張志偉, 尹惠妍, 薛 杰, 余 波, 韓嘉華, 姜有為

〔1.西藏農(nóng)牧學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院, 西藏 林芝 860000; 2.西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西藏農(nóng)牧學(xué)院)， 西藏 林芝 860000； 3.中國(guó)科學(xué)院 新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 新疆 烏魯木齊 830011; 4.新疆策勒荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家

荒漠化被稱為地球的“癌癥”，它不僅造成土地資源流失，還威脅著全球的碳循環(huán)和生物多樣性，荒漠化如同全球變暖一樣[1]，已成為全球人類面臨的最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一[2-4]。據(jù)第5次全國(guó)荒漠化監(jiān)測(cè)顯示[5]，截至2014年，全國(guó)荒漠化面積約為2.61×106km2，約占國(guó)土面積的27.20%。西藏自治區(qū)的荒漠化面積在全國(guó)第三位，面積約為4.33×105km2，約占整個(gè)西藏自治區(qū)面積的35.21%。

荒漠化也是青藏高原主要的生態(tài)環(huán)境問題之一，特別對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成極大的危害，西藏地區(qū)的荒漠化的主要危害形式是沙害。目前有關(guān)荒漠化過程及其空間分異特征、植被蓋度、土壤侵蝕、微生物及防治有大量的研究[6-9]。在荒漠化分類方面的研究主要有，前蘇聯(lián)地理學(xué)家.奧布魯切夫[10]根據(jù)地面物質(zhì)組成以及地表形態(tài)等因素，把荒漠分為5個(gè)類型；劉淑珍[11]提出以主導(dǎo)營(yíng)力和表現(xiàn)形式為劃分指標(biāo)，將全國(guó)劃分為4個(gè)類型和13個(gè)亞類；楊景春等[12]將干旱區(qū)荒漠類型劃分為沙漠、泥漠、礫漠和巖漠等4類；丁國(guó)棟[13]在荒漠化評(píng)價(jià)中提出以植被作為主要評(píng)價(jià)因子。楊昕等[14]將草原荒漠化分為輕度荒漠化、中度荒漠化、嚴(yán)重荒漠化和極嚴(yán)重荒漠化；朱剛等[15]分析了陜西省荒漠化多年動(dòng)態(tài)變化；楊發(fā)相等[16]研究探討新疆干旱區(qū)的荒漠分類系統(tǒng)。王樹祥等[17]提出了一種荒漠化提取模型。對(duì)青藏高原的高寒地區(qū)荒漠以及荒漠化類型的研究相對(duì)較少，目前對(duì)于西藏地區(qū)荒漠化的研究主要集中于荒漠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、沙化土壤特性研究、沙漠化分布等，李森等[18]將青藏高原沙漠化區(qū)劃為9區(qū)23亞區(qū)；于海洋等[19]對(duì)西藏境內(nèi)的荒漠化土地現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究;李慶等[20]分析了青藏高原沙漠化土地的空間分布及分區(qū)；張志偉等[21]對(duì)堆龍德慶區(qū)荒漠進(jìn)行區(qū)劃。周啟龍等[22]以西藏西部典型的沙化草地為研究對(duì)象，分析草地根系分布與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系。袁佩新等[23]將整個(gè)青藏高原的沙漠化區(qū)域進(jìn)行區(qū)劃，在西藏土地沙漠化宏觀分區(qū)中，拉薩市城關(guān)區(qū)屬于嚴(yán)重沙漠化區(qū)，土地沙漠化僅是土地荒漠化的一種。本文在縣級(jí)尺度上對(duì)荒漠化區(qū)域進(jìn)行劃分，并分析不同荒漠類型的物質(zhì)組成、分布規(guī)律以及類型特征，為研究不同荒漠類型形成的過程，制定不同荒漠類型的防治措施提供參考。

1 區(qū)域概況

拉薩市城關(guān)區(qū)屬于西藏“一江兩河”流域(雅魯藏布江、拉薩河、年楚河的中部流域地區(qū))，地處雅魯藏布江支流拉薩河中游河谷平原地帶，地勢(shì)南北高、中間低。地理位置為29°30′46.80″—29°48′3.60″N，91°1′15.60″—91°18′14.40″E，海拔為3 595～5 613 m。境內(nèi)既有高俊的山脈，又有深切的溝谷，地形復(fù)雜多樣，且多冰川、戈壁、裸石等地貌。城關(guān)區(qū)主要有3種氣候類型[24]，分別為高原溫帶季風(fēng)半干旱氣候區(qū)、高原亞寒帶季風(fēng)半干旱氣候區(qū)、高原寒帶季風(fēng)干旱氣候區(qū)。年日照時(shí)數(shù)3 000 h以上，故有“日光城”之美稱，冬季不冷夏季不熱。年降水量約為420 mm，年蒸發(fā)量2 344.6 mm，導(dǎo)致氣候環(huán)境長(zhǎng)期干燥，有利于荒漠的形成。該區(qū)域內(nèi)荒漠化土地類型眾多、分布廣泛、危害嚴(yán)重，是區(qū)內(nèi)荒漠化問題較嚴(yán)重的地區(qū)之一[25]。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

在全面收集分析關(guān)于高寒荒漠研究資料的基礎(chǔ)上，兩次對(duì)城關(guān)區(qū)的不同土地利用類型進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，根據(jù)分類系統(tǒng)的分類原則及分類指標(biāo)，初步建立的高寒地區(qū)荒漠分類體系。利用GIS制圖技術(shù)，對(duì)城關(guān)區(qū)遙感圖像進(jìn)行處理，結(jié)合遙感影像解譯知識(shí)[26]，根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果，建立不同荒漠類型解譯標(biāo)志庫，完成城關(guān)區(qū)荒漠類型預(yù)解譯圖，再次到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查驗(yàn)證，進(jìn)一步校正高寒地區(qū)荒漠化分類結(jié)果。

2.1 資料收集

通過查閱有關(guān)青藏高原高寒地區(qū)荒漠、荒漠化研究資料。收集城關(guān)區(qū)的遙感影像(來源于USGS共享數(shù)據(jù)的2018年Landsat 7的TM影像，圖像空間分辨率為30 m；采用 Google Earth 15級(jí)數(shù)據(jù)(91衛(wèi)圖企業(yè)版下載)，成像時(shí)間為2018年11月、2019年11月、2020年1月，影像分辨率為 4 m)，2000—2018年MODIS影像數(shù)據(jù)(https:∥modis.gsfc.nasa.gov/data/dataprod/mod13.php)，分辨率為250 m，ALOS 12.5 m DEM數(shù)據(jù)(91衛(wèi)圖企業(yè)版下載)、全國(guó)土地利用類型遙感監(jiān)測(cè)空間分布數(shù)據(jù)(http:∥www.resdc.cn/Datalist1.aspx?FieldTyepID=1,3)，1∶100萬城關(guān)區(qū)數(shù)字地貌圖(來源于《中華人民共和國(guó)地貌圖集(1∶100萬)》)、氣候區(qū)劃圖(來源于《西藏自治區(qū)縣級(jí)氣候區(qū)劃》)、土壤圖(https:∥www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=260)、植被圖(來源于《1∶10萬中國(guó)植被圖集》)等資料。

2.2 野外調(diào)查

通過對(duì)城關(guān)區(qū)的土地利用類型進(jìn)行初步的分析，選擇有代表性、可行性高且安全的路線，于2019年8月，2020年9月兩次對(duì)城關(guān)區(qū)的不同荒漠類型進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，獲取沿線典型荒漠類型的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及地表物質(zhì)組成數(shù)據(jù)。

2.3 荒漠劃分原則與指標(biāo)

參考相關(guān)學(xué)者[4，27]提出的荒漠分類方法，以張志偉等[23]提出的高寒地區(qū)荒漠類型的劃分原則和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，以分級(jí)分類、主導(dǎo)因子、利于荒漠化防治及環(huán)境保護(hù)為原則，以氣候區(qū)劃、地表物質(zhì)組成、地貌成因及類型、植被覆蓋度等為主要分類指標(biāo)。

2.4 分類方法

本研究建立的荒漠化分類的劃分原則及指標(biāo)，首先以氣候區(qū)劃作為劃分指標(biāo)。城關(guān)區(qū)主要有3種氣候類型區(qū)，其中高原溫帶季風(fēng)半干旱氣候區(qū)主要是海拔小于4 200 m的拉薩河等河流的河谷地帶及山前沖洪積平原，高原亞寒帶季風(fēng)區(qū)主要是海拔在4 200～4 500 m的區(qū)域。高原寒帶季風(fēng)干旱氣候區(qū)主要分布在海拔4 500 m以上的高山地區(qū)。將高原溫帶季風(fēng)半干旱氣候區(qū)、高原亞寒帶季風(fēng)半干旱區(qū)劃分為干旱荒漠區(qū)，將高原寒帶季風(fēng)干旱氣候區(qū)劃分為高寒荒漠區(qū)。其次，以地表物質(zhì)組成作為劃分指標(biāo)，在一級(jí)荒漠類型的基礎(chǔ)上，通過野外調(diào)查，并結(jié)合TM影像、Google earth等數(shù)據(jù)資料，將基巖裸露的山地以及長(zhǎng)期受重力、流水、凍融等作用下形成的大粒石等風(fēng)化產(chǎn)物覆蓋的區(qū)域劃分為巖漠；將由砂、礫或卵石組成的沖積、洪積區(qū)域劃分為礫漠；將由地表物質(zhì)主要由大于1 mm的粗砂和1～2 mm的極粗砂和較小的礫石組成的山地、丘陵等荒漠草原區(qū)域劃分為沙礫漠；將受季節(jié)性河流影響的泥沙沉積區(qū)，在旱季時(shí)，由于干旱和風(fēng)的作用引起土地沙化的區(qū)域劃分為沙漠。第三步，以地貌類型及成因作為劃分指標(biāo)，在二級(jí)分類結(jié)果的基礎(chǔ)上，不同的地貌成因，如沖積、洪積、沖積洪積、侵蝕剝蝕、冰緣作用、冰川冰緣作用等，結(jié)合不同地貌類型如：平原、丘陵、高山、極高山等劃分3級(jí)荒漠類型。最后，以植被蓋度為劃分指標(biāo)，由于植被蓋度受到水熱變化的影響較大，結(jié)合分類體系，在三級(jí)分類的基礎(chǔ)上，將植被蓋小于30%的區(qū)域劃分為低植被蓋度荒漠區(qū)，將植被蓋度30%～50%的區(qū)域劃分為中等植被蓋度荒漠區(qū)，其中沙漠的分類和中國(guó)沙漠圖分類相同，植被蓋度在40%以上為固定型沙漠、植被蓋度在15%～40%為半固定型沙漠，植被蓋度在15%以下的為流動(dòng)型沙漠。

3 荒漠分類結(jié)果

3.1 荒漠分級(jí)分類系統(tǒng)

根據(jù)高寒地區(qū)荒漠化分的原則和指標(biāo)，通過實(shí)地調(diào)研與GIS技術(shù)相結(jié)合，將拉薩市城關(guān)區(qū)的荒漠進(jìn)行四級(jí)劃分。城關(guān)區(qū)荒漠分類系統(tǒng)為2個(gè)Ⅰ級(jí)荒漠類型,7個(gè)Ⅱ級(jí)荒漠類型,18個(gè)Ⅲ級(jí)荒漠類型,31個(gè)Ⅳ級(jí)荒漠類型(表1)。

表1 拉薩市城關(guān)區(qū)荒漠分級(jí)分類系統(tǒng)

3.2 荒漠Ⅰ級(jí)分類結(jié)果

根據(jù)國(guó)家土地利用類型分類標(biāo)準(zhǔn)，將居民建筑物用地、耕地、濕地、林地、高寒草甸等劃分為非荒漠區(qū)域。以氣候區(qū)劃作為劃分指標(biāo)，將城關(guān)區(qū)荒漠區(qū)劃分為干旱荒漠和高寒荒漠。通過對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯與修正，最終制作出城關(guān)區(qū)Ⅰ級(jí)荒漠類型與非荒漠區(qū)域圖(圖1)。從圖1統(tǒng)計(jì)得出，城關(guān)區(qū)的非荒漠區(qū)的面積約為357.57 km2，約占城關(guān)區(qū)總面積的68.77%；荒漠區(qū)域中高寒荒漠的面積約為88.52 km2，約占研究區(qū)域總面積的17.02%；干旱荒漠的面積為73.88 km2，所占城關(guān)區(qū)總面積的14.21%。

圖1 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅰ級(jí)荒漠類型分布

3.3 荒漠Ⅱ級(jí)分類結(jié)果

在Ⅰ級(jí)分類的基礎(chǔ)上，以地表物質(zhì)組成作為劃分指標(biāo)，將城關(guān)區(qū)荒漠區(qū)劃分為7個(gè)Ⅱ級(jí)荒漠類型。本研究在物質(zhì)組成中，添加了沙礫漠類型，完善了荒漠分類的指標(biāo)體系，拓展了地貌學(xué)研究的內(nèi)容，各級(jí)荒漠類型如圖2所示，各級(jí)荒漠類型面積及比例表2所示。從圖2及表2中可以得出，高寒巖漠的面積比例最大，約占荒漠面積的50.84%；其次為干旱巖漠，面積比例約為21.34%；干旱沙礫漠的面積相對(duì)較大，而干旱礫漠、干旱沙漠、高寒沙礫漠及高寒礫漠的面積比例均低于10%。

表2 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅱ級(jí)荒漠類型數(shù)據(jù)表

圖2 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅱ級(jí)荒漠類型分布

3.4 荒漠Ⅲ級(jí)分類結(jié)果

在Ⅱ級(jí)分類的基礎(chǔ)上，以地貌類型及成因作為劃分指標(biāo)，將荒漠類型進(jìn)一步劃分為干旱沖積河谷平原礫漠、干旱沖積洪積平原礫漠、干旱沖積平原礫漠、高寒沖積河谷平原礫漠、高寒沖積洪積平原礫漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山沙礫漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠等18個(gè)Ⅲ級(jí)類型，城關(guān)區(qū)的Ⅲ級(jí)荒漠類型圖如圖3所示。不同荒漠類型面積及其占總面積比例詳見表3。從圖3及表3中可以看出，其中高寒冰川冰緣作用大起伏極高山巖漠的面積比例最大，約占荒漠面積的23.60%。其次為干旱侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠的面積比例約為16.84%，另外高寒冰川冰緣作用中起伏極高山巖漠、高寒侵蝕剝蝕大起伏高山巖漠的面積比例大于10%，其余Ⅲ級(jí)荒漠類型的面積比例均小于10%。

圖3 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅲ級(jí)荒漠類型分布

表3 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅲ級(jí)荒漠類型數(shù)據(jù)

3.5 荒漠Ⅳ級(jí)分類結(jié)果

近20 a以來，隨著城鎮(zhèn)化加劇，人類活動(dòng)范圍擴(kuò)大及建筑物增多導(dǎo)致人口聚集地面積增大，在中國(guó)沙漠圖中的沙漠區(qū)域，部分已經(jīng)開發(fā)為居民建筑用地。全球氣候變暖的大環(huán)境下，城關(guān)區(qū)年降水量也發(fā)生巨大變化，而降水量的變化直接導(dǎo)致植被生長(zhǎng)情況及植被蓋度的變化。

圖4列出了城關(guān)區(qū)在2000和2018年NDVI變化及2018年植被蓋度分布。利用2018年的TM遙感影像為基礎(chǔ)，以植被覆蓋度作為劃分指標(biāo)，將城關(guān)區(qū)的荒漠劃分為31個(gè)Ⅳ級(jí)類型。表4為城關(guān)區(qū)各Ⅳ級(jí)荒漠類型的面積及比例。

圖4 拉薩市城關(guān)區(qū)植被覆蓋情況

表4 拉薩市城關(guān)區(qū)Ⅳ級(jí)荒漠類型數(shù)據(jù)

4 結(jié)論與討論

在分析荒漠主要形成因素的基礎(chǔ)上，以2018年的TM影像為基礎(chǔ)圖件，利用GIS技術(shù)，結(jié)合長(zhǎng)期野外調(diào)查資料，以氣候區(qū)劃、地表物質(zhì)組成、地貌形態(tài)及成因、植被蓋度等作為劃分指標(biāo)，將拉薩市城關(guān)區(qū)荒漠劃分為2個(gè)Ⅰ級(jí)類型，7個(gè)Ⅱ級(jí)類型，18個(gè)Ⅲ級(jí)類型，31個(gè)Ⅳ級(jí)類型；并確定了各級(jí)各類荒漠的面積，以及各類荒漠的空間分布。

青藏高原是中國(guó)乃至亞洲的重要生態(tài)安全屏障，但青藏高原的生態(tài)敏感且環(huán)境脆弱。全球氣候變化對(duì)青藏高原的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響，并顯著影響青藏高原的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)屏障效能，特定條件下會(huì)加劇土地退化、荒漠化、沙漠化[27]以及增加生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)?；哪乔嗖馗咴匀痪坝^的重要組成部分，不同荒漠類型對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等有較大影響，需關(guān)注并重視青藏高原高寒區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題及荒漠化問題?；哪旨?jí)分類研究是荒漠化研究中的重要內(nèi)容，是指導(dǎo)土地荒漠化分類治理的重要依據(jù)。青藏高原的荒漠具有非地帶性分布的特點(diǎn)，對(duì)青藏高原高寒地區(qū)荒漠進(jìn)行系統(tǒng)的類型劃分，旨在歸納和總結(jié)出青藏高原地區(qū)荒漠的分布規(guī)律與格局，為精確劃分青藏高原區(qū)的荒漠類型、荒漠成因、荒漠結(jié)構(gòu)以及治理措施等方面提供參考，并為第三極環(huán)境變化與高寒地區(qū)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)等提供基礎(chǔ)研究。本研究以拉薩市城關(guān)區(qū)為例，對(duì)城關(guān)區(qū)的荒漠區(qū)域進(jìn)行分級(jí)分類，為青藏高原高寒區(qū)荒漠分類系統(tǒng)的研究做基礎(chǔ)，但對(duì)于整個(gè)青藏高原地區(qū)荒漠類型劃分及荒漠的判定需要進(jìn)一步深入研究。自1977年在聯(lián)合國(guó)荒漠化會(huì)議上，“荒漠化”一詞被正式提出之后，世界上的大多數(shù)國(guó)家開始荒漠化分類系統(tǒng)的建立。國(guó)外學(xué)者多次提出具有代表性的荒漠化分級(jí)分類理論，中國(guó)權(quán)威性質(zhì)的分級(jí)分類理論是20世紀(jì)90年代由原國(guó)家環(huán)?？偩痔岢龅?。近幾十年以來，該理論不斷發(fā)展與完善，但是仍存在一些不足。例如分類系統(tǒng)的適用范圍，劃分指標(biāo)的確定等，仍需要繼續(xù)進(jìn)一步探討和研究。在荒漠分類系統(tǒng)中，分類指標(biāo)的確定是一項(xiàng)重要內(nèi)容。首先分類指標(biāo)的選取，荒漠化是一種土地退化的一種表現(xiàn)，未來的研究中是否可以從土地生產(chǎn)力、土地資源喪失、土壤含鹽量、地表景觀綜合特征等選取合適的劃分指標(biāo)。其次是各類指標(biāo)的量化研究。如氣候區(qū)劃的量化、主要地表組成物質(zhì)含量的量化以及植被覆蓋度的量化等，可以更客觀地對(duì)不同荒漠類型進(jìn)行劃分。對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量化不僅可為荒漠形成過程的研究奠定基礎(chǔ)，而且可以針對(duì)性地為不同荒漠類型荒漠化防治，進(jìn)行自然資源的綜合利用、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)提供參考，并為區(qū)域發(fā)展奠定基礎(chǔ)。