摘 要 新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州位于中國西部邊陲，植被覆蓋度面積相對(duì)較低，是荒漠化危害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。基于RS（Remote Sensing）和GIS（Geographic Information System）技術(shù)，對(duì)昌吉回族自治州植被覆蓋度時(shí)空演變過程進(jìn)行研究。結(jié)果表明：1）在2000—2019年，昌吉回族自治州土地荒漠化趨勢(shì)較為嚴(yán)峻，19年間植被覆蓋度面積波動(dòng)減少、植被覆蓋度下降，土地荒漠化面積加大、土地荒漠化加劇。2）不科學(xué)、不合理的人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)昌吉回族自治州植被覆蓋變化的影響較大，迫切需要采用更為科學(xué)、合理的防治手段來減少人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)土地荒漠化的負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞 植被覆蓋；時(shí)空變化；荒漠化；新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州

中圖分類號(hào)：Q948；X171 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.016

昌吉回族自治州（以及簡(jiǎn)稱昌吉州）位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠南緣，干旱區(qū)域土地資源銳減、人口承載力低下、沙塵暴等自然災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響人類的生存空間[1]。植被覆蓋度可反映區(qū)域地表植被生長(zhǎng)狀況，其變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況具有重要指示意義[2-3]。通過探究昌吉州2000—2019年間植被覆蓋度時(shí)空演變及其特征，以期能夠?qū)ρ芯繀^(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與恢復(fù)、改善地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及提升生態(tài)建設(shè)提供參考[4-6]。

1 "材料與方法

1.1 "研究區(qū)概況

昌吉州隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)，地勢(shì)南高北低，由東南向西北傾斜，此區(qū)域?yàn)闄M亙南部的天山的北坡，習(xí)慣稱之為“天山北坡”。昌吉州地處干旱區(qū)，降雨量稀少，植被覆蓋率低，土壤肥力差；屬于中溫帶區(qū)，為典型的大陸性干旱氣候，具有冬季寒冷、夏季炎熱、晝夜溫差大的特點(diǎn)。根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，截至2020年11月1日零時(shí)，昌吉州常住人口為1 613 585人[7]。2020年昌吉州生產(chǎn)總值（GDP）1 387.25億元，按可比價(jià)格計(jì)算，同比增長(zhǎng)5.3%，增速位居新疆第四位，經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比例為40.6∶41.9∶17.5。

1.2 "數(shù)據(jù)來源及研究方法

目前，MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品已在植被覆蓋化研究中得到廣泛應(yīng)用。本文數(shù)據(jù)為美國航空航天局（NASA）發(fā)布的2000—2019年MOD13Q1級(jí)產(chǎn)品中16 d最大值合成NDVI（6—10月）數(shù)據(jù)集，空間分辨率為250 m。利用MODIS Reprojection Tools軟件對(duì)2000—2019年MOD13Q1-NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換等處理[8]，并利用最大值合成法提取昌吉州近20年的NDVI數(shù)據(jù)集。2000—2019年間牲畜年出欄數(shù)、農(nóng)作物年播種面積、牧業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)牧民人均可支配收入及農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值五大人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均來自2000—2020年昌吉州官網(wǎng)年報(bào)。

1）歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）的計(jì)算公式為：

[NDVI=NIR-REDNIR+RED] （1）

式（1）中，NIR代表近紅外波段反射率，RED代表紅光波段反射率。

2）GIS空間分析法

運(yùn)用ArcGIS地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)處理、空間分析等功能對(duì)研究中涉及到的土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析處理。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "昌吉州植被覆蓋度時(shí)間變化分析

從表1可知，1）從數(shù)值上來看，2000—2019年昌吉州各等級(jí)植被覆蓋度[9-10]水平整體上有進(jìn)有退，其中極高覆蓋值增加1 188.19 km2，高覆蓋值減少575.13 km2，中覆蓋值減少1 899.44 km2，低覆蓋值減少3 944.94 km2，而極低覆蓋值在19年間共增加5 231.31 km2。2）從變化幅度來看，雖然極高等級(jí)植被覆蓋面積增加態(tài)勢(shì)相較于其他等級(jí)略有增加，但極低覆蓋度面積的增長(zhǎng)卻更加明顯，變化幅度更大。昌吉州2000—2019年植被覆蓋度在數(shù)量變化上有以下特點(diǎn)。

1）極低覆蓋面積總體呈現(xiàn)曲折上升態(tài)勢(shì)且變化最大，整體上面積由2000年的22 765.94 km2擴(kuò)散到2019年的27 997.25 km2，總體增長(zhǎng)5 231.31 km2。2012年為最高點(diǎn)，達(dá)到29 536.06 km2；極低覆蓋面積最低值出現(xiàn)在2016年，為18 095.13 km2。

2）低覆蓋度面積變化情況總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，面積變化幅度較大，由2000年的22 454.94 km2下降到2019年的18 510.00 km2，期間屬2002年最高，面積達(dá)到24 448.69 km2；低覆蓋度面積最低值出現(xiàn)在2015年，為16 714.38 km2。

3）中覆蓋度面積變化雖非十分顯著，但也有明顯的下降，總體面積由2000年的6 763.69 km2下降到2019年的4 864.25 km2，其中有兩年的數(shù)值極為突出，分別是2007年面積由前一年的5 640.94 km2迅速上升到8 885.69 km2，以及2016年面積由前一年的5 595.44 km2上升到9 821.38 km2，分別上升3 244.75 km2、4 225.94 km2，上升幅度較大。

4）高覆蓋度面積由2000年的4 746.94 km2下降到2019年的4 171.81 km2，整體變化幅度較小，2014年面積最小，為4 120.13 km2；2016年面積最大，為5 990.69 km2。

5）極高植被覆蓋度面積的變化情況整體上幅度較小。極高植被覆蓋度面積由2000年的16 758.81 km2上升到2019年的17 947 km2，總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì)，但上升幅度沒有極低、低、中、高覆蓋度面積大。

2.2 "昌吉州荒漠化影響因素分析

土壤生產(chǎn)力下降會(huì)影響植被正常生長(zhǎng)，植被狀況能直接反映荒漠化本質(zhì)。本文以植被覆蓋度[2]為荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)，參考聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）、聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和相關(guān)文獻(xiàn)[11-13]的荒漠化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)昌吉州地表實(shí)際狀況，劃分為重度荒漠化、中度荒漠化、輕度荒漠化、荒漠化和水體5個(gè)等級(jí)，并分別賦值1～5（見表2）。

植被覆蓋度的變化會(huì)加劇區(qū)域荒漠化發(fā)展。在前文分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析2000—2019年昌吉州不同等級(jí)荒漠化面積變化情況。由表3可知，2000—2019年昌吉州全域土地荒漠化情況比較嚴(yán)峻，雖然在2009—2012年間土地荒漠化情況有所好轉(zhuǎn)，但在2009年之前與2012年后荒漠化程度浮動(dòng)較大，荒漠化程度總體呈現(xiàn)加重態(tài)勢(shì)。

昌吉州土地荒漠化不同程度、不同等級(jí)上總體呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

1）重度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)，期間重度荒漠化面積最小值出現(xiàn)在2007年，為7 002.50 km2；最大值則出現(xiàn)在研究期末2019年，重度荒漠化面積為12 642.19 km2，第二峰值則出現(xiàn)在2009年，重度荒漠化面積達(dá)到了11 840.75 km2。

2）中度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現(xiàn)曲折擴(kuò)大態(tài)勢(shì)，期間中度荒漠化面積最小值出現(xiàn)在2016年，6 897.88 km2；最大值則出現(xiàn)在2012年，為17 255.19 km2；其中在2012—2019年間昌吉州中度荒漠化程度面積變化幅度較大，波動(dòng)明顯。

3）輕度荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現(xiàn)逐漸縮小態(tài)勢(shì)，期間輕度荒漠化面積最小值出現(xiàn)在2015年，為19 847.94 km2；最大值則出現(xiàn)在2002年，28 279.50 km2。

4）非荒漠化程度面積自2000—2019年總體呈現(xiàn)較為曲折、逐漸縮小態(tài)勢(shì)，期間非荒漠化面積最小值出現(xiàn)在2014年，為14 744.81 km2。

自然因素、人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)因素是區(qū)域性變化的主要影響因素。根據(jù)以往學(xué)者的科研經(jīng)驗(yàn)及結(jié)果，主要從人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)因素入手，收集了昌吉州自2000—2019年牲畜年出欄數(shù)、農(nóng)作物年播種面積、牧業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)牧民人均可支配收入、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值等數(shù)據(jù)（見表4）。

從表4可知，在2000—2019年，昌吉州農(nóng)作物年播種面積整體上呈現(xiàn)出波動(dòng)增長(zhǎng)的狀態(tài)，說明該時(shí)間段種植面積不斷擴(kuò)大，這也間接加劇了昌吉州土地荒漠化。而過度開墾這一現(xiàn)象在昌吉州乃至更多的地方仍時(shí)有發(fā)生，因此對(duì)于過度開墾、過度播種等現(xiàn)象需要進(jìn)行有效的預(yù)防和治理。昌吉州農(nóng)牧民人均可支配收入由2 745元增長(zhǎng)到19 215元，增長(zhǎng)整整6倍，而昌吉州重度荒漠化面積也由2000年的9 550.75 km2增長(zhǎng)到2019年的12 642.19 km2。這說明在農(nóng)牧民人均可支配收入逐年增長(zhǎng)的情況下，昌吉州的重度荒漠化區(qū)域面積也在不斷擴(kuò)大。根據(jù)昌吉州現(xiàn)實(shí)情況來看，農(nóng)林牧漁業(yè)中的農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)為主要支撐產(chǎn)業(yè)。為了做好土地荒漠化防治工作，就應(yīng)從以上產(chǎn)業(yè)入手，探究新的土地荒漠化防治工作思路及路線。牧業(yè)始終是昌吉州第一產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，牲畜年出欄數(shù)的變化體現(xiàn)了畜牧業(yè)在該時(shí)間段的變化。對(duì)于畜牧業(yè)進(jìn)行科學(xué)化、合理化控制，有助于昌吉州土地荒漠化防治工作的順利進(jìn)行，對(duì)于昌吉州土地荒漠化現(xiàn)象也能有一定的正向影響。

3 "小結(jié)與討論

通過上文對(duì)昌吉州植被覆蓋特征等的分析，昌吉州2000—2019年植被覆蓋度面積波動(dòng)減少、植被覆蓋度下降；土地荒漠化面積加大，土地荒漠化加?。徊豢茖W(xué)、不合理的人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)昌吉州植被覆蓋變化的影響較大。昌吉州位于古爾班通古特沙漠南部及天山山脈北麓，地形復(fù)雜，城市分布較為疏散，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的情況下，不乏為財(cái)傷地的情況。

因地制宜選取適合各縣市實(shí)際情況的荒漠化防治監(jiān)管方法。在第一產(chǎn)業(yè)以畜牧業(yè)為主的縣市，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)牧民的宣傳教育、對(duì)畜牧業(yè)的監(jiān)管；在第一產(chǎn)業(yè)以種植業(yè)為主的縣市，加強(qiáng)對(duì)耕地、水資源合理利用的監(jiān)管。同時(shí)，推動(dòng)沙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)條件有限的情況下，以沙治沙是一種很好的手段。以沙治沙、以沙養(yǎng)沙不僅可以大大減少政府部門的財(cái)政支出，而且可以為昌吉州政府財(cái)政開辟更多的來源渠道。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）