近10年来翁牛特旗土地沙漠化动态特征及其成因分析

朱孟娜,韩 广,郭宇航

(1.湖南师范大学资源与环境科学学院，中国 长沙 410081；2.内蒙古师范大学生命科学与技术学院，中国 呼和浩特 010022)



近10年来翁牛特旗土地沙漠化动态特征及其成因分析

朱孟娜1,韩 广1*,郭宇航2

(1.湖南师范大学资源与环境科学学院，中国 长沙 410081；2.内蒙古师范大学生命科学与技术学院，中国 呼和浩特 010022)

采取野外调查和TM卫片解译判读相结合的方法，并结合相关地学知识,以2004年和2014年沙漠化土地普查资料做本底,对翁牛特旗土地沙漠化动态及成因进行分析研究.结果表明：近10年来，翁牛特旗沙漠化面积减少了23.22 万hm2，2004年的沙漠化面积是2014年的1.5倍.流动和半固定沙漠化土地面积均呈现出逆转趋势，固定沙漠化土地面积在扩大，且沙漠化土地类型结构由以流动沙地为主，转变为以固定沙地为主；该旗沙漠化土地在空间上的变化以三大典型沙化区为主，其他沙漠化土地也均向良性发展；2004年该旗的沙漠化程度指数为0.429,到2014年时下降到0.256,变化速率为-1.73%.流动、半固定及固定沙漠化土地的动态度分别为-0.69%，-0.49%及0.37%，沙漠化表现为整体逆转,局部发展的态势；通过大力实施“以路治沙”战略，启动与实施了一系列国家治沙工程项目与旗内治沙工程，该旗沙漠化土地治理和生态环境建设取得显著成效，这也是十年来沙漠化明显逆转的原因所在.

翁牛特旗；土地沙漠化；发展动态

沙漠化是干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化，是荒漠化的主要类型之一，在全球干旱和半干旱区造成土地资源丧失和生存环境恶化，引发社会、经济问题和一些国家的社会动荡与政局不稳[1].土地沙漠化已经严重影响了区域的生态安全和经济社会的可持续发展，已经成为全球最严重的环境与社会经济问题之一，受到了社会各界的广泛关注.我国是世界上沙漠化危害最为严重的国家之一， “三北”地区沙漠化的迅速发展已成为一个重要的生态和社会经济问题[2-5].论文以内蒙古翁牛特旗为研究对象，以2004年和2014年沙漠化土地普查资料做本底,采取野外调查和TM卫星图片解译判读相结合的方法，并结合相关地学知识,对翁牛特旗土地沙漠化动态及成因进行分析.该研究为科学认识该地区沙漠化发展过程、演化规律，及该地区沙漠化防护与治理提供理论依据.

1 研究区概况

翁牛特旗位于赤峰市中部，科尔沁沙地西缘,介于西拉木伦河和老哈河之间，地理坐标为42°26′～43°25′N，117°49′～120°43′E.西部是山峦连绵的七老图山山脉与大兴安岭支脉汇接处形成的高寒台地，中部是起伏平缓、山川交错的丘陵区，东部和北部处于科尔沁沙地西缘，沙地以坨甸相间交错分布为其主要景观特征(图1).

图1 翁牛特旗位置图Fig.1 The location of Wengniut Banner

本区气候属中纬度温带半干旱大陆性季风气候区，年均气温在 6.2 ℃左右，年平均降雨量为 300～450 mm[6].主要植被为山地森林、温带草原以及旱生和沙生植被.地带型土壤是棕壤、黑钙土和栗钙土，风沙土分布广泛.全旗有少郎河、苇塘河、五分地河、四道杖房河和羊肠子河等大小河流12条，分属西拉木伦河和老哈河两大水系[7].

2 材料与方法

2.1 资料来源

调查以2004年和2014年度沙漠化土地普查资料做本底，利用近似同期的最新TM影像结合地学知识和野外调查，提供沙漠化土地面积现状及其动态，以翁牛特旗的相关实地调查与统计资料加以修正.

同时，本次监测采取了国家最新配发的1∶10万TM卫星影像和GPS卫星定位导航系统，计算机处理系统，结合地面实测，误差小于20 m.在分析过程中,又利用2013年高分辨率Google earth卫星影像对典型地段进行了类型和范围的修正.

2.2 分析方法

为了更好地分析研究整个区域的沙漠化状况及动态发展趋势，在参考以往沙漠化研究成果及考察资料的分析基础上[8-14]，结合研究区的实际情况，采用沙漠化程度指数、沙漠化动态度及沙漠化过程指数来对沙漠化进行分别描述.

沙漠化程度指数是区域内不同沙丘类型的加权作用的总和[13]，即采用以下公式计算：

式中,DGi为研究区沙漠化程度指数；Mi为研究区内流动沙丘面积；SMi为半固定沙丘面积；Fi为固定沙丘面积；Ai为研究区总面积；i为某一时期，K1，K2和K3为待定权重因子.根据图像解译和专家咨询,各因子系数的确定为：流动沙丘地K1=1，半固定沙丘地K2=0.6，固定沙丘地K3=0.3，DGi值的变化范围为0～1.

沙漠化过程是描述沙漠化程度变化速率的指标[14]，采用以下公式表示：

式中，DP为沙漠化过程指数，n为间隔年限，DP值的变化范围为-1～1，即当DP为正值时，即为沙漠化过程；当DP为负值时，即为沙漠化逆转过程.

沙漠化动态度是指单位时间内沙漠化土地变化程度的指标[9]，采用以下公式表示:

式中，SD为沙漠化土地的动态变化程度；Ai为起始年沙漠化土地面积；Aj为终结年沙漠化土地面积;t为间隔年限.当SD的数值为正时，即表示沙漠化土地面积在增加；当SD的数值为负时，即表示沙漠化土地面积在减少.

3 结果与分析

3.1 土地沙漠化现状

翁牛特旗总土地面积为119.02 万hm2，2014年全旗沙漠化土地总面积为48.48 万hm2，占全旗总土地面积的40.73%.其中，流动沙漠化土地面积为10.17 万hm2,占沙漠化土地总面积的20.98%;半固定沙漠化土地面积为8.83 万hm2,占沙漠化土地总面积的18.21%，其中，人工半固定沙漠化土地面积为3.31 万hm2，天然半固定沙漠化土地面积为5.52 万hm2;固定沙漠化土地面积为29.48 万hm2,占沙漠化土地总面积的60.81%，其中，人工固定沙漠化土地面积为9.14 万hm2，天然固定沙漠化土地面积为20.34 万hm2.

3.2 沙漠化发展态势研究

3.2.1 沙漠化土地面积变化 2004—2014年间,翁牛特旗的沙漠化发生了较大的变化，沙漠化土地面积由2004年的71.70 万hm2变为2014年的48.48 万hm2(表1)，10年间沙漠化土地总面积以2.3 万hm2·y-1的速度减少了23.22 万hm2，2004年的沙漠化土地面积是 2014年的 1.5 倍.显然,2004年翁牛特旗土地沙漠化问题较2014年严重.因此，从整体来看，翁牛特旗在监测期间沙漠化土地总面积大幅度的减少，土地沙漠化发展得到了遏制，沙漠化呈现出明显的逆转趋势，且逆转速度较快.

表1 2004年和2014年各类沙漠化面积及其变化 单位：万hm2

3.2.2 不同类型沙漠化土地变化 2004年翁牛特旗的固定沙地面积为21.51 万hm2，半固定沙地面积为17.21 万hm2，流动沙地面积为32.98 万hm2，分别占沙漠化总面积的30%，24%与46%，沙漠化土地以流动沙地为主，固定沙地次之，半固定沙地最少.2014年该旗固定沙地面积为29.48 万hm2，半固定沙地面积为8.83 万hm2，流动沙地面积为10.17 万hm2，分别占沙漠化总面积的60.81%，18.21%与20.98%，沙漠化土地以固定沙地为主，流动沙地次之，半固定沙地最少.

2014年与2004年相比(图2)，不同类型的沙漠化土地动态变化程度不一，流动沙漠化土地和半固定沙漠化土地均呈现出逆转的趋势，固定沙漠化土地面积在扩大.其中，流动沙漠化土地减少了22.81 万hm2，半固定沙漠化土地减少了8.38 万hm2，固定沙地面积增加了7.97 万hm2.说明了该期间翁牛特旗的沙漠化土地类型结构发生了一定的变化，流动和半固定沙漠化土地面积大幅度地减少，由以流动沙地为主，转变为以固定沙地为主的结构，沙漠化程度明显减轻.

3.2.3 沙漠化土地空间变化 翁牛特旗沙漠化土地以西拉木伦河南岸沙化区、老哈河北岸沙化区、松树山周边沙化区三大典型沙化区为代表，在2004—2014年间(图3)，全旗的沙漠化土地面积均表现为下降态势，普遍呈现出良好的逆转趋势.由于各沙化区之间治理速度存在着不平衡，沙化土地的治理成效存在差异.沙漠化面积明显减少的土地主要是集中在位于老哈河北岸沙化区的格日僧苏木、新苏莫苏木，位于松树山周边沙化区的海拉苏镇、阿什罕苏木，以及位于西拉木伦河南岸的布力彦苏木、头分地镇.其中，格日僧苏木沙化土地面积减少3.05 万hm2，海拉苏镇沙化土地面积减少2.55 万hm2，新苏莫苏木沙化土地面积减少2.41 万hm2，布力彦苏木沙化土地面积减少2.05 万hm2，阿什罕苏木沙化土地面积减少1.99 万hm2，其他苏木沙漠化土地也均向良性发展.

图2 翁牛特旗沙漠化土地动态变化图Fig.2 Dynamic change of different desertification lands area in Wengniut Banner

图3 翁牛特旗2004年和2014年沙化土地分布Fig.3 The distribution of desertification lands in Wengniut Banner in 2004 and 2014

为进一步反映10年来沙漠化土地变化的空间差异，对全旗沙漠化土地的动态度进行比较，其中，格日僧苏木沙漠化土地的动态度最大，为-0.34，表明了其沙漠化土地变化最为明显；其次为新苏莫苏木和阿什罕苏木，其动态度分别为-0.30和-0.29，沙漠化土地变化较为明显；海拉苏镇沙漠化土地的动态度为-0.2，其沙漠化土地变化次之.除此之外，其他沙漠化土地也在不同程度上发生变化，呈现出逆转趋势.综合以上分析可以看出，翁牛特旗沙漠化土地在空间上的变化以三块典型沙化区为主，其中又以格日僧苏木、新苏莫苏木、海拉苏镇、阿什罕苏木的沙漠化土地变化最快，其他苏木沙漠化土地也均向良性发展.

3.2.4 沙漠化土地动态变化综合评价 为了综合表述翁牛特旗的土地沙漠化变化情况，采用沙漠化程度指数、沙漠化过程及动态度来进行表示.计算结果显示,翁牛特旗2004年的沙漠化程度指数为0.418；到2014年时下降为0.204.表明了10年间翁牛特旗的沙漠化程度降低，并以-1.73%的变化速率发生着明显的沙漠化逆转.同时，根据沙漠化动态度的计算可知，2004—2014年间，流动沙漠化土地的动态度为-0.69%；半固定沙漠化土地的动态度为-0.49%；固定沙漠化土地的动态度为0.37%.其中，流动沙漠化土地的动态度最大,半固定沙漠化土地动态度次之,固定沙漠化土地的动态度最小.由此可知，流动沙漠化土地及半固定沙漠化土地面积在减少，流动沙漠化土地的变化程度最大，治理成效最为显著.这一期间的沙漠化土地出现“整体逆转,局部发展”的变化特征.以上分析可以看出，在2004—2014年这10年间，翁牛特旗的沙漠化土地面积大幅度的减少，大部分沙化程度较高的土地向沙化程度较低的类型转化,沙漠化程度整体出现减弱趋势，全旗沙漠化土地得到明显的改善.

4 成因分析

4.1 国家治沙工程项目的启动与实施

由于北方地区沙漠化的迅速发展已对社会经济、生态环境以及当地人民的生活造成很大影响，国家为改善和优化沙漠化地区生态环境状况，减轻风沙危害，紧急启动实施了一系列具有重大战略意义的防沙治沙工程.1978年，三北防护林体系建设工程启动，翁牛特旗先后被列为“三北”防护林二、三期工程建设重点旗；1991年，全国防沙治沙会议召开，翁牛特旗被列入科尔沁沙地综合治理开发试验示范区；2000年京津风沙源治理工程启动，翁牛特旗又一次掀起大规模治沙的热潮[15].在一系列防沙治沙项目的推进下，全旗共完成沙地综合治理348.3万亩，占沙化土地总面积的47.9%，流动沙地、半固定沙地面积逐年减少，在沙化土地中的比重由70.0%下降到39.2%，工程区林草植被由原来的10%提高到40%以上，增加了30个百分点.土地沙漠化治理和生态环境建设取得显著成效，沙漠化呈现出明显的逆转趋势.

4.2 旗内治沙工程的实施

在国家治沙工程项目的启动与实施之外，翁牛特旗旗内也采取了一系列行之有效的防沙治沙措施.该旗实施开渠引西拉沐沦河水入老哈河浇灌沙地，建设新苏莫草原水库、示范牧场墩基、恩格尔等引水入沙工程，累计修建引水入沙灌渠8万延长米，助力林草植被快速恢复[16-17].同时，全旗大力开展沙地林果基地建设，截至2012年，全旗共完成林果基地建设10.42万亩，2013年，在加强原有林果基地的基础上，采取“林、果、水、田、路”配套，高标准建设林果基地3.3万亩[18].

为遏制沙漠化扩展，实施“南阻北拉”防沙治沙战略，加强西拉木伦河南岸与老哈河北岸的区域性沙地综合治理，在沙漠化源头营造防护和用材兼用型固沙林带，形成绿色阻拉屏障，同时，该旗积极完成国家重点公益林补植、改造任务.埋设固沙稻草网格14.4万亩，封山育林178.36万亩，飞播造林74.7万亩，人工造林231.89万亩，有林面积达到522.3万亩，森林覆盖率达到29.31%[19]，构建了全旗绿色生态屏障.

通过这些工程的实施，对加快翁牛特旗防沙治沙步伐起到了极大的推动作用，使得该旗大面积的沙漠化土地得到有效的治理，实现了从“沙进人退”到“沙退人进”的转变.

4.3 大力实施“以路治沙”战略

翁牛特旗大力实施“以路治沙”战略，自2009年以来，已先后开通了响道线、图哈线、都冷线、都拉线、苏都线和罕都线等数10条穿沙公路[17]，它们与西拉沐沦河、巴新铁路“联手”把境内的沙地分割成十几个片区.采用“阻护结合”配置方式，与线路平行或者近似平行设置宽度不一、条数不等的林带，构筑带状绿色屏障，形成了以固为主、固阻结合、兼有疏导作用的植物措施及工程措施相结合的综合防沙体系[20]，使得全旗生态环境得到明显改善.

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(编辑 HWJ)

Analysis on Dynamic Characteristics and Reasons of Land Desertification in Wengniut Banner in Recent 10 Years

ZHUMeng-na1,HANGuang1*,GUOYu-hang2

(1.College of Resources and Environmental Sciences,Hunan Normal University,Changsha 410081,China; 2.College of Life Science and Technology,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,China)

By adopting the methods of field survey,interpreting the Land-sat TM images as well as relevant geography knowledge,we study the dynamic characteristics and reasons of land desertification in Wengniut Banner comprehensively,based on the general survey of desertification land from 2004 to 2014.The results show that the total area of desertification land decreased by 0.232 2 million hm2in recent 10 years and the area of desertification land in 2004 was 1.5 times larger than that of 2014.The mobile desertification land and semi-fixed desertification land are reversing,and the mobile desertification land was transformed into semi-fixed desertification land.The spatial changes of desertification lands in Wengniut Banner are mainly the three sandy dune regions,and other desertification lands are also becoming better.The index of desertification degree in Wengniut Banner in 2004 was 0.429 and it went down to 0.256 in 2014,with the change ratio of -1.73 percent.The dynamic degree of mobile desertification land,semi-fixed and fixed desertification land were -0.69 percent,-0.49 percent,and 0.37 percent respectively.The desertification land showed the trend of reversed overall and developed in some parts.By implementing “through repair road to combating desertification” strategy vigorously and the overall initiate and implement of a series of national and local sand-control engineering,desertification land control and ecological environment construction got prominent effect,which is the main reason that the process of desertification has been in the obvious reversion situation in recent 10 years.

Wengniut Banner; land desertification; development dynamic; reasons

10.7612/j.issn.1000-2537.2016.05.003

2015-12-29

国家自然科学基金资助项目(41271025)；湖南省重点学科(地理学)建设资助项目(2012001)

*通讯作者,E-mail：hanguang@hunnu.edu.cn

X171

A

1000-2537(2016)05-0016-06