基于遥感的内蒙古地区太仆寺旗土地荒漠化变化趋势研究

刁海亭 冷国蕾

(山东农业大学信息科学与工程学院，山东 泰安 271018)

引言

土地荒漠化是当今全球各个国家面临的最为严重的社会、经济和生态环境问题。我国是世界上沙漠面积较大、分布较广、荒漠化危害严重的国家之一，我国荒漠化土地面积已达153.3万km2，占国土总面积的15.9%。内蒙古自治区位于我国北部，全区大部分地区处于干旱、半干旱和亚热带干旱气候区。内蒙古自治区西部靠近新疆维吾尔族自治区，受当地气候影响，这部分地区基本为沙漠。内蒙古自治区中部为锡林郭勒草原，太仆寺旗就在其中。太仆寺旗地区作为我国重要的生态资源基地，幅员辽阔，土壤种类较多，平原、农田、森林、矿产等资源极为丰富，蕴含着极其庞大的生产潜力。太仆寺旗地区的大部分植被是草丛，草原众多，因此当地的畜牧业也很发达。但随着工业、畜牧业及其他人类活动的不断发展和延伸，土地荒漠化的加重已成为太仆寺旗地区一个重大的经济和社会问题。随着人类生存范围的扩大和生产强度的增加，太仆寺旗农牧区的边界线逐渐向北边移动，土地使用种类的改变和植被覆盖率的下降导致了土地荒漠化快速发展。土地荒漠化治理已刻不容缓[1]。

1 研究区介绍及数据源

太仆寺旗是内蒙古自治区锡林郭勒盟南边的一个小城市，海拔平均高度为1400m，位于中温带亚干旱大陆性气候区。全年平均气温约1.4℃，全年降水量350mm，地势忽高忽低，形成丘陵、草原、山地等多种地貌特征。

为保证数据的准确性，防止云量和季节差异对实验结果的影响，选取太仆寺旗地区云量最少且同一季节的遥感影像进行处理。遥感图像采用2011年的Landsat 5 TM影像、2015年的Landsat 8 OLI影像和2019年的Landsat 8 OLI影像。

2 数据处理

将在地理空间数据云下载的遥感影像导入到ENVI中，进行辐射定标、大气校正，然后裁剪出太仆寺旗地区，并进行分类。

本文将太仆寺旗地区的土地等级分为4类：植被(植被茂密)，轻度荒漠化(植被比较茂密)，中度荒漠化(植被比较稀疏)，重度荒漠化(基本没有植被或为裸岩)。

由表1可知，2011年，太仆寺旗植被面积占土地总面积的46.44%，轻度沙化土地占27.93%，中度沙化土地占22.48%，重度沙化土地占3.15%；2015年，太仆寺旗的植被面积增加到59.99%，轻度沙化土地面积减少到11.34%，中度沙化土地面积扩大到26.41%，重度沙化土地面积也略有减少，占2.26%；2019年，该区植被面积大幅减少至41.25%，轻度沙化土地面积略有减少，占土地总面积的37.32%，中度沙化土地面积占土地总面积的18.31%，重度沙化土地面积占3.12%。经过分析可知，太仆寺旗在这9a中，植被面积大幅度减少，轻度荒漠化土地和中度荒漠化土地的面积有明显增加，但中度荒漠化土地在2019年又减少许多，而重度荒漠化土地的面积虽然在2015年有过小幅度减少，但在2019年又增加到与原来差不多的面积。由此可以推测出,太仆寺旗地区的植被面积尤其是草原的面积在近几年大量减少，植被变得稀疏，荒漠化土地的面积虽然有明显增加，但大部分增加的是轻度和中度荒漠化土地的面积，荒漠和裸岩的面积基本没有变化。这2种等级的荒漠化土地面积相较重度荒漠化土地而言更容易被修复，只要人类不再加速土地恶化，大自然完全可以凭借自己的修复力来恢复[2-8]。

图1 太仆寺旗2011年、2015年、2019年荒漠化等级分布图

表1 太仆寺旗荒漠化土地等级划分及占比

3 土地荒漠化因素分析

土地荒漠化的形成大部分都是人类生产活动的结果，如重工业生产、人口数量、畜牧业等；此外还有许多的自然因素，如降雨量、气温、植被等。这些因素不但会影响荒漠化土地的面积和范围，而且也会受到荒漠化土地的影响，从侧面反映土地荒漠化的趋势。

3.1 气温

太仆寺旗地区属于典型的中度季风半湿润干燥气候，具有降雨量少、各地区雨量不均匀、不同季节气温变化大的特点，这一地区白天的年平均气温为9℃，夜晚的年平均气温为-9℃。太仆寺旗地区的冬天集中在11月—第2年2月，历史最低温低于-30℃。太仆寺旗地区的夏天集中在6—8月，7月温度是最高的，月平均气温16～27℃，最高气温可达30℃以上。由于气温突变、温差变化太大，对于太仆寺旗地区的植被类型、生长有着很大的影响。如图2所示，太仆寺旗地区的全年月平均气温相比历史最高气温基本有所升高，在不断逼近历史最高气温，尤其是12月的月气温高于12月历史最高气温。图3表明太仆寺旗地区1—12月日均最低平均气温在每个月都高于当月历史最低气温，且全年最低温度均未低于-22℃。这表明太仆寺旗地区的环境也在不断遭受全球温室化的影响，这将有利于土地荒漠化在太仆寺旗地区的延展[9,10]。

图2 太仆寺旗1—12月日均最高气温

图3 太仆寺旗1—12月日均最高气温

3.2 降雨

太仆寺旗地区的每年平均降水量大约为400mL，最高值为430mL,最低值为260mL，全年降水量基本集中在夏季，约为230～290mL。从2000年开始，太仆寺旗地区降水量逐渐减少，其后呈现出热干趋势，温度的升高致使当地热量增加，水源蒸发量也在不断增加。温度的升高导致冬天的冻土地受到影响，冻土融化致使土壤中的水分大量流失，造成农作物减产、植被长势不佳[11]。从图4可知，锡林郭勒盟2011—2014年的降水量在不断增加且达到最大值，而后的降水量相较之前却有所下降，一直在300mL左右徘徊，没超过400mL。而太仆寺旗作为锡林郭勒盟的一个城市，降水量也会受到总体降水量的影响，降水量偏少导致太仆寺旗地区的植被不断遭到破坏，土壤的蓄水能力有所降低，增加内蒙古地区土地荒漠化的扩张。

图4 锡林郭勒盟年平均降水量

3.3 畜牧业草场

内蒙古自治区不仅含有丰富的矿产资源，同时其草原还是我国最大的牧场，而锡林郭勒盟草原是内蒙古草原中最大的草原。草地资源在畜牧产业的生产要素中位居第1，是不可缺少的，草原上任何一个微小的变化都可能会造成畜牧产业的巨大损失。在畜牧业生产中，生态失衡或草场退化问题是最严重的，会给草原畜牧业发展造成严重的不良后果。近几年锡林郭勒草原存在严重生态失衡和草场退化问题。新中国成立之初，内蒙古自治区的草原总面积大约8666.67万hm2；到了1960年，草原面积已经减少到8500万hm2；之后的40a内蒙古草原以更加迅猛的速度退化；截至2000年，草原面积已减少到7500万hm2。相当于1950—2000年50a间，内蒙古自治区一共有1200万hm2草原消失。同时据相关部门统计，截至2010年底，内蒙古自治区的草原轻度退化面积占整体30.73%，草原中度退化面积占23.47%，草原重度退化面积占6.77%，由此可见草原退化问题之严重性[12,13]。作为锡林郭勒草原的一部分，太仆寺旗也拥有着大量的草原资源，但随着牧民的过度放牧，草场资源受到破坏，这一地区的草原也在不断向着荒漠退化。

3.4 地形地貌与植被分布

太仆寺旗地区地处高原地带，全区平均海拔在1km左右。海拔高度较高导致内蒙古地区紫外线增强、温度全年较低，土壤中的有机质分解缓慢、呈现酸性，植被生长期短暂、落叶期提前，致使太仆寺旗地区植被高度逐渐变矮，枝叶变小且分布稀疏。内蒙古自治区植被覆盖度分布与此地区的植被生态类型分布大致相同，呈现出一个东高西低的分布状态并具有较强大的经度地带性特点。内蒙古自治区的植被主要以草原为主；内蒙古中部和东部地区的草原尤为密集，但由于草原放牧量增加，部分草原因此退化为荒地，甚至是沙漠；内蒙古西部则是以荒漠地区的植被为主。土地利用类型的不同对于植被的生长有着不同的影响，林地的平均植被覆盖度是最高的，其次是耕地，然后是水域和草地，未利用的土地大部分是沙漠等地区，其植被覆盖度也是最低的。内蒙古自治区生态类型从西到东依次为荒漠生态区、草原生态区和荒漠生态区，其中草原生态区的分布范围最广、面积最大[14,15]。但由于畜牧业不断扩大，羊、牛、马等动物会啃食草根，导致草场面积不断缩水。

3.5 重工业

建国后，我国为促进内蒙古自治区的经济发展、改善人民的生活水平，实施西部大开发战略，内蒙古的产业经济尤其是重工业进入了快速发展期，尤其是原油、原煤、钢等产业。至此，内蒙古自治区成为国家重要的重工业基地。

内蒙古自治区重工业发展分为3阶段。第一阶段(1953—1965年)，内蒙古地区重工业产业发展迅速，已占到整个产业投入的1/5，在此期间，内蒙古地区重工业所占比例增加到1/2，已然超过轻工业，且产业总值也增加约11倍；第二阶段(1966—1978年)，由于国内和国外经济形势的转变，内蒙古地区的工业生产虽然依旧以重工业为主，但中小型工业在政策的支持下迅猛发展，截至此阶段末期，重工业的产值大约占到整个产业中的3/5，轻工业占比有所上升，但重工业依旧占据工业生产的大半；第三阶段(1979年至今)，内蒙古自治区传统产业优势结构的调整和新兴产业优化所带来的经济效益，已成为传统工业转变为新兴工业的强大动力。尽管内蒙古地区重工业占工业总体的比重在不断上升，但重工业的生产方法、产品质量和生产效率等都有较大改善。

随着内蒙古地区工业产业的发展，太仆寺旗的工业生产也在不断发展，但由于此地区的工业发展正处在初级阶段，且由于本地矿产资源种类较少，所以工业发展受到制约，产业结构变得不合理，导致太仆寺旗地区的生态环境变得脆弱，重工业的污染在不断压迫当地的环境承载力，导致太仆寺旗地区的环境在不断恶化，荒漠化土地的趋势不断加快[16,17]。

4 总结

本文结合太仆寺旗地区的气温、降雨、畜牧业、地形、重工业生产等因素，分析人类活动对土地荒漠化的影响。针对太仆寺旗地区2011—2019年的气温和降水量进行对比发现，气温总体在逐渐上升，而降水量却有所下降；此外，重工业生产量也在不断增加，破坏着太仆寺旗的环境。近些年由于太仆寺旗地区人类活动的不断加剧延伸，重工业工厂的增加，流动人口的增多，不断伐木造田、填河造田，草原放牧量的增加，环境污染、破坏的加剧，都在不断逼近内蒙古自治区的K值(最大环境承载容量)，加剧了土地荒漠化速度，当地的荒漠化、沙化土地不断扩大。与之对应，土地荒漠化趋势的增加致使植被不断减少，又影响了太仆寺旗地区畜牧、农业等经济生产，影响农牧民的经济及生活。

为了减弱这种趋势，减小土地荒漠化的面积,需要做到在农牧交错带，实行部分土地退耕还林、退牧还草、合理畜牧，积极实行节水灌溉农业，在生态环境稳步建设的基础上，发展蓄水功能强、经济利益高、对环境伤害小的经济林、果树、花卉、药用植物等种植，适度开发生态农、牧业旅游，提高当地人民的经济收入；大力发展内蒙古地区的旅游业，坚持生态效益与经济效益并重，在提高经济效益的同时不忘改善生态环境；在荒漠地带，以防风固沙、植树造林、涵养水源、改善气候为主要目的，科学统筹规划荒漠地带水资源的利用和开发，引进并推广适合当地的特色经济作物，发展品性优良植物的种植与加工，研发并选育牧场饲料的优良品种，适度合理的发展生态畜牧业；在绿洲的边缘，因地制宜，积极促进能源林、灌木产业的发展，以自然恢复为主，人工干预为辅，不断改善植被面积与范围[18,19]。