黄河流域2000—2020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析

黄河流域是国家生态安全的重要屏障,其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下,本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测,并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明：（1）黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游,且以中度和重度沙漠化土地为主;2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km2,减少了5.6%,其中,极重度沙漠化土地持续减少了47.1%,而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加,且增加趋势于2010年后明显放缓;空间上,沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。（2）沙漠化逆转区在流域内分布广泛,面积为35 542 km2,占比26.5%;沙漠化发展区分布相对零散,面积为2 823 km2,占比2.1%;沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主,且2010年后转移趋势同样明显放缓。（3）黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内,由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%,由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7....     

近50a来科尔沁地区沙漠化土地的动态监测结果与分析

在明确了沙漠化土地的程度分级及其指标、监测方法的基础上,对科尔沁地区近50 a来的沙漠化土地进行了遥感动态监测和分析。结果表明:科尔沁地区20世纪50年代未至70年代中期,是沙漠化土地扩展速度最快的一个时期,总面积增加了9 084 km²。从70年代中期到80年代后期,沙漠化土地继续呈快速增长之势,增加了9 624 km²;进入90年代,沙漠化过程呈现出逆转的趋势,沙漠化土地总面积由1987年的61 008 km²,减少到2000年的50 142 km²,减少了10 866 km²。就近50 a来沙漠化土地变化的整体而言,经历了发展-再发展-逆转的过程。到2000年,科尔沁地区的沙漠化态势依然是严峻的。但从整个发展过程来看,沙漠化已呈现逆转的趋势。整个区域的生态环境在改善,环境容量在提高,继续发展下去,有望进入良性循环以保障生态环境与社会经济的可持续发展。     

黄河源区1975—2005年沙漠化时空演变及其成因分析

结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,对黄河源区1975年和2005年沙漠化状况进行了监测。研究发现,黄河源区有大面积的沙漠化土地分布,且比较集中,主要集中在源区西部、北部和东部。30 a间,沙漠化土地面积明显增加,沙漠化土地面积从1975年的19 297.34 km2增加到2005年的22 042.32 km2,增加了2 744.97 km2,即从占整个源区面积的14.68％增加到16.77％。各类沙漠化土地面积均呈增加趋势,极重度、重度、中度、轻度和潜在沙漠化土地面积分别增加了233.27 km2、987.93 km2、336.28 km2、544.8 km2和642.7 km2。在2005年,黄河源区有3 075.57 km2的沙漠化土地是由1975年的非沙漠化土地转化而来的,占沙漠化发展面积的57.28％,另外42.72％的沙漠化发展土地是由1975年较低沙漠化程度向较高程度发展所致。气候变化和不合理的人类活动共同作用导致了黄河源区沙漠化的快速发展,其中,气温升高是自然因素中的主要因素,过度放牧是人为因素中的主要因素。     

库布齐沙漠典型地区沙漠化动态分析

 以库布齐沙漠东部达拉特旗的农牧交错区为研究区域,以达拉特旗1987年、1995年、2000年和2003年四期遥感影像为信息源,在3S技术支持下,对遥感影像进行解译,获得1987—2003年来沙漠化动态变化数据,分析了该地区20世纪80年代中期到21世纪初的沙漠化变化情况,从土地流向角度探讨了沙漠化发展演变的动力机制。结果表明：该地区近20 a来,四个时期的沙漠化土地面积处于减少—增加—再增加的过程中,而沙漠化程度呈现减少—减少—增加的趋势,且2000—2003年间,是该地区沙漠化程度动态变化最大的时期。从土地流向看,各种土地类型向沙漠化土地之间的转化是导致沙漠化的一个重要原因之一,而土地利用类型之间的转化主要是由人类不合理的土地利用方式造成的。     

基于MODIS时间序列数据的沙漠化遥感监测及沙漠化土地图谱分析——以内蒙古中西部地区为例

土地沙漠化是内蒙古中西部地区主要的生态环境问题之一,遥感与图谱分析为其研究提供了有效的技术手段。基于MODIS数据产品,反演时间序列的沙漠化监测指标,结合决策树分类法提取沙漠化土地信息,并提出新的沙漠化修正指数进行沙漠化土地动态分析;采用地学图谱分析方法提取了3个不同时间尺度上沙漠化土地的时空复合图谱信息,对沙漠化土地类型变化、土地沙漠化的程度等进行分析。结果表明:(1)遥感监测指标与决策树分类方法相结合可以有效地提取沙漠化土地信息。(2)2000-2014年内蒙古中西部地区的沙漠化程度与面积总体上呈减轻与减少趋势,2011-2014年间沙漠化总面积年平均值约为17.2万km²,比2000-2010年沙漠化总面积年平均值减少约2万km²。(3)沙漠化土地变化具有多时间尺度的特征,短时间尺度与较长时间尺度上沙漠化的动态变化趋势不同。各类型沙漠化土地动态度的绝对值随时间尺度的增加而降低。不同时间尺度沙漠化土地的净逆转比例也不同,2005-2010年和2005-2014年沙漠化土地净逆转比例较大,分别为13.95%和9.08%。受研究时段长度的限制,10 a或更长时间尺度上进行沙漠化动态变化趋势及其成因机制的分析可能更为合理;而5 a或更短的时间尺度,可能仅对揭示沙漠化高风险区或快速恢复区等热点地区有帮助。(4)2000-2014年毛乌素沙地及阴山北麓的农牧交错区等地区呈现相对稳定逆转的态势,而浑善达克沙地中西部等部分地区沙漠化土地变化较不稳定,近5 a仍呈现恶化的态势。     

郝成元, 吴绍洪, 杨勤业

 依据野外调查和遥感动态监测结果,对毛乌素地区的土地利用与沙漠化过程的发展及其防治进行了研究。结果表明,该地区20世纪80年代中期和90年代末轻度以上沙漠化土地面积分别占土地总面积的85.98%和86.07%,沙漠化土地的总面积略有增加,总体趋于稳定;但沙漠化程度加重,重度以上的沙漠化土地面积在总土地面积中增加了3.6%;沙漠化发展的重要原因之一就是人类不合理的土地利用方式。不合理土地利用方式及土地利用方式的改变,使以风沙活动为主导外营力的沙漠化过程得以发展。最后,根据毛乌素地区沙漠化过程与土地利用之关系,提出了研究区防治土地沙漠化应调整农业结构和土地利用方式的建议。     

科尔沁沙地典型地区人工造林对沙漠化过程的影响

在3S技术的支持下,以奈曼旗1975年、1985年、1995年和2005年的遥感影像为信息源,分析了研究区近30 a人工造林对沙漠化过程的影响。结果表明,在持续的人工造林过程影响下,沙地面积呈现出持续减少的趋势,其中固定沙丘面积减少幅度尤为显著,面积净减量为39 545.77 hm2;沙漠化程度指数呈现出线性减少的变化趋势,自1985年以来,减少幅度尤为明显,由1985年的0.21下降到2005年的0.03;土地沙漠化正、逆过程同时存在,但逆转趋势远大于发展趋势,土地沙漠化过程总体上正处于全面逆转期;斑块数和景观形状指数均呈现出先增后减的变化趋势,斑块形状经历简单—复杂—简单的变化过程。     

中亚地区土地沙漠化遥感监测——以土库曼斯坦为例

以土库曼斯坦国为例,以MODIS遥感影像为数据源,通过地表反照率和植被指数建立Albedo-NDVI特征空间,并对Albedo-NDVI特征空间含义进行扩展,建立沙漠化分级指数模型,提取2000-2012年间土地沙漠化动态信息,在此基础上研究沙漠化土地时空变化特征。研究表明：（1）13 a来,土库曼斯坦地区土地沙漠化面积总体呈减少趋势,沙漠化总面积减少了9 332.61 km²,但沙漠化程度加深,极重度沙漠化和重度沙漠化面积分别增加了2 173.27 km²和43 428.47 km²;（2）极重度沙漠化和重度沙漠化面积的增加主要由轻度沙漠化转化而来,非沙漠化土地在13 a间增加了9 332.61 km²,占非沙漠化土地的12.4%;（3）2000-2012年,13 a间各沙漠化土地类型的重心呈现由西北向东南迁移,再向北迁移的过程,平均向北迁移了89.55 km,其中轻度沙漠化重心迁移最为明显,为148.41 km。     

青藏高原沙漠化土地空间分布及区划

利用野外调查数据、遥感影像和已有研究成果,构建了一套适用于青藏高原沙漠化土地的分类分级指标体系及遥感解译标志。以此为基础,选取目视解译法监测青藏高原沙漠化土地的空间分布特征。结果表明：2015年青藏高原沙漠化土地面积392 913km²,占高原土地总面积的15.1%,主要包括沙质沙漠化土地、砾质沙漠化土地和风蚀残丘3种类型。沙漠化土地以中度和轻度沙漠化土地为主,重度和极重度沙漠化土地面积仅占沙漠化土地总面积的12.2%。空间上,沙漠化土地集中分布在高原的北部和西部地区,其他地区零散分布。自东南向西北,沙漠化土地面积逐渐增大,沙漠化程度不断加重。以沙漠化土地空间分布数据（面积、类型、程度、空间特征和驱动因素）为基础,结合气候、地貌、第四纪沉积物和人类活动等数据,将青藏高原沙漠化区划分为雅鲁藏布江半干旱高山宽谷沙漠化区、藏北青南高寒高原面沙漠化区、柴达木干旱盆地沙漠化区、黄河上游半干旱河流盆地沙漠化区和“三江”流域湿润半湿润高山沙漠化区。     

黑河流域土地荒漠化及其变化趋势

黑河流域土地沙漠化程度与演变过程的空间分异显著,高台、临泽、金塔及额济纳旗等地,沙漠化土地占土地总面积的54.90%~64.30%,生态环境脆弱;民乐、肃南、高台、金塔及额济纳旗境内,严重沙漠化的流动沙丘所占比率较大,约占沙漠化土地面积的22.51%~35.07%,现代沙漠化强烈。近年来,中游地区沙漠化演进呈下降趋势,受气候干暖化和土壤潜在沙漠化环境影响,流域部分地区未来沙漠化将加剧扩展,但流域人类活动对流域沙漠化演变趋势有明显影响。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局——以内蒙古自治区奈曼旗为例

利用1975 年MSS影像, 1992 年、2006 年、2010 年TM影像和1999 年ETM +影像等5 个时期遥感影像为数据源, 提取奈曼旗35 年来沙漠化土地动态变化信息, 并在此基础上, 探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征, 旨在为科尔沁地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明:(1) 35 年来, 奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势, 沙漠化总面积减少了123.43 km², 沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程;(2) 景观格局呈波动性变化, 1999 年以前, 景观形状指数和多样性指数增加, 蔓延度和聚集度减小, 破碎化程度加强, 沙漠化程度上升, 沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化, 1999 年以后破碎化程度变弱, 沙漠化程度明显下降, 沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化;(3) 1975-2010 年间轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显, 轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6.35 km, 中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7.24 km。     

天山北麓绿洲荒漠典型地区土地荒漠化变化的时空特征分析

应用遥感和地理信息系统等技术手段,获取了天山北麓阜康三工河地区1968年、1978年、1988年、2002年的荒漠化土地时空分布及各时段土地荒漠化动态变化数据,并对其荒漠化过程进行了空间统计分析。结果表明：34 a来,三工河地区土地荒漠化以盐渍化为主、沙漠化及水土流失次之;荒漠化土地面积具有前期逐渐增加,20世纪80年代末以后面积大幅度减少的趋势;土地盐渍化变化主要发生在绿洲内部,土地沙漠化变化主要发生在绿洲外围,而严重的水土流失主要发生在山区;土地荒漠化的动态变化与土地利用/土地覆被变化及生态系统的管理方式有着密切关系。     

藏北高原土地沙漠化现状及其驱动机制

作为青藏高原主体的藏北高原是我国土地沙漠化三大分布区之－－青藏高原分布区的代表性地域，是研究现代土地沙漠化过程及其形成机制的重要地区。本文从沙漠化土地的类型、面积与分布等方面详细分析了藏北高原土地沙漠化的现状，定性与定量分析相结合探讨了该区现代沙漠化过程的主要影响因子及其驱动机制。研究结果表明，藏北高原是我国重要的沙漠化土地分布区、沙漠化土地面积大、类型多、程度重、分布广、危害重，其形成与发展是自然因素与人为因素、自然过程与人为过程共同作用的结果，其中气候变化是其主要驱动力。     

青海湖流域土地沙漠化及表土粒度特征

土地沙漠化是青海湖流域面临的重大生态环境问题之一。本文选取1977、1987、2000、2004年和2010年等5个年份的遥感影像,在地理信息系统技术支持下,得到流域30余年不同时段的土地利用类型及分布状况。空间分析结果表明:20世纪80年代是沙漠化土地增幅最大的时期,之后30年沙漠化土地面积趋于稳定; 1977-2000年是沙漠化土地增长时期,2000年以后沙漠化土地相对稳定并有轻微的逆转趋势。对典型样点的地表沉积物粒度分析结果显示:随着沙漠化程度的加剧,细颗粒物质含量减少,粗颗粒物质含量增加,平均粒径逐渐增大,标准偏差逐渐减少; 植被盖度与地表沉积物粒度特征不完全一致,判断土地沙漠化程度不能完全依赖植被状况,需要综合考虑植被和土壤粒度、养分、水分等其他信息。     

21世纪初科尔沁沙地沙漠化程度变化动态监测

基于RS与GIS技术,以2000年TM影像和2005年ETM影像为信息源,划分土地利用类型并建立目视解译标志,利用ERDAS的图像和数据处理功能,对科尔沁沙地2000年以来沙漠化程度的动态变化进行了监测。结果表明,监测期内轻度沙漠化土地面积增加635.8 km²,具有明显增加的趋势。中度、重度和严重沙漠化土地面积均减少,减少面积分别为195.0 km²、313.8 km²和145.6 km²。对于各类沙漠化土地而言,轻度沙漠化土地面积均增加,严重和重度沙漠化土地面积均减少,中度沙漠化土地在沙丘活化或流沙入侵沙漠化土地中增加,其他两类中均减少。沙漠化土地逆转过程中,轻度和重度沙漠化土地逆转较为明显;新增沙漠化土地中,中度和重度沙漠化土地所占比例较大。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

高寒草地沙漠化土地固碳潜力分析——以黄河源区为例

沙漠化过程导致草地生态系统的退化和土壤有机碳的流失,增加了陆地生态系统向大气CO_2的排放,使退化土地就成为陆地重要的碳源之一.然而,通过有效的沙漠化防治,沙漠化过程能够得到一定程度的控制,退化土地也会得到恢复.沙漠化土地的恢复将是增加陆地碳汇,减少大气CO_2的有效途径之一.黄河源区沙漠化土地处于正在发展和强烈发展阶段,沙漠化形势严峻.目前沙漠化土地面积达3 519.97 km~2,其中轻度沙漠化土地面积占45.82%、中度沙漠化占26.20%、重度沙漠化土地与极重度沙漠化土地面积分别占13.80%和14.18%.我们设想通过沙漠化治理.使极重度、重度、中度沙漠化得到恢复并转变为轻度沙漠化土地,这将使1907.27 km~2的沙漠化土地得到恢复.根据目前沙漠化土地土壤有机碳密度,我们初步估计将会有10.25×10~6 t的土壤有机碳能够得到固定.在固定的土壤碳中,极重度沙漠化土地、重度沙漠化土地和中度沙漠化土地贡献分别为4%,30%,36%.因此,目前黄河源区沙漠化土地具有较高的固碳潜力,通过沙漠化的有效治理,不仅能够改善区域生态环境,促进区域社会经济的可持续发展,而且将使黄河源区成为陆地碳汇的重要区域.     

浑善达克沙区沙漠化土地防治区划与对策研究

根据浑善达克沙区沙漠化发展过程、特征及其不同区域的自然和社会经济背景,将研究区划分为浑善达克沙地北部轻-中度沙漠化土地强烈发展区、浑善达克沙地重度沙漠化土地不断发展区、浑善达克沙地南部轻度沙漠化发展区3区和5个亚区。根据亚区特点因地制宜积极进行沙漠化土地恢复治理的同时,充分利用区域资源优势、区位优势,调整优化产业结构,走农牧业生产集约化经营的道路,是浑善达克沙区达到沙漠化恢复治理和社会经济可持续发展的理想选择。     

基于GIS和RS的黄河源区土地沙漠化探讨

黄河源区生态环境极其脆弱 ,在自然因素和人为因素的共同作用下 ,近年来源区生态环境退化加剧 ,表现为土地沙漠化 ,草场退化和水土流失加剧等过程。在软硬件系统支持下应用 GIS和遥感技术 ,结合野外调查和室内分析 ,通过基于知识的多重判据复合分类实现多源信息的集成 ,得到黄河源区生态环境信息系统。结果表明源区自 1987年至 1996年 ,10年来 ,沙漠化土地面积扩大了约 4113km2 ,年均增加 45 7km2 。其中严重沙漠化土地增加770 km2 ,年均增加 85 .6 km2 ;强烈发展的沙漠化土地增加 393km2 ,年均增加 43.7km2 ,正在发展中的沙漠化土地增加142 0 km2 ,年均增加 15 7.8km2 ;潜在沙漠化土地增加 15 30 km2 ,年均增加 170 km2 ,土地沙漠化呈现正过程的加速发展。