伏沙地研究综述

张真 布仁图雅 都乐 姜慧敏

摘要：本文介绍了伏沙地的特征、分类、伏沙地防治的重要性以及伏沙地研究的进展。伏沙地的研究目前正处于起步阶段，研究主要集中在伏沙地植被特征、土壤特征和伏沙地的遥感影像解译方面。目前还未形成一套专门针对伏沙地的判定及评估方法，实际应用中通常借鉴荒漠化监测的方法。伏沙地的研究仍存在诸多困难，并提出了对伏沙地研究的展望。

关键词：伏沙地；遥感；荒漠化

中图分类号：X144 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2016）05-0011-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2016.05.003

General review on the sinking sandy land

Zhang Zhen1，Burentuya2，Dule2，Jiang Hhuimin2

（1.Environmental and Resource Science， Inner Mongolia University， Hohhot 010010；

2. Inner Mongolia Environmental Monitoring Center Station， Hohhot 010011）

Abstract：This paper presents the characteristic and classification of the sinking sandy land， the importance of the research on the sinking sandy land， and the process of the research about the sinking sandy land. At present， the research about the sinking sandy land are still at an initial stage， the contents of research include characteristic of vegetation and soil， also include the remote-sensing imagery interpretation about the sinking sandy land. Up still the present moment， an integral system which is specifically aimed at the assessment and evaluation about the sinking sandy land is still in developing and variation. In pratical applications， researchers usually reference the method of land desertification. In addition， numerous of difficulties and expectations are proposed in this paper.

Key words：The sinking sandy land；Remote sense；Desertification

1 伏沙地介绍

1.1 伏沙地的定义

伏沙地一词最早出现于1980年中科院内蒙古宁夏考察队编写的《内蒙古自治区及东北西部地区地貌》一书中，此书首次将伏沙地与“明沙”相区分，定义为“砂质土壤层，由于水分条件较好，土壤比较发育，有植被层所覆盖，常不易为人们所注意”的土地[1]。从此开始，伏沙地开始进入人们的视野，随着后续研究的不断深入，伏沙地又有了新的更为全面的定义：伏沙地是指分布于干旱—半湿润地区，经风力分选、搬运后沉积下来的沙物质经过尚未充分发育完成的成土过程而在土壤表层形成薄的腐殖质层，下层为风积沙母质的土地类型[2]。

1.2 伏沙地的分布

研究发现，草原、沙地、湿地等地带都有发育成伏沙地的可能，因此伏沙地具有沙地、草原、湿地、等生境的多重特性[3]。分布于典型草原上的伏沙地，通常产生于典型草原向荒漠草原转变的过度地带，土壤腐殖质层薄，植被稀疏。分布于沙地周边的伏沙地，通常伴有风蚀坑的出现，因此在遥感影像上可以将风蚀坑作为伏沙地的间接解译标志。分布于湿地周围的伏沙地通常是由于水蚀作用产生的，水蚀作用冲刷土壤，使得土壤腐殖质层变薄，下层沙质层变厚，伏沙地因此产生。目前对于伏沙地的研究都集中在内蒙古自治区锡林郭勒盟，然而具体的分布区域却无人进行过详细研究[3， 4]。

1.3 伏沙地的分类

按照伏沙地景观，可以将伏沙地分为：草原伏沙地、林地伏沙地和湿地伏沙地[5]。草原伏沙地分布于草原上，地势平坦，水分条件较好，生产力相对于其它类型最高。据目前研究来看，林地伏沙地分布于稀疏的榆树林地，水分条件与生产力水平相比草原伏沙地均较高。湿地伏沙地发育于地势较为低洼水分含量大的湿地周边，土壤粘重但有机质含量低，矿化作用明显，因此生产力水平较低。

1.4 伏沙地的特点

1.4.1 伏沙地的土壤特点

伏沙地土壤剖面特征是判定伏沙地的重要依据，从土壤剖面结构来看，三种类型的伏沙地具有相同的主体结构，它们的土壤剖面都分为两层：腐殖质层和母质层（也被通俗称为沙层），与地带性草原的土壤结构差异显著，上层腐殖质层与下层母质层（沙层）的相对厚度体现了该区域沙化可能性的大小。由于伏沙地土壤发育过程中经历了淋溶、矿化与腐殖质化等多重作用，上层腐殖质层的土壤粒径自上而下呈现出先减小后增加的趋势。由于母质层的构成成分为松散的细沙，所以伏沙地土壤的通透性良好，土壤有机质的转化以矿化作用为主，腐殖质化作用为辅，腐殖质积累缓慢[6]，这也成为影响伏沙地植被发育的关键因素。

1.4.2 伏沙地的植被特点

伏沙地上发育的植被与伏沙地所处地带的植被呈现相似性，在植物物种丰富度与群落盖度上呈现减少的趋势。例如草原伏沙地的植被类型以草原群落为主，群落中有指示性的沙生物种如褐沙篙、小叶锦鸡儿等生长，但植物群落盖度、密度和生物量等特征都小于典型草原[5]。林地伏沙地的植被类型以稀疏的榆树林为代表，林下分布着灌丛和稀疏的典型草原植被。湿地伏沙地的植被类型以湿地群落为主，群落中主要生长着湿生物种。另外，伏沙地植被与土壤上层的腐殖质厚度呈现相关性，通常伏沙地土壤腐殖质层越厚，植被类型越丰富，植被覆盖度越高，反之亦然。

1.5 伏沙地研究的重要性

沙质荒漠化是干旱、半干旱地区土地退化的主要类型之一[6]，也是草原退化的主要类型。荒漠化源于人类对于土地资源的不合理开发利用，已经成为当今世界上最严重的生态危机。从全球角度来看，中国的荒漠化形式不容乐观，是世界上荒漠化最为严重的国家之一[7]。草原作为内蒙古地区最为重要的生态系统也正遭受着荒漠化的威胁[8-11]。伏沙地是由于草原的表层土壤脆弱而使浅层沙地活化，向荒漠方向转变的土地类型[12]。通过伏沙地与地带性草原的对比发现，地带性草原在经历过度放牧而使植被与土壤退化后，其生态系统可以经过一段时间的围封修养进行自我修复。然而对于伏沙地而言，其生态系统自我修复的能力极为微弱，伏沙地表层土壤一旦被破坏，浅层沙地活化，沙化趋势将不可逆转。伏沙地土壤发育不完整，结构简单却承受着农业、牧业与气候变化频繁等多重压力，是真正意义上的生态脆弱带[12]，若不及时加以控制恢复，会大大加快荒漠化的进程。土地荒漠化是中国西部最严重的生态环境问题[13]，土地荒漠化不仅仅影响到一个区域的生态安全，也将制约经济可持续发展和影响社会稳定，伏沙地的研究可以为草原荒漠化防治提供理论依据，进而影响荒漠化决策的制定，有利于建设生态文明，维持经济、社会可持续发展[14]。因此伏沙地的研究和防治刻不容缓。

2 伏沙地的研究进展

伏沙地一词最早出现于20世纪80年代中国科学院内蒙古宁夏综合考察队在1980 年出版的《内蒙古自治区及东北西部地区地貌》一书中，是为了与专指沙地的“明沙”相区分而提出的，该书将伏沙地定义为“砂质土壤层，由于水分条件较好，土壤比较发育，有植被层所覆盖，常不易为人们所注意”的土地[1]。伏沙地的研究目前正处于开始阶段，国外至今没有关于伏沙地的研究，国内研究主要集中于内蒙古地区。

姜艳丰等人对西乌珠穆沁旗境内不同类型的伏沙地进行了有关土壤剖面特征和土壤粒径的调查研究，研究认为：伏沙地土壤是一种发育土，土壤剖面分为上层腐殖质层和下层母质层两部分，与地带性土壤结构相差较大；从土壤粒径角度看，整体上伏沙地土壤粒径大于地带性土壤，腐殖质层土壤粒径自上而下呈现出先减小后增大的变化趋势，这是土壤发育过程中淋溶、矿化与腐殖质化共同作用的表现[4]。

侯建等人经过野外调查认为，伏沙地的形成是沙地形成的一种特殊形式，在形成初期二者均为沙物质的积累，并在风的作用下形成沙丘。由于伏沙地所处的地理位置较为湿润沙丘表层形成腐殖质，经历长时间的积累后便形成今天所见的伏沙地这一景观[2]。

陈秀兰等人主要从伏沙地植被类型的角度进行了分析，分别指出了典型草原伏沙地、湿地伏沙地、林地伏沙地的指示植物，同时对于不同土地类型的光谱特征也进行了研究，研究综合了植被与土壤特征，认为伏沙地是典型草原向沙质草原过渡的一种土地类型[15]。

除了研究伏沙地的植被和土壤特征外，近几年来越来越多的研究者开始利用3S技术来对特定区域的伏沙地分布格局进行研究。

赵宇飞等人通过对西乌旗ETM+遥感影像进行波段信息统计、主成分分析等，认为波段（红）4（绿）5（蓝）3为伏沙地信息提取的最佳波段组合，在此基础上针对典型草原、典型草原伏沙地、湿地伏沙地、沙地、农田等不同地物类型分别建立了遥感影像解译标志[16]。

伏沙地的遥感解译方法还是借鉴荒漠化的解译方法。20世纪90年代开始，目视解译的方法开始大规模出现在荒漠化监测中[17-20]。2000年以后，荒漠化遥感监测开始进人工自动提取阶段。荒漠化遥感监测由原来的借鉴相关技术发展到荒漠化遥感专题研究的精确化阶段，监测指标[21]逐渐地得到了扩展，监测方法例如决策树分类法、监督分类与非监督分类等方法也逐渐成熟[22]。但由于伏沙地的分布与沙地呈现相关性又不尽然相同，荒漠化的监测方法不完全适用于伏沙地的监测。伏沙地解译过程中常常需要依靠间接解译标志例如沙带、风蚀坑、古河道等[12]，因此目前还是依靠目视解译的方法进行伏沙地解译。

总体来看，专门针对伏沙地的特征研究和解译是从2007年以后开始的，国外尚未有“伏沙地”这一学术名词的出现，目前国内研究成果较少，研究者通常利用遥感解译的方法对伏沙地概况进行宏观认识，再利用地面实验调查植被、土壤等特征，从而对伏沙地进行更深层次的分析。

3 伏沙地研究的难点与展望

3.1 伏沙地研究的难点

由于同物异谱和同谱异物现象的存在，导致遥感卫星影像解译存在不确定性。伏沙地和典型草原光谱具有相似性，易混淆，原因是伏沙地与典型草原的根本区别是在地下土层部分而地上植被在遥感影像中通过光谱很难区分需进一步在目视解译下通过影像的纹理特点位置关系等间接条件准确区分[23]；伏沙地通常存在于沙丘、古河道附近，砂砾的高反射也会影响到伏沙地光谱的准确性；在目视解译过程中，盐碱地与伏沙地具有相似性，二者的区分成为解译难点，需要结合实地核查通过地貌条件间接分析判断。

3.2 伏沙地研究展望

一直以来，草原沙化是备受各界关注的草原生态问题，然而媒体与公众对于草原沙化的认识陷入了一个误区：草原在过度利用或者不合理开发利用的情况下会发生沙化。这种认识是错误的。事实上并非所有的草原都会沙化，地带性草原在过度利用的情况下会使土壤发生一定程度板结，地表植被出现“小型化”[24]，但这并不是沙化现象；伏沙地土壤结构特殊，其上层覆盖有一层较薄的腐殖质，下层为沙质层，在遭到破坏的情况下很容易发生沙化，是沙化的潜在区域，因此草原沙化与草原土壤退化是不可混淆的两个概念，容易沙化的草原是真正的草原生态脆弱地带。由此可见，伏沙地的研究意义重大，为了更科学合理地利用草场，有必要把伏沙地与真正意义上的草原区分开来，严加保护谨慎利用；在后续的草原生态环境质量评价指标体系建立过程及草原荒漠化研究过程中，有必要将伏沙地作为指示草原沙化的指标进行深入研究。

灌丛化是一些区域草原退化的普遍现象[25]，灌丛化草原通常分布于沙地周边，有着与伏沙地相似的地理条件，然而相比于沙地和伏沙地，其地表腐殖质层更厚。灌丛化草原是否为伏沙地，其腐殖质层下是否也分布着沙层需要进一步开展研究，从而完善伏沙地植被分类体系，进而可以实现通过植被特征准确认定伏沙地。

参考文献

[1]中国科学院内蒙宁夏综合考察队.内蒙古自治区及东北西部地区地貌[M].北京出版社，1980.

[2]姜艳丰.内蒙古西乌珠穆沁旗伏沙地植被和土壤特征研究[D].内蒙古大学，2008.

[3]丁勇.沙质草原植物群落退化与沙化演替[J].生态学杂志，2006，25（9）：1004-1051.

[4]邓辉，张丽媛，何岚.浅谈内蒙古自治区东部区荒漠化土地现状及治理对策[J].内蒙古林业调查设计，2006，19（3）：18-19.

[5]陈秀兰. 内蒙古伏沙地植被特征分析研究[D]. 内蒙古农业大学，2011.

[6]姜艳丰，王炜，王立新等.内蒙古西乌珠穆沁旗伏沙地土壤环境粒度特征分析[J].内蒙古环境科学，2007，19（3）：0065-0067.

[7]朱震达.我国荒漠化研究的若干问题—1.沙漠化的概念及内涵[J].中国沙漠，2003，23（3）：0209-0214.

[8]冯跃，鲁春霞，谢高地等.中国草地资源利用：生产功能与生态功能的冲突与协调[J].自然资源学报，2009，24（10）：1685-1696.

[9]代光烁.内蒙古草原生态系统服务与人类福祉研究初探[J].中国农业学报，2012，20（5）：656-662.

[10]刘鹏涛，丁勇，侯向阳等.气候变化背景下草原生态系统研究热点探讨[J].中国草地学报，2013，35（5）：0124-0132.

[11]邓姝杰.锡林郭勒草原退化现状及生态研究[D].山东师范大学，2009.

[12]侯建.内蒙古乌珠穆沁盆地伏沙地的成因及其分布范围的研究[D].内蒙古大学，2010.

[13]曾永年.沙质荒漠化遥感监测与环境影响研究进展[J].山地学报，2005，23（2）：218-227.

[14]刘爱霞，王长耀，王静，邵晓梅.基于MODIS和NOAA/AVHRR的荒漠化遥感监测方法[J].农业工程学报，2007，23（10）.

[15]陈秀兰.内蒙古伏沙地植被特征分析研究[D].内蒙古农业大学，2011.

[16]赵宇飞，不同方法确定内蒙古地区伏沙地空间分布的研究[D].内蒙古农业大学，2011.

[17]赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京出版社，2003.

[18]马宗义.基于TM影像的沙漠化信息定量提取方法[D].兰州大学，2013.

[19]吴薇，熙章，姚发芬，毛乌素沙地沙漠化的遥感监测[J].中国沙漠，1997，14（4）.

[20]柴芸.甘肃省沙化土地监测研究[J].甘肃农业大学学报，2003，38（3）：296-303.

[21]Dall Olmo，G.K，A.，Monitoring phenological cycles of desert ecosystems using NDVI and LST data derived from NOAA-AVHRR imagery[J].INTERNATIONAL JOURNAL OF REMOTE SENSING.2002，23：4055-4072.

[22]李宝林，周成虎.东北平原西部沙地沙质荒漠化的遥感监测研究[J].遥感学报，2002，6（2）：0117-0122.

[23]张韬，赵宇飞，安慧君，陈秀兰.EMT+影像提取伏沙地信息的最佳波段组合——以内蒙古锡林郭勒盟西乌旗为例[J].科技导报，2011，29（17）：29-33.

[24]王炜，梁存柱，刘钟龄，郝敦元.草原群落退化与恢复演替中的植物个体行为分析[J].植物生态学报，2000，24（3）：268-274.

[25]熊小刚，韩兴国.运用状态与过渡模式讨论锡林河流域典型草原的灌丛化[J].草业学报，2006，15（2）：9-13.