基于遥感技术的中国北方沙质荒漠化防治建议

王翀

摘 要：随着全球人口数量的不断增加和人类对物质生活质量追求的不断提高，无止境的对自然资源掠夺性的开发和破坏，导致了全球生态环境的日益恶化，威胁着人类自身的生存和发展。全球环境恶化中，有两个问题影响最大，一个是气候变暖引起的海平面上升，另一个是自然植被的破坏及其带来的土地加速退化，主要是指荒漠化。荒漠化被列为当今世界十大环境问题中仅次于大气污染、温室效应，臭氧层破坏之后的第四大问题。我国是遭受荒漠化危害较严重的国家之一，不仅荒漠化类型多，而且分布面积广，全国沙漠、戈壁和沙漠化土地约168.9万km2，占国土面积的17.6%。我国北方农牧交错带地区是我国沙质荒漠化分布面积最大的地区，沙漠和沙漠化土地主要分布在新疆、甘肃、青海、西藏、宁夏、陕西、内蒙、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江等12个省区，212个旗县。荒漠化已成为我国重要的环境问题，严重制约着我国北方大部分地区的农、林、牧业生产，威胁着城乡人民生活。特别是最近几十年来，人类活动的加剧，荒漠化土地面积迅速扩大，程度越来越强，危害也越来越大。近年来沙尘暴天气出现频率之高、范围之广、强度之大前所未有，引起了全社会的广泛关注和中央领导的关切和重视。中央到地方各部门已投入大量人力、物力、财力进行了沙漠化调查、研究、治理。但沙漠化土地面积总体仍在扩大，点上治理、面上破坏的现象较为突出。问题的关键是在不同地质条件下的沙漠化成因还没真正搞清，从此也影响了针对性的治理方法的实效性。

关键词：基于遥感技术;中国北方;沙质荒漠化;防治建议

前言：中国北方农牧交错带地区是我国沙质荒漠化发展最迅速地區，随着人类生活和生产活动的进一步加剧，沙质荒漠化有愈演愈烈的趋势。为了搞清沙质荒漠化的地质成因，在中国地质调查局资助下，以遥感为主要技术手段，结合地面调查，就中国北方农牧交错带地区沙质荒漠化现状进行调查，并利用不同时期遥感数据对比，研究变化发展趋势。

1  研究区概况

研究区西起甘肃与新疆的交界、东至东北平原的西部， 北起国界、南至北方农牧交错带的南界， 面积1227 523.39 km2 ， 是我国沙质荒漠化土地分布面积和强度最大的地区， 不但分布有巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠， 而且沙质荒漠化土地分布最为集中的毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地也分布于区内。一方面以干旱和半干旱气候为主， 在冬、春季容易出现“旱风同季”现象， 分布于冲积平原、冲湖积平原、沙丘覆盖的平原的松散沙质堆积物为现代沙质荒漠化过程提供了丰富的沙源物质;另一方面， 由于位于生态环境脆弱区， 随着人口数量的增加， 落后的生产和生活方式对生态环境的影响愈来愈大， 贫困化问题严重， 滥垦、滥牧等对自然资源的过度开发和利用加速了沙质荒漠化的发生和发展。

2  研究方法

2.1区划的原则。由于沙质荒漠化是地质、地貌、气候、水资源、植被等自然要素和人类利用土地资源、水资源、矿产资源等人为要素所形成的综合过程， 因此沙漠、沙质荒漠化土地区划应遵循以下原则。1.1 地域分异原则。在一定区域内， 沙漠、沙质荒漠化土地的景观有着明显的差异性， 如河西走廊农业生态系统和内蒙古高原草原生态系统的沙质荒漠化土地的景观有着很大不同。1.2发生学原则。指某一地区沙质荒漠化发生具有一致性， 包括发生条件、发生过程的一致性。例如河西走廊之疏勒河、黑河、石羊河等流域的冲积平原沙质荒漠化， 都是在干旱气候条件下因过度垦荒及不合理的水资源利用形成的。1.3 多级序列原则。沙质荒漠化是一个较为复杂的过程， 其总体特征存在着由大同到小异， 由普遍到特殊的客观规律。

2.2区划指标与遥感解译。一是区划指标。根据确定的沙漠、沙质荒漠化区划原则， 为了科学反映沙漠、沙质荒漠化土地的自然条件和人类活动及沙漠、沙质荒漠化土地景观的区域差异性， 区划等级划分为2 级。沙漠、沙质荒漠化土地区（Ⅰ级区）的区划指标为地貌类型组合和气候， 主要反映影响沙漠、沙质荒漠化土地发生和发展的沙源物质、气候等主要自然条件的区域差异性;沙漠、沙质荒漠化土地亚区（Ⅱ级区）的划分指标为沙质荒漠化土地的空间分布特征， 主要反映影响沙漠、沙质荒漠化土地的地质地貌、人类活动方式、植被等要素的一致性。

二是遥感解译。选取ETM 卫星图像数据为信息源， 由于该季节的植被生长茂盛， 叶面积指数和单位面积的叶绿素含量最大。因此， 该图1像数据能够充分反映植被覆盖度和类型等沙漠、沙质荒漠化土地类型信息，考虑到解译的宏观性、可对比性、解译尺度可把握性，主要采用目视人机交互解译方法。镶嵌成的全区遥感影像图，经过适当拉伸、色彩校正、增强后，转换为GEoTIF格式，再转换为MapGIS的MSI文件，在MapGIS图形编辑系统中进行人机交互解译。全区遥感图像解译时，为了把握大范围解译尺度的一致性、宏观性和可对比性，还打印出全区1：50万标准影像图作为参考。目视人机交互解译时，对比打印的图像，放大或缩小解译目标，力求准确、可靠地勾绘不同类型地物或目标，解译根据不同地物的解译标志，圈定不同地物的边界，然后再清绘成图。在沙质荒漠化信息提取时，首先依据遥感影像特征建立的解译标志进行沙漠化及有关地物类型的解译和判别，同时参考前人有关沙漠化的成果图件、1：25万和1：10万地形图和区内前人有关沙漠化类型分布和程度的文字描述等，必要时局部地区进行遥感图像计算机增强处理、不同波段的合成对比试验等，力求地物类型之间边界可靠、类型和程度准确，力求沙漠化信息提取符合实际。在野外调查验证之后，及时调整和改解译标志，反复修改解译图件。考虑到成图比例尺为1：100万，则在遥感影像上图斑面积大于2m2的目标物均予以单独圈定表示，而小于2m2的则合并归类圈定其包络线。在遥感影像图上沙质荒漠化解译完成后，作成MapGIS的线文件，经拓扑检查无误后，转换成面文件，根据不同的地物类型，即沙地、戈壁、水等，按既定的色标，赋予不同的颜色和代码以示区别，完成遥感沙漠化解译图。

2.3根据单位面积内风蚀地或流沙面积所占百分比、地表植被覆盖度， 将沙质荒漠化土地划分为极重度、重度、中度、轻度和潜在沙质荒漠化土地五种类型， 建立主要地貌类型和不同沙质荒漠化土地类型的遥感影像特征（表1 ）;在MAPGIS 软件支持下， 采用人机交互的方法对沙漠和沙质荒漠化土地类型进行信息提取， 并通过野外验证对解译结果进行修正， 编制研究区150 万地貌类型和沙质荒漠化土地类型分布图。

3  遥感技术的中国北方沙质荒漠化防治建议

3.1绿洲周缘农业型沙质荒漠化地区防治建议。绿洲是荒漠化生态系统中靠外来径流维持生态功能而形成的特殊“高级生态系统”。该区包括河西走廊、宁夏河套平原及内蒙古河套平原，是研究区经济最发达的地区之一，同时也是人类活动最剧烈的地区之一，以农业为主导产业。1）合理利用水资源从目前该区的荒漠化过程来看，由于水资源的不合理利用引起的沙质荒漠化土地和次生盐渍化土地分布较为广泛，因此要建立合理的水资源配制体系，提高水资源的利用效率。一要改变因大漫灌引起的次生盐渍化土地;二要改变长期存在的上游大量用水、下游缺水的局面，特别是在河西走廊地区的黑河流域、石羊河流域下游的额济纳旗绿洲、民勤绿洲和嘎顺诺尔、索果诺尔等已明显缺水;三要控制部分绿洲地下水的开采量，防止下游地区地下水位的下降，如在金塔县鸳鸯池灌区，植物群落失去水分而退化，民勤绿洲潜水位埋深已降至9 m左右，有大片沙枣树枯死，弃耕地大面积的变成了沙质荒漠化土地;四要在水资源充足的地区，加强沙质荒漠化土地的改造，银川平原及内蒙古河套平原绿洲，可引用水资源较为充足，研究结果表明，绿洲面积得到了明显的扩大，沙质荒漠化土地面积有明显的减少，发展区的面积比逆转区小14.33 km2，一是在绿洲内部沙质荒漠化土地面积有明显的减少，特别是在银川平原的中部永宁县境内最为明显，二是在绿洲邊缘地带部分沙地已改造为绿洲，如在银川平原的东南部，取得了明显的生态效益和社会效益。2）建立合理的防风固沙林、农田防护林体系。不但要防止绿洲内部沙地的活化及绿洲边缘沙质荒漠化过程对绿洲的危害，而且要防止外围沙漠沙丘前移对绿洲的影响。河西走廊西靠库姆塔格沙漠、北为巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，河套平原周围有库布齐沙漠、毛乌素沙地和乌兰布和沙漠，如河西走廊腹地与绿洲交错分布的6670 km2沙漠和沙质荒漠化土地直接危害着农田、牧场、水利和交通设施的安全和人民生活，敦煌绿洲、安西绿洲、玉门绿洲、金塔绿洲及临河、高台绿洲周缘都有相当面积的沙质荒漠化土地，因此，建立绿洲的防风固沙林和农田防护林有着重要意义。3）加强金塔绿洲、民勤绿洲及额济纳旗绿洲东部的沙质荒漠化防治。沙质荒漠化动态分析结果表明，河西走廊地区的沙质荒漠化呈发展状态，而银川平原及内蒙古河套平原的沙质荒漠化有所逆转，发展区面积较大、发展速度较快的地区主要分布于金塔绿洲的东部、民勤绿洲和额济纳旗绿洲的东部一带，其由于地下水位下降引起自然植被枯死现象严重，沙丘出现明显活化。

3.2草原牧业型沙质荒漠化防治建议。草原是沙质荒漠化土地发展速度最快的地区，发展区的面积比逆转区的面积大65.22%，由于过度放牧，沙质荒漠化非常严重，并有大面积的戈壁分布，砂质草原已逐渐演化为砂砾质或砾质草原，由于该区处于我国经济较为发达的京津等地区的上风方向，因此草原退化不仅直接影响着该地区经济的可持续发展，而且制约着外围经济发达地区的社会发展，如世纪之交我国“三北”地区出现的大面积沙尘天气与北部草原牧区的环境恶化有着重要关系。1）调整畜牧业生产结构。近30年来的草原畜牧业生产实践证明，传统的草原利用方式和畜牧业生产结构很不适应畜牧业生产发展，造成资源和生产发展的矛盾日渐突出，因此必须通过改良畜种结构和降低家畜头数，提高畜牧业的经济效益，改变长期存在的因牲畜头数过多引起的对草场造成的压力，以达到科学控制草原载畜量，防止草场退化和沙质荒漠化。2）加强草场的改良。目前北部牧区都不同程度地出现了草原退化，植物种类减少、稀疏低矮，特别是可食性草类明显减少，由于该地区大多为干旱和半干旱区，生态环境的自然恢复能力较差，特别是在西部干旱区以砾质或砂砾质为下垫面的荒漠草原区自然恢复能力更差，并且以天然草场为主，人工草场面积很小，因此要通过草库仓建设、封禁等措施加强草地的自然恢复外，同时还要加强人工草场的面积，最大程度地提高草场质量。3）重点治理沙漠周缘及浑善达克沙地、乌珠穆沁沙地等快速发展的荒漠化地区北部牧区的沙质荒漠化总体处于发展状态，其中巴丹吉林沙漠周缘、腾格里沙漠周缘、乌兰布和沙漠及乌珠穆沁沙地、浑善达克沙地、查干诺尔一带沙质荒漠化发展速度最快。

3.3农牧交错带农牧型沙质荒漠化防治建议。北部农牧交错带位于北部草原牧业和东南部农业区的过渡地带，以半干旱气候为主，年降水变率一般在25%。50%之间，形成水分条件的不稳定性，地面组成物质以松散沙质沉积物为主，极容易形成沙源物质，春季具有干旱少雨和多大风的特点，自然生态环境非常脆弱。随着人口的增加，该地区的过度农垦、放牧等现象非常严重，特别是过度垦荒对环境压力进一步加大。松嫩沙地、毛乌素沙地、科尔沁沙地位于该区，具有沙质荒漠化面积大、沙质荒漠化程度高的特点，是我国沙质荒漠化防治的主要地区，因此，该区的沙质荒漠化防治具有复杂性和长期性。1）加强退耕还林，促进生态环境的自然恢复。由于该区总体位于半干旱地带，降水量较为充足，生态环境的自然恢复能力较强，因此通过退耕还林是有效实现该地区沙质荒漠化逆转的主要途径之一。长期以来该地区的土地利用结构极不合理，耕地所占比例过大，林地和草地所占比例过小，存在广种薄收、过度樵采等现象，如在松嫩沙地和科尔沁沙地的东南部沙质岗地的垦荒是造成沙质荒漠化发展的主要原因，宁夏境内盐池县甘草的滥挖对沙质荒漠化发展起到了重要的作用。2）重点加强鄂尔多斯内流区、科尔沁沙地周缘等快速发展地区的治理北方农牧交错带地区沙质荒漠化的发展速度相对较慢，发展区比逆转区的面积大18.64%，但在鄂尔多斯内流区及科尔沁沙地周缘发展速度较快。

结束语：采用遥感技术不但对影响沙漠、沙质荒漠化特征的地质地貌、人类活动方式等因素进行准确判别， 而且可以准确获取沙丘形态、沙丘移动方向和沙质荒漠化土地类型等信息， 是进行沙漠、沙质荒漠化土地分区的行之有效方法。由于自然背景和社会经济背景的差异， 沙漠、沙质荒漠化土地特征有明显的空间分异性。

参考文献：

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