全 文 :书那曲地区草地植被时空格局与变化及其
人文因素影响研究
宋春桥1,2,4,游松财3,刘高焕1,柯灵红1,2,钟新科1,2
(1.中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101;2.中国科学院研究生院,北京100049;
3.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京100081;4.香港中文大学地理与资源管理系,香港999077)
摘要:那曲草地作为西藏自治区畜牧业发展的重要基地,草地植被年际变化是自然因素和人类活动交互影响的结
果。为了解决当地复杂的资源环境问题,需要深刻认清各种人文因素对草地影响的程度和机制。本研究利用2000
-2009年的 MODISNDVI时间序列影像及相关统计资料,对那曲草地植被的空间和年际变化进行动态监测,并采
用定性与定量相结合方式系统分析各个人文因素与草地植被格局和变化的关系。结果表明,1)那曲地区不同区域
植被在2000-2009年表现出不同的年际变化趋势,在高大山脉高海拔的稀疏植被或冰雪覆盖周边区域,由于全球
变暖且受人类活动影响较小而出现植被变好的状况,在人类活动强度较大的纯牧业县(那曲县、聂荣县和安多县)
草地植被退化情况较为严重;2)分析那曲地区植被空间格局、年际变化分布图与道路网、居民点分布密度图在空
间上具有较好的相关性,这也表明该研究区人类活动将直接影响目前良好的地表覆盖区域植被正常生长和繁育;
3)以中心城镇那曲镇和109国道为代表,利用缓冲区分析方法研究发现距离人类活动越近的地区植被退化越严
重,而统计资料显示那曲地区的人口、放牧强度、道路工程建设份额等指标都呈直线上升,将对草地植被生长构成
严重的威胁,从而进一步影响那曲地区草地的理论承载力和经济可持续发展;4)此外,调查发现旅游和放牧的车
辆碾压、矿产开采、采挖草药、安居工程建设、鼠患等因素对那曲草地都有一定程度的破坏。
关键词:草地;归一化植被指数;那曲地区;人文因素;时空变化;MODIS
中图分类号:S812.29 文献标识码:A 文章编号:10045759(2012)03000110
植被是陆地生态系统的重要组成部分,不仅是生态系统中物质循环与能量流动的中枢,在调节全球碳平衡、
减缓大气中的CO2 等温室气体浓度上升以及维护全球气候稳定等方面也具有不可替代的地位[14],同时,植被
(森林、草地等)还是对社会经济建设和人们生产生活有重要贡献的宝贵资源。植被的时空格局与动态主要受3
个方面因素的影响:1)区域的土壤、地形等自然因子决定原始植被的形成与格局;2)长时间尺度上地表温度、降
水、蒸散、日照等气候因子的变化缓慢地影响区域尺度上植被覆盖的转化;3)短时间的人类活动破坏或恢复局部
的植被状态。
遥感技术在时域、空间、光谱3个维度扩展了人们的视野,利用遥感影像尤其是长时间序列的植被指数研究
植被格局与动态,是当前植被生态系统对全球变化和人为干扰响应方面的研究热点。随着人类活动强度的加剧,
植被的退化和恢复问题也备受关注。在中小时间尺度上,结合社会经济数据,揭示植被的人文因素影响规律具有
重要的现实意义。在国外,Robinson等[5]研究了政策体制对哈萨克斯坦草原退化的影响,比较了哈萨克斯坦在
前苏联时期和独立后草原政策的不同所诱发的草原退化程度的变化。Katherine[6]研究了环境政策对非洲草原
的影响,指出了草原的私有化和商业化导致了肯尼亚等地的草原覆盖度和野生动物的减少。Gross等[7]利用基
于Agent的模型工具,充分考虑了模型中的生态、经济和社会等驱动力因素之间的交互作用关系,模拟了澳大利
亚东北部草原的牧草生长和放牧的动态变化。在国内,徐兴奎等[8]和戴声佩等[9]从气候和人为因素2个方面分
析造成西北部地区地表植被覆盖下降的原因,发现人类活动构成黄河流域等地区的人工植被(耕地等)退化的主
要因素。韩贵锋和徐建华[10]及韩贵锋等[11]基于社会经济数据与 NOAANDVI时间序列数据分析人口、经济
第21卷 第3期
Vol.21,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
1-10
2012年6月
收稿日期:20110428;改回日期:20110627
基金项目:国家自然科学基金项目(40971132)资助。
作者简介:宋春桥(1986),男,湖南衡阳人,在读硕士。Email:chunqiao_song@163.com
通讯作者。Email:yousc@ieda.org.cn
GDP及城市化对长江三角洲地区植被覆盖和物候时空变化的影响,发现二者呈显著的负相关关系。
那曲地区位于青藏高原腹地,81%的地表覆盖为草地,是我国重要的畜牧业生产基地。近年来,研究者利用
NOAA、SPOT卫星遥感影像或土地覆盖类型数据对该地区20年来的植被覆盖变化展开了一系列调查和研究,
发现草地资源退化形势严峻,并探讨其驱动机制[1216]。但是,上述研究大多针对植被年际变化与气候等自然因子
的关系进行分析,人为干扰对植被的影响研究仅局限于定性分析或青藏铁路等局部工程。目前,尚缺乏对藏北高
原植被时空格局和变化与人为因素的关系进行系统地、定量地研究。那曲草地作为典型的生态敏感区,对人文因
素的响应非常敏感,与气候、地形等大尺度自然因子叠加在一起,放大了对生态环境的胁迫作用,致使部分草地资
源退化严重。为了理解和解决目前面对的复杂环境问题,亟需识别关键的人文因素,分析其影响机制并探讨解决
对策。本研究基于2000-2009年的 MODIS/TERRA时序植被指数数据、人口与社会经济数据等分析那曲地区
人口、居民地分布与植被覆盖空间格局,以及人们的生产生活、经济建设等人文因素对植被年际变化的影响。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
那曲地区西北起于昆仑山和唐古拉山,与新疆、青海交界,南接藏南谷地,东邻三江源,西靠阿里高原。幅员
辽阔,南北纵跨6个纬度带(30°27′25″~35°39′13″N),东西横越11个经度带(83°41′14″~95°10′46″E),平均海拔
在4500m以上。那曲不仅是青藏高原特有动、植物最为集中,生物多样性最为独特的区域,还是世界上中低纬
地区多年冻土最为发育的地区和西藏畜牧业发展的核心地区[17]。该地区气候突出特点是寒冷干燥,受大气环流
和地形的影响,降水总体趋势表现为由东向西,由南向北递减。受水平与垂直地带性影响,气候与水热条件区域
间差异较大,植被覆盖从东南向西北依次出现亚高山疏林、灌丛草甸、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原五大基
带及相邻的过渡亚带[18]。研究区为10个县和1个特别区(图1),分别是:那曲、聂荣、安多、班戈、申扎、尼玛、嘉
黎、比如、巴青、索县和双湖特别区,其中比如和索县为半农半牧县,其余均为牧业县,草原畜牧业为该地区国民经
济的支柱。
图1 研究区域位置与地形
犉犻犵.1 犌犲狅犵狉犪狆犺犻犮犾狅犮犪狋犻狅狀犪狀犱狋狅狆狅犵狉犪狆犺狔狅犳狊狋狌犱狔犪狉犲犪
2 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
1.2 数据准备
1.2.1 MODIS(moderateresolutionimagingspectroradiometer)植被指数产品 NASA(NationalAeronautics
andSpaceAdministration)数据中心申请的2000-2009年 MODIS植被指数产品(MOD13A2)。MOD13A2是
TERRA卫星16d合成空间分辨率为1km的植被指数,包含NDVI、EVI、几个主要波段反射率以及其他辅助信
息。本研究采用非对称高斯函数拟合方法(asymmetricGaussianfunctionfitting,AGFF)对NDVI时间序列进
行平滑去噪处理。
1.2.2 社会经济数据 本研究使用的人口、畜牧业、交通建筑工程及旅游方面等统计数据均来源于1991,1995
和2001-2010年的《西藏统计年鉴》。由于研究时段内那曲地区的行政区划进行了部分调整,将双湖特区与尼玛
县的统计数据合并为尼玛县数据,以便于与过去时段的状况进行对比。
1.2.3 其他数据 研究中分析人类活动因素对植被覆盖变化的影响还采用了部分居民地和交通要素等数据,来
自中国科学院地理科学与资源研究所资源环境数据中心1∶25万基本地形图。
1.3 研究方法
趋势线分析法是对一组随时间变化的变量进行回归分析,预测其变化的趋势。Stow 等[19]就用一元线性回
归分析模拟每个栅格上植被的绿度变化趋势,SINDVI(seasonalyintegratednormalizeddifferencevegetation
index)被定义为不同年份的生长季合成归一化植被指数,SLOPE表示年际变化的最小二乘的线性回归方程的斜
率,其表达式如下:
犛犔犗犘犈=
狀×∑
狀
犻=1
犻×犛犐犖犇犞犐犻-∑
狀
犻=1
犻∑
狀
犻=1
犛犐犖犇犞犐犻
狀×∑
狀
犻=1
犻2-(∑
狀
犻=1
犻)2
(1)
式中,犻为时间变量(第几年)1,2,3,…,狀,犛犐犖犇犞犐犻 表示第犻年的犛犐犖犇犞犐值。当犛犔犗犘犈>0时,则说明
犛犐犖犇犞犐在狀年间的变化趋势是增加的,植被表现出变好趋势;反之,植被出现退化。本研究基于犖犇犞犐时间序
列影像,利用趋势线斜率模拟藏北高原2000-2009年间植被年际变化趋势。同时,利用相关系数狉表示SINDVI
随时间变化的显著程度,如果|狉|≥0.5,则判断植被年际变化趋势为显著,否则为不显著或自然波动。由于研究
时间尺度为10年,所以仅考虑狉作为显著性检验的指标。
2 结果与分析
2.1 植被格局及时空变化与人类活动强度的关系
2.1.1 植被NDVI年际变化趋势分析 为了解研究区近10年来植被年际变化状况,首先合成得到每年生长季
NDVI(SINDVI),基于趋势线分析法得到全区各像元NDVI年际变化趋势斜率,并求出SINDVI与时间的相关
系数。依据变化斜率和相关系数对研究区植被变化状况进行分级,首先通过相关系数|狉|的0.5临界值判断植被
是否表现出年际变化趋势,由于全区SINDVI变化趋势线斜率像元直方图统计近似正态分布,结合笔者于2010
年夏季对实地表现出退化的草地区域进行调查及参考前人相关研究[20],划分等级如表1所示。
表1 2000-2009年植被覆盖犖犇犞犐年际变化趋势分级
犜犪犫犾犲1 犆犾犪狊狊犻犳犻犮犪狋犻狅狀狊犮犺犲犿犲狅犳狋狉犲狀犱狊犾狅狆犲狅犳狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犖犇犞犐犳狉狅犿2000狋狅2009
植被变化程度
Changegradesofvegetation
NDVI年际变化斜率等级
GradesofslopeofNDVIvariation
相关系数等级
GradesofcorrelationcoefficientofNDVIvariation
严重退化Seriousdegradation SLOPE≤-0.03/10a 狉≤-0.5
轻度退化 Weakdegradation -0.03/10a<SLOPE≤-0.01/10a 狉≤-0.5
无明显变化或自然波动 Nonedegradation -0.01/10a<SLOPE<0.01/10a -0.5<狉<0.5
轻度恢复Slightrecovery 0.01/10a≤SLOPE<0.03/10a 狉≥0.5
明显变好Significantrecovery SLOPE≥0.03/10a 狉≥0.5
3第21卷第3期 草业学报2012年
基于上述分级方案对研究区NDVI年际变化进行划分,得到如图2d的植被近10年变化状况特征分布。其
中,严重退化和轻度退化的植被占全区的10.49%和17.98%,约48.66%的植被近10年内无明显变化或自然波
动,而17.21%左右的植被有轻度恢复趋势,5.66%的地区植被明显变好。从不同变化趋势的植被空间分布来
看,植被严重退化的区域主要发生在高原中部的那曲县、安多县和聂荣县交界的地区。此外,纳木错湖西南部的
班戈县境内(念青唐古拉山脉西北坡)的植被也发生严重退化。特别是那曲县与当雄县交界的古露镇及那曲镇的
周边地区,植被NDVI年际减少斜率超过0.1/10a。植被轻度退化的区域分布在严重退化的周边地区。而植被
明显变好的情况发生在高原东南部,即嘉黎县、比如县境内的念青唐古拉山脉垂直带海拔较高的地区,以及唐古
拉山北坡及西北部的可可西里部分地区。这些区域通常为植被稀疏或者本身为冰雪覆盖,近年气候变暖形成有
利于高寒植被生长的条件。
2.1.2 植被格局及变化与人类活动强度空间相关性分析 基于那曲地区1∶25万基本地形图的道路要素和居
民点要素,利用ArcGIS软件的SpatialAnalystTools系列的KernelDensity工具,得到那曲地区的道路要素和
居民点的空间分布密度图(图2a,b)。人们通常选择地理环境与交通便利的区域安居;同时,为了更好地生活和
发展,也会修建更为便捷的交通设施,因此道路和居民点在空间分布模式上具有耦合关系。道路密度图与居民点
密度图空间特征具有相似性,交通网和居民点分布具有2个聚集中心———索县、巴青与比如三县县城驻地所围成
的区域及以那曲镇为中心的那曲、安多与聂荣三县交界的区域。此外,道路网与居民点密度较大的区域还包括纳
木错湖北部及尼玛县西南部以224省道为轴线的地区。那曲地区北部和西北部由于高大山脉地形及高寒干旱的
环境,居民地和道路网极其稀疏,甚至存在大片的无人区。
在中国东、中部地区,植被活动强度通常与人口分布密度及经济发展程度(包括交通)呈反比关系,人口分布
集中、城镇化水平高的地区其自然植被分布面积较少。而青藏高原地区的情况与之相反,人们通常选择植被生长
状况较好的区域开展生活与生产行为(图2a,b,c)。这主要是因为高原的大部分地区气候、地形等自然条件不适
合人类居住,植被生长状况较好的地区也适合人们的生存。另外,那曲地区大多以牧业为主,尽管还保持游牧的
放牧方式,通常还是选择草地生长良好的地区发展生产。正因为人类活动强度与植被分布的一致性,人类的生产
生活势必干扰自然植被的正常生长与繁衍,如垦草造田、过度放牧或者居民地扩张等行为。在人口与道路网分布
密集的那曲、聂荣及安多南部地区,草地退化形势严峻,班戈、申扎南部及其他分散的地区也出现不同程度的植被
退化(图2d)。
2.2 植被退化区域受人为驱动分析
2.2.1 地表覆盖类型与植被变化的关系 地表覆盖类型通常能反映人们对土地的利用方式和强度。针对藏北
高原10种主要的植被覆盖类型,比较分析不同类型植被在2000-2009年的变化特征和差异。不同植被类型具
有不同的年际变化特征(图3)。出现植被明显变好的类型有森林、农业植被和灌丛,其中森林植被有38.35%的
区域明显变好,稀疏植被也有12.9%的区域为明显变好。荒漠地区大部分NDVI年际变化不明显,也有31.88%
的区域植被轻度恢复。人们利用强度较大的高寒草甸和高寒草原类型均出现不同程度地退化,约23.37%的青
藏苔草 (犆犪狉犲狓犿狅狅狉犮狉狅犳狋犻犻)草原植被有轻度的变化趋势,而20.37%的紫花针茅(犛狋犻狆犪狆狌狉狆狌狉犲犪)草原的植被
NDVI有降低趋势;藏嵩草(犓狅犫狉犲狊犻犪狋犻犫犲狋犻犮犪)与小嵩草(犓狅犫狉犲狊犻犪狆狔犵犿犪犲犪)草甸植被以退化为主,即主要分布
在藏北高原中东部的那曲县、聂荣县和安多县境内放牧强度较大的地区。分别有23.75%和23.08%的小嵩草草
甸出现严重退化和轻度退化趋势,而有27.25%和22.03%的藏嵩草草甸出现严重退化和轻度退化现象,仅有
20%左右的草甸植被有变好的迹象。农业植被变化形式多种多样,各有20%~30%的区域出现退化、无明显变
化及变化趋势,可能与受人类活动控制和影响程度较大有关。
2.2.2 人口及居民地与植被变化的关系 1985年那曲地区人口数为26.6万,自2000年后人口呈直线增长,
2009年地区人口总数达到43.2万,平均年增长率为2.61%,比同期全国人口年均增长率高出1.1%(图4)。并
且,在草地退化严重的牧业集中地区———那曲县,人口由2000年的7.92万增长到2009年的9.29万。
为了更具体地了解人类活动加剧对草地植被退化的影响,针对那曲地区驻地(那曲镇)周边地区的草地退化
情况展开分析。以那曲镇为中心,不同距离的同心环区域植被年际变化斜率比较,驻地中心3km的周边地区植
4 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
被退化情况严重,斜率均值为-0.12/10a,3~6和6~10km 的区域植被退化斜率分别为-0.068/10a和
-0.070/10a,而距离那曲镇约30km以外的区域植被年际变化斜率仍超过-0.040/10a。由此可见,距离重要
公路沿线附近人类活动强烈的植被区域退化情况更加严重。
图2 那曲草地植被空间格局及时空变化与人类活动强度相关性分析
犉犻犵.2 犛狆犪狋犻犪犾狆犪狋狋犲狉狀犪狀犱犮犺犪狀犵犲狊狅犳狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犮狅狏犲狉犪狀犱犻狋狊狊狆犪狋犻犪犾犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狑犻狋犺犺狌犿犪狀犻犿狆犪犮狋犻狀狋犲狀狊犻狋狔犻狀犖犪犵狇狌
图3 藏北高原不同植被类型年际变化情况百分比构成
犉犻犵.3 犘狉狅狆狅狉狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狀狋犲狉犪狀狀狌犪犾犮犺犪狀犵犲狋狉犲狀犱狊狅犳狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狔狆犲狊犻狀狀狅狉狋犺犲狉狀犜犻犫犲狋犪狀犘犾犪狋犲犪狌
1:农业植被Crop;2:荒漠Desert;3:垫状草原Compactasteppe;4:森林Forest;5:青藏苔草草原犆犪狉犲狓犿狅狅狉犮狉狅犳狋犻犻steppe;6:紫花针茅草原
犛狋犻狆犪狆狌狉狆狌狉犲犪steppe;7:小嵩草草甸犓狅犫狉犲狊犻犪狆狔犵犿犪犲犪meadow;8:藏嵩草草甸犓狅犫狉犲狊犻犪狋犻犫犲狋犻犮犪meadow;9:灌丛shrub;10:稀疏草原Sparse
steppe.
5第21卷第3期 草业学报2012年
2.2.3 草地资源利用强度与植被变化的关系 2000-2008年间那曲地区的牲畜出栏数和年末存栏数均表现出
明显增长趋势(图5)。其中,那曲地区牲畜出栏数(由于该地区猪的养殖数目很小,仅考虑牛、羊,按标准折合为
绵羊单位)从2000年的191.81万绵羊单位增长到2008年的338.36万绵羊单位,增长幅度达76.40%;牲畜年末
存栏数在这近10年内增长速率虽然不及牲畜出栏数,平均以24.24万绵羊单位/年的速率增长。参考刘淑珍
等[21]20世纪90年代的研究数据,那曲地区1996年的理论载畜量为608.89万绵羊单位,而那曲地区2008年年
末牲畜存栏数目为1254.23万绵羊单位,放牧超载了约105.99%(图5)。
图4 基于中心城镇(那曲镇)不同距离区域统计植被犖犇犞犐年际变化趋势
犉犻犵.4 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀犪犿狅狀犵犮犺犪狀犵犲狋狉犲狀犱狅犳狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犖犇犞犐犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫狌犳犳犲狉狕狅狀犲狊狅犳犮犻狋狔犮犲狀狋犲狉(犖犪犵狇狌)
图5 那曲地区及中部3县2000-2008年牲畜出栏情况与年末存栏数
犉犻犵.5 犖狌犿犫犲狉狅犳狊犾犪狌犵犺狋犲狉犲犱犪狀犻犿犪犾狊犪狀犱犾犻狏犲狊狋狅犮犽犻狀犖犪犵狇狌犳狉狅犿2000狋狅2008
在纯牧业县的那曲县、聂荣县和安多县南部地区,草地出现较严重的退化(图2d)。同时,选择这3个县2000
-2008年年末牲畜存栏数进行统计分析发现,均出现显著的增长趋势(图5)。那曲县、聂荣县、安多县的年末牲
畜存栏数的平均年增长率分别为4.39,3.69,3.59万绵羊单位/年,增长趋势均通过0.001显著性水平检验。在
那曲地区东部的索县、比如、嘉黎和巴青,尽管增长趋势明显,但增长幅度仅为1.00万绵羊单位/年左右(巴青县
的增长速率稍大),但是东部4县均为半农半牧业发展模式,因此,草地退化形势不太严峻。西部地区的除申扎县
放牧增长趋势比较明显(1.86万绵羊单位/年,相关系数犚2=0.661),班戈和尼玛2县牲畜增长量较小。
2.2.4 交通工程建设与植被变化的关系 西藏自治区1954-2009年的50多年时间内公路通车里程数变化情
况(图6)(从统计年鉴中无法获取那曲地区公路里程)表明,新中国成立初西藏境内公路通车里程不足2000km,
在中央政府的号召下修建了拉萨至日喀则公路和日喀则至江孜、亚东公路,成为全区干线公路建设的开端。此后
的10多年内,新藏、青藏、川藏、滇藏等公路陆续修建,构建了以拉萨为中心的公路交通网。从1980-2000年,公
6 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
路的修建里程不足1000km。21世纪伊始,为了深化西部大开发战略及维持国家边境安全需求,加大公路和铁
路修建投入,并且对已建立起来的公路网进行必要的改造和维修,2000年后公路通车里程数呈直线上升趋势。
为了研究道路建设是否造成沿线附近草地植被年际间退化,在模拟研究区植被年际变化趋势空间分布图的
基础上,对重要的交通干线不同距离缓冲带内植被年际变化率进行分级统计。以109国道为中心线,不同距离的
缓冲带内植被年际变化斜率的区域统计均值(图6)表明,距离国道附近的0~1km与1~3km区域的植被退化
程度一样严重,斜率均值分别为-0.0227/10a和-0.0228/10a;3km及距离更远的区域,随着距离的加大植
被退化强度也逐渐缓解,至国道附近的21km距离的区域,植被仍为轻度退化状态,年际变化斜率均值分别为-
0.0098/10a。
图6 西藏公路通车里程变化情况及基于国道(109)缓冲带的不同距离区域统计植被犖犇犞犐年际变化趋势状况
犉犻犵.6 犆犺犪狀犵犲狅犳犺犻犵犺狑犪狔犻狀狅狆犲狉犪狋犻狅狀犻狀犜犻犫犲狋犪狀犱犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀犪犿狅狀犵犮犺犪狀犵犲狋狉犲狀犱狅犳
狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犖犇犞犐犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫狌犳犳犲狉狕狅狀犲狊狅犳狊狋犪狋犲狉狅犪犱(犖狅.109)
2.3 草地破坏的其他人文影响因素分析
那曲地区草地的人为干扰因子除上文定量分析的人口与居民地、放牧及道路工程建设外,还存在多方面其他
因素。为了深入了解当地人文因素对草地资源的影响,于2010年7和8月对那曲地区从东到西进行了实地调查
(图7)。当前,国内外掀起一股青藏高原自然景观旅游热,每年夏季旅游度假的车辆及露营占用,破坏了大量的
优质草地。统计数据显示,西藏地区的入境旅游人数从1980年的0.35万人次上升到2000年的60.83万人次,
在2000-2009年的10年时间内旅游人数就翻了9番。由于那曲地区道路基础设施相对薄弱,随着现代科技产
品的引入,牧民通过摩托等交通工具辅助放牧比较普遍,摩托车等在草原上来往行驶,对局部地区的土壤结构和
草原植被破坏也比较严重。同时,那曲草原区地下蕴藏大量的矿产资源,铜矿、煤矿等开发为地方政府带来重大
财政收入,而采矿过程中来往的车辆、人员及采矿废弃物通常严重破坏矿场所在地区及周边的草地资源。其次,
人们采挖冬虫夏草、藏红花等珍贵草药也不同程度破坏了草地植被。
政策与制度作为经济发展的驱动力,促进当地经济增长的同时,也可能引起生态环境的变化。牧区草场责任
承包、产权明晰,在人口压力和粗放经营的前提下,动力机制可能反而转化为极具草地资源的掠夺。藏族人民信
仰、尊重生命而不舍宰杀牲口的文化使牲畜数目累增也降低了草地资源的利用效率。人们将牲畜粪便作为燃料
利用,使草地土壤肥料得不到正常补给,土壤肥力下降也可能引起草地退化。此外,那曲地区鼠患严重,鼠、虫食
用牧草,挖洞筑窝,对草地造成破坏。图7反映了调查当地草地资源的一些人文影响因素的记录。
3 结论与讨论
那曲地区草地资源与环境问题是自然条件与人文因素综合影响的结果,为了弄清那曲草地植被变化的内部
驱动机制,需要了解各种人文因素对草地影响方式,有助于相关部门和人员制定该区域草地资源可持续发展的策
略。
7第21卷第3期 草业学报2012年
图7 那曲地区草地退化的其他因素
犉犻犵.7 犗狋犺犲狉犳犪犮狋狅狉狊狅犳犵狉犪狊狊犾犪狀犱犱犲犵狉犪犱犪狋犻狅狀犻狀犖犪犵狇狌狉犲犵犻狅狀
a:旅游与放牧车辆碾压Vehicle’sgrindbytourismandgrazing;b:开矿等经济活动 Mining;c:安居工程Constructinghousingprojectsforlow
incomeresidents;d:鼠患 Micedisaster.
研究结果显示,那曲地区人口与居民地、道路网分布密度和植被空间格局具有很好的相关性,人类活动极大
地影响草地植被的生长。在人类活动强度较大的纯牧业县(那曲县、聂荣县和安多县),2000-2009年植被退化
情况比较严重;而东部的索县、巴青等四县,尽管人类活动强度大,由于半农半牧的生产方式,植被生长状况较好;
此外,在念青唐古拉山脉、昆仑山等高大山脉,高海拔的原本稀疏植被或冰雪覆盖区域,由于全球气候变暖且不受
人类活动直接影响,出现植被变好的状况。
人口数量的增长、城镇化建设是草地退化的潜在因素。一方面,那曲地区的牧民主要依赖于草地资源进行生
产和生活,随着人口的快速增长,为了满足新增人口的成长和家庭组建的需求,势必加大对草地资源的利用强度;
并且,当地牧民缺乏缓解自然灾害和极端气候条件的能力,通常把扩大畜牧量和增加草地资源利用强度作为应对
的主要策略。另一方面,政府深化西部大开发,加大当地城镇化发展水平及投入扩建安居工程,由于青藏高原地
区土地利用方式尚属粗犷型发展模式,缺乏强烈的生态环境保护意识和长远地规划,因此造成优质草地资源不必
要地浪费。那曲地区人口在1985-2009年间年均增长率为2.61%,远高于全国平均水平。以那曲镇为例,分析
发现人口分布密集地区对周边草地植被生长具有严重的制约效应。
同时,畜牧业作为那曲地区最为重要的支柱产业,畜牧业的加速发展带来地区经济繁荣的同时也导致严重的
超载过牧,草地植被、土壤结构等都受到破坏。人口的快速增长及家庭承包责任制的实施,使该地区牲畜数量大
幅度增长[22]。全区牲畜年末存栏数在21世纪初10年内平均以24.24万绵羊单位/年的速率增长,放牧超载程
度达105.99%。
此外,在探讨草地资源的人文干扰因素中,道路工程建设是不容忽视的影响因子,包括路基主体工程、取弃土
场、施工便道等。青藏高原道路工程主要穿越高寒草甸和高寒草原的地表覆盖类型,不仅改变沿途土地利用方式
和土地覆被类型,还导致道路周边草地景观破碎度和破坏动物的栖息环境,引起整体生态环境的恶化。更为严重
的是,交通干线将诱发人类活动强度沿周边地区的集聚,成为乡镇、村落的扩展轴,从而造成道路沿线的草地资源
被过度利用。目前研究主要集中于对青藏公路和铁路的影响分析,包括冻土、土地覆被利用方式变化、景观破碎
化等。如丁明军等[23]和张镱锂等[24]对青藏公路与铁路沿线的地表覆盖进行监测,植被覆盖总体趋于稳定,但是
8 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3
在人类活动强度大的农作区和高寒草甸草原的部分地区,植被退化显著,景观破碎化程度加剧。本研究中选择青
藏公路(青藏铁路并行)沿途草地植被年际生长状况分析,发现距交通干线越近的地区草地退化情况越严重。
为实现那曲地区草地资源的可持续利用,今后应该加强以下几个方面的转变:1)政府组织当地民众对全区草
地资源进行系统地调查与评估,根据草地资源量确定各地区放牧的牲畜数量;2)开发促进草地植被生长与恢复的
技术,加强草场有效管理;3)对当地人们草地资源高效利用和生态环境保护意识进行宣传、教育和法律制约相结
合的方式;4)对该地区土地利用方式转变进行严格控制,统筹规划;5)针对开矿、工程建设等可能破坏生态环境的
行为进行有力的监督和奖惩。
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9第21卷第3期 草业学报2012年
犛狆犪狋犻狅狋犲犿狆狅狉犪犾狆犪狋狋犲狉狀犪狀犱犮犺犪狀犵犲狅犳犖犪犵狇狌犵狉犪狊狊犾犪狀犱犪狀犱狋犺犲犻狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犺狌犿犪狀犳犪犮狋狅狉狊
SONGChunqiao1,2,4,YOUSongcai3,LIUGaohuan1,KELinghong1,2,ZHONGXinke1,2
(1.InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,StateKeyLabofResourcesand
EnvironmentalInformationSystem,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China;2.Graduate
UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;3.InstituteofEnvironment
andSustainableDevelopmentinAgriculture;ChineseAcademyofAgriculturalSciences,
Beijing100081,China;4.TheDepartmentofGeographyandResourceManagement,
TheChineseUniversityofHongkong,Hongkong999077,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:NagquservesasanimportantanddemonstrationcenterofTibetanstockbreedingdevelopmentlocated
inanextremelyharshnaturalenvironmentwithvulnerableecosystems.Inrecentyears,largeareasofalpine
grasslandecosystemsofNorthernTibethaveseverelydegradedandhavebeenthreatenedbysoilerosion,deser
tification,andhumanactivities.Theannualvariationofvegetationisinfluencedbybothnaturalconditionsand
humandisturbances.Toefficientlysolvethecomplexresourcerelatedandenvironmentalissues,itisnecessary
toclarifyhowhumanfactorsaffectthenormalgrowthofrangelandvegetation.Variousstatisticalanalysesand
timeseriesNDVI(normalizeddifferencevegetationindex)datasetsfrom MODISsensorsbetween2000and
2009,wereusedtomonitorthespatiotemporalvariationofgrassland.Therelationshipsbetweengrassland
degradationandvarioushumanfactorsarediscussedbasedonqualitativeandquantitativesystematicanalysis.
1)Duetosnowmeltingrelatedtoglobalwarming,thevegetationinsomedesertifiedandsnowcoveredregions
ofhighaltitudemountainsshowedanactivelyrecoveringtrend,whilethegrasslandsinpurelylivestockbreed
ingcounties(suchasNagqu,AmdoandNyainrong)ofcentralNagquhadsomedegenerativephenomenon;2)
Thespatialpatternsofdensitymapsofresidentialdistributionandroadnetwork,vegetationNDVIimage,and
yearlyvariationmapofvegetationNDVIshowedsimilarspatialclusteringcharacters,indicatingthathumanac
tivitiesdirectlyinfluencedgrowthandreproductionofplantsinflourishingvegetationcover;3)TakingNagqu
townandstatehighwayNo.109astypicalinstancesofhumanfactors,thevegetationinregionsclosertotown
centersortheroadaxiswithmoreintensehumandisturbancesshowedmoreseveredegradation.Furtherstatis
ticalanalysesshowedalinearupwardtrendforpopulation,numbersoflivestockandtrafficconstructionpro
jectsinNagqu,whichwilbringseriousthreatstosustainabledevelopmentoflocalpastures;4)Additionaly,
thegrasslandinNagquwasalsodestroyedbygrindingoftourists’andherders’vehicles,mining,digging
herbalmedicine,houseconstructionprojectsforlowincomeresidents,andmicedisasters.Inordertoprotect
thehealthydevelopmentofNagqu’srangelandsandlocaleconomy,severalfeasibleandconstructivemeasures
areproposed.
犓犲狔狑狅狉犱狊:grassland;NDVI;Nagqu;humanfactors;spatiotemporalchange;MODIS
01 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.3