会泽县草地资源类型空间分布特征分析

孙晓莉，赵 然，郑 毅*，和万荣，费丽娜，田淑静

(1.云南国土资源职业学院，云南 昆明 652501 ; 2. 徐州工程学院管理学院，江苏 徐州 221000)

草地资源不仅是陆地生态系统的重要组成部分，而且在水土流失防治、维护生态环境等方面有着非常重要的作用[1-2]。近年来，由于受到全球气候变化、人类活动以及社会经济的快速发展等因素影响，部分地区草地资源已经出现退化趋势，并引起草地质量衰退、生物多样性下降等一系列生态问题[3]。但随着“退耕还草、退林还草”等生态保护政策的逐步实施，部分区域草地资源面积出现了增加趋势。针对草地资源出现的各种情况，借助于信息化技术手段和空间分析技术等，国内外学者做了大量研究，其主要集中在草地时空变化特征分析[4-6]、草地退化特征分析[7-8]等，但从土地利用动态变化度、地学信息增势图谱和减势图谱等角度对草地资源热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类不同类型进行分析和研究的相对较少。

文中以云南省会泽县为研究区域，基于2009年、2016年两期遥感影像，以及全国第二次土地调查数据库、2016年土地利用变更调查数据库，从草地资源类型综合动态度和地学信息图谱两方面，采用ArcGIS10.0软件，对2009—2016年草地资源类型空间分布的特征进行分析，以期为当地草地资源植被恢复、生态建设和可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

会泽县位于云南省东北部、曲靖市西北部，介于东经103°03′～103°55′、北纬25°48′～27°04′之间；地处滇东高原与黔西高原结合部，位于乌蒙山系主峰地段，地势南高北低，呈阶梯状下降，境内相对高差3 322.3 m。会泽县立体气候特点突出，从南亚热带至寒温带气候均有分布，其境内草地资源丰富[9]。2016年全县土地总面积为588 912.70 hm2，草地资源面积为97 062.89 hm2，占研究区土地总面积的16.48%，其中，热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类占研究区土地总面积的比例分别为3.68%、1.50%、11.27%、0.04%。

1.2 数据来源与处理

数据来源：草地资源图斑数据主要包含2009年和2016年两期遥感影像数据，空间分辨率为0.5 m，主要采用目视解译、丰草期外业核查等方式获取两期草地资源图斑数据；行政区划数据来源于会泽县全国第二次土地调查数据库[10]。

按照《云南省农业厅办公室关于印发云南省草地资源清查工作方案的通知》(云农办牧〔2017〕107号)及云南省草地资源清查工作方案，将研究区草地资源类型划分为热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类4种类型草原，判别参考方法如下：

云南省热性灌草丛类草原：海拔1 500 m以下的草原；纬度26°以北，海拔1 500～1 800 m，阳坡或半阳坡的草原；纬度26°以北，海拔1 800～2 000 m，阳坡的草原；纬度26°以南，海拔1 500～2 000 m，阳坡或半阳坡的草原；纬度26°以南，海拔2 000～2 300 m，阳坡的草原。

云南省暖性灌草丛类草原：纬度26°以北，海拔1 500～1 800 m，阴坡或半阴坡的草原；纬度26°以北，海拔1 800～2 000 m，半阳坡的草原；纬度26°以南，海拔1 500～2 000 m，阴坡或半阴坡的草原；纬度26°以南，海拔2 000～2 300 m，半阳坡的草原；纬度26°以南，海拔2 300～2 500 m，阳坡的草原。

云南省山地草甸类草原：纬度26°以北，海拔1 800～2 000 m，阴坡、半阴坡湿润、半湿润地域的草原；纬度26°以北，海拔2 000～3 800 m，湿润、半湿润地域的草原；纬度26°以南，海拔2 000～2 300 m，阴坡、半阴坡，湿润、半湿润地域的草原；纬度26°以南，海拔2 300～2 500 m，半阳坡、阴坡、半阴坡，湿润、半湿润地域的草原；纬度26°以南，海拔2 500～3 800 m，湿润、半湿润地域的草原。

云南省高寒草甸类草原：海拔3 800 m以上，湿润、半湿润地域的草原。

1.3 研究方法

1.3.1草地资源类型动态变化度

草地资源类型动态变化度用于定量描述，研究区域某一种草地资源类型在面积数量和空间上的变化情况，以及在一定的监测时间段内变化的剧烈程度。草地资源类型动态变化度计算模型为[4]

(1)

式中：K为草地资源类型单一动态变化度；Sa、Sb分别为某区域监测开始和结束时的草地资源类型面积；T为监测时间段。

1.3.2地学信息图谱

地学信息图谱具有同时表达地理空间结构特征和时间动态变化的功能[11]。利用地学信息图谱方法研究草地资源时空格局变化，其本质是在GIS和遥感(remote sensing，RS)的技术支持下，对研究区的草地资源图斑数据进行相应的提取[12]，并采用空间分析等方法生成一系列具有联系的草地资源变化信息。文中主要采用地学信息图谱对研究区草地资源类型时空变化特征进行分析。

2 结果与分析

2.1 草地资源类型面积变化分析

2.1.1草地资源类型面积

2009年，会泽县热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类面积分别为：16 821.36、6 166.89、52 708.76、231.37 hm2；2016年分别为：21 652.59、8 844.08、66 345.10、221.12 hm2。2009—2016年期间草地资源面积增加21 134.51 hm2。从2009—2016年草地资源各类型变化情况来看，山地草甸类面积增加最多，其次为热性灌草从类、暖性灌草丛类，而高寒草甸类出现减少的情况。从各乡镇2009—2016年草地资源类型变化情况来看，热性灌草丛类增加最多的乡镇为田坝乡，其次为大井镇和雨碌乡，减少最多的乡镇为大海乡，其次为乐业镇和马路乡；暖性灌草丛类增加最多的乡镇为田坝乡，减少最多的为大海乡；山地草甸类增加最多的为大海乡，其次为雨碌乡和待补镇，减少最多的为马路乡，其次为矿山镇和老厂乡；高寒草甸类仅分布在大海乡和待补镇，均出现面积减少的情况。

2.1.2草地资源类型动态变化度

以乡(镇)为研究尺度，根据式1可得研究区各乡(镇)2009—2016年草地资源各类型动态变化度，如图1所示。

图1 各乡(镇)2009—2016年草地资源类型动态变化度Fig.1 Dynamic change of grassland resources in each town from 2009 to 2016

从草地资源类型动态变化度来看，全县草地资源动态变化度为3.98%。从图1可以看出：热性灌草丛类动态变化度较大的乡镇为田坝乡(17.71%)和大井镇(16.06%)；暖性灌草丛类动态变化度较大的乡镇为田坝乡(21.21%)和大井镇(11.46%)；山地草甸类动态变化度较大的乡镇为田坝乡(23.51%)和纸厂乡(15.08%)；高寒草甸类仅分布在大海乡和待补镇，二者动态变化度均不大。

全县草地资源面积2009—2016年期间整体呈现增加的趋势，但从各乡(镇)以及草地资源各类型面积变化情况来看，既有增加，也有减少。

2.2 草地资源类型地学信息图谱分析

草地资源动态变化可以通过地学信息图谱进行分析，其包括增势图谱和减势图谱[13]。增势图谱是指由非草地资源土地利用类型转入草地资源的部分，即新增草地资源；减势图谱是指由草地资源转为非草地资源土地利用类型的部分，即草地资源减少。文中对热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类4种不同草地资源类型进行分析，2009—2016年会泽县各乡(镇)草地资源不同类型演化图谱、增势图谱和减势图谱，如表1～2、图2～3所示。

表1 2009—2016年新增草地资源各类型来源不同地类演化图谱 单位:hm2

表2 2009—2016年草地资源各类型流向不同地类演化图谱 单位:hm2

图2 2009—2016年会泽县草地资源各类型变化增势图谱Fig.2 Change and increasing trend map of various types of grassland resources in Huize County from 2009 to 2016

图3 2009—2016年会泽县草地资源各类型变化减势图谱Fig.3 Trend reduction map of various types of grassland resources in Huize County from 2009 to 2016

从表1可以看出：草地资源各类型中，高寒草甸类草地资源新增地类来源主要为其他地类，但变化较小，仅有1.80 hm2，主要是因为高寒草甸类草地资源主要分布在海拔3 800 m以上的区域，会泽县在海拔3 800～4 000 m分布的草地资源相对较少。热性灌草丛类草地资源新增地类来源占比较大的为其他土地，且主要为裸地，主要原因是热性灌草丛类草地资源分布的海拔不是太高，受到人文因素和气候因素影响较大，存在裸地转化为草地资源的可能性。暖性灌草丛类和山地草甸类两种类型的新增地类来源占比较大的均为林地，占各自增加地类总面积的比例为52.27%和54.87%，均超过50%，其原因主要是：在对2009年和2016年遥感影像解译时，发现林地和草地资源存在交互，即“林下草”的情况。由于种植的树木具有一定的生长周期性，当种植的树木较小时可能会判读为草地资源，随着树木成长，又出现判读为林地的情况。此外，在一定程度上，地类变化可能受到当地退林还草等生态保护政策的影响。

从表2可以看出：草地资源各类型中，高寒草甸类草地资源减少面积为12.06 hm2，高于其新增面积1.80 hm2，虽然全县草地资源面积总体呈现增加的趋势，但高寒草甸类却呈现减少的趋势，说明当海拔高度超过3 800 m时，会对草地资源生长造成一定影响。热性灌草丛类和暖性灌草丛类草地资源减少主要流向为其他土地，占各自减少总面积的比例为72.90%和57.30%，主要减少为其他土地中的裸地；从表1热性灌草丛类草地资源新增地类来源中可以看出，其他土地中的裸地也占有较大的比重，说明裸地和草地资源存在相互转变的情况，即一定时期内存在裸地增加为草地资源的情况，同样也存在草地资源减少为裸地的情况。山地草甸类草地资源减少主要流向为林地和其他土地，占其减少总面积的比例分别为54.51%、39.22%；山地草甸类草甸资源主要分布在海拔1 800～3 800 m，而会泽县海拔大部分均位于此海拔高度，此类型草甸资源减少主要受到影像解译和人文因素的影响，但总体上山地草甸类呈现增加的趋势，且山地草甸类草甸资源在全县草地资源总面积占比较大，说明此海拔高度较适宜草地资源生长。

从各类型草地资源总体变化来看，2009—2016年期间草地资源增加41 953.44 hm2，减少20 818.93 hm2，净增加21 134.51 hm2。

3 结论与讨论

文中从草地资源各类型动态变化度、地学信息图谱不同角度，对会泽县2009—2016年各乡镇热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类的分布数量、空间位置等进行分析，进一步明确草地资源各类型增加和减少的流向。

1)研究区草地资源主要分布类型为山地草甸类。全县草地资源分布有4种类型，山地草甸类占比最大，其中2009年、2016年山地草甸类占全县草地资源总面积的比例分别为69.42%和68.35%，2009—2016年期间山地草甸类草地资源面积增加13 636.34 hm2，增幅为25.87%。从研究区各草地资源类型动态变化度来看，热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类全县动态变化度分别为4.10%、6.20%、3.70%和-0.63%，说明2009—2016年期间4种草地资源类型仅有高寒草甸类出现面积减少的情况，其他3种草地资源类型均出现不同程度的增加，其中暖性灌草丛类增幅最大，达到43.41%。

2)从研究区地学信息增势图谱和减势图谱来看，2009—2016年各草地资源类型既有增加，也有减少，主要增加和流向的地类主要包括五大类，分别为耕地、园地、林地、建设用地、水域和其他地类，其中占比较大的为林地和其他地类中的裸地。从地学信息图谱来看，影像解译时受到“林下草”情况影响，此外，当地“退耕还草、退林还草”等生态保护措施具有一定的成效。2009—2016年期间草地资源热性灌草丛类、暖性灌草丛类、山地草甸类、高寒草甸类分别增加4 831.23、2 677.19、13 636.34、-10.25 hm2，全县草地资源净增加21 134.51 hm2。

3)文中仅选择2009年、2016年两期影像对研究区草地资源各类型进行空间分布特征分析，在今后的研究中将选择多期遥感影像进行分析对比，进一步探讨引起草地资源各类型动态变化的驱动力因素，促进草地资源可持续利用。