王炳煜 ，韓天虎，孫 斌，馮 今，李 福 ，王紅霞，唐建明 ，馬隆喜，曹國順

（1.甘肅省草原技術(shù)推廣總站，蘭州 730010；2.甘肅省夏河縣草原站）

目前，我國有90%的可利用天然草原不同程度的退化，草原生態(tài)環(huán)境日益惡化，直接影響到牧民的生產(chǎn)、生活和牧區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。而造成草原大面積退化的原因，除自然因素外，草原超載過牧是一個很重要的因素。消除超載過牧現(xiàn)象，一方面需要牧民按照草原的合理載畜能力進行生產(chǎn)，另一方面需要草原執(zhí)法部門對超載過牧現(xiàn)象進行懲治，這就需要有一個針對各行政單位的天然草原的合理載畜能力評價。本文通過先進的3S技術(shù)對地面監(jiān)測數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)進行分析，對夏河縣各行政鄉(xiāng)的天然草原的合理載畜能力進行分析評價，為草原生產(chǎn)和草原執(zhí)法提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

夏河縣位于甘肅省西南部，甘南藏族自治州西北部，東經(jīng) 101°42′～103°24′，北緯 34°32′～35°34′。地處青藏高原東北端，與黃土高原交接，地勢西北高東南低，海撥2 200～3 600 m。境內(nèi)大陸高原性氣候特征明顯，寒冷陰濕，長冬無夏，牧草生長期短，光、熱、水匹配不良，≥10℃有效積溫684～1 200℃，冰雹、霜凍、強降溫、暴風(fēng)雪、洪澇等氣象性災(zāi)害頻繁而嚴重。土地總面積62.73萬hm2，其中天然草原面積50.27萬hm2，占土地總面積的80.1%，可利用草場占草場總面積的98%。水資源較為豐富，黃河支流大夏河和洮河貫穿境內(nèi)東部和南部。

2 數(shù)據(jù)源及研究方法

2.1 地面測產(chǎn)數(shù)據(jù) 選取夏河縣（包括合作市）的重點草地類型區(qū)，于2008年、2009年8月對各類草地進行野外測產(chǎn)，草本樣方為1 m2，灌木樣方為10 m×10 m，共采集75個地面測產(chǎn)數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)還包括經(jīng)緯度（精度為5 m），群落組成、優(yōu)勢種、蓋度、高度等數(shù)據(jù)，為模型分析提供參考信息。

2.2 MODIS數(shù)據(jù)

2.2.1 MODIS數(shù)據(jù)預(yù)處理 采用與地面測產(chǎn)同期的中科院地理科學(xué)與資源研究所全球變化信息研究中心接收的MODIS數(shù)據(jù)，經(jīng)輻射糾正和地理糾正生成標(biāo)準(zhǔn)的MODIS 1B數(shù)據(jù)。對MODIS 1B數(shù)據(jù)進行BOWTIE處理、大氣校正、幾何精校正和去云處理［1］，每個像元為250 m ×250 m。

2.2.2 歸一化植被指數(shù)NDVI的計算 選取MODIS數(shù)據(jù)的 1、2 通道，采用以下公式［2］：NDVI=（NIR-RED）/（NIR+RED）

式中：RED為紅波段，NIR為近紅外波段。

計算并提取出相應(yīng)地面監(jiān)測點的NDVI值，共得到2種草地類型75個NDVI值，與75個地面測產(chǎn)數(shù)據(jù)相對應(yīng)。

2.3 草地草產(chǎn)量估產(chǎn)模型的建立和生產(chǎn)力反演 利用75對地面監(jiān)測點草原鮮草產(chǎn)量的實測數(shù)據(jù)和與之對應(yīng)的NDVI值建立估產(chǎn)指數(shù)模型。在Erdas中利用指數(shù)模型對全縣2008年、2009年草產(chǎn)量進行了反演，得出全縣產(chǎn)草量分布圖，統(tǒng)計各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的產(chǎn)草量的最大值、最小值、平均值，并通過moder模塊將反演產(chǎn)草量轉(zhuǎn)化為載畜量，并繪制全縣載畜能力分布圖。2008年地面監(jiān)測點對應(yīng)的反演產(chǎn)量，與實測產(chǎn)量作t檢驗，對估產(chǎn)模型進行驗證。提出的草原可食鮮草產(chǎn)量、載畜能力計算采用如下公式［3-4］：

注：羊單位日食量為1.8 kg標(biāo)準(zhǔn)干草。

3 結(jié)果與分析

3.1 建立夏河縣草原估產(chǎn)模型y=299.406 9e0.0004x，R2=0.51。用2008年的146個地面樣方產(chǎn)量與用估產(chǎn)模型反演的產(chǎn)量進行t檢驗，差異不顯著（P>0.05）。此模型可以反演實際產(chǎn)草量［5］。

3.2 在ArcGIS中統(tǒng)計出夏河縣各鄉(xiāng)的鮮草產(chǎn)量及理論載畜量［6］（見表1），結(jié)果顯示，夏河縣全縣平均鮮草產(chǎn)量為5 824 kg/hm2，平均載畜能力為1.46羊單位/（hm2·年），其中曲奧、科才、?？迫l(xiāng)的平均鮮草產(chǎn)量、平均載畜能力最高，在 6 000 kg/hm2、1.5 羊單位/（hm2·年）以上，卡加曼最低，在4 500 kg/hm2、1.1羊單位/（hm2·年）以下。

表1 夏河縣各鄉(xiāng)草原產(chǎn)草量及理論載畜量

4 討論

4.1 用2009年的地面數(shù)據(jù)結(jié)合NDVI數(shù)據(jù)建立了估產(chǎn)模型，并用2008年的地面數(shù)據(jù)對估產(chǎn)模型進行驗證，證明估產(chǎn)模型本身的正確性及跨年度使用性。但仍發(fā)現(xiàn)反演值與地面監(jiān)測值差距稍大。將估產(chǎn)模型真正用于草原產(chǎn)量估測，天然草原產(chǎn)草量的估測作為合理載畜能力評價的中間紐帶，聯(lián)系著有限的地面監(jiān)測數(shù)據(jù)和全縣各點的載畜量，它的準(zhǔn)確度至關(guān)重要，因此，還需對估產(chǎn)模型進行微調(diào)。同時兩年的數(shù)據(jù)在說服力上也稍顯單薄。

4.2 本文給出的平均理論載畜量、理論載畜量范圍乘以全縣、全鄉(xiāng)、或牧民承包的天然草原面積，可計算出每家牧戶的合理養(yǎng)畜量，可將此數(shù)據(jù)作為草原載畜能力評價的依據(jù)。一方面提供給牧民，使其在此基礎(chǔ)上進行有計劃地放牧生產(chǎn)，即全年實際總載畜量不能超過此數(shù)據(jù)，也不能過低于此數(shù)據(jù)，達到草畜平衡；另一方面提供給草原執(zhí)法部門，可作為草原超載執(zhí)法的一種數(shù)據(jù)依據(jù)，超過此數(shù)據(jù)可視為超載過牧現(xiàn)象，依法進行懲治。但本研究結(jié)果的合理性還需進一步驗證。

4.3 在有精確的各牧戶的草場承包區(qū)域圖后，可以在ArcGIS中計算出各牧戶的草場理論載畜量，從而增加草原超載執(zhí)法的準(zhǔn)確度和公正性。

［1］董永平，吳新宏，戎郁萍.草原遙感監(jiān)測技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］王兮之，杜國楨，梁天剛，等.基于RS和GIS的甘南草地生產(chǎn)力估測模型的構(gòu)建及其降水量空間分布模式的確立［J］.草業(yè)學(xué)報，2001（2）：95-102.

［3］蘇大學(xué)，孟友達，武保國，等.天然草原合理載畜量的計算［S］.中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T635-2002），2002.

［4］楊俊基，俞聯(lián)平，李昀，等.3S技術(shù)與地面調(diào)查相結(jié)合的涼州區(qū)草地資源現(xiàn)狀及生產(chǎn)力評價［J］.中國草食動物，2010，30（2）：46-49.

［5］趙冰茹，劉闖，劉愛軍，等.利用MODIS-NDVI進行草地估產(chǎn)研究——以內(nèi)蒙古錫林郭勒草地為例［J］.草業(yè)科學(xué)，2004，21（8）：12-15.

［6］吳秀芹.Arcgis 9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.