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卷 期 草 业 科 学!! 内 蒙 古 草 地 面 积 的 变 化 及 其 成 因 分 析 "# 以 锡 林 郭 勒 盟 多 伦 县 为 例 李 兴 华 魏 玉 荣 张 存 厚 内 蒙 古 生 态 与 农 业 气 象 中 心 内 蒙 古 呼 和 浩 特 $ 摘 要 利 用 地 面 调 查 与 遥 感 技 术 相 结 合 的 方 法 研 究 了 草 地 面 积 的 演 变 和 成 因 结 果 表 明 %"% 年 多 伦 县 草 地 面 积 呈 波 动 性 变 化 世 纪 & 年 代 面 积 为 %'# 年 代 面 积 最 小 为 ''# 年 以 后 随 着 退 耕 还 林 还 草 工 程 的 实 施 草 地 面 积 与 世 纪 & 年 代 末 持 平 影 响 草 地 面 积 变 化 的 主 要 因 素 是 气 候 暖 干 化 背 景 驱 动 下 的 人 为 干 预 和 扰 动 世 纪 & 年 代 人 为 的 过 度 放 牧 草 地 沙 化 和 退 化 严 重 在 温 暖 湿 润 的 世 纪 年 代 大 量 草 地 被 开 垦 成 农 田 湖 沼 和 湿 地 面 积 扩 大 侵 蚀 草 地 使 草 地 面 积 减 少 年 以 后 尽 管 降 水 减 少 但 人 为 治 理 使 草 地 得 到 逐 步 恢 复 关 键 词 草 地 面 积 演 变 成 因 技 术 气 候 变 化 沙 化 退 化 中 图 分 类 号 & 文 献 标 识 码 文 章 编 号 '' 内 蒙 古 典 型 草 原 处 于 干 旱 半 干 旱 地 区 区 域 生 态 环 境 脆 弱 易 变 降 水 波 动 性 大 对 全 球 气 候 变 化 响 应 敏 感 近 百 年 来 地 球 气 候 正 经 历 着 以 全 球 变 暖 为 主 要 特 征 的 显 著 变 化 变 暖 的 趋 势 正 在 并 将 持 续 地 对 自 然 生 态 系 统 和 社 会 经 济 系 统 产 生 多 方 面 $ 多 层 次 的 影 响 气 候 变 化 对 内 蒙 古 天 然 草 地 的 影 响 主 要 体 现 在 草 地 植 被 生 长 状 况 植 被 组 成 变 化 牧 草 的 物 候 期 和 产 量 等 已 有 的 研 究 表 明 降 水 正 常 年 份 气 候 变 暖 使 牧 草 的 返 青 期 普 遍 提 前 $$ 黄 枯 期 推 后 $& 青 草 期 延 长 东 部 ' 草 原 延 长 最 明 显 牧 草 生 长 期 延 长 使 草 地 耗 水 量 增 加 土 壤 变 干 肥 力 降 低 土 壤 侵 蚀 加 剧 大 部 分 草 原 的 初 级 生 产 力 下 降 如 近 年 来 锡 林 郭 勒 典 型 草 原 # 土 层 的 土 壤 重 量 含 水 量 平 均 减 少 ( % 产 草 量 减 少 约 $)* " 温 度 升 高 使 草 原 类 型 发 生 变 化 草 甸 草 原 和 典 型 草 原 面 积 & 减 小 荒 漠 草 原 面 积 扩 大 伴 随 草 地 退 化 可 食 牧 草 比 重 下 降 轻 度 退 化 草 地 可 食 牧 草 产 量 减 少 (#( 植 被 覆 盖 度 减 少 ( 中 度 退 化 草 地 可 食 牧 草 产 量 减 少 #( '( 植 被 覆 盖 度 减 少 ($( 重 度 退 化 草 地 可 食 牧 草 产 量 及 植 被 覆 盖 度 减 少 '( 以 上 草 地 面 积 变 化 最 大 的 区 域 在 农 牧 交 错 区 # 而 天 然 草 地 的 实 际 面 积 变 化 并 不 明 显 弄 清 农 牧 交 错 区 草 原 面 积 的 演 变 和 成 因 可 以 探 讨 影 响 草 地 面 积 变 化 的 主 导 因 子 因 此 本 研 究 以 多 伦 县 为 研 究 区 利 用 + 陆 地 卫 星 资 料 通 过 实 地 调 查 和 图 像 人 工 解 译 确 定 研 究 区 植 被 覆 盖 的 分 布 和 面 积 开 展 草 地 面 积 的 演 变 和 成 因 研 究 研 究 区 概 况 及 研 究 方 法 研 究 区 概 况 多 伦 县 位 于 内 蒙 古 自 治 区 锡 林 郭 勒 盟 东 南 端 浑 善 达 克 沙 地 南 缘 总 面 积 &% ) 属 中 温 带 半 干 旱 大 陆 性 季 风 气 候 年 平 均 气 温 ', 年 降 水 量 &$ 无 霜 期 拥 有 天 然 草 地 %$ 万 $ 资 料 来 源 和 研 究 方 法 遥 感 资 料 的 来 源 和 处 理 方 法 本 研 究 的 遥 感 数 据 为 中 国 科 学 院 对 地 观 测 与 数 字 地 球 科 学 中 心 提 供 的 &"% 年 的 资 料 每 个 年 代 选 出 一 组 代 表 资 料 世 纪 & 年 代 选 择 + 数 据 && 和 & 年 的 影 像 世 纪 年 代 选 择 + 数 据 和 年 影 像 年 以 后 采 用 $ 年 + 影 像 卫 星 资 料 时 间 选 & 月 下 旬 和 月 初 晴 空 区 多 植 被 长 势 茂 盛 的 时 期 轨 道 选 择 " 和 #" 两 收 稿 日 期 接 受 日 期 '$ 基 金 项 目 中 国 气 象 局 气 候 变 化 专 项 -% 国 家 公 益 性 行 业 气 象 科 研 专 项./0/%'# 作 者 简 介 李 兴 华 % 男 内 蒙 古 赤 峰 人 高 级 工 程 师 硕 士 主 要 从 事 应 用 气 象 气 候 变 化 生 态 学 遥 感 应 用 研 究!1' 通 信 作 者 魏 玉 荣!12'

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草 业 科 学 第 卷 期 表 遥 感 图 像 解 译 的 多 伦 县 各 年 代 地 表 类 型 面 积 变 化 &!"#$%%"$!! '## #$ 年 代 草 原 农 田 流 动 沙 地 半 固 定 沙 地 湿 地 湖 泊 山 地 *5.1331-11 +855 54531 9561 1)5 +61 & 年 代 &3 %'# #& &# #$$ %$# % $%%& 年 代 3 ''# %'% $%% #### %$% ## &# $ 年 $3 %$'$ '&#& % %$ '#' %''& '&#% 沙 地 是 草 地 和 沙 地 的 过 渡 地 带 半 固 定 沙 地 植 被 盖 度 增 加 可 以 演 变 成 草 地 植 被 减 少 将 逐 渐 演 变 为 流 动 沙 地 多 伦 县 半 固 定 沙 地 面 积 呈 逐 年 下 降 趋 势 世 纪 & 年 代 受 降 水 偏 少 和 干 旱 的 影 响 半 固 定 沙 地 面 积 最 大 为 #$$ 世 纪 年 代 随 着 降 水 的 增 加 半 固 定 沙 地 的 植 被 得 到 恢 复 植 被 盖 度 增 加 半 固 定 沙 地 面 积 减 少 了 '$$%$ 表 从 世 纪 年 代 末 期 国 家 开 始 实 施 生 态 治 理 和 环 境 保 护 工 程 半 固 定 沙 地 得 到 治 理 因 此 尽 管 年 以 后 比 较 旱 但 半 固 定 沙 地 的 面 积 仍 然 呈 减 少 趋 势 $ 年 面 积 降 至 %$ 比 年 代 末 减 少 了 #%& 表 因 此 在 人 为 的 治 理 下 半 固 定 沙 地 植 被 增 加 逐 步 变 成 草 地 或 固 定 沙 地 使 草 地 面 积 增 加 草 地 面 积 变 化 与 农 田 面 积 的 增 减 息 息 相 关 由 于 草 地 和 农 田 是 两 个 相 邻 的 生 态 系 统 农 田 的 增 减 影 响 草 地 的 减 增 近 年 来 多 伦 县 农 田 面 积 增 加 较 大 世 纪 & 年 代 农 田 面 积 仅 #& 世 纪 年 代 随 着 降 水 的 增 加 区 域 水 热 匹 配 好 有 利 于 农 作 物 生 长 草 地 和 湿 地 开 垦 短 时 间 内 能 够 获 得 很 高 的 产 量 和 经 济 效 益 因 此 大 量 的 草 地 和 湿 地 被 开 垦 成 农 田 农 田 面 积 直 线 上 升 为 %'% 比 & 年 代 增 加 了 '#( 草 地 面 积 却 减 少 了 '%$ 进 入 世 纪 尽 管 区 域 气 候 暖 干 化 趋 势 明 显 但 世 纪 年 代 末 期 国 家 实 施 的 退 耕 还 林 还 草 等 生 态 治 理 工 程 成 效 显 著 使 区 域 农 田 面 积 下 降 为 '&#& 但 仍 比 世 纪 & 年 代 高 #( 表 湖 沼 湿 地 退 化 使 草 地 面 积 增 加 近 年 来 多 伦 县 湿 地 面 积 波 动 较 大 世 纪 & 年 代 湿 地 面 积 为 %$# 世 纪 年 代 由 于 降 水 偏 多 有 利 于 湿 地 的 保 存 和 恢 复 尽 管 部 分 湿 地 被 开 垦 成 农 田 但 湿 地 面 积 仍 最 大 达 到 %$% 年 以 后 区 域 连 续 ' 年 干 旱 异 常 使 湿 地 大 面 积 萎 缩 尽 管 国 家 实 施 了 湿 地 保 护 政 策 使 部 分 湿 地 得 到 恢 复 但 在 气 候 暖 干 化 的 背 景 下 多 伦 的 湿 地 面 积 仍 比 年 代 减 少 了 #'&& 表 山 地 的 治 理 使 草 地 面 积 增 加 多 伦 县 山 地 面 积 呈 逐 渐 减 少 趋 势 世 纪 & 年 代 山 地 面 积 $%%& 世 纪 年 代 面 积 为 &# $ 年 面 积 为 '&#% 表 山 地 面 积 的 减 少 主 要 受 人 为 扰 动 的 影 响 世 纪 年 代 大 量 坡 地 开 垦 成 农 田 年 以 后 许 多 山 地 植 树 种 草 变 成 林 地 和 草 地 在 封 山 育 林 的 政 策 下 大 部 分 林 地 变 成 了 可 开 发 利 用 的 草 地 流 动 沙 地 面 积 的 扩 大 使 草 原 面 积 减 小 多 伦 县 流 动 沙 地 面 积 呈 逐 年 略 增 加 趋 势 世 纪 & 年 代 尽 管 降 水 偏 少 但 其 面 积 仅 &# 世 纪 年 代 尽 管 降 水 明 显 增 加 但 受 大 风 沙 尘 暴 频 发 人 为 破 坏 和 过 度 放 牧 的 影 响 植 被 盖 度 明 显 降 低 半 固 定 沙 地 和 草 地 退 化 演 变 成 流 动 沙 地 流 动 沙 地 面 积 增 加 为 $%% 进 入 世 纪 尽 管 气 候 暖 干 化 趋 势 明 显 但 世 纪 年 代 末 期 国 家 实 施 的 生 态 治 理 工 程 成 效 显 著 区 域 植 被 逐 步 得 到 恢 复 流 动 沙 地 逐 步 向 半 固 定 沙 地 演 变 到 $ 年 流 动 沙 地 面 积 下 降 为 % 但 仍 比 世 纪 & 年 代 大 %#% 表 总 体 来 看 影 响 草 地 面 积 变 化 的 主 要 因 素 是 气 候 暖 干 化 背 景 下 的 人 为 扰 动 和 干 预 其 中 农 田 半 固 定 沙 地 和 山 地 面 积 的 变 化 主 要 在 人 为 扰 动 和 干 预 下 使 草 地 面 积 增 减 而 湖 沼 湿 地 退 化 和 流 动 沙 地 面 积 的 扩 大 则 受 气 候 变 化 的 影 响 较 多 气 候 对 草 地 面 积 的 影 响 温 度 对 草 地 面 积 的 影 响 研 究 表 明 近 # 年 来 多 伦 县 的 年 平 均 气 温 呈 上 升 趋 势 图 # 年 增 温, 而 近 百 年 全 球 平 均 气 温 只 上 升 了 ', % 全 国 上 升 了 $&, 由 此 可 见 多 伦 县 变 暖 趋 势 十 分 显 著 年 代 分 布 上 世 纪

!! 图 多 伦 县 年 平 均 气 温 变 化!&! #%#()) '## #$ 年 代 增 温 幅 度 最 大 &, 其 次 是 本 世 纪 前 % 年 的 增 温 幅 度 ', 通 过 平 均 气 温 距 平 五 年 滑 动 平 均 得 出 &' 年 及 以 前 为 负 距 平 为 偏 冷 期 之 后 升 温 显 著 转 为 正 距 平 &"% 年 为 升 温 最 高 时 期 并 且 & 年 和 % 年 为 有 气 象 记 录 以 来 最 暖 的 年 份 气 候 变 暖 对 草 原 面 积 的 影 响 很 大 但 很 难 被 直 接 地 表 现 出 来 尤 其 世 纪 年 代 暖 湿 的 气 候 条 件 有 利 于 农 作 物 生 长 因 此 大 量 草 地 被 开 恳 农 田 面 积 大 范 围 增 加 草 地 面 积 与 年 代 平 均 气 温 的 相 关 系 数 为 " 说 明 随 着 温 度 的 升 高 草 地 面 积 呈 减 小 趋 势 这 主 要 是 由 于 温 度 升 高 草 地 蒸 发 和 蒸 散 量 增 大 区 域 干 旱 发 生 的 频 次 增 加 促 进 了 草 地 的 沙 化 和 退 化 使 草 地 面 积 减 小 沙 地 面 积 增 大 降 水 对 草 地 面 积 的 影 响 近 # 年 多 伦 县 年 降 水 呈 波 动 略 减 少 分 布 图 世 纪 & 年 代 和 世 纪 前 % 年 为 少 雨 期 年 代 为 多 雨 期 通 过 年 降 水 量 距 平 五 年 滑 动 平 均 %% 年 及 以 前 为 负 距 平 为 干 期 %&"&' 年 降 水 为 正 距 平 为 湿 期 &%" 年 降 水 为 负 距 平 期 间 为 干 湿 交 换 期 " 年 降 水 为 正 距 平 为 湿 期 年 以 后 降 水 为 负 距 平 为 干 期 年 降 水 量 的 多 少 决 定 了 区 域 植 被 长 势 和 空 间 分 布 多 伦 县 草 地 面 积 与 年 代 平 均 降 水 量 相 关 系 数 达 到 "%& 也 就 是 随 着 降 水 量 的 增 多 草 地 面 积 呈 减 少 趋 势 这 主 要 是 在 降 水 较 多 的 世 纪 年 代 温 暖 湿 润 的 气 候 条 件 为 农 作 物 的 生 长 创 造 了 优 良 的 环 境 而 草 地 和 农 田 是 两 个 相 邻 的 生 态 系 统 因 此 大 量 草 地 被 开 垦 成 农 田 使 草 地 面 积 减 少 另 外 草 地 和 湿 地 是 相 融 的 两 个 生 态 系 统 降 水 增 加 湖 沼 和 湿 地 面 积 扩 大 侵 蚀 草 地 也 使 草 地 面 积 减 少 而 在 降 水 较 少 的 世 纪 & 年 代 人 为 对 草 地 的 破 坏 还 比 较 小 草 地 面 积 变 化 的 主 要 原 因 是 降 水 减 少 干 旱 频 发 草 地 的 沙 化 和 退 化 加 图 多 伦 县 年 平 均 降 水 量 变 化!&! #%% ()) '## #$

草 业 科 学 第 卷 期 剧 使 草 地 演 变 成 为 流 动 和 半 流 动 沙 地 年 以 后 尽 管 降 水 减 少 但 人 为 治 理 对 草 地 面 积 的 稳 定 增 长 起 到 了 积 极 的 作 用 使 农 田 半 固 定 沙 地 和 山 地 面 积 减 小 草 地 面 积 得 到 逐 步 恢 复 讨 论 与 结 论 %"% 年 多 伦 县 草 地 面 积 在 气 候 暖 干 化 的 背 景 下 呈 现 波 动 性 变 化 世 纪 & 年 代 面 积 为 %'# 年 代 面 积 最 小 为 ''# 年 以 后 随 着 退 耕 还 林 还 草 工 程 的 实 施 草 地 面 积 得 到 逐 步 恢 复 $ 年 面 积 与 世 纪 & 年 代 末 持 平 以 往 的 研 究 认 为 草 地 过 牧 和 人 为 的 过 度 利 用 是 草 地 面 积 变 化 和 草 原 生 态 环 境 恶 化 的 主 要 原 & 因 而 本 研 究 通 过 年 代 对 比 分 析 得 出 影 响 草 地 面 积 变 化 的 主 要 因 素 是 气 候 暖 干 化 背 景 下 的 人 为 干 预 和 扰 动 其 中 农 田 半 固 定 沙 地 和 山 地 面 积 的 变 化 主 要 在 人 为 干 预 和 扰 动 下 使 草 地 面 积 增 减 湖 沼 湿 地 退 化 和 流 动 沙 地 面 积 的 扩 大 则 受 气 候 变 化 的 影 响 较 多 温 暖 湿 润 的 世 纪 年 代 大 量 草 地 被 开 垦 成 农 田 湖 沼 和 湿 地 面 积 扩 大 侵 蚀 草 地 面 积 使 草 地 面 积 减 少 在 降 水 较 少 的 世 纪 & 年 代 草 地 沙 化 和 退 化 加 剧 使 草 地 演 变 成 为 流 动 和 半 流 动 沙 地 年 以 后 尽 管 降 水 减 少 但 人 为 治 理 使 农 田 半 固 定 沙 地 和 山 地 面 积 减 小 草 地 面 积 得 到 逐 步 恢 复 因 此 草 原 保 护 应 当 合 理 的 利 用 人 为 治 理 和 政 策 调 节 等 手 段 在 草 地 保 护 的 过 程 中 要 坚 持 保 护 优 先 适 度 利 用 的 原 则 通 过 围 封 季 节 性 休 牧 退 耕 和 人 工 种 草 等 措 施 对 草 地 逐 步 进 行 治 理 因 地 制 宜 地 加 强 草 原 水 利 建 设 在 有 条 件 的 地 方 积 极 发 展 节 水 灌 溉 饲 草 料 基 地 有 研 究 表 明 建 设 高 产 饲 料 基 地 可 使 $ 天 然 草 地 得 到 修 养 生 息 因 此 可 以 通 过 提 高 单 位 面 积 上 的 饲 草 产 量 缓 解 天 然 草 地 过 牧 压 力 积 极 开 展 有 效 的 人 工 影 响 天 气 作 业 增 加 降 水 量 促 进 植 被 生 长 使 草 地 面 积 不 断 扩 大 参 考 文 献 气 候 变 化 国 家 评 估 报 告 编 写 委 员 会 气 候 变 化 国 家 评 估 报 告 + 北 京 科 学 出 版 社 %%% 丁 一 汇 任 国 玉 石 广 玉 等 气 候 变 化 国 家 评 估 报 告 中 国 气 候 变 化 的 历 史 和 未 来 趋 势 气 候 变 化 研 究 进 展 '& 沈 建 国 白 美 兰 李 云 鹏 气 候 变 化 和 人 类 活 动 对 内 蒙 古 生 态 环 境 的 影 响 自 然 灾 害 学 报 '$' &# # 郝 占 庆 代 力 民 贺 红 士 等 气 候 变 暖 对 长 白 山 主 要 树 种 的 潜 在 影 响 应 用 生 态 学 报 $ '$'$& $ 白 美 兰 郝 润 全 邸 瑞 琦 气 候 变 化 对 浑 善 达 克 沙 地 沙 漠 化 影 响 的 评 估 气 候 与 环 境 研 究 ' $ ' 韩 芳 李 兴 华 苗 百 岭 等 气 候 变 化 对 内 蒙 古 小 叶 杨 叶 芽 开 放 期 的 影 响 气 象 '' % 侯 琼 乌 兰 巴 特 尔 内 蒙 古 典 型 草 原 区 近 # 年 气 候 变 化 及 其 对 土 壤 水 分 的 影 响 气 象 科 技 '# ' & 许 志 信 白 永 飞 草 原 退 化 与 气 候 变 化 国 外 畜 牧 学 草 原 与 牧 草 %' 何 玉 斐 赵 明 旭 王 金 祥 等 内 蒙 古 农 牧 交 错 带 草 地 生 产 力 对 气 候 要 素 的 响 应 以 多 伦 县 为 例 干 旱 气 象 &'&#& 中 国 科 学 院 内 蒙 古 宁 夏 综 合 考 察 队 内 蒙 古 植 被 + 北 京 科 学 出 版 社 &$%'#% 李 金 花 潘 浩 文 王 刚 内 蒙 古 典 型 草 原 退 化 原 因 的 初 探 草 业 科 学 #$#$ 赵 春 花 曹 致 中 退 牧 还 草 工 程 对 内 蒙 古 鄂 温 克 旗 经 济 社 会 效 益 的 影 响 草 业 科 学 ' 郑 淑 华 赵 萌 莉 韩 国 栋 等 北 方 农 牧 交 错 区 草 地 生 态 系 统 服 务 间 接 价 值 的 初 步 评 估 以 太 仆 寺 旗 和 沽 源 县 境 内 为 例 草 业 科 学 '& # 郭 彦 军 倪 郁 韩 建 国 农 牧 交 错 带 人 工 种 草 对 土 壤 磷 素 有 效 性 的 影 响 草 业 学 报 %%' $ 吴 齐 文 赵 新 刚 李 慧 等 内 蒙 古 自 治 区 地 图 集 + 西 安 西 安 煤 航 地 图 制 印 公 司 ' ' 李 兴 华 韩 芳 张 存 厚 等 气 候 变 化 对 内 蒙 古 中 东 部 沙 地 " 湿 地 镶 嵌 景 观 的 影 响 应 用 生 态 学 报 $ % 魏 永 林 许 存 平 张 盛 魁 等 气 候 变 化 对 青 海 海 北 地 区 天 然 草 地 生 物 量 及 生 态 环 境 的 响 应 草 业 科 学 &$% & 施 玉 辉 草 地 生 态 环 境 失 调 主 因 与 控 制 对 策 的 探 讨 青 海 环 境 $ 郭 孝 拾 方 间 宫 秉 温 科 尔 沁 试 验 区 高 产 稳 产 饲 料 基 地 的 建 立 技 术 中 国 草 地 '$%# 许 鹏 人 工 草 地 的 环 境 效 应!*15:53 4.1331 1553 4 918169)37 北 京 中 国 高 等 科 学 技 术 中 心 $&

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