趙志平+肖能文+全占軍+李春輝+楊印+付夢娣+常明+

摘要：基于遙感圖像解譯的1990、2000和2010年3期土地覆被/利用結果，分析了21年間黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況及其變化過程，揭示其變化的氣候和經(jīng)濟驅動因子。結果表明，1990—2010年黃旗海流域高覆蓋草地面積不斷減少，主要是降水量和濕潤指數(shù)下降導致的；林地面積前期有所減少，后期增加較多，可能與降水量和濕潤指數(shù)下降、京津風沙源治理工程開展有關；旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，可能與經(jīng)濟高速發(fā)展導致旱地被占用有關。1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)大幅下降，前期主要是由土地退化指數(shù)下降主導的，后期是由土地退化指數(shù)下降、生物豐度指數(shù)下降和植被覆蓋指數(shù)下降共同主導的。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為36.73，屬于一般級別中的較低水平。

關鍵詞：土地利用；生態(tài)系統(tǒng)狀況；黃旗海流域

中圖分類號：F301.2文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０14）08－1779-03

Ecosystem Condition and Changing Characteristics of Huangqihai Basin

ZHAO Zhi-ping1，XIAO Neng-wen1，QUAN Zhan-jun1，LI Chun-hui2，YANG Yin2，F(xiàn)U Meng-di1，CHANG Ming1

(1.Insititute of ecological environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012, China; 2. Government of Chahar Right Front Banner, Ulanqab, Inner Mongolia Autonomous Region, Chahar Right Front Banner 012200, Inner Mongolia, China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｃｏｖｅｒｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ Ｈｕａｎｇｑｉｈａｉ ｂａｓｉｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ ｉｎ １９９０， ２０００， ２０１０， ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｈｕａｎｇｑｉｈａｉ ｂａｓｉｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄｕｒｉｎｇ １９９０ ａｎｄ ２０１０， ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｄｅｎｓｅ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｄｅｘ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ． Ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｄｕｒｉｎｇ １９９０ ａｎｄ ２０００ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ２０００ ａｎｄ ２０１０， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ， ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｄｅｘ， ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ－Ｔｉａｎｊｉｎ ｗｉｎｄ ａｎｄ ｓａｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｆｒｏｍ １９９０ ｔｏ ２０１０， ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｃｒｏｐｌａｎｄ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｔ ｌａｎｄ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ Ｈｕａｎｇｑｉｈａｉ ｂａｓｉｎ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ａｓ ｃｌｉｍａｔｅ ａｒｉｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ Ｈｕａｎｇｑｉｈａｉ ｂａｓｉｎ． Ｔｈｉｓ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｃｌｉｎｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｄｕｒｉｎｇ １９９０ ａｎｄ ２０００， ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｃｌｉｎｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒａｇｅ ｉｎｄｅｘ ｄｕｒｉｎｇ ２０００ ａｎｄ ２０１０． Ｉｎ ２０１０， ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ３６．７３， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｉｎ ａ ｌｏｗ ｌｅｖｅｌ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｎｄ ｕｓｅ； ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ； Ｈｕａｎｇｑｉｈａｉ ｂａｓｉｎ

隨著氣候變化、人口增長、環(huán)境污染、能源短缺等諸多全球性問題的日益突出，人類活動與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用研究越來越受到重視［1］。人類正以前所未有的速度和規(guī)模改變著人類賴以生存的地球環(huán)境，從而產(chǎn)生了一系列的全球環(huán)境問題［2］。

黃旗海位于內蒙古自治區(qū)烏蘭察布市察哈爾右翼前旗境內中部，該旗東接興和縣，南鄰豐鎮(zhèn)市，西靠卓資縣，北與察哈爾右翼后旗相連接。黃旗海流域是封閉性內陸流域，分布有河流、湖泊、鹽沼等濕地類型，是自然形成的多類型、多層次的復雜生態(tài)系統(tǒng)，具有水陸過渡性、系統(tǒng)脆弱性、功能多樣性和結構復雜性特征，支撐著較高的生產(chǎn)力。黃旗海流域在中國西北生態(tài)安全中具有重要功能和作用，是京津生態(tài)屏障的重要組成部分，同時黃旗海及周邊濕地是中國西北地區(qū)生物多樣性較為豐富的區(qū)域之一，也是鳥類遷徙的重要棲息地。２０世紀５０年代，黃旗海湖面面積為１３０ ｋｍ２，６０年代黃旗海湖面面積減少至１１０ ｋｍ２。近年來，由于工農業(yè)用水量增大，黃旗海湖面面積逐步縮小，引發(fā)了包括植被退化、沿湖灘涂濕地堿化嚴重、動物棲息地頻臨喪失等一系列問題。２００８年黃旗海徹底干涸，直至２０１２年，由于較大的降水量湖面恢復至２６．７５ ｋｍ２。目前黃旗海流域的生態(tài)狀況不容樂觀，植被覆蓋度下降、濕地功能退化等生態(tài)環(huán)境問題依然存在。

本研究基于遙感圖像解譯的１９９０、２０００和２０１０年３期土地覆被／利用結果，分析了２１年間黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況及其變化過程，揭示其變化的氣候和經(jīng)濟驅動因子，為黃旗海流域土地可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善提供科學依據(jù)。

１研究區(qū)域概況

黃旗海是內蒙古八大湖泊之一，是中國西北地區(qū)著名的濕地之一。黃旗海流域涉及察右中旗東南部、察右后旗西南角、卓資縣東部、整個察右前旗以及豐鎮(zhèn)市北部。平均海拔１ ５５８ ｍ，年平均氣溫３．７２ ℃，年降水量３８０．２３ ｍｍ。黃旗海流域總面積為４６３９．３１ ｋｍ２，以黃旗海為中心，流域內１１條主要河流匯入該湖泊，分別為泉玉林河、霸王河、老平地泉河、呼和烏素河、磨子山河、隆盛莊河、謝家溝河、清水河、烏拉哈河、大巴河和納令溝河。黃旗海湖盆封閉，水質因礦物質沉淀而呈堿性。區(qū)內土壤類型以栗鈣土、草甸土和灰褐土為主，土地覆蓋／利用類型以高覆蓋草地和旱地為主。

２數(shù)據(jù)來源與方法

２．１數(shù)據(jù)來源

研究中使用到的氣象站點數(shù)據(jù)是由中國氣象局氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)下載（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｃ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ），數(shù)據(jù)項包括日平均溫度、日最高溫度、日最低溫度、風速、相對濕度、降水和日照時間。經(jīng)過進一步計算各氣象站點濕潤指數(shù)后，利用ＡＮＵＳＰＬＩＮ軟件插值成１ ｋｍ分辨率空間柵格數(shù)據(jù)［３，４］。植被凈初級生產(chǎn)力（ＮＰＰ）數(shù)據(jù)來源于美國ＭＯＤＩＳ １７Ａ３產(chǎn)品［５］；１∶１００ ０００土壤侵蝕強度數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心［６］。

２．２方法

２．２．１濕潤指數(shù)法采用美國陸地衛(wèi)星Ｌａｎｄｓａｔ １９９０、２０００和２０１０年ＴＭ遙感影像數(shù)據(jù)，根據(jù)劉紀遠等［７，８］提出的中國土地利用／土地覆被遙感分類系統(tǒng)，結合野外調查人機交互的解譯方法，生成黃旗海流域１９９０、２０００和２０１０年３期土地覆被／利用數(shù)據(jù)。濕潤指數(shù)［９］計算方法如公式（１）所示。

Ｉ■＝■－１×１００％（１）

式（１）中，Ｉｍ為濕潤指數(shù)；Ｐ為年降水量；ＥＴ０為潛在蒸散量，采用１９９８年聯(lián)合國糧農組織修訂后的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式［１０－１３］計算，如公式（２）所示。

EＴ０＝■（２）

式（２）中，Ｒ■為凈輻射照度；Ｇ為土壤通量；γ為干濕常數(shù)；Δ為飽和水汽壓曲線斜率；Ｕ２為２ ｍ高處的風速；ｅａ為實際水汽壓；ｅｓ為平均飽和水汽壓。凈輻射Ｒｎ的計算公式如公式（３）所示。

Ｒｎ＝０．７７×（０．２４8＋０．７５２■）Ｒｓｏ－σ■０．５６－０．２５■０．１＋０．９■（３）

式（３）中， σ為Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常數(shù)（４．９０３×１０－９ ＭＪ／（Ｋ４·ｍ２·ｄ）；Ｔｍａｘ，ｋ、Ｔｍｉｎ，ｋ分別為熱力學溫度的最高和最低值；ｎ為實際日照時間；Ｎ為可照射時間；Ｒｓｏ為晴天輻射照度。

２．２．２生態(tài)環(huán)境狀況分級標準參考ＨＪ／Ｔ １９２—２００６標準［１４］，從生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、土地退化指數(shù)３個方面構建指標體系，對１９９０、２０００和２０１０年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況進行評價。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)，將評價結果分為５級，即優(yōu)、良、一般、較差和差（表１）。

３結果與分析

３．１黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)

黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)變化如圖１所示，由圖１可知，１９９０—２００９年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)在波動中整體呈下降趨勢，氣候變化趨于干旱。

3.2黃旗海流域土地覆被/利用變化

1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，其中城市居民地和建設用地增加了6.12%，農村居民地和建設用地增加了3.61%。林地面積前期有所減少，后期增加較多。高覆蓋草地面積不斷減少，中覆蓋和低覆蓋草地面積先增加后減少。水體與沼澤面積先減少后增加，沙地、鹽堿地和裸巖石質地面積前期增加，后期減少（表2）。

3.3黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況變化

1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況總體呈下降趨勢（圖2）。1990年該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為50.18，屬于一般級別中的較高水平，植被覆蓋度中等，生物多樣性為一般水平，較適合人類生存，但有不適人類生存的制約性因子出現(xiàn)。其中土地退化指數(shù)最高，為78.29，表明該區(qū)內的生態(tài)系統(tǒng)在水土保持、防風固沙方面起著十分重要的作用；生物豐度指數(shù)最低，為33.15，表明該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結構類型中林地、高覆蓋草地面積較少。2000年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)下降10.80%，主要原因是土地退化指數(shù)下降了18.68%。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)比2000年下降17.95%，為36.73，屬于一般級別中的較低水平，主要是由土地退化指數(shù)下降22.97%所導致的，同時生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)下降幅度分別達到15.07%和13.37%。

4討論

內蒙古自治區(qū)黃旗海流域屬于半干旱地區(qū)，降水量對該區(qū)植被和生態(tài)系統(tǒng)十分重要。1990—2009年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)整體呈下降趨勢，氣候變化愈加干旱，對該區(qū)林地和高覆蓋草地植被生長十分不利。1990—2010年高覆蓋草地面積不斷下降可能與此有關。林地面積前期有所減少，后期增加較多，可能與降水量和濕潤指數(shù)下降、京津風沙源治理工程開展有關。京津風沙源治理工程在黃旗海流域實施10年，取得了有目共睹的生態(tài)建設成效，其中人工造林234.87 km2，飛播造林48.67 km2，封山育林222.00 km2，人工種草75.33 km2，圍欄封育天然草場106.53 km2，基本草牧場7.47 km2。1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，并且城市居民地和建設用地增加速率大于農村居民地和建設用地，可能與該區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展、第二和第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值不斷升高有關，經(jīng)濟發(fā)展必然會導致城市擴展和耕地占用。1990—2009年內蒙古烏蘭察布市GDP不斷增加，至2009年達到500.01億元，與此同時農業(yè)GDP比例不斷下降，2009年下降至15.64%。在上述背景下，1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)大幅下降，前期主要是由土地退化指數(shù)下降主導的，后期是由土地退化指數(shù)下降、生物豐度指數(shù)下降和植被覆蓋指數(shù)下降共同主導的。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為36.73，屬于一般級別中的較低水平。

參考文獻：

［１］ 劉紀遠，鄧祥征． ＬＵＣＣ時空過程研究的方法進展［Ｊ］． 科學通報，２００９，５４（２１）：３２５１－３２５８．

［２］ 趙捷，李蘭維，左軼璆． 包頭市土地利用變化及其經(jīng)濟驅動因素分析［Ｊ］． 江蘇農業(yè)科學，２０１２，４０（１０）：４１６－４２０．

［３］ ＨＵＳＴＣＨＩＮＳＯＮ Ｍ Ｆ． Ａｎｕｓｐｌｉｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ ４．２ Ｕｓｅｒ Ｇｕｉｄｅ［Ｍ］．Ｃａｎｂｅｒｒａ，Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ：Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００２．

［４］ ＨＵＳＴＣＨＩＮＳＯＮ Ｍ Ｆ． Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｓｐｌｉｎｅｓ－ｐａｒｔ Ⅰ：Ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｏｆ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｓｈｏｒｔ ｒａｎｇｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ，１９９８，２（２）：１３９－１５１．

［５］ ＺＨＡＯ Ｍ Ｓ， ＲＵＮＮＩＮＧ Ｓ Ｗ． Ｄｒｏｕｇｈｔ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｇｌｏｂａｌ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｎｅｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ２０００ ｔｈｒｏｕｇｈ ２００９［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３２９：９４０－９４３．

［６］ 趙曉麗，張增祥，劉斌，等． 基于遙感和ＧＩＳ的全國土壤侵蝕動態(tài)監(jiān)測方法研究［Ｊ］． 水土保持通報，２００２，２２（４）：２９－３０．

［７］ 劉紀遠，劉明亮，莊大方，等．中國近期土地利用變化的空間格局分析［Ｊ］．中國科學（Ｄ輯），２００２，３２（１２）：１０３３－１０３４．

［８］ 劉紀遠，布和敖斯爾．中國土地利用變化現(xiàn)代過程時空特征的研究——基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)［Ｊ］．第四紀研究，２０００，２０（３）：２３１－２３２．

［９］ ＴＨＯＲＮＴＨＷＡＩＴＥ Ｃ Ｗ． Ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏｗａｒｄ ａ ｒａｔｉｏｎａｌ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ［Ｊ］． Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ，１９４８，３８（１）：５５－９４．

［１０］ ＰＥＮＭＡＮ Ｈ Ｃ． Ｎａｔｕｒａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ， ｂａｒｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｇｒａｓｓ［Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ ｏｆ Ｌｏｎｄｏｎ，Ｓｅｒｉｅｓ Ａ， Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ，１９４８，１９３（１０３２）：１２０－１４５．

［１１］ ＡＬＬＥＮ Ｒ Ｇ， ＰＥＲＥＩＲＡ Ｌ Ｓ， ＲＡＥＳ Ｄ， ｅｔ ａｌ． Ｃｒｏｐ ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ－Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｃｒｏｐ ｗａｔｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ［ＥＢ／ＯＬ］． ｈｔｔｐ： ／／ｗｗｗ． ｆａｏ． ｏｒｇ ／ ｄｏｃｒｅｐ ／ ｘ０４９０ｅ ／ ｘ０４９０ｅ００．ｈｔｍ，１９９８－０５－０５．

［１２］ 尹云鶴，吳紹洪，鄭度，等． 近３０年我國干濕狀況變化的區(qū)域差異［Ｊ］． 科學通報，２００５，５０（１５）：１６３６－１６４２．

［１３］ 吳紹洪，尹云鶴，鄭度，等． 近３０年中國陸地表層干濕狀況研究［Ｊ］．中國科學（Ｄ輯），２００５，３５（３）：２７６－２８３．

［１４］ ＨＪ／Ｔ １９２—２００６，生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范（試行）［Ｓ］．

２數(shù)據(jù)來源與方法

２．１數(shù)據(jù)來源

研究中使用到的氣象站點數(shù)據(jù)是由中國氣象局氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)下載（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｃ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ），數(shù)據(jù)項包括日平均溫度、日最高溫度、日最低溫度、風速、相對濕度、降水和日照時間。經(jīng)過進一步計算各氣象站點濕潤指數(shù)后，利用ＡＮＵＳＰＬＩＮ軟件插值成１ ｋｍ分辨率空間柵格數(shù)據(jù)［３，４］。植被凈初級生產(chǎn)力（ＮＰＰ）數(shù)據(jù)來源于美國ＭＯＤＩＳ １７Ａ３產(chǎn)品［５］；１∶１００ ０００土壤侵蝕強度數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心［６］。

２．２方法

２．２．１濕潤指數(shù)法采用美國陸地衛(wèi)星Ｌａｎｄｓａｔ １９９０、２０００和２０１０年ＴＭ遙感影像數(shù)據(jù)，根據(jù)劉紀遠等［７，８］提出的中國土地利用／土地覆被遙感分類系統(tǒng)，結合野外調查人機交互的解譯方法，生成黃旗海流域１９９０、２０００和２０１０年３期土地覆被／利用數(shù)據(jù)。濕潤指數(shù)［９］計算方法如公式（１）所示。

Ｉ■＝■－１×１００％（１）

式（１）中，Ｉｍ為濕潤指數(shù)；Ｐ為年降水量；ＥＴ０為潛在蒸散量，采用１９９８年聯(lián)合國糧農組織修訂后的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式［１０－１３］計算，如公式（２）所示。

EＴ０＝■（２）

式（２）中，Ｒ■為凈輻射照度；Ｇ為土壤通量；γ為干濕常數(shù)；Δ為飽和水汽壓曲線斜率；Ｕ２為２ ｍ高處的風速；ｅａ為實際水汽壓；ｅｓ為平均飽和水汽壓。凈輻射Ｒｎ的計算公式如公式（３）所示。

Ｒｎ＝０．７７×（０．２４8＋０．７５２■）Ｒｓｏ－σ■０．５６－０．２５■０．１＋０．９■（３）

式（３）中， σ為Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常數(shù)（４．９０３×１０－９ ＭＪ／（Ｋ４·ｍ２·ｄ）；Ｔｍａｘ，ｋ、Ｔｍｉｎ，ｋ分別為熱力學溫度的最高和最低值；ｎ為實際日照時間；Ｎ為可照射時間；Ｒｓｏ為晴天輻射照度。

２．２．２生態(tài)環(huán)境狀況分級標準參考ＨＪ／Ｔ １９２—２００６標準［１４］，從生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、土地退化指數(shù)３個方面構建指標體系，對１９９０、２０００和２０１０年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況進行評價。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)，將評價結果分為５級，即優(yōu)、良、一般、較差和差（表１）。

３結果與分析

３．１黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)

黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)變化如圖１所示，由圖１可知，１９９０—２００９年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)在波動中整體呈下降趨勢，氣候變化趨于干旱。

3.2黃旗海流域土地覆被/利用變化

1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，其中城市居民地和建設用地增加了6.12%，農村居民地和建設用地增加了3.61%。林地面積前期有所減少，后期增加較多。高覆蓋草地面積不斷減少，中覆蓋和低覆蓋草地面積先增加后減少。水體與沼澤面積先減少后增加，沙地、鹽堿地和裸巖石質地面積前期增加，后期減少（表2）。

3.3黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況變化

1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況總體呈下降趨勢（圖2）。1990年該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為50.18，屬于一般級別中的較高水平，植被覆蓋度中等，生物多樣性為一般水平，較適合人類生存，但有不適人類生存的制約性因子出現(xiàn)。其中土地退化指數(shù)最高，為78.29，表明該區(qū)內的生態(tài)系統(tǒng)在水土保持、防風固沙方面起著十分重要的作用；生物豐度指數(shù)最低，為33.15，表明該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結構類型中林地、高覆蓋草地面積較少。2000年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)下降10.80%，主要原因是土地退化指數(shù)下降了18.68%。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)比2000年下降17.95%，為36.73，屬于一般級別中的較低水平，主要是由土地退化指數(shù)下降22.97%所導致的，同時生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)下降幅度分別達到15.07%和13.37%。

4討論

內蒙古自治區(qū)黃旗海流域屬于半干旱地區(qū)，降水量對該區(qū)植被和生態(tài)系統(tǒng)十分重要。1990—2009年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)整體呈下降趨勢，氣候變化愈加干旱，對該區(qū)林地和高覆蓋草地植被生長十分不利。1990—2010年高覆蓋草地面積不斷下降可能與此有關。林地面積前期有所減少，后期增加較多，可能與降水量和濕潤指數(shù)下降、京津風沙源治理工程開展有關。京津風沙源治理工程在黃旗海流域實施10年，取得了有目共睹的生態(tài)建設成效，其中人工造林234.87 km2，飛播造林48.67 km2，封山育林222.00 km2，人工種草75.33 km2，圍欄封育天然草場106.53 km2，基本草牧場7.47 km2。1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，并且城市居民地和建設用地增加速率大于農村居民地和建設用地，可能與該區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展、第二和第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值不斷升高有關，經(jīng)濟發(fā)展必然會導致城市擴展和耕地占用。1990—2009年內蒙古烏蘭察布市GDP不斷增加，至2009年達到500.01億元，與此同時農業(yè)GDP比例不斷下降，2009年下降至15.64%。在上述背景下，1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)大幅下降，前期主要是由土地退化指數(shù)下降主導的，后期是由土地退化指數(shù)下降、生物豐度指數(shù)下降和植被覆蓋指數(shù)下降共同主導的。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為36.73，屬于一般級別中的較低水平。

參考文獻：

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［１４］ ＨＪ／Ｔ １９２—２００６，生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范（試行）［Ｓ］．

２數(shù)據(jù)來源與方法

２．１數(shù)據(jù)來源

研究中使用到的氣象站點數(shù)據(jù)是由中國氣象局氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)下載（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｃ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ），數(shù)據(jù)項包括日平均溫度、日最高溫度、日最低溫度、風速、相對濕度、降水和日照時間。經(jīng)過進一步計算各氣象站點濕潤指數(shù)后，利用ＡＮＵＳＰＬＩＮ軟件插值成１ ｋｍ分辨率空間柵格數(shù)據(jù)［３，４］。植被凈初級生產(chǎn)力（ＮＰＰ）數(shù)據(jù)來源于美國ＭＯＤＩＳ １７Ａ３產(chǎn)品［５］；１∶１００ ０００土壤侵蝕強度數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心［６］。

２．２方法

２．２．１濕潤指數(shù)法采用美國陸地衛(wèi)星Ｌａｎｄｓａｔ １９９０、２０００和２０１０年ＴＭ遙感影像數(shù)據(jù)，根據(jù)劉紀遠等［７，８］提出的中國土地利用／土地覆被遙感分類系統(tǒng)，結合野外調查人機交互的解譯方法，生成黃旗海流域１９９０、２０００和２０１０年３期土地覆被／利用數(shù)據(jù)。濕潤指數(shù)［９］計算方法如公式（１）所示。

Ｉ■＝■－１×１００％（１）

式（１）中，Ｉｍ為濕潤指數(shù)；Ｐ為年降水量；ＥＴ０為潛在蒸散量，采用１９９８年聯(lián)合國糧農組織修訂后的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式［１０－１３］計算，如公式（２）所示。

EＴ０＝■（２）

式（２）中，Ｒ■為凈輻射照度；Ｇ為土壤通量；γ為干濕常數(shù)；Δ為飽和水汽壓曲線斜率；Ｕ２為２ ｍ高處的風速；ｅａ為實際水汽壓；ｅｓ為平均飽和水汽壓。凈輻射Ｒｎ的計算公式如公式（３）所示。

Ｒｎ＝０．７７×（０．２４8＋０．７５２■）Ｒｓｏ－σ■０．５６－０．２５■０．１＋０．９■（３）

式（３）中， σ為Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常數(shù)（４．９０３×１０－９ ＭＪ／（Ｋ４·ｍ２·ｄ）；Ｔｍａｘ，ｋ、Ｔｍｉｎ，ｋ分別為熱力學溫度的最高和最低值；ｎ為實際日照時間；Ｎ為可照射時間；Ｒｓｏ為晴天輻射照度。

２．２．２生態(tài)環(huán)境狀況分級標準參考ＨＪ／Ｔ １９２—２００６標準［１４］，從生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、土地退化指數(shù)３個方面構建指標體系，對１９９０、２０００和２０１０年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況進行評價。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)，將評價結果分為５級，即優(yōu)、良、一般、較差和差（表１）。

３結果與分析

３．１黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)

黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)變化如圖１所示，由圖１可知，１９９０—２００９年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)在波動中整體呈下降趨勢，氣候變化趨于干旱。

3.2黃旗海流域土地覆被/利用變化

1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，其中城市居民地和建設用地增加了6.12%，農村居民地和建設用地增加了3.61%。林地面積前期有所減少，后期增加較多。高覆蓋草地面積不斷減少，中覆蓋和低覆蓋草地面積先增加后減少。水體與沼澤面積先減少后增加，沙地、鹽堿地和裸巖石質地面積前期增加，后期減少（表2）。

3.3黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況變化

1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況總體呈下降趨勢（圖2）。1990年該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為50.18，屬于一般級別中的較高水平，植被覆蓋度中等，生物多樣性為一般水平，較適合人類生存，但有不適人類生存的制約性因子出現(xiàn)。其中土地退化指數(shù)最高，為78.29，表明該區(qū)內的生態(tài)系統(tǒng)在水土保持、防風固沙方面起著十分重要的作用；生物豐度指數(shù)最低，為33.15，表明該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結構類型中林地、高覆蓋草地面積較少。2000年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)下降10.80%，主要原因是土地退化指數(shù)下降了18.68%。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)比2000年下降17.95%，為36.73，屬于一般級別中的較低水平，主要是由土地退化指數(shù)下降22.97%所導致的，同時生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)下降幅度分別達到15.07%和13.37%。

4討論

內蒙古自治區(qū)黃旗海流域屬于半干旱地區(qū)，降水量對該區(qū)植被和生態(tài)系統(tǒng)十分重要。1990—2009年黃旗海流域年降水量和濕潤指數(shù)整體呈下降趨勢，氣候變化愈加干旱，對該區(qū)林地和高覆蓋草地植被生長十分不利。1990—2010年高覆蓋草地面積不斷下降可能與此有關。林地面積前期有所減少，后期增加較多，可能與降水量和濕潤指數(shù)下降、京津風沙源治理工程開展有關。京津風沙源治理工程在黃旗海流域實施10年，取得了有目共睹的生態(tài)建設成效，其中人工造林234.87 km2，飛播造林48.67 km2，封山育林222.00 km2，人工種草75.33 km2，圍欄封育天然草場106.53 km2，基本草牧場7.47 km2。1990—2010年黃旗海流域旱地面積不斷減少，居民地和建設用地不斷增加，并且城市居民地和建設用地增加速率大于農村居民地和建設用地，可能與該區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展、第二和第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值不斷升高有關，經(jīng)濟發(fā)展必然會導致城市擴展和耕地占用。1990—2009年內蒙古烏蘭察布市GDP不斷增加，至2009年達到500.01億元，與此同時農業(yè)GDP比例不斷下降，2009年下降至15.64%。在上述背景下，1990—2010年黃旗海流域生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)大幅下降，前期主要是由土地退化指數(shù)下降主導的，后期是由土地退化指數(shù)下降、生物豐度指數(shù)下降和植被覆蓋指數(shù)下降共同主導的。2010年生態(tài)系統(tǒng)狀況指數(shù)為36.73，屬于一般級別中的較低水平。

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