內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)_劉軍會(huì)52
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內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)_劉軍會(huì)52
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中國(guó)環(huán)境科學(xué) 2015,35(2)：591~598
China Environmental Science
內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)
劉軍會(huì) 1,高吉喜 2*,馬 蘇 1,王文杰 1,鄒長(zhǎng)新 2 (1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012；2.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境
科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042)
摘要：針對(duì)內(nèi)蒙古土地沙化、土壤侵蝕、土壤鹽漬化和生物多樣性減少等區(qū)域自然環(huán)境演變過程中出現(xiàn)的生態(tài)問題,采用遙感和地理信息 系統(tǒng)技術(shù),構(gòu)建敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)模型,對(duì)內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行綜合研究,定量揭示研究區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性程度和空間分布 特征.結(jié)果表明:土地沙化不敏感區(qū)、極敏感區(qū)分別占研究區(qū)面積 35.9%和 10.1%;土地沙化敏感性等級(jí)高的區(qū)域集中分布在內(nèi)蒙古轄區(qū)內(nèi) 主要沙漠邊緣和沙地;土壤基質(zhì)多為沙粒、冬春季節(jié)多大風(fēng)且植被覆蓋度較低是土地容易發(fā)生沙化的主要原因.土壤侵蝕輕度、中度和高 度敏感區(qū)分別占研究區(qū)面積的 43.9%、30.2%和 19.2%;受降水空間差異影響,土壤侵蝕敏感性等級(jí)自東南向西北呈逐步下降趨勢(shì).土壤鹽漬 化不敏感區(qū)、 極敏感區(qū)分別占研究區(qū)面積的 57.6%和 14.6%,鹽漬化明顯地區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古西北部和東部;蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量,人類活 動(dòng)影響較明顯,是土壤鹽漬化高發(fā)的主要原因.生境不敏感、高度和極敏感區(qū)分別占研究區(qū)面積的 30.5%、25.1%和 10.6%,敏感性等級(jí)高的 區(qū)域主要分布在大小興安嶺地區(qū);這些區(qū)域水熱條件相對(duì)較好,植被覆蓋度高,物種數(shù)量較為豐富,是生物多樣性重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域.綜合生態(tài)環(huán) 境高度和極敏感區(qū)分別占研究區(qū)面積的 27.9%和 9.6%;敏感性等級(jí)高的區(qū)域位于內(nèi)蒙古中北部,等級(jí)較低的區(qū)域位于內(nèi)蒙古西北、東北和 東南部. 關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境敏感性；土地沙化；土壤侵蝕；土壤鹽漬化；生境；內(nèi)蒙古 中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-6923(2015)02-0591-08
Comprehensive evaluation of eco-environmental sensitivity in Inner Mongolia, China. LIU Jun-hui1, GAO Ji-xi2?, MA Su1, WANG Wen-jie1 ,ZOU Chang-xin2 (1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China). China Environmental Science, 2015,35(2)：591~598 Abstract：Using the integrated approach of GIS and RS technology, four factors including land desertification, soil erosion, soil salinization and biodiversity reduction were selected to establish the evaluation model of eco-environmental sensitivity in the present study. This paper analyzed the eco-environmental sensitivity and revealed its spatial characteristics in a quantitative way. The insensitive and extremely sensitive areas of land desertification made up 35.9% and 10.1% of the study area (1.183million square km), respectively. The surrounding areas of desertification in Inner Mongolia were the most environmentally sensitive regions. This was due to strong wind in winter and spring in these areas, and the soil mainly consists of sand and was seldom covered by vegetation. The slight, moderate and highly sensitive areas of soil erosion comprised about 43.9%, 30.2% and 19.2%, respectively. The trend of soil erosion sensitivity decreased gradually from Southeast to Northwest of Inner Mongolia, which was mainly a result of the vertical dropping slopes and spatial variation of precipitation. The insensitive and extremely sensitive areas of soil salinization made up 57.6% and 14.6%, respectively. The northwestern and eastern parts of Inner Mongolia were the most environmentally sensitive areas. The primary causes were negative impacts of arid climate and human activities. The insensitive, highly and extremely sensitive areas of bio-inhabitation comprise 30.5%, 25.1% and 10.6%, respectively. Highly sensitive areas are located in the northeastern parts of Inner Mongolia. The reason was that species richness was positively correlated with precipitation and vegetation cover in these areas. The highly and extremely sensitive areas of comprehensive eco-environment made up 27.9% and 9.6%, respectively. The high and extremely sensitive areas were located in the
收稿日期：2014-05-19 基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”項(xiàng)目(2012AA12A310);國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201209027,201109025) ? 責(zé)任作者, 研究員, gjx@nies.org
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moderate and northern parts, and the insensitive, slight and moderate sensitive areas in the northwestern, northeastern and southeastern parts of Inner Mongolia. Key words：eco-environment sensitivity；land desertification；soil erosion；soil salinization；habitat；Inner Mongolia
生態(tài)環(huán)境敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)各種環(huán)境 變異和人類活動(dòng)干擾的敏感程度,即生態(tài)系統(tǒng)在 遇到干擾時(shí) , 生態(tài)環(huán)境問題出現(xiàn)的概率大小 [1 2]. 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)就是在不考慮人類活 動(dòng)影響的前提下,評(píng)價(jià)具體的生態(tài)過程在自然狀 況下潛在的產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境問題的可能性大小,敏 感性高的區(qū)域,當(dāng)受到人類不合理活動(dòng)影響時(shí),就 容易產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境問題,是生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù) 建設(shè)的重點(diǎn)[2].已有研究多關(guān)注我國(guó)西南濕潤(rùn)地 區(qū)[3 7]和西北干旱地區(qū)[2,8 10],對(duì)我國(guó)北方干旱-半 干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性研究相對(duì)較少,且多 集中于對(duì)單一生態(tài)要素敏感性的分析,生態(tài)環(huán)境 敏感性綜合研究相對(duì)較少[1,6]. 內(nèi)蒙古是我國(guó)重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地,人類 活動(dòng)強(qiáng)度較大,且大部分植被地處干旱、半干旱 農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū),生態(tài)環(huán)境脆弱,是全球變化最為敏 感的區(qū)域之一[11 12].為此,本研究采用遙感和 GIS 技術(shù),針對(duì)內(nèi)蒙古土地沙化、土壤侵蝕、土壤鹽 漬化、 生物多樣性減少等區(qū)域自然環(huán)境演變過程 中出現(xiàn)的生態(tài)問題,定量分析研究區(qū)生態(tài)環(huán)境敏 感性的地理空間分異特征與規(guī)律,以期為建設(shè)北 方生態(tài)安全屏障和劃定內(nèi)蒙古生態(tài)保護(hù)紅線提 供科學(xué)基礎(chǔ). 1 數(shù)據(jù)獲取與處理
數(shù)據(jù),進(jìn)而將月 NDVI 數(shù)據(jù)合成年最大 NDVI 影 像;最后,利用研究區(qū)邊界裁切 NDVI 數(shù)據(jù),獲取 2000~2010 年逐年及逐月 NDVI 影像. 氣象數(shù)據(jù):研究區(qū) 2000~2010 年降雨量、溫 度、 風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)資料來源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù) 據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)中的中國(guó)地面氣候資料數(shù)據(jù)集 (). 數(shù)據(jù)內(nèi)容包括全國(guó)各 個(gè) 氣象站點(diǎn)的編號(hào)、經(jīng)緯度和海拔,以及每個(gè)氣象 站點(diǎn)在相應(yīng)分析時(shí)間尺度內(nèi)的降雨量(0.1mm)、 溫度(0.1℃)、風(fēng)速(0.1m/s).根據(jù)各氣象站點(diǎn)的經(jīng) 緯度信息,采用 ArcGIS 的 Geostatistical Analyst 模塊 對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行 Kriging 空間 插 , 獲取與 NDVI 數(shù)據(jù)像元大小一致、投影相同的氣象數(shù)據(jù) 柵格圖像. 高程數(shù)據(jù):基于 1:25 萬數(shù)字高程模型(DEM) 提取,利用 DEM 提取坡度、坡長(zhǎng)、地形起伏度 數(shù)據(jù). 土壤數(shù)據(jù):土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)來源于中科院南京 土壤研究所的中國(guó) 1:100 萬土壤數(shù)據(jù)庫.土壤屬 性數(shù)據(jù)庫包括土壤表層粘粒、粉沙、沙粒、有機(jī) 質(zhì)含量等屬性字段. 2 研究方法
遙 感 數(shù) 據(jù) : 覆 蓋 內(nèi) 蒙 古 的 2000~2010 年 MODIS13Q1 數(shù)據(jù),來源于美國(guó)國(guó)家航空航天局 (NASA)的 EOS/MODIS 數(shù)據(jù)產(chǎn)品( cr.usgs.gov), 空間分辨率為 250m×250m, 時(shí)間分 辨率為 16d.由于 MODIS NDVI 產(chǎn)品經(jīng)過水、 云、 重氣溶膠等處理,保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量,加之較高的空 間分辨率,被廣泛應(yīng)用于區(qū)域植被覆蓋變化研究. 首先,使用 MRT(MODIS Reprojection Tools)將下 載的 MODIS NDVI 進(jìn)行格式和投影轉(zhuǎn)換;然后, 為消除異常值的影響,采用最大合成法 MVC(Maximum Value Composites)合成月 NDVI
借助 RS 與 GIS 技術(shù),結(jié)合內(nèi)蒙古的自然和 社會(huì) 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 際情 況 , 參照 國(guó)家環(huán)保 總 局 頒發(fā) 的 《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》[13],選擇研究區(qū) 比較突出的土地沙化、 土壤侵蝕、 土壤鹽漬化和 生境 4 個(gè)生態(tài)環(huán)境要素建立敏感性評(píng)價(jià)模型與 方法,對(duì)內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行綜合研究,定 量揭示研究區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性程度及其空間分 布規(guī)律. 2.1 土地沙化敏感性評(píng)價(jià)方法 影響土地沙化的因素很多,根據(jù)《生態(tài)功能 區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》要求,并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情 況,選取干燥度指數(shù)、起沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地、 植被覆蓋度等評(píng)價(jià)指標(biāo),并根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際對(duì)
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劉軍會(huì)等：內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)
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分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作相應(yīng)的調(diào)整(表 1).干燥度指數(shù)是 表征一個(gè)地區(qū)干濕程度的指標(biāo),反映了某地、某 時(shí)水分的收入和支出狀況,采用修正的謝良尼諾 夫公式[14]計(jì)算干燥度指數(shù).風(fēng)力強(qiáng)度是影響風(fēng)對(duì) 土壤顆粒搬運(yùn)的重要因素.已有研究資料[15]表明, 砂質(zhì)壤土、 壤質(zhì)砂土和固定風(fēng)砂土的起動(dòng)風(fēng)速分 別 為 6.0,6.6,5.1m/s, 本研究 選 用 冬春季節(jié) 大于 6m/s 起沙風(fēng)天數(shù)這個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)土地沙化敏感 性.不同粒度的土壤顆粒具有不同的抗蝕力,粘質(zhì) 土壤易形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),抗蝕力增強(qiáng);在粒徑相同的 條件下,沙質(zhì)土壤的起沙速率大于壤質(zhì)土壤的起 沙速率;礫質(zhì)結(jié)構(gòu)的土壤和戈壁土壤的風(fēng)蝕速率 小于沙地土壤;基巖質(zhì)土壤供沙率極低,受風(fēng)蝕的 影響不大.地表植被覆蓋是影響沙化敏感性的一 個(gè)重要因素,在水域、冰雪和植被覆蓋高的地區(qū), 不會(huì)發(fā)生土壤的沙化;相反,地表裸露、植被稀少 都會(huì)使土壤沙化的機(jī)會(huì)增加.
表1 土地沙化敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn) land desertification sensitivity
類型 不敏感 輕度敏感 中度敏感 極敏感 干燥度 ≥6m/s 起沙 指數(shù) ≤1.0 1.0~1.5 1.5~4.0 ≥16.0 風(fēng)天數(shù)(d) ≤5 5~10 10~20 20~30 ≥30 土壤質(zhì)地 基巖 黏質(zhì) 礫質(zhì) 壤質(zhì) 沙質(zhì) 植被覆蓋 度(%) ≥80 60~80 40~60 20~40 ≤20 分級(jí)賦值 1 3 5 7 9
評(píng)價(jià).土壤侵蝕敏感性是自然因素所決定的生態(tài) 系統(tǒng)對(duì)人為影響反應(yīng)的敏感程度.農(nóng)業(yè)措施因子 是與人類活動(dòng)密切相關(guān)的因子,與生態(tài)系統(tǒng)的自 然敏感性關(guān)系不大,本文不做考慮.研究中借鑒周 伏建等[16]研究成果,采用 1~12 月多年月均降雨 量計(jì)算研究區(qū)各氣象站點(diǎn)降雨侵蝕力,經(jīng)誤差修 正后得到降雨侵蝕力的空間分布,并依據(jù)表 2 中 的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)繪制土壤侵蝕對(duì)降水侵蝕的敏感性 分 級(jí) ; 參 考已有的相關(guān)研究成 果 [17 23], 以內(nèi)蒙古 自治區(qū)土壤分布圖為底圖,按表 2 中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 繪制土壤侵蝕對(duì)土壤可蝕性因子的敏感性分級(jí) 圖;應(yīng)用地形起伏度,即地面一定距離范圍內(nèi)最大 高差,作為區(qū)域土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)的地形指標(biāo). 然后,按表 2 的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)繪制土壤侵蝕的地形因 子的敏感性分級(jí)圖;根據(jù)研究區(qū)植被覆蓋圖對(duì)覆 蓋因子對(duì)研究區(qū)土壤侵蝕敏感性進(jìn)行級(jí)賦值(表 2),并繪制植被對(duì)土壤侵蝕敏感性分級(jí)圖.
表2 土壤侵蝕敏感性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)賦值 soil erosion sensitivity
類型 不敏感 降雨侵 蝕力 <25 土壤可 蝕性 石礫、沙 粗砂土、細(xì)砂 土、黏土 砂壤土、粉黏 土、壤黏土 砂粉、粉土 地形起 伏度(m) 0~20 20~50 植被 覆蓋(%) ≥80 60~80 40~60 20~40 ≤20 分級(jí) 賦值 1 3 5 7 9
Table 1 Categories of influence grades of each factor on
Table 2 Categories of influence grades of each factor on
輕度敏感 25~100
高度敏感 4.0~16.0
中度敏感 100~400 面砂土、壤土 51~100 高度敏感 400~600 極敏感 >600 101~300 >300
根據(jù)各指標(biāo)敏感性分級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn)(表 1),利用 地理信息系統(tǒng)的空間分析功能,將各單因子敏感 根據(jù)各因子的分級(jí)及賦值,利用 ArcGIS 的 性影響分布圖進(jìn)行乘積運(yùn)算,得到評(píng)價(jià)區(qū)的土地 空間疊加功能,將上述各單因子敏感性影響分布 沙化敏感性等級(jí)分布圖,公式如下: 圖進(jìn)行乘積計(jì)算,公式如下:
Di = 4 I i ? Wi ? Ki ? Ci
(1)
SSi = 4 Ri ? Ki ? LSi ? Ci
(2)
式中:Di 為 i 評(píng)價(jià)區(qū)域土地沙化敏感性指數(shù);Ii、 式中:SSi 為 i 空間單元土壤侵蝕敏感性指數(shù),評(píng)價(jià) 土壤可蝕性(Ki)、 坡長(zhǎng) Wi、Ki、Ci 分別為 i 評(píng)價(jià)區(qū)域干燥度指數(shù)、起沙 因子包括降雨侵蝕力(Ri)、 坡 度 ( LS ) 、地 表 植被覆蓋度 ( C ). 風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地和植被覆蓋的敏感性等級(jí)值. i i [16] R 值的 估算 : 采用 周伏 建等 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 2.2 土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)方法 根據(jù)通用水土流失方程的基本原理,選擇降 建立的 R 值計(jì)算公式: 12 雨侵蝕力、 土壤可蝕性、 坡長(zhǎng)坡度因子以及地表 (3) R = ∑ ( ?1.5527 + 0.1792 Pi ) 植被覆蓋因子,對(duì)研究區(qū)的土壤侵蝕敏感性進(jìn)行 i =1
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式 中 ,R 為 年 降 雨 及 徑 流 因 子 ;Pi 為 月 降 雨 量 (mm). K 值的估算:應(yīng)用 Wischmeier 等選用粉粒＋ 極細(xì)砂粒含量、砂粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)和 入滲 5 項(xiàng)土壤特征指標(biāo),與土壤可蝕性因子 K 值 作出土壤可蝕性諾謨圖[17,24]. K = [2.1 × 10 M (12 ? OM) + 3.35( s ? 2) + 2.5( p ? 3)]/100
?4 1.14
繪制內(nèi)蒙古土壤鹽漬化敏感性等級(jí)評(píng)價(jià)圖.
表3 土壤鹽漬化敏感性等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn) Mongolia
等級(jí) 蒸發(fā)量/降 水量 地下水礦 化度(g/L) 不敏感 <1 <1 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 1~5 1~3 5~10 3~10 10~15 10~50 極敏感 >15 >50
Table 3 Categories of soil salinization sensitivity in Inner
(4)
式中:M 為美國(guó)粒徑分級(jí)制中的(粉粒+極細(xì)砂)% 與(100-黏粒)之積;OM 為土壤有機(jī)質(zhì)含量;s 為結(jié) 構(gòu)系數(shù);p 為滲透性系數(shù). LS 值的估算:應(yīng)用江忠善等[25]的 LS 計(jì)算公 式:
?λ ? LS = 1.07 ? ? ? 20 ?
0.28
? α ? ? ? ? 10° ?
1.45
(5)
式中:λ為坡長(zhǎng),m;α為坡度,°. C 值的估算:植被作用系數(shù)(C)是根據(jù)地面植 物覆蓋狀況不同而反映 植被對(duì)土壤 流失影響的 因素,當(dāng)?shù)孛嫱耆懵稌r(shí),C 值為 1.0,如果地面得 到 良好 保護(hù)時(shí) ,C ＝ 0.01.植被 作 用系數(shù)與植被類 型、覆蓋度有關(guān).一般通過建立植被因子與植被 覆蓋度的關(guān)系求 C [27]. 最后,采用自然分界法(Neural break, ArcGIS 的這種分類方法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的 Jenk 最優(yōu)化法 得出的分界點(diǎn),能夠使各級(jí)的內(nèi)部方差之和最小) 將評(píng)價(jià)結(jié)果分為 5 級(jí),繪制內(nèi)蒙古土壤侵蝕敏感 性等級(jí)綜合評(píng)價(jià)圖. 2.3 土壤鹽漬化敏感性評(píng)價(jià)方法 鹽漬化主要是由于氣候干旱、 排水不暢、 地 [1] 下水位過高及不合理灌溉方式形成的 .內(nèi)蒙古 西北部存在大面積的戈壁荒漠,分布的土壤有棕 鈣土、荒漠灰鈣土和灰棕色荒漠土,土中多沙礫. 許多地方土壤含鹽量很高,因缺少雨水沖刷,鹽分 板結(jié)在土壤表層,形成嚴(yán)重的鹽漬化.由于地處蒸 發(fā)率高的干旱區(qū),高強(qiáng)度人類活動(dòng)提高了地表水 平面,引發(fā)了土壤次生鹽漬化,從而導(dǎo)致生境惡化. 為系統(tǒng)評(píng)價(jià)該區(qū)土壤鹽漬化的敏感性,選擇蒸發(fā) 量與降水量比值、 地下水礦化度指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng) 價(jià),采用自然分界法將敏感性評(píng)價(jià)分為 5 級(jí)(表 3),
生境敏感性評(píng)價(jià)方法 《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》 要求根據(jù)生 境物種豐富度,即評(píng)價(jià)區(qū)國(guó)家與省級(jí)保護(hù)對(duì)象的 數(shù)量來評(píng)價(jià)生境敏感性.但是,由于生物多樣性的 敏感性評(píng)價(jià)中,對(duì)動(dòng)物和微生物的敏感度較難空 間定量化,而物種多樣性很大程度上反映在其賴 以生 存 的生態(tài)系統(tǒng)的類 型 特征 [6]. 借鑒潘峰 等 [8] 研究方法,結(jié)合內(nèi)蒙古生態(tài)系統(tǒng)類型及生物多樣 性分布特征[27 30],重點(diǎn)對(duì)物種賴以生存的地表植 被進(jìn)行生境敏感性分析 . 利用 歸 一化植被指數(shù) (NDVI)(取 0~1 值)反映生態(tài)環(huán)境的原生狀態(tài)保 持程度和植被生長(zhǎng)狀況[8],將內(nèi)蒙古依植被生長(zhǎng) 狀況及其在生物多樣性保護(hù)中的敏感程度劃分 為 5 個(gè)等級(jí)(表 4),植被覆蓋較高的森林、草原區(qū) 也是生境保護(hù)的重要區(qū)域和特殊區(qū)域,生境敏感 性也最高.
表4 生境敏感性等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn) Mongolia
等級(jí) NDVI 值 不敏感 0~0.16 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感 0.16~0.38 0.38~0.60 0.60~0.83 0.83~1.00
2.4
Table 4 Categories of bio-inhabitation sensitivity in Inner
生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)方法 單 因子 的生態(tài)環(huán)境敏感性 僅反映 了某 一 因 子對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用程度或敏感性,沒有將研究 區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性的空間變異特征綜合反映出 來.根據(jù)各因子的分級(jí)及賦值,利用 ArcGIS 的空 間疊加功能,將上述各單因子敏感性影響分布圖 進(jìn)行疊加計(jì)算,公式如下:
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ESi = ∑ i =1Wi Fi
(6)
式中:ESi 為 i 空間單元生態(tài)環(huán)境敏感性指數(shù),Wi 為 i 生態(tài)環(huán)境因子的權(quán)重.由于荒漠化是中國(guó)北 方干旱、半干旱地區(qū)面 臨 的 主 要生態(tài)環(huán)境問 題 [31], 采用 層次 分析法 , 結(jié) 合 專 家 知識(shí) 與統(tǒng) 計(jì) 分 析確定各生態(tài)環(huán)境因子的權(quán)重,土地沙化敏感性 因子權(quán)重設(shè)為 0.4,土壤侵蝕、土壤鹽漬化和生境 敏感性因子權(quán)重均設(shè)為 0.2;WiFi 為 i 生態(tài)環(huán)境因 子敏感性等級(jí)值.然后采用自然分界法將 ES 分 為 5 級(jí)[3,32],繪制出內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合 評(píng)價(jià)圖. 3 3.1 結(jié)果與討論
土地沙化敏感性評(píng)價(jià) 由表 5 可見,內(nèi)蒙古土地沙化以不敏感區(qū)為 主,所占比例為 35.9%;輕度、中度和高度敏感區(qū) 分別占 19.0%、 19.4%和 15.7%;極敏感區(qū)占 10.1%. 由圖 1 可見,空間上,高度和極敏感地區(qū)位于內(nèi)蒙 古轄區(qū)內(nèi) 8 個(gè)主要沙漠、沙地(自西向東依次為 巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和、庫布齊沙漠與毛 烏素、渾善達(dá)克、科爾沁、呼倫貝爾沙地)的周 邊區(qū)域,包括阿拉善盟中西部、巴彥淖爾市北部、 鄂爾多斯市西部、 包頭市北部、 烏蘭察布市北部、 錫林郭勒盟西北部、 赤峰市中東部、 通遼市中南 部、呼倫貝爾市中部等區(qū)域.這些地區(qū)位于大興 安嶺、陰山山脈的西北方向,冬春季節(jié)常年多大 風(fēng),降水少,地表干旱,土壤基質(zhì)多為沙粒,植被覆 蓋度低,這些自然要素導(dǎo)致土地沙化敏感性很高. 中度敏感區(qū)位于高度敏感區(qū)和極敏感區(qū)的外圍,
表5 Table 5
敏感等級(jí) 不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感 土地沙化敏感性 面積(km2) 424613.6 224389.9 229103.0 185736.6 119156.7 比例 (%) 35.9 19.0 19.4 15.7 10.1
包括阿拉善盟東、西兩側(cè)、巴彥淖爾市中部、鄂 爾多斯市東北部和南部、 包頭市南部、 呼和浩特 市南部、烏蘭察布市南部、錫林郭勒盟中部、赤 峰市中北部、通遼市中北部、興安盟東南部、呼 倫貝爾市西部等.輕度和不敏感地區(qū)位于阿拉善 盟的荒漠地區(qū)、 巴彥淖爾市南部、 呼和浩特市中 部、烏蘭察布市中南部、錫林郭勒盟東部、赤峰 市北部和南部、 通遼市中北部、 興安盟中北部和 呼倫貝爾市中東部.這些區(qū)域位于大興安嶺、陰 山山脈 的 東 南部 , 風(fēng)速較小 , 氣候相對(duì)濕潤(rùn) , 植被 覆蓋度高,土地沙化程度不高.此外、過度放牧、 濫墾草原、 礦產(chǎn)過度開發(fā)等人為活動(dòng)對(duì)土地沙化 形成起到了重要作用. 3.2 土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià) 由表 5、圖 1 可見,內(nèi)蒙古土壤侵蝕以輕度、 中度和高度敏感區(qū)為主,所占比例分別為 43.9%、 30.2% 和 19.2%; 極 敏感區(qū) 占 4.0%; 不敏感區(qū) 占 2.7%. 空間 上 , 研究區(qū)土壤侵蝕敏感性具有 明 顯 的水平地帶性分布,自東南向西北敏感性等級(jí)逐 步下降.高度和極敏感地區(qū)主要位于內(nèi)蒙古東南 部,包括呼和浩特市、包頭市、烏海市、鄂爾多 斯市東部、烏蘭察布市、赤峰市、巴彥淖爾市東 部、 呼倫貝爾市東部以及興安盟、 通遼市的一部 分 , 這 些 區(qū)域降水相對(duì)較多 , 地 形坡 降 迅 速 , 水 力 侵蝕較強(qiáng).中度、輕度和不敏感地區(qū)位于內(nèi)蒙古 西北部,包括阿拉善盟、巴彥淖爾市西部、鄂爾 多斯市西部、 錫林郭勒盟、 通遼市東部以及呼倫 貝 爾 市 西部等區(qū)域 , 這 些 地區(qū)降水少 , 地 形平 緩 , 降雨侵蝕力弱,土壤侵蝕敏感性很低.
內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
鹽漬化敏感性 面積 (km2) 681005.8 132037.1 72757.7 125011.2 172188.2 比例 (%) 57.6 11.2 6.2 10.6 14.6 生境敏感性 面積(km2) 360761.4 204429.4 195244.8 297304.4 125260.5 比例 (%) 30.5 17.3 16.5 25.1 10.6 綜合敏感性 面積 (km2) 153599.0 297993.2 287211.4 330160.8 114035.2 比例 (%) 13.0 25.2 24.3 27.9 9.6
Area and proportion of each eco-environmental sensitivity type in Inner Mongolia
土壤侵蝕敏感性 面積(km2) 比例(%) 31857.6 518891.3 357161.3 227195.0 47894.5 2.7 43.9 30.2 19.2 4.0
596
a. 土地沙化
不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感
中
國(guó)
環(huán)
境
科
學(xué)
35 卷
40°0′0″N 45°0′0″N 50°0′0″N
45°0′0″N 50°0′0″N
b. 土壤侵蝕
不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感
呼倫貝爾市 興安盟 錫林郭勒盟 赤峰市 通遼市
N 350 700km
呼倫貝爾市 興安盟 錫林郭勒盟 赤峰市 通遼市
N 350 700km
40°0′0″N
包頭市烏蘭察布市 阿拉善盟 巴彥綽爾市 呼和浩特市 烏海市 鄂爾多斯市 0
100°0′0″E
c. 土壤鹽演化
不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感
包頭市 烏蘭察布市 阿拉善盟 巴彥綽爾市 呼和浩特市 烏海市 鄂爾多斯市 0
100°0′0″E 110°0′0″E
110°0′0″E
120°0′0″E
120°0′0″E
45°0′0″N 50°0′0″N
45°0′0″N 50°0′0″N
d. 土壤敏感性
不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感
呼倫貝爾市 興安盟 錫林郭勒盟 赤峰市 通遼市
N 350 700km
呼倫貝爾市 興安盟 錫林郭勒盟 赤峰市 通遼市
N 350 700km
40°0′0″N
40°0′0″N
阿拉善盟
巴彥綽爾市包頭市烏蘭察布市 呼和浩特市 烏海市 鄂爾多斯市 0
110°0′0″E
包頭市烏蘭察布市 阿拉善盟 巴彥綽爾市 呼和浩特市 烏海市 鄂爾多斯市 0
100°0′0″E 110°0′0″E
100°0′0″E
120°0′0″E e. 綜合生態(tài)敏感性
不敏感 輕度敏感 中度敏感 高度敏感 極敏感
120°0′0″E
45°0′0″N 50°0′0″N
呼倫貝爾市 興安盟 錫林郭勒盟 赤峰市 通遼市
N 350 700km
40°0′0″N
包頭市烏蘭察布市 阿拉善盟 巴彥綽爾市 呼和浩特市 烏海市 鄂爾多斯市 0
100°0′0″E 110°0′0″E
120°0′0″E
圖1
土地沙化、土壤侵蝕、土壤鹽漬化、生境和綜合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià) eco-environment in Inner Mongolia
Fig.1 Sensitivity assessment of land desertification, soil erosion, soil salinization, bio-inhabitation and integrated
土壤鹽漬化敏感性評(píng)價(jià) 由表 5、 圖 1 可見,內(nèi)蒙古土壤鹽漬化以不敏 感區(qū)為主,所占比例達(dá) 57.6%;其次是極敏感、輕 度敏感和高度敏感區(qū),所占比例分別為 14.6%、 11.2%與 10.6%;中度敏感區(qū)面積最小,所占比例 達(dá) 6.2%. 空間上,極敏感區(qū)與高度敏感區(qū)分布在
3.3
內(nèi)蒙古西北部和東部,包括阿拉善盟北部、烏海 市、巴彥淖爾市中南部、包頭市北部、烏蘭察布 市北部、 錫林郭勒盟西北部、 呼倫貝爾市西部以 及通遼市的一部分,這些地區(qū)土壤含鹽量高,蒸發(fā) 量與降水量比值大,缺少雨水沖刷,鹽分板結(jié)在土 壤表層上,容易形成鹽漬化.中度敏感區(qū)分布在極
2期
劉軍會(huì)等：內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)
597
敏感和高度敏感區(qū)的外圍.輕度和不敏感區(qū)分布 在內(nèi)蒙古東南部和西部,包括阿拉善盟南部、鄂 爾多斯市、包頭市南部、呼和浩特市、烏蘭察布 市南部、錫林郭勒盟東南部、赤峰市、興安盟以 及呼倫貝爾市中東部. 3.4 生境敏感性評(píng)價(jià) 由表 5、圖 1 可見,內(nèi)蒙古生境敏感性以不敏 感和高度敏感區(qū)為主,所占比例分別為 30.5%與 25.1%; 輕度、中度和極敏感區(qū)分別占 17.3% 、 16.5%與 10.6%.空間上,極敏感區(qū)分布在內(nèi)蒙古東 北部的大小興安嶺山地,包括呼倫貝爾市中東部、 興安盟北部、通遼市東部、赤峰市南部、錫林郭 勒盟東南部地區(qū),這些區(qū)域水熱條件較好,植被生 長(zhǎng)茂盛,物種數(shù)量較為豐富.高度敏感地區(qū)分布在 極敏感區(qū)的外圍、巴彥淖爾市南部和呼和浩特市 中部,是研究區(qū)植被發(fā)育相對(duì)較好的區(qū)域.中度敏 感區(qū)分布在鄂爾多斯市南部、呼和浩特市南部、 烏蘭察布市南部、錫林郭勒盟中東部、赤峰市以 及呼倫貝爾市西部,這些區(qū)域降水較少,生物多樣 性較低.輕度敏感區(qū)分布在鄂爾多斯市中部、 包頭 市南部、烏蘭察布市中部、錫林郭勒市中部以及 赤峰市中部,這些區(qū)域植被較少且植被覆蓋低.不 敏感區(qū)主要分布在阿拉善盟、烏海市、鄂爾多斯 市北部、巴彥淖爾市北部、包頭市北部、烏蘭察 布市北部以及錫林郭勒盟西北部,這些區(qū)域以荒 漠植被為主,植被覆蓋度及生物多樣性很低. 3.5 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià) 由表 5、 圖 1 可見,內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境綜合敏感 性以高度、輕度和中度敏感區(qū)為主,分別占占研 究區(qū)面積的 27.9%、25.2%和 24.3%;不敏感區(qū)占 13.0%;極敏感區(qū)面積最小,占 9.6%.空間上,研究 區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合敏感性空間分布的總體特征與 其他幾個(gè)單項(xiàng)因子敏感性的空間分布特征基本 一致 . 極敏感和高度敏感分布在巴彥淖爾市北 部、鄂爾多斯市西部、包頭市北部、烏蘭察布市 北部、錫林郭勒盟西北部、赤峰市中部、通遼市 中部以及呼倫貝爾市中西部等區(qū)域.中度敏感區(qū) 分布在高度、極敏感區(qū)的外圍,主要包括阿拉善 盟中部、巴彥淖爾市南部、鄂爾多斯市東南部、 呼和浩特市、 錫林郭勒盟中東部、 赤峰市西北部、
通遼市北部、興安盟西部、呼倫貝爾市東南部. 輕度敏感和不敏感區(qū)位于阿拉善盟、 巴彥淖爾市 西部、鄂爾多斯市北部、錫林郭勒盟東北部、赤 峰市南部、 通遼市南部、 興安盟東部和呼倫貝爾 市中東部區(qū)域. 生態(tài)環(huán)境敏感性等級(jí)高的區(qū)域是內(nèi)蒙古生 態(tài)環(huán)境問題多發(fā)地區(qū),也是京津風(fēng)沙源治理的重 點(diǎn)區(qū)域,應(yīng)納入國(guó)家生態(tài)保護(hù)紅線劃定范圍.針對(duì) 生態(tài)環(huán)境敏感性等級(jí)高的區(qū)域,應(yīng)通過改革生態(tài) 環(huán)境保護(hù)管理體制,劃定生態(tài)保護(hù)紅線并實(shí)施強(qiáng) 制性保護(hù),以遏制區(qū)域生態(tài)環(huán)境退化趨勢(shì),為我國(guó) 北方構(gòu)筑牢固的生態(tài)安全屏障. 4 結(jié)論
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