中部干旱带生态脆弱性评价

第三节　中部干旱带生态脆弱性评价

宁夏中部干旱带是我国北方生态脆弱带的组成部分，在气候上是从半干旱区向干旱区的过渡地带，在植被上是从干草原向荒漠的过渡地带，在资源利用历史上，这里一直是农业和畜牧业两种生产方式交错过渡地区。这种地理上的过渡性造成了本区域自然条件资源的多样性和脆弱性特点。已有的研究多从年际变化尺度来探讨植被和气候要素变化的关系，所得结论普遍认为降水对该地区植被影响最为明显。而降水和气温变化具有时间分配不均的特点，仅从年际变化角度分析很大程度上掩盖了气候要素变化对植被不同生长阶段的影响。而气温的影响也同样重要，特别是在当前气候变暖背景下，该地区气温发生了怎样的变化，除降水变化的影响外，气温的变化是否对草地植被生长等方面产生影响，基于此，根据宁夏中部干旱带2000～2009年的MODIS NDVI数据反演草地植被覆盖状况，结合2000～2009年该地区10个气象站点的气温和降水数据，分别从年际变化、季节变化和月变化角度分析该地区草地植被变化对气候变化的响应，更好地探讨气候变化对植被生长不同阶段的影响机制。

一、宁夏中部干旱带概况

行政区划上包括银南地区的盐池、灵武、中卫、中宁、青铜峡、吴忠、同心七个县（市）以及固原地区海原县的北部。从空间来看，既是农牧交错带，又是沙漠边缘带，气候上干湿过渡。从自然条件和社会经济发展来看，大体包括两部分，一是地势平坦，灌溉农业发达的银川平原部分（包括银川平原南部、卫宁平原及清水河谷平原一部分），二是山（丘）盆地相间，以畜牧业为主的风沙区（山区）。宁夏中部地区的可持续发展有赖于这两部分间的协调，更有赖于区域内资源的可持续利用和人口、环境与社会经济的协调。

本研究采用NASA提供的MODIS产品数据，时间范围为2000～2009年期间。数据格式为EOS-HDF，空间分辨率和时间分辨率分别为：250m和10d，每年共有36期数据，地图投影格式为：Sinusoidal（正弦曲线投影）。使用NASA免费提供的MRT（MODIS Reprojection Tools）软件将下载的数据进行格式和地图投影转换，把HDF格式转化为Tiff格式，把Sinusoidal地图投影转换为AlbersEqual Area，利用ERDAS 9.0软件完成图像的拼接和裁切。针对每年的36期数据，运用最大值合成法生成年度NDVImax数据，并利用ERDAS 9.0中的傅立叶变换方法对数据进行降噪处理。

根据2000～2010年之间的MODIS数据计算结果，可以将宁夏中部干旱带的生态植被变化趋势划分为七个变化区域：

表5-6　宁夏中部干旱带2000～2009年NDVI变化趋势结果统计

（一）严重退化区

本区计算回归系数值在-65～-15之间变化，从图6-1中可以看出，只有零星的小区域呈现这种严重退化趋势，仅占研究区总面积的0.36%，主要分布于沙坡头区城区、利通区城区、灵武市城区和宁东基地等区域，主要与近年来这些区域城市建设发展快速有关。

（二）中度退化区

本区计算回归系数值在-15～-7.5之间变化，占研究区总面积的1.59%，生态植被呈现中度退化趋势，同样表现为零星分布的特征，主要分布于严重退化区周边。

（三）轻度退化区

本区计算回归系数值在-7.5～-5之间变化，占研究区总面积的8.4%，生态植被呈现轻度退化趋势，主要分布于严重退化区和中度退化区周边及研究区南部的黄土丘陵地区。轻度退化区、中度退化区和严重退化区总体沿西南至东北走向分布于研究区中北部的地势较高的台地或丘陵山地区域，这些区域降水稀少，且地势复杂。

（四）无明显变化区

本区计算回归系数值在-3～3之间变化，植被发展变化不大，呈稳定态势，遍布于整个中部干旱带，占研究区总面积的40.7%，主要分布地势较高和荒漠化严重的区域。

（五）轻度改善区

本区计算回归系数值在3～7.5之间变化，占研究区总面积的27.1%，植被发展趋势变化不大，小幅上升。主要分布于灵武市、盐池县和海原县大部分区域。

（六）中度改善区：本区计算回归系数值在7.5～15之间变化，植被发展趋势改善较为明显，占研究区总面积的16.4%，尤其以灵武白芨滩自然保护区、盐池县中部波状高原地貌区及南部黄土丘陵区，呈现出了良好的发展趋势。

（七）明显改善区

本区计算回归系数值在15～77之间变化，植被发展趋势改善明显，占研究区总面积的5.4%，主要分布于研究区内的扬黄灌区及其周边区域，部分分布于灵武市、盐池县植被建设力度较大的区域。

综合2000～2009年10年间宁夏中部干旱地区的生态植被变化趋势，从整体上看，植被绝大部分处于逐渐恢复态势，轻度、中度和明显改善区域占研究区的48.95%；但仍存在局部退化的现象，轻度、中度和重度退化区域占研究区的10.3%；40.7%的区域植被状态处于稳定态势。

二、气候变化对宁夏中部干旱带植被的影响分析结论

1.利用长时间序列分辨率为250m的MODIS NDVI数据，通过最大值合成法、一元线性回归模拟法、相关系数分析法，可以有效地动态监测干旱区植被覆盖年际变化、模拟NDVI空间变异趋势、深入分析导致NDVI时空演变的驱动因素。

2.在气候变化和人类活动的双重作用下，宁夏中部干旱带的植被覆盖在2000～2009年期间的变化与气候变化的波动一致，但整体呈现出波动上升的趋势。在这一时期，随着退耕还林、退牧还草等生态工程的大规模实施，植被覆盖表现出了波动式上升趋势,NDVI明显高于初期，但气候作为主导因素的地位没有变化，只是在人类恢复和保护措施的作用下，植被整体状况明显改善。

3.近10年宁夏中部干旱带植被覆盖变化趋势存在一定的空间差异，盐池县、红寺堡及扬黄工程沿线的植被状况明显改善。绝大部分植被处于逐渐恢复态势，轻度、中度和明显改善区域占研究区的48.95%；但仍存在局部退化的现象，轻度、中度和重度退化区域占研究区的10.3%，轻度退化区、中度退化区和严重退化区总体沿西南至东北走向分布于研究区中北部的地势较高的台地或丘陵山地区域；40.7%的区域植被状态处于相对稳定态势。

4.宁夏中部干旱带植被覆盖变化是气候变化和人为影响因素综合作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长，同时温度的上升加速地表蒸发过程，抑制降水稀少地区的植被生长。研究发现，宁夏中部干旱带植被覆盖的年际变化和降水量尤其是4～7月降水量的变化具有很好的一致性，年降水量的波动是导致该区域植被覆盖变化的主导因素。农业生产、生态建设等人类活动是改善宁夏中部干旱带植被覆盖的极为重要的原因。近年来大规模实施的退耕还林（草）、退牧还草、植被建设、天然林保护、草地改良等生态建设工程所带来的生态效应正在呈现。