理局，甘肃 兰州 730020； 2.甘肃省林业调查规划院，甘肃 兰州 730020)

土地沙化是指各种气候区在生态环境脆弱性的基础上，在多风和疏松沙质地表条件下，叠加不合理的人类活动，破坏了原有的生态平衡，使原非沙漠的地区出现了以风沙活动为主要标志的土地退化过程[1]。沙化监测是我国定期掌握沙化现状和动态，为防沙治沙决策提供依据，为国民经济和社会发展服务的一项基础性工作。从1994年首次开展沙化监测开始，每5年一个监测期和研究期，至今已开展了4次。石羊河作为丝绸之路上重要的内陆河，千年流淌，养育着流域内万千子民，滋润出了民勤绿洲，隔开了巴丹吉林和腾格里两大沙漠。然而，随着民勤县经济社会的发展，对资源的过度开发利用导致民勤县生态日益恶化，土地沙化非常严重，沙化土地面积大、程度重、难于治理，成为全国四大沙尘暴发源地之一，严重危及西北乃至华北地区的生态安全。因此，石羊河流域下游民勤县是甘肃省乃至全国沙化监测的重点区域，对其进行持续的沙化监测和研究分析，对于保护民勤生态环境，防治土地沙化，治理沙化危害，保障整个石羊河流域和西北生态安全具有十分重要的意义。

1 研究内容与方法

1.1 信息源选择

本研究选用2004年和2009年的民勤县TM和ETM多光谱遥感数据作为基础数据源(地面分辨率均为30 m，成像时间为6～9月，云量小于5%)[2]。同时选用了覆盖全县的1 ∶5万的最新地形图和提供辅助信息的土地利用详查图、森林分布图、土壤分布图、野外景观照片、实地调查资料，以及甘肃省2004—2009年的水文、气象及社会经济统计资料。

1.2 评价标准

1.2.1 沙化类型划分

本研究根据《甘肃省第四次沙化与沙化监测技术规程》的分类标准，将民勤县沙化土地划分为9个类型，具体见表1。

表1 沙化土地类型划分及特征

1.2.2 沙化程度划分

根据研究方式(遥感与地面调查)和沙化类型，采用不同的沙化程度评价指标和方法：①多因子数量化评价方法。选取植被总盖度、土壤质地、覆沙厚度、地表形态、作物长势、作物产量下降率等6项因子做详细的调查，确定各指标的定量值或定性值，据此给各指标进行评分；用各指标的评分值之和确定沙化程度和非沙化土地。②用定性与定量相结合的评价方法确定沙化程度。沙化程度分为轻度沙化、中度沙化、重度沙化和极重度沙化4级，具体划分见表2。

表2 沙化土地程度评价指标

1.3 研究与计算方法

1.3.1 研究方法

民勤县沙化土地监测调查主要采用遥感影像判读与地面调查核实相结合的方法。应用经过几何精校正和增强处理后的卫星遥感数据，在建立解译标志的基础上，以计算机为平台，利用ArcView软件对沙化类型和程度进行目视判读、划分图斑并对调查因子进行初步解译，然后对区划的图斑进行抽样，现地核实图斑界线，调查、核实各项解译因子，并依据现地调查核实情况对解译的所有图斑属性进行修正，经统计汇总获取沙化土地的面积、程度及其变化等方面的信息[3]。沙化土地的动态变化情况根据本次调查数据和第三期调查监测结果对比获得。由于两次监测所采用的监测方法、监测手段和技术路线都相同[4]，同时因本次动态分析是在剔除了调查因素、技术标准变化和撤乡并镇所产生的不可比因素后进行的，所以进行两次动态比较能更清楚地认识沙化动态变化情况。

1.3.2 年变化率计算

年变化率反映了研究期内沙漠化土地的变化情况。朱震达[5]等通过计算沙化土地的年增长率来划分沙漠化的发展状况，计算公式为

式中：R是沙化土地年变化率；n为测算相隔年限；D为沙化土地现状面积；A为n年前沙化土地面积。

2 研究结果

2.1 沙化现状

民勤县属于完全沙化县，沙化总监测面积1 601 681.8 hm2，其中沙化土地总面积为1 220 451.5 hm2，占总监测面积的76.2%，非沙化土地总面积为381 230.3 hm2，占总监测面积的23.8%(见表3)。

表3 民勤县2009年度沙化土地面积统计 hm2

2.2 沙化土地分布特点

民勤县沙化土地类型主要以流动沙地、半固定沙地、固定沙地和戈壁为主，其总面积占到总监测面积的73.47%。其中：流动沙地主要位于南部腾格里沙漠东沙窝、西沙窝和雅布赖风沙口，集中连片，以裸沙地为主；半固定沙地、固定沙地主要位于雅布赖风沙口东西两侧、西沙窝、东沙窝和绿洲内部沙区，介于绿洲外围与流动沙丘、戈壁之间，分布较整齐，以林地和草地为主；戈壁主要位于花儿园乡和东湖镇北部，集中连片，主要以戈壁和林地为主；露沙地、沙化耕地和风蚀劣地在全县零星分布，以耕地、草地和未利用地为主。各沙化程度中，轻度以固定沙地(丘)、露沙地和沙化耕地为主，中度以固定沙地(丘)、半固定沙地(丘)、露沙地和戈壁为主，重度以半固定沙地(丘)、戈壁为主，极重度以戈壁、流动沙地(丘)和露沙地为主。

2.3 沙化动态变化分析

2.3.1 沙化土地类型动态变化情况

通过与第三期数据对比，民勤县沙化土地总面积减少4 293.5 hm2，其中：流动沙地减少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，露沙地减少1 514.3 hm2，沙化耕地增加407.3 hm2，风蚀劣地减少69.9 hm2，戈壁减少53.6 hm2。沙化类型的动态变化和转移情况详见表4。

表4 民勤县沙化土地类型动态变化情况

与上期相比沙化土地类型动态转移情况为：流动沙地(丘)变化为半固定沙地(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)变化为固定沙地(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，固定沙地变化为半固定沙地(丘)2 800.6 hm2、沙化耕地1 018.5 hm2、有明显沙化趋势土地400.5 hm2、非沙化土地1 545.1 hm2，露沙地变化为固定沙地(丘)32 hm2、沙化耕地347.1 hm2、有明显沙化趋势土地17.4 hm2、非沙化土地1 253.7 hm2，沙化耕地变化为固定沙地(丘)787 hm2、露沙地89.8 hm2、非沙化土地341.7 hm2，风蚀劣地变化为露沙地18.9 hm2、沙化耕地3.6 hm2、非沙化土地47.4 hm2，戈壁变化为非沙化土地53.6 hm2。

沙化类型发生变化的主要区域在雅布赖风沙口两侧、北部滩、南湖乡、东湖镇、东沙窝和西沙窝。其中：流动沙地发生变化的区域主要在雅布赖风沙口和南湖乡绿洲与腾格里沙漠接壤处；半固定沙地发生变化的区域主要在民勤绿洲边缘和内部沙区、西沙窝；固定沙地发生变化的区域主要在雅布赖风沙口两侧、北部滩、东沙窝和绿洲边缘；其他类型发生变化面积小，区域性不强。

2.3.2 沙化土地程度动态变化情况

沙化程度：轻度减少565.3 hm2，中度增加11 827.7 hm2，重度增加55 679.4 hm2，极重度减少71 235.3 hm2(见表5)。

沙化程度转移：极重度变化为重度65 929.8 hm2，变化为中度4 478.3 hm2，变化为轻度650.1 hm2；重度变化为中度10 231.4 hm2，变化为轻度291.8 hm2；中度变化为重度863.9 hm2，变化为轻度1 653.0 hm2；轻度变化为重度60.6 hm2，变化为中度995.9 hm2。

沙化程度发生变化具有较强的区域性，其中极重度发生变化的区域主要在雅布赖风沙口、东湖镇北部和南湖乡，重度发生变化的区域主要在北部滩和西沙窝，中度和轻度由于发生变化面积小因而区域性不强。

表5 民勤县沙化土地程度动态变化情况

2.3.3 沙化土地年变化率

经过计算，民勤县第三期至第四期沙化土地年变化率R为-0.065%。年变化率R趋于0值，说明民勤县第三期至第四期之间沙化土地虽略微减少，但整体变化很小，两期沙化土地面积基本持平，民勤县土地沙化趋势得到了初步遏制，防沙治沙工作进入到了治理与破坏相持的关键阶段。

3 变化成因分析

(1)生态建设是民勤县沙化土地整体好转和程度减轻的主要原因。截至目前，民勤县人工造林达到11万hm2，封禁保护和封育天然沙生植被16万hm2，在408 km的风沙线上建成了长达300多km的防护林带[6]，生态工程建设推动了民勤县林业建设的大发展，相应地增加了林地和草地的面积，提高了沙生植被的覆盖度[7]，使沙化土地面积减少，程度减轻。

(2)经济社会快速发展和频繁的人为活动是导致土地沙化趋重的主要原因。随着社会经济的快速发展，社会对各种资源的大量占有和使用对生态环境造成极大的压力，这是民勤县土地沙化趋势恶化的主因[8]。而频繁的人为活动，如乱采滥挖、打井开荒、肆意破坏戈壁沙漠等，也对生态环境造成了很大的破坏，是土地沙化的重要驱动因素。

(3)人口压力相对减轻是生态环境好转的重要原因[9]。近年来，民勤县外出务工人员大量增加，常住人口减少，减轻了资源环境的压力，促进了生态环境的好转。

(4)资源管理的强化减轻了对生态环境的破坏。石羊河流域实施水资源管理[10]和国家加强对矿产等自然资源管理措施的落实，有效控制了资源浪费和乱采滥挖等破坏生态环境的行为，从而保护了生态环境。

(5)气候变化也是近年来沙化发展趋势逆转的重要因素。由于近年来民勤地区气温有所上升[11]，降雨量增加，因而民勤沙地植被生长季节延长，植物生长加速，植被覆盖度增加，沙化程度趋于减轻，沙化发展趋势得到遏制。

综上所述，由于生态建设、人口压力相对减轻、资源的有效管理、气候变化等对生态环境和防沙治沙事业有益的正方向因素增加，经济社会快速发展占用的资源和频繁的人为活动等负方向因素减少，使民勤县土地沙化危害趋势得到了有效遏制，但同时也显现出目前正方向因素和负方向因素基本相当，处于一个极不稳定的时期和关键阶段，因此必须加强生态建设和资源管理，转变经济发展结构，提高资源的利用率。

4 结 语

2009年民勤县沙化土地总面积为1 220 451.5 hm2，剔除不可比因素，与第三期监测数据比较，沙化土地的总面积减少了4 293.5 hm2，年变化率R为-0.065%。沙化土地动态变化总体呈递减趋势，沙化土地有所逆转，沙化程度整体减轻，面积减少，其中：轻度减少，中度和重度呈较快增长，极重度大幅减少；流动沙地出现较大面积减少，露沙地、风蚀劣地、戈壁略微减少，半固定沙地较大面积增加，固定沙地、沙化耕地略微增加。民勤县沙化土地处于一种极不稳定的时期，生态建设正处在治理与破坏相持的关键阶段。

[参考文献]

[1] 王小军,陈翔舜,魏金平.甘肃省2004—2009年土地沙漠化时空变化分析[J].中国沙漠,2013,33(1):33-37.

[2] 甘肃省林业厅.甘肃省荒漠化与沙化监测技术实施细则[Z].2009.

[3] 丁乾平,王小军,尚立照.甘肃省水蚀荒漠化土地动态变化及防治对策[J].中国水土保持,2013(8):29-31.

[4] 赵洪民,张龙生,魏金平.甘肃省土地荒漠化监测结果及动态变化分析[J].中国水土保持,2012(6):51-53.

[5] 朱震达,陈广庭.中国土地沙质荒漠化[M].北京:科学出版社,1994:37-38.

[6] 孙涛,王继和,刘虎俊,等.民勤绿洲生态环境现状及恢复对策[J].中国农学通报,2010,26(7):245-251.

[7] 许文海.民勤盆地生态环境保护与治理对策研究[J].甘肃水利水电技术,2002(12):243-244.

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[9] 王建宏,张龙生,尚立照.甘肃省沙漠化监测结果[J].中国沙漠,2005,25(5):775-779.

[10] 沈天成.民勤荒漠地区水资源与水环境动态变化[J].甘肃科技,2009,25(21):40-42,162.

[11] 常兆丰,邱国玉,赵明.民勤荒漠区植物物候对气候变暖的响应[J].生态学报,2009,29(10):5195-5206.