雅鲁藏布江中游河谷区域风沙化土地演变趋势及驱动因素

雅鲁藏布江中游河谷区域风沙化土地演变趋势及驱动因素袁磊;沈渭寿;李海东;张慧;邹长新;孙明
【摘要】以雅鲁藏布江(简称雅江)中游河谷区域为研究区.运用Rs和GIS技术,对近18 a(1990-2008年)来该区域风沙化土地的发展趋势进行了研究.结果表
明,1990-2008年雅江中游河岸及山坡风沙化土地面积增长5 267hm2,目前总面积达81 842 hm2,其中1990-2000年增长3 085 hm2,年均增长308 hm2;2000-2008年增长2 182hm2,年均增长273 hm2,与前10 a相比有所下降.风力吹蚀作用是河谷地区风沙化土地发展、蔓延的主要驱动因素.2000年以后降水量的增加以及雅江日喀则和山南段开展的大规模人工造林是风沙化土地增长速度减缓的主要原因.
【期刊名称】《生态与农村环境学报》
【年(卷),期】2010(026)004
【总页数】5页(P301-305)
【关键词】雅鲁藏布江中游河谷;风沙化土地;演变趋势;遥感;西藏
【作者】袁磊;沈渭寿;李海东;张慧;邹长新;孙明
【作者单位】南京信息工程大学遥感学院,江苏,南京210044;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042;南京信息工程大学遥感学院,江苏,南京210044;环境保护部南京环境科学研究所,江苏,南京,210042
【正文语种】中文
【中图分类】X-651;X82
西藏高寒河谷风沙化土地是指在西藏高寒、干旱和半干旱气候条件下，雅鲁藏布江(以下简称雅江)中上游宽谷段河床沙地和河滩沙地在枯水季节由于风力吹扬搬运而在河谷两侧形成的大面积沙漠化土地[1－2]，以及河岸阶地上由于风力吹蚀作用形成的含有大量沙物质的裸露、半裸露砂砾地，包括由风积活动和风蚀活动形成的2种类型。

分布于雅江及其主要支流拉萨河、年楚河两岸的风沙化土地是本区土地沙漠化程度最高、面积最大、分布最集中、危害最严重的区域，每年冬、春季节频繁的风沙活动给当地居民的生产、生活造成很大危害。

西藏高原风沙化问题得到了许多学者的关注[3－7]。

然而，这些研究没能反映出雅江中游河谷区域风沙化土地的动态变化过程，且目前最新的遥感监测工作只开展到2003年。

为了及时、准确地把握雅江中游风沙化土地近18 a的演变趋势，分析气候变化及
人类活动对风沙化土地发生、发展的促进与抑制作用，笔者通过野外实地调查，以1990、2000和2008年3期遥感影像为数据源，采用人机目视解译方法，对雅江中游的风沙化土地类型、分布以及演变趋势进行了解译与分析，并探讨其驱动因素。

1 研究区自然概况
雅江中游河谷区域位于西藏自治区中南部的藏南谷地，东起山南地区的桑日县，西抵日喀则地区的拉孜县，南至藏南高原湖盆，北达冈底斯山—念青唐古拉山南麓，包括拉萨河、年楚河2大支流，以及江当和泽当2大宽谷，涉及“一江两河”地
区的18个县市。

研究区属高原温带半干旱气候，夏季温凉多雨，冬季干冷多风。

据拉萨站气象观测资料，1955—2008年研究区平均气温7.7℃，6月月均气温最高，为15.7℃，1月月均气温最低，为－2℃，全年没有明显的酷暑和寒冬，极端
气温分别为29.6和－16.5℃，年内最大温差32.6℃。

1955—2007年平均降水量427.8 mm，最高778.4 mm(1962年)，各月降水变率很大，95%以上集中在每
年的5—9月，10月至次年4月降水稀少。

河谷两岸自然植被种类较多[8]，盖度在5%～75%之间。

雅江中游宽谷段辫状或乱流状水系极为发育，风沙活动非常频繁。

据山南地区贡嘎站气象资料统计，雅江河谷全年盛行偏东风，年平均偏东风170 d，且多在夏、秋季节;偏西风141 d，多在冬、春季节。

年平均风速为2.5 m·s－1，全年＞4 m·s－1平均起沙风56.4次，大风最多月份为3月，最大风速为15 m·s－1。

80%的大风都发生在枯水期(11月至次年5月)，枯水季节大片河床沙地出露，风力侵蚀强
而频繁，是风沙化土地发展蔓延的主要时期。

2 研究方法
2.1 风沙化土地类型划分
根据沙地固定程度(植被盖度或土壤结皮盖度)和砂砾组分，将研究区风沙化土地分为5类：固定沙地、半固定沙地、流动沙地、半裸露砂砾地和裸露砂砾地[9]，其
地表景观特征如下：
固定沙地。

地表植被盖度或土壤结皮盖度＞40%，基本不风蚀起沙，风沙流作用
不明显，沙丘密度＜5%，高度在1～2 m以下。

半固定沙地。

地表植被盖度或土壤结皮盖度在10%～40%之间，地表有低矮的灌
丛沙堆和零星小型新月形沙丘，有风蚀风沙流，局部有积沙，沙丘密度在5%～30%之间，高度为1～3 m。

流动沙地。

地表植被盖度或土壤结皮盖度＜10%，地表几乎无植被，有风蚀风沙流，沙丘移动较快，出现新月形沙丘、沙丘链和高大复合型沙丘。

沙丘密度＞30%，高度在2 m以上。

裸露砂砾地。

地表植被盖度或土壤结皮盖度＜10%，砾石含量＞10%，地表风蚀
粗化，布满粗砂砾石，有较强的风沙流。

半裸露砂砾地。

植被盖度或土壤结皮盖度为10%～30%，砾石含量＞10%，地表
风蚀粗化，布满粗砂砾石，有小灌草丛沙堆和局部积沙，风沙流作用不明显。

2.2 数据源及遥感解译标志
选取研究区1990年TM影像、2000和2008年TM/ETM+影像(轨道号分别为123/39、138/40、139/40、140/40、141/40、142/39、142/40、143/39、144/38、144/39)，时相为10—12月，这一时期影像数据云量小，利于河谷中游风沙化土地的解译和判读。

通过野外实地调查，判读不同风沙化土地类型的分布特征，结合雅江中游地形特征、地表植被特征等下垫面因子，建立雅江中游河谷区域风沙化土地遥感解译标志(表1)。

表1 雅鲁藏布江中游风沙化土地遥感解译标志Table 1 RS interpretation key to aeolian desertified land in the valley of the middle reaches of Yarlung Zangbo River1)种植大量人工防护林，主要树种有新疆杨、北京杨、榆树、槐树等。

沙地类型土地类型色调分布特征形状特征纹理特征固定沙地乔木固定沙地1)
黄白色，覆盖淡红色斑点边滩，河床不规则形状纹理较细，色调均匀色调均匀灌木、草木固定沙地黄白色，覆盖红色斑点阶地，山坡不规则形状纹理较细，色调均匀半固定沙地乔木半固定沙地1)黄白色夹杂淡红色边滩，河床不规则形状纹理颗粒较
粗灌木、草木半固定沙地黄白色夹杂红色边滩，阶地，山坡不规则形状纹理颗粒较粗流动沙地黄白色，色调纯边滩，阶地，山坡不规则形状有新月形和垄状沙丘半裸露沙砾地暗灰色，夹杂红色斑点阶地，冲洪积扇不规则形状纹理颗粒较粗，裸露沙砾地暗灰色阶地，冲洪积扇不规则形状纹理较粗，
植被指数能很好地反映沙漠化信息，通过归一化植被指数(INDV)能提取沙漠化土
地中的植被信息，其计算公式为：INDV=(RDNNI－RDN)/(RDNNI+RDN)，式中RDNNI和RDN分别为近红外波段和可见光红波段的灰度值。

在归一化植被指数
图像中，不同类型的风沙化土地在灰阶上易于区分。

其中，固定沙地表现为高植被指数，呈白色，灰度值较大;半固定沙地以及半裸露砂砾地表现为灰色，灰度值较小;而流动沙地以及裸露砂砾地表现为黑色等暗色调，灰度值很小。

2.3 技术路线
主要通过手持GPS调查沙源分布状况、地形地貌特征以及各类型风沙化土地的植被状况等，建立遥感分类解译的地面样本库。

对3期遥感影像进行假彩色合成、几何精纠正等处理，形成雅江中游标准假彩色影像。

通过建立的判读标志，采用人机交互式解译方法，在GIS软件平台支持下，对3期遥感数据的沙地动态变化信息进行提取，再通过实地考察验证，确定最终解译结果。

选择1955—2008年拉萨站、日喀则站和山南泽当站逐日平均气温、风速、降水量等气象资料，采用线性趋势分析方法，分析雅江中游河谷区域气象因子的变化特征及趋势。

3 结果与分析
3.1 风沙化土地分布现状
雅江中游河谷区域风沙化土地在边滩、阶地、冲洪积平原以及山前地带的冲洪积扇及山坡上均有分布。

按区域河谷地貌宽度类型，将研究区风沙化土地分为日喀则宽谷段、山南宽谷段和拉萨河谷段，风沙化土地现状及分布见表2。

表2 1990、2000和2008年雅鲁藏布江中游河谷风沙化土地面积Table 2 Areas of aeolian desertified lands in the valley of the middle reaches of Yarlung Zangbo River during 1990－20081)占该河谷段风沙化土地总面积的比例。

河谷位置年份固定沙地半固定沙地流动沙地裸露砂砾地半裸露砂砾地面积/hm2比例1)/%面积/hm2比例1)/%面积/hm2比例1)/%面积/hm2比例1)/%面积/hm2比例1)/2%总面积/hm日喀则宽谷段19907 55120.359 21924.851 5134.0810 07827.1 6894.3615 801 68 74023.5637 101 20007 80220.309 54424.832
5566.659 71825.288 82222.9538 442 20088 32721.139 59724.353 2738.319 28523.568 92322.6439 405山南宽谷段19902 83111.317 02328.0510 61542.392 70410.801 8667.4525 039 20002 5448.786 82326.2212 37747.572 4079.251 8687.1826 019 20082 2218.346 75625.3613 25749.772 3138.682 0897.8426 636拉萨河谷段19903 96427.464 88633.853 65525.321 0837.508475.8714 435 20004 00226.335 12333.714 13527.211
2508.226894.5315 199 20084 08025.825 43634.404 36427.621 2327.80
由表2可以看出，日喀则宽谷段风沙化土地面积最大，截至2008年，各类风沙化土地总面积达39 405 hm2，其中半固定沙地9 597 hm2，所占比例最大;其次为裸露砂砾地和半裸露砂砾地，面积分别为9 285和8 923 hm2。

该段风沙化土地主要分布在南木林县、谢通门县、拉孜县、白朗县、江孜县、仁布县和日喀则市。

山南宽谷段土地风沙化也相当严重，主要沿雅江谷地呈带状不连续分布[9]。

各类风沙化土地总面积从1990年的25 039 hm2增长到2008年的26 636 hm2。

2008年，流动沙地比例占该段风沙化土地总面积的49.77%，半固定沙地面积则占25.36%，风沙活动较为频繁。

该段风沙化土地主要分布在贡嘎县、扎囊县、乃东县和桑日县。

2008年拉萨河谷段风沙化土地总面积为15 801 hm2，其中半固定沙地面积5 436 hm2，占总面积的34.40%。

该段风沙化土地主要分布在尼木县、曲水县、堆龙德庆县、达孜县、墨竹工卡县和拉萨市。

3.2 1990—2008年风沙化土地面积动态变化
雅江中游宽谷段的河床沙地时相性变化很大。

在丰水季节，集中了全年80%的降水，大部分裸露的河床被淹没，裸露河床的各种植物长势良好;而到了枯水季节，河床沙地大片裸露，植被干枯，易为风力吹扬[1]，两岸阶地及山坡上的流动及半固定沙地也成为新的沙源，在风力驱动下造成风沙化土地的蔓延。

雅江中游1990—2008年风沙化土地动态变化见表3。

由表3可以看出，18 a来研究区风沙化土地面积呈现逐年递增的趋势，1990年研究区风沙化土地总面积为76 575 hm2，2008年扩展至81 842 hm2，年均增长293 hm2。

其中，1990—2000年风沙化土地年均增长308 hm2;2000—2008年风沙化土地蔓延速度变缓，年均增长273 hm2。

日喀则宽谷地区风沙化土地年均增长面积最大，18 a来年均增长128 hm2。

1990—2000年风沙化土地面积年均增长134 hm2;2000—2008年蔓延速度有所下降，年均增长120 hm2。

山南宽谷18 a风沙化土地总面积增长1 597 hm2，年均增长89 hm2。

1990—2000年年均增长98 hm2;2000年以后，风沙化土地增速放缓，年均增长77 hm2。

表3 1990—2008年雅鲁藏布江中游河谷风沙化土地面积变化Table 3 Changes in the area of aeolian desertified lands in the valley of the middle reaches of Yarlung Zangbo River during 1990－20081)2000年数据为1990—2000年土地的增加面积或增长率，2008年数据为2000—2008年土地的增加面积或增长率。

/%日喀则宽谷段)近18 a 10 a间总面积变化1河谷位置年份总面积/hm2总面积变化10 a 间年均变化近18 a 年均变化增加面积/hm2增长率/%增加面积
/hm2增长率/%年均增加面积/hm2年均增长率/%年均增加面积/hm2年均增长率199037 101 200038 4421 3413.611340.36 200839 4059632.512 3046.211200.311280.35山南宽谷段199025 039 200026 0199803.91980.39 200826 6366172.371 5976.38770.30890.35拉萨河谷段199014 435 200015 1997645.29760.53 200815 8016023.961 3669.46750.50760.53合计199076 575 200079 6603 0854.033080.40 200881 8422 1822.745
2676.882730.342930.38
拉萨河谷段风沙化土地面积18 a来共增加1 366 hm2，年均增长76 hm2。

1990—2000年年均增长76 hm2;2000—2008年，风沙化土地发展速度略有下降，年均增长75 hm2。

3.3 驱动因素分析
3.3.1 气候变化的影响
雅江中游河谷区域1955—2007年平均气温、年平均风速和年降水量等气象因子
变化趋势见图1。

在研究区3个气象站中，多年平均气温以泽当站最高，为
8.74℃，其次为拉萨站，为7.94℃，日喀则站最低，为6.54℃。

由图1可以看出，研究区52 a的气温变化呈明显的螺旋上升趋势，20世纪60年代处于相对低温期，70年代呈先升后降，80年代至今气温变暖较明显。

其中，拉萨市气温上升最突出，线性拟合增长率为0.37℃·(10 a)－1，并且通过了α=0.001的置信度检验。

研究区多年平均风速以泽当站最高，为2.67 m·s－1，其次为拉萨站，1.93 m·s－1，日喀则站为1.66 m·s－1。

由图1可见，近52 a来拉萨和日喀则平均风速缓慢下降，而泽当地区在20世纪70年代以及80年代初期风速较大，最高年平均风
速可达3.95 m·s－1，20世纪80年代末期至今呈波动下降趋势，最低年平均风速仅为1.17 m·s－1。

研究区多年平均降水量以拉萨站最高，为434.22 mm，其次为日喀则站，427.05 mm，泽当站最低，为391.44 mm。

由图1可见，近52 a来研究区降水标准化
序列随时间的变化呈波动性缓慢增加趋势，以拉萨市为代表，其降水量线性拟合递增率为11 mm·(10 a)－1，但上升趋势不明显，未能通过α=0.05的置信度检验。

图11955 —2007年雅鲁藏布江中游河谷气象因子变化Fig.1 Variation of meteorological factors in the valley of the middle reaches of Yarlung Zangbo River during 1955－2007
可见看出，雅江中游河谷区域20世纪80年代初期处于低温干旱多风期，干冷多
风的气候加速了植被、土壤等的退化，导致风沙化过程不断加剧。

20世纪80年代末期至2007年研究区处于相对高温高湿少风期，尤其是2000年后降水量比前10 a有所增加，是近10 a来土地风沙化过程有所减缓的主要原因。

3.3.2 人类活动的影响
截至2008年底，日喀则、拉萨和山南地区3地(市)总人口已达西藏总人口的53.9%[10]。

由表4可以看出，研究区总人口由1990年的119.34万人迅速增长至2008年的150.54万人，人口年增长率为14.5‰，远高于全国平均水平。

牲畜存栏量在1990—2000年间增加了30万头，2000年后增加21万头，增长速度放缓。

农牧民人均纯收入增长显著，18 a来翻了近3番。

研究区人口和牲畜数量的增长在一定程度上加速了该区的土地风沙化过程。

表4 1990—2008年雅鲁藏布江中游地区社会经济基本情况Table 4 Socio-economic statistics of the region of the middle reaches of Yarlung Zangbo River during 1990－2008年份日喀则地区拉萨市山南地区人口/万人农作物播种面积/万hm2年末牲畜存栏数/万头农牧民年均纯收入/元人口/万人农作物播种面积/万hm2年末牲畜存栏数/万头农牧民年均纯收入/元人口/万人农作物播种面积/万hm2年末牲畜存栏数/万头农牧民年均纯收入/元1990
55.388.3053141235.665.4916449128.303.14201425 200063.078.155551 19540.373.781651 42731.533.022061 298 2008 69.088.495922
88147.733.831683 73233.733.071873 305
1990年以来，雅江中游河谷区域大力开展植树造林工作。

通过对雅江中游人工造林面积进行遥感解译(时相为11月)，结果表明，1990年人工造林面积为29 048 hm2，2000年为38 479 hm2，2008年达到61 895 hm2，18 a间共增长32 847 hm2。

说明2000年后河谷地段人工造林面积的大幅增加，在一定程度上减缓了河床沙源向河岸及山坡的搬运，这也是近10 a来风沙化土地增长速度有所放
缓的原因之一。

4 结论与讨论
1990—2008年雅江中游河谷区域风沙化土地面积总体呈不断增长趋势，前10 a 增长较快，年均增长299 hm2，后8 a年均增长285 hm2。

从行政区域上看，日喀则宽谷段风沙化土地面积最大，拉萨河谷段最小。

从风沙化土地蔓延速度来看，近18 a拉萨河谷段风沙化土地增长率最大，为9.46%，其次为山南宽谷段，为6.38%，日喀则宽谷段最小，为6.21%。

丰富的沙物质来源和干冷多风的气候条件是风沙化土地发生发展的潜在条件，随着全球气候变暖，气温升高，干燥度增加，加速了植被、土壤等的退化，导致风沙化过程不断加剧。

而20世纪80年代末期至2007年研究区处于相对高温高湿少风期，尤其是2000年后降水量比前10 a有所增加，是近10 a来土地风沙化过程有所减缓的自然原因。

同时，该区开展的大规模植树造林，特别是2000年以后河谷地区人工造林面积的大幅度增加，对于固定沙源和减缓土地风沙化过程起到了积极的作用。

但牲畜数量的增加、局部地区的过度放牧以及采矿活动对风沙化土地发展也会造成一定影响。

人类活动对雅江中游河谷区域风沙化土地的形成和发育具有促进和抑制双重作用，继续加大河谷的植被恢复与重建力度，控制人口过快增长，从而控制风沙化土地的进一步蔓延和增长，对改善当地居民的生活质量和区域生态安全具有重要意义。

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