1992—2015年呼伦贝尔草原区不同草地类型分布时空变化遥感分析

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朱晓昱¹^,², 徐大伟^,¹, 辛晓平¹, 沈贝贝¹, 丁蕾¹, 王旭¹, 陈宝瑞¹, 闫瑞瑞¹

¹中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站,北京 100081

²农业农村部环境保护科研监测所,天津 300191

The Spatial-Temporal Distribution of Different Grassland Types in Hulunber Grassland Based on Remote Sensing from 1992 to 2015

ZHU XiaoYu¹^,², XU DaWei^,¹, XIN XiaoPing¹, SHEN BeiBei¹, DING Lei¹, WANG Xu¹, CHEN BaoRui¹, YAN RuiRui¹

¹The Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of Chinese Academy of Agricultural Sciences / Hulunber Grassland Ecosystem Observation and Research Station, Beijing 100081

²Agro-Environmental Protection Institute of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300191

通讯作者: 徐大伟,E-mail: xudawei@caas.cn

责任编辑: 林鉴非
收稿日期:2019-09-17接受日期:2020-03-11网络出版日期:2020-07-01

基金资助:

国家重点研发计划.2016YFC0500608
国家重点研发计划.2017YFE0104500
国家重点研发计划.2016YFC0500600
国家自然科学基金.41771205
现代农业产业技术体系建设专项资金.CARS-34
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.1610132018023
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.1610132018022
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.1610132019040
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.Y2019YJ13
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.931-48
中国科学院野外站联盟项目.KFJ-SW-YW026

Received:2019-09-17Accepted:2020-03-11Online:2020-07-01
作者简介 About authors
朱晓昱,E-mail: zhuxiaoyu@caas.cn。

摘要
【背景】 呼伦贝尔草原作为我国温性草原的重要组成部分,其独特的地理位置、典型的生态及气候特点、代表性的生产方式决定其在草原畜牧业生产中的重要地位,同时也是我国北方的绿色生态屏障,发挥着生态缓冲区功能。草地作为重要的陆地生态系统之一,在农牧业生产、生态及环境保护、气候变化等方面具有重要的意义。【目的】 明确不同草地类型的空间分布及变化规律,为草地研究及管理提供依据。【方法】 以呼伦贝尔草原区不同草地及地物类型为研究对象,以1992年、2015年遥感影像为数据源,采用支持向量机、面对对象分类法获得研究区地物类型空间分布数据,以地统计方法分析时空变化特征,结合植物-生境学分类法划分地带性草地类型潜在分布、社会统计数据、地物类型转化过程分析气候变化、人类活动对草地类型分布的影响。【结果】 研究区耕地、林地、沙地碱地、人工表面4种地物类型面积增加,草地、水体面积减少。草地作为研究区最大的覆盖类型,1992年、2015年分布面积为7 601 258 hm²、7 148 085 hm²,减少幅度5.96%。研究区分布典型草原、草甸草原、低地草甸、山地草甸及沼泽,前3种草地类型分布面积较大,共占研究区总面积70%以上,后2种草地类型分布面积相对较少,占2%左右。除典型草原面积增加外,其他草地类型面积减少,典型草原面积增加283 790 hm²,增加幅度7.12%;草甸草原减少面积最大,减少563 439 hm²,减小幅度28.72%。研究区水分状况相对较湿润的草地类型向相对干旱的类型转换占据主导地位,1992—2015年转移面积466 687 hm²,水分状况相对较干的草地类型向相对湿润的类型转移面积212 330 hm²。【结论】 呼伦贝尔草原区不同草地及地物类型空间分布变化较为剧烈,气候变化的影响具有趋势性、长期性、难恢复性,人类活动的影响具有破碎性、可逆性、易恢复性。
关键词： 呼伦贝尔草原;遥感;草地类型;影响因素

Abstract

【Background】 Hulunber grassland, as the main part of temperate steppe in China, possesses its important position in grassland animal husbandry production and plays the ecological buffer function with its unique geographical location, typical ecological climate and representative production mode. 【Objective】 Grassland, as one of the most important terrestrial ecosystems, has great significance in agricultural and animal husbandry production, ecological and environmental protection, climate change and other aspects. The spatial distribution and change of different grassland types are the basis of grassland research and management. 【Method】 In this paper, different land cover and grassland types in Hulunber grassland were taken as research objects, remote sensing images in 1992 and 2015 were treated as data sources, support vector machine and object-based image analysis classification were used to obtain the spatial distribution in the study area. The temporal and spatial change characteristics were studied by geostatistics, and the effects of climate change and human activities were analyzed by the potential distribution of zonal grassland types classified by plant-habitat classification, social statistical data and the transformation process. 【Result】 The area of cropland, forestland, sandy and alkaline land, building land increased, while the area of grassland and water decreased. Grassland is the largest coverage type in the study area, the areas were 7 601 258 hm² and 7 148 085 hm² in 1992 and 2015 respectively, with a 5.96% reduction. Steppe, meadow steppe and lowland meadow had large distribution areas, accounting for more than 70% of the study area, while mountain meadow and swamp had relatively small distribution area, accounting for about 2%. Except the increase of steppe area, the area of other grassland types decreased. The area of steppe increased by 283 790 hm², with an increase rate of 7.12%. The area of meadow steppe showed the largest decrease, with a decrease of 563 439 hm² and a decrease of 28.72%. In the study area, the grassland types with relatively humid water status were mainly converted to relatively arid ones, with the transfered area of 466 687 hm² from 1992 to 2015, and grassland types with relatively dry water status converted to relatively humid ones with a total area of 212 330 hm². 【Conclusion】 The spatial distribution of different grassland and land cover types in Hulunber grassland changed dramatically. The impacts of climate change are trend, long-term and hard to recover, and the impacts of human activities are fragmentary, reversible and easy to recover.

Keywords：Hulunber grassland;remote sensing;grassland types;influencing factors

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本文引用格式
朱晓昱, 徐大伟, 辛晓平, 沈贝贝, 丁蕾, 王旭, 陈宝瑞, 闫瑞瑞. 1992—2015年呼伦贝尔草原区不同草地类型分布时空变化遥感分析[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2715-2727 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.019
ZHU XiaoYu, XU DaWei, XIN XiaoPing, SHEN BeiBei, DING Lei, WANG Xu, CHEN BaoRui, YAN RuiRui. The Spatial-Temporal Distribution of Different Grassland Types in Hulunber Grassland Based on Remote Sensing from 1992 to 2015[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2020, 53(13): 2715-2727 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.019

0 引言

【研究意义】草地生态系统是陆地生态系统的主要组成之一^[1],具有重要的生态和经济功能,在气候调节、水土保持^[2,3]、生物多样性保护^[4]、畜牧业发展和维持生态平衡^[5]等方面发挥着重要作用^[6]。呼伦贝尔草原位于内蒙古自治区东北部,是我国保护相对较好的天然草原之一,作为我国温性草原的重要组成部分,其独特的地理位置、典型的生态及气候特点、代表性的生产方式决定其在草原畜牧业生产中的重要地位,同时也是我国北方的绿色生态屏障^[7,8],发挥着生态缓冲区功能^[9]。【前人研究进展】气候变化及人类活动是影响草地生态系统的主要因素^{[1, 10-11]},气候变化如温度、降水等因素的变化影响草地植被的生长环境,草地植被也对气候变化幅度做出响应^[12]。大量的研究表明草地植被状况主要受降水、温度等因素的影响^{[3, 13-14]},史晓亮等分析了1982—2014年黄土高原草地覆盖度,指出草地生长对降水因子的响应更为敏感^[15];张清雨等认为内蒙古草地退化主要受到温度、降水等自然因素^[17]和放牧等人为因素的影响^[16]。草地作为比较脆弱的生态系统之一,人类活动干扰同样影响草地植被状况,如宋春桥等^[18]研究表明草地植被年际变化是自然因素和人类活动交互影响的结果;李金亚等^[19]经因子分析认为人类活动是研究区1987—2000年草原沙化发生、发展的主要因子,但在2001—2012年,人为因素和自然因素影响相近;宋理明等^[20]指出青海省海北藏族自治州草地退化的直接原因是过度放牧,牧民人数的增加等因素间接导致草地退化。草地植被变化过程往往是复杂的,基于长时间序列分析能够更好地发现其变化特征。由于草地与其他地物类型存在相互转化关系,许多研究基于长序列、大尺度进行草地时空变化分析^[21,22],如汤洁等^[23]指出1989—2001年研究区不同盖度的草地面积均有减少,主要转化为旱田与盐碱地;冯威丁^[24]指出1983—2010年研究区草地与耕地、林地、湿地、裸地间转换较为频繁;张清雨等^[16]研究1980—2010年内蒙古自治区草地的时空变化特征,指出内蒙古草地退化面积的增加区域由内蒙古中东部的呼伦贝尔草原和锡林郭勒草原区逐渐向西部的鄂尔多斯和阿拉善草原区延伸。【本研究切入点】前人研究多基于全国尺度或大尺度研究草地变化,多探讨草地与其他地物类型间的转换^{[2, 25-27]},但针对呼伦贝尔草原区这一重要草牧业生产基地的系统分析,以及草地内部不同草地类型间的转换研究较少^[28]。【拟解决的关键问题】本文以呼伦贝尔草原区为研究对象,基于遥感数据获得的1992年、2015年不同草地及地物类型空间分布数据基础上,辅以气候和社会统计数据,分析不同草地类型分布的时空变化特征及主要影响因素,本研究对明确不同草地类型分布现状及变化、落实退耕还林还草政策等方面具有现实意义,为国家和地方政府制定区域发展相关政策提供决策依据。

1 数据及方法

1.1 研究区概况

研究区位于内蒙古自治区呼伦贝尔市西部呼伦贝尔草原区（图1）,属蒙古高原东部,主要地物类型为天然草原,其他分布面积较大的类型有林地、耕地、沙地碱地、水体等。研究区包含呼伦贝尔市辖属7个县域,即海拉尔区、额尔古纳市南部、陈巴尔虎旗、鄂温克族自治旗、新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、满洲里市。研究区地形、地貌相对复杂多样,气候条件差异较大,主要为大陆性季风气候,雨热同期,年平均气温-2—2℃,年平均降水量150—550 mm,且主要集中在生长季。研究区地理环境的多样性决定了草地类型多样,其中地带性草地类型有草甸草原类、典型草原类,非地带性草地类型有山地草甸类、低地草甸类以及沼泽类（图1）。

图1

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图1研究区位置及不同草地类型分布图

Fig. 1Study area and distribution of different grassland types

审图号:GS（2020）2229号

1.2 数据及分析方法

为分析不同草地类型分布的时空变化特征,本文使用的1992年、2015年不同草地及地物类型空间分布数据是基于遥感影像（Landsat TM/OLI）获得,空间分辨率30 m×30 m,来源于美国地质勘探局（http://earthexplorer.usgs.gov）,影像进行了辐射定标、大气校正等预处理。根据研究区地物类型特点及研究需求,共划分耕地、林地、水体、沙地碱地、人工表面、草甸草原、典型草原、低地草甸、山地草甸、沼泽10种类型,并于2015—2018年完成地面调查数据,涵盖研究区所有旗县、市、区及地物覆盖类型（图1）。由于研究区域相对较大,采用分区域面对对象分类方法,利用支持向量机进行分类,分类中使用径向基核函数,在R语言中调用tune.svm函数,设置不同Gamma及Cost参数组合,通过网格搜索法选择误差最低的参数作为最优参数组合。通过误差矩阵对图像分类结果进行总体分类精度、用户精度、制图精度和Kappa系数精度验证,并对分类后结果进行后处理（小斑块处理、统计分析等）,具体分类方法、参数设置、精度验证等参考XU等文章^[29]。

为分析气候变化、人类活动对不同草地类型分布的影响,采用植物-生境学分类法（伊万诺夫湿润度指标）划分地带性草地类型（草甸草原、典型草原）的分界线^[30],计算公式如下。气象数据采用1976—2015年呼伦贝尔市及周边气象站点数据（图1）,来源于中国气象科学数据共享服务网（http://data.cma.cn）。采用ArcGIS中的克里金插值法^[31]实现站点平均气温、平均降水量的空间化,并利用DEM数据进行平均气温校正,最终获得研究区伊万诺夫湿润度分布图,进而划分草地类型。社会统计数据来源于内蒙古统计年鉴、呼伦贝尔市统计局、呼伦贝尔市自然资源局等,涉及人口数量、生产总值、农作物播种面积等。

$\text{K}=\frac{\text{R}}{{{\text{E}}_{\text{0}}}}=\frac{\text{R}}{\text{0}\text{.0018}\times {{\text{(25}+\text{t)}}^{\text{2}}}\times \text{(100-f)}}$

式中,K为月伊万诺夫湿润度（年伊万诺夫湿润度=年降水量/年蒸发力）,R为月平均降水量,E₀为月蒸发力,t为月平均气温,f为月平均相对湿度。

2 结果

2.1 不同草地及地物类型面积变化

草地作为呼伦贝尔草原区的主体部分,1992年、2015年研究区草地面积分别为7 601 258 hm²、7 148 085 hm²;林地、耕地分布面积相对较大,林地为研究区第二大土地覆盖类型,面积分别为934 063 hm²和1 149 235 hm²;耕地面积分别为288 086 hm²、470 690 hm²;沙地碱地、水体和人工表面分布面积相对较少,2015年仅占研究区面积的2.65%、3.00%和0.91%。从研究区不同地物类型面积变化来看,耕地、林地、沙地碱地、人工表面四种地物类型面积增加,草地、水体面积减少。与1992年相比,2015年人工表面面积增加50 578 hm²,增加幅度最高（144.27%）;林地增加面积最大（215 172 hm²）,增加幅度23.04%;沙地碱地面积增加最少,为18 118 hm²,增加幅度也最少（7.86%）;耕地面积增加仅次于林地,为182 604 hm²,增加幅度63.39%。2015年研究区草地总面积相对1992年减少453 173 hm²,减小幅度5.96%;水体面积减少13 299 hm²,减小幅度4.51%。从不同草地类型面积变化来看,1992年、2015年研究区典型草原面积为3 985 910 hm²、4 269 700 hm²,在不同草地类型中分布最广;草甸草原分布面积为1 961 754 hm²、1 398 315 hm²;低地草甸分布面积为1 400 416 hm²、1 296 712 hm²;而山地草甸、沼泽仅为2%左右,分布面积相对较少（图2）。

图2

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图21992年、2015年不同草地及地物类型面积及变化

Fig. 2Area and change of different land cover and grassland types in 1992 and 2015

2.2 不同草地及地物类型转移变化

2.2.1 总体转移变化分析从1992年、2015年不同地物类型转入转出来看（图3）,研究区耕地表现为净转入特征,有大面积的草甸草原（159 980 hm²）、低地草甸（51 676 hm²）及部分的山地草甸（12 250 hm²）和典型草原（9 811 hm²）转化为耕地;而耕地的主要转出方向为草甸草原（29 228 hm²）、低地草甸（11 569 hm²）和人工表面（5 817 hm²）。林地表现为净转入特征,草甸草原（146 661 hm²）、山地草甸（69 966 hm²）和低地草甸（56 411 hm²）大量地向林地转换;同时部分林地转换为草甸草原（28 070 hm²）和低地草甸（22 302 hm²）等。沙地碱地表现为净转入特征,典型草原（38 849 hm²）和低地草甸（38 088 hm²）是转入的主要来源;沙地碱地转出类型主要也为典型草原（53 782 hm²）、低地草甸（17 896 hm²）。人工表面表现为净转入特征,大量的典型草原（21 738 hm²）、草甸草原（15 849 hm²）和低地草甸（14 873 hm²）被转换成人工表面;人工表面主要转出为典型草原（2 907 hm²）和低地草甸（2 897 hm²）等。水体表现为净转出特征,水体被大量的转换为低地草甸（33 235 hm²）;同样的,低地草甸也被转换成水体（24 974 hm²）。

图3

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图31992年、2015年不同草地及地物类型空间分布图

Fig. 3Spatial distribution of different land cover and grassland types in 1992 and 2015

审图号:GS（2020）2229号

从1992年、2015年不同草地类型的转入转出情况来看（图3）,研究区草地被大量的转换为其它土地覆盖类型,草甸草原、低地草甸、山地草甸、沼泽表现为净转出特征,典型草原表现为净转入特征。草甸草原主要转出为典型草原（238 474 hm²）、耕地（159 980 hm²）、林地（146 661 hm²）、低地草甸（83 581 hm²）;低地草甸（67 065 hm²）、耕地（29 228 hm²）、林地（28 070 hm²）转入为草甸草原面积较大。低地草甸是主要转出为典型草原（120 107 hm²）、草甸草原（67 065 hm²）、林地（56 411 hm²）、耕地（51 676 hm²）、沙地碱地（38 088 hm²）;低地草甸主要转入来源为草甸草原（83 581 hm²）、典型草原（64 713 hm²）、水体（33 235 hm²）等。山地草甸主要转出为林地（69 966 hm²）、低地草甸（20 444 hm²）、耕地（12 250 hm²）等;主要来源为草甸草原（38 626 hm²）、低地草甸（11 137 hm²）、林地（8 492 hm²）等。沼泽主要转出为低地草甸（28 606 hm²）,主要转入来源为低地草甸（4 616 hm²）与水体（2 790 hm²）等。典型草原主要转入来源为草甸草原（238 474 hm²）、低地草甸（120 107 hm²）、沙地碱地（53 782 hm²）等;主要转出为低地草甸（64 713 hm²）、沙地碱地（38 849 hm²）、人工表面（21 738 hm²）。

2.2.2 不同水分条件草地类型转移变化分析研究区沼泽、低地草甸、山地草甸、草甸草原、典型草原总体上水分条件依次变干,不同水分条件草地类型间转换一定程度上反映气候变化的影响。图4表明了研究区不同水分条件草地类型间的转换较为剧烈。典型草原面积增加283 790 hm²,增加幅度7.12%,主要从相对湿润的草甸草原、低地草甸转换而来,典型草原向相对湿润草地转移65 062 hm²。草甸草原减少563 439 hm²,减小幅度28.72%,主要转换成相对干旱的典型草原,草甸草原向相对干旱草地转换238 474 hm²,向相对湿润草地转换122 208 hm²。低地草甸减少1 037.04 hm²,减幅7.41%,主要向草甸草原、典型草甸转换,向相对干旱的草地转换198 309hm²,向相对湿润的草地转换4 616 hm²。山地草甸和沼泽由于本身的分布面积相对较少,故不做对比分析。总体来看,由相对湿润的草地类型向相对干旱的类型转换现象广泛存在,并占据主导地位,转换面积466 687 hm²,相对干旱的草地类型向相对湿润的类型转换面积212 330 hm²。

图4

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图4研究区干湿草地类型间转换

Fig. 4Conversion of dry and wet grassland types

2.3 不同草地类型分布变化影响因素分析

2.3.1 气候变化对不同草地类型分布的影响呼伦贝尔草原区作为气候变化敏感区,气候变化影响植被生长环境,进而影响不同草地类型分布变化,因此研究气候与不同草地类型分布关系显得尤为重要。研究区草地植被生长对气温和降水量均较敏感,因此依据气候因素开展植被-气候关系研究,进而得到气候变化下不同草地类型分布格局。本研究依据伊万诺夫湿润度作为不同草地类型的划分标准,分别以20年平均伊万诺夫湿润度（1976—1995年、1996—2015年）代表1992年、2015年,从而分析气候变化对典型草原和草甸草原这两类地带性草地类型分布的影响。结果表明:研究区气候呈现暖干化发展趋势,典型草原与草甸草原分界线向东北方向迁移（图5）;对比分析基于遥感数据获得典型草原、草甸草原真实分布（图3）,整体上实际分布与潜在变化方向一致,但与潜在分布变化相比幅度较小。由于草地植被对气候变化呈现渐变性、适应性等特点,同时湿润度指标在时间上具有波动性,基于气候指标（伊万诺夫湿润度）模拟的草地类型变化放大了气候因素对植被的影响程度。

图5

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图5草甸草原、典型草原潜在分布变化图

Fig. 5Potential distribution change of temperate meadow steppe and temperate steppe

审图号:GS（2020）2229号

2.3.2 人类活动对不同草地类型分布的影响

2.3.2.1 城镇化对草地分布的影响人工表面面积作为城镇化进程的一个指标,主要受人口、城市发展等因素的影响。相较于1992年,2015年新增人工表面面积主要来源于草甸草原（15 849 hm²）、典型草原（21 738 hm²）、低地草甸（14 873 hm²）,占到总来源的87.85%。人工表面面积的增加,主要来自研究区建筑用地、居民地和采矿等对草地面积的占用和流转。草地上很多不合理的人类活动是由于人口增加引起的,人口增加是导致草地分布变化的一方面原因。人口增加不仅会加速城镇化进程,也会影响草地分布的空间格局。图6反映了研究区草地面积变化与人口数量变化呈现负相关关系,即随着人口的增加研究区草地面积呈现下降趋势;图7表明2015年研究区总人口数量相对于1986年增加了34.4%,而人口数量的增加必然导致相应人工表面面积的增加。

图6

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图6研究区人口数量及草地面积变化率

Fig. 6Change rate of population quantity and grassland area in the study area

图7

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图71986-2015年研究区总人口数量变化

Fig. 7Changes of population in the study area from 1986 to 2015

GDP指数是反应城镇化建设程度的另一个重要指标,以牧业四旗（陈巴尔虎旗、新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、鄂温克族自治旗）为例,研究区生产总值整体上呈稳步上升趋势（图8）,尤其在2003年以后,GDP迅速增加,2015年研究区GDP总量为316.42亿元。由图9可看出,第一/二/三产业增加值均呈现逐年递增趋势,第一产业发展较平缓,而第二产业从2004年开始发展较快,由1990年的2.27亿元增长到2015年的215.99亿元。此阶段经济迅速发展,产业结构不断调整,其中第二产业发展最为迅速,致使工业化、城镇化用地规模快速增加侵占草地,致使草地面积大量流失。

图8

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图81990-2015年牧业四旗GDP变化

Fig. 8GDP change from 1990 to 2015

图9

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图91990-2015年牧业四旗一/二/三产业增加值变化

Fig. 9Changes in added value of primary/secondary/tertiary industries from 1990 to 2015

2.3.2.2 开垦对草地分布的影响开垦活动作为人类活动的重要形式之一,直接破坏草地植被,缩小草地面积,导致草地分布发生变化。研究区耕地主要分布在自然降水较为丰富或水分环境条件相对较好的区域,其中低地草甸、山地草甸、草甸草原水分条件相对典型草原较好,因此易被开发成耕地。与1992年相比,2015年研究区新增耕地的主要来源于草甸草原（159 980 hm²）、低地草甸（51 676 hm²）、山地草甸（12 250 hm²）、典型草原（9 811 hm²）,占到了总来源的98.97%。分析草甸草原面积变化率与耕地面积变化率关系（图10）,发现随着耕地面积的增加,草甸草原面积呈减少趋势。多年统计数据（图11）表明1997—2015年农作物播种面积整体上呈波动上升趋势,其中2002年为最小值,2015年达到最大值。

图10

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图10研究区耕地与草甸草原面积变化率

Fig. 10Change rate of cropland and temperate meadow steppe area in the study area

图11

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图111997—2015年研究区农作物播种面积

Fig. 11Cropland area from 1997 to 2015 in the study area

3 讨论

呼伦贝尔草原作为重要的畜牧业生产基地及生态功能区,草地的分布格局及变化特征是草地生态保护、开发及管理决策的重要依据^[32]。王世新等^[33]研究指出20世纪初呼伦贝尔市草原面积相对19世纪80年代减少1 347 300hm²,减少11.92%。刘雪冉等^[34]分析2000—2010年呼伦贝尔草原土地覆盖空间分布格局及时空变化趋势,指出草地年平均减少面积3 063 hm²,耕地、建设用地和未利用土地存在不同程度的增加。张德平分析呼伦贝尔市森林草原区1988—2009年土地利用变化,指出牧草地面积减少2 338 200 hm²,耕地面积增加1 017 500 hm²,林地面积增加1 538 900 hm²,居民点及工矿面积增加98 000 hm^2[35]。王煊等研究了呼伦贝尔市西南部1999—2010年湿地变化现象,指出湿地面积减少了352 207 hm^2[36]。从本文的研究结果来看,1992年、2015年研究区草地面积7 601 258 hm²、7 148 085 hm²,减小幅度5.96%;林地、耕地分布面积、增加幅度均相对较大,分别增加23.04%、63.39%;沙地碱地、水体和人工表面分布面积相对较少,变化幅度分别为7.86%、-4.51%、144.27%,结论与前人的研究相似,同时也说明研究区土地覆盖变化较为剧烈。

冯威丁等^[37]分析了呼伦贝尔草原典型区1989— 2010年土地覆盖类型变化,指出草地覆盖面积显著减少,以与林地、耕地的转换为主。宁镇亚等^[38]分析了1985—2002年呼伦贝尔森林草原生态交错带土地利用变化,指出草地、林地、耕地及建设用地间转移剧烈。在本研究中,相对于1992年,2015年转入耕地主要来源于草甸草原、低地草甸,转入林地主要来源于草甸草原、山地草甸及低地草甸,转入沙地碱地主要来源于典型草原、低地草甸,转入人工表面主要来源于典型草原、草甸草原、低地草甸,水体主要转出为低地草甸。在研究区不同草地类型中,典型草原表现为净转入特征,主要来源于草甸草原、低地草甸,其他四种草地类型均表现为净转出特征。研究区由相对湿润的草地类型向相对干旱的类型转换现象广泛存在,并占据主导地位,转移面积466 687 hm²,相对干旱的草地类型向相对湿润的类型转换相对较少,转移面积212 330 hm²。

气候变化、人类活动作为主要因素共同影响研究区草地的分布格局。张钦等^[39]利用1960—2017年呼伦贝尔草原4个气象站逐月降水和气温资料,通过标准化降水蒸散指数指出呼伦贝尔草原干旱化趋势显著。在本文中,研究区典型草原与草甸草原潜在分布与真实分布均向东北方向扩展,反映了气候整体变干,草地类型整体上呈现向干旱类型发展趋势。张宏斌等^[40]以TM/ETM数据研究呼伦贝尔市海拉尔区及周边地区1986—2001年景观格局时空演变规律,指出人类活动显著增强。针对本文研究区,人类活动主要表现在城镇化、开垦等活动占用大量草地面积,研究区新增耕地面积主要来源于草甸草原、低地草甸等,农作物播种面积也整体上呈波动上升趋势,人口数量、GDP和第一/二/三产业增加值变化则表明工业化、城镇化用地规模的增加会侵占草地,致使草地面积产生流失。

4 结论

草地作为呼伦贝尔草原区的主体部分,1992—2015年草地面积减少453 173 hm²,减幅5.96%。研究区分布着典型草原、草甸草原、低地草甸、山地草甸、沼泽,前3种分布面积较大,共占研究区总面积70%以上,后2种分布面积相对较少,占2%左右;除典型草原面积增加外,其他草地类型面积均减少。研究区由相对湿润的草地类型向相对干旱的类型转换现象广泛存在,并占据主导地位,转换面积466 687 hm²,相对干旱的草地类型向相对湿润的类型转换相对较少,转换面积212 330 hm²。呼伦贝尔草原区不同草地及地物类型空间分布变化较为剧烈,气候变化的影响具有趋势性、长期性、难恢复性,人类活动的影响具有破碎性、可逆性、易恢复性。

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