2000～2020年貴州省六枝特區(qū)石漠化狀況及動態(tài)演變特征

歐俊　唐天君

［關(guān)鍵詞］遙感；石漠化；動態(tài)演變；預(yù)測模型

石漠化[1]是指由于自然災(zāi)害以及人類的非理性的社會經(jīng)濟(jì)行為，使得喀斯特的脆弱生態(tài)環(huán)境遭受破壞，從而引起了地面土壤的流失、基底的暴露、土地的農(nóng)業(yè)使用價(jià)值降低以及生態(tài)環(huán)境的惡化。貴州省的巖溶地形特別豐富，是全國石漠化土地面積最大的省份。研究區(qū)位于貴州省西部，是全省石漠化程度最為嚴(yán)重的地區(qū)，該區(qū)域石漠化一直是學(xué)者研究的熱點(diǎn)和生態(tài)環(huán)境治理的重點(diǎn)。

貴州省林業(yè)部門共開展三次石漠化調(diào)查，利用地理勘察與遙感技術(shù)的融合，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2005～2016年石漠化比例從18.83%下降至14.03%。表明我省石漠化總面積在逐漸變小，石漠化的情況正在逐步改善，這表明我省對于石漠化的監(jiān)測和治理已經(jīng)取得了顯著的成效。

本文選取貴州省六枝特區(qū)2000～2020年內(nèi)三個時期的遙感數(shù)據(jù)為研究對象，對石漠化展開時空動態(tài)演變分析，揭示近20年以來，我省在“五位一體”總體布局下，石漠化的進(jìn)展情況和地理分布格局。此外，還模擬了六枝特區(qū)未來10年內(nèi)的石漠化發(fā)展情況，以便為石漠化的治理和生態(tài)建設(shè)提供有效的指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

六枝特區(qū)是貴州省的一個重要區(qū)域。地貌類型屬于西南喀斯特高原山地，地勢從西北逐漸升高，東南逐漸降低，河谷深切，地表破碎，地形變化大。海拔609.5～2126.9 m，地貌復(fù)雜多樣，其中以巖溶侵蝕高原為主，森林覆蓋率為51.05%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本篇論文所采集的三個階段的遙感影像以及DEM的數(shù)值海拔信息都是從地理空間數(shù)據(jù)云平臺獲取的，2000年和2010年的遙感影像是Landsat TM 數(shù)據(jù)，2020年的遙感影像則是Landsat8 OLI_TIRS數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理運(yùn)用ENVI軟件，為了從初始遙感影像中提取出有用且準(zhǔn)確的石漠化數(shù)據(jù)，我們必須對原始影像進(jìn)行圖像預(yù)處理，這主要涉及圖像的輻射標(biāo)記、大氣校準(zhǔn)、正射校準(zhǔn)、圖像的鑲嵌和剪裁等步驟。通過ArcGIS平臺，DEM的數(shù)字高程信息被用來計(jì)算Slope的坡度。

2.2 石漠化程度等級劃分

2.2.1評價(jià)因子選取

依據(jù)國家水利行業(yè)規(guī)范以及喀斯特石漠化程度的分級準(zhǔn)則，本研究針對研究區(qū)的實(shí)際狀況，選擇了植被覆蓋率、巖石裸露率和坡度等因素進(jìn)行評估。植被覆蓋度低、大面積巖石裸露是石漠化最直接的景觀標(biāo)志，國內(nèi)眾多學(xué)者和石漠化公報(bào)等都將這兩個因子評為石漠化的研究指標(biāo)體系。同時也是林業(yè)部門三次石漠化調(diào)查、第三次全國國土調(diào)查中石漠化專項(xiàng)、評估和等級劃分是極其關(guān)鍵的參考標(biāo)準(zhǔn)。此外，坡度也是影響石漠化變化的自然條件之一，當(dāng)坡度增大時，地表結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，從而容易發(fā)生水土流失，引起石漠化。因此，學(xué)者們通常將坡度作為評價(jià)石漠化的一個重要評價(jià)因子。

2.2.2石漠化的等級劃分

根據(jù)《貴州省巖溶地區(qū)第三次石漠化監(jiān)測》的科學(xué)方法以及先前的研究成果，制定了石漠化的等級和分類標(biāo)準(zhǔn)[2]，在考慮到數(shù)據(jù)的獲取方式和研究目標(biāo)后，本文把石漠化的程度區(qū)分為六個等級：無石漠化、潛在石漠化、輕度石漠化等（表1）。

2.3 評價(jià)因子的提取

2.3.1植被覆蓋度提取

目前計(jì)算遙感測算植被覆蓋度的方法已較為成熟，本文是根據(jù)李苗苗等人所提出的像元二分模型[3]，采用歸一化植被指數(shù)（NDVI）來計(jì)算植被覆蓋率（VFC）。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度時空變化特征

在2000年至2020年的時間段內(nèi)，六枝特區(qū)的植被覆蓋率整體上有所提升，由61.97%提升至89.93%；尤其是在2000年至2010年這段時間里，六枝特區(qū)出現(xiàn)顯著增高趨勢，增加23.74個百分點(diǎn)。2010～2020年期間，六枝特區(qū)植被覆蓋度呈增長較為緩慢，增加3.22個百分點(diǎn)（圖1～圖3）。

3.2 巖石裸露率時空變化特征

2000～2020年，六枝特區(qū)巖石裸露率總體呈遞減趨勢，巖石裸露率從39.31% 下降到18.30%；尤其2000～2010年，六枝特區(qū)巖石裸露率下降較顯著，下降18.9個百分點(diǎn)；而2010～2020年，六枝特區(qū)巖石裸露率下降呈緩慢趨勢，下降了2.12 百分點(diǎn)（圖4～圖6）。

3.3 石漠化時空變化特征

2000～2020年，六枝特區(qū)的石漠化在時空分布上表現(xiàn)出了一種下降的趨勢（圖7～圖9），石漠化區(qū)域的總面積由122850.18 hm²減少至69368.12 hm²，而其總體的凈面積則是53482.06 hm²。其中從中、重、極重石漠化面積從92945.36 hm²下降到33303.35 hm²。從表2來看，20年來，六枝特區(qū)無石漠化和潛在石漠化面積從57100.12 hm²增加至110582.18 hm²，石漠化土地總面積在大幅減少，總體呈逆轉(zhuǎn)的趨勢。

3.4 石漠化轉(zhuǎn)移過程分析

利用2000、2010和2020三年石漠化等級進(jìn)行疊加運(yùn)算，分析六枝特區(qū)20 年來石漠化的轉(zhuǎn)移過程。根據(jù)表3得知，2000～2010年，輕、中度石漠化面積增加較大，分別來源于中度、重度石漠化的轉(zhuǎn)移；無石漠化區(qū)域面積增加次之，主要貢獻(xiàn)是極重度石漠化；極重度石漠化區(qū)域面積增加最小，石漠化治理得到良好改善。

2010～2020年（表4），無石漠化和潛在石漠化面積增加最為顯著，主要來源于輕度和中度石漠化的轉(zhuǎn)移；輕度石漠化區(qū)域面積增加次之，主要來源于中度石漠化的轉(zhuǎn)移；重、極重度石漠化區(qū)域面積增加最小，隨著生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，石漠化面積也隨之減小。

總體而言，2000～2020年，石漠化的區(qū)域正在持續(xù)縮小，未被石漠化的區(qū)域潛在石漠化的區(qū)域，其總體覆蓋范圍已經(jīng)擴(kuò)大至58137.99 hm2。同時，石漠化區(qū)域的比例也由68.27%降低到38.55%，表明生態(tài)環(huán)境正在穩(wěn)定的恢復(fù)。

3.5 石漠化狀況預(yù)測

利用馬爾科夫預(yù)測模型對六枝特區(qū)未來10年石漠化進(jìn)行預(yù)測（表5），預(yù)計(jì)2030年，在沒有外界特殊因素的影響下，六枝特區(qū)的無石漠化和潛在石漠化區(qū)域面積將從2020 年的110582.18 hm²擴(kuò)大至121278.59 hm²，而受影響的區(qū)域?qū)p少10696.41 hm²，降幅為5.9%，其中，重度石漠化區(qū)域的縮小幅度最大為2.5%。

4 結(jié)論

（1）從石漠化空間格局分布情況來看，喀斯特地貌突出和人類社會活動強(qiáng)烈的區(qū)域，石漠化程度較高。

（2）截至2020 年，六枝特區(qū)植被覆蓋度持續(xù)增加，石漠化面積呈減少趨勢，石漠化狀況得到遏制，石漠化工程取得顯著成效。

（3）從預(yù)測結(jié)果來看，按照目前六枝特區(qū)石漠化演變趨勢，在沒有外界特殊因素的影響下，預(yù)計(jì)到2030年，中度、重度、極重的石漠化區(qū)域會逐漸縮小，而無石漠化、潛在以及輕度石漠化區(qū)域則會擴(kuò)大。石漠化土地的恢復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜且艱巨的任務(wù)，它要求我們的政府、科研機(jī)構(gòu)和社會各界攜手合作，齊心協(xié)力，共同為推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出積極貢獻(xiàn)。