荒漠化监测与评价研究进展

荒漠化监测与评价研究进展

牛 星1,高 永1,邢铁鹏2,张宝珠3,刘万才3

(1.内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019;2.华能伊敏煤电有限责任公司环境管理科,内蒙古 呼伦贝尔 021134;3.内蒙古鄂温克族自治旗林业局,内蒙古 呼伦贝尔 021100)

摘 要:随着全球环境问题的日益恶化,荒漠化越来越引起国际社会的关注,进行荒漠化动态监测与评价具有

重要的现实意义。本文综合阐述了国内外荒漠化动态监测、评价及其评价信息系统等方面的研究成果,提出

了荒漠化监测与评价研究的发展趋势。

关键词:荒漠化;荒漠化监测;荒漠化评价

中图分类号:S288 文献标识码:A 文章编号:1007 4066(2010)03 51 05

Research P rogress of Desertification M onitoring and Assess m ent

N I U X i n g1,GAO Yong1,X I N G T ie-peng2,Z HANG Bao-zhu3,LI U W an-cai3

(1.Co llege of Ecology and E nviron m ent a l Science,Inner M ongoli a Agr icultural Universit y,H ohho t010019,Ch i na;2.Environ m ental M anage m ent S ection of H ua N eng Yi m in Coal and Pow er Co.L t d.,H ulunbeier021134,Ch i na;3.F orestry Bureau of Ew enke A utono m ous C ount y,Inner M ongoli a,H ulunbeier021100,China)

Abst ract:As t h e g lobal env ironm ent degradation,m o re and m ore attentions w ere pa i d to the desertification i n w orldw ide.The constituti o n of dyna m ic m on itori n g and assess m ent syste m o f desertification w ere co m prehensively analyzed and i n troduced.Through co m parison,researches on desertification dyna m ic m onitori n g,assess m en,t a ch i e ve m ent o f i n fo r m ation syste m at ho m e and abr oad w ere elaborated.The trends of desertification m onitori n g and assess m ent w ere put for w ar d also.

K ey w ords:desertificati o n;desertification monitori n g;desertifi c ation assess m ent

根据 联合国防治荒漠化公约,荒漠化是指包括气候变化和人类活动在内的多种因素造成的干旱、半干旱及亚湿润干旱区的土地退化。荒漠化是全球性的环境问题之一,对人类社会的生存和发展构成严重的威胁。 联合国荒漠化公约组织的调查表明,不当的人类活动,如过度耕地、放牧、砍伐森林、不良的灌溉,以及气候变化使目前全球110多个国家、超过10亿人口正遭受土地荒漠化的影响,全球每年因土地荒漠化造成的经济损失超过420亿美元[1]。千年生态系统评估(MA)项目针对荒漠化问题编写的 生态系统与人类福祉:荒漠化综合报告指出:除南极洲以外的其他各洲均存在荒漠化土地,荒漠化是旱区居民满足基本生存需求的主要障碍,它已被列为当今世界具有局地与全球效应的最为严重的环境问题。荒漠化监测与评价的研究是荒漠化研究领域的核心内容之一,掌握荒漠化发生的动态和机理,及时准确地监测和评价荒漠化发生的程度,对指导荒漠化防治、管理及决策具有重要的实践意义。

1 荒漠化监测研究

1.1 荒漠化监测的目的

荒漠化监测是20世纪90年代中期随着 联合国防治荒漠化公约的签署而兴起的一个新兴领域,世界各国都在积极进行探讨和研究。荒漠化监测主要是通过定期调查,掌握荒漠化土地的现状、动态及控制其发展所必需的信息,分析自然和人为因素与荒漠化过程的相互关系,为保护、改良和合理利

第36卷 第3期 内 蒙 古 林 业 科 技 V ol 36 No 3 2010年9月 Journa l o f Inner M ongolia Fo restry Sc ience&T echnology S ept 2010

*收稿日期:2010 09 06

基金项目:内蒙古农业大学科研创新团队(NDTD2010-11)

作者简介:牛星(1981 ),男,内蒙古鄂尔多斯人,在读博士研究生,研究方向:土壤学。

通讯作者:高永(1962 ),男,内蒙古包头人,教授,博士生导师,主要从事荒漠化防治研究。

用国土资源,实现可持续发展战略提供基础资料,为防治荒漠化提出对策与建议[2,3]。

1.2 荒漠化监测的主要内容

依据荒漠化定义,荒漠化监测是对包括气候、人为活动在内的整个土地系统的监测。因此,荒漠化监测所包括的内容可归纳为生物物理和社会经济2个方面,具体包括:

土壤方面:包括土壤类型,土层厚度,土壤结皮,土壤质地,土壤结构,土壤p H值,土壤含盐量,土壤有机质含量,土壤N、P、K含量,土壤风蚀量;

植被方面:包括植被类型,群落种类组成与结构,覆盖度,生产力,生物量,指示性植物;

水文方面:包括水源补给,水质,地下水水位,土壤含水量,地表水域,沼泽化程度,排水能力;

地质地貌因子:包括地貌类型,基岩出露与类型,沉积物质,海拔高度,坡度、坡向,侵蚀与地表流沙分布状况等;

气候及气象要素:包括温度(平均温度、极端温度、积温),湿度,风(平均风速、起沙风速、大风及沙尘暴日数),降水(平均降水量、降水变率、干旱、大雨或暴雨),蒸发量等;

社会经济因子:包括土地利用状况(农林牧比例、灌溉及耕作方式),土地利用强度(土地利用率、土地生产力、人口密度、牲畜数量、土地垦殖率、防护措施),能源交通条件,人民生活水平,受教育程度。

1.3 荒漠化监测的方法

荒漠化监测是防治荒漠化的一项基础工作,主要通过定期调查掌握荒漠化土地的现状、动态及控制其发展所必需的信息。在监测方法上,国内外的研究者已达成共识:主要采用基于人工地面观察、测量和建立生态监测站的和基于遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)技术(统称3S技术系统)的方法进行监测,每种方法都有其特点和优越性。研究人员对荒漠化所涉及的领域进行的大量资源调查工作多是采用常规监测方法,该方法为荒漠化研究提供更为详细的土地荒漠化成因、过程、发展动态、治理成效等基础数据。对于具有不同空间尺度的复杂的荒漠化监测、必须采用先进的技术手段和最新的研究成果,逐步提高监测水平,扩展监测内容;多种监测信息源相结合,航天、航空和地面调查相结合;宏观监测和微观监测相结合;点和面相结合。随着研究的不断深入和技术的不断发展,运用3S技术研究荒漠化问题越来越广泛被大家接受和采纳[4]。

最早利用遥感(RS)进行荒漠化监测是在1975年联合国和国际自然资源联合会资助下对苏丹南部撒哈拉南缘的沙漠入侵和生态退化状况的评价,该项目通过空间数据和地面调查相结合的方法确定了植被和沙漠的分界线,并将误差控制在5km。20世纪80年代,国内外利用遥感对土地荒漠化的监测主要处于目视解译阶段,即通过室内判读航片、卫片与编绘荒漠化草图,结合野外关键地带路线的考察最终成图。目前由联合国有关机构提出的3种使用于不同地区的土地退化评价与监测理论,即全球人为作用下的土地退化(GLASOD)、南亚及东南亚人为作用下土地退化(ASSOD)和俄罗斯科学院提出的评价方法(俄国),在实践上均以目视解译为主、依靠常规技术支持的经验性指标体系来完成。20世纪90年代以来,SPOT、T M、M SS、NOAA等多种空间分辨率遥感数据开始广泛用于荒漠化研究,遥感图像图像处理软件ERM apper、PC I、ERDAS、ENV I和一些GIS软件如ARCG I S、MAPGIS、GEOSTAR、MGE也逐步集成使用。3S信息技术作为定量化遥感发展的方向,实现了从信息获取、信息处理到信息应用的一体化技术系统,具有获取准确、快速定位的现实遥感信息的能力,实现数据库的快速更新和在分析决策模型的支持下,快速完成多元、多维复合分析,使遥感对地观测技术跃上一个新台阶,同时有力地推动了空间技术应用的发展,从而使基于3S的荒漠化监测技术路线也得到迅速发展[5]。

在国内,荒漠化监测方法经历了实地考察、遥感调查到抽样与!3S∀技术联合调查。1959年,中国科学院成立治沙队,围绕!查明沙漠情况,寻找治沙方针,制定治沙规划∀的任务,连续3年对我国沙漠戈壁进行了多学科考察,基本查明了我国沙漠戈壁的面积、分布等情况;20世纪80年代初,水利部组织了全国土壤侵蚀调查,采用遥感方法,对全国范围内的包括风蚀、水蚀和冻融在内的土壤侵蚀状况进行了调查,编制了1#50万到1#100万的土壤侵蚀图; 80年代中期,中国科学院自然资源综合考察委员会应用遥感方法对全国土地资源进行评价,查明了全国盐渍化土地、退化土地及土地利用状况,编制了1 #100万土地资源图;随后农业部门组织科研人员对中国南、北方草场资源情况进行了调查,此外,还完成了许多与荒漠化有关的资源调查,如全国土地详查、土壤普查、森林资源清查等。90年代中期,林业部组织技术人员在全国范围内进行了沙漠、戈壁及沙化土地普查,并采用地面调查与最新TM影像核

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