湖北省生态环境现状及石漠化遥感调查

陈有明，黄 燕，杨 娟，邱军强

（安徽省地质调查院，合肥230001）

湖北省生态环境现状及石漠化遥感调查

陈有明，黄 燕，杨 娟，邱军强*

（安徽省地质调查院，合肥230001）

本文利用国产高分卫星遥感影像，调查研究了长江中游湖北省域范围生态地质环境现状。结果表明，研究区生态地质状况总体良好，尤其是发现前人调查圈定的岩溶石漠化区生态环境状况发生了颠覆性改善。分析认为：湖北省岩溶石漠化目前基本不构成区域性生态环境问题。

湖北省；生态环境；岩溶石漠化；遥感调查

围绕新时期自然资源管理与生态保护的重大需求，紧密结合当前区域性自然资源及生态地质环境问题与社会经济可持续发展的长远目标[1-2]，从长江经济带自然资源规划、开发、利用及管护等现实需要出发[3-6]，中国地质调查局国土资源航空物探遥感中心委托安徽省地质调查院承担“长江中游地区自然资源遥感综合调查（皖鄂区）（项目编号：12120115064901）”项目任务，项目起止年限为2015年-2018年，具体开展长江中游地区包括湖北省全境范围在内的自然资源与生态地质环境遥感调查，获取本底数据与动态变化信息，研究提出自然资源管理和生态地质环境保护的对策建议，为国家、地方管理部门及社会公众提供科学数据。项目组通过调查与监测表明，湖北省生态环境总体良好，特别是在碳酸盐岩分布区，生态环境已发生颠覆性改善，政府社会曾经十分关注的石漠化问题[7-10]，现今基本不构成区域性生态环境问题，政府在制定相关生态环境治理保护规划时，应重视采集现势性强的信息资料以为支撑。

1 生态环境背景

湖北省地处我国中部长江中游地区，东经108° 21′-116°07′，北纬29°05′-33°20′，总面积18.6×104km2，常住人口5799万,省会为武汉。省域地貌形态多样，基本轮廓为三面环山、向南开口的箕型盆地，区内山地、丘陵和岗地、平原湖区各占湖北省总面积的56%，24%和20%。

地形总态势西高东低，中间凹，起伏变化大，西部号称"华中屋脊"的神农架最高峰神农顶，海拔达3105 m；东部平原的监利县谭家渊附近，地面高程为零。西、北、东三面被武陵山、巫山、大巴山、武当山、桐柏山、大别山、幕阜山等山地环绕，山前丘陵岗地广布，中南部为江汉平原，与湖南省洞庭湖平原连成一片，地势平坦，土壤肥沃，除平原边缘岗地外，海拔多在35 m以下，略呈由西北向东南倾斜的态势（图1）。

湖北省地处中纬度地区，属亚热带季风气候，四季分明，光能充足，热量丰富，无霜期长，降水充沛，雨热同季。降水地域分布呈由南向北递减趋势，鄂西南最多，达1400～1600 mm，鄂西北最少，为800～1000mm。降水量分布有明显的季节变化，一般是夏季最多，冬季最少，全省夏季雨量在300～700 mm之间，冬季雨量在30～190 mm之间。6月中旬至7月中旬雨量最多，强度最大，是湖北的梅雨期。

湖北省碳酸盐岩类分布较为广泛，鄂东南、尤其是鄂西大区域连片出露，仅鄂东北未见分布，江汉盆地很少出露。区域内累计碳酸盐岩类出露总面积达4.5万km2，为湖北省国土面积的24%。

受自然条件与人类活动等诸多因素影响，新中国成立后较长时期，湖北省经济社会发展既不平衡也不够健康，尤其是广大乡村地区生产生活方式落后，植被毁损，水土流失，山地荒漠，湖泊萎缩，河道挤占，水土污染，洪涝频发，地灾不断，生态环境十分脆弱。

改革开放后，湖北与南方诸多省份一样，区域经济社会渐进良性驱动环境，政府、社会、居民随着生产力的提高、物质的富足、视界的扩展，生态环境意识有所强化，生产生活方式多有调节，生态环境实际状况大有好转。

2 研究方法

2.1 调查因子

图1 湖北省ETM遥感影像图Fig.1 ETMremotesensingimageofHubeiProvince

结合湖北省自然资源环境地域特征，充分考虑地表地物分类唯一性、一致性和遥感图像可解译性等，确定生态地质环境遥感研究因子选择主要为林地、草地、河湖湿地、荒漠化。林地、草地自然因子分类方法（表1）参考了《土地利用现状分类》[11]；湿地环境因子分类（表2）参照《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（简称国际重要湿地公约或拉姆萨尔公约）[12]与《全国湿地资源调查与监测技术规程（试行）》[13]等标准；荒漠化（表3）分类分级根据《联合国防治荒漠化公约》[14]及中国地调局航空物探遥感中心相关技术要求实施。

2.2 遥感解译方法

表1 生态环境因子（林地、草地）遥感调查分类表Table 1 Classification of ecological environmental factors (woodland,grassland)by remote sensing

遥感数据源：生态地质环境遥感研究主要采用ZY-1 02C、ZY-3、GF1、YG8等国产高分卫星影像数据为主要信息源，遥感时相选择为2015年。

解译精度：按照1︰5万工作比例尺遥感调查尺度，自然资源与生态因子遥感解译精度原则上以面元实体面积为0.01 km2、线元实体长度为2.5 km为下限控制。

信息提取：信息提取多以ERDAS、ARCGIS等软件为平台，以人机交互解译为主[15-17]，自动提取为辅，对大面积分布、类型单一、遥感图斑表面相对均匀因子类型，通过面向对象分类法等予以自动提取，辅以少量人工编辑获取因子信息[18-19]。

3 研究成果

3.1 林地与草地现状

据遥感调查成果统计，湖北省2015年林地总面积87 368 km2，占湖北省国土面积的46.97%，其中包括有林地、灌木林地、其他林地，面积分别为70 742、10 412、6 214 km2；草地面积为2 968 km2，占湖北省国土面积的1.60%，草地类型主要为其他草地，天然及人工草地占比很小（图2）。

表2 生态环境因子（湿地）遥感调查分类表Table 2 Classification of eco-environmental factors(wetland)remote sensing survey

结合遥感影像分析，湖北省林地现状主要特征有三：一是林地面积很大，占有显著的国土份额；二是空间分布上以大区域集块连片为主；三是山丘地区植被总体上十分密集，少见大区块荒山秃岭。林地主要分布于鄂西、鄂北、鄂东北、鄂东南山地丘陵岗地区。遥感影像与野外实地调查还显示，平原岗地区近些年新增很多林地，但鉴于土地利用现状分类对未改变耕地土地属性的林地，仍归属为耕地类别，本文暂未归类统计。

表3 生态环境因子（荒漠化）遥感调查分类分表Table 3 Classification of ecological environmental factors (desertification)by remote sensing survey

遥感影像也反映出湖北省草地现状主要特征有三：一是草地面积较小；二是空间分布上以小块小片的方式集中分布于若干地貌区域；三是草地结构单一，天然草地、人工草地占比极小，基本为其他草地类。

3.2 湿地现状

遥感调查湖北省2015年湿地面积为14 296 km2，占湖北省国土面积的7.94%，其中包括河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地及人工湿地四大类，面积分别为5 381、2 360、361、6 193 km2（图3）。

湖北省域大、小天然湖泊共计511个，现状总面积为2 332.42 km2，现状面积大于100 km2的湖泊有4个，大于10 km2的湖泊为40个，大于1km2的湖泊有179个。4个大型湖泊为梁子湖（356.22 km2）、洪湖（209.04 km2）、长湖（122.78 km2）、斧头湖（119.90 km2），面积累计为812.70 km2，占天然湖泊总面积的34.84%；42个大于10 km2的湖泊累计总面积为1770 km2，占天然湖泊总面积的75%。

湖北省地跨长江流域中游地区，区域内水系十分发育，河网密布，大小湖泊星罗棋布[20]。河流以长江主干河道及其重要支流汉江、清江等为代表；湖泊主要沿长江主干河道左、右岸分布，代表性湖泊有梁子湖、斧头湖、洪湖等；沼泽地多分布于湖泊濒岸与宽阔的河道地带附近[21]；人工湿地中的水库分布于山地、丘陵区沟谷地带，人工养殖场多分布于江汉盆地核心区低洼地带。

总括湖北省湿地现状主要特征有三：一是湿地类型齐全，区域内河流、湖泊、沼泽、人工湿地都有一点程度的发育；二是空间分布广，不仅长江干流流域湿地发育，鄂西南、秦岭大别山或南襄盆地等丘陵岗地区，都有湿地的分布；三是市、县级地域上表现为严重的湿地分布不匀与湿地类型的结构不全，许多地域没有规模型沼泽发育，湖泊等湿地显著表现出地域高度集中现象。

3.3 荒漠化现状

湖北省2015年荒漠化土地总面积8 320.48 km2，占湖北省国土面积的4.47%，荒漠化类型主要为水蚀荒漠化，其次为工矿型荒漠化[22]，面积分别为8 208.00、112.48 km2。水蚀荒漠化分为轻、中、重度三级，面积分别为7 666.84、518.82、22.34 km2，轻度占比为93.41%。碳酸盐岩背景区形成的石漠化仅零星分布，规模上基本达不到可解性技术要求。

水蚀荒漠化主要分布于大巴山东段、大娄山北段、桐柏山、大洪山及幕阜山等地区[23]，基本为斜坡耕地，有轻度水土流失，不具有典型的荒漠遥感景观；工矿型荒漠化主要分布在黄冈市、黄石市、武汉市、荆门市等地区，工矿型荒漠化单体面积较小，主要为采石场，少数为露天矿区。

图2 湖北省林地分类统计图Fig.2 Forestland classification chartofHubeiprovince

图3 湖北省湿地分类统计图Fig.3 Wetland classification statisticsin Hubeiprovince

结合遥感影像分析认为，湖北省荒漠化现状主要特征有三：一是荒漠化空间分布广，无论是山地区还是城市周边丘岗地都有荒漠化土地分布；二是荒漠化土地类型单一，主要以水蚀荒漠化为主，工矿型荒漠化占比较小；三是荒漠化程度普遍较低，水蚀荒漠化程度基本为轻度级。

4 讨论

4.1 生态环境现状认识

林地：改革开发以来，随着社会经济的长期、持续发展，湖北省林地资源状况不断好转，林地面积在增加，林地郁闭度也在增加，林地资源的功能定位事实上已由经济用林、薪柴用林转变为生态功能为主体，这也从一个方面反映出区域内林地经济价值产出不高。林地国土占比较大，但林地建设管理，在强调生态功能的同时，应因地制宜与旅游、植物药材、果木等经济林养育培植相结合，有效提升林地土地产出价值，反哺林区生态保护。

草地：草地国土占比极小，受地貌、气候、土壤等自然因素制约，天然草地草本植物种类繁杂，草质不良，且草灌相间，牛羊等动物可食性差，规模型人工草地也不多见，一定程度上限制了区域畜牧业发展，在水土条件适宜地区，以不影响自然生态平衡的前提下，对天然草地加大人工改良力度，提升山地丘陵区经济产出价值。

湿地：湖北省地处长江中游，水系发达，河流湖泊湿地等集中占比较大，由于农耕文明悠久，产业经济发达，湿地受人类扰动强度大，许多湿地失去其自然演进规律，湿地类型、空间展布都因之带有显著的人类活动遗迹，这些必然累积很多湿地问题如湿地空间局狭、湿地污染、湿地结构失衡等湿地生态问题，在很多沿河或湖泊周边低洼滩地因过度开发，普遍缺失岸边自然沼泽地保护带，不仅存在岸带稳定性隐患，也失去水体净化缓冲带，又很大程度上影响动植物栖息生存环境。鉴于退耕还湖、改善水产养殖等湿地生态恢复政策法规已实施多年，也确实因之改善了长江中游地区的湿地生态环境，但传统的以简单限制或鼓励措施采用的政策效力似乎愈来愈有限，湿地生态功能恢复保护应该借鉴中央关于供给侧改革思想，也就是以研究提升湿地经济价值功能发现来驱动湿地生态功能的恢复。

荒漠化：湖北省域，荒漠化类型是以水蚀荒漠化为主，工矿型荒漠化占比较小，水蚀荒漠化程度不高，但分布范围广，山地丘陵区均有集中性分布，尤其是鄂西山地区，区域内人类活动强度大，生态地质环境依然脆弱；局部地区工矿型荒漠化有发展之势，城镇周边丘陵岗地区由于各类采石、交通建设、矿山开发尤其是露天采矿等工程活动，造成严重的局地地貌破坏、天然植被毁损，并由此诱发或形成潜在的新的水土流失区，局部地区造成较为严重的地表水土及空气污染，如湖北黄梅县马鞍山矿区、阳新县网湖周边等，因露天开采、洗选矿石等，造成较为严重的局部环境问题。

总之，基于自然生态环境现状遥感综合调查，对比1980年、2000年、2007年不同阶段调查研究成果，认为湖北省生态地质现状是整体趋于良性演化，而局地或局部问题依然较为严重的态势。

4.2 石漠化问题认识

石漠化目前尚无统一的定义，本研究归属荒漠化的一种，即在湿润－半湿润气候条件下，由水蚀作用引起的石质荒漠化，主要发生于岩溶分布地区或以岩溶分布为主的地区。石漠化的基本过程一般理解为气候变异和人类活动而导致的地表森林植被破坏、土壤侵蚀加剧、土层变薄，基岩逐步裸露，地表呈现荒漠景观。

包括湖北在内的中国西南岩溶地区，地形复杂，岩溶地貌类型多。广泛分布的碳酸盐岩地层、湿热的气候等为岩溶作用与岩溶景观的形成提供了物质与环境条件。岩溶作用虽然提供了丰富的自然资源，但由于人类的急功近利，又带来更加恶化的生活环境，使得“岩溶石漠化成为继西北地区沙漠化和黄土地区水土流失之后的我国第三大生态问题”[7]。中国西南石漠化问题一度成为学者研究热点[24-28]，引发了社会广泛关注，也有力推动了中央与地方政府治理保护工作力度。

然而，“长江中游地区自然资源遥感综合调查（皖鄂区）”项目组，根据国产高分卫星遥感影像（时相为2015年）提取林、草植被信息时，发现传统认识上的岩溶荒漠化区基本上已经由林或草（灌丛）类植被覆盖（图4、图5），遥感影像没有了明显荒漠景观特征，分析认为湖北省虽然碳酸盐岩地层分布较为广泛，岩溶石漠化问题虽然曾经也很严重，但中国南方湿热的气候条件，尤其是改革开放以来，由于城市化导致乡村常住居民大幅减少，生活能源利用方式改变，薪柴用量随之大幅减少，建筑用木材量也大幅下降，加之人工造林、山坡地退耕还林还草等，使得近些年来，区域性生态环境状况发生了显著的改善，很多地区甚至是颠覆性变化。个别地区如长阳火烧坪乡（图6）碳酸盐岩区新增类荒漠遥感景观，实由发展生态农业（绿色蔬菜基地）弃林复垦所致，也不宜划归石漠化范畴。另外，研究人员相机调阅分析了四川、贵州、云南等部分省域遥感影像，亦发现前人所圈定的岩溶石漠化区已由植被全覆盖现象。

图4 武穴市田家镇笠儿垴林场碳酸盐岩分布区生态景观（左照片，右影像）Fig.4 Ecologicallandscapeofcarbonatedistribution in LijiaerForestFarm,TianjiaTown,WuxueCity

图5 利川市官田乡烽火村碳酸盐岩分布区生态景观（左影像，中、右照片）Fig.5 EcologicallandscapeofCarbonatedistribution in theflamesofGuantian Township,Lichuan City

因此，认为湖北省政府及社会曾经十分关注的石漠化问题区，现今基本不构成区域性生态环境问题，政府相关管理部门，对此应有足够的认识。同时建议学术界或是政府社会层面，对整个中国南方湿热气候条件下的碳酸盐岩分布区石漠化现象予以新的系统性调查研究，此对制定或实施南方相类省市广大山地丘陵区生态环境治理保护规划工作具有现实意义。

5 结论

（1）利用国产高分卫星遥感影像，调查研究了长江中游湖北省域范围生态环境现状，结果表明，研究区生态环境状况总体良好。

（2）前人调查圈定的岩溶石漠化区生态环境已经改善，湖北省岩溶石漠化目前已不构成区域性生态环境问题。

（3）建议湖北省政府及有关行政管理单位重新审视区域生态环境现状，适当调整生态环境治理保护规划等政策。

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CHENYou-Ming,HUANGYan,YANGJuan,QIUJun-Qiang

(Geological Survey of Anhui Province,Hefei 230001,China)

Usingthe domestic high score satellite remote sensing image,this paper investigates the present situation of ecological geology environment in Hubei province in the middle reaches of the Yangtze River.The results showthat the ecological geology situation ofthe studyarea is generallygood,especially finding that the ecological environment of the karst rocky desertification area delineated by the previous investigation was subversive improvement.So,this paper believes that the Karst rocky desertification in Hubei Province does not constitute a problemofthe regional ecological environment.

ecological environment;karst rockydesertification;remote sensingsurvey;Hubei province

X171.1

A

1007-3701（2017）02-169-08

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.02.008

2017-3-6；

2017-5-18.

中国地质调查局“长江中游地区自然资源遥感综合调查（皖鄂区）”（编号：12120115064901）.

陈有明(1960—)，男，教授级高级工程师，主要从事遥感地质应用研究.

*通讯作者：邱军强(1957—)，男，教授级高级工程师，主要从事区域地质调查研究，E-mail:2549604050@qq.com.

Chen Y M,Huang Y,Yang J and Qiu J Q.Remote sensing survey of ecological environment in Hubei province:implication for redrawing of rocky desertification area.Geology and Mineral Resources of South China,2017,33(2):169-176.