赫章县草地退化与草地石漠化空间耦合分析

作者:未知

  摘要    为了研究喀斯特地区草地退化和草地石漠化的空间耦合关系,以赫章县草地为例,运用“3S”技术,获取不同坡度等级下的草地退化与草地石漠化空间分布特征。结果表明,草地主要分布在赫章县南部,草地分布平均坡度在15°~25°之间的占70.11%,是草地退化与草地石漠化多发区。各坡度等级下的草地面积占比、草地退化占比和草地石漠化占比分布走向一致。随着坡度的上升,不同石漠化等级的草地退化发生率和不同退化等级的草地石漠化发生率逐渐增加,坡度是影响草地退化和草地石漠化的一个重要因子。
  关键词    草地退化;草地石漠化;坡度;空间耦合;贵州赫章
  中图分类号    S283        文献标识码    A        文章编号   1007-5739(2019)06-0144-03
  Abstract    In order to study the spatial coupling relationship between grassland degradation and grassland rocky desertification in karst area,the grassland degradation and grassland rocky desertification spatial distribution characteristics under different slope grades of grassland in Hezhang County were obtained by using the "3S" technique.The results showed that the grassland mainly distributed in the southern part of Hezhang County,and the average slope of grassland distribution was between 15°-25°,accounting for 70.11%.It is an area where grassland degradation and grassland rocky desertification occur frequently.The proportion of grassland area,grassland degradation and the grassland rocky desertification in all slope grades were consistent.With the increase of slope,the incidence of grassland degradation and grassland degradation in different grassland rocky desertification grades increased gradually.Slope is an important factor affecting grassland degradation and grassland rocky desertification.
  Key words    grassland degradation;grassland rocky desertification;slope;spatial coupling;Hezhang Guizhou
  南方草地资源长期以来没有得到高效利用,特别是在贵州喀斯特山区,导致草地出现了不同程度的石漠化。贵州省最大的草原阿西里西分布在赫章县南部,草地资源丰富。
  赫章县位于贵州省西北部滇东高原向黔中山地丘陵过渡的乌蒙山区倾斜地带,地处东经104°10′28″~105°01′23″,北纬26°46′12″~27°28′18″。赫章县境被舍虎梁子、结构梁子、三望坪、韭菜坪等大山分割,地势西北、西南和南部較高,东北部偏低。境内山高坡陡,峰峦重叠,沟壑纵横,河流深切。
  赫章县属于喀斯特地区,受自然环境和人为活动因素影响,出现不同程度等级的石漠化强度。较少的研究者以岩溶地区石漠化草地的空间分布[1]、草地土壤细菌遗传多样性[2]和草地高效生产及畜牧业[3]开展了相关研究。草地退化方式多种多样,不少学者在杂草入侵[4-5]、土壤养分[6-7]、群落结构[5,8]和退化动态监测[9-11]等方面取得了可观的研究成果。然而,在草地发生退化与石漠化二者结合分析的研究尚未见报道。因此,本文利用赫章山高坡陡的特点,结合不同坡度等级因子对草地退化与草地石漠化的耦合关系进行了研究。
  1    材料与方法
  1.1    数据来源
  赫章县草地数据为2018年贵州省草地资源清查最新成果,该数据主要采用上一期草地资源清查成果与国土提供土地利用二调数据库草地图斑、地理国情草地图斑空间叠加形成的新一期草地清查数据。草地清查图斑数据主要利用采购于2017年的Pleiades卫星进行人工目视判读,遥感目视判别能确定是否属于草地,将不属于草地的予以剔除,结合野外现场复核、样方点布设等方式判定草地边界、草地类型、草地等级和草原综合覆盖,结合外业工作再对草地图斑进行修改,确保数据的真实性和可靠性。
  草地退化依据《天然草地退化、沙化、盐泽化的分级指标》制定草地退化遥感分类系统和分级标准,利用2009年的TM5遥感影像和2018年夏季同月份的Landset8遥感影像(http://www.gscloud.cn/)计算植被覆盖的减少率。主要退化因素分为4个等级:<10%(无明显退化)、10%~20%(轻度退化)、20%~30%(中度退化)和>30%(重度退化)。草地石漠化通过石漠化数据进行面积加权空间叠加形成新的草地石漠化图,坡阿度数据获取以BIGMap地图下载器获取14级DEM生成。   1.2    数据处理方法
  1.2.1    草地退化。草地退化主要利用归一化植被指数(Nor-malized Difference Vegetation Index,NDVI)结合像元二分模型[12]计算植被覆盖情况,通过近10年草原综合植被覆盖减少率作为退化的主导因素。由于传感器最终测得的地面目标总辐射亮度并非地表真实反射率的反映,其中包含了由大气吸收,尤其是散射作用造成的辐射量误差,所以需要利用ENVI对TM和Landset8遥感影像辐射定标和大气校正,反演地物真实的表面反射率。公式如下:
  1.2.2    草地石漠化。草地石漠化主要利用石漠化数据与草地图斑空间叠加,叠加过程中出现同一个草地图斑分成了不同石漠化程度,为保证草地图斑的整体性,对同一草地图斑不同程度石漠化类型面积加权平均计算,得到最终的草地石漠化属性。
  2    结果与分析
  2.1    空间分布
  根据公式计算得到赫章县草地退化、草地石漠化和草地平均坡度空间分布图(图1),以及草地退化与草地石漠化面积。赫章县国土面积共3 242.74 km2,草地资源占整个县国土面积的10.56%,主要集中在南部撒拉溪区域。
  2.1.1    草地退化与草地石漠化分布特点。从表1可以看出,赫章县草地退化面积为30.36 km2,占赫章总草地面积的8.87%,全县面积的0.94%,草地退化程度相对较低。从图1(a)与表1可以看出,草地退化主要以面积较小的草地和轻度退化为主,分布在赫章县城中部区域,草地退化面积排序为轻度退化>中度退化>重度退化。
  从表2和图1(b)可以看出,赫章县草地石漠化主要分布在中部与南边接壤区域,草地石漠化面积为78.43 km2,占赫章县草地面积的22.91%,全县面积的2.42%,草地石漠化程度相对草地退化较为严重。赫章县草地石漠化以中南部的轻度石漠化为主,面积为72.44 km2,占整个草地石漠化的92.36%。不同程度草地石漠化面积排序为轻度石漠化>强度石漠化>极强度石漠化。
  2.1.2    草地退化与草地石漠化坡度分布。赫章县地势险要,坡度分布较陡,草地平均坡度分布在15°~25°最多,占草地面积的70.11%,草地退化区域有50.33%分布在此范围,而草地石漠化区域有81.49%集中分布在该范围(表3、图2)。
  由图3、4可知,草地退化和石漠化主要發生在15°以上的草地中,草地退化以轻度退化为主;15°~25°草地的轻度退化发生率为38.93%,轻度石漠化发生率为76.62%,轻度石漠化发生率约为轻度退化发生率的2倍。随着草地退化和草地石漠化的风险程度上升,各坡度等级风险发生率降低。
  2.2    空间耦合
  2.2.1    不同坡度石漠化草地的退化发生率。从图5可以看出,赫章县各坡度等级下草地石漠化主要以潜在石漠化为主,不同坡度、不同石漠化等级的草地退化发生率呈现出随着草地石漠化等级强度增大而减小的趋势。坡度<25°、不同石漠化等级的草地,其退化发生率基本相似,草地轻度退化发生率较高;坡度25°以上无石漠化规律与整体分布不同,强度石漠化区域无草地退化;随着坡度的增加,草地中度退化和草地重度退化在无石漠化和潜在石漠化区发生率逐渐上升,当坡度>35°草地重度退化发生率仅次于草地轻度退化,草地重度退化区域无石漠化发生,草地轻度退化发生率根据坡度的增加从57.7%降低到39.6%。
  2.2.2    不同坡度退化草地的石漠化发生率。从图6可以看出,赫章县各坡度等级下草地石漠化不明显,不同退化等级的草地石漠化发生率随着退化等级强度增大呈现减小的趋势。草地发生石漠化时,不会出现很明显的草地退化,主要在坡度<15°时,出现15%的轻度退化发生率;当坡度>25°时,各等级草地石漠化发生率在1%左右;当坡度>35°时,重度退化区没有草地石漠化发生。
  3    结论与讨论
  从赫章县草地空间分布特征来看,草地主要在赫章县南部阿西里西大草原地区密集分布,约占整个草地面积的60%,草地退化不明显,占草地面积的8.87%;草地石漠化风险性高,占草地面积的22.91%,潜在石漠化占草地面积的46.53%。草地主要分布平均坡度在15°~25°间,占草地总面积的70.11%,占草地退化面积的50.33%,占草地石漠化面积的81.49%。
  草地退化与草地石漠化耦合度较低,两者间关系复杂,草地退化或者草地石漠化并不以坡度呈现相应等级的退化和相应等级的石漠化。
  不同草地石漠化等级区,草地退化发生率主要在潜在石漠化区域,随着坡度的增加,草地退化等级发生率也逐渐增强,分布规律也出现差异。不同草地退化等级区,草地石漠化发生率主要以轻度石漠化为主,所有坡度下的草地退化等级区,轻度石漠化发生率占草地石漠化的70%以上。随着坡度的升高,草地中度石漠化及以上等级发生率有增加趋势。
  赫章县草地退化与草地石漠化相关关系不明显,存在着特殊的联系。从各坡度等级下的草地面积占比、草地退化占比和草地石漠化占比分布来看,上升下降趋势完全统一,草地退化和石漠化主要发生在坡度25°以下的草地,其原因可能出现人为过度放牧和打草,导致草地出现不同程度的退化和石漠化状况。由此可见,坡度只是草地退化和草地石漠化的影响因素之一,人口密度所产生的人为活动是影响草地质量的另一个重要因子。
  本文以坡度因子作为草地退化和草地石漠化耦合分析的关键,并未引入草原类型、草原等级、草原存栏量、地形地貌以及气象要素等因子分析,在今后的研究中,可选择更大、更广的尺度来探索草地退化与草地石漠化之间的联系。
  4    参考文献
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