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川西北草地沙化的时空特征 草坪资源是世界上最大的自然资源。这是地球生态系统的重要组成部分，在生态环境中起着重要作用。它具有调节气候、净化空气、防风固沙、保持土壤水分和肥力、减少水土流失和维持生态平衡的功能。但草地又是比较脆弱的生态系统,易受自然条件和人类活动的影响。因此,草地的利用是否科学合理,已成为生态环境保护与畜牧业可持续发展的焦点。 草地沙化是引起草地持续退化和生产力不断下降的主要原因之一。因此,精确监测和分析川西北地区草地沙化的时空特征,不仅可以积累川西北地区草地科学数据,而且可以为该区草地资源的合理开发和可持续利用提供基本依据。在遥感领域中,植被指数是用来表征地表植被覆盖与生长状况的一个简单,有效的度量参数,已经广泛应用到草地遥感科学。目前,对草地沙化遥感监测的研究主要采用人工目视解译,该方法比较费时、费力且并不可靠。本研究针对TM影像特点,参照国家标准(GB19377.2003)规定的草地沙化的定义、级别和指标,先提取归一化植被指数转化为草地植被盖度,再将植被盖度作为草地沙化的遥感监测指标,建立草地沙化遥感监测和评价指标体系,对川西北地区草地沙化进行了监测并分析了其时空特征。 川西北高原草地是我国5大牧区之一,理塘县位于川西北高原南部,为四川省幅员面积第二大县,同时也是四川第二大高原牧区。理塘县土地利用以牧草地为主,占59.2 %。理塘县年均温3.1 ℃,1月均温-6.1 ℃,7月均温10.6 ℃;积温≥0 ℃为1650.8 ℃, 积温≥10 ℃为308.1 ℃;年平均降水量722.5 mm;无霜期49 d;年日照时数2629.6 h;平均蒸发量1593.6 mm,平均相对湿度为57 %。 研究区为理塘县高寒草地典型区域,地理位置为E99°48′~100°29′,N28°57′~30°12′,面积约为2389.2 km2;研究区地处无量河流域,主要地形为高原,海拔为4000~5500 m,平均海拔在4500 m以上;气候属于青藏高原季风型气候,是青藏高原半湿润易旱区,气候的垂直变化明显,雨季集中在6~9月,冬春多旱,水热矛盾突出,日照与太阳光辐射强,地温往往高于气温。土壤类型主要为暗棕壤与高山草甸土;草地类型为高寒半湿润草甸草地和高寒沼泽草甸草地,草地的优势植物为藏嵩草、四川嵩草与苔草,从总体来看,牧草生长受热量影响较大。近年来,由于草地区牲畜快速增长,草地过度放牧严重,草地退化与沙化比较明显。 1 材料和方法 1.1 关资料的定义 收集1989与2005年TM同期遥感数据、地形图及其相关资料(理塘土地、理塘县土壤志、行政区域图等资料)。在ERDAS9.0中进行图像预处理,几何校正、去云等处理,然后采用TM的 4、3、2波段组合影像,开展野外实地调查。 1.2 ndvi的相关关系 植被指数是基于植物的光谱特征,将可见光与近红外遥感光谱观测通道进行组合运算而得到的数据。植被盖度与归一化植被指数(NDVI)之间存在着极显著直线相关关系。在遥感监测植被盖度中,通常利用植被盖度与NDVI之间关系估算区域植被盖度。 VC=NDVI?NDVIsNDVIv?NDVIs×100%VC=ΝDVΙ-ΝDVΙsΝDVΙv-ΝDVΙs×100%, 式中,VC为植被盖度,NDVIs为研究区裸土最小NDVI值,NDVIv为纯植被像元NDVI值或最大NDVI值。 1.3 草地沙化是草地退化的特殊类型 国家标准(GB19377.2003)规定了天然草地沙化的定义、级别和指标等标准。草地沙化(rangeland desertification)是指不同气候带具沙质地表环境的草地受风蚀、水蚀、干早、鼠虫害和人为不当经济活动等因素影响,如长期的超载过牧、不合理的垦殖、滥伐与樵采、滥挖药材等,使天然草地遭受不同程度破坏,土壤受侵蚀,土质变粗沙化,土壤有机质含量下降,营养物质流失,草地生产力减退,致使原非沙漠地区的草地,出现以风沙活动为主要特征的类似沙漠景观的草地退化过程。草地沙化是草地退化的特殊类型。 本研究参照国家标准,考虑草地沙化遥感监测和评价指标的可行性、可操作性与针对性,结合实地考察,建立草地沙化程度的遥感监测和评价指标体系(表1)。 2 结果与分析 2.1 草地沙化量监测结果 本研究先把经过预处理的两期影像在ERDAS中提取NDVI,然后转入ARCGIS9.2平台下,利用植被盖度与归一化植被指数之间的关系,使用空间分析模块中Raster Calculator功能,运算两期草地覆盖度相对百分数的减少率;从而获得研究区草地沙化监测结果(图1)。 (1) 从1989年至2005年,研究区草地沙化面积土地增加了685.9 km2,沙化草地面积年增加率为42.87 km2,其中轻度沙化、中度沙化与334.3、248.5、103.1 km2,从沙化速度来