科尔沁沙地沙漠化过程的驱动机制研究

本项目以科尔沁沙地为研究区，基于3S技术，完成科尔沁沙地近50年8个特征时期沙漠化的正、逆时空动态变化过程；收集整理影响沙漠化过程的主要自然、人文驱动因素，分析它们的变化趋势及其相互作用机理，并将社会经济统计数据（人口、牲畜等）和点状离散观测数据（气温、降水、地下水等）空间化，形成统一栅格尺度的沙漠化驱动因素空间数据集；基于统一栅格尺度的格网建立沙漠化驱动机制统计模型。通过建立不同人为干扰程度区域AVHRR NDVI对气候变化的响应关系，定量提取气候变化对区域植被变化的影响；通过地面调查、问卷调查、土壤采样分析、以及对不同人为干扰强度的草地、农田进行野外风洞模拟实验等方法，定量化提取人类活动对区域植被、土壤及其土壤风蚀量等的影响；综合分析沙漠化驱动机制统计模型和上述定量化结果，给出气候变化与人类活动对区域沙漠化过程的贡献；在上述结果的基础上，辅以情景分析法，提出区域沙漠化防治对策。

本项目在野外调查基础上，建立了研究区的沙漠化解译标志，利用人工目视解译获取了科尔沁沙地1975、1987、2000、2005及2010年的沙漠化面积及空间分布图。结果显示，研究区沙漠化自1975年以来经历了1975-1987年间的沙漠化发展时期和1987年以后的沙漠化逆转时期。同时分析了不同时期科尔沁沙地的沙漠化土地动态变化空间格局，研究区严重沙漠化土地主要分布在研究区的西南部地区，中度和重度沙漠化土地主要分布在研究区的中东部地区。而以奈曼旗为例的景观分析发现原本破碎的小斑块开始连片形成大斑块，斑块的聚集度增大，研究区景观斑块的延展性和连通性升高，蔓延度逐渐增大，多样性减小。. 在过去的近60年中，研究区降水量波动变化但不具备显著的变化趋势；然而年平均气温表现出显著的增高趋势，且增温幅度明显，在过去的近60年中研究区平均气温增高了约2.4℃；同时研究区的平均风速则显著下降；社会经济统计数据分析发现，研究区人口、GDP、猪牛羊产量和粮食产量都显著增加，分别增加3.5，180.6，14.3和54.1倍。驱动因素分析结果认为，人为因素是科尔沁沙地沙漠化的主要驱动力，且其驱动方向具有双向性，即负面的人为作用能促进沙漠化发展，而积极的人为作用则可促进沙漠化的快速逆转。. 土样分析结果显示，研究区土壤粒度主要集中分布在0.5mm以下粒径范围内，对于沙漠化土地，随着采样深度的增加细颗粒（<0.1mm）含量增加，随着沙漠化程度的增加在相同深度上，细颗粒含量逐渐降低；随着沙漠化程度的加剧，土壤表层养分全C、全N及全P含量降低，轻度沙漠化将使草甸表土层丧失87.7%、83.3%和63.0%的全C、全N及全P，而极重度沙漠化则会丧失96.5%、95.0%和78.6%的全C、全N及全P。. 在相同的风速下，土壤风蚀量从小到大依次为：草甸—农田（或轻度沙漠化）— 轻度土地—中度土地—重度土地—极重度沙漠化土地；以土壤风蚀率作为沙漠化指标，人为作用对沙漠化的贡献率在4种干扰强度下分别为36.37%、49.69%、61.00%和77.58%。. 最后通过情景分析模拟了2050年科尔沁沙地的沙漠化情况，两种情景下沙漠化土地整体分别增加2536 km2和11918 km2，前景不容乐观。并建议该地区积极实施退耕还牧，禁止开采地下水，以抑制未来沙漠化扩张。