1992—2015年呼倫貝爾草原區(qū)不同草地類型分布時空變化遙感分析

朱曉昱，徐大偉，辛曉平，沈貝貝，丁蕾，王旭，陳寶瑞，閆瑞瑞

1992—2015年呼倫貝爾草原區(qū)不同草地類型分布時空變化遙感分析

朱曉昱1，2，徐大偉1，辛曉平1，沈貝貝1，丁蕾1，王旭1，陳寶瑞1，閆瑞瑞1

（1中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站，北京 100081；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191）

呼倫貝爾草原作為我國溫性草原的重要組成部分，其獨特的地理位置、典型的生態(tài)及氣候特點、代表性的生產(chǎn)方式?jīng)Q定其在草原畜牧業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，同時也是我國北方的綠色生態(tài)屏障，發(fā)揮著生態(tài)緩沖區(qū)功能。草地作為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)及環(huán)境保護、氣候變化等方面具有重要的意義。【】明確不同草地類型的空間分布及變化規(guī)律，為草地研究及管理提供依據(jù)。以呼倫貝爾草原區(qū)不同草地及地物類型為研究對象，以1992年、2015年遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用支持向量機、面對對象分類法獲得研究區(qū)地物類型空間分布數(shù)據(jù)，以地統(tǒng)計方法分析時空變化特征，結(jié)合植物-生境學分類法劃分地帶性草地類型潛在分布、社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)、地物類型轉(zhuǎn)化過程分析氣候變化、人類活動對草地類型分布的影響。研究區(qū)耕地、林地、沙地堿地、人工表面4種地物類型面積增加，草地、水體面積減少。草地作為研究區(qū)最大的覆蓋類型，1992年、2015年分布面積為7 601 258 hm2、7 148 085 hm2，減少幅度5.96%。研究區(qū)分布典型草原、草甸草原、低地草甸、山地草甸及沼澤，前3種草地類型分布面積較大，共占研究區(qū)總面積70%以上，后2種草地類型分布面積相對較少，占2%左右。除典型草原面積增加外，其他草地類型面積減少，典型草原面積增加283 790 hm2，增加幅度7.12%；草甸草原減少面積最大，減少563 439 hm2，減小幅度28.72%。研究區(qū)水分狀況相對較濕潤的草地類型向相對干旱的類型轉(zhuǎn)換占據(jù)主導地位，1992—2015年轉(zhuǎn)移面積466 687 hm2，水分狀況相對較干的草地類型向相對濕潤的類型轉(zhuǎn)移面積212 330 hm2。呼倫貝爾草原區(qū)不同草地及地物類型空間分布變化較為劇烈，氣候變化的影響具有趨勢性、長期性、難恢復性，人類活動的影響具有破碎性、可逆性、易恢復性。

呼倫貝爾草原；遙感；草地類型；影響因素

0 引言

【研究意義】草地生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成之一[1]，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟功能，在氣候調(diào)節(jié)、水土保持[2-3]、生物多樣性保護[4]、畜牧業(yè)發(fā)展和維持生態(tài)平衡[5]等方面發(fā)揮著重要作用[6]。呼倫貝爾草原位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，是我國保護相對較好的天然草原之一，作為我國溫性草原的重要組成部分，其獨特的地理位置、典型的生態(tài)及氣候特點、代表性的生產(chǎn)方式?jīng)Q定其在草原畜牧業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，同時也是我國北方的綠色生態(tài)屏障[7-8]，發(fā)揮著生態(tài)緩沖區(qū)功能[9]。【前人研究進展】氣候變化及人類活動是影響草地生態(tài)系統(tǒng)的主要因素[1, 10-11]，氣候變化如溫度、降水等因素的變化影響草地植被的生長環(huán)境，草地植被也對氣候變化幅度做出響應[12]。大量的研究表明草地植被狀況主要受降水、溫度等因素的影響[3, 13-14]，史曉亮等分析了1982—2014年黃土高原草地覆蓋度，指出草地生長對降水因子的響應更為敏感[15]；張清雨等認為內(nèi)蒙古草地退化主要受到溫度、降水等自然因素[17]和放牧等人為因素的影響[16]。草地作為比較脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一，人類活動干擾同樣影響草地植被狀況，如宋春橋等[18]研究表明草地植被年際變化是自然因素和人類活動交互影響的結(jié)果；李金亞等[19]經(jīng)因子分析認為人類活動是研究區(qū)1987—2000年草原沙化發(fā)生、發(fā)展的主要因子，但在2001—2012年，人為因素和自然因素影響相近；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過度放牧，牧民人數(shù)的增加等因素間接導致草地退化。草地植被變化過程往往是復雜的，基于長時間序列分析能夠更好地發(fā)現(xiàn)其變化特征。由于草地與其他地物類型存在相互轉(zhuǎn)化關系，許多研究基于長序列、大尺度進行草地時空變化分析[21-22]，如湯潔等[23]指出1989—2001年研究區(qū)不同蓋度的草地面積均有減少，主要轉(zhuǎn)化為旱田與鹽堿地；馮威丁[24]指出1983—2010年研究區(qū)草地與耕地、林地、濕地、裸地間轉(zhuǎn)換較為頻繁；張清雨等[16]研究1980—2010年內(nèi)蒙古自治區(qū)草地的時空變化特征，指出內(nèi)蒙古草地退化面積的增加區(qū)域由內(nèi)蒙古中東部的呼倫貝爾草原和錫林郭勒草原區(qū)逐漸向西部的鄂爾多斯和阿拉善草原區(qū)延伸。【本研究切入點】前人研究多基于全國尺度或大尺度研究草地變化，多探討草地與其他地物類型間的轉(zhuǎn)換[2, 25-27]，但針對呼倫貝爾草原區(qū)這一重要草牧業(yè)生產(chǎn)基地的系統(tǒng)分析，以及草地內(nèi)部不同草地類型間的轉(zhuǎn)換研究較少[28]。【擬解決的關鍵問題】本文以呼倫貝爾草原區(qū)為研究對象，基于遙感數(shù)據(jù)獲得的1992年、2015年不同草地及地物類型空間分布數(shù)據(jù)基礎上，輔以氣候和社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析不同草地類型分布的時空變化特征及主要影響因素，本研究對明確不同草地類型分布現(xiàn)狀及變化、落實退耕還林還草政策等方面具有現(xiàn)實意義，為國家和地方政府制定區(qū)域發(fā)展相關政策提供決策依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市西部呼倫貝爾草原區(qū)（圖1），屬蒙古高原東部，主要地物類型為天然草原，其他分布面積較大的類型有林地、耕地、沙地堿地、水體等。研究區(qū)包含呼倫貝爾市轄屬7個縣域，即海拉爾區(qū)、額爾古納市南部、陳巴爾虎旗、鄂溫克族自治旗、新巴爾虎左旗、新巴爾虎右旗、滿洲里市。研究區(qū)地形、地貌相對復雜多樣，氣候條件差異較大，主要為大陸性季風氣候，雨熱同期，年平均氣溫-2—2℃，年平均降水量150—550 mm，且主要集中在生長季。研究區(qū)地理環(huán)境的多樣性決定了草地類型多樣，其中地帶性草地類型有草甸草原類、典型草原類，非地帶性草地類型有山地草甸類、低地草甸類以及沼澤類（圖1）。

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1.2 數(shù)據(jù)及分析方法

為分析不同草地類型分布的時空變化特征，本文使用的1992年、2015年不同草地及地物類型空間分布數(shù)據(jù)是基于遙感影像（Landsat TM/OLI）獲得，空間分辨率30 m×30 m，來源于美國地質(zhì)勘探局（http://earthexplorer.usgs.gov），影像進行了輻射定標、大氣校正等預處理。根據(jù)研究區(qū)地物類型特點及研究需求，共劃分耕地、林地、水體、沙地堿地、人工表面、草甸草原、典型草原、低地草甸、山地草甸、沼澤10種類型，并于2015—2018年完成地面調(diào)查數(shù)據(jù)，涵蓋研究區(qū)所有旗縣、市、區(qū)及地物覆蓋類型（圖1）。由于研究區(qū)域相對較大，采用分區(qū)域面對對象分類方法，利用支持向量機進行分類，分類中使用徑向基核函數(shù)，在R語言中調(diào)用tune.svm函數(shù)，設置不同Gamma及Cost參數(shù)組合，通過網(wǎng)格搜索法選擇誤差最低的參數(shù)作為最優(yōu)參數(shù)組合。通過誤差矩陣對圖像分類結(jié)果進行總體分類精度、用戶精度、制圖精度和Kappa系數(shù)精度驗證，并對分類后結(jié)果進行后處理（小斑塊處理、統(tǒng)計分析等），具體分類方法、參數(shù)設置、精度驗證等參考Xu等文章[29]。

為分析氣候變化、人類活動對不同草地類型分布的影響，采用植物-生境學分類法（伊萬諾夫濕潤度指標）劃分地帶性草地類型（草甸草原、典型草原）的分界線[30]，計算公式如下。氣象數(shù)據(jù)采用1976—2015年呼倫貝爾市及周邊氣象站點數(shù)據(jù)（圖1），來源于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)（http://data.cma.cn）。采用ArcGIS中的克里金插值法[31]實現(xiàn)站點平均氣溫、平均降水量的空間化，并利用DEM數(shù)據(jù)進行平均氣溫校正，最終獲得研究區(qū)伊萬諾夫濕潤度分布圖，進而劃分草地類型。社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒、呼倫貝爾市統(tǒng)計局、呼倫貝爾市自然資源局等，涉及人口數(shù)量、生產(chǎn)總值、農(nóng)作物播種面積等。

式中，K為月伊萬諾夫濕潤度（年伊萬諾夫濕潤度=年降水量/年蒸發(fā)力），R為月平均降水量，E0為月蒸發(fā)力，t為月平均氣溫，f為月平均相對濕度。

2 結(jié)果

2.1 不同草地及地物類型面積變化

草地作為呼倫貝爾草原區(qū)的主體部分，1992年、2015年研究區(qū)草地面積分別為7 601 258 hm2、7 148 085 hm2；林地、耕地分布面積相對較大，林地為研究區(qū)第二大土地覆蓋類型，面積分別為934 063 hm2和1 149 235 hm2；耕地面積分別為288 086 hm2、470 690 hm2；沙地堿地、水體和人工表面分布面積相對較少，2015年僅占研究區(qū)面積的2.65%、3.00%和0.91%。從研究區(qū)不同地物類型面積變化來看，耕地、林地、沙地堿地、人工表面四種地物類型面積增加，草地、水體面積減少。與1992年相比，2015年人工表面面積增加50 578 hm2，增加幅度最高（144.27%）；林地增加面積最大（215 172 hm2），增加幅度23.04%；沙地堿地面積增加最少，為18 118 hm2，增加幅度也最少（7.86%）；耕地面積增加僅次于林地，為182 604 hm2，增加幅度63.39%。2015年研究區(qū)草地總面積相對1992年減少453 173 hm2，減小幅度5.96%；水體面積減少13 299 hm2，減小幅度4.51%。從不同草地類型面積變化來看，1992年、2015年研究區(qū)典型草原面積為3 985 910 hm2、4 269 700 hm2，在不同草地類型中分布最廣；草甸草原分布面積為1 961 754 hm2、1 398 315 hm2；低地草甸分布面積為1 400 416 hm2、1 296 712 hm2；而山地草甸、沼澤僅為2%左右，分布面積相對較少（圖2）。

圖2 1992年、2015年不同草地及地物類型面積及變化

2.2 不同草地及地物類型轉(zhuǎn)移變化

2.2.1 總體轉(zhuǎn)移變化分析 從1992年、2015年不同地物類型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出來看（圖3），研究區(qū)耕地表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)入特征，有大面積的草甸草原（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）轉(zhuǎn)化為耕地；而耕地的主要轉(zhuǎn)出方向為草甸草原（29 228 hm2）、低地草甸（11 569 hm2）和人工表面（5 817 hm2）。林地表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)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）大量地向林地轉(zhuǎn)換；同時部分林地轉(zhuǎn)換為草甸草原（28 070 hm2）和低地草甸（22 302 hm2）等。沙地堿地表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)入特征，典型草原（38 849 hm2）和低地草甸（38 088 hm2）是轉(zhuǎn)入的主要來源；沙地堿地轉(zhuǎn)出類型主要也為典型草原（53 782 hm2）、低地草甸（17 896 hm2）。人工表面表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)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）被轉(zhuǎn)換成人工表面；人工表面主要轉(zhuǎn)出為典型草原（2 907 hm2）和低地草甸（2 897 hm2）等。水體表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)出特征，水體被大量的轉(zhuǎn)換為低地草甸（33 235 hm2）；同樣的，低地草甸也被轉(zhuǎn)換成水體（24 974 hm2）。

從1992年、2015年不同草地類型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況來看（圖3），研究區(qū)草地被大量的轉(zhuǎn)換為其它土地覆蓋類型，草甸草原、低地草甸、山地草甸、沼澤表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)出特征，典型草原表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)入特征。草甸草原主要轉(zhuǎn)出為典型草原（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）轉(zhuǎn)入為草甸草原面積較大。低地草甸是主要轉(zhuǎn)出為典型草原（120 107 hm2）、草甸草原（67 065 hm2）、林地（56 411 hm2）、耕地（51 676 hm2）、沙地堿地（38 088 hm2）；低地草甸主要轉(zhuǎn)入來源為草甸草原（83 581 hm2）、典型草原（64 713 hm2）、水體（33 235 hm2）等。山地草甸主要轉(zhuǎn)出為林地（69 966 hm2）、低地草甸（20 444 hm2）、耕地（12 250 hm2）等；主要來源為草甸草原（38 626 hm2）、低地草甸（11 137 hm2）、林地（8 492 hm2）等。沼澤主要轉(zhuǎn)出為低地草甸（28 606 hm2），主要轉(zhuǎn)入來源為低地草甸（4 616 hm2）與水體（2 790 hm2）等。典型草原主要轉(zhuǎn)入來源為草甸草原（238 474 hm2）、低地草甸（120 107 hm2）、沙地堿地（53 782 hm2）等；主要轉(zhuǎn)出為低地草甸（64 713 hm2）、沙地堿地（38 849 hm2）、人工表面（21 738 hm2）。

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2.2.2 不同水分條件草地類型轉(zhuǎn)移變化分析 研究區(qū)沼澤、低地草甸、山地草甸、草甸草原、典型草原總體上水分條件依次變干，不同水分條件草地類型間轉(zhuǎn)換一定程度上反映氣候變化的影響。圖4表明了研究區(qū)不同水分條件草地類型間的轉(zhuǎn)換較為劇烈。典型草原面積增加283 790 hm2，增加幅度7.12%，主要從相對濕潤的草甸草原、低地草甸轉(zhuǎn)換而來，典型草原向相對濕潤草地轉(zhuǎn)移65 062 hm2。草甸草原減少563 439 hm2，減小幅度28.72%，主要轉(zhuǎn)換成相對干旱的典型草原，草甸草原向相對干旱草地轉(zhuǎn)換238 474 hm2，向相對濕潤草地轉(zhuǎn)換122 208 hm2。低地草甸減少1 037.04 hm2，減幅7.41%，主要向草甸草原、典型草甸轉(zhuǎn)換，向相對干旱的草地轉(zhuǎn)換198 309hm2，向相對濕潤的草地轉(zhuǎn)換4 616 hm2。山地草甸和沼澤由于本身的分布面積相對較少，故不做對比分析。總體來看，由相對濕潤的草地類型向相對干旱的類型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象廣泛存在，并占據(jù)主導地位，轉(zhuǎn)換面積466 687 hm2，相對干旱的草地類型向相對濕潤的類型轉(zhuǎn)換面積212 330 hm2。

圖4 研究區(qū)干濕草地類型間轉(zhuǎn)換

2.3 不同草地類型分布變化影響因素分析

2.3.1 氣候變化對不同草地類型分布的影響 呼倫貝爾草原區(qū)作為氣候變化敏感區(qū)，氣候變化影響植被生長環(huán)境，進而影響不同草地類型分布變化，因此研究氣候與不同草地類型分布關系顯得尤為重要。研究區(qū)草地植被生長對氣溫和降水量均較敏感，因此依據(jù)氣候因素開展植被-氣候關系研究，進而得到氣候變化下不同草地類型分布格局。本研究依據(jù)伊萬諾夫濕潤度作為不同草地類型的劃分標準，分別以20年平均伊萬諾夫濕潤度（1976—1995年、1996—2015年）代表1992年、2015年，從而分析氣候變化對典型草原和草甸草原這兩類地帶性草地類型分布的影響。結(jié)果表明：研究區(qū)氣候呈現(xiàn)暖干化發(fā)展趨勢，典型草原與草甸草原分界線向東北方向遷移（圖5）；對比分析基于遙感數(shù)據(jù)獲得典型草原、草甸草原真實分布（圖3），整體上實際分布與潛在變化方向一致，但與潛在分布變化相比幅度較小。由于草地植被對氣候變化呈現(xiàn)漸變性、適應性等特點，同時濕潤度指標在時間上具有波動性，基于氣候指標（伊萬諾夫濕潤度）模擬的草地類型變化放大了氣候因素對植被的影響程度。

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2.3.2 人類活動對不同草地類型分布的影響

2.3.2.1 城鎮(zhèn)化對草地分布的影響 人工表面面積作為城鎮(zhèn)化進程的一個指標，主要受人口、城市發(fā)展等因素的影響。相較于1992年，2015年新增人工表面面積主要來源于草甸草原（15 849 hm2）、典型草原（21 738 hm2）、低地草甸（14 873 hm2），占到總來源的87.85%。人工表面面積的增加，主要來自研究區(qū)建筑用地、居民地和采礦等對草地面積的占用和流轉(zhuǎn)。草地上很多不合理的人類活動是由于人口增加引起的，人口增加是導致草地分布變化的一方面原因。人口增加不僅會加速城鎮(zhèn)化進程，也會影響草地分布的空間格局。圖6反映了研究區(qū)草地面積變化與人口數(shù)量變化呈現(xiàn)負相關關系，即隨著人口的增加研究區(qū)草地面積呈現(xiàn)下降趨勢；圖7表明2015年研究區(qū)總?cè)丝跀?shù)量相對于1986年增加了34.4%，而人口數(shù)量的增加必然導致相應人工表面面積的增加。

圖6 研究區(qū)人口數(shù)量及草地面積變化率

圖7 1986-2015年研究區(qū)總?cè)丝跀?shù)量變化

GDP指數(shù)是反應城鎮(zhèn)化建設程度的另一個重要指標，以牧業(yè)四旗（陳巴爾虎旗、新巴爾虎左旗、新巴爾虎右旗、鄂溫克族自治旗）為例，研究區(qū)生產(chǎn)總值整體上呈穩(wěn)步上升趨勢（圖8），尤其在2003年以后，GDP迅速增加，2015年研究區(qū)GDP總量為316.42億元。由圖9可看出，第一/二/三產(chǎn)業(yè)增加值均呈現(xiàn)逐年遞增趨勢，第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展較平緩，而第二產(chǎn)業(yè)從2004年開始發(fā)展較快，由1990年的2.27億元增長到2015年的215.99億元。此階段經(jīng)濟迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，其中第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速，致使工業(yè)化、城鎮(zhèn)化用地規(guī)模快速增加侵占草地，致使草地面積大量流失。

圖8 1990-2015年牧業(yè)四旗GDP變化

圖9 1990-2015年牧業(yè)四旗一/二/三產(chǎn)業(yè)增加值變化

2.3.2.2 開墾對草地分布的影響 開墾活動作為人類活動的重要形式之一，直接破壞草地植被，縮小草地面積，導致草地分布發(fā)生變化。研究區(qū)耕地主要分布在自然降水較為豐富或水分環(huán)境條件相對較好的區(qū)域，其中低地草甸、山地草甸、草甸草原水分條件相對典型草原較好，因此易被開發(fā)成耕地。與1992年相比，2015年研究區(qū)新增耕地的主要來源于草甸草原（159 980 hm2）、低地草甸（51 676 hm2）、山地草甸（12 250 hm2）、典型草原（9 811 hm2），占到了總來源的98.97%。分析草甸草原面積變化率與耕地面積變化率關系（圖10），發(fā)現(xiàn)隨著耕地面積的增加，草甸草原面積呈減少趨勢。多年統(tǒng)計數(shù)據(jù)（圖11）表明1997—2015年農(nóng)作物播種面積整體上呈波動上升趨勢，其中2002年為最小值，2015年達到最大值。

圖10 研究區(qū)耕地與草甸草原面積變化率

圖11 1997—2015年研究區(qū)農(nóng)作物播種面積

3 討論

呼倫貝爾草原作為重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地及生態(tài)功能區(qū)，草地的分布格局及變化特征是草地生態(tài)保護、開發(fā)及管理決策的重要依據(jù)[32]。王世新等[33]研究指出20世紀初呼倫貝爾市草原面積相對19世紀80年代減少1 347 300hm2，減少11.92%。劉雪冉等[34]分析2000—2010年呼倫貝爾草原土地覆蓋空間分布格局及時空變化趨勢，指出草地年平均減少面積3 063 hm2，耕地、建設用地和未利用土地存在不同程度的增加。張德平分析呼倫貝爾市森林草原區(qū)1988—2009年土地利用變化，指出牧草地面積減少2 338 200 hm2，耕地面積增加1 017 500 hm2，林地面積增加1 538 900 hm2，居民點及工礦面積增加98 000 hm2[35]。王煊等研究了呼倫貝爾市西南部1999—2010年濕地變化現(xiàn)象，指出濕地面積減少了352 207 hm2[36]。從本文的研究結(jié)果來看，1992年、2015年研究區(qū)草地面積7 601 258 hm2、7 148 085 hm2，減小幅度5.96%；林地、耕地分布面積、增加幅度均相對較大，分別增加23.04%、63.39%；沙地堿地、水體和人工表面分布面積相對較少，變化幅度分別為7.86%、-4.51%、144.27%，結(jié)論與前人的研究相似，同時也說明研究區(qū)土地覆蓋變化較為劇烈。

馮威丁等[37]分析了呼倫貝爾草原典型區(qū)1989—2010年土地覆蓋類型變化，指出草地覆蓋面積顯著減少，以與林地、耕地的轉(zhuǎn)換為主。寧鎮(zhèn)亞等[38]分析了1985—2002年呼倫貝爾森林草原生態(tài)交錯帶土地利用變化，指出草地、林地、耕地及建設用地間轉(zhuǎn)移劇烈。在本研究中，相對于1992年，2015年轉(zhuǎn)入耕地主要來源于草甸草原、低地草甸，轉(zhuǎn)入林地主要來源于草甸草原、山地草甸及低地草甸，轉(zhuǎn)入沙地堿地主要來源于典型草原、低地草甸，轉(zhuǎn)入人工表面主要來源于典型草原、草甸草原、低地草甸，水體主要轉(zhuǎn)出為低地草甸。在研究區(qū)不同草地類型中，典型草原表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)入特征，主要來源于草甸草原、低地草甸，其他四種草地類型均表現(xiàn)為凈轉(zhuǎn)出特征。研究區(qū)由相對濕潤的草地類型向相對干旱的類型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象廣泛存在，并占據(jù)主導地位，轉(zhuǎn)移面積466 687 hm2，相對干旱的草地類型向相對濕潤的類型轉(zhuǎn)換相對較少，轉(zhuǎn)移面積212 330 hm2。

氣候變化、人類活動作為主要因素共同影響研究區(qū)草地的分布格局。張欽等[39]利用1960—2017年呼倫貝爾草原4個氣象站逐月降水和氣溫資料，通過標準化降水蒸散指數(shù)指出呼倫貝爾草原干旱化趨勢顯著。在本文中，研究區(qū)典型草原與草甸草原潛在分布與真實分布均向東北方向擴展，反映了氣候整體變干，草地類型整體上呈現(xiàn)向干旱類型發(fā)展趨勢。張宏斌等[40]以TM/ETM數(shù)據(jù)研究呼倫貝爾市海拉爾區(qū)及周邊地區(qū)1986—2001年景觀格局時空演變規(guī)律，指出人類活動顯著增強。針對本文研究區(qū)，人類活動主要表現(xiàn)在城鎮(zhèn)化、開墾等活動占用大量草地面積，研究區(qū)新增耕地面積主要來源于草甸草原、低地草甸等，農(nóng)作物播種面積也整體上呈波動上升趨勢，人口數(shù)量、GDP和第一/二/三產(chǎn)業(yè)增加值變化則表明工業(yè)化、城鎮(zhèn)化用地規(guī)模的增加會侵占草地，致使草地面積產(chǎn)生流失。

4 結(jié)論

草地作為呼倫貝爾草原區(qū)的主體部分，1992—2015年草地面積減少453 173 hm2，減幅5.96%。研究區(qū)分布著典型草原、草甸草原、低地草甸、山地草甸、沼澤，前3種分布面積較大，共占研究區(qū)總面積70%以上，后2種分布面積相對較少，占2%左右；除典型草原面積增加外，其他草地類型面積均減少。研究區(qū)由相對濕潤的草地類型向相對干旱的類型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象廣泛存在，并占據(jù)主導地位，轉(zhuǎn)換面積466 687 hm2，相對干旱的草地類型向相對濕潤的類型轉(zhuǎn)換相對較少，轉(zhuǎn)換面積212 330 hm2。呼倫貝爾草原區(qū)不同草地及地物類型空間分布變化較為劇烈，氣候變化的影響具有趨勢性、長期性、難恢復性，人類活動的影響具有破碎性、可逆性、易恢復性。

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

ZHU XiaoYu1,2, XU DaWei1, 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)

【】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.【】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.【】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.【】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 hm2and 7 148 085 hm2in 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 hm2and 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 hm2from 1992 to 2015, and grassland types with relatively dry water status converted to relatively humid ones with a total area of 212 330 hm2.【】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.

Hulunber grassland; remote sensing; grassland types; influencing factors

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.019

2019-09-17；

2020-03-11

國家重點研發(fā)計劃（2016YFC0500608，2017YFE0104500，2016YFC0500600）、國家自然科學基金（41771205）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專項資金（CARS-34）、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項（1610132018023，1610132018022，1610132019040，Y2019YJ13，931-48）、中國科學院野外站聯(lián)盟項目（KFJ-SW-YW026）

朱曉昱，E-mail：zhuxiaoyu@caas.cn。通信作者徐大偉，E-mail：xudawei@caas.cn

（責任編輯 林鑒非）