張志偉, 尹惠妍, 薛 杰, 余 波, 韓嘉華, 姜有為

〔1.西藏農牧學院 資源與環(huán)境學院, 西藏 林芝 860000; 2.西藏高原森林生態(tài)教育部重點實驗室(西藏農牧學院)， 西藏 林芝 860000； 3.中國科學院 新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室, 新疆 烏魯木齊 830011; 4.新疆策勒荒漠草地生態(tài)系統國家

荒漠化被稱為地球的“癌癥”，它不僅造成土地資源流失，還威脅著全球的碳循環(huán)和生物多樣性，荒漠化如同全球變暖一樣[1]，已成為全球人類面臨的最嚴峻的環(huán)境問題之一[2-4]。據第5次全國荒漠化監(jiān)測顯示[5]，截至2014年，全國荒漠化面積約為2.61×106km2，約占國土面積的27.20%。西藏自治區(qū)的荒漠化面積在全國第三位，面積約為4.33×105km2，約占整個西藏自治區(qū)面積的35.21%。

荒漠化也是青藏高原主要的生態(tài)環(huán)境問題之一，特別對當地居民的生產生活造成極大的危害，西藏地區(qū)的荒漠化的主要危害形式是沙害。目前有關荒漠化過程及其空間分異特征、植被蓋度、土壤侵蝕、微生物及防治有大量的研究[6-9]。在荒漠化分類方面的研究主要有，前蘇聯地理學家.奧布魯切夫[10]根據地面物質組成以及地表形態(tài)等因素，把荒漠分為5個類型；劉淑珍[11]提出以主導營力和表現形式為劃分指標，將全國劃分為4個類型和13個亞類；楊景春等[12]將干旱區(qū)荒漠類型劃分為沙漠、泥漠、礫漠和巖漠等4類；丁國棟[13]在荒漠化評價中提出以植被作為主要評價因子。楊昕等[14]將草原荒漠化分為輕度荒漠化、中度荒漠化、嚴重荒漠化和極嚴重荒漠化；朱剛等[15]分析了陜西省荒漠化多年動態(tài)變化；楊發(fā)相等[16]研究探討新疆干旱區(qū)的荒漠分類系統。王樹祥等[17]提出了一種荒漠化提取模型。對青藏高原的高寒地區(qū)荒漠以及荒漠化類型的研究相對較少，目前對于西藏地區(qū)荒漠化的研究主要集中于荒漠化動態(tài)監(jiān)測、沙化土壤特性研究、沙漠化分布等，李森等[18]將青藏高原沙漠化區(qū)劃為9區(qū)23亞區(qū)；于海洋等[19]對西藏境內的荒漠化土地現狀及動態(tài)變化進行監(jiān)測研究;李慶等[20]分析了青藏高原沙漠化土地的空間分布及分區(qū)；張志偉等[21]對堆龍德慶區(qū)荒漠進行區(qū)劃。周啟龍等[22]以西藏西部典型的沙化草地為研究對象，分析草地根系分布與土壤理化性質的關系。袁佩新等[23]將整個青藏高原的沙漠化區(qū)域進行區(qū)劃，在西藏土地沙漠化宏觀分區(qū)中，拉薩市城關區(qū)屬于嚴重沙漠化區(qū)，土地沙漠化僅是土地荒漠化的一種。本文在縣級尺度上對荒漠化區(qū)域進行劃分，并分析不同荒漠類型的物質組成、分布規(guī)律以及類型特征，為研究不同荒漠類型形成的過程，制定不同荒漠類型的防治措施提供參考。

1 區(qū)域概況

拉薩市城關區(qū)屬于西藏“一江兩河”流域(雅魯藏布江、拉薩河、年楚河的中部流域地區(qū))，地處雅魯藏布江支流拉薩河中游河谷平原地帶，地勢南北高、中間低。地理位置為29°30′46.80″—29°48′3.60″N，91°1′15.60″—91°18′14.40″E，海拔為3 595～5 613 m。境內既有高俊的山脈，又有深切的溝谷，地形復雜多樣，且多冰川、戈壁、裸石等地貌。城關區(qū)主要有3種氣候類型[24]，分別為高原溫帶季風半干旱氣候區(qū)、高原亞寒帶季風半干旱氣候區(qū)、高原寒帶季風干旱氣候區(qū)。年日照時數3 000 h以上，故有“日光城”之美稱，冬季不冷夏季不熱。年降水量約為420 mm，年蒸發(fā)量2 344.6 mm，導致氣候環(huán)境長期干燥，有利于荒漠的形成。該區(qū)域內荒漠化土地類型眾多、分布廣泛、危害嚴重，是區(qū)內荒漠化問題較嚴重的地區(qū)之一[25]。

2 數據來源及研究方法

在全面收集分析關于高寒荒漠研究資料的基礎上，兩次對城關區(qū)的不同土地利用類型進行實地調查，根據分類系統的分類原則及分類指標，初步建立的高寒地區(qū)荒漠分類體系。利用GIS制圖技術，對城關區(qū)遙感圖像進行處理，結合遙感影像解譯知識[26]，根據野外調查結果，建立不同荒漠類型解譯標志庫，完成城關區(qū)荒漠類型預解譯圖，再次到實地進行調查驗證，進一步校正高寒地區(qū)荒漠化分類結果。

2.1 資料收集

通過查閱有關青藏高原高寒地區(qū)荒漠、荒漠化研究資料。收集城關區(qū)的遙感影像(來源于USGS共享數據的2018年Landsat 7的TM影像，圖像空間分辨率為30 m；采用 Google Earth 15級數據(91衛(wèi)圖企業(yè)版下載)，成像時間為2018年11月、2019年11月、2020年1月，影像分辨率為 4 m)，2000—2018年MODIS影像數據(https:∥modis.gsfc.nasa.gov/data/dataprod/mod13.php)，分辨率為250 m，ALOS 12.5 m DEM數據(91衛(wèi)圖企業(yè)版下載)、全國土地利用類型遙感監(jiān)測空間分布數據(http:∥www.resdc.cn/Datalist1.aspx?FieldTyepID=1,3)，1∶100萬城關區(qū)數字地貌圖(來源于《中華人民共和國地貌圖集(1∶100萬)》)、氣候區(qū)劃圖(來源于《西藏自治區(qū)縣級氣候區(qū)劃》)、土壤圖(https:∥www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=260)、植被圖(來源于《1∶10萬中國植被圖集》)等資料。

2.2 野外調查

通過對城關區(qū)的土地利用類型進行初步的分析，選擇有代表性、可行性高且安全的路線，于2019年8月，2020年9月兩次對城關區(qū)的不同荒漠類型進行實地調查，獲取沿線典型荒漠類型的基礎地理數據及地表物質組成數據。

2.3 荒漠劃分原則與指標

參考相關學者[4，27]提出的荒漠分類方法，以張志偉等[23]提出的高寒地區(qū)荒漠類型的劃分原則和指標的基礎上，以分級分類、主導因子、利于荒漠化防治及環(huán)境保護為原則，以氣候區(qū)劃、地表物質組成、地貌成因及類型、植被覆蓋度等為主要分類指標。

2.4 分類方法

本研究建立的荒漠化分類的劃分原則及指標，首先以氣候區(qū)劃作為劃分指標。城關區(qū)主要有3種氣候類型區(qū)，其中高原溫帶季風半干旱氣候區(qū)主要是海拔小于4 200 m的拉薩河等河流的河谷地帶及山前沖洪積平原，高原亞寒帶季風區(qū)主要是海拔在4 200～4 500 m的區(qū)域。高原寒帶季風干旱氣候區(qū)主要分布在海拔4 500 m以上的高山地區(qū)。將高原溫帶季風半干旱氣候區(qū)、高原亞寒帶季風半干旱區(qū)劃分為干旱荒漠區(qū)，將高原寒帶季風干旱氣候區(qū)劃分為高寒荒漠區(qū)。其次，以地表物質組成作為劃分指標，在一級荒漠類型的基礎上，通過野外調查，并結合TM影像、Google earth等數據資料，將基巖裸露的山地以及長期受重力、流水、凍融等作用下形成的大粒石等風化產物覆蓋的區(qū)域劃分為巖漠；將由砂、礫或卵石組成的沖積、洪積區(qū)域劃分為礫漠；將由地表物質主要由大于1 mm的粗砂和1～2 mm的極粗砂和較小的礫石組成的山地、丘陵等荒漠草原區(qū)域劃分為沙礫漠；將受季節(jié)性河流影響的泥沙沉積區(qū)，在旱季時，由于干旱和風的作用引起土地沙化的區(qū)域劃分為沙漠。第三步，以地貌類型及成因作為劃分指標，在二級分類結果的基礎上，不同的地貌成因，如沖積、洪積、沖積洪積、侵蝕剝蝕、冰緣作用、冰川冰緣作用等，結合不同地貌類型如：平原、丘陵、高山、極高山等劃分3級荒漠類型。最后，以植被蓋度為劃分指標，由于植被蓋度受到水熱變化的影響較大，結合分類體系，在三級分類的基礎上，將植被蓋小于30%的區(qū)域劃分為低植被蓋度荒漠區(qū)，將植被蓋度30%～50%的區(qū)域劃分為中等植被蓋度荒漠區(qū)，其中沙漠的分類和中國沙漠圖分類相同，植被蓋度在40%以上為固定型沙漠、植被蓋度在15%～40%為半固定型沙漠，植被蓋度在15%以下的為流動型沙漠。

3 荒漠分類結果

3.1 荒漠分級分類系統

根據高寒地區(qū)荒漠化分的原則和指標，通過實地調研與GIS技術相結合，將拉薩市城關區(qū)的荒漠進行四級劃分。城關區(qū)荒漠分類系統為2個Ⅰ級荒漠類型,7個Ⅱ級荒漠類型,18個Ⅲ級荒漠類型,31個Ⅳ級荒漠類型(表1)。

表1 拉薩市城關區(qū)荒漠分級分類系統

3.2 荒漠Ⅰ級分類結果

根據國家土地利用類型分類標準，將居民建筑物用地、耕地、濕地、林地、高寒草甸等劃分為非荒漠區(qū)域。以氣候區(qū)劃作為劃分指標，將城關區(qū)荒漠區(qū)劃分為干旱荒漠和高寒荒漠。通過對遙感影像進行解譯與修正，最終制作出城關區(qū)Ⅰ級荒漠類型與非荒漠區(qū)域圖(圖1)。從圖1統計得出，城關區(qū)的非荒漠區(qū)的面積約為357.57 km2，約占城關區(qū)總面積的68.77%；荒漠區(qū)域中高寒荒漠的面積約為88.52 km2，約占研究區(qū)域總面積的17.02%；干旱荒漠的面積為73.88 km2，所占城關區(qū)總面積的14.21%。

圖1 拉薩市城關區(qū)Ⅰ級荒漠類型分布

3.3 荒漠Ⅱ級分類結果

在Ⅰ級分類的基礎上，以地表物質組成作為劃分指標，將城關區(qū)荒漠區(qū)劃分為7個Ⅱ級荒漠類型。本研究在物質組成中，添加了沙礫漠類型，完善了荒漠分類的指標體系，拓展了地貌學研究的內容，各級荒漠類型如圖2所示，各級荒漠類型面積及比例表2所示。從圖2及表2中可以得出，高寒巖漠的面積比例最大，約占荒漠面積的50.84%；其次為干旱巖漠，面積比例約為21.34%；干旱沙礫漠的面積相對較大，而干旱礫漠、干旱沙漠、高寒沙礫漠及高寒礫漠的面積比例均低于10%。

表2 拉薩市城關區(qū)Ⅱ級荒漠類型數據表

圖2 拉薩市城關區(qū)Ⅱ級荒漠類型分布

3.4 荒漠Ⅲ級分類結果

在Ⅱ級分類的基礎上，以地貌類型及成因作為劃分指標，將荒漠類型進一步劃分為干旱沖積河谷平原礫漠、干旱沖積洪積平原礫漠、干旱沖積平原礫漠、高寒沖積河谷平原礫漠、高寒沖積洪積平原礫漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山沙礫漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠等18個Ⅲ級類型，城關區(qū)的Ⅲ級荒漠類型圖如圖3所示。不同荒漠類型面積及其占總面積比例詳見表3。從圖3及表3中可以看出，其中高寒冰川冰緣作用大起伏極高山巖漠的面積比例最大，約占荒漠面積的23.60%。其次為干旱侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠的面積比例約為16.84%，另外高寒冰川冰緣作用中起伏極高山巖漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠的面積比例大于10%，其余Ⅲ級荒漠類型的面積比例均小于10%。

圖3 拉薩市城關區(qū)Ⅲ級荒漠類型分布

表3 拉薩市城關區(qū)Ⅲ級荒漠類型數據

3.5 荒漠Ⅳ級分類結果

近20 a以來，隨著城鎮(zhèn)化加劇，人類活動范圍擴大及建筑物增多導致人口聚集地面積增大，在中國沙漠圖中的沙漠區(qū)域，部分已經開發(fā)為居民建筑用地。全球氣候變暖的大環(huán)境下，城關區(qū)年降水量也發(fā)生巨大變化，而降水量的變化直接導致植被生長情況及植被蓋度的變化。

圖4列出了城關區(qū)在2000和2018年NDVI變化及2018年植被蓋度分布。利用2018年的TM遙感影像為基礎，以植被覆蓋度作為劃分指標，將城關區(qū)的荒漠劃分為31個Ⅳ級類型。表4為城關區(qū)各Ⅳ級荒漠類型的面積及比例。

圖4 拉薩市城關區(qū)植被覆蓋情況

表4 拉薩市城關區(qū)Ⅳ級荒漠類型數據

4 結論與討論

在分析荒漠主要形成因素的基礎上，以2018年的TM影像為基礎圖件，利用GIS技術，結合長期野外調查資料，以氣候區(qū)劃、地表物質組成、地貌形態(tài)及成因、植被蓋度等作為劃分指標，將拉薩市城關區(qū)荒漠劃分為2個Ⅰ級類型，7個Ⅱ級類型，18個Ⅲ級類型，31個Ⅳ級類型；并確定了各級各類荒漠的面積，以及各類荒漠的空間分布。

青藏高原是中國乃至亞洲的重要生態(tài)安全屏障，但青藏高原的生態(tài)敏感且環(huán)境脆弱。全球氣候變化對青藏高原的生態(tài)環(huán)境產生極大的影響，并顯著影響青藏高原的生態(tài)系統服務功能及其生態(tài)屏障效能，特定條件下會加劇土地退化、荒漠化、沙漠化[27]以及增加生態(tài)災害風險。荒漠是青藏高原自然景觀的重要組成部分，不同荒漠類型對農業(yè)發(fā)展、基礎建設、礦產資源開發(fā)等有較大影響，需關注并重視青藏高原高寒區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題及荒漠化問題?；哪旨壏诸愌芯渴腔哪芯恐械闹匾獌热荩侵笇恋鼗哪诸愔卫淼闹匾罁?。青藏高原的荒漠具有非地帶性分布的特點，對青藏高原高寒地區(qū)荒漠進行系統的類型劃分，旨在歸納和總結出青藏高原地區(qū)荒漠的分布規(guī)律與格局，為精確劃分青藏高原區(qū)的荒漠類型、荒漠成因、荒漠結構以及治理措施等方面提供參考，并為第三極環(huán)境變化與高寒地區(qū)環(huán)境保護與生態(tài)修復等提供基礎研究。本研究以拉薩市城關區(qū)為例，對城關區(qū)的荒漠區(qū)域進行分級分類，為青藏高原高寒區(qū)荒漠分類系統的研究做基礎，但對于整個青藏高原地區(qū)荒漠類型劃分及荒漠的判定需要進一步深入研究。自1977年在聯合國荒漠化會議上，“荒漠化”一詞被正式提出之后，世界上的大多數國家開始荒漠化分類系統的建立。國外學者多次提出具有代表性的荒漠化分級分類理論，中國權威性質的分級分類理論是20世紀90年代由原國家環(huán)?？偩痔岢龅?。近幾十年以來，該理論不斷發(fā)展與完善，但是仍存在一些不足。例如分類系統的適用范圍，劃分指標的確定等，仍需要繼續(xù)進一步探討和研究。在荒漠分類系統中，分類指標的確定是一項重要內容。首先分類指標的選取，荒漠化是一種土地退化的一種表現，未來的研究中是否可以從土地生產力、土地資源喪失、土壤含鹽量、地表景觀綜合特征等選取合適的劃分指標。其次是各類指標的量化研究。如氣候區(qū)劃的量化、主要地表組成物質含量的量化以及植被覆蓋度的量化等，可以更客觀地對不同荒漠類型進行劃分。對各指標進行量化不僅可為荒漠形成過程的研究奠定基礎，而且可以針對性地為不同荒漠類型荒漠化防治，進行自然資源的綜合利用、環(huán)境保護與生態(tài)修復提供參考，并為區(qū)域發(fā)展奠定基礎。