近年毛乌素沙地重要人类活动的生态环境效应研究

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毛乌素沙地是中国典型的农牧交错区,也是我国北方重要的生态屏障,其脆弱的生态环境长期以来一直遭受着各种人类活动的影响,产生了不同程度的正负向环境效应。政府从政治、经济与环境保护的需求出发,制定并推行了“西部大开发”和“退耕还林”等系列重大政策,这些政策的实施过程作为强烈人为干扰因素已经或正在影响着本区域原有的自然环境和人类活动规律并产生了相应的生态环境效应。本论文主要基于遥感方法,监测了重大政策实施前后毛乌素沙地区域的资源开采和农耕两大人类活动的时空演化趋势以及与其对应的土地覆盖类型变化和沙漠化过程;结合监测结果以及相应的文献记载、气象观测及统计数据,探讨了干旱气候波动对研究区生态环境变化的影响;综合研究了政策作用下人类的资源开采活动和农耕活动对本区域生态环境的影响力度及其时空差异。整个研究工作取得了以下成果:  (1)构建了研究区1990年以来土地覆盖/利用变化现状数据库。利用遥感图像处理软件对研究区5期40多景Landsat卫星影像进行处理,结合研究区自然环境特点、相关地学信息、野外实地考察以及遥感影像分析建立了相应的解译标志,采用地理综合分析法和地学相关分析法对研究区遥感图像进行人机交互目视解译,构建了研究区1990/2000/2005/2010/2013年的土地覆盖/利用变化现状数据库。  (2)建立了矿区规模变化的指标体系。根据解译的土地覆盖/利用变化现状数据中矿区在地表占地面积的大小,对其规模划分了四个等级:小型矿区(占用地表面积<1.0km2),中型矿区(1.0-5.0km2),大型矿区(5.0-10.0km2),特大型矿区(>10.0km2)。基于该等级规模的划分,建立了矿区规模数据集。在一定程度上,矿区总面积代表了资源开采活动的剧烈程度;小型矿区占总矿区的比例可反映开采活动分布的合理程度。  (3)探讨了干旱气候波动与重大人类活动之间的关系。毛乌素沙地作为我国北方生态环境脆弱区域,相同强度的人类活动作用于区域环境的反映更加明显,同时通过对区域环境的改变来影响局地气候的作用也会比较显著。我们的分析结果显示,在研究区所出现的干旱异常波动的现象,与重要人类活动发生的时间阶段相一致,这意味着人类活动对其局地气候的变化趋势产生了相应的影响。具体表现在,研究区在1988-1992年期间开展的垦荒活动导致了该区域随后就出现了干旱气候的恶化;2000年以后的“退耕还林(草)”这一环境建设工程开始大规模的实施,干旱气候的变化趋势开始有所缓和;但是在2005-2010年期间又出现了一次“峰值期”,我们推断该结果与人类活动中负向行为活动的干扰影响有关。  (4)分析了资源开采活动对毛乌素沙地土地覆盖和沙漠化的影响。结果显示,在“西部大开发”政策的推动下,毛乌素沙地资源开采活动一直处于扩大发展趋势;政策实施过程中的不同执行力度,明显影响着采矿活动在时间和空间上的分布差异。在2000-2013期间的十三年中矿区面积急速扩大,标志着采矿活动越来越频繁;但是从其空间分布和发展趋势上来看采矿活动逐步趋于合理化。毛乌素沙地分属于内蒙古区域的采矿活动变化趋势比分属于陕西境内的变化更显合理。开采活动主要破坏了林草地和稀疏林草地这两种主要的土地覆盖类型,对当地的生态环境的影响较大。资源开采活动对沙漠化也产生了一定的影响,2000年以前各种类型的沙漠化面积基本均呈增加趋势,生态环境建设的大规模实施使得2005年之后沙漠化程度出现了逆转,再加上矿区开采活动从2005年以来出现了明显的合理化发展趋势,这对研究区沙漠化程度中严重沙漠化区域的好转有促进作用,因而我们的分析结果呈现出了2010年沙漠化有了进一步逆转。  (5)分析了生态环境建设对毛乌素沙地土地覆盖和沙漠化的影响。以“退耕还林(草)”政策的实施过程为脉络,对政策推行前后耕地面积的变化趋势分析发现,毛乌素沙地耕地面积总体趋势是先增后减。在政策实施之前由草地和稀疏灌丛开垦而转为耕地的面积所占比例较大,而退耕的实施使原有耕地大部分转为草地;虽然耕地总面积的变化幅度并不大,但其在空间分布上产生了较大的变化。“退耕还林(草)”的生态环境建设工程同样也对沙漠化产生了一定的影响,在2005年之后,部分地区(榆林、靖边、伊金霍洛)可能由于环境建设工程推行的力度有所减弱,或者粮食生产压力的增加,旱地农田耕作沙漠化的面积呈现出了较快的增长趋势。
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