1970年代以来锡林郭勒盟草地资源空间分布格局的变化

ResourcesScience

第34卷第6期2012年6月

文章编号：1007-7588（2012）06-1017-07

2012，34（6）：1017-1023

Vol.34，No.6Jun.，

2012

1970年代以来锡林郭勒盟草地资源

空间分布格局的变化

巴图娜存1,2，胡云锋1，艳燕1，刘纪远1

(1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国人民大学，北京100872）

摘

要：在多期遥感影像与GIS的支持下，构建了内蒙古锡林郭勒盟1975年-2009年的草地现状和动态变化时

空数据集，进而开展了锡林郭勒盟草地资源空间分布格局、时空变化及其驱动机制的研究。研究表明：①草地是锡林郭勒盟的主导生态系统，总面积约17.6万km2，占全区国土面积的86%；在空间分布上，自东向西，草地覆盖度逐渐降低，草地类型依次为温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原；②锡林郭勒盟草地生态系统动态演变的基本特征为：以2000年为界，2000年之前，草地生态系统面积持续减少；2000年之后，草地生态系统的面积减少态势得到遏制和逆转，草地资源面积开始增加；③该区草地资源时空变化受到气候变化、人类土地利用活动以及生态保护和建设工程的影响：区域气候变化是本区生态系统变化的基本驱动力，人类不合理的土地利用活动对于草地退化起了推动和促进作用，而生态保护和建设工程的介入则缓解、遏制和逆转了本区长期以来的草地退化态势。

关键词：草地资源；空间分布；动态变化；驱动机制；锡林郭勒

1引言

锡林郭勒草原位于内蒙古高原东南缘，首都北京北侧，是我国四大草原之一。由于独特的地理位置及其区域气候、土壤和生态特点，本区生态平衡功能脆弱，农牧业生产不稳定，区域经济社会发展与生态环境保护之间的矛盾十分尖锐。20世纪50年代以来，由于人类活动强度不断加剧，加上区域气候变化等因素影响，本区草地植被退化，生产力下降，土地风蚀沙化，水土流失加剧，沙尘暴频发，生态系统日渐退化[1,2]。

鉴于锡林郭勒盟及整个蒙古高原生态系统对于首都北京乃至中国华北地区生态环境质量和生态安全的重要性，国内外许多学者就该区草地生态系统结构和功能展开了研究。例如：艳燕等对内蒙古锡林浩特东部地区研究后发现：锡林郭勒盟东部地区草地生态系统在2000年之前呈现持续、加速退

收稿日期：2012-04-10；修订日期：2012-05-20

化态势，2000年之后草地退化态势得到缓解和遏制

[3]

。岳书平等对内蒙古巴林右旗草地退化进行了研

究，分析了道路、居民点等对草地退化的影响[4]。李兴华[5]、王安琪[6]等基于遥感影像对内蒙古不同地区的草地生态系统的现状和动态变化都有研究。近年来，随着遥感的发展及长时间序列数据的积累，研究人员开始应用国际共享的遥感生态参数（如NDVI、NPP等）和气象站点数据对蒙古高原植被结

总结以上研究成果发现，虽然目前已经有许多以遥感影像数据和GIS空间分析方法为支撑的应用研究，但是这些研究所覆盖的空间范围、时间范围以及数据空间精度和时间间隔等并不能完全尽如人意[10,11]。为此，本研究基于1975年MSS数据、1990年、2000年、2005年、2009年的LandsatTM遥感影像，首先构建了内蒙古锡林郭勒盟5期草地现状数构和功能特征及其与水热因子的关系进行研究[7-9]。

基金项目：中国科学院知识创新方向性项目（编号：KZCX2-EW-306）；国家自然科学基金项目（编号：40971223）；科技部973计划（编号：2010CB950904）。

作者简介：巴图娜存，女，内蒙古锡林郭勒盟人，硕士生，主要从事内蒙古高原资源环境监测与可持续发展评价研究。E-mail：laibatu123jjbj@

通讯作者：胡云锋，E-mail：huyf@

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据集、4期草地动态变化数据库；基于上述时空数据平台，开展锡林郭勒盟草地资源现状及20世纪70年代以来草地资源时空动态变化分析。本研究试图揭示锡林郭勒盟草地生态系统演变规律及其主要驱动机制，为锡林郭勒盟生态保护和建设工程成效评估及未来的生态规划提供科学支撑。

2.2数据来源

研究使用了1975年MSS影像、1990年、2000年、2005年的LandsatTM影像以及2009年的HJ-1影像。在遥感软件支持下，首先对遥感图像进行预处理，包括几何纠正，假彩色合成，镶嵌裁剪等；而后采用计算机辅助人工目视判读方法，对研究区土地利用和土地覆被类型进行解译。土地分类系统采用了中国科学院20世纪土地利用和土地覆被时空平台的分类系统[12]；其中草地分为高覆盖度、中覆盖度和低覆盖度草地等三种类型。

经过上述影像预处理和土地解译工作，构建形成了锡林郭勒盟1975年-2009年5期草地现状数据集、4期草地动态变化数据库；为了进一步分析草地生态系统内部草地亚类的变化，将上述基于覆盖度分级的草地数据与1∶100万草地类型数据进行空间叠加[13]，可以形成基于草地生态系统二级类型的长时间序列草地空间分布数据。以上述长时间序列（1975年-2009年）草地类型空间数据为基础，在ArcGIS等软件支持下，可以对锡林郭勒盟草地资源的空间格局及动态变化进行定性和定量分析。

2研究区概况和数据来源

2.1研究区概况

内蒙古自治区锡林郭勒盟（图1）地处北纬43°02'-44°52'、东经115°13'-117°06'之间，总面积约20.3万km2。锡林郭勒盟属于大陆性干旱、半干旱气候；年均气温1~4℃，降水量150~400mm，全年平

均风速为（3.5~5.3）m/s。锡林郭勒盟是一个以高平原为主体、兼有多种地貌的地理单元，海拔在800~1800m之间，地势南高北低。本区地带性土壤有灰色森林土、黑钙土、栗钙土、灰褐土、棕钙土,局部地区分布有风沙土，隐域性土壤主要有草甸土、沼泽土及盐碱土；草原类型主要包括草甸草原、典型草原和荒漠草原；植被组成主要以贝加尔针茅(S.baicalensis)、大针茅(S.grandis)、克氏针茅(S.等旱生型禾草占优势。

krylovii)、戈壁针茅(S.gobica)、石生针茅(S.klemenzii)

3结果与分析

3.1草地资源总体特征

对1975年-2009年锡林郭勒盟草地资源的统计分析表明，过去30余年来锡林郭勒盟草地资源总体特征并没有发生重大变化。草地是锡林郭勒盟的主导生态系统，草地总面积约为17.6万km2，占国土面积的比例始终在86%以上。其中，1975年为17.75万km2，1990年为17.63万km2，2000年为17.4017.71万km2。

万km2，2005年为17.49万km2，2009年为

锡林郭勒盟草地生态系统的空间分布

具有明显的径向地带性变化规律。从东向西，草地类型依次为温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原（图2）。其中，温性草甸草原主要分布于锡林郭勒盟东部，总面积为2.2万km2；温性草原是锡林郭勒盟面积最大的草原类型，主要分布在锡林郭勒盟中部和南

图1锡林郭勒盟地形

Fig.1ThereliefmapofXilinguole

部，总面积为8.7万km2；温性荒漠草原类主要分布在锡林郭勒盟西部，总面积达4.4万

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km2，为锡林郭勒盟草原面积第二大植被类型。除此之外，研究区还分布有少量低地盐化草甸、温性山地草甸、温性草原化荒漠以及温性荒漠。其中低地盐化草甸多零星分布于锡林郭勒盟东部和中部的河流、沼泽等低洼地区，温性山地草甸主要分布在锡林郭勒盟东部低山丘陵地区，温性草原化荒漠主要分布于锡林郭勒盟西部及南部；温性荒漠类草地在锡林郭勒盟东部有零星分布。

从草地覆盖程度上看，锡林郭勒盟草地覆盖程度总体特征是东高西低（图3）。高覆盖度草地总面积约7.1万km2，主要分布与锡林郭勒盟东部和南部地区，即锡林浩特市、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、太仆寺旗等；中覆盖度草地总面积约7.8万km2，主要分布于锡林郭勒盟中部地区，即阿巴嘎旗、锡林浩低覆盖度草地总面积约2.8万km2，主要分布在锡林郭勒盟西部，即苏尼特左旗、苏尼特右旗以及二连浩特等地区。3.2草地资源时空变化

1975年-2010年间，尽管草地特市、镶黄旗、正镶白旗等地区；

图22009年锡林郭勒盟草地类型空间分布

Fig.2Spatialdistributionofgrasslandwithdifferentsub-typesinXilinguolein2009

生态系统总面积变化不大，但草列上发生了较大变化。

地生态系统的内部结构在时间序

从草地覆盖度方面上看（图4，图5），1975年-1990年间，草地生态系统总面积减少0.11万km2。其中，高覆盖度草地减少

图32009年锡林郭勒盟草地覆盖度空间分布

Fig.3SpatialdistributionofgrasslandwithdifferentcoverageinXilinguolein2009

0.22万km2，发生变化的区域主要集中在锡林浩特市、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗和西乌珠穆沁旗；中覆盖度草地增加0.13万km2，变化区域主要是锡林郭勒盟中部地区的锡林浩特市、阿巴嘎旗、东乌珠穆

沁旗、苏尼特左旗、正蓝旗；低覆盖度草地减少0.02万km2，变化区域主要分布在锡林郭勒盟西部地区，如苏尼特右旗、苏尼特左旗，阿巴嘎旗和东乌珠穆沁旗，乌珠穆沁旗也有少量变化。1990年-2000年

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间，草地生态系统总面积减少0.25万km2。其中，高覆盖度草地减少最多，达到0.42万km2，在锡林郭勒盟各地区均有发生，尤其是锡林浩特市、西乌珠穆沁旗、乌珠穆沁旗和正镶白旗；中覆盖度草地和低覆盖度草地均有增加，变化主要发生在东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、苏尼特左旗和苏尼特右旗。2000年-2005年期间，草地生态系统面积开始扭转了持续减少的态势，高、中、低覆盖度草原面积均有所增加。其中，高覆盖度草地增加最多，主要集中在锡林郭勒盟的中部、东部区域，如锡林浩特市、西乌珠穆沁旗和东乌珠穆沁旗；中覆盖度草地增加主要集中在锡林郭勒盟东北部和西南部；低覆盖度草地增加广泛分布于锡林郭勒盟各地。2005年-2009年，锡林郭勒盟草地面积保持持续增长。其中，高覆盖度草地面积增加了0.24万km2，增加区域主要集中在东乌珠穆沁旗和锡林浩特市；中覆盖度草地面积也增加了0.3万km2，发生区域主要集中在锡林郭勒盟中部和西部地区，如阿巴嘎旗、苏尼特左旗、锡林浩特市；低覆盖度草地减少约为0.01万km2。

图41975年-2009年锡林郭勒盟草地覆盖度变化

Fig.4Thevariationdiagramofgrasslandwithdifferentcoveragein

Xilinguoleduring1975~2009

就草地生态系统二级类型变化而言（图6），在2000年之前，各种草地二级类型面积都在减少，其中，温性荒漠草原和温性草原减少最多，分别减少0.12万km2和0.11万km2；低地盐化草地和温性草甸草原减少面积次之，分别减少了0.38万km2和0.07万km2。2000年之后，各种草地二级类型草地面积都呈现增加的趋势，其中，低地盐化草甸和温性草

图51975年-2009年锡林郭勒盟不同覆盖程度草地变化的空间分布

Fig.5ThespatialdistributionchangedgrasslandareainXilinguoleduring1975~2009

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退化的人文因素主要是人类对草地资源的不合理利用，具体包括草地开荒、过度放牧、以及草场缺乏必要的管理和维护等[21-24]。草地开荒和耕作一方面直接破坏了草原植被，缩小了草地面积，另一方面加重了其它草地载畜量，引起草地植被的退化[25]。锡林郭勒盟长期以牧为主的单一产业结构，极易引起草原的超载过牧。过牧对草地影响主要表现为牲畜的强度啃食和践踏，致使植物的自然繁殖能力降低，优良牧草在草群中的比例逐渐下降[26,27]。

图61975年-2009锡林郭勒盟草地类型面积变化

Fig.6Thevariationdiagramofgrasslandwithdifferentsub-typesin

Xilinguoleduring1975~2009

2000年之后，驱动本区草地退化的人文因素突出地表现为矿产资源的开发。资源开采活动及伴随而来的草原交通运输、地表水和地下水的耗用等问题，严重干扰了植被的生长，加重了草原的干旱程度，加剧了草地退化和土壤沙化[22]。4.3生态保护和建设工程

2000年以来，国家高度重视锡林郭勒盟生态系

原增加最多，分别增加0.11万km2和0.09万km2；温性荒漠草原和温性荒漠草原增加面积次之，分别增加了0.08万km2和0.578万km2。

4草地资源变化的驱动机制

4.1区域气候暖干化

IPCC气候变化综合报告指出：过去100年

统保护和生态工程建设事业，生态保护和建设工程系统持续退化态势。据调查，锡林郭勒盟主要实施了六大生态工程，即天然林保护、退耕还林、京津风

缓解、遏制、甚至逆转了本区长期以来的草地生态

（1906年-2005年）地球表面平均温度增加0.74℃。在全球变暖的大背景下，我国平均气温在过去50年增速明显高于全球及北半球，其中以北方地区和青藏高原最为显著[14]。针对性的研究表明：锡林郭勒盟自1961年以来，平均气温呈波动上升趋势，年降水量呈减少趋势[15]；东北部地区干燥程度增强趋势明显，西北部地区虽然也呈现进一步干旱化趋势，但增速相对较弱[16]。区域气候长期变化态势会对生态系统演化具有重要影响[17,18]，锡林郭勒盟1970年-2000年期间的草地面积持续萎缩、草场质量不断下降，其根本性的驱动力就是区域气候的暖干化趋势。此外，自1975年-2000年期间的几次极端干旱年份、连续干旱年份等对于锡林郭勒盟草地生态系统的退化也具有重要影响[15,19,20]。4.2人类不合理的土地利用活动

虽然锡林郭勒盟气候变化整体趋势是暖干化，但是该区草地生态系统演化明显以2000年为分界点，在2000年前后出现了不同的变化态势。这表明，在区域气候变化驱动的基础上，不同阶段的人类活动对生态系统演化起了推动、增强或者是遏制、逆转的作用。2000年之前，驱动本区草地加速

沙源治理、三北防护林体系建设、野生动植物保护及自然保护区建设、重点地区速生丰产林基地建设。在上述项目中，尤其以禁牧、休牧和轮牧（以下简称“三牧”）为主要内容的禁牧舍饲项目对于草原生态恢复以及农牧区经济发展具有重要意义。据锡林郭勒盟生态办公室统计，2002年-2004年，国家在锡林郭勒盟启动实施了禁牧舍饲试点工程，共下达禁牧任务累计为2.35万km2。当地政府以禁牧舍饲项目为依托，在春季牧草返青期实施草场全面休牧，与重点治理区的全年禁牧相结合。其中在禁牧舍饲项目区春季休牧45~60天，在非项目区休牧20天以上。到2008年，休牧面积由2002年的1.71万km2扩大到16.93万km2，占全盟草场面积的88%。这些工程对于恢复和保护草原天然生态环境，保障草原畜牧业持续发展等起到了重要作用

5结论

本研究基于1975年-2009年多期遥感影像，构建了覆盖内蒙古锡林郭勒盟的大空间尺度、长时间序列、高时间密度区域草地现状和动态变化时空数据集，进而开展了锡林郭勒盟草地资源空间分布格

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environmentalmonitoring[J].InternationalJournalofRemote

局、时空变化及其驱动机制的研究。主要结论有：

（1）锡林郭勒盟草地总体特征是：草地是锡林郭勒盟的主导生态系统，草地生态系统占本区国土面积始终在86%以上，总面积约17.6万km2；在空间分布上，自东向西，草地覆盖度逐渐降低，草地亚类依次变为温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原。

（2）锡林郭勒盟草地生态系统动态演变的基本特征为：以2000年为界，2000年之前，草地生态系统面积持续减少，其中高覆盖度草地和温性荒漠草原面积减少最多；2000年之后，草地生态系统的面积减少态势得到遏制和逆转，草地资源面积开始增加，高、中覆盖度草地以及低地盐化草甸类、温性草原类、温性荒漠草原类面积增加最多。

（3）锡林郭勒盟草地资源时空演变受到气候变化、人类土地利用活动以及生态保护和建设工程的影响：区域气候变化是本区生态系统变化的主要驱动力，这一驱动作用决定了本区长期以来草地生态系统现持续退化的基本面。在上述大背景下，人类不合理的土地利用活动对于草地退化起了推动和促进作用，而生态保护和建设工程的介入则缓解、遏制和逆转了本区长期以来的草地退化态势。参考文献(References):

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巴图娜存等：1970年代以来锡林郭勒盟草地资源空间分布格局的变化

TheVariationsandItsSpatialPatternofGrasslandChanges

inXilinguolefrom1975to2009

Batunacun1,2,HUYunfeng1,YANYan1,LIUJiyuan1

（1.InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China；

2.RenminUniversiteofChina100101,China）

Abstract：Grasslandeco-systemisofgreatsignificanceforlocal,andevenNorthChinainclimatecontrol,waterconservation,windbreakandsand-fixation,soilandwaterconservation,aircleaning,landscaping,ecologicalandenvironmentalservices.WiththesupportofRSandGISsystem,usingremotesensingvisualinterpretationmakeinterpretationonlanduseandlandcove,andmekeoverlaywiththedataofgrasslandtypeinthescaleofonemillionth.ThenthegrasslandchangesdatabaseinXilinguoleincludinggrasslandcurrentsituationdataandthevariationofgrasslandthatlongtrmporalseriesandhightimedensity.Andspatialpatterndynamicchangeofgrasslandinxilinguoletrendsforin-depthanalysis.Acquiredthegrasslandarea,typeofchangeandthechangeoftrend,andhaveanexactknowledgeofthespatialdistributionandspecificdistribution.TorevealthemaindrivingmechanismofgrasslandecosystemevolutionarylawsinXilinguole,andprovidescientificbasisforeffectivenessevaluationofecologicalprotectionandconstructionandtheecologicalplanninginthefuture.ThestudyusedMSSSatelliteImage,TMremotesensingimagein1990,2000,ndclassificationsystemislanduseandlandcoveragechangeinChineseAcademyofScienceinthe20thcentury,andgrasslandtobepidedthreeclasses:highgrasscoveragedegree,mediumgrasscoveragedegreeandlowgrasscoveragedegree.Withsupportofgeographicinformationsystem,makingqualitativeandquantitativeanalysisofspatialpatternsanddynamicchangesonxilinguolegrasslandresources.WiththehelpofRS,GISsystemandmathematicalstatistics,theresearchesshowthatthegrasslandinXilinguoleistheprimaryecologicalsystem,andameadowareaofabout17.6millionsquarekilometres,accountingfor86%ofthelandareaofXilinguole.Inthespacialdistribution,fromeasttowest,thegrasscoveragedegreesignificantlydecreased.Thesubclassesofguasslandaretemperatemeadowsteppetype,temperatesteppetypeandtemperatedesert-steppetyperangeland.EvolutionfeatureofgrasslandecosysteminXilinguoleisthattheyearof2000isabreakingpoint,beforetheyearof2000,grasslandresourcesaredepressed,aftertheyearof2000,grasslandwithdifferentcoverageanddifferenttypesinXilinguolewerekeepincreseing.Thecauseofgrasslandchangeareclimaticchange,landusingmechanismandecologicalconstructionproject.Regionclimatechangeistheprimarycauseofgrassslandtemporalandspatialvariation.Unreasonableutilizationofhumanbringtheactiveandproddingfunctionstodegradationofgrassland.Andecologicalconstructionappeaseretrogradetendency.Especiallyforgrazing,Sueanimalhusbandryandrotationalgrazingasthemaincontentofgrazingforfeedingprojectofgrasslandecologicalrestorationandeconomicdevelopmentinruralandpastoralareasisofgreatsignificance.Keywords:Grasslandresources；Spatialdistribution；Dynamicchanges；Xilinguole

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