论文部分内容阅读
近年来，黄河源区高寒草地退化问题越来越严重，已引起社会各界的广泛关注。本文运用地理学、生态学、空间分析等相关理论与方法，借助遥感、GIS、GPS等技术手段，结合大量的外业调查数据，构建了达日县20世纪70年代中期、1995年和2000年3期土地覆被数据库，从空间分析的角度，研究了达日县高寒草地退化的时空变化特点；利用空间相关与线性回归分析了研究区气候变化对草地退化的影响；使用GPS技术，定位跟踪畜群的放牧行为，分析了放牧压力的空间分布规律，指出放牧压力的空间分布与草地退化基本一致；通过数字高程模型、坡度、坡向、居民点、道路和植被类型等因素与草地退化率的拟合，获得草地退化在空间上的发生概率，以牲畜数目与产草量的比值来调控退化发生的速率，在此基础之上构建元胞自动机模型，预测研究区将来可能发生的草地退化。主要结论与创新如下：
(1)研究区土地覆被组成与特征；
研究区为典型的高寒牧区，可供放牧利用的各类草地面积占全区土地面积的86.81％，然而退化草地面积达到全区土地面积的67.61％。研究区植被的垂直分异和地方性分异规律明显，退化高寒草甸的分布，主要受到地形、气候与人类活动的影响，宏观上连片分布在海拔相对较高、气候条件恶劣的西部地区；微观上，零散分布在向阳的坡地，其中严重退化草甸主要分布在居民点附近以及放牧活动强度比较大的沟谷地。
(2)草地退化的空间分布规律显著；
从20世纪70年代中期到2000年，高寒灌丛、沼泽草甸和高寒稀疏植被的面积均持续下降，裸地面积持续上升。发生退化的草地总面积约429026.22hm2，占研究区面积的29.39％，在全区均有分布。高寒草甸质量的持续下降是研究区土地覆被变化的主要特征。
高寒草甸退化在空间分布上规律明显，阳坡草甸退化最严重，其次是半阴半阳坡，再次是滩地，阴坡的植被退化最少。坡度在15-21°左右，植被退化最为严重，尤其是这个坡度下的东南和南向坡地。在18°以下的坡地，草地退化指数随坡度上升而增加；18°以上的坡地，草地退化指数随坡度上升而减少。海拔越低草地退化指数越高；海拔越高草地退化指数越低。
(3)高寒草地退化动因分析；
温度、降水变化对草地退化影响不显著。
1956～2002年以来，达日县平均温度在波动中有上升的趋势，上升速率为0.02℃/年，高于全球平均值。冬季温度无论是从变化幅度和上升速率上看，都要大于夏季温度。降水的变化规律趋势并不显著，1～4月的平均降水量有所上升。
年NDVI均值与年均温度变化正相关，与年降水量呈负相关。目前研究区限制草地生长的因素是温度，而非降水。在水分条件相对较差的西南部高海拔地区，降水的作用比较明显，降水的变化在一定程度上左右了这部分区域的植被变化；而在海拔相对较低、水分条件较好的区域，降水的变化对于植被生长的影响不大，这些区域的植被生长，基本受温度变化所控制，温度的上升有利于植被生长。初步的研究结果显示，研究时段内温度、降水的变化对草地退化影响不显著。
人类活动是导致草地退化的主要原因。
草地退化指数随距离居民点距离增加而递减，尤其是在距离居民点1km的范围内，草地退化指数递减的幅度很大，线性规律显著，显示出以居民点为中心的退化趋势。5km是本研究区与道路相关的人类活动的影响半径，影响草地变化的主要因素是放牧以及畜群迁移等活动。此外，居民点修缮和道路修建等活动也会破坏草地。
放牧强度与植被类型有明显的关系，植被状况良好的高寒灌丛、沼泽草甸和未退化高寒草甸均具有较高的放牧强度，而中度退化和严重退化的高寒草甸，放牧强度比较小。放牧强度与放牧距离呈反比，距离居民点距离越近，单位面积放牧强度越高；距离越远，单位面积放牧强度越低。本研究区18°以下的坡地，放牧强度是随坡度增加而增大；25°以上的坡地，放牧强度随坡度增大而减少。
(4)草地退化的模拟与情景分析；
基于1995年土地覆被数据模拟2000年的土地覆被状况，与2000年解译数据对比，kappa系数达到0.8316，说明本模型有较好的模拟效果，能够在一定程度上说明草地退化的空间过程分布规律。
以2000年土地覆被数据为基础，在保持牲口数目不变和持续减畜两种情景下，未来15的年草地退化预测结果显示：保持牲畜数目不变的情况下，研究区草地将持续退化，严重退化草地与裸土地面积持续扩张；在控制减少牲畜数目的情况下，有利于缓解草场压力，研究区草地退化速度减缓，牲畜数目减至2000年水平的34.87％后，草地退化基本停止。
(5)研究方法的创新；
提出草地退化指数来表述草地退化的状况和程度。将草地退化指数与草地退化率结合，从草地退化的范围和程度方面展开讨论，更有利于阐释草地退化。
在高寒地区，首次利用GPS-GIS集成技术进行了牧群活动轨迹与草地退化空间分布关系研究，为量化研究放牧强度提供了技术思路和方法。