王 旭, 刁兆巖, 鄭志榮, 靳三玲, 馬 普, 呂世海*

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)研究所, 北京 100012 2.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730000 3.北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院, 北京 100083

荒漠化是最具威脅的區(qū)域性環(huán)境問(wèn)題之一，有“地球癌癥”之稱(chēng)，主要發(fā)生在干旱半干旱和半濕潤(rùn)地區(qū)，常伴隨著生產(chǎn)力下降、土地資源喪失、地表呈現(xiàn)類(lèi)似沙質(zhì)荒漠化景觀等生態(tài)環(huán)境退化問(wèn)題[1-4]，其成因與氣候變化、人類(lèi)過(guò)度干擾活動(dòng)等直接相關(guān)[5]. 目前，全球有2.5億人受到荒漠化的直接影響，約有10億人處于荒漠化風(fēng)險(xiǎn)之中，荒漠化每年導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4.2×1010美元[6]. 中國(guó)是受荒漠化危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一[7]，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)政府和地方相繼啟動(dòng)實(shí)施了一系列荒漠化綜合防治工程，如京津風(fēng)沙源治理、退牧還草、退耕還林還草、草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策等，對(duì)改善區(qū)域植被覆蓋成效顯著，但土地沙化和草原荒漠化問(wèn)題依然十分嚴(yán)峻. 全國(guó)第五次荒漠化與沙化土地監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，截至2014年，我國(guó)荒漠化土地總面積約2.71×106km2，占荒漠化監(jiān)測(cè)區(qū)面積的78%，占國(guó)土面積的27%. 其中，內(nèi)蒙古草原荒漠化面積60.92×104km2，占全國(guó)土地荒漠化總面積的22.5%，占內(nèi)蒙古自治區(qū)土地總面積的51.50%.

沙塵暴是土地荒漠化引起的最直接的環(huán)境災(zāi)害，因其具有傳輸距離遠(yuǎn)、涉及范圍廣、危害程度大等特點(diǎn)，多年來(lái)倍受沙塵源地及下游區(qū)民眾的廣泛關(guān)注[8]. 沙塵暴會(huì)影響大氣溫度、太陽(yáng)輻射、大氣組分和地球生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程[9-10]，增大區(qū)域環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)，危害人體健康[11-12]. 中蒙毗鄰草原區(qū)地處蒙古高原腹地，受強(qiáng)烈蒙古氣旋及其后部冷空氣影響，地勢(shì)較高、地表干燥、荒漠化嚴(yán)重、地表裸露度較大，已成為東北亞沙塵暴發(fā)生的主要源頭區(qū)[13-15]. 其中，蒙古蘇赫巴托爾省、東戈壁省以西荒漠化嚴(yán)重草原區(qū)為東亞沙塵暴的主要源地，中國(guó)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟中西部典型草原、陰山北麓荒漠草原及科爾沁沙地、渾善達(dá)克沙地、庫(kù)布齊沙地、毛烏素沙地為東北亞沙塵暴加強(qiáng)區(qū)[16-19]. 每年由此而引發(fā)的災(zāi)害性特大沙塵天氣過(guò)程，不僅嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)毓まr(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和民眾日常生活，而且對(duì)下游區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量和民眾健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅. 但是，由于中蒙毗鄰草原區(qū)屬中國(guó)和蒙古毗鄰交界區(qū)域，受多種因素影響，諸如氣候、水文、土壤、植被等許多基礎(chǔ)性研究相對(duì)缺乏，已有研究多集中于對(duì)礦產(chǎn)礦藏開(kāi)采[20]、草原生產(chǎn)力時(shí)空變化[21-22]、草原放牧利用與管理[23]等具體問(wèn)題的探討，將中蒙毗鄰草原區(qū)作為一個(gè)整體，開(kāi)展區(qū)域荒漠化時(shí)空動(dòng)態(tài)比較的研究相對(duì)較少. 鑒于此，該研究以2001年、2010年和2020年影像數(shù)據(jù)解譯為基礎(chǔ)，結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析區(qū)域荒漠化時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，以期為進(jìn)一步推進(jìn)區(qū)域荒漠化聯(lián)防聯(lián)治和沙塵源地植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù).

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域?yàn)橹忻膳彶菰瓍^(qū)(41°11′27.86″N～49°24′08.83″N、107°59′02.20″E～116°32′54.39″E)，包括中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市四子王旗，錫林郭勒盟蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、二連浩特市、阿巴嘎旗，以及蒙古蘇赫巴托爾省、東戈壁省. 研究區(qū)總面積約3×105km2(見(jiàn)圖1)，屬北溫帶干旱草原植被. 全年平均氣溫0～6 ℃，降水量150～250 mm，土壤以栗鈣土、棕鈣土為主，土層較薄、沙質(zhì)含量大. 近20年來(lái)，年均特大沙塵暴發(fā)生頻次15～20次；植被分布特征，中東部以針茅(Stipacapillataspp.)、羊草(Leymuschinensis)草原為主，旱生化現(xiàn)象顯著，中部及南部以小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)荒漠草原為主(見(jiàn)表1).

依據(jù)植被類(lèi)型、覆蓋度、人口數(shù)量、行政區(qū)劃等指標(biāo)，將研究區(qū)分為3個(gè)區(qū)(見(jiàn)圖1)，各區(qū)域概況見(jiàn)表1.

表1 研究區(qū)概況描述

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1遙感影像

以Modis NDVI、Modis Albedo、Landsat TM和Landsat OLI數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別選擇2001年、2010年和2020年每年8月的遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地面調(diào)查對(duì)研究區(qū)荒漠化程度進(jìn)行評(píng)估. 其中，Modis數(shù)據(jù)為8月下旬MOD09A1 16天合成數(shù)據(jù)、MCD43A3逐日數(shù)據(jù)，行列號(hào)為h25v04和h26v04；Landsat數(shù)據(jù)為2001年和2010年Landsat TM5 16天合成數(shù)據(jù)，2020年Landsat 8 OLI 16天合成數(shù)據(jù)；對(duì)同期云量不達(dá)標(biāo)(高于5%)數(shù)據(jù)，選取臨近達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)填補(bǔ)；Modis數(shù)據(jù)獲取自NASA數(shù)據(jù)網(wǎng)站(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov)，Landsat數(shù)據(jù)獲取自美國(guó)地質(zhì)勘探局(https://earthexplorer.usgs.gov).

注： C區(qū)表示中國(guó)內(nèi)蒙古中西部荒漠草原區(qū)，D區(qū)表示蒙古東戈壁省荒漠草原區(qū)，S區(qū)表示蒙古蘇赫巴托爾省典型草原區(qū). 底圖下載于自 然資源部地圖技術(shù)審查中心標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)平臺(tái)(http://bzdt.ch.mnr.gov.cn/browse.html?picId=%274o28b0625501ad13015501ad2bfc0045%27) 的《中國(guó)地圖1∶4 800萬(wàn)64開(kāi) 分省設(shè)色 有鄰國(guó) 線劃二》. 下載日期: 2021年06月26日. 審圖號(hào)：國(guó)審字(2021)第5979號(hào). 下同.圖1 研究區(qū)區(qū)位及取樣點(diǎn)分布Fig.1 Location of study area and the distribution of survey spots

1.2.2地面跟蹤監(jiān)測(cè)

于2020年8月下旬的植物生長(zhǎng)季，在3個(gè)區(qū)域進(jìn)行調(diào)查取樣. 荒漠化分級(jí)和監(jiān)測(cè)方法執(zhí)行GB/T 20483—2006《土地荒漠化監(jiān)測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn). 由于研究區(qū)生境類(lèi)型均一，且交通不便，3個(gè)區(qū)域共選取典型監(jiān)測(cè)樣地43個(gè)，其中C區(qū)29個(gè)、D區(qū)4個(gè)S區(qū) 10個(gè)(見(jiàn)圖1).

1.2.3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分別來(lái)源于中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局(http://tj.nmg.gov.cn)、蒙古國(guó)家統(tǒng)計(jì)局(https://www.1212.mn)，氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)和歐洲中期氣象數(shù)據(jù)中心(https://cds.climate.copernicus.eu).

1.3 研究方法

1.3.1數(shù)據(jù)處理

利用ENVI 5.3和ArcGIS 10.5軟件，對(duì)Landsat數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、鑲嵌拼接、裁剪等處理，并結(jié)合eCognition 9.0軟件對(duì)研究區(qū)水體、農(nóng)田、建筑物進(jìn)行提取和剔除；利用MRT(Modis reprojection tool)對(duì)NDVI和Albedo數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和重投影處理；利用Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作.

1.3.2Albedo-NDVI特征空間及荒漠化監(jiān)測(cè)差值指數(shù)

參照已有文獻(xiàn)[25-27]，選取Albedo-NDVI特征空間及荒漠化監(jiān)測(cè)差值指數(shù)(DDI)對(duì)研究區(qū)荒漠化現(xiàn)狀進(jìn)行研究. 其中，NDVI表征地表植被蓋度，Albedo表征地表粗糙程度. 利用研究區(qū)特征空間中的“干邊散點(diǎn)”(各NDVI值所對(duì)應(yīng)的Albedo最大值點(diǎn))進(jìn)行線性回歸擬合，得到Albedo-NDVI特征方程及DDI計(jì)算公式.

Albedo=k1×NDVI+c

(1)

DDI=k2×NDVI-Albedo

(2)

k1×k2=-1

(3)

式中，Albedo為地表反照率，NDVI為歸一化植被指數(shù)，k1為Albedo與NDVI擬合特征方程的斜率，c為擬合產(chǎn)生的常數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 荒漠化監(jiān)測(cè)差值指數(shù)

荒漠化監(jiān)測(cè)差值指數(shù)(DDI)是由Albedo-NDVI特征方程衍生出的監(jiān)測(cè)荒漠化狀況的指數(shù)，主要用于荒漠化程度分級(jí)[25]. 利用ArcGIS 10.5生成1 500個(gè)點(diǎn)，分別提取2001年、2010年、2020年研究區(qū)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的NDVI及Albedo值，進(jìn)行歸一化處理、最大值提取、線性擬合等，生成不同時(shí)段Albedo-NDVI特征方程，結(jié)果如圖2所示. 研究區(qū)不同時(shí)段NDVI與Albedo呈明顯負(fù)相關(guān)，且各特征方程的R2均大于0.8，Albedo-NDVI特征方程表現(xiàn)出較好的擬合性.

圖2 Albedo-NDVI特征方程Fig.2 Characteristic equation of Albedo-NDVI

依據(jù)式(1)(2)，對(duì)不同時(shí)期DDI值進(jìn)行計(jì)算和歸一化處理，按照自然斷裂法將DDI值劃分為5個(gè)等級(jí)，并使各類(lèi)別內(nèi)方差最小，結(jié)果如表2所示.

表2 DDI值及荒漠化程度劃分

隨機(jī)選取若干點(diǎn)，對(duì)各時(shí)段Landsat影像進(jìn)行目視解譯，結(jié)合實(shí)地典型樣地監(jiān)測(cè)結(jié)果，共建立300個(gè)精度驗(yàn)證點(diǎn). 驗(yàn)證結(jié)果表明，該分類(lèi)方法的總體精度達(dá)0.89，Kappa系數(shù)達(dá)0.89. 其中，對(duì)ESD和SD的識(shí)別精度在0.90以上，對(duì)MD和ND的識(shí)別精度在0.85以上，對(duì)LD的識(shí)別精度達(dá)0.81.

圖4 研究區(qū)各分區(qū)不同時(shí)期荒漠化程度組成Fig.4 The composition of desertification degree of different regions at the different times

2.2 荒漠化時(shí)空分布格局

由圖3、4可見(jiàn)，研究區(qū)荒漠化程度總體呈現(xiàn)“西高東低、南高北低”的空間特征，以2020年為例：① ESD、SD面積約占研究區(qū)總面積的37.2%，主要分布在C區(qū)和D區(qū). 其中，中國(guó)境內(nèi)ESD、SD面積為39 710 km2，占研究區(qū)總面積的13.24%，主要位于二連浩特市、四子王旗和蘇尼特右旗的中部和北部、蘇尼特左旗大部等荒漠草原區(qū)；蒙古境內(nèi)ESD、SD面積為71 830 km2，占研究區(qū)總面積的23.94%，主要分布于東戈壁省的中部和南部荒漠草原區(qū). ② ND主要集中在C區(qū)北部和S區(qū)大部，占研究區(qū)總面積的18.3%. ③荒漠化分區(qū)特征明顯，C區(qū)以MD和SD為主(分別占C區(qū)總面積的36.1%和28.6%)，D區(qū)以ESD和SD為主(占D區(qū)總面積的65.5%)，S區(qū)以ND、LD為主(分別占S區(qū)總面積的67.2%、26.2%).

圖3 不同時(shí)期荒漠化空間分布格局Fig.3 The distribution of the desertification degree at the different times

不同時(shí)期研究區(qū)荒漠化格局存在明顯差異. 其中，2001年以ESD、SD、MD為主，三者面積分別占研究區(qū)總面積的24.60%、29.27%和21.49%；2010年，ESD面積有所減少，較2001年減少了33.78%，而SD、MD、LD面積略有增加，分別較2001年增加了4.17%、4.37%和16.37%；2020年，ESD、SD、MD面積縮減，分別占研究區(qū)的13.53%、23.81%和22.82%，LD和ND面積增加，分別占研究區(qū)的18.70%和21.14%.

2.3 荒漠化演變趨勢(shì)

如圖5所示，2001—2010年，研究區(qū)荒漠化程度加劇區(qū)域主要分布在D區(qū)北部和S區(qū)的東西兩翼地區(qū)，面積為 21 300 km2，占研究區(qū)總面積的7.1%；荒漠化逆轉(zhuǎn)區(qū)域主要分布在C區(qū)大部和S區(qū)北部，荒漠化逆轉(zhuǎn)面積為 74 100 km2，占研究區(qū)總面積的24.7%.

圖5 研究區(qū)不同時(shí)段荒漠化演化程度的空間分布Fig.5 The distribution of desertification changes in different period

各分區(qū)荒漠化演變趨勢(shì)見(jiàn)圖6，結(jié)果顯示：2010—2020年，研究區(qū)荒漠化逆轉(zhuǎn)面積較大，逆轉(zhuǎn)比例約占研究區(qū)總面積的40.3%，較2001—2010年增加了63.18%；但D區(qū)西部、C區(qū)四子王旗、蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、阿巴嘎旗的南部地區(qū)，草原荒漠化加劇趨勢(shì)顯著，荒漠化加劇面積占研究區(qū)總面積的8.7%.

由表3可見(jiàn)，2001—2020年，C區(qū)ESD、SD面積呈持續(xù)縮減態(tài)勢(shì)，凈減少面積分別為 30 360、10 350 km2，MD、LD、ND面積呈不斷增加趨勢(shì)，面積分別凈增 19 200、16 700 和 5 060 km2；D區(qū)ESD、SD、MD面積分別縮減 2 890、3 360、360 km2，LD面積增加 6 300 km2，ND面積基本未變；S區(qū)由于自然條件相對(duì)較好，且人口較少，利用程度較輕，ESD面積變化量相對(duì)較小，而SD、MD、LD面積分別減少 2 640、14 830、11 310 km2，ND土地增加 28 820 km2，呈逐年好轉(zhuǎn)趨勢(shì).

表3 研究區(qū)各分區(qū)荒漠化程度轉(zhuǎn)移矩陣

綜上，與2001年相比，2020年研究區(qū)荒漠化程度整體上有所好轉(zhuǎn)，其中，ND面積增加了近1倍，ESD面積減少了約90%，荒漠化凈逆轉(zhuǎn)面積(荒漠化逆轉(zhuǎn)面積與擴(kuò)展面積之差)約 147 220 km2. 研究區(qū)各分區(qū)荒漠化逆轉(zhuǎn)情況存在明顯差異，其中，C區(qū)荒漠化凈逆轉(zhuǎn)面積占研究區(qū)荒漠化凈逆轉(zhuǎn)總面積的58.84%，S區(qū)占31.30%，D區(qū)僅占14.52%；C區(qū)ESD面積縮減超過(guò)75%；S區(qū)ND面積增加了1倍；D區(qū)LD面積略有增加，其余荒漠化程度面積變化不大.

2.4 荒漠化驅(qū)動(dòng)因素分析

氣候變化和自然變率及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)荒漠化的影響存在時(shí)空差異[28]，因此分別計(jì)算研究區(qū)各分區(qū)DDI與氣象因素的相關(guān)性. 結(jié)果(見(jiàn)表4)顯示，C區(qū)PRE(降水量，precipitation)、RH(相對(duì)濕度，relative humidity)與DDI均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；D區(qū)DDI與PRE、RH均呈顯著正相關(guān)(P<0.01)，與TEM(年均溫度，temperature)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；S區(qū)PRE、RH、TEM、WS(年均風(fēng)速，wind speed)均與DDI呈極顯著正相關(guān)(P<0.01). 3個(gè)分區(qū)內(nèi)PRE與RH均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；其余氣象因子間的相關(guān)性存在空間差異.

表4 研究區(qū)DDI與氣象因素相關(guān)系數(shù)矩陣

2000—2020年《中國(guó)內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》和《蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》(Mongolia Statistical Yearbook)數(shù)據(jù)顯示： ①近20年來(lái)，研究區(qū)各分區(qū)人口密度變化不大，人口增長(zhǎng)緩慢，C區(qū)人口密度遠(yuǎn)高于D區(qū)和S區(qū). ②放牧強(qiáng)度方面，一直呈現(xiàn)S區(qū)>D區(qū)>C區(qū)的規(guī)律；C區(qū)放牧強(qiáng)度變化不大，總載畜量一直維持在4×106～5×106羊單位的較低水平；D區(qū)與S區(qū)分別以2008年和2006年為節(jié)點(diǎn)，先呈現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)，后持續(xù)增長(zhǎng)；2019年，D區(qū)和S區(qū)總載畜量分別突破了6×107和3×107羊單位(見(jiàn)圖7). 顯然，研究區(qū)各分區(qū)總載畜量變化趨勢(shì)與人口變化趨勢(shì)并不相符，可能與以下幾個(gè)因素有關(guān). 首先，受游牧文化影響，D區(qū)和S區(qū)居民對(duì)肉食的需求量大，而C區(qū)居民可以在腹地獲取蔬菜供給，對(duì)肉食的需求相對(duì)較低. 其次，年鑒顯示，蒙古總?cè)丝跀?shù)量一直呈大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，盡管D區(qū)和S區(qū)人口數(shù)量變化不大，但周?chē)鷧^(qū)域人口的增加，導(dǎo)致對(duì)肉奶等的市場(chǎng)需求增加，間接增大了該區(qū)域的放牧強(qiáng)度. 與此同時(shí)，中國(guó)政府在C區(qū)實(shí)施的草原生態(tài)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策，使牧民通過(guò)合理放牧，把草原保護(hù)好，不必追逐高放牧強(qiáng)度，就可以增加收入.

圖7 近20年各分區(qū)人口密度及放牧強(qiáng)度的變化趨勢(shì)Fig.7 The trends of population density and grazing intensity over the past 20 years

3 討論

利用Albedo-NDVI特征空間，對(duì)中蒙毗鄰草原區(qū)2001年、2010年、2020年的遙感影像進(jìn)行擬合分析，生成3期DDI指數(shù)，并利用自然斷裂法對(duì)其進(jìn)行等級(jí)劃分以實(shí)現(xiàn)荒漠化監(jiān)測(cè)分級(jí)，監(jiān)測(cè)精度達(dá)0.89. 由于荒漠化常伴隨著地表理化性質(zhì)的改變，因此用于荒漠化監(jiān)測(cè)的指標(biāo)有很多. 劉愛(ài)霞等[29]將植被覆蓋度(FVC)、改進(jìn)型土壤調(diào)整植被指數(shù)(MSAVI)、反照率(Albedo)、陸地表面溫度(LST)和土壤濕度(TVDI)5個(gè)指標(biāo)隨機(jī)組合進(jìn)行荒漠化監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)精度會(huì)隨指標(biāo)數(shù)量的增加而提高；只有2個(gè)指標(biāo)參與監(jiān)測(cè)時(shí)，精度范圍為0.77～0.87；指標(biāo)增至5個(gè)時(shí)，監(jiān)測(cè)精度達(dá)0.95. 利用Albedo-NDVI特征空間及DDI荒漠化監(jiān)測(cè)差值指數(shù)進(jìn)行荒漠化監(jiān)測(cè)分級(jí)，可在使用較少指標(biāo)的情況下，獲得較高監(jiān)測(cè)精度，且精度大多在0.85以上[26-27,30-34]. 目前，關(guān)于Albedo-NDVI特征空間的構(gòu)建和使用存在差異. 任艷群等[35]利用該方法對(duì)準(zhǔn)格爾盆地進(jìn)行了土地荒漠化監(jiān)測(cè)，用一個(gè)模型進(jìn)行多期荒漠化監(jiān)測(cè)，精度為0.87；鄒明亮等[27]采用4個(gè)模型監(jiān)測(cè)了瑪曲縣2001—2015年的荒漠化時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，監(jiān)測(cè)精度高達(dá)0.96. 后者監(jiān)測(cè)精度的提升可能與Albedo、NDVI的時(shí)間差異性有關(guān)，不同時(shí)期Albedo與NDVI存在不同的線性關(guān)系，多時(shí)期共用同一DDI模型可能會(huì)降低模型的監(jiān)測(cè)精度. 在擬合Albedo-NDVI 特征方程時(shí)，部分研究提取Albedo和NDVI值后，未對(duì)各NDVI值所對(duì)應(yīng)的Albedo做提取最大值處理，即在Albedo-NDVI特征空間內(nèi)隨機(jī)提取數(shù)值點(diǎn)進(jìn)行擬合，但曾永年等[25]對(duì)Albedo-NDVI特征空間和DDI的闡述表明，特征空間的干邊散點(diǎn)更能反映土地荒漠化情況，依據(jù)干邊散點(diǎn)得出的DDI指數(shù)的監(jiān)測(cè)精度更高. 筆者利用干邊散點(diǎn)擬合了3期DDI指數(shù)，時(shí)間間隔為10年，總體監(jiān)測(cè)精度為0.89，Kappa系數(shù)為0.89，精度高于大多數(shù)隨機(jī)采點(diǎn)的方法.

荒漠化是蒙古高原干旱半干旱地區(qū)最嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題之一，氣象因素和人類(lèi)活動(dòng)是影響荒漠化地域性和差異性的關(guān)鍵因素[36-38]. 塔米日[24]對(duì)蒙古高原東部氣象因素動(dòng)態(tài)變化的研究表明，中蒙毗鄰草原區(qū)年降水量呈“東北多、西南少”的空間分布特征；Shi等[39]等發(fā)現(xiàn)，近60年來(lái)，中蒙毗鄰草原區(qū)所屬區(qū)域的年降水量呈增加趨勢(shì)；Su等[40]研究表明，內(nèi)蒙古高原降水量的增加會(huì)促進(jìn)其地表植被的生長(zhǎng)恢復(fù). 筆者發(fā)現(xiàn)，中蒙毗鄰草原區(qū)荒漠化程度與年降水量、相對(duì)濕度均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；近20年來(lái)降水量波動(dòng)增加，促進(jìn)地表植被的生長(zhǎng)恢復(fù)，決定了區(qū)域荒漠化整體呈逆轉(zhuǎn)趨勢(shì). 不同區(qū)域的風(fēng)速、年均溫與荒漠化程度的相關(guān)性存在差異，可能與氣象因子之間的交互作用及下墊面的空間差異性有關(guān)，仍待進(jìn)一步研究.

此外，研究區(qū)地廣人稀，人口主要集中在城鎮(zhèn)及其周邊，對(duì)草原造成破壞的人類(lèi)活動(dòng)主要是過(guò)度放牧和礦產(chǎn)資源開(kāi)采. 資料分析發(fā)現(xiàn)，近20年來(lái)，研究區(qū)中國(guó)境內(nèi)的放牧強(qiáng)度一直維持在較低水平，而蒙古一側(cè)放牧強(qiáng)度一直持續(xù)增加，且近10年來(lái)增速明顯；同時(shí)，考慮到蒙古境內(nèi)數(shù)量龐大的黃羊、野驢等野生動(dòng)物未被納入統(tǒng)計(jì)，蒙古一側(cè)放牧強(qiáng)度可能高于目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù). 另外，蒙古采礦業(yè)極其發(fā)達(dá)，2019年礦業(yè)產(chǎn)值占蒙古工業(yè)總產(chǎn)值的57%，其中，東戈壁省北部、中部和南部的3條大型成礦帶是重要作業(yè)區(qū)[41]，對(duì)草原造成較大破壞，且因地方較注重追求經(jīng)濟(jì)利益，忽視了開(kāi)礦區(qū)草原的保護(hù)與恢復(fù)，在一定程度上加劇了人為活動(dòng)造成的荒漠化. 近年來(lái)，中國(guó)政府高度重視草原的國(guó)家生態(tài)安全戰(zhàn)略定位，先后在內(nèi)蒙古草原實(shí)施了退牧還草、退耕還草、京津風(fēng)沙源治理、草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助和獎(jiǎng)勵(lì)政策等多項(xiàng)重大工程和措施，草原植被不斷恢復(fù)，土地荒漠化得到有效控制，突出表現(xiàn)為在自然本底和土地荒漠化程度相近的情況下，近20年來(lái)中蒙毗鄰草原區(qū)中國(guó)境內(nèi)的土地荒漠化逆轉(zhuǎn)程度和速率均顯著高于蒙古東戈壁省.

4 結(jié)論

a) 中蒙毗鄰草原區(qū)荒漠化程度呈“西高東低、南高北低”的特征. 其中，蒙古東戈壁省以ESD(極重度荒漠化)和SD(重度荒漠化)為主，占研究區(qū)總面積的65%以上；中國(guó)內(nèi)蒙古荒漠草原區(qū)以SD和MD(中度荒漠化)為主，分別占28.5%和36.1%；蒙古蘇赫巴托爾省93%的土地為L(zhǎng)D(輕度荒漠化)和ND(未荒漠化)，其中ND面積占比為67%.

b) 近20年來(lái)，中蒙毗鄰草原區(qū)荒漠化程度呈逐步逆轉(zhuǎn)態(tài)勢(shì)，且后10年逆轉(zhuǎn)程度高于前10年. 與2001年相比，2020年ND面積增加了1倍，ESD面積減少了90%；2001—2010年29.97%的荒漠化土地出現(xiàn)不同程度逆轉(zhuǎn)，凈逆轉(zhuǎn)面積約 51 360 km2，2010—2020年荒漠化逆轉(zhuǎn)比例為40.26%，凈逆轉(zhuǎn)面積約 95 860 km2.

c) 2001—2020年，中蒙毗鄰草原區(qū)荒漠化逆轉(zhuǎn)程度呈“東高西低”的空間特征. 在分區(qū)上，C區(qū)的荒漠化凈逆轉(zhuǎn)面積占荒漠化凈逆轉(zhuǎn)總面積的58.84%，S區(qū)占31.30%，D區(qū)僅占14.52%；在地理單元上，蒙古蘇赫巴托爾省草甸草原和中國(guó)內(nèi)蒙古荒漠草原的土地荒漠化程度出現(xiàn)大幅好轉(zhuǎn)，位于中國(guó)境內(nèi)的極重度荒漠化面積減少了75%以上，但蒙古東戈壁省，除LD面積略有增加外，其他荒漠化類(lèi)型面積變化不大，其境內(nèi)的極重度荒漠化面積基本未變.

d) 研究區(qū)荒漠化時(shí)空分布格局及逆轉(zhuǎn)特征主要受降水以及放牧、礦產(chǎn)開(kāi)采等人類(lèi)活動(dòng)的影響，年降水量決定了荒漠化的演變趨勢(shì)和基本分布格局，放牧和礦產(chǎn)開(kāi)采進(jìn)一步加重了區(qū)域荒漠化程度，而生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程推進(jìn)了荒漠化逆轉(zhuǎn)進(jìn)程.