2000～2020年贵州省六枝特区石漠化状况及动态演变特征

欧俊　唐天君

［关键词］遥感；石漠化；动态演变；预测模型

石漠化[1]是指由于自然灾害以及人类的非理性的社会经济行为，使得喀斯特的脆弱生态环境遭受破坏，从而引起了地面土壤的流失、基底的暴露、土地的农业使用价值降低以及生态环境的恶化。贵州省的岩溶地形特别丰富，是全国石漠化土地面积最大的省份。研究区位于贵州省西部，是全省石漠化程度最为严重的地区，该区域石漠化一直是学者研究的热点和生态环境治理的重点。

贵州省林业部门共开展三次石漠化调查，利用地理勘察与遥感技术的融合，根据数据显示，2005～2016年石漠化比例从18.83%下降至14.03%。表明我省石漠化总面积在逐渐变小，石漠化的情况正在逐步改善，这表明我省对于石漠化的监测和治理已经取得了显著的成效。

本文选取贵州省六枝特区2000～2020年内三个时期的遥感数据为研究对象，对石漠化展开时空动态演变分析，揭示近20年以来，我省在“五位一体”总体布局下，石漠化的进展情况和地理分布格局。此外，还模拟了六枝特区未来10年内的石漠化发展情况，以便为石漠化的治理和生态建设提供有效的指导。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

六枝特区是贵州省的一个重要区域。地貌类型属于西南喀斯特高原山地，地势从西北逐渐升高，东南逐渐降低，河谷深切，地表破碎，地形变化大。海拔609.5～2126.9 m，地貌复杂多样，其中以岩溶侵蚀高原为主，森林覆盖率为51.05%。

1.2 数据来源

本篇论文所采集的三个阶段的遥感影像以及DEM的数值海拔信息都是从地理空间数据云平台获取的，2000年和2010年的遥感影像是Landsat TM 数据，2020年的遥感影像则是Landsat8 OLI_TIRS数据。

2 研究方法

2.1 遥感数据预处理

遥感影像数据预处理运用ENVI软件，为了从初始遥感影像中提取出有用且准确的石漠化数据，我们必须对原始影像进行图像预处理，这主要涉及图像的辐射标记、大气校准、正射校准、图像的镶嵌和剪裁等步骤。通过ArcGIS平台，DEM的数字高程信息被用来计算Slope的坡度。

2.2 石漠化程度等级划分

2.2.1评价因子选取

依据国家水利行业规范以及喀斯特石漠化程度的分级准则，本研究针对研究区的实际状况，选择了植被覆盖率、岩石裸露率和坡度等因素进行评估。植被覆盖度低、大面积岩石裸露是石漠化最直接的景观标志，国内众多学者和石漠化公报等都将这两个因子评为石漠化的研究指标体系。同时也是林业部门三次石漠化调查、第三次全国国土调查中石漠化专项、评估和等级划分是极其关键的参考标准。此外，坡度也是影响石漠化变化的自然条件之一，当坡度增大时，地表结构变得不稳定，从而容易发生水土流失，引起石漠化。因此，学者们通常将坡度作为评价石漠化的一个重要评价因子。

2.2.2石漠化的等级划分

根据《贵州省岩溶地区第三次石漠化监测》的科学方法以及先前的研究成果，制定了石漠化的等级和分类标准[2]，在考虑到数据的获取方式和研究目标后，本文把石漠化的程度区分为六个等级：无石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化等（表1）。

2.3 评价因子的提取

2.3.1植被覆盖度提取

目前计算遥感测算植被覆盖度的方法已较为成熟，本文是根据李苗苗等人所提出的像元二分模型[3]，采用归一化植被指数（NDVI）来计算植被覆盖率（VFC）。

3 结果与分析

3.1 植被覆盖度时空变化特征

在2000年至2020年的时间段内，六枝特区的植被覆盖率整体上有所提升，由61.97%提升至89.93%；尤其是在2000年至2010年这段时间里，六枝特区出现显著增高趋势，增加23.74个百分点。2010～2020年期间，六枝特区植被覆盖度呈增长较为缓慢，增加3.22个百分点（图1～图3）。

3.2 岩石裸露率时空变化特征

2000～2020年，六枝特区岩石裸露率总体呈递减趋势，岩石裸露率从39.31% 下降到18.30%；尤其2000～2010年，六枝特区岩石裸露率下降较显著，下降18.9个百分点；而2010～2020年，六枝特区岩石裸露率下降呈缓慢趋势，下降了2.12 百分点（图4～图6）。

3.3 石漠化时空变化特征

2000～2020年，六枝特区的石漠化在时空分布上表现出了一种下降的趋势（图7～图9），石漠化区域的总面积由122850.18 hm²减少至69368.12 hm²，而其总体的净面积则是53482.06 hm²。其中从中、重、极重石漠化面积从92945.36 hm²下降到33303.35 hm²。从表2来看，20年来，六枝特区无石漠化和潜在石漠化面积从57100.12 hm²增加至110582.18 hm²，石漠化土地总面积在大幅减少，总体呈逆转的趋势。

3.4 石漠化转移过程分析

利用2000、2010和2020三年石漠化等级进行叠加运算，分析六枝特区20 年来石漠化的转移过程。根据表3得知，2000～2010年，轻、中度石漠化面积增加较大，分别来源于中度、重度石漠化的转移；无石漠化区域面积增加次之，主要贡献是极重度石漠化；极重度石漠化区域面积增加最小，石漠化治理得到良好改善。

2010～2020年（表4），无石漠化和潜在石漠化面积增加最为显著，主要来源于轻度和中度石漠化的转移；轻度石漠化区域面积增加次之，主要来源于中度石漠化的转移；重、极重度石漠化区域面积增加最小，随着生态环境的修复，石漠化面积也随之减小。

总体而言，2000～2020年，石漠化的区域正在持续缩小，未被石漠化的区域潜在石漠化的区域，其总体覆盖范围已经扩大至58137.99 hm2。同时，石漠化区域的比例也由68.27%降低到38.55%，表明生态环境正在稳定的恢复。

3.5 石漠化状况预测

利用马尔科夫预测模型对六枝特区未来10年石漠化进行预测（表5），预计2030年，在没有外界特殊因素的影响下，六枝特区的无石漠化和潜在石漠化区域面积将从2020 年的110582.18 hm²扩大至121278.59 hm²，而受影响的区域将减少10696.41 hm²，降幅为5.9%，其中，重度石漠化区域的缩小幅度最大为2.5%。

4 结论

（1）从石漠化空间格局分布情况来看，喀斯特地貌突出和人类社会活动强烈的区域，石漠化程度较高。

（2）截至2020 年，六枝特区植被覆盖度持续增加，石漠化面积呈减少趋势，石漠化状况得到遏制，石漠化工程取得显著成效。

（3）从预测结果来看，按照目前六枝特区石漠化演变趋势，在没有外界特殊因素的影响下，预计到2030年，中度、重度、极重的石漠化区域会逐渐缩小，而无石漠化、潜在以及轻度石漠化区域则会扩大。石漠化土地的恢复是一项复杂且艰巨的任务，它要求我们的政府、科研机构和社会各界携手合作，齐心协力，共同为推进可持续发展战略做出积极贡献。