薩其日拉　敖登高娃

摘 要： 本文以位于大興安嶺中山山地向科爾沁沙地過渡帶的阿魯科爾沁旗為研究對象，以1990年、2000年和2014年三期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、結(jié)合阿魯科爾沁旗統(tǒng)計年鑒、氣象氣候等資料，借助ENVI5.1和ARCGIS10.2軟件，對阿魯科爾沁旗草地退化現(xiàn)狀特征、時空變化規(guī)律進行了研究，研究表明：2014年阿魯科爾沁旗草地退化指數(shù)（GDI）為2.99，屬于中度退化等級，研究區(qū)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（蘇木）草地退化指數(shù)（GDI）值在2.65～3.3之間，區(qū)域之間有一定的差異性，但整體上均處于中度退化的狀態(tài)。草地退化狀況空間分布特征為，南部和中南部地區(qū)草地退化較為嚴重，主要以中度退化草地為主，伴有重度退化草地；中部和中北部地勢偏高的林牧區(qū)草地退化狀況相對較輕，主要以輕度退化草地與中度退化草地相間分布，草地整體狀況相對較好；最北端基本形成了無明顯退化草地、輕度退化草地和中度退化草地相間分布的格局。

關(guān)鍵詞： 草地退化； 草地退化指數(shù)（GDI）； 時空分布特征； 阿魯科爾沁旗

1. 引言

內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗位于大興安嶺中山山地向科爾沁沙地的過渡帶，是自治區(qū)畜牧業(yè)基地之一，在長期的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)過程中草地生態(tài)環(huán)境被嚴重破壞，草地退化較嚴重，基于此本文以阿魯科爾沁旗為研究區(qū)域，以1990年、2000年和2014年三期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助ENVI5.1和ARCGIS10.2軟件，獲取3期土地利用數(shù)據(jù)。以土地利用分類數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用遙感反演的方法獲得研究區(qū)1990年、2000年和2014年草地植被蓋度，以植被蓋度作為草地退化的遙感監(jiān)測指標，分析研究近25年研究區(qū)草地退化的時空變化特征，擬為內(nèi)蒙古自治區(qū)草地退化遙感監(jiān)測和減緩草地退化提供參考依據(jù)。

2. 研究區(qū)概況

2.1 自然條件

阿魯科爾沁旗（簡稱阿旗）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，赤峰市東北部。地理位置在北緯43°21′43″～45°24′20″，東經(jīng)119°02′15″～121°01′。東部與通遼市扎魯特旗、開魯縣接壤，西與巴林左旗、巴林右旗為鄰，南與開魯縣、翁牛特旗隔河相望，北和錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗、東烏珠穆沁旗毗連。阿魯科爾沁旗南北狹長最長達232km，東西最寬約114km，總面積為14277km2。

阿魯科爾沁旗地處大興安嶺南段山地東麓，地質(zhì)構(gòu)造系新華夏構(gòu)造帶東段、西拉沐淪河構(gòu)造帶北側(cè)。地貌地勢表現(xiàn)為山巒起伏、丘陵廣布、平川狹長，總體為北西高、東南低，海拔最高1540m，最低261m，平均海拔430m，是大興安嶺中山山地向科爾沁沙地過渡帶。年均氣溫5.5℃，年日照時數(shù)2760小時～3030小時，極端最高氣溫40.6℃，極端最低氣溫-32.7℃，年平均積溫2900℃～3400℃，年均降雨量300mm～400mm，無霜期95天～140天，屬典型的大陸型氣候。

2.2 社會經(jīng)濟概況

阿魯科爾沁旗下轄14個鄉(xiāng)（蘇木）鎮(zhèn)和一個天山辦事處，245個村（嘎查），總?cè)丝?9.6萬人，共有13個民族，蒙古族人口11.3萬人，漢族人口17.6萬人，形成蒙古族為主體，漢族占多數(shù)，以牧業(yè)為主，農(nóng)牧結(jié)合多種經(jīng)濟兼營的蒙古民族聚居的農(nóng)牧業(yè)地區(qū)。全旗有效灌溉面積41.5萬畝，主要農(nóng)作物以糧豆為主，玉米播種面積41萬畝、谷子37萬畝、綠豆106萬畝。全旗大小畜存欄179萬頭（只）。

3. 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本研究選用三期遙感影像即1990年生長季（5月份～9月份）和2000年生長季（5月份～9月份）以及2014年生長季（5月份～9月份）的LANDSATTM影像作為數(shù)據(jù)源。對其進行幾何糾正、配準、融合、裁剪等預(yù)處理。

社會、經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，反映阿魯科爾沁旗社會、經(jīng)濟、人口及畜牧業(yè)發(fā)展狀況的數(shù)據(jù)，均來自1990年～2014年的“阿魯科爾沁旗統(tǒng)計年鑒”。

3.2 研究方法

3.2.1 植被蓋度的計算

植被蓋度與歸一化植被指數(shù)NDVI之間存在著極顯著直線相關(guān)關(guān)系[4]。在遙感監(jiān)測植被蓋度中，通常利用植被蓋度與NDVI之間關(guān)系估算區(qū)域植被蓋度，其計算公式如下[5、6]：

（1）

式中：fI為植被覆蓋度；I為像元NDVI值；Imin為裸土最小NDVI值，Imax為純草地最大NDVI值。

3.2.2 草地退化遙感監(jiān)測和評價指標體系的建立

草地退化遙感監(jiān)測和評價指標體系的建立是以草地退化遙感監(jiān)測的國家標準（GB19377-2003）[7]為依據(jù)，逐像元計算研究區(qū)1990年、2000年和2014年草地最大植被蓋度作為未退化草地的植被蓋度，在綜合參考了相似區(qū)域的研究成果[8]的基礎(chǔ)上將草地退化等級分為四級，分別為無明顯退化、輕度退化、中度退化及重度退化，并確定草地退化遙感監(jiān)測和評價指標、標準以及等級劃分方法和評分（表1）[9]。

在劃分研究區(qū)草地退化等級的基礎(chǔ)上，采用草地退化指數(shù)（GDI）來表示研究區(qū)地區(qū)草地退化狀況。草地退化指數(shù)計算公式為[9]：

（2）

式中：GDI為草地退化指數(shù)；為草地退化等級的評分；為草地退化等級的分布面積（ha）；為研究區(qū)草地總面積（ha）。

表2 阿魯科爾沁旗草地退化遙感監(jiān)測與評價指標綜合判別

[草地退化指數(shù)＼&草地退化狀態(tài)＼&GDI≤1.5＼&無明顯退化＼&1.5

GDI值越大，表明草地退化程度越嚴重，草地退化指數(shù)共劃分為以下4個區(qū)間，分別對應(yīng)不同的草地退化程度（表2）[10]。

4. 草地退化現(xiàn)狀總體特征分析

阿魯科爾沁旗2014年草地總面積978519ha，草地退化等級分為重度退化草地、中度退化草地、輕度退化草地和無明顯退化草地4級。各等級退化草地所占比例差別較大，研究區(qū)無明顯退化草地僅占草地總面積的1.23%，其面積約為12067ha；輕度退化草地占15.98%，其面積約156347ha；中度退化草地占65.10%，分布面積約636977ha；重度退化草地面積占17.69%，分布面積約為173128ha。

從2014年草地退化狀況的總體特征來看，阿魯科爾沁旗草地退化指數(shù)（GDI）為2.99，屬于中度退化等級，研究區(qū)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（蘇木）草地退化指數(shù)（GDI）值在2.65～3.3之間，區(qū)域之間有一定的差異性。其中，巴拉奇如德蘇木草地退化最為嚴重，草地退化指數(shù)為3.3，草地處于中度退化到接近于重度退化的狀態(tài)，賽罕塔拉蘇木草地退化最輕，草地退化指數(shù)為2.65，屬于中度退化接近于輕度退化的狀態(tài)，其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)（蘇木）草地退化情況均處于中度退化的狀態(tài)。

阿魯科爾沁旗2014年草地退化狀況空間分布特征為（圖1），阿魯科爾沁旗南部地區(qū)草地退化較為嚴重，其中接近于科爾沁沙地一帶的巴拉奇如德蘇木、紹根鎮(zhèn)以及地處阿魯科爾沁旗中西部農(nóng)林區(qū)的先鋒鄉(xiāng)、天山口鎮(zhèn)草地退化較為嚴重，主要以中度退化草地為主，伴有重度退化草地；相對而言中部和中北部地勢偏高的林牧區(qū)草地退化狀況相對較輕，其中中部和中東部地區(qū)輕度退化草地與中度退化草地相間分布，草地整體狀況較好，中西部地區(qū)退化較嚴重，以重度退化草地與中度退化草地相間分布，中北部及北段基本形成了無明顯退化草地、輕度退化草地和中度退化草地相間分布的格局。由此可見，研究區(qū)沙地及其周圍氣候變化較為敏感區(qū)域和交通要道沿線等人類活動較為頻繁區(qū)域的草地退化相對嚴重。

5. 草地退化指數(shù)及其變化特征分析

1990年至2014年的25年期間，阿魯科爾沁旗整體草地退化指數(shù)（GDI）的多年平均值為3.28，處于草地中度退化等級，阿魯科爾沁旗草地退化指數(shù)的最大值達到3.94（1990年），最小值為2.65（2014年），變化率也達到了-15.96%。可見，阿魯科爾沁旗草地退化總體情況整體變化較大，并在中度退化至重度退化等級之間波動。在1990年，研究區(qū)整體草地退化指數(shù)（GDI）為3.56，處于草地重度退化等級，到2000年，研究區(qū)草地退化情況略有緩解，整體草地退化指數(shù)（GDI）為3.25，處于草地中度退化等級，與1990年相比，草地退化指數(shù)下降了0.31，降幅達到-8.68%。從2000開始，研究區(qū)區(qū)草地退化態(tài)勢繼續(xù)緩減，到2014時，研究區(qū)整體草地退化指數(shù)變?yōu)?.99，比1990年下降了0.57，約下降了16%，比2000年下降了0.26，約下降了15.96%，草地退化狀態(tài)也處于中度退化等級，草地退化雖然有所緩減但整體情況依然很嚴重。在總體上，近25年以來阿魯科爾沁旗草地退化情況一直很嚴重，但是有進一步緩解趨勢。

在1990年至2014的25年期間，阿魯科爾沁旗草地退化情況地區(qū)差異較明顯。南部及中南部地區(qū)草地退化程度較為嚴重。1990年南部及中南這幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)草地退化指數(shù)值都大于3.5，整個區(qū)域草地退化指數(shù)平均值為3.73，草地退化等級處于重度退化狀態(tài)。到2000年草地退化狀態(tài)有所緩減，區(qū)域草地退化指數(shù)平均值為3.46，草地由重度退化緩減為中度退化狀態(tài)。到2014年草地退化狀態(tài)進一步緩減，區(qū)域草地退化指數(shù)平均值降低為3.05。1990年中部地區(qū)草地退化平均值為3.57，屬于重度退化狀態(tài)。2000年區(qū)域草地退化指數(shù)平均值降低至3.09，區(qū)域草地總體上屬于中度退化狀況，與1990年相比有了一定好轉(zhuǎn)。2014年區(qū)域草地退化指數(shù)平均值為2.91，因此草地植被恢復(fù)情況在2000年的基礎(chǔ)上有進一步的好轉(zhuǎn)。25年間中部地區(qū)所屬各鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇木草地退化指數(shù)逐年變小，草地總體上呈現(xiàn)出逐年恢復(fù)的態(tài)勢；北部地區(qū)草地退化狀況呈現(xiàn)出逐年恢復(fù)的趨勢，草地退化指數(shù)由1990年的3.22減緩到2000年的2.71和2014年的2.8，整體上也處于中度退化狀態(tài)，但其退化程度與中部、中南部及南部比較相對較好，屬于全旗草地整體狀況最好的地帶。總體上近25年以來阿魯科爾沁旗草地退化情況由重度退化緩減為中度退化，草地退化情況具有緩解的趨勢，但整體草地退化程度都處于中度退化等級，草地退化形勢依然很嚴峻。草地退化區(qū)域之間差異較明顯，南部和中南部退化最嚴重且草地退化指數(shù)值也最高，北部草地退化程度相對最輕，草地退化指數(shù)值相對較小，中部草地退化程度介于前兩者之間，總體呈現(xiàn)出由北向南草地退化程度逐漸加劇的趨勢。

6. 結(jié)論

近25年以來，阿魯科爾沁旗草地退化指數(shù)由1990年的3.56下降到2000年的3.25，最后到2014年的2.99，草地退化情況由重度退化緩減為中度退化，草地退化情況具有緩解的趨勢，但整體草地退化程度都處于中度退化等級，草地退化形勢依然較嚴峻。草地退化區(qū)域之間差異較明顯，南部和中南部退化最嚴重且草地退化指數(shù)值也最高，北部草地退化程度相對最輕，草地退化指數(shù)值相對較小，中部草地退化程度介于前兩者之間，總體呈現(xiàn)出由北向南草地退化程度逐漸加劇的趨勢。

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